thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo dao phay đĩa môđun

Đặc điểm chuyển động của các khâu: Khâu dẫn 1 ta giả thiết là quay đều với vận tốc góc ω1 truyền chuyển động cho con trợt 2 Khâu 2 chuyển động song phẳng .Con trợt 2 truyền động cho cul

Mặc dù ở mọi ngành và dụng cụ cắt đa dạng về chủng loại chúng có thể khác nhau về đặc điểm, tính chất, điều kiện làm việc, hình dáng kết cấu Nhng chúng có một điểm chung đó là trực tiếp tác động vào đối tợng sản xuất ( phôi liệu), nhằm mục đích biến đổi các đối tợng sản xuất đó thánh các sản phẩm có hình dáng, kích thớc và chất lợng theo yêu cầu.

Đặc biệt trong ngành cơ khí chế tạo máy thì các dụng cụ cắt có vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống công nghệ ( Máy – Dao - Đồ gá - Chi tiết gia công) Thì nó là chi tiết tiếp xúc và tác động vào bề mặt của phôi và biến các

bề mặt này thành các bề mặt của chi tiết thiết kế yêu cầu.

Là sinh viên sau 5 năm học tập và rèn luyện tại trờng, đến nay khoá học của chúng em sắp kết thúc Để đánh giá trình độ của bản thân, em xin trình bầy những hiểu biết của mình đã tiếp thu đợc qua bản đò án đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo

gắng của bản thân còn có sự hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của tập thể thầy, cô trong bộ môn“Nguyên lý và dụng cụ cắt ”và đặc biệt là của thầy Nguyễn Quốc Tuấn

- thầy giáo trực tiếp hớng dẫn Tuy nhiên do hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế nên đề tài của em sẽ không chánh khỏi đợc sai sót Vởy em kính mong các thầy, cô lợng thứ và chỉ bảo giúp em để em có điều kiện nắm vững và hiểu sâu hơn, sau này phục vụ cho công tác đợc tốt hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên:

Hà Duy Quân.

Từ lợc đồ cơ cấu chính của bào loại 1 ta thấy cơ cấu đợc tổ hợp từ cơ cấu culits: Gồm 5 khâu động đợc nối với nhau bằng các khớp trợt và khớp quay nhng là khớp thấp Công dụng của máy bào là biến chuyển động quay của bộ phận dẫn động (th-ờng là động cơ) thành chuyển động tịnh tiến thẳng của bộ phận công tác ( đầu bào) trên đầu bào ta lắp dao bào để bào các dạng chi tiết khác nhau

Đặc điểm chuyển động của các khâu: Khâu dẫn 1 ta giả thiết là quay đều với vận tốc góc ω1 truyền chuyển động cho con trợt 2 ( Khâu 2 chuyển động song phẳng) Con trợt 2 truyền động cho culits 3 có chuyển động quay không toàn vòng lắc qua lắc lại truyền động cho thanh truyền 4 là chuyển động song phẳng và truyền chuyển động cho đầu bào 5 là chuyển động tịnh tiến thẳng theo phơng ngang

2.Tính bậc tự do:

Cơ cấu máy bào gồm 5 khâu động vậy n = 5 (số khâu động) nối với nhau bằng 7 khớp thấp: p5 = 7 (số khớp thấp) không có khớp cao: p4 = 0 (số khớp cao) không có ràng buộc thừa và bậc tự do thừa Do đó để tính bậc tự do của cơ cấu ta áp dụng côngthức sau:

1 54 , 1

+

− = 38,30 Biết đợc góc lắc Ψ và khoảng cách Lo1o2 Từ O2 ta kẻ 2 tia x và x’ hợp với đờng nối giá O1O2 một góc 19,150 Từ O1 ta vẽ vòng tròn tiếp xúc với hai tia O2X và O2X’

Để dựng đợc hoạ đồ vị trí ta chọn tỷ lệ xích chiều dài àL : àL = LBC / BC ta chọn

