đồ án môn học thiết kế dao - sv phạm minh ngọc

- Tính toán kích thước dao : Bán kính dao ứng với điểm cơ sở được chọn theo chiều sâu cắt lớn nhất của profin chi tiết max... Kích thước dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật ba

Đồ án môn học thiết kế dao

Lớp:TC – CTM – K41

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng

cụ cắt điển hình đó là dao tiện định hình, dao chuốt lỗ trụ và dao phay đĩa modul Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy Đậu Lê Xin đã giúp em hoàn thành đồ án này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác

Em xin trân thành cảm ơn

Sinh viên thiết kế

Phạm Minh Ngọc

PHẦN I

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Đề bài: Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có b=60 kg/mm 2 , độ nhẵn bóng bề mặt Rz20

1, Phân tích chi tiết

Chi tiết gia công làm từ thép C45, có b=600 N/mm2, bao gồm nhiều loại bề mặt: tròn xoay, mặt trụ, mặt côn và mặt đầu, chi tiết có kết cấu cân đối

Độ chênh lệch đường kính không quá lớn.Trên chi tiết không có đoạn nào

có góc prôfin quá nhỏ hoặc bằng khộng, chất lượng bề mặt dạng bán tinh

2, Chọn dao tiện và kích thước dao tiện định hình

- Chọn dao : Để gia công chi tiết này ta có thể dùng dao tiện định hình loại dao trụ hoặc dao tiện định hình hình đĩa Do chi tiết có độ chính xác không

quá cao nên ta chọn dao tiện định hình hình đĩa gá thẳng để dễ mài dao và

có tuổi thọ dao cao hơn dao tiện định hình lăng trụ

- Chọn vật liệu làm dao: Vật liệu chi tiết gia công là thép C45, để nâng cao chất lượng và năng suất cắt chọn vật liệu làm dao là thép gió kí hiệu P18

- Tính toán kích thước dao :

Bán kính dao ứng với điểm cơ sở được chọn theo chiều sâu cắt lớn nhất của profin chi tiết max

max= rmax- rmin=

0

15, 75 10, 655 1.sin 45

6, 07 2

Chọn điểm 1 là điểm cơ sở (sơ đồ thiết kế trang 5)

+ Bán kính dao tại điểm cơ sở: R1 = D/2 =

2

50

= 25 mm ;

* Xác định các thông số của dao tiện:

+ Chiều cao gá: k = R.sin

+ Chiều cao mài dao: H = R.sin(+ )

+ Chiều cao profin dao được xác định trong tiết diện vuông góc với mặt sau (tiết diện chiều trục): hk = R - Rk

Rk: bán kính của dao ứng với điểm k bất kỳ giao điểm giữa vết mặt trước và các vòng tròn đặc trưng của chi tiết, có bán kính rk

Từ công thức ta thấy để xác định hk ta phải xác định kích thước Rk

) sin(

x

 = rx.cosk r cos , [ với :  arcsin( sin  )

k k

r r

Bảng tính các thông số:

2.r = 21,35

Điểm 3 2.r = 24,12

Điểm 4,5 2.r =31,5

E

H arctg

H R

 sin

t: chiều cao của lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt t = 5tmax  7 (mm)

b: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt b = 3  10(mm),

 chọn: b=5 (mm)

1

b : đoạn vượt quá lấy bằng 1 (mm)

3, Thiết kế dưỡng đo dữơng Kiểm:

Dưỡng do dùng để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo Kích thước dang nghĩa của dưỡng bằng kích thước dang nghĩa của dao Kích thước dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H , h ( TCVN 2245 – 77)

Dưỡng kiểm ding để kiểm tra dưỡng do Kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm cũng dược quy định theo luật bao và bị bao , song dưỡng do dễ chế tạo chính xác , khi đo bị mòn theo các phương , theo kinh nghiệm , người ta lấy kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm bằng kính thước dang nghĩa dưỡng đo Sai lệch lấy đối xứng , giá trị sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js , js ( TCVN 2245 – 77)

