đồ án chế tạo dụng cụ cắt

thuyết minh đồ án công nghệ chế tạo dao tiện định hình ..............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

LỜI NÓI ĐẦU

*

* *

Trong ngành cơ khí chế tạo máy chúng ta , để tạo hình một chi tiết ngoài việc chuẩn bị

thiêt kế chi tiết , chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế , chế tạo dụng cụ cắt không thể

không coi trọng , dụng cụ cắt cùng với trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính

xác , năng xuất và tính kinh thế chi cho tiết gia công , vì vậy việc tính toán thiết kế dụng

cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư chế tạo máy

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt điển hình

cụ thể là dao tiện định hình, dao phay định hình hớt lưng Ngoài việc vận dụng các tài

liệu về thiết kế dụng cụ cộng nghiệp … em còn được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Lê

Như Trang đã giúp em hoàn thành đồ án này

Mặc dù đã có sự kết hơp và cố gắng rất nhiều trong việc hoàn thành đồ án nhưng trong

quá trình làm cũng không thể tránh được những thiết sót , Em kính mong các thầy (cô) chỉ

bảo thêm để em có thể hiểu rõ hơn nữa về những dụng cụ này phục vụ cho hành trang của

em sau này khi ra trường

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện :

Lợi Quang Định

MỤC LỤC Trang PHẦN I 1 Giới thiệu chung xu hướng và tình trạng thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt hiện nay ở trong và ngoài nước………3

2 Các loại dụng cụ cắt hay sử dụng ………3

3 Phân tích đặc điểm công nghệ của dao……… 4

3.1 ĐÆc ®iÓm vµ c«ng dông……….……….….4

3.2 Chän vËt liÖu chÕ t¹o dao………5

3.3 Yêu cầu kỹ thuật……… ……….……….5

3.4 ĐÆc ®iÓm cña quy tr×nh c«ng nghÖ………,….… 6

PHẦN : II Thiết kế dao tiện định hình 1 Chi tiết gia công……….… …… 7

2 Đặc điểm va công dụng dao………7

3 Chọn loại dao ……… … … 8

4 Chọn cách gá dao……… … 8

5 Khích thước kết cấu của dao tiện định hình……….…… ……8

6 Chọn cách gá dao……….…… … 9

7 Góc trước và góc sau ……….…… ……9

8 Chiều rộng dao tiện định hình ……….…….….10

9 Tính toán hình dáng dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng ……….…….….10

10 Phần phụ của profile dụng cụ ……….……14

11 Tuổi bền của dao……….……15

12 Thiết kế dưỡng đo, dưỡng kiểm……….… 15

13 Điều kiện kỹ thuật……….… 16

14 Tính chế độ cắt cho dao……… ….… 16

14.1 Chọn chiÒu s©u c¾t t:……… ….….16

14.2 Chän lîng ch¹y dao S:……… …… 17

14.3 Tính tốc độ cắt V , m/phút……… ……… ……17

14.4 Tính lực cắt p 18

14.5 Công suất cắt……… ……….……18

15 Bản vẽ thiết kế dao tiện định hình ……….……… ………19

16 Kết luận ……….………… 20

Các tài liệu tham khảo……….……20

PHẦN I

1 Giới thiệu chung xu hướng và tỡnh trạng thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt hiện nay ở trong và ngoài nước

- Đất nớc ta đang trên con đờng phát triển công nghiệp hoá - hiện đại hoá theo định h-ớng XHCN Ngành công nghiệp đóng một vai trò vô cùng quan trọng Các hệ thống máy móc ngày càng hiện đại bán tự động đến tự động dần thay thế sức lao động của con ngời

Để tạo ra đợc các loại thiết bị máy móc đó thì dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực gia công cơ khí để tạo ra các chi tiết Nó trực tiếp tác động vào quá trình sản 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 đợc vai trò quan trọng của dụng cụ cắt kim loại cũng nh khả năng thiết kế chế tạo là một đòi hỏi bắt buộc đối với ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí,nh vậy mới có thể đạt đợc yêu cầu kỹ thuật ,năng suất cho quá trình chế tạo cơ khí đóng góp vào sự phát triển chung của đất nớc

