Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim loại

Do đây là những kiến thức được tích lũy qua các môn cơ sở của Thầy Côtruyền giảng nên còn có những vấp váp và nông nổi chưa chuyên sâu, cho nên đồ án còn nhiều thiếu sót và thiếu chuyên

28 42 56

15 25 35 40 50

Nhiệm vụ của em được giao là thiết kế dao cắt có cácbề mặt định hình nhưsau: dao tiện định hình, dao phay định hình có góc trước dương, dao phay thenhoa mô đun hình chữ nhật

Do đây là những kiến thức được tích lũy qua các môn cơ sở của Thầy Côtruyền giảng nên còn có những vấp váp và nông nổi chưa chuyên sâu, cho nên

đồ án còn nhiều thiếu sót và thiếu chuyên sâu, trong quá trình tính toán thiết

Cô giáo trong bộ môn trong quá trình kiểm tra đánh giá giúp đỡ chỉ bảo hướngdẫn thêm để em có thể hoàn thiện đồ án môn tốt hơn, rút ra những kinhnghiệm trong tương lai khi ra trường.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Thanh Sơn đã tận tình hướng dẫn

và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!

Hà Nội, Ngày 01 tháng 10 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Phạm Xuân TràPhần 1 THẾT KẾ DAO TIỆN

Hình 1.1 Chi tiết cần gia công

1 Phân tích chọn dụng cụ gia công

Chi tiết có dạng mặt ngoài tròn xoay, biên dạng tương đối phức tạp, nếu tadùng dao tiện đơn thì sẽ phải chỉnh dao hiều lần dẫn đến không chính xác Do đó

ta chọn dụng cụ gia công là dao tiện định hình

ở chi tiết này, có thể dùng dao lăng trụ hay tròn đều được cả Song để đơngiản trong việc thiết kế, chế tạo cũng như gá và gia công Ta chọn dao tiện địnhhình là hình tròn

Căn cứ vào chiều sâu max của chi tiết :

min max d

Ta chọn γ= 20 0 ;α= 12 0

4 Tính toán dao tiện định hình hình tròn gá thẳng :

* Sơ đồ tính toán Hình bên.

7 6

10

8 9

Ø46

* Chọn điểm cơ sở

Điểm cơ sở được chọn là một điểm nằm ngang tâm chi tiết nhất hay xa chuẩn kẹp của dao nhất Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở.

* Xác định chiều cao gá dao h

h = R1sinα= 25.sin120

= 5,198 (mm) Trong đó:

R1: bán kính dao ở điểm cơ sở, R1 = 2

Thiết kế profin dao

Profin dao được xác định trong hai tiết diện là: tiết diện trùng mặt trước và tiết diện chiều trục

*

Tiết diện trùng mặt trước

Với tiết diện này ta cần xác định hai giá trị:

lx : toạ độ dài chi tiết tại điểm x

τ x: chiều cao profin dao tại điểm x theo mặt trước

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở, r1 = 16 (mm)

rx : bán kính chi tiết ở điểm tính toán x

γ : góc trước ở điểm cơ sở, γ = γ = 200

γx : góc trước ở điểm tính toán x.

*

Tiết diện chiều trục

Với tiết diện này ta cũng cần xác định hai giá trị:

lx : toạ độ dài dao tại điểm x

Rx : bán kính dao tại điểm x

.

R X

E

Q H

X

Q

τ γ α

γ

α

− +

.

) sin(

1 , ,

γ α ) cos(

.

) sin(

Q

τ γ

cos(

sin

xh

⇒

Trong đó :

R : bán kính dao tại điểm cơ sở, R = 25(mm)

Q : bán kính đường tròn tiếp xúc với mặt trước dao

α1 : góc sau ở điểm cơ sở, α1= α=120

γ 1: góc trước ở điểm cơ sở, γ1 = γ = 200

α x : góc sau ở điểm tính toán x

γ x : góc trước ở điểm tính toán x.

