đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt kim loại

Chúng đảm bảo độ đồng nhất về bề mặt, hình dáng và độ chính xác kích thớc của loạt chi tiết gia công, năng suất cao số lần mài lại lớn.. Xác định kích thớc chiều trục các điểm biên dạng

Trờng đại học công nghiệp hà nội

KHOA cơ khí

Bộ MÔN GCVL & DCCN

Bài tập lớn môn học

Thiết kế dụng cụ cắt kim loại

Giáo viên hớng dẫn : Phùng Xuân Sơn

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quốc Huy

Lớp : LT CĐ-ĐH CK6- K3

Lời nói đầu

Trong thời đại hiện nay nghành cơ khí có vai trò to lớn trong sự nghiệp công nghiệp hoá

và hiện đại hoá đất nớc

Trong cơ khí gia công, thì gia công bằng cắt gọt chiếm tỷ trọng lớn khi chế tạo các chi tiết máy nói riêng và các máy móc thiết bị nói chung Những hiểu biết về gia công bằng cắt gọt là cơ sở để nâng cao năng suất, chất lợng và hiệu quả kinh tế trong chế tạo cơ khí.

Trong quá trình đào tạo của trờng, học sinh, sinh viên đợc học chuyên môn về gia công bằng cắt gọt, và đợc nhận đồ án môn học Thông qua việc làm đồ án& bài tập lớn môn học, học sinh, sinh viên nâng cao đợc trình độ hiểu biết của mình biết trình tự thiết kế dao, phơng pháp và quá trình cắt gọt tạo điều kiện để nâng cao năng suất cắt và chất l- ợng của quá trình gia công vì chất lợng của bề mặt gia công sau cắt gọt là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả cuối cùng của quá trình gia công.

Qua thời gian học tập nghiên cứu dới sự hớng dẫn tận tình của các thầy cô trong bộ môn Dụng cụ cắt và vật liệu kỹ thuật, đặc biệt là thầy giáo Phùng Xuân Sơn, nay

em đã hoàn thành Tuy nhiên do kiến thức và kinh nghiệm còn thiếu nên trong tính toán thiết kế không tránh khỏi những sai sót, rất kính mong nhận đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình hơn nữa của các thầy (Cô)

Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thiết kế

Nguyễn Quốc Huy

Lớp LT CĐ-ĐH CK6 K3

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

Dao tiện định hình

Yêu cầu:

Cho chi tiết có hình dạng nh hình vẽ,hãy:

1-Thiết kế dụng cụ cắt

2- Thiết kể dỡng kiểm tra và phơng pháp kiểm tra

3- Phơng pháp mài dao

4- Vẽ bản vẽ chi tiết

Vật liệu gia công : thép 45 có b = 750 N / mm2

I- Phân tích chi tiết gia công :

Chi tiết gia công làm từ thép 45, b = 750 N/ mm2, bao gồm nhiều loại bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn Đây là một chi tiết tơng đối điển hình Kết cấu chi tiết cân đối

Độ chênh lệch đờng kính không quá lớn Trên chi tiết không có đoạn nào có góc profin quá nhỏ hoặc bằng 0

II Thiết kế dụng cụ cắt :

Dao tiện dịnh hình dùng để gia công những chi tiết định hình ở dạng sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối Chúng đảm bảo độ đồng nhất về bề mặt, hình dáng và độ chính xác kích thớc của loạt chi tiết gia công, năng suất cao số lần mài lại lớn Dao tiện định hình thờng

có biên dạng phức tạp, làm việc trong điều kiện cắt nặng nề, lực cắt lớn, áp lực trên lỡi cắt lớn, nhiệt cắt tại vùng cắt lớn

Với chi tiết này, có thể dùng dao lăng trụ hay tròn đều đợc cả Song dao tiện định hình lăng trụ cho sai số gia công nhỏ, đảm bảo độ cứng vững tốt khi kẹp chặt nên ta chọn daotiện định hình lăng trụ để gia công chi tiết này.

1/Chọn kiểu dao và kích thớc kết cấu dao.

