Đồ án thiết kế dụng cụ căt TÍNH và THIẾT kế DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

 Phần răng cắt là phần quan trọng nhất của doa chuốt, nó được thiết kế trước để làm cơ sở cho các phần khác.. Thiết kế phần răng gồm xác định dạng profin răng, kích thước răng, số lượng

LỜI NÓI ĐẦU 3

Phần I TÍNH VÀ THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 4

1.1 Phân tích chọn dụng cụ gia công 4

1.2 Chọn điểm cơ sở 4

1.3 Chọn góc trước  và góc sau  7

1.4 Tính toán chiều cao prôfin dao 7

1.5 Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình 11

1.6 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt 11

1.7 Điều kiện kỹ thuật 13

1.8 Thiết kế dưỡng đo dưỡng kiểm 14

1.8.1 Dưỡng đo: 15

1.8.2 Dưỡng kiểm 15

2.8.2 Vật liệu của dưỡng đo, dưỡng kiểm 15

Phần II THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA 15

CỦA BÁNH RĂNG 16

2.1 Vật liệu làm dao chuốt 16

2.2 Phần răng cắt và răng sửa đúng 17

2.3 Lượng dư gia công 17

2.4 Kết cấu răng và rãnh 18

2.4.1 Profin dọc trục 18

2.4.2 Profin mặt đầu 23

2.4.3 Sỗ răng dao chuốt 23

2.4.4 Số răng cùng cắt lớn nhất 24

2.4.5 Đường kính các răng dao chuốt 24

2.6 Yêu cầu kỹ thuật 28

Phần III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG 29

3.1 Tra bảng thông số của dao khi biết modul m của dao xọc 30

3.2 Tính toán 30

3.2.1 Đường kính vòng chia của dao xọc: 30

3.2.2 Góc cắt 30

3.2.3 Đường kính vòng tròn cơ sở 31

3.2.4 Khoảng cách khởi thủy của a được tính như sau: 31

3.2.5 Xác định kích thước của dao xọc theo mặt trước 32

3.2.6 Các kích thước còn lại tra bảng 7.6 32

3.3 Điều kiện kỹ thuật 32

3.4 Bản vẽ chế tạo dao xọc răng 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 34

2

LỜI NÓI ĐẦU Dụng cụ cắt Kim loại đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực gia công cơ khí, nó trực tiếp tác động vào quá trình sản xuất ra các sản phẩm cơ khí, công cụ sản xuất máy móc thiết bị cho nền Kinh tế quốc dân.

Việc nắm bắt được vai trò quan trọng của dụng cụ cắt gọt kim loại cũng như khả năng thiết kế chế tạo tối ưu hoá là một đòi hỏi bắt buộc đối với người làm công tác

kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí có như vậy mới có thể đạt được yêu cầu kỹ thuật, năng suất cho quá trình chế tạo cơ khí đóng góp cho quá trình phát triển chung của đất nước.

Vì những lí do trên nên việc hoàn thành đồ án môn học “Thiết kế dụng cụ cắt kim loại” đóng vai trò quan trọng và cần thiết đói với mỗi sinh viên làm quen rèn luyện kỹ năng thiết kế đế chuẩn bị cho công tác sau này.

Để hoàn thành đồ án môn học này có sự cố gắng của bản thân em và sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn đặc biệt là thầy: đã hưỡng dẫn

và chỉ bảo trong suốt quá trình làm đồ án Vì vậy em xin chân thành cảm ơn thầy!

Đồ án được hoàn thành nhưng còn có nhiều thiếu sót bởi vì môn học là một vấn

đề khó và liên tục phát triển Vậy em rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy

cô giáo trong bộ môn và sự đóng góp ý kiến của các bạn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo!

