ĐỒ án THIẾT kế DỤNG cụ cắt

Đồ án thiết kế dụng cụ cắt công nghiệp, dao tiện định hình, dao phay định hình, dao phay lăn răng, dao phay định hình hớt lưng.Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim loại.Đồ án thiết kế dụng cụ cắt công nghiệp, dao tiện định hình, dao phay định hình, dao phay lăn răng, dao phay định hình hớt lưng.

PhẦNI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐINH HÌNH

1.Phân tích chi tiết gia công

Chi tiết có dạng mặt ngoài trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt trụ và côn,độ chênh lệch đường kính không lớn,cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng để gia công chi tiết có độ chính xác cao

Dao tiện định hình lăng trụ có độ chính xác cao hơn dao tiện hình tròn đồng thời khắc phục được sai số loại2,còn lại sai số loại 1

2.Chọn điểm cơ sở

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: điểm

cơ sở là điểm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất.Ta chọn điểm 1 làm điểm

cơ sở

1

x

τ

l

H

K

O

γ=20

0

γ x

Α=12 o

α x

Rx

R5

1

τ

h

A

3.Chọn góc trước và góc sau

Với vật liệu gia công là thép tròn C45 co σ b=600N/mm2 tra bảng 3.1(trang 16) ta chọn γ =20ο; góc sau α = 12 ο

4.Tính toán chiều cao profin dao

Sơ đồ tính toán propfin dao tại điểm bất kì trên lưỡi cắt của dao nư hình vẽ, chọn điểm bất kì là điểm x

Xét ∆OH1 : A = r1.sinγ (1)

B = r1.cosγ (2)

Xét ∆OHx : A = r2 sin γ 2 (3)

xH = r2 cos γ 2 =Cx (4)

Từ (1) và (3) ⇒r1 sin λ = r2 sin γ 2 ⇒ λ 2 =arc sin 1 2 sin r r γ    ÷   ⇒ τ =x C x − =B 1 2 2 cos arc sin r sin r r γ       ÷      -1 os r c γ (τ chiều cao profin trong tiết diện trùng mặt trước ) Xét ∆1xK ⇒ hx = τx.cos(α γ + ) ( h:là chiều cao profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau ) Tổng quát : τ = −i C B i trong đó Ci = r1.cos γi B =r1.cosγ = 4 2 φ cosγ =10.cos20ο=9.397(mm) hi= τi.cos(α γ + ) = τi.cos(20+12) = τi.cos32ο o Tính tại điểm 1: r1 = 10 (mm) γ γ = 1 = 20ο τ = = 1 h1 0 o Tính tại điểm 2,3: 3

2

= 3.7

2 =18.5(mm)

γ 2 = γ 3 =arc sin 1

2

sin

r

  = arc sin

10 sin 20 18.5

  = 10ο39’

⇒C2 = C3 = r2.cosγ 2 =18.5.sin10ο39’ =18.181(mm)

⇒ τ 2 = C2 – B =18.181 -9.397 =8.784(mm) =τ3

h2 = h3 = τ 2.cos32ο =7.449(mm)

o Tại điểm 4.5:

r4 = r5 = 4

2

φ

= 59

2 =29.5(mm)

γ 4 = γ 5 =arc sin

4

sin

r

  = arc sin

10 sin 20 29.5

ο

⇒C4 =C5 =r4.cosγ 4 =29,5.cos6 39ο =29.301(mm)

⇒τ 4 =τ 5 =C4 – B= 29,301- 9,397= 19,904(mm)

h4= h5= τ 4.cos32ο =16,879(mm)

Ta có bảng profin dao:

Điểm r imm) sinγi γi Ci(mm) τi(mm) h i(mm) Li(mm)

Ta có các profin

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

Kích thước kết cấu dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của profin chi tiết

Ta có tmax = (dmax –dmin)/2 =60 18

2

−

=21 Dựa vào bảng 3.2 kết cấu và kích thước dao tiện định hình lăng trụ ta có

kích thước cơ bản của dao

11

44

Profin trong tiết diện mặt trước

44

Profin trong tiết diện vuông góc với mặt sau

11 17

30

16 30

1

2 3

4

1

F A

60‹

M

6.Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

Phần phụ profin dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt ra khỏi phôi có kich thước như hình:

Chọn vát mép như hình phần phụ a=2mm ; b=1mm ; φ=45ο;ψ=39ο

Trong đó chiều rộng lưỡi dao cắt đứt c=1mm

⇒Chiều dài của dao

L=44+(1+2)+(1+2+2)=52(mm)

7.Điều kiện kỹ thuật

 Vật liệu phần cắt: Thép gió

 Độ cứng sau khi nhiệt luyện: Phần cắt 62-65HRC

 Độ bóng: Mặt trước Ra=0,32µm

Mặt sau Ra=0,63µm

Mặt tựa thân dao thấp hơn 0.63µm

 Sai lệch các góc

Sai lệch góc trước γ = 20ο ± 1

Sai lệch góc sau α = 12ο ± 1

 Kí hiệu dao: DTDHLT-No1-α=120-γ=200-P18-ĐHBKHN

ψ

φ

Lc L

b b

PHẦN II:THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG

Để gia công bánh răng hình trụ trên ta dùng dao phay lăn răng tinh 1 đầu mối,

nguyên, cấp chính xác A, trục vít cơ sở Acsimet

I)Các dạng mặt vít cơ sở của dao phay lăn

Trong việc thiết kế dụng cụ cắt người ta ưu tiờn ỏp dụng cỏc mặt vớt kẻ tức là

bề mặt tạo nên khi đường thẳng ( gọi là đường sinh thẳng ) có chuyển động xoắn vít

a) Mặt vít acsimet

Được tạo nên bởi chuyển động vít của đường sinh thẳng cắt trục chuyển động vít dưới một góc β, nếu β bằng 90o,tức là đường sinh thẳng làm với trục

OO một góc vuông thì mặt vít acsimet sẽ có dạng mặt helicoit thẳng Mặt vớt acsimet không thể khai triển trên mặt phẳng được do đó không thể gia công nó bằng cách dựng mặt phẳng hay một mặt bất kỳ khác mà chỉ có thể dựng một đường ( lưỡi cắt ) tạo nên khi cắt mặt vớt bằng mặt phẳng đi qua trục ta được đường thẳng nghiêng với trục một góc nhất định.Ở tiết diện thẳng góc với đường vít mặt vít acsimet sẽ có dạng đường cong gọi là đường thân khai kéo dài

b) Mặt convoliut :

Được tạo nên bởi chuyển động vít của đường sinh thẳng không cắt trục

chuyển động vít nhưng nghiêng với trục này một góc Trong quá trình

chuyển động đường sinh thẳng luôn luôn tiếp tuyến với mặt trụ gọi lỏ mặt định hướng.mặt vít convoliut không trải được trên mặt phẳng và do đó không thể dựng mặt phẳng để gia công được Tiết diện thẳng góc với đường vít hoặc rãnh

có dạng thẳng.Ở tiết diện hướng trục, mặt convoliut có dạng đường cong ở tiết diện thẳng góc với trục là đường cong, gọi là đường thân khai kéo dài

c) Mặt vít thân khai:

Trong trường hợp đặc biệt khi đường sinh thẳng nghiêng với trục OO một góc bằng góc nghiêng của đường vít trên trụ dẫn hướng thì ta có mặt

convoliut trải được trên mặt phẳng và có thể dựng mặt phẳng để gia công được, mặt vít này gọi là mặt vớt thân khai

Đường sinh thẳng luôn luôn tiếp tuyến với đường vít đó trên mặt trụ định

hướng Mặt vớt thân khai có thể trải trên mặt phẳng và do đó có thể dựng

mặt phẳng để gia công.Trong tiết diện thẳng góc với trục, mặt vít cho ta đường thân khai

II)Yêu cầu kĩ thuật:

- Môdun m = 5,5

- Góc ăn khớp α = 20°

- Vật liệu gia công : thép 40XH có σb = 950 N / mm2

Dao phay lăn răng m=1-20 được tiêu chuẩn hóa các bộ phận kết cấu,các bộ phận kết cấu xác định theo các công thức ở bảng 8.1 va 8.2 sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt

1 - Bước theo phương pháp tuyến tn = π.m.n

trong đó m : môdun dao

n : Số đầu mối cắt ren, lấy n = 1

=> tn = π.1.5.5 = 17,279 (mm)

2 – Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến

17, 274 8, 639

n n

t

3 – Chiều cao đầu răng h1=1,25.m.f

f : hệ số chiều cao đầu răng , chọn f = 1

=> h1 = 1,25.1.5,5 = 6,875 (mm)

4 – Chiều cao chân răng h2=1,25.m.f

=> h2 = 1,25.1.5,5 = 6,875 (mm)

5 – Chiều cao của răng h=2,5.m.f

=> h= 2,5.1.5,5 = 13,75(mm)

6 – Trị số góc profin theo mặt trước

α : góc ăn khớp , α = 20°

7 – Bán kích đoạn cong đầu răng

r1 = 0,25.m = 0,25 5,5 =1,375(mm)

8 – Bán kính đoạn cong chân răng

r2 = 0,3.m = 0,3.5,5 = 1,65 (mm)

9 – Đường kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay lăn răng

m =5,5 => De = 100 (mm)

10 – Số răng : Z

Z =

ϕ

360

Cos ϕ = 1 - 4,5

e D

f m.

= 1 - 4,5.1.5,5

100 = 0,753

→ϕ = 41ο11’

 Z = 360

41 11' ο = 8,74

Z được làm tròn đỉnh răng , chọn Z = 10 răng

11 – Lượng hớt lưng

π tgδ

Z

D

δ : Góc sau trên đỉnh răng , lấy δ = 10o

K = .100 10

10

o tg

π

= 5.54 lấy tròn K = 6 (mm)

12 – Lượng hớt lưng lần thứ hai K1

K1 = (1,2 ÷ 1,5).K

K1 = (1,2 ÷ 1,5).6 = 7,2 ÷ 9 lấy K1 = 8 (mm)

13 - Đường kính trung bình tính toán : ( Đối với dao có mài profin )

Dt = De - 2,5 m f - 0,2 K = 100 - 2,5 1.5,5 - 0,2.6 = 85,05 (mm)

14 –Góc xoắn của rãnh vít

sin ω =

t

m D

sin 5,5 0,0647

85,05

=> ω = 3o42’

Tra bảng 8.6 ta có ∆ = α 1,5οgóc profin theo mặt trước

0

1 19 58'30

α =

15 –Bước xoắn của rãnh vít

T = π Dt cotg ω

= π 85,05 cotg 3o 42’ = 4132 (mm)

16 - Bước của răng vít theo chiều trục

t =

ω

cos

n t

= 17, 274 17,31 cos(3 42')o = (mm)

chọn theo bước của máy tiện

17 - Chiều sâu của răng thoát phoi H : ( ở đây dao phay mài profin )

H = h +

2

1

K

K+

+ (1 ÷ 2) = 13,75 6 8 1 2 22

2

+

18 - Góc của rãnh thoát phoi

Chọn phụ thuộc vào số răng Z của dao phay Z = 10 răng

=> υ° = 22o

19 - Bán kính cung tròn ở đầu rãnh

rk =

Z

H

D e

10

) 2 ( − π

= ⇒ .(100 2.22) 1,76 2

10.10

(mm), chọn rk = 2 (mm)

20 - Đường kính lỗ gá

Chọn phụ thuộc vào đường kính răng

d = De - 2 H - 0,8.m - 7 = 32 (mm) (tra bảng 8.2)

21 – Đường kính của đoạn rãnh then không tiện

d1 = 1,05 d = 1,05 32 = 34 (mm)

22 - Đường kính của gờ

D1 = De - 2 H - (1 ÷ 2 ) = 100 - 2 22 - (1 ÷ 2) = 54 (mm)

Ta lấy theo tiêu chuẩn D1 = 50 (mm)

