đồ án thiết kế dao bách khoa

Trong nền cơ khí hiện đại nói chung, cũng như ngành cơ khí chế tạo máy nói riêng, việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt đóng một vai trò rất quan trọng. Dụng cụ cắt trực tiếp tham gia vào quá trình gia công cắt gọt, tạo nên chất lượng của sản phẩm. Vì vậy, việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt phải tuân theo những quy trình cũng như yêu cầu nhất định, và luôn là một nhiệm vụ không dễ dàng đặt ra với người kỹ sư. Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính toán, thiết kế một số dụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn răng và dao phay định hình hớt lưng. Với sự giúp đỡ của bộ môn Gia công vật liệu và Dụng cụ công nghiệp, đặc biệt là dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Thanh Sơn , em đã hoàn thành việc thiết kế các dụng cụ cắt đã kể trên. Lĩnh vực thiết kế dụng cụ cắt là một lĩnh vực khó, trong khi kiến thức của em còn thiếu sót rất nhiều, nên em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô về những sai sót mắc phải trong quá trình thực hiện tính toán và thiết kế.

HỌCKÌ: 20202

Lê Thanh Sơn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Mạnh

Mã số sinh viên: 20170819

Lớp chuyên ngành: CKCĐT 06-K62

H N i, ng y 29 tháng n m 2021à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ội, ngày 29 tháng năm 2021 à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ăm 2021

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI I H C B CH KHOA H N I ỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ÁCH KHOA HÀ NỘI À NỘI ỘI

VI N C KH ỆN CƠ KHÍ Ơ KHÍ Í

B môn Gia công v t li u & D ng c công ộ môn Gia công vật liệu & Dụng cụ công ật liệu & Dụng cụ công ệu & Dụng cụ công ụng cụ công ụng cụ công

nghi p ệu & Dụng cụ công

N MÔN H C

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÁCH KHOA HÀ NỘI ỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

THI T K D NG C ẾT KẾ DỤNG CỤ ẾT KẾ DỤNG CỤ ỤNG CỤ ỤNG CỤ

C T ẮT

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nền cơ khí hiện đại nói chung, cũng như ngành cơ khí chế tạo máy nóiriêng, việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt đóng một vai trò rất quan trọng Dụng cụcắt trực tiếp tham gia vào quá trình gia công cắt gọt, tạo nên chất lượng của sảnphẩm Vì vậy, việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt phải tuân theo những quy trìnhcũng như yêu cầu nhất định, và luôn là một nhiệm vụ không dễ dàng đặt ra vớingười kỹ sư

Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính toán, thiết kếmột số dụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn răng

và dao phay định hình hớt lưng Với sự giúp đỡ của bộ môn Gia công vật liệu vàDụng cụ công nghiệp, đặc biệt là dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Thanh Sơn , em

đã hoàn thành việc thiết kế các dụng cụ cắt đã kể trên

Lĩnh vực thiết kế dụng cụ cắt là một lĩnh vực khó, trong khi kiến thức của

em còn thiếu sót rất nhiều, nên em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô vềnhững sai sót mắc phải trong quá trình thực hiện tính toán và thiết kế

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô

Sinh viên Nguyễn Xuân Mạnh

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 để chọn kiểu

dao cho phù hợp

- Chọn góc độ dao

- Chọn điểm cơ sở để tính toán chiều cao profile dao.

- Thiết kế kết cấu dao

1.1 Đề bài

Tính toán thi t k dao ti n ện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho nh hình hình l ng tr ăm 2021 ụ để gia công chi tiết cho để gia công chi tiết cho gia công chi ti t cho theo hình v 1.1 (Dao có ph n chu n b c t ẽ 1.1 (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ịnh hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho ắt đứt), với các thông số sau: đứt), với các thông số sau:t), v i các thông s sau:ới các thông số sau: ố sau:

V t li u gia công : phôi thanh tròn thép C45 có ật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có ện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho σ b=600 N /mm2 ( Yêu c u tính ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau:

7 i m trên o n cung tròn R)đ ể gia công chi tiết cho đ ạn cung tròn R)

Thông s ố sau: đần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau:u b i :à Nội, ngày 29 tháng năm 2021

D1=48 ;D2=50 ; D3=55 ; R=5.2 ; L1=5 ; L2=15 ; L3=20 ; L4=25 ; L5=30.

