Bài tập lớn môn thiết kế dụng cụ cắt trường đh công nghiệp hà nội

Chiều rộng của dao tiện định hình đợc tính theo công thức sau... Trong quá trình giacông chi tiết định hình có thể coi dao nh là chi tiết trục bị bao.Vì vậy nên bốchí trờng dung sai kích

Lời nói đầu

Trong ngành chế tạo cơ khí, dụng cụ cắt đóng một vai trò quan trọng.Không có dụng cụ cắt tốt về chất lợng, nhiều về số lợng thì không thể chế tạo đ-

ợc những máy móc với chất lợng cao, không thể tăng năng suất lao động, hạ giáthành sản phẩm và cải thiện điều kiện làm việc đợc

Muốn có dụng cụ cắt tốt, phải biết cách chế tạo đảm bảo đợc những yêucầu kỹ thuật của từng loại dụng cụ

Qua thời gian dài học tập tại trờng, đợc các thày cô hớng dẫn, chỉ dạy tậntình chúng em đã nắm đợc những kiến thức cơ bản về dụng cụ cắt kim loại Để

có kiến thức sâu hơn về dụng cụ cắt, và đáp ứng cho công việc thức sau này em

đợc Khoa cơ khí - Trờng ĐHCN Hà Nội giao nhiệm vụ: Làm Bài tập lớp Thiết

do thời gian có hạn, cha trải qua thực tế nhiều nên chắc rằng Bài tập lớn này củachúng em còn nhiều thiếu sót Em rất mong đợc sự giúp đỡ của các thầy giáo, côgiáo cũng nh các bạn đồng nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Phùng Xuân Sơn và các thầy cô

trong bộ môn: BT và DCCN đã tận tình chỉ bảo em trong suốt thời kỳ làm bài tậplớn

Hà Nội, ngày… tháng … năm 2012

Sinh viờn: .

Bài 1: THIếT Kế DAO TIệN ĐịNH HìNH

Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết sau:

Sinh Viờn Thực Hiện :

4 8 20 25 30 36 40

- Thiết kế dụng cụ cắt

- Thiết kế dỡng kiểm tra và phơng pháp kiểm tra

- Lập quy trình công nghệ gia công (Sơ đồ gá đặt: định vị, kẹp chặt, máy,dụng cụ gia công) (không tính chế độ cắt)

- Phơng pháp mài dao

Bài làm

Theo đầu bài chọn kiểu dao tiện định hình gá thẳng, có gắn mảnh hợp kimcứng để nâng cao năng suất cắt gọt Loại dao này có sai số gia công nhỏ, bảo

đảm độ cứng vững tốt khi kẹp chặt

Chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết

tmax=d max−d min

60−15

2 = 22,5 (mm)Tra bảng 2-1 ta đợc các kích thớc của dao:

B=35mm, H=90mm, E=10mm, A=40mm, F=25mm, r=1mm, d=10mm,M=55.77mm

2 Chọn vật liệu dao tiện định hình

Để nâng cao chất lợng và năng suất cắt ta chọn vật liệu phần cắt của dao làthép hợp kim cứng T15K6, vật liệu thân dao là thép 45X

Kích thớc mảnh dao đợc chọn theo qui định sau:

- Chiều cao mảnh dao H1: H1 = ( 1/4 2/3) H

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

Góc trớc của dao tiện định hình phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu giacông, trị số đợc tra theo bảng 2.4,với vật liệu gia công là thép C45,có giới hạnbền b = 750N/mm2theo bảng tra ta đợc γ =20 ∘

¿ 25 ∘ , chọn γ =25 ∘

4 Tính toán dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng:

Chọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở đợc chọn là một điểm nằm ngang tâm chitiết nhất hay xa chuẩn kẹp của dao nhất Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

Công thức tính toán: A = r1.sin; B = r1.cos 

Sin i = A / ri ; Ci = ri.cos i; i = Ci – B

ti= i .cos(  +  )

Trong đó :

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở

ri : bán kính chi tiết ở điểm tính toán

Từ đó ta có kết quả tính toan nh sau:

1 2

3 4 5 6

2' 3'

r5 r6

7 7' 8 8' 9

5 Chiều rộng của dao tiện định hình.

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

lp=lq+ a + b + c + b1

+) b: chiều dài đoạn lỡi cắt phụ để xén mặt đầu chi tiết ,lấy bằng 1 ¿

3mm.nếu ở mặt đầu chi tiết có vát mép thì lấy hơn phần vát 1 ¿ 1.5mm.Vậy lấy b= 2mm

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

Vậy : Lp=39 + 2 + 2 + 2 + 1= 46(mm)

1 9 2

3 4 5 6

Độ chính xác hình dáng kích thớc của chi tiết gia công phụ thuộc vào độchính xác hình dáng kích thớc biên dạng của dao chặt chẽ Trong quá trình giacông chi tiết định hình có thể coi dao nh là chi tiết trục (bị bao).Vì vậy nên bốchí trờng dung sai kích thớc biên dạng dao sẽ tạo ra sai số nghĩa là sai lệch trênbằng không, sai lệch dới âm Bố chí 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 xác

định dung sai kích thớc biên dạng dao theo trị số thực nghiệm

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

- Sai lệch kích thớc chiều trục dao: - 0.05 mm

- Sai lệch kích thớc góc: -15 phút

- Để đảm bảo gá dao chính xác ta khống chế các dung sai sau:

+ Sai lệch đờng kính con lăn kiểm tra d = ± 0.01

+ Sai lệch kích thớc kiểm: M- 0.05

+ Sai lệch chiều rộng mang cá: A- 0.05

+ Sai lệch chiều cao mang cá: E – 0.05

+ Sai lệch góc mang cá: 600 ± 10’

5.76-0.05

10.76-0.0515.76-0.0527.76-0.0530.76-0.0534.76-0.05

r

2 2

15-0.05

25-0.0534.46-0.05

7 8 9 6.29-0.02 0.44-0.02

2.15-0.02

7.91-0.02

1

4-0.05

7 Thiết kế d ỡng đo kiểm:

Dỡng đo dùng để kiểm tra độ chính xác hình dáng kích thớc dao địnhhình Dỡng kiểm dùng để kiểm tra độ chính xác về hình dáng, kích thớc của d-ỡng 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 đó kích thớc danh nghĩa của dỡng đợc lấy bằng trị số lớn nhất kích thớc danhnghĩa của dao Vì trờng dung sai của kích thớc biên dạng dao đều phân bố vềphía âm, nên kích thớc danh nghĩa của dỡng đo bằng kích thớc danh nghĩa củadao, trờng dung sai các kích thớc biên dạng của dỡng đo dợc phân bố về phía d-

ơng Trị số dung sai chế tạo các kích thớc biên dạng của dỡng đo đợc tra theobảng 2-9 Theo đó các kích thớc chiều cao hình dáng, kích thớc chiều trục códung sai 0.006mm

b D ỡng kiểm:

kích thớc danh nghĩa của dỡng kiểm lấy bằng kích thớc danh nghĩa của ỡng đo, trờng dung sai các kích thớc biên dạng đợc phân bố về 2 phía Trị sốdung sai chế tạo các kích thớc biên dạng của dỡng kiểm đợc tra theo bảng 2-9

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 mòncao, nên chọn 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 μ m)

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

Chiều dày của dỡng: 2 ¿ 4mm

Chiều dài và chiều rộng của dỡng phụ thuộc vào chiều dài lỡi cắt và đểxác định sao cho dễ sử dụng khi kiểm tra biên dạng dao nên thiết kế: l= 46mm

1

2

3 4

5 6

7 8

8.Chọn gá kẹp dao và máy :

Dao tiện định hình lăng trụ đợc thiết kế có chiều cao H= 90mm nên chọngá kẹp dao có kết cấu nh hình biểu diễn dới đây (gá kẹp hình 2-27) Với gá kẹpdao này có thể gia công trên các máy tiện tự động 1A240-4, 1A240-6, 1261,1262

Dao đợc thiết kế có E= 10mm, A=40mm nên tính đợc:

S=A-2.E.tag α =40- 2.10.tag30o=28.45mmVới s= 28.45mm tra bảng 2-12 đợc các kích thớc cơ bản của đồ gá kẹp s=30mm, B= 65mm, B1=55mm, B2=70mm, h= 25mm

Cách gá dao và điều chỉnh dao

Hiệu chỉnh mũi dao ngang tâm máy đợc thực hiện nhờ vít điều chỉnh 14.Kẹp chặt dao nhờ má kép 2 và 2 bu lông kẹp 3 Có thể điều chỉnh để nhận đợc đ-ờng kính cần thiết của chi tiết bằng cách dịch chuyển gá dao theo phơng nối tiếp

6 bằng vít vi lợng 9 Dao tiện có thể dịch chuyển dọc trục chi tiết theo phơngthân gá kẹp nhờ vít vi lợng 13 Tóm lại có thể điều chỉnh:

- Theo chiều cao tâm chi tiết

- Theo phơng hớng kính của chi tiết

- Theo phơng dọc trục chi tiết

A

2 5

7

9 8

11

14

10 15

- §êng kÝch lç sau khi khoan: Do= 26.1 (mm)

- §êng kÝch lç sau khi truèt : D = 26H9 (mm)

- ChiÒu dµi lç gia c«ng: L =16 (mm)

- Thiết kế dỡng kiểm tra và phơng pháp kiểm tra.

- Lập quy trình công nghệ gia công (Sơ đồ gá đặt: định vị, kẹp chặt, máy,dụng cụ gia công) (không tính chế độ cắt)

- Phơng pháp mài dao

- Kết qủa gồm: các bản vẽ + thuyết minh

Bài làm

I, Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt :

- Chọn dao với đờng kính danh nghĩa lỗ sau chuốt: 26H9 (mm)

- Chiều dài lỗ chuốt: L = 16(mm)

- Vật liệu chi tiết: GX 15-32

- Vì chi tiết cần truốt có dạng lỗ trục tròn cho nên ta chọn sơ đồ truốt ăn dần , dao truốt kéo

- Để quá trình thoát phoi dễ , lỡi cắt các răng cạnh nhau ta xẻ rãnh chia phoi thứ

tự xen kẽ nhau

II, Vật liệu làm dao chuốt:

Dao chuốt làm từ 2 loại vật liệu phần đầu dao (hay phần cán) làm bằng thépkết cấu thép 45

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

III Cấu tạo dao truốt:

Trong đó :

l1 : Chiều dài đầu kẹp

l2 : Chiều dài cổ dao

l3 : Chiều dài côn chuyển tiếp

l4 : Chiều dài phần định hớng phía trớc

l5 : Chiều dài phần cắt và sửa đúng

l6 : Chiều dài phần dẫn hớng phía sau

A: Lợng d tính theo một phía (mm).

Dmax: Đờng kính lỗ lớn nhất sau khi chuốt (mm)

Dmin: Đờng kính lỗ nhỏ nhất trớc khi chuốt (mm)

δ : Lợng co hẹp hay lay rộng của bề mặt sau khi chuốt (mm)

Dấu (+) ứng với trờng hợp lỗ bị co hẹp Dấu (- ) ứng với trờng hợp lỗ bị lay rộng

khi truốt thộp dẻo cú độ dài lớn thộp bị co hẹp δ ≤ 0.01mm

Do phôi có vật liệu là GX 15-32 nờn δ = 0.6D – 2.8T Do vậy lấy δ = 0,01

Thờng chọn 3 răng cắt tinh với lợng nâng giảm dần, để tránh giảm lực cắt

đột ngột giữa răng cắt thô và răng sửa đúng (Zt = 3)

Lợng năng của răng cắt tinh thứ nhất: Sz1= 0,8Sz = 0,024 (mm)

Lợng năng của răng cắt tinh thứ hai: Sz2= 0,6Sz = 0,018 (mm)

Lợng năng của răng cắt tinh thứ ba: Sz3= 0,4Sz = 0,012 (mm)

VI.kết cấu răng và rónh:

Kết cấu răng và rãng là phần quan trọng nhất của dao truốt Rănh và rãnh

đợc thiết kế sao cho dao đủ bền , dủ không gian chứa phoi , tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn và dẽ chế tạo

A :Profin dao truốt:

Khi truốt thép có độ cứng trung bình thờng tạo ra phoi dây Vì vậy dạng rănh đợc thiết kế có 2 cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn

+ Răng sửa đúng: f = 0,2 ( mm )

ở dao truốt lỗ trụ và mặt trớc và mặt sau đều là mặt côn Góc  đợc chọn theo vật liệu gia công =>  = 12 … 15 chọn  = 15

Góc sau ở dao truốt phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tợng giảm đờng kích sau mỗi lần mài lại , làm tăng tuổi thọ của dao Góc sau đợc chọn nh sau :

 ở răng cắt thô  = 3

- ở răng cắt tinh  = 2

- ở răng sửa đúng  = 1

- ở đáy răng chia phoi  = 4

- Gúc lưng răng thường lấy bằng 750

B

: 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 4 , số lợng rãnh là 16 (Bảng 3-15), chiều rộng rãnh m = 1 ( mm ), bán kính rãnh r = 0,3 ( mm ) (Bảng 3-15)

Vậy tổng số răng của dao truốt là :

Z   

Zo = 3 răng, đảm bảo điều kiện định hớng tốt đồng thời không quá tải

E - Đ ờng kích các răng dao truốt :

Đờng kính của răng sửa đúng

Dsd = 26.122 (mm).(Đờng kính của răng sửa đúng lấy bằng đờng kính củarăng cắt tinh cuối cùng)

Chiều dài của phần răng cắt: l5= Zth.t + Zt.tt = 4.7+3.5 = 36 (mm)

Chiều dài phần răng sửa đúng l6 = Zsd.tsd = 5.5 = 25 (mm)

F : Kiểm tra sức bền dao truốt :

Sơ đồ chịu lực : 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 ờng 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)

- D01 : đờng kính đáy răng thứ nhất

Theo bảng 3-29 ta có: ứng suất cho phép của dao: z =350 (N/mm2).

Ta thấy x<z Vậy dao đủ bền

*)

Chọn kiểu rãnh chia phoi:

Khi cắt ta cần bố chí rãnh chia phoi trên những răng cắt nhằm chia chiềurộng cắt thành những đoạn nhỏ với chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6mm, do

dó phoi dễ cuốn và dễ thoát, biến dạng phoi giảm Số lợng và kích thớc rãnh chiaphoi trên một răng cắt của một răng chuốt lỗ trụ đợc tra theo bảng 3-15 Ta có:

m

h a

X

ác định kích th ớc đầu dao chuốt :

Hình dáng kích thớc đầu dao chuốt đã đợc tiêu chuẩn hoá theo bảng 3-17

Ta có : - kích thớc danh nghĩa D1 = 25 (mm) D1’(H12) = 19 (mm) d=4 (mm), a

Chọn l4 = 20(mm) (lc chiều dài của lỗ chuốt).

Xác định chiều dài phần định h ớng sau :

Đối với dao chuốt lỗ trụ phần định hớng dạng hình trụ với đờng kính bằng

đờng kính nhỏ nhất của lỗ sau khi chuốt Tức là D4= 16f7 (mm)

( dung sai chế tạo theo kiểu lắp lỏng f7)

Chiều dài phần định hớng sau đợc tra theo chiều dài lỗ chuốt ( bảng 3-22).Theo đó ta có l7 = 15 (mm)

l1 = 75 (mm) Chiều dài phần đầu dao

l2 chiều dài cổ dao (mm)

l3 chiều dài phần côn chuyển tiếp Chọn l3 = 15 (mm)

l4 chiều dài phần định hớng trớc (mm) l4 = 20(mm)

L Khoảng cách từ đầu dao đến đỉnh răng cắt thô thứ nhất

lh Khe hở giữa mặt đầu mâm cặp với thành máy chuốt,

lc chiều dài chi tiết gia công lc = 26 (mm).

 dao chuốt đảm bảo đủ cứng

không bị xây xát, biến dạng khi làm việc hoặc khi vận chuyển dao Hình dángkích thớc lỗ tâm dùng trong chế tạo dao đợc tra theo bảng 3-30

L l

d =2,5 (mm); D= 6 (mm); L= 6 (mm); l= 3(mm); A= 0,8 (mm)

8 Điều kiện kĩ thuật của dao chuốt lỗ trụ.