BC = 80 (mm) vậy àL = 0,2 / 80 = 0,0025 (m/mm) Vậy các đoạn biểu của cơ cấu là

O1O2 = LO1O2/àL = 0,43/ 0,0025 = 172 (mm)

O1A = L01A / àL = 56,42 (mm)

O2B = L02B / àL = 249,96

Vẽ họa đồ vị trí : Từ vị trí chết bên trái ta chia vòng tròn tâm O1 bán kính O1A thành

8 phần bằng nhau Vậy ta đã có 8 vị trí chia đều cộng với 5 vị trí đặc biệt ( đó là vị tríbiên phải, hai vị trí 0,05H và hai vị trí ứng với 2 điểm chết trên và chết dới của tay quay O1A ) tổng cộng ta có đợc 13 vị trí

Họa đồ vị trí đợc vẽ nh trên hình vẽ

Phần III

Hoạ đồ vận tốc

Ta lần lợc vẽ hoạ đồ vận tốc cho 13 vị trí với tỷ lệ xích:

àV = àL ω1 = πn1 àL/30 = 0,023 (m/mms).Giả sử vẽ hoạ đồ vận tốc và gia tốc tại vị trí bất kỳ

a Phơng trình véctơ vận tốc :

Chọn khâu 1 là khâu dẫn quay đều quanh trục cố định qua O1 với vận tốc góc

ω1 = const nên VA1 có phơng vuông góc với O1A chiều thuận theo chiều ω1 có độlớn : VA1 = LO1A ω1 vì khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên ta có :

VA1 = VA2 , khâu 2 trợt tơng đối so với khâu 3 nên ta có :

VA3 = VA2 + VA3/A2 Trong đó VA3 có phơng vuông góc với O2B trị số cha xác định : VA3 = Pa3 àV , VA2 đã xác định hoàn toàn , VA3/A2 có phơng song song với O2B trị số cha xác định Nh vậy phơng trình trên còn hai ẩn nên giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ véctơ

Vận tốc của điểm VB3 đợc xác định theo định lý đồng dạng thuận ,trị số

VB3 = pb3.àV vì khâu 4 nối với khâu 3 nhờ khớp bản lề nên ta có VB3 = VB4 Ta lại

có :

VC4 = VB4 + VC4B4 Trong đó VB4 đã xác định hoàn toàn và VC4B4 có phơng vuông góc với BC giá trị cha xác định : VC4B4 = c4b4.àV mà khâu 4 lại nối với khâu 5 nhờkhớp bản lề nên ta có VC4 = VC5 có phơng song song với phơng trợt giá trị cha xác định : VC5 = pc5.àV = pc4.àV =VB4 + VC4B4 phơng trình này còn hai ẩn nên giải

ω5 = 0 vì khâu 5 chuyển động tịnh tiến Vận tốc các điểm, các trọng tâm,

vận tốc góc đợc biểu diễn trong bảng 1

Bảng 1: Biểu diễn vận tốc các điểm, vận tốc trọng tâm, vận tốc góc các khâu.

aA3 = aA2 + ak

A3/A2 + ar

A3/A2 (3) trong đó aA2 đã xác định hoàn toàn ar

A3/A2 có phơng // O2A, giá trị cha biết, ak

A3/A2

có chiều thuận theo chiều VA3/A2 quay đi 900 theo chiều ω3 giá trị: ak

A3/A2 = 2.ω3 VA3/A2 Tuy nhiên nó cũ

ng đợc xác định theo phơng pháp hình học Vì khâu 3 quay quanh trục cố định nên :

aB3 đợc xác định theo định lý đồng dạng thuận Vì khâu 3 nối với khâu 4 bằng khớp bản lề nên : aB3 = aB4 Ta có :

