Thiết kế dao tiện định hình Phần I: Thiết Kế Dao Tiện Định Hình Yêu cầu: Tính toán thiết kế dao tiện định hình hình tròn để gia công chi tiết như hình vẽ (dao có phần chuẩn bị cắt đứt) Vật liệu gia công: phôi thanh tròn thép C45 có b = 600Nmm2 Hình vẽ chi tiết cần gia công I: Phân tích chi tiết gia công Chi tiết gia công làm từ thép C45 có b = 600Nmm2 , bao gồm nhiều bề mặt tròn xoay: mặt trụ, mặt côn… Đây là một chi tiết điển hình, kết câu chi tiết cân đối, độ chênh lệch đường kính nhỏ. Trên chi tiết không có đoạn nào profin quá nhỏ hoặc bằng 0. Nhận thấy profin chi tiết có đoạn cung tròn, ta tiến hành chia cung tròn thành một số điểm để tính. Xét điểm i bất kì trên cung tròn có góc như hình vẽ: Từ hình ta thấy : Di = D1 – 2.iH; iH = Oi.sin = R.sin ; => Di = D1 – 2.R.sin . Li = L1 + KH = L1 + R( 1 cos ) Với R=5; D1=48; L1=5; Vậy ta có bảng tọa độ các điểm trên cung tròn : Điểm Góc Di Li 1 90 38 10 2 60 39,3397 7,5 3 120 39,3397 12,5 4 30 43 5,6699 5 150 43 14,3301 Từ đó ta có kích thước các điểm trên profin chi tiết như sau: Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 D 38 39,34 39,34 43 43 48 48 48 48 50 50 44 44 L 10 7,5 12,5 5,67 14,33 5 0 15 20 25 30 33 36
Đồ án thiết kế dao Phần I: Thiết Kế Dao Tiện Định Hình u cầu: Tính tốn thiết kế dao tiện định hình hình trịn để gia cơng chi tiết hình vẽ (dao có phần chuẩn bị cắt đứt) Vật liệu gia cơng: phơi trịn thép C45 có σb = 600N/mm2 30 25 20 15 3X450 5X450 Ø48 Ø55 Ø50 Hình vẽ chi tiết cần gia cơng Sinh viên: Hồng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang Đồ án thiết kế dao I: Phân tích chi tiết gia công Chi tiết gia công làm từ thép C45 có σb = 600N/mm2 , bao gồm nhiều bề mặt trịn xoay: mặt trụ, mặt cơn… Đây chi tiết điển hình, kết câu chi tiết cân đối, độ chênh lệch đường kính nhỏ Trên chi tiết khơng có đoạn profin nhỏ Nhận thấy profin chi tiết có đoạn cung trịn, ta tiến hành chia cung trịn thành α số điểm để tính Xét điểm i cung trịn có góc hình vẽ: Li L1 K i Di D1 O H i Từ hình ta thấy : Di = D1 – 2.iH; iH = Oi.sin α α = R.sin ; => Di = D1 – 2.R.sin Li = L1 + KH = L1 + R( - cos α ) Với R=5; D1=48; L1=5; Vậy ta có bảng tọa độ điểm cung tròn : Điểm Góc 90 60 120 30 150 αi Di Li 38 39,3397 39,3397 43 43 10 7,5 12,5 5,6699 14,3301 Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang α Đồ án thiết kế dao Từ ta có kích thước điểm profin chi tiết sau: Điể m D L 38 39,3 10 7,5 39,3 12,5 43 43 48 48 48 48 50 50 44 44 5,6 14,3 Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 10 11 12 13 15 20 25 30 33 36 Trang Đồ án thiết kế dao 36 33 30 25 20 15 Ø50 Ø48 Ø44 Ø55 13 12 53 12 Ø39,34Ø43 Ø38 Ø39,34 Ø43 11 10 5,67 7,5 10 12,5 14,33 Tọa độ điểm profin chi tiết II: Tính Dao 1: Loại dao Sử dụng dao tiện định hình hình trịn gá thẳng Vật liệu làm dao: Vật liệu chi tiết thép C45, để nâng cao chất lượng suất cắt chọn vật liệu làm dao thép gió kí hiệu P18 Sinh viên: Hồng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang Đồ án thiết kế dao 2: Tính tốn kích thước dao • Xác định kích thước kết cấu dao: Từ hình ta chọn điểm sở điểm 1, kích thước dao ứng với điểm sở chọn theo chiều sâu cắt lớn profin chi tiết τmax : τmax= dmax- dmin= 55 − 38 = 8,5 mm Tra bảng 3.3 Kích thước kết cấu dao tiện định hình hình trịn (Quyển hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại ) ta : τmax Kích thước dao Đầu dao (mm) D(C5) d(A3) d1 