Để đảm bảo chi tiết gia công đạt độ chính xác ta chọn kiểu dao tiện định hình lăng trụ, gá thẳng có điểm cơ sở ngang tâm

Chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết gia công: tmax

Ta có: tmax =

2

d -

dmax min

=

2

14 - 25

= 5.5 (mm) Để đảm bảo độ bền của dao ta chọn kết cấu dao ứng với tmax=11

Tra bảng 2.1[1], ta đợc các kết cấu của dao nh sau:

2/ Chọn vật liệu dao tiện định hình

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

Dao tiện dịnh hình có biên dạng phức tạp làm việc trong điều kiện nặng nề, lực cắt lớn, áp lực trên lỡi cắt lớn, nhiệt cắt lớn Vì vậy phải chọn vật liệu làm dao có độ cứng cao, độ bền nhiệt lớn, độ bền cơ học và khả năng chống mòn tốt

Theo đề tài với vật liệu gia công là Thép 45 có b = 750 N/ mm 2 là loại thép cứng vừa nên để nâng cao năng suất cắt ta chọn vật liệu phần cắt là hợp kim cứng T15K6, vật liệu thân dao là thép 40X

Kích thớc mảnh dao đợc chọn theo quy định sau:

- Chiều cao mảnh dao H1: H1= (1/4 ữ2/3)H

- Chiều rộng mảnh dao B1: B1= (1,5 ữ1,7) tmax

Trong đó:

- H : Chiều cao của dao tiện định hình, H =90 mm

- tmax: Chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết gia công, tmax=11mm

Chọn: H1=2/3 90 = 60mm

B1=1,5 .11 = 16,5mm

3/ Chọn thông số hình học của dao.

* Chọn góc trớc  :

Góc trớc  của dao tiện định hình phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công

Dựa vào vật liệu gia công ta chọn góc trớc của dao  = 20( theo bảng 2-4 [1])

* Chọn góc sau 

Trị số góc sau  phụ thuộc vào loại dao tiện định hình

Với dao định hình lăng trụ, góc sau đợc chọn trong giới hạn =10 ữ 15

Trong trờng hợp này ta chọn  = 12

4 Tính chiều cao hình dáng các điểm biên dạng dao.

*Chọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở đợc chọn là một điểm nằm ngang tâm chi tiết, xa chuẩn

kẹp của dao nhất và thờng ứng với điểm biên dạng của chi tiết có đờng kính nhỏ nhất Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

Ta có sơ đồ tính chiều cao hình dáng các điểm biên dạng dao, kết quả tính đợc thống kê trong bảng 1-1

Trị số chiều cao hình dáng các điểm mang dấu cộng ứng với các điểm biên dạng dao thấp hơn tâm chi tiết, mang dấu trừ với các điểm biên dạng cao hơn tâm chi tiết

5 Xác định kích thớc chiều trục các điểm biên dạng dao.

Dao đợc thiết kế trong điều kiện gá thẳng nên trị số kích thớc chiều trục các điểm biên dạng dao đúng bằng kích thớc chiều trục các điểm biên dạng tơng ứng của chi tiết gia công Cụ thể ta có các kích thớc chiều trục sau:

r1=7 sin=sin200 =0.34202 cos =cos120 =0.97815

cos=cos200 =0.93969 cos(    )=cos(120 +200)=0.84805

Trêng: §HCN Hµ Néi  ThiÕt kÕ dông cô c¾t

 Chọn điểm cơ sở

Điểm cơ sở đợc chọn là một điểm nằm ngang tâm chi tiết, xa chuẩn kẹp của dao nhất và thờng ứng với điểm biên dạng của chi tiết có đờng kính nhỏ nhất Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

 Xác định chiều cao gá dao h

 Thiết kế profin dao

Profin dao đợc xác định trong hai tiết diện là: tiết diện trùng mặt trớc và tiết diện chiều trục

 Tiết diện trùng mặt trớc

Với tiết này ta cần xác định hai giá trị:

lK : toạ độ dài chi tiết tại điểm K

τK : chiều cao profin dao tại điểm K theo mặt trớc

.cos( ).cos( )arcsin( ) .sin( )

