Đồ án dao Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

Trong ngành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị chế tạo thì việc chế tạo dụng cụ cắt chuẩn bị cho việc sản suất là vấn đề cần thiết không thể không coi trọng. Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, năng xuất, tính kinh tế khi gia công một chi tiết khi gia công. Vì vậy việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư chế tạo máy. 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 phay định hình và dao phay modul. Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế dụng cụ cắt, sổ tay thiết kế... Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn 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.

LỜI NÓI ĐẦU

*

* * Trong ngành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị chế tạo thì việc chế tạo dụng cụ cắt chuẩn bị cho việc sản suất là vấn đề cần thiết không thể không coi trọng Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, năng xuất, tính kinh tế khi gia công một chi tiết khi gia công Vì vậy việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư chế tạo máy

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 phay định hình và dao phay modul

Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế

dụng cụ cắt, sổ tay thiết kế Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn 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

Em xin chân thành cảm ơn!

Cần mua bản vẽ của đồ án dao này liên hệ :

0969691099

Phần I : THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

◼ Nhiệm vụ cơ bản của quá trình thiết kế dao tiện định hình được tiến hành theo trình tự sau :

- Phân tích hình dạng , độ chính xác yêu cầu của chi tiết, khả năng chế tạo dụng cụ được thiết kế,… để chọn dao cho phù hợp

- Chọn góc độ dao : góc sau α và góc trước γ trong tiết diện chính trước, profin của dao đó ứng với điểm cơ sở

- Chọn điểm cơ sở để tính toán profin dao

- Thiết kế kết cấu dao

1.1 Yêu cầu đề bài

◼ Tính toán thiết kế dao tiện định hình lăng trụ để gia công chi tiết sau :

- Vật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có σb = 600N/mm2

- Hình dạng chi tiết :

Hình 1.1 Cấu tạo của chi tiết cần gia công

1.2 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao

◼ Chi tiết có dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gốm các mặt trụ , mặt côn và

mặt cong cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chứ không chọn dao

tròn Tuy khó chế tạo , nhưng dao lăng trụ có những ưu điểm sau :

- Độ cứng vững cao và độ chính xác cao hơn dao tròn

- Tránh được sai số loại 2 ( sai số do nội tại dao tròn )

- Việc mài sắc lại đơn giản hơn

◼ Dựa vào cơ tính của vật liệu gia công ta chọn vật liệu làm dao là thép gió

P18 vì :

- Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62-65 HRC

- Tính cứng nóng cao , chống mài mòn tốt

- Tính công nghệ tốt , cắt gọt ở tốt độ cao

1.3 Tính toán chi tiết gia công

◼ Chi tiết gia công có dạng tròn xoay , profin là tập hợp của những mặt trụ ,

- Sinφ =

L2 − L1 2

R =

20 − 7 2

Profile chi tiết

1.4.3 Tính toán chiều cao profin dao

◼ Sơ đồ tính toán các thông số tại 1 điểm bất kỳ trên lưỡi cắt của dao như sau:

- Xét điểm i bất kỳ trên profin chi tiết , ta có điểm i’ tương ứng trên profin dao Gọi chiều cao của profin dao tại điểm i’ là hi theo hình 3.1 ta có :

• B =15,262(mm)

• C6= C7 = C8= C10 = r6.cosγ6 = 20.cos(16,126°) =19,213(mm)

• τ6 = τ7 = τ8 = τ10 = = C6 - B = 19,213 – 15,262 = 3,951(mm)

• h6 = h7 = h8 = h10 = τ4.cos(α + γ) = 3,951.cos(12°+20°) = 3,351(mm)

• B =15,262(mm)

• C11= C12 = r11.cosγ11 = 27,5.cos(11,654°) = 26,933(mm)

• τ11 = τ12 = C11 - B = 26,933 – 15,262 = 11,671(mm)

• h11 = h12 = τ11.cos(α + γ) = 11,671.cos(12°+20°) = 9,898(mm)

◼ Ta có bảng tính toán profin dao như sau :

Điểm ri

(mm)

A (mm)

sin γi γi Ci

(mm)

τi(mm)

hi(mm)

2-3 16,695 5,555 0,333 19,435° 15,744 0,482 0,409 4-5 18 5,555 0,309 17,976° 17,121 1,859 1,577 6-7-8-10 20 5,555 0,278 16,126° 19,213 3,951 3,351

11-12 25 5,555 0,222 12,838° 24,375 9,113 7,728 13-14 22 5,555 0,253 14,626° 21,287 6,025 5,109