Hình 1.1 : Hình d ng chi ti t gia côngạn cung tròn R)

1.2 Phân tích chi tiết để chọn dụng cụ gia công.

Chi tiết có dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn, mặt trụ Do chi tiết có mặt côn nên khi gia công rất dễ mắc phải 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 của chi tiết có độ chênh lệch đường kính không quá lớn

Đây là một chi tiết điển hình có kết cấu cân đối, hình dáng không phức tạp, chiều dài và chiều cao profin nhỏ, độ chênh lệch đường kính không quá lớn

1.3 Chọn loại dao

Như đã phân tích ở trên, chi tiết có mặt côn nên rất dễ mắc phải sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết, chi tiết do sai số tạo ra không phải là bề mặt côn mà là bề mặt hypecboloit Trong trường hợp này để khắc phụcsai số này người ta dùng dao có đoạn cơ sở nằm ngang tâm chi tiết Mà độ chính

xác của chi tiết yêu cầu không cao , hơn nữa chiều dài phần côn của chi tiết là ngắn, nên ở đây ta chỉ cần dung dao có một điểm cơ sở nằm ngang tâm chi tiết.

Để gia công ta có thể dùng dao lăng trụ hoặc dao hình tròn Cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chứ không chọn dao tròn, tuy khó chế tạo nhưng

nó có các ưu điểm sau :

- Độ cứng vững cao hơn, chính xác hơn

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

- Việc mài sắc lại đơn giản hơn (chỉ mài theo mặt phẳng song song vớimặt trước cũ)

1.4 Chọn cách gá dao

Để thuận tiện và đơn giản trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật trong khi gia công cũng như độ chính xác về kích thước và hình dáng hình học, chất lượng của bề mặt gia công và tuổi thọ của dụng

cụ cắt được đảm bảo

Mà do yêu cầu độ chính xác không cao nên ta chọn phương án gá dao thẳng.Mặc dù có suất hiện sai số nhưng ta chấp nhận sai số này

1.5 Thiết kế dao

1.5.1 Ch n i m c s ọn điểm cơ sở điểm cơ sở ểm cơ sở ơ sở ở

Ta ch n i m c s theo nguyên t c: i m c s l i m n m ngang tâm chi đ ể gia công chi tiết cho ơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ắt đứt), với các thông số sau: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ể gia công chi tiết cho ơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 đ ể gia công chi tiết cho ằm ngang tâm chi

ti t v xa chu n k p nh t ( ho c g n tâm chi ti t nh t ) Nh v y ta ch n i mà Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ẹp nhất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ư vậy ta chọn điểm ật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có đ ể gia công chi tiết cho chính gi a cung tròn bán kính R l m i m c s ữa cung tròn bán kính R làm điểm cơ sở à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 đ ể gia công chi tiết cho ơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi

Ta chia profile chi ti t th nh 15 i m nh hình v trong ó l y trên cung tròn à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 đ ể gia công chi tiết cho ư vậy ta chọn điểm ẽ 1.1 (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: đ ất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểmbán kính R 7 i m chia cung th nh 6 ph n b ng nhau i m 1 chính l i m đ ể gia công chi tiết cho à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ằm ngang tâm chi Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ể gia công chi tiết cho à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 đ ể gia công chi tiết cho

c ch n l m i m c s

đư vậy ta chọn điểmợc chọn làm điểm cơ sở à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 đ ể gia công chi tiết cho ơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi ở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi

Xác định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho nh bán kính 7 i m trên cung tròn bán kính Rđ ể gia công chi tiết cho

⇒ ^ 4 O 9=2 ^ 4 OH=148 °

Chia cung tròn th nh 6 ph n b ng nhau m i ph n có gócà Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ằm ngang tâm chi ỗi phần có góc ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau:

Ta có b ng giá tr các i m trên profile chi ti t nh sauảng cách theo phương ngang từ điểm đầu tiên (điểm ịnh hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho đ ể gia công chi tiết cho ư vậy ta chọn điểm

Với vật liệu gia công là thép C45 , σ b= 600 N/ mm2

Tra bảng 1.5 trang 8 sách "hướng dẫn thiết kế dụng cụ cát kim loại” ta chọn:

1.5.3 Tính toán chiều cao profile của dao

Sơ đồ tính toán các thông số profile dao tại một điểm i bất kỳ trên ưỡi cắt được biểu diễn như sau :

Hình 2 Sơ đồ tính toán các thông số profile daoXét điểm i bất kỳ trên profile của chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profiledao

Gọi chiều cao profile dao tại i’ là h i

a Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiến diện trùng với mặt trước

Thiết lập hệ tọa độ (1lτ) với:

- Trục l song song với đường tâm chi tiết

- Trục τ vuông góc với l và nằm trong mặt trước của dao

Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ của i’ là:

b Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiết diện

Thiết lập hệ tọa độ (1lh) với :

- Trục l song song với đường tâm chi tiết.