bmax k r d2 l2 60 16 25 14 32 Đến 10 • Chọn góc trước góc sau : Với vật liệu gia cơng phơi trịn có σb = 600N/mm2 theo bảng 3.1[I] ta chọn góc trước, góc sau dao điểm sở sau : Góc trước γ=200 ; góc sau α=120 • Tính tốn thơng số dao tiện : Sơ đồ tính : Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang R Đồ án thiết kế dao Rx Bx Cx hx tx Q γx tx γ αx r3 α r2 H b r1 k 30 25 20 15 E Ø48 Ø50 Ø55 D - Các cơng thức tính: R= =30 (mm) + Chiều cao gá: H= Rsin α = 30sin12 = 6,2374 (mm) Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang Đồ án thiết kế dao + Chiều cao mài dao: Q=Rsin(α+ γ) = 30sin32 = 15,8976 (mm) + Chiều cao profin dao xác định tiết diện vng góc với mặt sau (tiết diện chiều trục): hx=R-Rx Với Rx: bán kính dao ứng với điểm x gia điểm vết mặt trước vòng trịn đặc trưng chi tiết có bán kính rx Từ công thức ta thấy để xác định hx ta phải xác định kích thước Rx Từ sơ đồ tính ta có: Q R sin(α + γ ) Rx = = sin(ψ x ) sin(ψ x ) t gψ x = Với E = R cos(α + γ ) Q Q = k E − tx ψ x = arctg ( ; Q ) E − tx = 30cos32 =25,4414 tx : chiều cao dao theo mặt trước, xác định theo công thức: γ x = arcsin( t x = C x − B0 = rx cos γ x − r cos γ với r s inγ ) rx Thông số Điểm 2; rx gx tx yx Rx hx 19 19,6699 12 11,5859 0,6843 32 32,7072 30 29,4211 0,5789 4; 6; 7; 8; 10; 11 12; 13 21,5 24 25 22 10,5878 9,4741 9,0918 10,344 2,5492 5,0878 6,1011 3,0576 34,7792 37,9935 39,4211 35,3845 27,8702 25,8257 25,0350 27,4541 2,1298 4,1743 4,9650 2,5459 Bảng kết tính thơng số Sinh viên: Hồng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang Đồ án thiết kế dao 3,05 5,09 4,4 1,97 6,1 profin dao tiết diện trùng với mặt trước 3,04 11,5 13,33 14 19 24 29 32 35 2,46 4,97 4,17 3,59 2,04 2,42 Profin dao tiết diện vng góc với mặt sau 11,5 13,33 14 19 24 29 32 35 Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang Đồ án thiết kế dao • Tính tốn chiều rộng dao tiện: L5 3X450 5X450 c a b Chiều rộng dao tiện định hình xác định dọc theo chiều dài trục chi tiết gia công: L=L5 + + 3+ + a + b + c Chọn a = b = c = mm Chiều rộng dao tiện là: L=30 + + + + + + = 47 (mm) Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang Đồ án thiết kế dao 4: Điều kiện kỹ thuật: - Vật liệu dao: Thép gió P18 - Độ cứng sau nhiệt luyện: HRC 62 Độ bóng: Mặt trước Ra=0,32 Mặt sau Ra=o,63 - - ữ 65 àm àm àm Mt tựa thân dao thấp 0,63 Sai lệch góc: γ = 200 ± 15 ' Sai lệch góc trước α = 120 ± 15 ' Sai lệch góc sau: ϕ = 450 ± 20 Góc nghiêng đoạn lưỡi cắ đứt Vật liệu làm dưỡng: Thép 65 thép có tính chống mịn cao, độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62-65 HRC Độ nhám bề mặt làm vic Ra=0,63 àm àm ã - Cỏc b mt cũn lại Ra=1,25 Chiều dày dưỡng 2,5 – mm Ký hiệu dao: DTDH - NO1 - H=4,1582 - Q=10,5984 - P18 - DHBK HN Bản vẽ chế tạo ( trang sau ) Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 10 Đồ án thiết kế dao Thay giá trị vào công thức ta bảng giá trị sau: hci Ri β (0 ) hdi hti 38 1,8728 6,7659 7,1514 45 0,0000 0 45 0,0000 0 44 0,2349 0,9706 1,0387 2,3057 42,6943 0,5514 2,2368 2,3662 3,6738 41,3262 0,9049 3,5606 3,7586 5,0892 39,9108 1,2967 4,9272 5,2010 6,5366 38,4634 1,7277 6,3206 6,6780 37 2,1985 7,7252 8,1739 Điểm Bảng 2.2-Chiều cao profin dao tiết diện chiều trục tiết diện trùng với mặt trước Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 19 Đồ án thiết kế dao Hình 2.5-profin dao tiết diện chiều trục Hình 