15 27,5 5,555 0,202 11,654° 26,933 11,671 9,898

◼ Profin dao trong tiết diện trùng mặt trước:

◼ Profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau:

1.4.4 Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình

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

của profin chi tiết :

tmax = dmax −dmin

2 = 50 − 32,484

2 = 8,758 (mm)

◼ Dựa vào bảng 3.2[1],trang 19, ta có kích thước cơ bản của dao :

1.4.5 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

◼ Phần phụ profin của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công

cắt đứt ra khỏi phôi có kích thước như hình 1.4:

Hình 1.4 Kích thước phần phụ

- Chọn kích thước của phần phụ như sau : a = b = 1(mm)

1.4.7 Bản vẽ thiết kế

Phần II : THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH

◼ Tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước γ > 0 để gia công chi

tiết theo hình vẽ 2.1 Vật liệu chi tiết gia công 40X có σ_b=650N/𝐦𝐦𝟐

Hình 2.1 Profile chi tiết

2.1 Phân tích chi tiết

◼ Phân tích chi tiết có dạng rãnh, profin của dao phức tạp gồm các đoạn thẳng

và cung tròn, vì vậy ta chọn dao phay định hình hớt lưng, là loại dao phổ

biến dùng để gia công các chi tiết định hình Với dạng profin định hình như

vậy ta chỉ hớt lưng dao một lần, tức là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt

luyện

◼ Ta chia profile của chi tiết thành 9 điểm như hình vẽ Với 7 điểm thuộc cung

tròn bán kính R chia cung tròn thành 6 phần bằng nhau

• ON = O4 cos4ON̂ = 18 cos 42,55o = 13,260(mm)

• 4N = O4 sin 4ON̂ = 18 sin 42,55o = 12,172(mm)

• h4 = 3M – 4N = 14 – 12,172 = 1,828(mm)

- Xét ∆O5P ta có:

• 5OP̂ = 4Δβ = 4.8,51o = 34,04o

• OP = O5 cos 5OP̂ = 18 cos 3 4,04o = 14,916(mm)

• 5P = O5 sin 5OP̂ = 18 sin 3 4,04o = 10,076(mm)

• h5 = 3M – 5P = 14 – 10,076 = 3,924(mm)

• L5 = L4 + (OP – ON) = 25,260 + (14,916 – 13,260) = 26,916(mm)

- Xét ∆O6Q ta có:

• 6OQ̂ = 3Δβ = 3.8,51o = 25, 53o

• OQ = O6 cos 6OQ̂ = 18 cos 25, 53o = 16,242(mm)

• 6Q = O6 sin 6OQ̂ = 18 sin 25 , 53o = 7,758(mm)

• h6 = 3M – 6Q = 14 – 7,758 = 6,242(mm)

• L6 = L5 + (OQ – OP) = 26,916 + (16,242 – 14,916) = 28,242(mm)

- Xét ∆O7K ta có:

• 7OK̂ = 2Δβ = 2.8,51o = 17, 02o

• OK = O7 cos 7OK̂ = 18 cos 17, 02o = 17,212(mm)

• 7K = 07 sin 7OK̂ = 18 sin 17 , 02o = 5,269(mm)

• h7 = 3M – 7K = 14 – 5,269 = 8,731(mm)

• L7 = L6 + (OK – OQ) = 28,242 + (17,212 – 16,242) = 29,212(mm)

- Xét ∆O8F ta có:

• 8OF̂ = Δβ = 8,51o = 8, 51o

• OF = 08 cos 8OF̂ = 18 cos 8 , 51o = 17,802(mm)

• 8F = 07 sin 7OK̂ = 18 sin 17 , 02o = 2,664(mm)

- Ta có bảng giá trị các điểm tính được như sau:

2.2.3 Thiết lập công thức tính profile dao trong tiết diện chiều trục

◼ Xét điểm i trên profile chi tiết, từ i ta dóng ngang sang phía dao cắt đường

OdT tại điểm E Lấy Od làm tâm quay cung tròn bán kính OdE cắt vết mặt

trước tại F Vẽ đường cong hớt lưng Acsimet cắt OdT tại G Từ G kẻ đường

thẳng song song với iE, từ i kẻ song song với OdT được điểm i’, điểm này

nằm trên profile dao dùng để gia công điểm i trên profile chi tiết

ci

RSinarcSin

• Với K : Lượng hớt lưng

Z : Số răng dao phay

2.2.4 Thiết lập công thức tính profile dao trong tiết diện trùng mặt trước

• hd6 = hc6 - KZ

2π[arcsin (Rsinγ

R−hc6) − γ]