23 - Chiều dài của gờ :

lδ = (3,5 ÷ 5) lấy lδ = 4 (mm)

24 - Chiều dài phần làm việc của dao

24 Chiều dài toàn bộ của dao

L = L1 + 2 lδ = 87+ 2.4 = 95 (mm)

25 Đường kính lỗ lắp ghép:

d = De - 2 H - 0,8.m - 7

=100 – 2.22 – 0,8.5,5 – 7 =44,6

Chọn theo tiêu chuẩn d=32 (mm)

26 Đường kính đoạn lỗ không lắp ghép

d1 = 1,05.d = 1,05.32 =33,6

chọn d1 =34 (mm)

27 Then lắp tra theo sổ tay cơ khí

chọn then b×h = 12×11

28 Dung sai của dao phay lăn răng CCX A lấy theo bảng 8.4 và 8.5

II Điều kiện kỹ thuật của dao

1 Vật liệu thép P18

2 Độ cứng sau khi tôi HRC = 62 ÷ 65

3 Độ bóng các mặt

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

- Mặt sau hớt lưng không mài Ra = 2,5

- Mặt sau có mài Ra = 1,25

4 Sai lệch giới hạn của bước rãnh thoát phoi ± 90

5 Sai lệch ghới hạn của bước rãnh vít theo mặt trước răng +190µm

6 Độ đảo mặt đầu của gờ +0,01 mm

7 Sai lệch của góc cắt 40 '

' 20

+

−

8 Sai lệch chiều dài răng ± 0,03 mm

9 Sai lệch chiều dày răng ± 0,02mm

10 Sai số tích luỹ lớn nhất của bước vòng của rãnh xoắn 0,035 mm

11 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng phân bố dọc rãnh phoi đến trục dao phay + 0,015 mm

12 Độ đảo hướng kính của vòng gờ 0,02 mm

13 Giới hạn sai lệch góc profile ( trong giới hạn của phần có hiệu lực của profile và đường thẳng của nó trong tiết diện pháp tuyến ) 0,015 mm

14 Giới hạn sai lệch hướng tâm của mặt trước ở điểm bất kỳ trên chiều cao của profile 0,05 mm

15 Sai lệch giới hạn bước ± 0,015 mm

16 Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dai ba bước răng ± 0,015 mm

17 Độ đảo hướng kính theo đường kính ngoài trong giới hạn một đường vít 0,03 mm

18 DPLR-m=5,5-K-P18-DHBKHN

PHẦN III : THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG

1.Phân tích chi tiết cần gia công

-Chi tiết cần gia công là bề mặt rãnh định hình,profin tương đối đơn giản

-Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết là hmax= h2 = 12 mm , bề rộng lớn nhất của chi tiết là lmax = 11 mm

-Vật liệu chi tiết cần gia công là thép 45

2.Tính toán profin trong tiết diện chiều trục

Sơ đồ tính toán profin dao như sau:

Ta cần chọn profin trong tiết diện chiều trục

Các thông số trên sơ đồ

+Góc trước : γ =10o

+Góc sau chính : αn=12o

+Góc sau phụ α1=8o

3

1

2 3

4 Profin chi tiOt O

1d

2d 3d

4d

i i'' i' 4' 4'' 4

2' 2'' 2

Sơ đồ tính

Profin dao

K

R4

Ri

ƒÀ

Į 1

ƒÁ a

T

i d

bi B

i d

1 d

2 d

3 d

4 d R

Dựng profin chi tiết bằng đồ thị:

Từ điểm i nằm trên profile của chi tiết ta dóng sang ngang phía dao cắt đường

OT tại điểm i.Lấy Od làm tâm quay cung tròn bán kính Odi cắt vết mặt trước tại i’.Vẽ đương cong hớt lưng acsimet cắt OT tại i’’,từ i’’ kẻ đường song song với ii ,từ

i kẻ song song với OT ta được id, điểm này nằm trên profin dao dùng để gia công điểm i trên profin chi tiết

Goị chiều cao profin chi tiết là hci

Gọi chiều cao profin dao tương ứng với điểm i chi tiết là hdi

Ta có hdi = hci – Δh

Nếu K là lượng giảm của bán kính vecto ρ của đường cong hớt lưng Acsimet sau khi tham số θi biến thiên một góc răng là θi=2

Z

π

thì ∆h cũng là lượng giảm tương ứng của vecto ρsau khi tham số góc biến thiên một lượng tương ứng là θi

,góc θi được tính như sau:

Ta có a=R e.sin γ =R i.sin(θ γi + )

Ri

⇒ θi = sin arc (Re

Mặt khác ta có

2 /

K Z

h

θ

∆

2.