- Trục h vuông góc với l và vuông góc với mặt sau.

Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ của i’ là:

{l i '=l i

h i '=?

h i 'Chiều cao profile dao tại điểm i’ trong tiết diện trong tiết diện trùng mặt trước.

Hình 3: S ơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi đồ tính toán dao tiện định hình cho chi tiết tính toán dao ti n nh hình cho chi ti tện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho

c Tính toán profile dao tại các điểm

Hình 5: Profile dao trong ti t di n vuông góc v i m t sauện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho ới các thông số sau: ặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm

1.5.4 Kết cấu dao

Căn cứ vào chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết :

t max=d max−d minγ

2 =

50−40.4

2 =4.8 (mm)

d max , d minγ: Đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết.

Dựa vào bảng 2.6 – kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ

Ta có kích thước cơ bản của dao:

Bảng 1.1: Kích thước cơ bản dao

Hình 6 Kích thước kết cấu dao tiệnTính toán chiều rộng lưỡi cắt:

Phần phụ profile của dụng cụ có kích thước có kích thước như trên hình :

L c – chiều dài đoạn lưỡi cắt chính, L c= 29 (mm)

d – chiều dài phần phụ, lấy d=1

b1- chiều dài đoạn xén còn lại để chuẩn bị cắt đứt,lấy b1=5(mm)

Góc nghiêng đoạn cắt đứt, lấy φ1=tan(56)=40 ° ;φ=45°

Chiều dài của dao : L= Lc+a+c+f+g+b+d=29+2+3+3+2+5+1=45(mm)

f

Hình 7: Các kích thư vậy ta chọn điểmới các thông số sau:c ph n phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ụ để gia công chi tiết cho

1.6 Điều kiện kỹ thuật

- Vật liệu làm dao : Thép gió P18

- Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC = 62-65

Phần II Thiết kế dao phay định hình

2.1.Yêu cầu đề bài

Tính toán thi t k dao phay định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho nh hình γ>0 ° để gia công chi tiết cho gia công chi ti t theo hình v ẽ 1.1 (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau:2.1 V t li u chi ti t gia công 40X có ật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có ện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho σ b=650 N /mm 2

(Yêu c u tính 7 i m cho o n cung tròn bán kính R)ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: đ ể gia công chi tiết cho đ ạn cung tròn R)

Thông s ố sau: đần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau:u b i h1=7; h2=9; R=15.à Nội, ngày 29 tháng năm 2021

Hình 2.1 Profile chi ti t gia công

2.2.Phân tích chi tiết

Phân tích chi ti t có d ng rãnh, profin c a dao ph c t p g m các o n ạn cung tròn R) ủa profile chi tiết Ta có ứt), với các thông số sau: ạn cung tròn R) ồ tính toán dao tiện định hình cho chi tiết đ ạn cung tròn R)

th ng v cung tròn, vì v y ta ch n dao phay nh hình h t l ng, l lo i dao ph% à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho ới các thông số sau: ư vậy ta chọn điểm à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ạn cung tròn R) ổ

bi n dùng để gia công chi tiết cho gia công các chi ti t định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho nh hình V i d ng profin ới các thông số sau: ạn cung tròn R) định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho nh hình nh ư vậy ta chọn điểm

v y ta ch h t l ng dao m t l n, t c l không m i l i m t sau sau khi ã nhi t ật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có ' ới các thông số sau: ư vậy ta chọn điểm ội, ngày 29 tháng năm 2021 ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ứt), với các thông số sau: à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ạn cung tròn R) ặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm đ ện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho luy n.ện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết cho

Ta chia profile c a chi ti t th nh 9 i m nh hình v V i 7 i m thu c cung ủa profile chi tiết Ta có à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 đ ể gia công chi tiết cho ư vậy ta chọn điểm ẽ 1.1 (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ới các thông số sau: đ ể gia công chi tiết cho ội, ngày 29 tháng năm 2021tròn bán kính R chia cung tròn th nh 6 ph n b ng nhau.à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: ằm ngang tâm chi