aC4 = aB4 + an

C4B4 + at

C4B4 (5) Trong đó aB4 đã xác định hoàn toàn , at

C4B4 có phơng vuông góc với BC giá trị cha xác định , an

πa’1,2 = 23.O1A ; a’2K là đoạn biểu diễn ak

A3/A2 nên : a’2K = 2ω3.a2a3 ; πa’3 là đoạn biểu diễn của an

A3 (∆’ ⊥ O2A ) khi đó ∆’cắt ∆ tại a’3 nối πa’3 biểu thị aA3 Gia tốc aB3 đợc xác

định theo định lý đồng dạng thuận của hoạ đồ gia tốc

- Xác định a’ 2K theo định lý đồng dạng thuận Đầu tiên xác định kích thớc O 2 A trên hoạ

đồ vị trí (tại hai vị trí số 3 và số 11) sau đó ta xác định đoạn Pa 3 và a 2 a 3 trên hoạ đồ vận tốc

Kẻ đoạn O 2 A từ O 2 kéo dài lấy đoạn O 2 M có giá trị O 2 M = 2a 2 a 3 Vì Pa 3 vuông góc O 2 A nên từ O 2 kẻ đờng vuông góc vời O 2 A lấy đoạn O 2 N = Pa 3 nối N với A ta đợc ∆ vuông

O 2 AN từ M kẻ đờng thẳng // với AN cắt đờng thẳng kéo dài O 2 N tại E khi đó ta có : ∆ O 2 AN

≈ ∆ O 2 EM

Vậy đoạn O 2 E = a’ 2K

- Tính đoạn a n : Ta có π a n = Pa 2 / O 2 A, cách xác định : Từ O 2 A trên hoạ đồ vị trí vẽ vòng tròn đờng kính O 2 A Từ O 2 vẽ cung tròn bán kính Pa 3 cung này cắt vòng tròn tại F, từ F hạ

đờng vuông góc với O 2 A cắt O 2 A tại I khi đó O 2 I = π a n

- Tính đoạn c’ 4 b’ 4 = cb 2 / BC.

Phần V

đồ thị động học

Lập hệ trục toạ độ OXY và vẽ đờng cong V(ϕ) các trục ox biểu thị ϕ và trục oy biểu thị giá trị vận tốc với tỷ lệ xích bằng àV , àϕ Trong đó :

àϕ = 2π/ L = 2 3,14 / 160 = 0,0392 (1/ mm) , àV = 0,023 (m/mm.s) , ta chia trục ox làm 8 khoảng bằng nhau và trong khoảng chia đều đó ta chia thêm các vị trí đặc biệt sau đó đặt lần lợt các đoạn Pc trên hoạ đồ vận tốc vào các khoảng nhỏ đó ta đợc đồ thị động học của vận tốc Để tìm đồ thị động học chuyển vị ta tích phân đồ thị vận tốc theo trình tự sau :

Lập hệ trục toạ độ OX1Y1 và vẽ đờng cong S(ϕ) các trục ox biểu thị ϕ và trục oy biểuthị giá trị chuyển vị với tỷ lệ xích bằng àS , àϕ Trong đó :

àϕ = 0,0392 (1/ mm) Từ các khoảng nhỏ vừa chia trên đồ thị vận tốc ta lấy các

điểm a1, a2, a3 ứng với các trung điểm của các khoảng vừa chia Ta lấy điểm P trên trục ox1 cách O một khoảng H = 35 mm , gọi là cực tích phân Từ các điểm a1,

a2, a3 ta dóng các đờng song song với trục OX1 cắt OY1 tại các điểm b1,b2 rồi nối các điểm này với P ta sẽ đợc các đờng có độ nghiêng khác nhau Từ điểm O và trong phạm vi khoảng chia nhỏ trên đồ thị chuyển vị ta vẽ các đoạn Oc1//pb1 , tiếp tục

vẽ đoạn c1c2//Pb2 trong khoảng thứ hai cứ tiếp tục nh vậy ta xẽ đợc đờng gấp khúc, nối chúng bằng một đờng cong trơn ta đợc đồ thị động học biểu thị S(ϕ) với tỷ xích

