Đồ án môn Thiết kế dao - SV Nguyễn Văn Thảo

Lời nói đầu * * * Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thể khôn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

-o0o -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ DAO

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Phương Giang Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Thảo

Lớp : CTM6 – K46

-HÀ NỘI 01 -

Lời nói đầu

*

* * Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết 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 những trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, năng xuất và tính kinh tế cho chi 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 cơ khí

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt điển hình đó là dao tiện định hình, dao chuốt lỗ trụ và dao phay đĩa modul Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là cô Nguyễn Thị Phương Giang đã giúp em hoàn thành đồ án này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác

Em xin trân thành cảm ơn

Sinh viên thiết kế

Nguyễn văn Thảo

-

Phần I:

DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu: Thiết kế dao tiện định hình với số liệu sau:

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

1 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 và mặt đầu Đây là một chi tiết tương đối điển hình, kết cấu chi tiết cân đối Độ chênh lệch đường kính không quá lớn Trên chi tiết không có đoạn nào có góc profile quá nhỏ hoặc bằng 0

Do chi tiết có mặt côn nên khi gia công rất dễ xuất hiện sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết Song độ chính xác của chi tiết yêu cầu không cao Mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch đường kính không quá lớn

2 Chọn loại dao:

Ở chi tiết này, có thể dùng dao lăng trụ hay dao tiện kiểu đĩa đều được cả Song để đơn giản trong việc thiết kế, chế tạo cũng như gá và gia công Ta chọn dao tiện định hình lăng trụ sẽ hợp lý hơn Khi chọn dao lăng trụ thì dao dễ chế tạo nhưng do chi tiết có mặt côn nên sẽ xảy ra hiện tượng lưỡi cắt chính không nằm trong mặt phẳng đi qua trục sẽ gây ra sai số gia công khi gá dao thẳng Nhưng do độ chính xác của chi tiết không yêu cầu quá cao nên ta có thể bỏ qua sai số này Do đó ta có thể chọn cách gá dao thẳng Căn cứ vào chiều sâu max của chi tiết:

8,5

2

18 35 2

min max max  d d   

Dựa vào bảng 3.2a – Kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ trong sách “ Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại ” Ta có kích thước cơ bản của dao

B = 19; H = 75; E = 6; A = 25;

F = 15; r = 0,5; d = 6; M = 34,45;

3 Chọn thông số hình học dụng cụ:

Chọn góc trước: Dựa vào vật liệu gia công ta chọn góc trước của dao  = 22 Chọn góc sau : Góc sau  của dao chọn  = 12

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

Công thức tính toán: A = r1.sin; Sin k = A / rk

Ck = rk.cos k; B = r.cos 

k = Ck – B = rk.cos k - r.cos 

h k = k .cos(  +  )

Trong đó :

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở

rk : bán kính chi tiết ở điểm tính toán

1: góc trước ở điểm cơ sở

k : góc trước ở điểm tính toán

-

1 2

3 4

5

6

7

8

R9

R10

R11,5

R12, 5

R17

R ,5

A







B 



8'

7'

6' 2'

3' 4'

18

6

3

4

h2

9

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

Tính toán tại các điểm ta có được bảng thông số như sau:

Điểm ri (mm) A (mm) sini Ci(mm) i(mm) hi(mm) i

2 12,5 0,2697 12,0367 3,6921 3,0609 15,6474

3 12,5 0,2697 12,0367 3,6921 2,1969 15,6474

4 11,5 0,2932 10,9947 2,6501 2,1969 17,0479

5 9 3,3715 0,3746 8,3447 0 0 22

6 17 0,1932 16,6623 8,3177 6,8957 11,4388

7 17 0,1932 16,6623 8,3177 6,8957 11,4388

8 10 0,3372 9,4145 1,0699 0,8869 19,703

9 10 0,3372 9,4145 1,0699 0,8869 19,703

10 17,5 0,1927 17,172 8,8275 7,3183 11,1078

5 Phần phụ của profile dụng cụ:

Phần phụ của profin dụng cụ dùng để vát mép và chuổn bị cho nguyên công cắt đứt kích thước của phần phụ gồm

f

f f

a = b = 1 ( mm)

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

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

c = f +g + 1 = 4 ( mm )

1 = 30

 = 45

d = ( c – g ).tg+ 2 = ( 4 – 2 ).tg45 + 2 = 4 (mm)

Chiều dài của dao :

L = lc + a + b + d + g = 32 + 1 + 1 + 4 + 2 = 40 ( mm )