Tính toán các i m trên profile chi ti t đ ể gia công chi tiết cho

4 N=O 4 sin ^ 4 ON=15 sin (30.725 °)=7.66(mm)

hc4=3M-4N=9-7.66=1.34 (mm); L4=L3+(ON-OM) =27+(12.89-12)=27.89 (mm)

^

5 OP=4 ∆ β=4 6.145°=24.58°

OP=O 5.cos ^ 5 OP=15 cos (24.58 °)=13.64 (mm)

5 P=O 5.sin ^ 5 OP=15 sin (24.58° )=6.24(mm)

hc5=3M-5P=9 - 6.24= 2.76 (mm);

L5=L4+( OP- ON )=27.89+(13.64-12.89)=28.64 (mm)

Xét O6Q ta có∆

^

6 OQ=3 ∆ β=3.6 145 °=18.435 °

6 Q=O 6 sin ^ 6 OQ=15.sin (18.435 °)=4.74 (mm)

OK=O 7.cos ^ 7 OK =15 cos(12.29 °)=14.656 (mm)

7 K=O 7 sin ^ 7OK=15.sin (12.29 °)=3.193(mm)

8 F=O 8.sin ^ 8 OF=15.sin (6.145 °)=1.61(mm)

Tra b ng 2-V (hảng cách theo phương ngang từ điểm đầu tiên (điểm ư vậy ta chọn điểmới các thông số sau:ng d n thi t k d ng c c t kim lo i II) v i thép 40X có ngẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại II) với thép 40X có ứng ụ để gia công chi tiết cho ụ để gia công chi tiết cho ắt đứt), với các thông số sau: ạn cung tròn R) ới các thông số sau: ứt), với các thông số sau:

su t b n ất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ền σ b=650 N /mm2

Góc sau chính: α nγ=12 °

Góc sau ph : ụ để gia công chi tiết cho α1=8 °

Góc trư vậy ta chọn điểmới các thông số sau: : ch n c γ=7 °

2.3.2.Một số thông số khác

Tra b ng ảng cách theo phương ngang từ điểm đầu tiên (điểm 9-V (hư vậy ta chọn điểmới các thông số sau:ng d n thi t k d ng c c t kim lo i II)ẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại II) với thép 40X có ứng ụ để gia công chi tiết cho ụ để gia công chi tiết cho ắt đứt), với các thông số sau: ạn cung tròn R) ta tìm đư vậy ta chọn điểmợc chọn làm điểm cơ sở.c thông

s k t c u c a daoố sau: ất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ủa profile chi tiết Ta có :

D=90 (mm)

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

Xét i m i trên profile chi ti t, t i ta dóng ngang sang phía dao c t đ ể gia công chi tiết cho ừ điểm đầu tiên (điểm ắt đứt), với các thông số sau: đư vậy ta chọn điểmờng OdT ng OdT

t i i m E L y Od l m tâm quay cung tròn bán kính OdE c t v t m t trạn cung tròn R) đ ể gia công chi tiết cho ất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ắt đứt), với các thông số sau: ặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm ư vậy ta chọn điểmới các thông số sau: ạn cung tròn R)c t i

F V ẽ 1.1 (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau: đư vậy ta chọn điểmờng OdT ng cong h t l ng Acsimet c t OdT t i G T G k ới các thông số sau: ư vậy ta chọn điểm ắt đứt), với các thông số sau: ạn cung tròn R) ừ điểm đầu tiên (điểm ẻ đường thẳng song đư vậy ta chọn điểmờng OdT ng th ng song %song v i iE, t i k song song v i OdT ới các thông số sau: ừ điểm đầu tiên (điểm ẻ đường thẳng song ới các thông số sau: đư vậy ta chọn điểmợc chọn làm điểm cơ sở đ ể gia công chi tiết cho c i m i’, i m n y n m trên profileđ ể gia công chi tiết cho à Nội, ngày 29 tháng năm 2021 ằm ngang tâm chi dao dùng để gia công chi tiết cho gia công i m i trên profile chi ti t.đ ể gia công chi tiết cho

Theo s ơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi đồ tính toán dao tiện định hình cho chi tiết tính ta có