* Tính toán các điểm

τ γ

cos(

sin

=

) ( 25 0

) 20 12 cos(

25

248 , 13 sin

248 , 13

mm arctg

0 0

2

1

2 sin 20 0 , 243 14 , 064

5 , 22

16 20 sin

γ

r r

τ γ

cos(

sin

=

) ( 433 , 19 791

, 6 ) 20 12 cos(

25

248 , 13 sin

248 , 13

mm arctg

0 0

4

1

5 , 21

16 20 sin

γ

r r

Q

τ γ

cos(

sin

=

) ( 348 , 20 757

, 5 ) 20 12 cos(

25

248 , 13 sin

248 , 13

mm arctg

0 0

γ

r r

B = 15,035 (mm)

τ γ

cos(

sin

=

) ( 469 , 18 333

, 8 ) 20 12 cos(

25

248 , 13 sin

248 , 13

mm arctg

0 0

γ

r r

Q

τ γ

cos(

sin

=

) ( 199 , 19 305

, 7 ) 20 12 cos(

25

248 , 13 sin

248 , 13

mm arctg

hx = R - Rx = 25 –19,199 = 5,801(mm)

+ Tại điểm 10 ta có:

r10 = 25(mm)

sin

0 10

0 0

γ

r r

Q

τ γ

cos(

sin

=

) ( 769 , 17 359

, 9 ) 20 12 cos(

25

248 , 13 sin

248 , 13

mm arctg

hx = R - Rx = 25 –17,769 = 7,231(mm)

Sau đây là kết qua tính toán tại các điểm

Trên tiết diện trùng mặt trước và tiết diện chiều trục:

Frofin dao trong tiÕt diÖn vu«ng gãc víi mÆt sau

Frofin dao trong tiÕt diÖn

45°

4 12 14 20 26 32 40

45°

45°

45°

1 1

a b

5.Tính toán kích thước kết cấu dao tiện định hình:

Kích thước kết cấu dao tiện định hìnhđược chọn theo chiều cao lớn nhất của

32 48 2

min max

6.Phần phụ của profin dung cụ:

Phần phụ của profin dung cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắtđứt kích thước của phần phụ gồm:

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

f :Chiều rộng vát của chi tiết chọn : f = 1 (mm)

- Các kích thước không mài Rz = 20

4.Sai lệch góc khi mài không quá 15,÷ 30,s

Ø16

1x45° 43

0,5

20 ,

Phần 2 THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH

Tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước dương (γ> 0) để gia công

vật liệu thép 40X, có σb = 650N/mm 2 Như hình vẽ 2.1

Hình 2.1 Chi tiết cần gia công

1 Phân tích chi tiết và chọn dao

Chi tiết có dạng rãnh, có profin phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cungtròn.Vì vậy ta chọn dao phay định hình hớt lưng, là loại dao phổ biến dùng để giacông các chi tiết định hình Với dạng profin phức tạp như vậy ta chỉ hớt lưng dao

1 lần, vì chiều cao profin lớn nhất hcmax = 15(mm),chiều rộng rãnh b = 30(mm),dokết cấu của lưỡi cắt đủ cững vững do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoithẳng

2.Thông số hình học phần cắt của dao phay định hình.

a.Góc trước của dao phay

chọn góc trước tùy thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công,đặc tính và tínhcắt và sức bền của vật liệu

Theo 4.2 (trang 43 HDTKDCCKL) Vật liệu thép 40X,ứng suất bền;

Góc sau có tác dụng làm giảm ma sát dụng cụ cắt và chi tiết gia công.giá tri gócsau lớn sẽ không tốt vì sẽ làm lưỡi cắt của răng yếu đi mặt khác khi làm việc sẽ bịmòn nhanh và giảm kích thước đường kính.

Với yêu cầu độ chính xác và nhẵn bề mặt không cao ta chọn góc sau dao phayđịnh hình hớt lưng, α=120, góc sau phụ α1=80

3.Thông số kết cấu của dao phay định hình răng hàn có profin lồi,rãnh thoát phoi thẳng.