àS = àϕ.àV.H = 0,0315 (m/mm)

Để tìm đồ thị gia tốc ta tiến hành vi phân đồ thị vận tốc Bằng cách bên dới đồ thị vận tốc ta lập hệ trục toạ độ mà trục tung biểu thị giá trị của gia tốc điểm c5 còn trục hoành vẫn nh hai đồ thị trên Ta lại lấy điểm P làm cực vi phân cách O một khoảng bằng H’ = 30 mm , trên đờng cong V(ϕ) ta kẻ các đoạn gẫy khúc trong các đoạn nhỏ,

từ điểm P trên đồ thị gia tốc kẻ các tia PI, PII, PIII song song với các đờng gẫy khúc đó các tia này cắt trục tung tại các điểm c1,c2 cho ta các đoạn tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình trong khoảng thời gian tơng ứng Đặt các đoạn trên lên các đ-ờng tung độ kể từ trung điểm các khoảng nhỏ trên trục OX sau đó nối lại bằng đờng cong trơn ta đợc đồ thị biểu biễn giá trị gia tốc với tỷ lệ xích : àA = àV/

H àϕ= 0,019 (m/mm.s2)

Phần VI

phân tích áp lực

Nội dung của bài toán phân tích áp lực cơ cấu chính là đi xác định áp lực khớp

động và tính Momen cân bằng khâu dẫn Cơ sở để giải là áp dụng nguyên lý

Dalambe khi ta thêm vào các lực quán tính ta sẽ lập đợc phơng trình cân bằng lực của các khâu, của cơ cấu và của máy Dựa vào các phơng trình cân bằng lực này bằng phơng pháp vẽ đa giác lực ta giải ra các lực cha biết đó là áp lực tại các khớp

động Cuối cùng còn lại khâu dẫn ta sẽ tính Momen cân bằng tại đó

1.Xét khâu 5 : Do khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên c5 = s5 ; Pqt5 đặt tại S5 ,

có phơng ngang, chiều ngợc với πc’5 , giá trị Pqt5 = - m5 πc’5 àa ;

2.Xét khâu 4 : Do khâu 4 chuyển động song phẳng nên Pqt4 có điểm đặt tại tâm T4 :

Cách tìm: Ta có T4 là giao điểm của 2 phơng, phơng chuyển động tịnh tiến đi qua trọng tâm và phơng chuyển động theo đi qua tâm va đập k4 , từ trọng tâm s4 kẻ đờng thẳng ∆ // πb’4 , từ K4 kẻ đờng thẳng ∆’ // b’4s’4 trên đồ thị gia tốc, khi đó ∆ cắt ∆’ tại

T4 cần tìm, phơng của Pqt4 vẽ qua T4 song song với πs’4, chiều ngợc chiều với πs’4 giá trị : Pqt4 = -m4 πs’4 àa

Tìm tâm va đập K3

Ta có : LBK4 = LBS4 + L S4K4

L S4K4 =

4 4 4

4

S B

S

L m

S O

S

L m

34

+

= = 30,99 (N) Vậy phơng trình (1) giải đợc bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ lực,ta sẽ xác định đợc Rn

R = - R34, G3 đã xác định hoàn toàn , R O3 , R12 cha xác định , P qt3có điểm đặt tại

K3, phơng // với πS’3 chiều ngợc lại Tách riêng khâu 2 các lực đặt nên là:

(R32,R12) ∼ 0 Do đó R32,R12 tạo thành hệ lực cân bằng nên chúng phải trực đối :

31 3 43

43

N S

O

h P h

b Xác định Momen cân bằng theo phơng pháp đòn Jucopski:

Ta xoay hoạ đồ vận tốc đi một góc 900 theo chiều kim đồng hồ và đặt tất cả các lực vào, lấy Momen với điểm P4

ΣMP4(F K ) = MCB +[(PC + Pqt5) h5 + Pqt4.h4 + Pqt3.h3 – G1.hg1 – G3.hg3 – G4.hg4] àL

= 0 thay số vào: MCB = 2075,1 (N.m), so sánh hai phơng pháp:

k4 = 100 % 0 , 98 %

1 , 2075

11 , 2038 1

26 , 91732 88

Phần VII

Chuyển động thực của máy , xác định mômen quán

tính bánh đà.

Ta dùng phơng pháp đồ thị đờng cong Vittenbao

1)Vẽ biểu đồ mô men cản thay thế :

a)vẽ biểu đồ mô men thay thế :

Tính mô men cản thay thế theo phơng pháp đòn Jucopky Cách làm nh sau xoay 13

vị trí hoạ đồ vận tốc của cơ cấu theo chiều ω1 1 góc 90o , sau đó đặt trọng lựơng của các khâu G1, G3, G4,G5 vào trọng tâm các đoạn trên hoạ đồ vận tốc ,đặt lực cản kỹ

thuật Pc tại C sau đó lấy mô men vơi gốc hoạ đồ P Những lực nào gây ra mô men

chống lại chiều xoay hoạ đồ vận tốc ta lấy dấu (+) ,lực nào gây ra mômen cùng chiềuxoay vận tốc ta lấy dấu (-)

Chú ý : Tại hai vị trí 0,05H ta tính mômen cản cho hai trờng hợp là có lực cản PC vàkhông có PC

đoạn vẽ(M C tt) 0.839 55.78 73 25 100 0 90.626 61.119 49.04 -0.839 -0.48 1.1987 0 -4.88

đoạn vẽ(M C tt) không có P C 1.765 1.765

Trục hoành biểu thị góc quay với tỷ lệ xích àϕ = 0,0349 rad mm.

Trên trục hoành tơng ứng với điểm chia ( các vị trí ) ta vẽ các đoạn thẳng song song với trục tung và có giá trị bằng đoạn biểu diễn Mctt Sau đó ta nối chúng bằng đờng cong trơn ta sẽ đợc đồ thị đờng cong Mctt

là cực tích phân , từ các điểm a1,a2, , ta dóng song song trục hoành cắt trục tung tạicác vị trí tơng ứng b1,b2, , nối các vị trí tơng ứng này với đầu mút P ta đợc các đờngthẳng có độ nghiêng khác nhau

Trên đồ thị vẽ Ac cũng chia trục hoành nh biểu đồ Mctt

Từ diểm gốc 1 và trong phạm vi khoảng chia đầu tiên ta vẽ một đoạn 1C1 song

song Hb1 cắt đờng thẳng song song với trục tung kẻ từ 2 tại C1 sau đó từ C1 lại lặp lại cho hết 13 khoảng chia cuối cùng ta vẽ đợc Ac

Nối điểm đầu và điểm cuối của đồ thị công cản Ac=f(ϕ) ta đợc đồ thị công phát

động Ađ =f(ϕ) vì rằng mô men động thay thế là hằng số : Mđ = const (cha biết trị số mô men động ) Nhng công của mô men không đổi và bằng

Vì vậy đờng thẳng Ađ = f(ϕ) sẽ nối điểm đầu và điểm cuối đờng cong Ac = f(ϕ) (ở

đầu và ở cuối chu kỳ Ađ=Ac

Bằng cách trừ các đồ thị chú ý rằng nếu Ađ >Ac thì ∆E dơng và nếu Ađ <Ac thì ∆E

âm Xây dựng đồ thị ∆E = f(ϕ) với tỷ lệ xích à = à jun

bảng Dựa vào bảng số liệu xây dựng đồ thị Jtt= Jtt (ϕ)