K Z

π

⇒hdi = hci- .

2.

K Z

Re arcsin sin

Với K:lượng hớt lưng

Z: số răng dao phay

Theo bảng 4.11 với chiều cao profin chi tiết hcmax=12mm ta có

+Lượng hớt lưng K=6 +Số răng Z= 10 răng +Re= 110

D = =55(mm)

 Tại điểm 1:

R1 = Re – hc1 = 55-12 =43(mm)

1

θ = arc (Re

1

R sinγ )-γ = arc (55

43.sin10o)-10o =2o49’

1

h

2.

K Z

π

360o 2o49’=0,469 mm

hd1 = hc1 - ∆h1=12-0,469 =11,531 mm

htd1 = 1 sin 1

sin

43.sin 2 49' sin10

o

=12,168 mm

 Tại điểm 2,3:

R2 = R3 = Re – hc2 = 55-0 =55(mm)

2

θ =θ 3= arc (Re

2

R sinγ )-γ = arc (55

55.sin10o)-10o =0o 2

h

2.

K Z

π

360o 0o=0 mm

hd2 =hd3 = hc2 - ∆h2=0-0 =0 mm

htd2=dtd3 = 2 sin 2

sin

55.sin 0 sin10

o

=0 mm

 Tại điểm 4:

R4 = Re – hc4 = 55-9 =46(mm)

4

θ = arc (Re

4

R sinγ )-γ = arc (55

46.sin10o)-10o =1o58’

4

h

2.

K Z

π

360o 1o58’=0,328 mm

hd4 = hc4 - ∆h4=9-0.328 =8,672 mm

htd4 = 4 sin 4

sin

46.sin1 58' sin10

o

=9,091 mm

Số điểm hci

(mm)

Ri

(mm)

i

θ

(o)

i h

∆

(mm)

hdi

(mm)

htdi

(mm)

Ta có profin dao trong các thiết diện chiều trục

3 8 11

4

1

Ta có profin trong thiết diện mặt trước

3 8 11

4

1

3.Lựa chọn kích thước kết cấu của dao

Kích thước kết cấu của dao tra theo bảng 4.11,ứng với chiều cao profn lớn nhất của chi tiết là hcmax=12mm t có kích thước kết cấu dao như sau:

 Đường kính lớn nhất của dao:D=110 mm

 Đường kính lỗ định vị dao : d=32mm

 Đường kính phần không lắp ghép: d1 =34mm

 Số răng: Z=10

 Lượng hớt lưng: K=6mm

 Hình dáng đáy rãnh thoát phoi: H=27mm

 Bán kính lượn ở đáy rãnh thoát phoi: r=1,5mm

 Các kích thước khác c=15; ε=25o

4.Yêu cầu kĩ thuật chế tạo dao

 Vật liệu lam dao: thép gió P18 tôi cứng đạt 65HRC

 Độ cứng sau nhiệt luyện HRC=62-65

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

 Độ đảo hướng tâm của mặt trước ≤0,06mm

 Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt ≤0,03mm

 Kí hiệu dao DPDHHL-γ10-K6-P18-DHBKHN

Mục lục

Phần I: Thiết kế dao tiện định hình………1

Phần II: Thiết kế dao phay lăn răng……… 6

Phần III: Thiết kế dao phay định hình hớt lưng……….10

Tài liệu tham khảo

1 Híng dÉn thiÕt kÕ dông cô c¾t

2 Bµi gi¶ng thiÕt kÕ dông cô c«ng nghiÖp

3 Nguyªn lý gia c«ng vËt liÖu