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở, r1 = 6mm

rK : bán kính chi tiết ở điểm tính toán K

1: góc trớc ở điểm cơ sở, 1 =  = 220

K : góc trớc ở điểm tính toán K

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

 Tiết diện chiều trục

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

lK : toạ độ dài dao tại điểm K

RK : bán kính dao tại điểm K

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

Q : bán kính đờng tròn tiếp xúc với mặt trớc dao

Xét tiết diện chiều trục:

Cũng với cách tính nh vậy, ta xác định đợc những điểm còn lại

Sau đây là bảng kết quả tính toán tại các điểm

CK

( mm )

B( mm )

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

K*P( mm )

Q( mm )

5 Chiều rộng của dao tiện định hình.

Chiều rộng của dao tiện định hình đợc tính theo công thức sau

b1: đoạn vợt quá ta lấy bằng 0.51 (mm) nên lấy b1=1 (mm)

Vậy Lp=28+2+3+10+1=44 (mm)

6 Xác định dung sai các kích th ớc biên dạng dao.

Độ chính xác hình dáng kích thớc của chi tiết gia công phụ thuộc vào độ chínhxác hình dáng kích thớc biên dạng của dao chặt chẽ Trong quá trình gia công chi tiết

định hình có thể coi dao nh là chi tiết trục (bị bao).Vì vậy nên bố trí trờng dung sai kíchthớc biên dạng dao sẽ tạo ra sai số nghĩa là sai lệch trên bằng không, sai lệch dới âm Bốtrí nh vậy sai số biên dạng dao sẽ tạo ra sai số có thể sửa đợc trên biên dạng chi tiết

Vì đầu bài không cho rõ cấp chính xác yêu cầu cần đạt đợc nên ta phải xác địnhdung sai kích thớc biên dạng dao theo trị số thực nghiệm

Trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo dao tiện định hình, cho phép sử dụng các trị số sailệch biên dạng sau:

- Sai lệch chiều cao hình dáng dao: - 0.02 mm

- Sai lệch các kích thớc thẳng còn lại( kích thớc chiều trục, bán kính, cung tròn thaythế….) là - 0.05 mm

- Sai lệch các kích thớc góc: -10 phút

7 Thiết kế d ỡng đo kiểm.

Dỡng đo dùng để kiểm tra độ chính xác hình dáng kích thớc dao định hình Dỡngkiểm dùng để kiểm tra độ chính xác về hình dáng, kích thớc của dỡng đo

a D ỡng đo

Kích thớc danh nghĩa của dỡng đo đợc quy định theo luật kích thớc bao và bị bao.Biên dạng của dỡng đo đợc xem nh là bao với biên dạng lỡi cắt của dao, do đókích thớc danh nghĩa của dỡng đợc lấy bằng trị số lớn nhất kích thớc danh nghĩa củadao Vì trờng dung sai của kích thớc biên dạng dao đều phân bố về phía âm, nên kích th-

ớc danh nghĩa của dỡng đo bằng kích thớc danh nghĩa của dao, trờng dung sai các kíchthớc biên dạng của dỡng đo dợc phân bố về phía dơng Trị số dung sai chế tạo các kíchthớc biên dạng của dỡng đo đợc tra theo bảng 2-9(TKĐAMH NL&DCC) Theo đó cáckích thớc chiều cao hình dáng, kích thớc chiều trục có dung sai +0.006mm

b D ỡng kiểm.

kích thớc danh nghĩa của dỡng kiểm lấy bằng kích thớc danh nghĩa của dỡng đo,trờng dung sai các kích thớc biên dạng đợc phân bố về 2 phía Trị số dung sai chế tạo

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

các kích thớc biên dạng của dỡng kiểm đợc tra theo bảng 2-9(TKĐAMH NL&DCC).Theo đó, các kích thớc chiều cao hình dáng, kích thớc chiều trục có sai lệch 

0.002mm

c Vật liệu và yêu cầu kĩ thuật của d ỡng đo và d ỡng kiểm.