Sinh viên thực hiện:

Phần I TÍNH VÀ THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu :

Tính toán thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết cho theo hình vẽ (Dao có chuẩn bị để cắt đứt) Vật liệu gia công: Phôi thanh bằng thép C45 có  b = 750N/mm 2

Hình 1.1

1.1 Phân tích chọn dụng cụ gia công.

Chi tiết có dạng mặt ngoài trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn và các mặt trụ, cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chế tạo dễ dàng hơn và gia công chi tiết có độ chính xác cao hơn, dao tiện định hình lăng trụ có độ cững vững cao hơn dao hình tròn đồng thời có thể khắc phục được sai số loại hai còn sại số loại một có thể khắc phục được.

1.2 Chọn điểm cơ sở.

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: điểm cơ sở là điển nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất hoặc gần tâm chi tiết nhất Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở như hình vẽ 1.2

4

Hình vẽ: 1.2 1.3 Chọn góc trước  và góc sau .

Với vật liệu gia công là phôi thanh bằng thép 45 có  b = 750N/mm 2 Tra

bảng 3.1/T16 [Hưỡng dẫn thiết kết dụng cụ cắt kim loại] ta chọn  = 20 và

 = 12

1.4 Tính toán chiều cao prôfin dao.

Sơ đồ tính toán các thông số tại 1 điểm bất kì trên lưỡi cắt của dao như sau:

Trong đó: r 1 - bán kính chi tiết tại điểm cơ sở.

r k - bán kính chi tiết tại điểm tính toán.

,- góc trước , góc sau tại điểm cơ sở.

 i – góc trước tại điểm tính toán.

Ta tính cụ thể cho các điểm như sau:

số Điểm

B ( mm )

Hình dạng prôfin theo tiết diện trùng với mặt trước của dao.

Hình dạng frôfin theo tiết diện vuông góc với mặt sau dao.

1.5 Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình.

Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của frôfin chi tiết.

t max = Dựa vào bảng 3.2-T19 [Hưỡng dẫn thiết kết dụng cụ cắt kim loại] – kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ

Ta có kích thước cơ bản của dao:

8

Phần cắt Phần kẹp

1.6 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt.

Phần phụ prôfin của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt ra khỏi phôi có kích thước như hình vẽ:

Hình: 1.6

Chọn kích thước của phần phụ như sau:

 = 45;  1 = 45

b= 1(mm)

f : chiều rộng vát mép của chi tiết , chọn f = 1 (mm)

g : chiều rộng lưỡi dao cắt đứt , chọn g = 2 (mm)

d =(c-g)tg 1 + 2 = (4-2)tan(45) + 2 = 4(mm) Chiều dài của dao : L = L c + b +g+ d +c+f = 40 + 1+2 + 4 + 4+1 = 52 ( mm) 1.7 Điều kiện kỹ thuật.

Vật liệu phần căt: Thép gió

Độ cứng vững sau nhiệt luyện :Phần căt: HRC = 62-65

Độ bóng:

Mặt trước mặt: R a =0,32 Mặt sau: : R a =0,63 Mặt tựa trên thân dao thấp hơn 0,63 Sai lệch góc :

Sại lệch góc trước  = 201 Sại lệch góc sau = 121

Kích thước và kết cấu của dao như hình vẽ :

10

1.8 Thiết kế dưỡng đo dưỡng kiểm.

Dưỡng đo dùng để kiểm tra độ chính xác hình dáng, kích thước của dao tiện định hình Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra độ chính xác hình dáng, kích thước của dưỡng.

Thiết kế dưỡng bao gồm việc chọn vật liệu chế tạo dưỡng, xác định các kích thước danh nghĩa của dưỡng, quy định các sai lệch của chúng, đề rà các yêu cầu kỹ thuật, xác định các kích thước khuôn khổ của dưỡng và vẽ bản vẽ chế tạo dưỡng.

Dung sai chế tạo kích thước góc của dưỡng đo được lấy bằng 10% dung sai kích thước góc tương ứng của dao nhưng không nhỏ hơn 3’ 1.8.2 Dưỡng kiểm

Kích thước danh nghĩa của dưỡng kiểm được lấy kích thước danh nghĩa của dưỡng đo Trường dung sai của chúng được phân bố đối xứng về hai bên.