- Để đáp ứng đợc nhu cầu sản xuất cơ khí trong nớc nhiều doanh nghiệp, công ty sản xuất cơ khí đã nghiên cứu chế tạo các loại dụng cụ cắt điển hình đáp ứng nhu cầu trong

n-ớc, dần dần dụng cụ cắt sản xuất đợc cảI thiện về số lợng và chất lợng, đa dạng về chủng loại

2 Cỏc loại dụng cụ cắt hay sử dụng

Tùy thuộc vào công dụng và chức năng sản xuất mà ngời ta chia dụng cụ cắt thành nhiều loại:

 Dao tiện

 Dao phay

 Dao bào

 Dao xọc

 Mũi khoan

 Mũi khoét

 Mũi doa

 Mũi taro

Trong đó mỗi loại lại chia thành nhiều loại khác

+ Phõn loại,cụng dụng dao

 Phân loai dao tiện:

- Theo vật liệu phần cắt:

 Dao thép gió

 Dao hợp kim

- Theo công dụng:

 Dao vai: tiện mặt đầu, tiện trục bậc

 Dao cắt: tiện cắt đứt, tiện rãnh vuông

 Dao tiện ren: tiện ren (ren trong, ren ngoài)

 Dao tiện ngoài: tiện trục trơn, vát mép

 Dao tiện lỗ: tiện móc lỗ

 Dao tiện định hình: tiện các bề mặt định hình

 Phân loại dao phay

- Theo vật liệu phần cắt:

 Dao thép gió

 Dao hợp kim

- Theo công dụng:

 Dao phay mặt đầu:

 Dao phay ngón: phay rãnh then

- Theo kết cấu:

 Dao phay chắp mảnh

 Dao phay liền khối

 Phân loại mũi khoan, khoét, doa

- Phân loại theo đờng kính

 Phân loại mũi taro

- Theo đờng kính và bớc ren

3 Phõn tớch đặc điểm ,cụng nghệ của dao

3 1 Đặc điểm và công dụng

Dao tiện định hình dùng để gia công những chi tiết định hình ở dạng sản xuất hàng loạt lớn hoặc hàng khối Chúng bảo đảm độ đồng nhất về hình dáng và độ chính xác kích thớc của loạt chi tiết gia công, năng xuất cắt cao, số lần mài lai cho phép lớn Muốn vậy khi thiết kế dao tiện định hình cần chọn vật liệu dao cho hợp

lý, kết cấu dao hợp lý, tính kích thớc biên dạng dao thật chính xác và đề ra nhng yêu cầu kỹ thuật chế tạo dao thật hợp lý

3.2 Chọn vật liệu chế tạo dao

Việc chọn vật liệu làm dao là vấn đề quan trọng nó quyết định đến chất lợng giá thành của dụng cụ cắt Để chọn vật liệu làm dao cho phù hợp ta dựa vào một số đặc điểm :

- Loại công dụng, kích thớcvà điều kiện làm việc của dụng cụ.

- Công nghệ chế tạo dụng cụ

- Giá thành vật liệu

- Dao tiện định hình có biên dạng phức tạp, làm việc trong điều kiện cắt nặng

nề, lực cắt lớn, áp lực trên lỡi cắt lớn, nhiệt cắt lớn Vì vậy cần chọn vật liệu làm dao có độ cứng lớn, độ bền nhiệt lớn, độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn tốt

Để chế tạo dao tiện định hình tròn ta có thể sử dụng các loại vật liệu nh: Thép cacbon dụng cụ Y12A, thép hợp kim dụng cụ 9XC, thép gió P9 hoặc P18… Ta phân tích một số thép có thể làm dao

+ Thép cacbon dụng cụ Y12A có độ thấm tôi thấp do tính thấm tôi kém nên phải tôi trong nớc, làm dụng cụ sau khi tôi đều dê bị nứt, bị cong, vênh, vì dao tiện định hình tròn

có dạng đĩa mỏng nên vật liệu này không phù hợp

+ Thép hợp kim dụng cụ 9XC: Dễ thoát cacbon khi nhiệt luyện, độ cứng ở trạng thái cung cấp và trạng thái ủ cao (HB = 415 ¿ 321 và HB =241 ¿ 197) Nó ảnh hởng đến việc chế tạo, gia công bánh cắt khó, tính mài của thép 9XC kém, tính năng cắt kém, tinh năng cắt kém hơn nhiều so với thép gió