Dỡng thờng đợc chế tạo từ loại thép có độ bền cơ học cao, độ chịu mòn cao, nênchọn vật liệu chế tạo dỡng là thép X

Độ cứng sau khi nhiệt luyện đạt đợc: HRC5865

Độ nhẵn các bề mặt làm việc đạt cấp chính xác 9 (Ra= 0.32 m)

Độ nhắn các bề mặt còn lại đạt cấp chính xác 7 (Ra= 1.25m)

Chiều dày của dỡng: 24mm

Chiều dài và chiều rộng của dỡng phụ thuộc vào chiều dài lỡi cắt và để xác địnhsao cho dễ sử dụng khi kiểm tra biên dạng dao nên thiết kế

chiều dài =44 mm và chiều cao = 30mm

Hình vẽ:Dỡng đo và dỡng kiểm

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

4 Sai lệch góc khi mài không quá 15’ – 30’

VIII Hình vẽ dao tiện đình hình hình tròn tiện ngoài gá thẳng

Hỡnh ảnh chỉ mang tớnh chất minh họa cho kết cấu của dao tiện định hỡnh hỡnh trũn.

Phần II

Dao truốt

Thiết kế dao truốt lỗ trụ

*Thiết kế dao chuốt với các số liệu sau:

Các thông số khi thiết kế:

- Đờng kích lỗ sau khi khoan Do=20(mm)

- Đờng kích lỗ sau khi truốt D = 20H8(mm)

- Chiều dài lỗ gia công L=30(mm)

Đờng kính lỗ sau gia công đạt 20H8

Sai lệch giới hạn của lỗ là: 20 0+0.033

Chiều dài lỗ gia công là L = 30 mm

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

3 Vật liệu làm dao truốt

- Dao truốt kéo thờng đợc chế tạo từ 2 loại vật liệu

- Phần đầu dao ( hay phần cán ) làm bằng thép kết cấu ( thép 45 )

- Phần phía sau ( từ phần định hớng phía trớc trở về sau ) làm bằng thép gió P18

4 Lợng d gia công :

Trị số lợng d gia công đợc xác định bằng phơng pháp tính khi đã biết các kích thớc của

bề nặt cắt gia công trớc và sau khi truốt:

2

min 0

A

Dmax: Đờng kính lỗ trụ sau khi truốt

D0: Đờng kính lỗ trớc khi truốt

 : Lợng co hẹp hay lay rộng của lỗ sau khi truốt

20

mm

5.Xác định lượng nâng của răng dao ( S z )

Việc chọn lợng nâng Sz phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu gia công, kết cấu dao chuốt và

độ cứng vững của chi tiết Sz lớn thì số răng và chiều dài dao chuốt nhỏ, dao dễ chế tạo nhng lực cắt lớn và chất lợng bề mặt gia công kém.Với vật liệu chi tiết gia công là thép 20X ta chọn lợng nâng của răng dao nh sau:

- Đối với răng thô thứ nhất bố trí lợng nâng thô bằng 0 để chỉ làm nhiệm vụ sửa đúng biên dạng lỗ phôi

- Các răng còn lại có lượng nâng bằng nhau và đợc tra theo bảng 3.5[1] ,

chọn: Sz=0,025mm

- Các răng sửa đúng có lợng nâng bằng 0

- Các răng cắt tinh đợc bố trí giữa răng cắt thô và răng sửa đúng để tránh giảm lực cắt

đột ngột với lợng nâng giảm dần Ta chọn 3 răng cắt tinh với lợng d nh sau:

025 0

045 0 5165 0

Số răng sửa đúng Zsđ tra bảng 3-7 [1], với chi tiết đạt cấp chính xác 8 chọn Zsđ=8 răng

7 Góc độ của răng dao truốt

*Góc sau  chọn phụ thuộc vào kiểu dao truốt , theo bảng 3-8[1]