Dung sai chế tạo kích thước thẳng của dưỡng kiểm được tra theo

bảng: 2.9-T43 [Thiết kết đồ án môn học nguyên lý và dụng cụ cắt].

Dung sai chế tạo kích thước góc của dưỡng kiểm được lấy bằng +25% dung sai kích thước góc tương ứng của dưỡng đo nhưng không nhỏ hơn +1%.

2.8.2 Vật liệu của dưỡng đo, dưỡng kiểm.

Dưỡng thường được chế tạo từ thép có độ bền cơ học, độ chịu mòn cao:

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt được: HRC

Độ bóng bề mặt làm việc đạt: 0.32

Độ bóng các mặt còn lại đạt: 1.25

Chiều dài và chiều rộng của dưỡng phụ thuộc vào chiều dài lưỡi cắt

và xác định sao cho dễ sử dụng khi kiểm tra biên dạng dao.

Phần II THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA

CỦA BÁNH RĂNG

Yêu cầu : Thiết kế dao chuốt lỗ then hoa của bánh răng, vật liệu gia công là thép 45

có  b = 650N/mm 2 , kiểu lắp ghép tự chọn, có thông số kích thước như sau:

Hình 2.1

2.1 Vật liệu làm dao chuốt.

Dao chuốt được chế tạo từ 2 loại vật liệu, phần đầu dao (phần cán) được làm từ thép kết cấu C45, phần phía sau (từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gió P18.

2.2 Phần răng cắt và răng sửa đúng.

 Phần răng cắt là phần quan trọng nhất của doa chuốt, nó được thiết kế trước để làm cơ sở cho các phần khác Thiết kế phần răng gồm xác định dạng profin răng, kích thước răng, số lượng mỗi loại răng, đường kính các răng….

 Trên phần cắt thô các răng có lượng nâng bằng nhau, trên phần cắt tinh lượng nâng của răng giảm dần, trên phần răng sửa đúng các răng có lượng nâng bằng 0.

12

Ký hiệu mối lắp L (mm)

 Trị số lượng nâng của răng cắt thô phụ thuộc vào dạng lỗ gia công và vật liệu gia công tra theo bảng 5.2-T78 [Hưỡng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] , vật liệu thép 45 (500-750 ) ta có thể chọn lượng nâng

S z2 = 0,6.S z = 0,6 0,06 = 0,036 (mm) Lượng nâng của răng cắt tinh thứ ba :

S z3 = 0,5 S z = 0,4 0,06 = 0,024 (mm)

(mm)

 Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng, đường kính của răng sửa đúng bằng đường kính của răng cắt tinh cuối cùng, lượng nâng bằng 0 2.3 Lượng dư gia công

Ta có lượng du gia công theo đường kính được tính theo công thức sau:

Trong đó:

: đường kính của răng sửa đúng, cũng chính là đường kính lớn nhất của

lỗ sau khi chuốt kể cả sai lệch trên của lỗ Tra sách ( Hưỡng dẫn làm bài tập

: đường kính của lỗ trước khi gia công (mm).

(mm)

Sơ đồ chuốt ăn dẫn, xem hình 2.2

Hình 2.2

2.4 Kết cấu răng và rãnh Kết cấu răng và rãnh là phần quan trọng nhất của dao chuốt Răng và rãnh được thiết kế sao cho đủ bền và dễ chế tạo.

2.4.1 Profin dọc trục.

 Vật liệu cần chuốt là vật liệu cho phoi dây thép 45 nên ta chọn dáo chuốt là dao có dạng lưng cong dạng rãnh có hai cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn Dạng răng và rãnh được đặc trưng bởi các thông số sau:

 Răng cắt thô (hình 2.3):

Chiếu sâu rãnh: h Cạnh viền: f Bán kính rãnh: R, r Góc sau:

Chiều bước răng: t Chiều rộng lưng răng: b Góc trước:

Chiều sâu rãnh được thiết kế đủ để thoát phoi, diện tích của rãnh là:

Diện tích dải phoi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:

( )

Ở đây: L, là chiều dài chi tiết và lượng nâng của răng.