Vật liệu dưỡng được chế tạo từ thép lò xo 65 là thép có tích chống màI mòn cao , độ cứng sau nhiệt luyện đạt được 58 –65 HRC Độ nhám các mặt làm viẹc đạt khoảng Ra = 0,63 …0,32 ( độ bóng  = 8 … 9 ) các mặt còn lại đạt Ra = 1,25 ( độ bóng  = 7 )

Kích thước danh nghĩa của dưỡng phụ thuộc profin dao

4, Điều kiện kĩ thuật của dao:

+ Vật liệu dao thép gió P18, độ cứng sau nhiệt luyện: HRC 62 65

+ Độ bóng dao thép gió: mặt trước và mặt sau  7, mặt tựa trên thân dao <4

+ Sai lệch góc mài sắc:

Góc sau  và 1 là 10

Góc trước với = 100 10

Góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt đứt  =150  20

Góc của đoạn lưỡi xén mặt đầu 1= 450 20

+ Vật liệu làm dưỡng: Thép 65 là thép có tính chống mòn cao , độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 – 65 HRC

+ Độ nhám các bề mặt làm việc Ra = 0,63

+ Độ nhám các mặt còn lại Ra = 1,25

+ Chiều dày dưỡng 2,5  3 mm

PHẦN II

THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA

Đề bài : Thiết kế dao phay lăn trục then hoa để gia công trục then hoa sau:

BàI làm: Ta chọn kiểu lắp ghép theo yếu tố đồng tâm D thì ta có bảng như

Lắp ghép theo b

Chiều dài lỗ chuốt L(mm)

Ghi chú

then hoa chọn tuỳ ý

Kích thước cơ bản của then hoa

Sai lệch giới hạn

Không lớn hơn

I Các thông số trục then hoa dùng cho thiết kế dao

(Các kích thước trục then hoa dùng cho thiết kế dao)

1 Đường kính ngoài

De = Demax - 2c

Trong đó:

R Sin  0

2 2

b R

R c

Đối với dao phay thô các trục then hoa lớn, Profin có thể được xác định theo phương pháp vẽ, phương pháp này cho độ chính xác không cao Do đó profin của dao phay lăn trục then hoa được xác định theo phương pháp giải tích

Xác định profin dụng cụ theo cung tròn thay thế:

+ Điều kiện thay thế:

Bằng phương pháp giải tích, profin dụng cụ tìm được chính xác, nó có dạng đường cong phức tạp, trong điều kiện có thể

Đối với trục then hoa thoả mãn điều kiện:

h1  0 , 2 R_ có thể thay thế

Sau khi thay thế phải kiểm tra độ chính xác:

Trong đó:

h1 _ chiều cao dao

Khi định tâm theo đường kính ngoài thì h1 được tính như sau:

h1 = R-Ri(mm)

Với: R = 59,0173 (mm)

Ri =56,001875(mm)

 h1 = 59,0173 – 56,001875 = 3,0154 (mm)

+ Kích thước profin thay thế:

Profin dụng cụ được đặc trưng bằng các thông số thay thế

rb: bán kính của vòng tròn thay thế (ứng với R = 1) của profin dụng cụ

xb, yb: toạ độ tâm của vòng tròn thay thế rb

b: sai số do thay thế gây ra

+ Để tra được các thông số rb, xb, yb, b ở trong bảng dựa vào trị số góc profin  trên vòng tròn tâm tích :

0

2.

b Sin

Tra bảng 26_Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học dao cắt ta được:

STT Sin Đối với chiều sâu rãnh trục then hoa

h =  0,12.R = 0,12.59,0173 = 7,082

30 0,153561 0,086707 0,444115 0,4525 0,00028 Tính lại bán kính tâm tích dụng cụ:

b b

b R Sin

2 Bước răng pháp tuyến(tp ) : bằng bước vòng của chi tiết(tc) trên bán kính tâm

tích R:

c c p

Z

R t

R S

t

S

c c c

Với f cạnh vát ở đỉnh then ta chọn then hoa chữ nhật

- Chiều sâu rãnh thoát đá u:

D

6 Chiều cao Profin dao:

Phay trục then hoa định tâm theo đường kính ngoài :

h = h1 + h2 =3,0154 + 1,5 = 4,5154 (mm)

Trong đó:

-

+ h1: chiều cao đầu dao h1 = 3,0154 (mm)

+ h2: chiều cao chân răng h2 = hv + he = 1,0 + 0,5 = 1,5(mm) khi ta vát ở đỉnh then tức ta chọn f = 0,5

Trên chiều cao h ta tiến hành hớt lưng mặt sau để tạo góc sau

Chiều cao răng H = h +

tp: Bước pháp tuyến của dao

: Góc nâng của đường vít trên đường kính trung bình tính toán Dtb Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết và đảm bảo tuổi thọ của dao cao đường kính trung bình được tính:

Dtb= D – 2.h1 –2

Với

De: đường kính ngoài của dao D = 110 (mm)

h1 : chiều cao dao: h1 = 3,0154 (mm)

cos

Lấy theo tiêu chuẩn: tn = 38 mm,Tra bảng thông số dao phay định hình

ta có các thông số sau của dao phay :

+ Đường kính ngoài của dao phay : D = 110 mm

+ Đường kính lỗ dao : d = 32 mm

+ Chiều dài của dao phay : L = 100 mm

+ Chiều dài lỗ định vị : L1 = (0,24 – 0,33) L lấy là 30 mm

+ Đường kính vành gá của dao : d2 = 50 mm

+ Chiều dài mặt gá của lỗ : l = 28mm

+ Số răng dao phay : Z = 12 răng

+ Kích thước rãnh then trong lỗ :

d = 32 mm ta có sai lệch d = 32+0,027

b = 8+0,10+0,30

t’ = 34,8+0,62 , p = 0,8

+ Lượng hớt lưng lần thứ nhất: K = 4

Lượng hớt lưng lần thứ hai: K1 = 6

+ Góc trước: chọn bằng 00 ,để bảo đảm độ chính xác gia công

Góc sau: lấy α = 10 0

Góc rãnh thoát phoi( ) cần chọn đủ lớn để đủ không gian thoát phoi, đủ

thời gian để lùi dao khi tiện và mài hớt lưng, thông thường  = 300

Góc nâng của đường vít trên đường kính trung bình tính toán: 

IV- Điều kiện kỹ thuật

- Vật liệu làm dao thép gió P18 độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC 62  65

Dao phay có 2 cấp chính xác

+ Cấp A để gia công tinh

+ Cấp Б để gia công thô, có chứa lượng dư mài trục then hoa

- Độ chính xác của dao được kiểm tra theo các yếu tố kết cấu của dao và

theo mẫu (vành then hoa) được cắt bằng dao phay

- Độ không chính xác của các yếu tố kết cấu của dao cấp chính xác A không

được vượt qúa các trị số cho trong bảng

Với tp = 37(mm), Tra bảng ta được :

khi bước răng đo trong tiết diện pháp tuyến

mm 1020

2 Sai lệch tích luỹ giới hạn của bước trên chiều dài hai

4 Sai lệch giới hạn của mặt trước (của rãnh thoát

phoi) theo phương hướng kính trên chiều cao profin

răng

0,050

5 Sai lệch giới hạn bước vít của bề mặt trước của răng

(của rãnh thoát phoi)

0,080

6 Sai lệch tích luỹ giới hạn của bước vòng 0,080

7 Hiệu số giới hạn của các bước vòng kề nhau 0,06

-

8 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng đến trục dao phay

phân bố theo rãnh thoát phoi

0,020

- Độ nhám mặt trước, mặt sau, mặt đầu của gờ lấy theo

Ra  0,63 mặt ngoài của gờ

Ra  1,25 mặt dễ định vị

- Kích thước và dạng profin dao phay được kiểm tra bằng cách đo vành then hoa do dao phay cắt ra Nếu kích thước vành then hoa nằm trong phạm vi dung sai coi như dao có độ chính xác đạt yêu cầu

- Sự xê dịch mặt bên của then so với trục đối xứng của then (đi qua tâm chi tiết nhỏ thua