Lập hệ trục toạ độ với tỷ lệ xích àJ = 0.028 (kg.m2/mm)

(m 2 ) 0.028 0.550 0.62 1.159 1.2029 1.079 0.511 0.327 0.028 0.057 3.403 4.632 2.645Jtt

(mm 2 ) 1 19,643 22,21 41,4 42,96 38,567 18,254 11,701 1 2,051 121,56 165,43 94,48

b) Xây dựng đồ thị ∆E = f(J H ) :

bằng cách khử ϕ của các đồ thị ∆E = f(ϕ) và Jtt = f(ϕ) Sau đó khi xác định các điểm ứng với các vị trí , ta nối các điểm đó bằng đờng cong trơn tỷ lệ xích àE và àJ của đ-ờng cong khối năng ∆E = f(Jtt) cũng là tỷ lệ xích àE củađờng cong ∆E = f(ϕ) và

àJ của đồ thị Jtt = f(ϕ) Đờng cong trơn đó ta gọi là đờng cong Vítten bao

1

] = 9.29 (rad/s)Tính các góc nghiêng ψmax và ψmin hợp với tiếp tuyến của đồ thị

∆E = f(Jtt) với trục Jtt

Cuối cùng ta tính đợc mômen quán tính của bánh đà :

Jd = (àJ.ab)/( tgψmax - tgψmin ) = 0,321050,028−.970,,29443 = 102,228 (kg.m2)

Chọn đờng kính bánh đà là D = 0,6 (m) ⇒ khối lợng của bánh đà là:

M=

2 D

ξ1= 0,80 ; ξ2= 0,551

Hệ số giảm đỉnh răng : γ = 0,18

Vậy ξC = ξ1 + ξ2 = 0,80 + 0,551 = 1,351

Z = Z + Z = 51

.

2

.0,364 + 0,014094 = 0,03418VËy αL = 26o3’

* Kiểm tra nhọn răng cho bánh 1:

Sau khi tính chiều dày răng trên vòng đỉnh của bánh 1 ta thấy

α

cos

sin

2 02

2 2

2 01

2 1

A R R R

=

939 , 0 5 , 5 14 ,

3

1 ( 1994 , 51 − 1128 , 288 + 12552 , 96 − 9641 , 27 ) = 1,132Vậy ε > 1,1 => đảm bảo sự làm việc tốt của bộ truyền

Từ điểm ăn khớp P ta vẽ hai vòng tròn lăn bán kính RL1 và RL2.Vẽ hai vòng cơ

sở R01; Ro2 Sau đó xác định đoạn ăn khớp lý thuyết N1 N2 tiếp xúc với hai vòng tròncơ sở

Để vẽ đờng thân khai của đờng tròn, ta đặt trên vòng tròn cơ sở bánh 1 từ điểm

N1 một cung N1P' có chiều dài bằng chiều dài N1P Chia N1P thành 4 phần bằngnhau N1B = BC = CD = DP từ B vẽ cung tròn bán kính BP cho cắt vòng tròn cơ sở tạiP' lúc này N1P' = N1P Sau đó lại chia đoạn PN1 thành một số phần tuỳ ý bằng nhauP1=12=23= Trên đờng thẳng PN1 về phía ngoài điểm N1 ta đặt tiếp các đoạn45=56= =P1 và trên vòng tròn cơ sở đặt các cung tơng ứng 4'5'=5'6'= =P'1' Qua các điểm 1',2',3',4',5' ta kẻ những đờng tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở, vàtrên các đơng tiếp tuyến này ta đặt các đoạn 1'1'', 2'2'', 3'3'', bằng đoạn 1P, 2P, 3P sau đó ta nối các điểm P'1''2''3'' thành đờng cong thân khai là biên dạng răng củarăng thứ nhất Cũng băng cách tơng tự ta vẽ đợc biên dạng răng của bánh răng thứ 2

2 Xác định phần làm việc của cạnh răng.