+ Thép gió P9, P18 :là vật liệu làm dao có tinh cắt tốt và đợc sử dụng rộng rãi có

độ thấm tôi cao có thể cắt với tốc độ cao gấp 2 ¿ 4 lần, có tuổi bền gấp 8 ¿ 15 lần so với thép cacbon và thép hợp kim dụng cụ có thể nâng cao tính cắt của thép gió bằng cách thấm xianua sau khi tôi ram và mài

+ Thép gió P9 và P18 có tính bền nóng là nh nhau do đó khi cắt ở tốc độ cao chúng có tuổi bền gần nh nhau Nhng khi làm việc ở tốc độ thấp thép P18 có độ chịu mài mòn cao hơn do đó tuổi bền cao hơn gấp 2 lần so với dụng cụ làm bằng thép P9 Khi nung nóng P9

dễ bị hoá nhiệt khi mài sắc thì độ cứng bề mặt giảm xuống nên tính mài kém hơn so với P18 So với P18 thì P9 có khoảng nhiệt độ tôi hẹp hơn do đó gây khó khăn khi nhiệt luyện Thép P18 2 có tính năng cao hơn so với P18 nhng độ không đồng đều cacbon lớn do đó cơ tính kém hơn so với P18

 Vậy qua phân tích ta thấy dao tiện định hình là chi tiết dạng lăng trụ làm việc trong

điều kiện nặng nề, lực cắt lớn, áp lực trên lỡi cắt lớn, nhiệt cắt lớn Ta chon vật liệu làm dao là thép gió P18 là thích hợp nhất

+ Để nâng cao năng xuất cắt có thể dùng dao tiện định hình gắn mảnh hợp kim cứng thuộc nhom BK (nh BK8, BK6, BK3,…) hay nhóm TK (nh T5K10, T15K6, T30k4, …) nói chung dao tiện định hình có mảnh hợp kim cứng cho năng xuất cắt cao hơn 30 - 40%

so với dao thép gió

3.3 Yờu cầu kỹ thuật.

Phần cắt : Vật liệu thép P18 độ cứng đạt 6265HRC

Phần thõn dao: 30-40 HRC

Độ nhỏm bề mặt: dao thộp giú mặt trước và mặt sau Ra ≥ 0,8 μm, với dao hợp kim

cứng mặt trước và mặt sau Ra ≥ 0.2μm, mặt lưng trờn thõn dao thấp hơn Ra = 6,3àm

3.3 Đặc điểm của quy trình công nghệ.

Chi tiết dao tiện định hình là loại chi tiết dạng lăng trụ Dao làm việc trong điều kiện nặng nề, chịu tải lớn, nhiệt độ cao và chịu va đập mạnh

Dao phải có độ cứng ở phần cắt cao, do đó vật liệu lam dao ta chon vật liêu la: thép gió P18 Nên trong quy trình công nghệ nhất thiết phải co nguyên công nhiệt luyện, quá trình nhiệt luyện có ảnh hởng trực tiếp tới tính cắt của dao Vì vậy ta phai chọn chế độ nhiệt luyện cho phù hợp và khống chế chặt chẽ để vừa đảm bảo độ cứng, độ bền vừa chánh đợc những khuyết tật khi nhiệt luyện(vỡ, nứt, chảy, thoát cacbon lớp bề mặt ) Dao phải chính xác về hình dáng kích thớc, độ nhẵn bề mặt cao Do đó trong quy trình công nghệ phải co nguyên công mài, ngoài ra còn có thể sử dụng các phơng pháp gia công bằng tia lửa điện, hoá vô cơ theo điều kiện thiết bị ta chọn phơng pháp gia công mài Dao có hình dáng hình học phức tạm, đòi hỏi độ chính xác hình dáng, kích thớc và

độ nhám bề mặt cao Do đó trong quy trình công nghệ cần sử dụng các thiết bị có độ chính xác cao

PHẦN : II

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HèNH

 Chi tiết :

25 10

15 80

Hỡnh 1 : chi tiết chế tạo

1 Chi tiết gia cụng

Chi tiết gia cụng làm từ thộp C40 cú b=500 N/mm2 Bao gồm nhiều bề mặt trũn xoay : mặt trụ, mặt cụn , mặt đầu , đõy là 1 chi tiết điển hỡnh , kết cấu chi tiết cõn đối , độ lệch đường kớnh nhỏ