Chiều sâu lớn nhất của profin chi tiết gia công hmax = h2 = 15 (mm),chiều rộng củaprofin chi tết b0 = 30 (mm)

Theo bảng 4.11 và 4.12(trang 53-55 HDTKDCCKL) ta có:

1.Chiều rộng của dao phay có profin lồi: B = b+2 = 32(mm)

Chọn theo tiêu chuẩn ta chọn được: B = 32(mm)

2.Đường kính đỉnh dao: D = 130(mm)

3.Đường kính lỗ định vị của dao: d = 40(mm)

Theo bảng 4.13(56).Chọn then theo: d = 40+ 0 , 027( mm )

Thông số của then: b = 10+0,3(mm);t1 = 43,5+0,62(mm); r = 1(mm)

4.Chiều cao lớn nhất của profin dao phay: h = 15 ÷ 18 ( mm )

5.Số răng: Z = 10 răng

6.Lượng hớt lưng hình dáng được mài: K = 7(mm)

7 Bán kính lượn của rãnh thoát phoi: r = 2,5(mm)

8 Chiều sâu rãnh thoát phoi: H = 29(mm)

Bảng kết cấu thông số dao phay định hình răng hàn đáy thẳng

4 Sơ đồ tính profin dao phay định hình trong các tiết diện.

i i' T

G E

profin t.d chieu trucprofin c.tiet

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán dao phay có γ>0Dựng profile dao bằng đồ thị:

I

4O

1

kH

phía chi tiết, từ điểm i thuộc profile chi tiết hạ đường thẳng vuông góc xuống

đường ∆ cắt đường ∆ tại i’ ta được điểm i’ là điểm trên profile dao dùng để giacông điểm i trên profile chi tiết.

Chiều cao profin răng dao trong tiết diện chiều trục là hdi

Theo sơ đồ ta có : hdi = hci - ∆h

EG là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimets ứng với góc ở tâm β

π 2

γ γ

R acr hci

R

R acr ci hi R

Z : Số răng dao phay

Nhận thấy rằng profin của chi tiết có đoạn cung tròn, vậy nên dao cũng có 1 đoạn cung tròn tương ứng Ta tiến hành chi cung tròn thành 1 số điểm để tính

Xét ∆3OI có 3OI=αi, I3O=(1800-αi)/2

Xét ∆3OH có 3OH=900-H3O=900-arcsin(hcmax/R)

Xét ∆K3I có: góc K3I=γi=I3O-H3O=900-αi/2-(900-arcsin(hcmax/R))

=arcsin(hcmax/R)-αi/2 =γi

hi=3I.cosγi

L=3I.sinγ

30

21 23,544 25,75 27,549 28,883 29,708

77 , 2 10 7

-Tại điểm 4:

R4=Re-hc4=65-1,665=63,336mm

) ( 32 0 12 ) 12 sin 335 , 63

65

θ

) ( 062 0 ) 180

-Tại điểm 5:

R5=Re-hc5=65-3,576=61,424mm

) ( 71 , 0 12 ) 12 sin 424 , 61

-Tại điểm 6:

R6=Re-hc6=65-6,207=58,793mm

) ( 29 , 1 12 ) 12 sin 793 , 58

-Tại điểm 7:

R7=Re-hc7=65-8,939=56,061mm

) ( 95 , 1 12 ) 12 sin 061 , 56

) ( 175 , 9 ) sin

-Tại điểm 8:

R8=Re-hc8=65-11,865=53,135mm

) ( 734 , 2 12 ) 12 sin 135 , 53

-Tại điểm 9:

R9=Re-hc9=65-15=50mm

) ( 681 , 3 12 ) 12 sin 50

Profin dao theo chiều trục

1

5 6 7 8 9

Profin dao theo mặt tiết diện trước

*Ta có các thông số sau:

5.Yêu cầu kỹ thuật chế tạo dao:

Điều kiện kỹ thuật của dao:

- Vật liệu làm dao: thép gióP18

- Vật liệu làm thân dao: Thép C45

- Độ bóng: Bề mặt làm việc Ra = 0,63; Bề mặt còn lại Ra = 1,28

- kí hiệu dao:DTĐHHL - No.12D130B32d40 - P18ĐHBKHN

Kích thước cụ thể trong bản vẽ chi tiết

1x45°x2 bên

A

0.020 A 0.020 A

25°±10'

R2.