6 Thiết kế dưỡng do – dưỡng kiểm

Dưỡng do dùng để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo Kích thước dang nghĩa của dưỡng bằng kích thước dang nghĩa của dao Kích thước dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h (TCVN 2245 – 77)

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng do Kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm cũng được quy định theo luật bao và bị bao, song dưỡng do dễ chế tạo chính xác, khi đo bị mòn theo các phương, theo kinh nghiệm, người ta lấy kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm bằng kính thước dang nghĩa dưỡng đo Sai lệch lấy đối xứng, giá trị sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js, js (TCVN 2245 – 77)

Vật liệu dưỡng được chế tạo từ thép lò xo 65 là thép có tích chống mài mòn cao, độ cứng sau nhiệt luyện đạt được 58 – 65 HRC Độ nhám các mặt làm việc đạt khoảng

Ra = 0,63 …0,32 (độ bóng  = 8 …9) các mặt còn lại đạt Ra = 1,25 (độ bóng  = 7) Dung sai chế tạo dưỡng được thể hiện ở bảng sau :

Điểm 1 – 2 2 – 3 3– 4 1 – 5 5 – 6 6 – 7 7 – 8 8 – 9 9 - 10

-

Dưỡng

đo

9

9

6

0 3

-0,003

9

9

9

6

6

1,5 Dưỡng

kiểm

3

3

Kớch thước danh nghĩa của dượng theo profile dao

31+0.006

29-0.006

32 ±0.05

31±0.003

29±0.003

27±0.003

22±0.003

17±0.003

Dưỡng kiểm

R3

30

8

14±0.003

27+0.006

22+0 006

17+0.006

14+0.006

± + 7

± 2 +

2±0.003

8-0.006

2-0.006

8±0.003

Dưỡng do

8

1,25

5 ±0.01

6 Điều kiện kỹ thuật:

a, Vật liệu phần cắt: Thộp P18

Vật liệu thõn dao: Thộp 45

b, Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

- Phần cắt HRC 62 – 65

- Phần cắt thõn dao HRC 30 – 40

c, Độ búng:

- Mặt trước

- Mặt sau

- Mặt tựa trờn thõn dao thấp hơn Rz40

d, Sai lệch + gúc mài sắc:

- Sai lệch gúc trước  : 22o1o

- Gúc  : 45o1o

- Gúc 1 : 30o1o

Phần II

b



t



R r

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRÒN

1 Phân tích chi tiết:

Vật liệu gia công thép 60, HB200 là vật liệu có độ cứng trung bình (khoảng 700N/mm2) Đường kính lỗ gia công tương đương với 36D9 chiều dài chi tiết 70mm, như vậy chi tiết có chiều dài khá lớn, điều này ảnh hưởng rất nhiều tới sức bền của dao

2 Chọn sơ đồ chuốt:

Ta có thể chọn các sơ đồ chuốt: chuốt ăn dần, chuốt lớp, chuốt mảnh Nhưng với Chuốt lỗ tròn ở đây ta chọn sơ đồ chuốt lớp

Sơ đồ chuốt:

3 Thiết kế dao:

Lượng dư gia công:

A = (Dmax – Dmin )/ 2

Dmax = DDN1 + SLT

Dmin = DDN2 + SLD

DDN1= 36mm

DDN2= 35mm

Với 36D9 có SLT=+0,142mm

Phôi có 35  SLD = 0,000mm

 Dmax = 36+ 0,142=36,142mm

 Dmin = 35 +0,00 = 35mm

 A =

2

35 36,142

= 0,57mm

Lượng nâng răng dao:

Theo bảng 6 “Hướng dẫn thiết kế đồ án

môn học/T16” ta chọn Sz = 0,03 (theo một

phía)

Tính toán răng cắt:

Tính toán răng cắt

Số răng cắt tinh: ta chọn số răng cắt Ztinh =

3

Chọn lượng nâng răng cắt tinh :

Sz1 = 0,021mm

Sz2 = 0,012mm

Sz3 = 0,006mm

Lượng dư do cắt tinh

Atinh = Sz1+ Sz2 + Sz3 = 0,021 + 0,012 + 0,006 = 0,039mm

Số răng cắt thô

Zthô =

Sz

Atinh

A 

+ 1 =

03 , 0

039 , 0 57 ,

0 

+ 1 = 18,733 lấy Zthô = 18 răng

Cộng 1 là răng thô đầu tiên có Sz = 0

Lượng dư còn lại q = 0,266667 x 0.03=0,0085 < 0,015

Do đó ta cho vào răng cắt đầu tiên

-

Kết cấu dạng răng răng cong:

Tiết diện rãnh thoát phoi

FB = F.K = K.SZ.LC

Với K là hệ số lấp đầy rãnh: chọn K = 3 theo bảng 7

FB = 3.0,03.70 = 6,3mm2

Khi đó ta có bước răng t

t = (1,25  1,5) Lc = (1,25  1,5) 70 = (10,5  14,55) mm Chọn t = 12 (mm)

Buớc răng sửa đúng :

tsđ = (0,6  0,8).t = 7,2  9,6 (mm)  Chọn tsđ = 9 (mm)

Chiều cao răng h

h  1,13 K.Lc.Sz = 1,13 6,3 = 2,836  Chọn h = 3 mm

Bán kính cong của rãnh:

R = (0,65  0,7).t = 7,8  8,4  Chọn R = 8 mm

r = (0,5  0,75).h = 1,5  2,25  Chọn r = 2 mm

b = (0,25  0,4).t = 3  6  Chọn b = 4 mm

Cạnh viền f chọn:

Răng cắt f = 0,05

Răng sửa đúng f = 0,2 mm

Thông số hình học:

Góc trước của răng cắt và răng sửa đúng được tra theo bảng 9 ta có

Góc trước  =120150 chọn  =150

Góc sau :

Đối với răng cắt thô : =30

Đối với răng cắt tinh : =20

Đối với răng cắt sửa đúng: =10

Số răng đồng thời tham gia cắt:

ZMax =

t

L

+ 1 = 12

70 + 1 = 6 răng

Số răng sửa đúng:

Tra bảng 10 ta có:

zsđ = 5  6 răng

Số răng cắt của dao:

ZC = Zthô + Ztinh = 18 + 3 = 21

Tổng số răng của dao chuốt:

Z = Zthô + Ztinh + Zsửa đúng = 18 + 3 + 5 = 26

Đường kính của dao:

D1 = D0 + 2.q = 35 + 2.0,0085 = 35,017mm

DZ = D1 + 2(z-1).SZ

Khi đó ta tính được kích thước đường kính của răng dao chuốt như sau:

Đường kính của răng dao chuốt

D1=D0+2q 35,017

D2=D1+2sz 35,077

D3= D2+2sz 35,137

D4 =D3+2sz 35,197

D5 =D4+2sz 35,257

D6 =D5+2sz 35,317

D7 =D6+2sz 35,377

D8 =D7+2sz 35,437

D9 =D8+2sz 35,497

D10 =D9+2sz 35,557

D11 =D10+2sz 35,617

D12 =D11+2sz 35,677

D13 =D12+2sz 35,737

D14 =D13+2sz 35,797

D15 =D14+2sz 35,857

D16 =D15+2sz 35,917

D17=D16+2sz 35,977

D18=D17+2sz 36,037

D19=D18+2sz1 36,058

D20=D19+2sz2 36,070

D21=D20+2sz3 36,076

D22=D21 36,076

Chiều dài dao chuốt:

Đường kính phần định hướng phía trước bằng đường kính lỗ trước khi chuốt

D3 = D0 = 35 mm

L4chiều dài phần định hướng bằng chiều dài lỗ chuốt

L4 = 70mm

Xác định phần định hướng phía sau:

Đường kính phần định hướng phía sau bằng đườngkính lỗ sau khi chuốt

D7 = 36,076 mm

Chiều dài phần định hướng phía sau

L7 = (0,5  0,7).L = (35  49) mm

Lấy L7 = 40mm

Xác định khoảng cách từ đầu dao đến răng đầu tiên

L = L1 + Lh + Lm + Lb + L4

L1 : Là chiều dài phần kẹp của đầu dao trong mâm cặp chọn L1 = 125 mm

Lh : Khe hở giữa chiều mặt đầu mâm cặp với thành máy; lấy Lh = 10 mm

Lm: Là chiều dầy thành máy

Lb: Là chiều dày thành ngoài của bac tì

Thường lấy

L1 + Lh + Lm + Lb = 160  200 ta lấy L1 + Lh + Lm + Lb = 180 mm

 L = 180 + 70 = 250mm

- L2 chiều dài cổ dao:

L2 = L- (L1 + L3 + L4) = 250 – (125 + 15 + 70) = 40 mm

L3 chiều dài phần côn chuyển tiếp; ta lấy L3 = 15 mm

 L2 = L – (L1 + L3 + L4) = 250 – (125 + 15 + 70) = 40 mm

- Xác định chiều dài phần răng cắt

L5 = t.ZC = 12.21 = 252 mm

- Xác định chiều dài phần răng sửa đúng

Lsửa đúng = L6 = tSửa đúng Zsửa đúng = 9.5 = 45 mm

- Chiều dài toàn bộ dao

Ld = L + L5 + L6 + L7 = 250 + 252 + 45 + 40 = 587 mm

Kiểm tra điều kiện cứng vững của chiều dài dao

-

[Ld] = 40.35 =1400mm Vậy: Ld < [Ld]  dao đảm bảo đủ cứng

Sức bền dao chuốt:

Tính lực chuốt lớn nhất:

Pmax=CP.SZX.b Zmax.K Kn Km

CP: là hằng số phụ thuộc vật liệu gia công Tra bang 12 ta có Cp = 762

x: là số mũ, x = 0,85

SZ: lượng nâng của răng: Sz = 0,03

K; Kn; Km: các hệ số do ảnh hưởng của góc trước; dung dịch nguội lạnh; mức

độ cùn của răng dao

Đối với dao chuốt lỗ trụ ;

Pmax=CP.SZX.b Zmax.K Kn

Theo bảng 13 ta có :

K = 0.93;

Kn = 1,15;

Km = 1,34;

Pmax = 762.(0.03)0.85.44.6.0,93.1,15.1,34 = 14635N

Kiểm tra sức bền dao chuốt:

x =

Fx

P max

Fx: Tiết diện nguy hiểm đầu dao; Fx = 660 mm2

x =

660

14635

.= 22,16 N/mm2 Theo bảng 15 ta có: ứng suất cho phép của dao: z =35kg/mm2

Ta thấy x<z Vậy dao đủ bền

Số rãnh chia phoi: Theo bảng 15 ta có số rãnh chia phoi: 18 rãnh

4 Điều kiện kỹ thuật:

Vật liệu:

Vật liệu phần cắt: P18

Vật liệu phần đầu dao: Thép 40X

Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 6265

Phần định hướng phía trước HRC 6065

Phần đầu dao HRC 4047

Độ nhám:

Trên cạnh viền của răng sửa đúng không lớn hơn 0,25

Mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc trong lổ tâm, phần định hướng không thấp hơn

0,5

Mặt đáy răng, đầu dao, côn chuyển tiếp các rãnh chia phoi không lớn hơn.1

Các mặt không mài không lớn hơn 2

Sai lệch lớn nhất của đường kính ,các răng cắt không vượt quá trị số -0,008

Sai lệch cho phép đường kính của các răng sửa đúng và các răng cắt tinh không vượt quá trị số+0,025

Độ đảo:

Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh, phần định hướng sau không vượt quá trị số dung sai của đường kính Độ đảo phần còn lại của dao trên mỗi 100mm chiều dài không vượt quá trị số 0,006

Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước 20

Góc sau của răng cắt 30’

Góc sau của rãnh 30’

Góc sau của răng sửa đúng 15’

Phần III

DAO PHAY LĂN RĂNG

Thiết kế dao phay lăn răng môđuyn m = 6:

1, Nguyên lý

Dao phay lăn răng được dùng để gia công các bánh răng hình trụ ăn khớp ngoài, răng thẳng hoặc răng nghiêng, bánh vít…Phay lăn răng là phương thức gia công bằng phương pháp bao hình, nó nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng trong đó dao đóng vai trò thanh răng, còn phôi đóng vai trò bánh răng Do hạn chế về mặt không gian máy do vậy người ta thay thanh răng bằng trục vít Để tạo ra mặt trước của răng các lưỡi cắt được chế tạo có các rẵnh dọc (thường là rãnh xoắn), để tạo ra các góc sau, ở mặt sau của răng được hớt lưng Theo nguyên lý

ăn khớp, muốn cặp bánh răng nghiêng ăn khớp đúng thì các răng của chúng phải ăn khớp chính xác với cùng một bánh răng không gian (dạng sinh răng thẳng khởi thuỷ)

thanh r¨ng

dao phay





b¸nh r¨ng gia c«ng

Dao phay lăn răng có môđuyn m = 6 là dao có môđuyn trung bình Với môđuyn này, kích thước của dao không lớn lắm Để đơn giản cho quá trình chế tạo, ta chọn kết cấu dao phay nguyên khối

Chọn cấp chính xác của dao phay lăn răng là cấp chính xác A Mặt trước của của răng dao là mặt xuắn Acsimet, hướng của đường vít ngược và thẳng góc với hướng của đường vít răng dao trên trụ chia trung bình tính toán