2

1

dung sai chiều rộng then Độ thẳng của then nhỏ thua

3 2

dung sai chiều rộng then)

PHẦN III.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỤ THEN HOA

Tính toán thiết kế lỗ trụ then hoa với các kích thước:

-

Theo yêu cầu gia công chi tiết như đề bài thì ta chọn sơ đồ chuốt theo lớp,

để quá trình thoát phoi được dễ dàng thì trên cạnh của các răng gần nhau ta làm rãnh thoát phoi thứ tự và xen kẽ nhau

3 Chọndao:

Dao chuốt kéo thường được chia làm hai loại vật liệu:

+ Phần đầu dao (hai phần cán) được làm bằng thép kết cấu C45

+ Phần sau dao (phần định hướng trở về sau) làm bằng thép gió P15

4 Thiết kế phần răng và sửa đúng:

4.1: Cấu tạo dao chuốt:

Dao chuốt có thể chia làm 5 thành phần như sau:

I: Đầu dao: Phần kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp

II: Phần định hướng trước

III: Phần cắt: răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng

IV: Phần dẫn hướng sau

V: Phần đỡ

4.2 Tính lượng dư gia công:

- Lượng dư gia công khi chuốt lõ then hoa được chọn theo yêu cầu công nghệ, trị số dụng cụ phụ thuộc vào chiều dài lỗ chuốt được tính theo đường kính răng sửa đúng, lỗ trước khi chuốt và được tính theo công thức:

5 Tính toán các thông số của dao chuốt:

5.1 Tính lượng nâng của răng:

- Ở răng dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước một lượng gọi là lượng nâng của răng Sz Lượng nâng của răng dao chuốt là hiệu số đường kính các răng liên tiếp Theo bảng (3.3.1), với vật liệu gia công là thép cacbon và thép

ít hợp kim, ta chọn được: Sz = 0,1

- Các răng cắt chuốt bao gồm:

+ Răng cắt thô: phần cắt thô có lượng dư không đều Sz = 0,1 để cắt hết phần thô

+ Răng cắt tinh: Phần cắt tinh bao gồm 3 răng có lượng dư giảm dần lượng cắt tinh chuẩn bị cho các răng sửa đúng

Hình dạng răng và rãnh cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Thông số hình học của răng phải đảm bảo tuổi bền tối đa

- Răng dao phải đảm bảo được số lần mài lại tối đa

- Răng phải đủ bền để không bị gãy trước tác dụng của momen uốn trong quá trình cắt

- Rãnh giữa các răng phải có hình dạng và kích thước sao cho khi cắt ra phoi dễ dàng theo mặt trước, cuốn xoắn đều và nằm gọn trong rãnh

- Với vật liêu gia công là thép cacbon thấp và ít hợp kim, có độ dẻo khá cao do vậy khi chuốt tạo ra phoi dạng dây nên rãnh được thiết kế có dạng lưng cong để chứa phoi

Dạng răng và rãnh được đặc trưng bởi các thông số sau:

- Bước răng t và chiều sâu rãnh được tính toán thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường kính d thì rãnh có diện tích là:

Lây chiều cao rãnh chứa phoi theo tiêu chuẩn: h = 7mm

+ Bước răng t được chọn theo chiều dài chi tiết gia công:

- ở răng sửa đúng lấy f = 0,2mm

Dao chuốt lỗ trụ then hoa mặt trước và mặt sau đều là mặt côn Tra theo bảng (4.3.3b) ta có được giá trị

+ Góc trứơc  được chọn theo vật liệu:  = 12o

+ Góc sau  được yêu cầu chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính sau mỗi lần mài lại, để làm tăng tuổi thọ của dao ta chọn:

+ ở đầu răng cắt thô:  = 30

-

+ ở đầu răng cắt tinh:  = 20

+ ở đầu răng sửa đúng:  = 10

6 Số răng dao chuốt và đường kính răng dao.

- Lượng dư gia công A = 4,027

- Lượng dư gia công tinh Atinh = 0,12

- Lượng dư gia công thô: Athô = A – Atinh = 4,027 – 0,12 = 3,907mm

Số răng cắt thô:

3, 907 39, 07

0,1

tho tho

Như vậy lượng dư mà răng cắt thô cắt thực tế là: 39.0,1= 3,9

Lượng dư cắt thô còn lại là 3,907 – 3,9 = 0,007 < 0,015 ta có thể cho vào răng cắt thô đầu tiên Mặc dù vậy ta vẫn phải thêm một răng cắt thô ban đầu dùng để cắt bavia do nguyên công trước để lại nếu có Do vậy tổng số răng cắt thô sẽ là:

Trong trường hợp này ta lấy giá trị  = 0,07

7 Kiểm tra độ bền của dao chuốt:

Sơ đồ chịu lực: Mỗi răng của dao đều bị chịu hai lực thành phần tác dụng + Thành phần hướng kính: Fy hướng vào tâm của dao, tổng các lực Fy của răng dao chuốt sẽ bị triệt tiêu

+ Thành phần lực dọc trục Pz song song với trục của chi tiết, tổng hợp các lực Pz là lực P hướng theo chiều trục Lực này tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng và dễ làm đứt tại các thiết diện đầu tiên

Do vậy điều kiện để xác định độ bền của dao là:

.

4

4

D

p F

b i

Như vậy ta thấy dao đủ điều kiện bền

8 Tính toán phần đầu dao và các phần phụ khác:

+ Phần đầu dao bao gồm phần đầu kẹp, phần cổ dao, phần côn chuyển tiếp

+ Phần đầu kẹp được tiêu chuẩn hoá, theo bảng (4.4.1)

+ Kiểm tra độ bền của đầu kẹp:

-

.

4 4

D

p F

b i

+ Phần cổ dao và côn chuyển tiếp: D2 = D1 – 2 = 75mm

Lập được bảng số liệu của phần cổ dao và cổ lỗ: Tra bảng III/24 ta được các thông số sau:

+ Tổng chiều dài của dao:

Chiều dài của dao phải nhỏ hơn hành trình máy và nhỏ hơn 30.Dmax

L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7

= 150 + 70 + 56 + 100 + 800 + 140 + 60 = 1376mm

9 Lỗ lâm:

Lỗ lâm dùng trong chế tạo dao, dùng trong trường hợp mài sắc lại Lỗ lâm

có bề mặt côn 1200 bảo vệ để cho mặt côn làm việc 600 không bị xây xát Khi đó tra bảng (4.9) ta được thông số kích thứơc của lỗ lâm như trên hình

vẽ

10 Yêu cầu kỹ thuật của dao:

Vật liệu:

Vật liệu phần cắt: P18

Vật liệu phần đầu dao: Thép 45

Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 6265

Phần định hướng phía trước HRC 6062

Phần đầu dao HRC 4047

Độ nhám:

Trên cạnh viền của răng sửa đúng không lớn hơn 0,25

Mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc trong lổ tâm, phần định hướng không thấp hơn 0,5

Mặt đáy răng, đầu dao, côn chuyển tiếp các rãnh chia phoi không lớn hơn.1

Các mặt không mài không lớn hơn 2

Sai lệch lớn nhất của đường kính ,các răng cắt không vượt quá trị số -0,008 Sai lệch cho phép đường kính của các răng sửa đúng và các răng cắt tinh không vượt quá trị số+0,025

Độ đảo:

Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh, phần định hướng sau không vượt quá trị số dung sai của đường kính Độ đảo phần còn lại của dao trên mỗi 100mm chiều dài không vượt quá trị số 0,006

Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước 20

Góc sau của răng cắt 30’

Góc sau của rãnh 30’

Góc sau của răng sửa đúng 15’

Tài liệu tham khảo:

1 “Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt” - Tập1, Tập 2 - ĐHBK 1977

2 “Hướng dẫn làm bài tập dung sai” – Ninh Đức Tốn 2001

3 Bài giảng “Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Kim Loại”

4 Bài giảng “Thiết kế dụng cụ công nghiệp”

5 Sổ tay công nghệ chế tạo máy - ĐHBK