5

10 10

Vật liệu chi tiết: Thép 40X có σb=650N/mm2

1 Tính toán thiết kế dao :

Dao phay lăn trục then hoa răng chữ nhật định vị đường kính đỉnh cấp chính

d8x62x68H7/h6x12F10/e9Thông số hình học của

trục then hoa

Đường kính ngoàitrục then hoa De

Đường kính trong

Di

Chiều dày then

B

điều kiện thay thế profin dao bằng cung tròn thay thế:

Vì vậy profin của dao phay có thể thay thế bằng cung tròn

Để thay thế chúng ta xác định góc profin chi tiết:

Profin pháp tuyến của dao như 1 thanh răng – bao gồm profin 1 lưỡi cắt (đãtính ở trên), profin của răng và chân răng, profin pháp tuyến được xác định bằng các yếu tố sau:

- Bước: tp = tc = 2πR/Zc = 26,1545 mm ( Zc = 8 số then của trục then hoa)

- Chiều dày răng dao: Sp = Tc – Sc = 2πR/Zc – βR = 14,1585 mm

( Sc = βR = 2θ.R = 11,996 )

- Chiều rộng rãnh răng: Wp = tp – Sp = 11.996 mm

tp = 26,1545 chọn kết cấu dao De = 85; D0 = 32; L = 80; Dg = 45; K = 3,5; số răngZd = 12

- Chân răng: chân răng có cạnh vát εv = 45°

Các kích thước chân răng bao gồm

- Chiều rông rãnh thoát đá: v = tp – (Sp + 2hv) = 11.396 mm

d, profin măt đầu của dao

-Đường kính ngoài De cần xác định sao cho dao đủ bền, đủ độ cứng vững và đảm bảo độ chính xác yêu cầu thông thường đường kính ngoài De xác định theo độ lớn của bước pháp tuyến tp và chiều sâu của rãnh thoát phoi H:

Mặt trước, mặt lỗ gá dao, mặt tựa Ra = 0,63 μm

Mặt đầu hớt lưng không mài Ra = 2,5 μm

Mặt sau có mài Ra = 1,25 μm

profin 0,05 mm

Sai lệch giới hạn bước ±0,05 mm D8x62x68H7/h6x12F10/e9

Ø 32

+0

0.010 A 0.010 A

Kiểu dao phay liền

Dung sai của dao cấp chính xác A

Tài liệu tham khảo

1 Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại (2 tập ) - ĐHBKHN : 1978

2 Bài giảng môn học Thiết kế dụng cụ cắt kim loại – Nguyễn Duy : 1999

3 Hướng dẫn thiế kế dụng cụ cắt kim loại (Tập 1) - Đậu Lê Xin : 1988

4 Sổ tay công nghệ chế tạo máy ( Tập 1) – NXBKH&KT : 1999

MỤC LỤC

PHẦN I THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH……… 2

1.Phân tích chọ dụng cụ gia công……… 3

2.Chọn cách gá dao………… ……… … 3

3.Các thông sô hình học dụng cụ… ……… ….3

4.Tính toán dao tiện định hình hình tròn gá thẳng……… ….4

5.Tính toán kích thước kết cấu dao tiện định hình……… …10

6 Phần phụ của profile dụng cụ……… …11

7.Điều kiện kỹ thuật……… 11

PHẦN II.THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH……… 13

2.Thông số hình học phần cắt của dao phay định hình……… ….14

3Thông số kết cấu của dao phay định hình răng hàn……… 14

4.Sơ đồ tính profile dao phay định hình……….18

5 Yêu cầu kết cấu của dao……….22

PHẦN III.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA RĂNG CHỮ NHẬT……….……… 22

1.Tính toán thiết kế dao……….……….22

2.Điều kiện kỹ thuật của dao……… … ……….27

Tài liệu tham khảo……… …27