Tra bảng 5.3 ta tìm được K=3,5 Suy ra:

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm như sau:

Mặt trước và mặt sau của dao đều là mặt côn, góc trước phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5.5-T83 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta chọn được

Góc sau phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính dao chuốt sau mỗi lần mài lại Góc sau được chọn như sau: .

14

Hình 2.3

 Răng cắt tinh (hình 2.4) Chiếu sâu rãnh: h Cạnh viền: f Bán kính rãnh: R, r Góc sau:

Chiều bước răng: t Chiều rộng lưng răng: b Góc trước:

Chiều sâu rãnh được thiết kế đủ để thoát phoi, diện tích của rãnh là: Diện tích dải phoi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:

( )

Ở đây: L, là chiều dài chi tiết và lượng nâng của răng.

Tra bảng 5.3 ta tìm được K=3,5 Suy ra:

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm như sau:

Mặt trước và mặt sau của dao đều là mặt côn, góc trước phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5.5-T83 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta chọn được

Góc sau phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính dao chuốt sau mỗi lần mài lại Góc sau được chọn như sau: .

Hình 2.4

 Răng sửa đúng (hình 2.5):

Chiếu sâu rãnh: h Cạnh viền: f

Bán kính rãnh: R, r Góc sau:

Chiều bước răng: t Chiều rộng lưng răng: b Góc trước:

Chiều sâu rãnh được thiết kế đủ để thoát phoi, diện tích của rãnh là: Diện tích dải phoi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:

( )

Ở đây: L, là chiều dài chi tiết và lượng nâng của răng.

Tra bảng 5.3 ta tìm được K=3,5 Suy ra:

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm như sau:

Mặt trước và mặt sau của dao đều là mặt côn, góc trước phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5.5-T83 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta chọn được

Góc sau phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính dao chuốt sau mỗi lần mài lại Góc sau được chọn như sau: .

16

2.4.3 Sỗ răng dao chuốt.

Số răng cắt thô được tính theo công thức:

răng Với: L, t là chiều dài chi tiết và bước răng dao chuốt.

Để dao định hướng tốt và không quá tải thì số răng đồng thời tham gia cắt nằm trong khoảng từ 3 8 răng, trừ một số trường hợp đặc biệt cho phép

từ 2 9 răng Như vậy, số răng đồng thời cắt thỏa mãn yêu cầu trên 2.4.5 Đường kính các răng dao chuốt.

Đường kính các răng của dao chuốt được trình bày trên khổ giấy Gọi phần lẻ của phép chia: là q

Vậy ta lấy thêm một răng cắt thô nữa:

Đường kính răng cắt thô:

Vậy ta có bảng tính sau:

18

2.4.6 Kiểm tra sức bền dao chuốt.

Mỗi răng cắt của dao chịu hai lực thành phần tác dụng Thành phần huớng kính hướng vào tâm dao, do tính đối xứng lên các thành phần lực sẽ triệt tiêu lẫn nhau Thành phần dọc trục song song với trục chi tiết, tổng hợp các lực sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao.

Lực cắt tác dụng lên mỗi răng có thể làm dao đứt ở đáy răng nhưng trường hợp này ít xảy ra Lực cắt tổng hợp P dễ làm dao đứt ở đáy răng cắt đầu tiên Điều kiện bền xác định ở mặt tiết diện hẹp nhất như sau:

: đường kính đáy răng đầu tiên.

D 1 =d min – 2.h =28 – 2 3,7 =20,6 mm : lực kéo lớn nhất tác dụng lên dao chuốt.

Với dao chuốt rãnh then hoa:

Các hệ số: tra bảng 5.9-T89 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta được:

Vậy ta tính được:

Giá trị này nằm trong khả năng của máy.

Sức bền kéo cho phép của thép P18 là 350 (N/ ) do đó thỏa mãn

độ bền kéo.