Dao tiện định hình dùng để gia công những chi tiết định hình ở dạng sản xuất hàng loạt lớn hoặc hàng khối trên máy tiện tự động, bán tự động, máy reonve…

So với dao tiện thờng thì dao tiện định hình có các u điểm sa:

- Năng suất cắt cao do tổng chiều dài lỡi cắt tham gia lớn

- Đảm bảo sự đồng nhất về hình dáng, độ chính xác kích thớc của chi tiết gia công vì không phụ thuộc vào kích thớc biên dạng dao

- Tuổi thọ của dao tiện định hình lớn hơn vì số lần mài lại cho phép lớn

Nhợc điểm:

- Dao tiện định hình có giá thành đắt nên thờng đợc sử dụng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối

- Muốn đạt đợc những u điểm của dao tiện định hình thì khi thiết kế dao tiện định hình cần chọn vật liệu dao cho hợp lý, kết cấu dao hợp lý, tính kích thớc biên dạng dao thật chính xác và đề ra nhng yêu cầu kỹ thuật chế tạo dao thật hợp lý

3 Chọn loại dao

Đối với chi tiết đó cho do khụng cú yều cầu gỡ về loại dao do đú để dễ chế tạo với chi tiết gia cụng này ta cú thể sử dụng dao trũn hay dao trụ đề được ,song để đơn giản trong việc thiết kế cũng như tăng độ chớnh xỏc cho chi tiết gia cụng,nhờ kết cấu cứng vững và khả năng gỏ đặt nhanh ta chọn dao tiện định hỡnh lăng trụ

- Ưu điểm : Gia công chi tiết đạt độ chính xác cao hơn do chỉ gây ra sai số thấp ,có

độ cứng vững cao hơn so với dao tròn ,

- Nhược điểm : Khó chế tạo, giá thành cao

Để thuận tiện và đơn giản trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật trong khi gia công cũng như độ chính xác về kích thước và hình dáng hình học, chất lượng bề mặt gia công cũng như tuổi thọ của dụng cụ cắt được đảm bảo ta chọn phương án gá dao thẳng

5 Khích thước kết cấu của dao tiện định hình

Ta có

tmax=

d max−d min

2

Với dmaxvà dmin là đường kính lớn nhất và nhỏ nhất trên hình dáng mặt định của chi tiết Theo hình vẽ của đề bài ta có dmax=d3, dmin=d4

tmax=

d3−d 4

65−35 ¿ 2 ¿

¿ ¿ =15 (mm)

- Với tmax= 15 theo bảng 2.1 ([1]-trang 6) ta có các khích thước sau :

Cỡ

(mm)

1

M

b

a c

Hình 2: kích thước kế cấu của dao tiện định hình

Dao được chọn theo cách gá thẳng

Vì profile không có đoạn nào có góc sau bé hoặc bằng 0, và profile của chi tiết

có đoạn đối xứng

7 Góc trước và góc sau

Dao tiện định hình thường cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau α được chọn lớn hơn so với dao tiện thường

Với dao tiện định hình lăng trụ , chọn α = 100 - 150

Theo bảng 2.4 ([1]-trang 9) với vật liệu gia công là thép C40 có

b=500N/mm2 ta có =20250

Ta chọn = 250 ; = 120

8 Chiều rộng dao tiện định hình

Khích thước các lưỡi cắt (theo sách [1])

Dựa vào Hình 2: các kích thước

- Lg : Là chiều dài đoạn lưỡi cắt chính lấy bằng chiều dài chi tiết cần cắt

Lg = 80mm

- a : Là chiều rộng lưỡi cắt phụ 25mm lấy a = 3 mm

- Do chi tiết không có vát mép để đảm bảo điểm 1 được gia công chọn C=1mm

- t : Chiều cao của lưỡi cắt phần cắt đứt t tmax lấy t= 8 mm

- b : Chiều rộng lưỡi cắt phần cắt đứt lấy lớn hơn hoặc bằng lưỡi dao cắt đứt

b = 4 mm

- b1 : Chiều rộng phụ đoạn vượt quá lấy từ (0,5÷1)mm chọn b1=1mm

- f1 = 450

- f2 = 250 vì chi tiết không có vát mép

9 Tính toán hình dáng dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng

Ta có công thức tính toán :