Vật liệu phần cắt: P18

Vật liệu phần đầu dao: Thép 40X

Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

Phần răng và phần định hớng phía sau HRC 6265

Phần định hớng phía trớc HRC 6065

Phần đầu dao, phần kẹp HRC 4047

Độ nhẵn bề mặt phải đảm bảo:

Cạnh viền của răng sửa đúng: cấp 9 (Ra0,32)

Mặt trớc, mặt sau của răng, mặt côn làm việc của lỗ tâm, các bề mặt định ớng cấp 8 (Ra0,65)

Mặt đáy răng, đầu dao, côn chuyển tiếp, các rãnh chia phoi cấp 7 (Ra1,25) Các mặt không mài cấp 6 (Ra2,5)

Sai lệch lớn nhất của đờng kính ,các răng cắt không vợt quá trị số-0,008.(Bảng 3-31)

Sai lệch cho phép đờng kính của các răng sửa đúng và các răng cắt tinhkhông vợt quá trị số-0,008 (bảng 3-32)

Góc sau của răng sửa đúng 15’

Góc nghiêng của đáy rãnh chia phoi 30’

Dung sai đờng kính:

Bài làm :

1 Yêu cầu:

Thiết kế bàn cán ren, cán vật liệu CT30, số đầu mối k = 3, bớc ren t = 3.Tra bảng ta chọn đờng kính phôi là 24mm Lấy chiều dài phần ren gia công là 29mm

3 Cấu tạo bàn cán ren:

Gồm 2 bàn cán: Bàn dới cố định và bàn trên trợt qua lại Hớng của gócnâng ren trên bàn cán ngợc với hớng ren đợc cán

+ phần sửa đúng L2 sửa đúng ren

+ phần thoát L3: đa chi tiết ra khỏi bàn cán đảm bảo cho chi tiết không bịkéo vào giữa trong hành trình chạy ngợc lại của bàn dao di động

- Bàn ren di động : có các phần nh bàn ren cố định hoặc chỉ là bàn thẳng Chiềudài của bàn cán di động lớn hơn bàn cán cố định khoảng 15-20 mm để chi tiết dễrời khỏi bàn cán khi gia công

4 Xác định kích th ớc các bàn dao.

a) Bàn dao cố định :

Các kích cỡ cho bàn cán ren đợc quy định theo gost 2248-60 Tức là vớiren đờng kính từ 3,5-24 mm thì chiều dài toàn bộ bàn ren nằm trong khoảng(8 – 5 ) πdtb

Vậy chiều dài bàn ren cố định là : L= 8 πdtb

= 584 mm ( dtb = ddn – h/2 với h là chiều cao ren = 0,6946.T)

Chiều rộng B của bàn cán tính theo công thức:

Phần côn cán : Là 1 yếu tố quan trọng quyết định đến quá trình hình

thành ren Do yêu cầu cán ren có bớc T = 9 với mỗi đầu mối nên ta chọn chiềudài phần côn cán :

L1 = (3 – 4) πdtb

= 3.3,14.23,3054 = 219 mm

Để đảm bảo cho chi tiết ăn vào hoàn toàn trớc khi cán, khoảng cách giữa 2 bàncán ren ở chỗ bắt đầu phần côn cán phải lớn hơn đờng kính phôi Ta phải tínhtoán trị số a theo hình :

Với x : trị số thêm vào để đảm bảo cho phôi ăn vào Lấy x = 0,1 mm

d3 đờng kính phôi ; d1 đờng kính trong của ren

Chiều dài phần thoát : lấy bằng phần côn cán nhằm mục đích sử dụng

làm phần côn cán khi phần côn cán đầu tiên bị mòn