Kết cấu răng và rãnh là phần quan trọng nhất của dao truốt Răng và rãnh phải đợc thiết

kế sao cho đủ bền và đủ không gian chứa phoi, nó quyết định tới tuổi thọ của dao và khi thiết kế răng và rãnh sao cho dễ chế tạo dao nhất nhng vẫn cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của dao truốt

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

Vì vật liệu gia công là thép 20X là thép cứng vừa, khi cắt tạo ra phoi dây Để cuộn phoi

đợc chặt , giảm nhỏ kích thớc rãnh chứa phoi chứa phoi ta nên chon rãnh dạng lng cong.Trong đó :

h : chiều cao rãnh ( chiều sâu rãnh )

- l1: chiều dài phần đầu dao

- l2: chiều dài cổ dao

- l3: chiều dài phần dẫn hớng phía trớc

- Lp: chiều dài phần cắt

- lx: chiều dài phần sửa đúng

- l4: chiều dài phần dẫn hớng phía sau

- l5: chiều dài phần chuôi dao

- l6: chiều dài phần chuôi dao

- L: chiều dài dao truốt lỗ

7 Kết cấu răng dao và rãnh chứa phoi

* Profin dao truốt dọc trục

Xem gần đúng rãnh thoát phoi nh hình tròn có đờng kính h thì diện tích rãnh là : 2

4

h

Sz L F

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

Góc trớc  đợc lấy theo vật liệu gia công.theo bảng 3.9(TKĐAMH NL&DCC Trịnh Khắc Nghiêm) ta có:

- ở đáy răng chia phoi  = 4

*Profin mặt đầu ( trong tiết diện vuông góc với trục )

Trong tiết diện này , dao truốt lỗ trụ có lỡi cắt là những vòng tròn đồng tâm lớn dần

theo lợng nâng Để phoi dễ cuốn vào rãnh , lỡi cắt chia thành những đoạn nhỏ sao cho

chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6 ( mm )

Góc sau rãnh chứa phoi ta lấyđ = 4 , số lợng rãnh là n= 14, chiều rộng rãnh m =1 (mm), chiều cao h= 0,7 (mm), bán kính rãnh r = 0,3 ( mm )

(Bảng 3.15 TKĐAMH NL&DCC- Trịnh Khắc Nghiêm)

Số răng sửa đúng Zsd đợc chọn theo cấp chính xác của chi tiết gia công:

Với chi tết yêu cầu đạt cấp chính xác 8 tra bảng 3.7(TKĐAMH NL&DCC-Trịnh Khắc Nghiêm): ta có Zsd= 7 (răng)

Vậy tổng số răng của dao truốt là:

L : chiều dài chi tiết gia công L = 40 ( mm )

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

Vậy số răng cắt đồng thời là Zmax = 6 răng

Vậy thỏa mãn điều kiện bền kéo và dẫn hớng tốt của dao truốt là:

*kiểm tra sức bền dao truốt:

Tại mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng Thành phần hớng kính Py

hớng vào tâm dao Tổng hợp các lực Py của các răng sẽ triệt tiêu thành phần dọc trục Pz

song song với trục chi tiết Tổng hợp các lực Pz sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt thành phần Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng Song trờng hợp này ít xảy ra Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên

Điều kiện bền xác định ở mặt cắt đáy răng đầu tiên (vật liệu thép gió)

 b

k

D

P F

=> tra bảng3.28(TKĐAMH NL&DCC Trịnh khắc nghiêm): p = 4750 N/mm2

- Zmax : số răng cùng cắt lớn nhất Zmax = 6 răng

- B : chiều dài lỡi cắt trên một vòng răng

01

max max

max

29

60369,11

4

4

mm N D

P F

Trờng: ĐHCN Hà Nội  Thiết kế dụng cụ cắt

4

[b ]: giới hạn bền kéo của thép 45 là 200N/mm2

  200 19,604

60369,11

4

 Phần cổ dao và côn chuyển tiếp:

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi truốt

Đờng kích cổ:

D2 = D1 - ( 1  2 ) = 28 - ( 1  2 ) = 27  26 ( mm )

Chọn D2 = 26 ( mm ), độ chính xác js10*