2.5 Phần đầu dao.

Phần đầu dao gồm:

Phần đầu kẹp Phần đầu kẹp đã được tiêu chuẩn hóa nhưng để chọn được phần đầu kẹp hợp lý ta phải dựa vào điều kiện bền kéo:

Tra bảng 5.13-T91 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta có kích thước phần đầu kẹp:

20

Khoảng cách từ đầu dao đến răng cắt đầu tiên:

: Chiều dài phần định hướng phía trước Kết hợp điều kiện do đó ta lấy

Chiều dài cổ dao:

Chiề dài phần răng cắt:

Chiều dài phần răng sửa đúng:

Chiều dài phần chuôi được kéo dài thêm:

Chiều dài tổng của dao chuốt:

Chiều dài dao chuốt lỗ then hoa đảm bảo độ bền là:

Vậy dao chuốt đạt yêu cầu là:

Lỗ tâm.

Lỗ tâm dùng trong chế tạo và mài lại dao, kích thước lỗ tâm được tra trong

bảng 5.14-T93 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại]

Đường kính đầu dao:

2.6 Yêu cầu kỹ thuật.

Vật liệu làm dao: Thép gió P18, phần đầu dao bằng thép C45.

Độ cứng sau nhiệt luyện:

Phần dẫn hướng phía trước: HRC =58÷62 Phần đầu dao: HRC =40÷47

Phần định hướng phía sau: HRC =58÷62 Mối hàn nằm trên phần côn chuyển tiếp.

Độ nhám bề mặt:

Cạnh viền sửa đúng: Ra = 0,32 Mặt trước, mặt sau răng, mặt dẫn hướng: Ra = 0,63 Các mặt không mài: Ra = 2,5

Độ đảo tâm trên 100mm chiều dài là: 0.005mm Sai lệch chiều dài:

Sai lệch góc không vượt quá:

Góc trước:

Góc sau răng cắt thô và răng cắt tinh:

Góc sau răng sửa đúng:

Dung sai đường kính các răng cắt ( trừ hai răng cắt tinh cuối cùng ) như sau:

Dung sai đường kính răng sửa đúng và hai răng cắt tinh cuối cùng là:

Sai lệch chiều dày răng không được vượt quá: 0.01mm.

Dung sai chiều dày răng sửa đúng không được vượt quá trị số: 0.006mm (rãnh có cấp chính xác H8).

22

Phần III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG

Yêu cầu :

Tính toán và thiết kế dao xọc răng để gia công bánh răng trụ răng thẳng

có modul m, góc ăn khớp là 3.1 Tra bảng thông số của dao khi biết modul m của dao xọc.

Dựa vào bảng 7.1 7.6 [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta

sẽ tra được các thông số của dao:

Vớ m=4 chọn kiểu dao xọc đĩa, tra bảng 7.5 ta có các thông số của dao:

Đường kính vòng chia: d=76 (mm) Đường kính vòng tròn cơ sở: (mm) Đường kính đỉnh răng: (mm)

Đường kính vòng tròn chân răng: (mm) Chiều dày răng theo cung vòng chia: S=6,59 (mm) Chiều cao đầu răng: h=5,62 (mm)

Hệ số chiều cao đầu răng: f=1,30 Khoảng cách khởi thủy: a=4 (mm)

Chiều dài lỗ gá: b=8 (mm) Chiều dài dao xọc: H=17 (mm) 3.2 Tính toán.

3.2.1 Đường kính vòng chia của dao xọc:

(mm) Thực tế dùng đường kính vòng chia theo tiêu chuẩn: d=76 (mm) 3.2.2 Góc cắt.

Góc trước trên đỉnh răng theo dao xọc tiêu chuẩn lấy bằng:

Góc sau theo dao xọc tiêu chuẩn lấy bằng:

Hình 3.1

Góc sau mặt bên trong tiết diện pháp tuyến của profin răng tại điểm

đã cho được xác định như sau:

Trong đó goc profin của răng xọc được tính theo công thức:

Ở đây là góc profin của bánh răng được cắt lấy

Như vậy:

24