= 6,242 – 6,5.10

2π [arcsin (60sin

10𝜋 180

60−14 ) − 10𝜋

180] = 13,442(mm)

• ht9 = Rcosγ – R9cos [arcsin (Rsinγ

R−hc9)]

= 60cos80 – 46cos [arcsin (60sin8

0 60−14)] = 14,284(mm)

◼ Bảng giá trị các điểm vừa tính:

2.2.6 Profile dao trong các tiết diện

◼ Profile dao trong tiết diện chiều trục :

◼ Profile dao trong tiết diện trùng mặt trước :

2.2.7 Lựa chọn kích thước kết cấu dao

◼ Tra bảng 4.11[1],trang 53, ứng với chiều cao lớn nhất của profile chi tiết

hcmax = 14(mm), ta có kích thước kết cấu dao sau :

- Đường kính lớn nhất của dao: D = 120 mm

- Đường kính lỗ định vị dao: d = 32 mm

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

- Số răng: Z = 10

- Lượng hớt lưng: K = 6,5 mm

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

- Bán kính lượn ở đáy rãnh thoát phoi: r = 2,5 mm

- Các kích thước khác: c = 17 mm

2.2.8 Yêu cầu kỹ thuật

- Vật liệu làm dao: thép gió P18 tôi đạt độ cứng 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: ≤ 0,06 mm

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

- Kí hiệu dao: DPĐHHL N011, D = 120, d = 32, B = 32 P18ĐHBKHN

2.2.9 Bản vẽ

Phần III : THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC

Đường kính trong

Di (mm)

Chiều dày then B(mm)

• f𝐦𝐢𝐧: chiều cao vát cạnh ( bán kính cung lượn r )

Tra bảng 9.1[1],trang 163 , ta được f𝐦𝐢𝐧 = 0,5

3.1.3 Chiều dày răng B

3.2 Xác định profile dụng cụ theo phương pháp cung tròn thay thế

- Đối với dao phay thô các trục then hoa lớn, profile có thể được xác định theo phương pháp đồ thị , phương pháp này cho độ chính xác không cao

- Để nâng cao độ chính xác, thường profile của dao phay lăn trục then hoa được xác định theo phương pháp giải tích

- Bằng phương pháp giải tích profile dụng cụ tìm được chính xác, nó có dạng đường cong phức tạp Trong điều kiện có thể , đường cong này được thay bằng một cung tròn, gọi là cung tròn thay thế

- Đối với trục then hoa thỏa mãn điều kiện:

- Ta thấy : h1 < 0,2R ➔ Thỏa mãi điều kiện (*)

 Profile của dao phay có thể thay thế bằng cung tròn

- Để thay thế chúng ta xác định góc profile chi tiết :

• Tọa độ tâm của cung tròn thay thế :

 Thỏa mãn điều kiện thay thế

- Kết quả có profile dụng cụ bằng cung tròn thay thế:

3.3 Kết cấu dao

3.3.1 Profile pháp tuyến

◼ Profile pháp tuyến của dao như một thnah răng, bao gồm profile 1 lưỡi cắt (

đã tính ở trên ), profile của răng và chân răng, … profile pháp tuyến được

• Ở đây ZC = 10 : số then của trục then hoa

- Chiều dày răng dao Sp:

• Chiều dày răng dao Sp ( đo trên tâm tích dụng cụ ):

Sp = Tc − Sc = 2πR

Zc − β R

• Ở đây SC là chiều dày cung trên bánh kính tâm tích chi tiết của then

được tính:

• Chân răng có vát cạnh v =  với 45 Z =10 14

• Z : số rãnh thoát phoi ( hay số răng dao )

• Các kích thước chân răng bao gồm :

+ Chiều sâu vát :

hv = 2f = 2.0,5 = 1 (mm) (f: cạnh vát ở trên đỉnh then )

+ Chiều sâu rãnh thoát đá:

u = K + (1÷2)mm = 4 5mm, với K là lượng hớt lưng

+ h1: chiều cao đầu dao , h1 = 2,693(mm)

+ h2: chiều cao chân dao:

h = h + h = 1 + 0 = 1 (mm)

+ tp: bước pháp tuyến của dao

+ ω0: góc nâng của đường vít trên đường kính trung bình tính toán

Dtb Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết và đảm bảo tuổi thọ của dao cao, đường kính Dtb được tính:

Dtb = De - 2h1 – σ.K = 85 – 2.2,693 - 0,25.3,5 = 78,739(mm)

Trong đó : De: đường kính ngoài của dao

h1: chiều cao đầu dao

- Chiều dài dao:

• Chiều dài chung của dao L thường lấy:

- Bước rãnh thoát phoi t:

t = π Dtb cot g (ω) = π 78,739 cot g (9038′) = 1457,36(mm)

• Với ω là góc nghiêng của rãnh thoát phoi trên đường kính trung bình tính toán Dtb, chính bằng góc nâng ε của đường răng

3.3.3 Profile mặt đầu của dao

- Đường kính ngoài De cần xác định sao cho dao đủ bền, đủ 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

(với h là chiều cao răng )

• K,K1: lượng hớt lưng lần thứ nhất và lần thứ hai, được thiết kế đảm bảo

đủ cho góc sau, đủ chỗ thoát đá

Tra bảng 9.[1],trang 180, ta được K = 3,5

K1 = (1,2÷1,5)K = (4,2÷5,25)mm Chọn K1 = 5(mm)

• p: chiều dày vành dao, thường lấy p = 0,3d0 = 0,3.32 = 9,6(mm)

• r: bán kính lượn ở đáy rãnh thoát phôi

- Góc sau α :

• Góc sau α thường chọn α = 90÷110 Trên bản vẽ, người ta không ghi góc sau α mà ghi lượng hớt lưng K của mặt sau, giữa chúng có mối liên hệ:

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

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

• Mặt sau có mài : Ra = 1,25μm

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

5 Độ đảo mặt đầu của gờ : + 0,01mm

6 Sai lệch của góc cắt +40

′

−20′.

7 Sai lệch chiều dài răng : ±0,03mm

8 Sai lệch chiều dày răng : ±0,02mm

9 Sai lệch tích lũy lớn nhất của bước vòng của rãnh xoắn 0,035mm

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

11 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) 0,015mm

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

13 Sai lệch giới hạn bước ±0,015mm

14 Sai số tích lũy giới hạn trên độ dài ba bước răng ±0,015mm

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

16 Nhãn hiệu D6x72x78𝐻7

ℎ6x10𝐹10

𝑒9 ; ω = 9038′ ; P18

• Nơi sản xuất : DHBKHN

• Kiều dao phay liền

• Dung sai của dao cấp chính xác A

3.5 Bản vẽ:

MỤC LỤC

Lời nói đầu……….1

1 Phần 1 : Thiết kế dao tiện định hình……… 2

1.1 Yêu cầu đề bài……….2

1.2 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao……… 3

1.3 Tính toán chi tiết gia công……… 3

1.4 Thiết kế dao……….6

1.4.1 Chọn điểm cơ sở……… 6

1.4.2 Chọn góc trước γ và góc sau α………6

1.4.3 Tính toán chiều cao profile dao……… 6

1.4.4 Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình………12

1.4.5 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt………12

1.4.6 Điều kiện kỹ thuật……….13

1.4.7 Bản vẽ………14

2 Phần 2 : Thiết kế dao phay định hình………15

2.1 Phân tích chi tiết………15

2.2 Thiết kế dao……… 19

2.2.1 Xác định góc trước , góc sau……….19

2.2.2 Một số thông số khác………19

2.2.3 Thiết lập công thức tính profile dao trong tiết diện chiều trục……… 20

2.2.4 Thiết lập công thức tính profile dao trong tiết diện trùng mặt trước….21 2.2.5 Tính toán profile của dao……… 21

2.2.6 Profile dao trong các tiết diện……… 25

2.2.7 Lựa chọn kích thước kết cấu dao……… 27

2.2.8 Yêu cầu kỹ thuật………27

2.2.9 Bản vẽ………28

3 Phần 3 : Thiết kế dao phay lăn trục then hoa………29

3.1 Các thông số của trục then hoa để thiết kế dao……….29

3.1.1 Đường kính ngoài……… 29

3.1.2 Đường kính trong……… 29

3.1.3 Chiều dày răng B……… 30

3.1.4 Góc profile θK……… 30

3.1.5 Bán kính tâm tích……… 30

3.2 Xác định profile dụng cụ theo phương pháp cung tròn thay thế……… 30

3.3 Kết cấu dao………33

3.3.1 Profile pháp tuyến……….33

3.3.2 Profile dọc trục……… 35

3.3.3 Profile mặt đầu của dao……….36

3.4 Điều kiện kỹ thuật của dao………37

3.5 Bản vẽ………38