- sin γ k= r A

k ; A = r1 x sin γ

- Ck = rk x cos γ i

- B = r1 x cos γ

- τk = Ck – B

- Hk = τk x cos ⁡¿

Ơ đây :

- r1 : là bán kính chi tiết tại cơ sở

- rk : bán kính chi tiết tại điểm tính toán

- α,γ : góc trước, góc sau tại điểm cơ sở

- γk : góc trước tại điểm tính toán

- τk : Chiều cao hình dáng của các điểm biên dạng dao tính theo mặt trước

12°

Ci

Bi

t i

A

Ri

2

3 4 5

6 7 8 9

Hình 3 : sơ đồ tính toán Profile :

-Chọn điểm cơ sở : Điểm cơ sở được chọn phải là điểm ngang tâm chi tiết nhất , hay xa điểm chuẩn kẹp của dao nhất

- do đó chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

-Tính toán lại các điểm

 Tính tại điểm 1 :

r.= r1 = 17,5 mm

γ = γ1 = 250

 A = r1 x sin γ = 17,5 x sin 250 = 7,4 (mm)

C1 = r1 x cos γ = 17,5 x cos250 = 15,86 (mm)

B = C1 = 15,86 (mm)

τ1 = C1 – B = 0

H1 = τ1 x cos ⁡¿ = 0

 Tính tại điểm 2,3 :

r2 = 32,5 mm

sin γ2= (r1/r2)x sin γ1= (17,5/32,5) xsin 250 = 0,227

 γ2 = 13,120

B = 15,86 (mm)

C2 = r2 x cos γ2 = 32,5 x cos13,12 = 31,65 (mm)

τ2 = C2 – B = 31,65-15,86 = 15,79 (mm)

H2 = τ2 x cos ⁡¿ = 15,79 x cos(12+25) = 12,61 (mm)

 Tính tại điểm 4,5 :

R4 = 30 mm

C4 = r4 x cos γ4 = 30 x cos 14,24 = 29,07 (mm)

τ4 = C4 – B = 29,07-15,86 = 13,21 (mm)

H4 = τ4 x cos ⁡¿ = 13,21 x cos(12+25) = 10,55 (mm)

 Tính tại điểm 6 :

r6 = 27,5 mm

sin γ6= (r1/r6)x sin γ1= (17,5/27,5) xsin 250 = 0,2689

 γ6 = 15,60

B = 15,86 (mm)

C6 = r6 x cos γ6 = 27,5 x cos15,6 = 26,48 (mm)

τ6 = C6 – B = 26,48-15,86 = 10,62 (mm)

H6 = τ6 x cos ⁡¿ = 10,62 x cos(12+25) = 8,48(mm)

 Tính tại điểm 7,8 :

r7 = 23,5 mm

sin γ7= (r1/r7)x sin γ1= (17,5/23,5) xsin 250 = 0,314

 γ7 = 18,30

B = 15,86 (mm)

C7 = r7 x cos γ7 = 23,5 x cos18,3 = 22,3 (mm)

τ7 = C7 – B = 22,3-15,86 = 6,44 (mm)

H7 = τ7 x cos ⁡¿ = 6,44 x cos(12+25) = 5,14(mm)

 Tính tại điểm 9 :

r9 = 35 mm

sin γ9= (r1/r9)x sin γ1= (17,5/35) xsin 250 = 0,211

 γ9 = 12,20

B = 15,86 (mm)

C = r cos γ = 35 x cos 12,2 = 34,2 (mm)

τ9 = C9 – B = 34,2-15,86 = 18,34 (mm)

H9 = τ9 x cos ⁡¿ = 18,34 x cos(12+25) = 14,64(mm)

Ta có bảng kết quả tính toán chiều cao profin dao và hình dạng profin dao

Điểm ri

(mm)

i sin(γ i) Cos (i) B

(mm)

Ci

(mm)

hi

(mm)

i

(mm)

- Profile của dao trong tiết diện mặt trước :

1

2 3

4 5 6

29 39 54 84

1

2 3

4 5 6

29 39 54 84

Hình 5: Profile trong tiết diện vuông góc với mặt sau :

10 Phần phụ của profile dụng cụ

Phần phụ dùng để chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt Kích thước phần phụ được biểu diễn trên hình vẽ :

Lg

M

a c

b