2.6-profin dao tiết diện mặt trước Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 20 Đồ án thiết kế dao III: Lựa chọn kích thước kết cấu dao Kích thước kết cấu dao tra theo bảng 4.11 ứng với chiều cao lớn profin chi tiết hcmax=8 mm Ta có kích thước kết cấu dao sau: - Đường kính lớn dao: D = 90 (mm) Đường kính lỗ định vị dao : d = 32 (mm) Đường kính phần khơng lắp ghép : d1 = 34 (mm) Số : Z = 10 (răng) Lượng hớt lưng : K=4,5 (mm) Hình dáng đáy rãnh phoi : H = 17 (mm) Bán kính lượn đáy rãnh thoát phoi : r = 1,5 (mm) ∈= 250 Các kích thước khác : c = 15 (mm); IV: Yêu cầu kỹ thuật - Vật liệu làm dao: thép gió P18 Độ cứng sau nhiệt luyện: HRC = 62-65 Độ bóng: + Bề mặt làm việc Ra = 0,63 + Các bề mặt lại Ra = 1,28 - Độ đảo hướng tâm mặt trước - Độ đảo hướng kính lưỡi cắt 0,03 (mm) Sai lệch kích thước dài tra theo Js6 Ký hiệu dao: DPĐH, N01, d=32, D=90, B=32, P18, ĐHBKHN Bản vẽ chế tạo ( trang sau ) ≤ 0,06 (mm) ≤ Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 21 0,03 A Đồ án thiết kế dao 90±0,01 17 10 32±0,02 0,63 10 0,63 1X450 A 0,63 0,03 A R1,5 26° 8+0,2 10° Ø32 k=10 36 Bản vẽ chi tiết dao phay PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 22 Đồ án thiết kế dao Đề bài: Thiết kế dao phay trục then hoa chữ nhật định vị đường kính đỉnh cấp xác D(h6); d(a11); B(e9) theo thông số sau: Vật liệu chi tiết: thép 40X có σ b = 650 N / mm Kích thước then hoa: Z d(a11) 23 D(h6) 26 B(e9) Tra bảng 9.1 Thơng số kích thước trục then hoa ta được: ZxdxD b d1 a Không nhỏ 6x23x26 22,1 3,54 D − × 23 × 26 Kiểu lắp ghép then hoa là: f r Kích thước danh nghĩa 0,3 Sai lệch giới hạn +0,2 Khơng lớn 0,2 H7 F10 ×6 h6 e9 Thơng số hình học trục then hoa Kích thước danh nghĩa Sai lệch giới hạ Đường kính ngồi trục De 26h6 Đường kính Di 23a11 -0,3 Chiều dày then B 6e9 -0,02 Sai lệch giới hạn dứoi -0,052 -0,43 -0,05 Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 23 Đồ án thiết kế dao -0,02 6-0,05 -0,3 Ø23-0,43 52 , 52 -0 Ø Profin trục then hoa Các thông số trục then hoa - Đường kính ngồi De: De=Demax-2fmin=26-2x0,2=25,6 Đường kính Di: Di = Di + 0, 25∆Di = 22,57 + 0, 25 × 0,13 = 22, 6025 - - Chiều dày B trục then hoa tính tốn dao B = Bmin + 0, 25∆B = 5,95 + 0, 25 × 0, 03 = 5,9575 Góc profin θk Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 24 Đồ án thiết kế dao + Góc profin θk điểm profin góc hợp bán kính sin θ k = profin điểm đó: làm tiếp tuyến r0 Rk với r0 bán kính vịng trịn nhận profin chi tiết r0 = 0,5.B = 2,9788 mm - a) Bán kính tâm tích R: Bán kính tâm tích chi tiết R tức bán kính vịng lăn trục then hoa R = Re − 0, 75r0 = 12,82 − 0, 75 × 2,97882 = 12,5373mm Tính tốn profin dao phay lăn trục then hoa Xác định profin dao theo phương pháp cung tròn thay Ở đỉnh then có cạnh vát: f=0,3x450 Kiểm tra điều kiện thay ban đầu: h1 ≤ 0, 2.R với h1=R-Ri Ri = Thay R=12,5373; Di 22, 6025 = = 11,3013 2 vào ta được: h1 = 12,5373-11,3013 = 1,236 (mm) Lập tỷ số: h1 1, 236 = = 0, 0986 R 12,5373 => thỏa mãn điều kiện h1 < 0,2.R Vì profin dao phay thay cung trịn Để thay ta xác định góc profin chi tiết: sin θ = r0 2,9788 = = 0, 237595 R 12,5373 ( θ = 130 44' ) Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 25 Đồ án thiết kế dao θb θ θb θ Do không trùng với nên lấy nhỏ sát để tăng khả gia cơng đến vịng đỉnh Tra bảng 9.2-Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại ta được: Đối với chiều sâu rãnh trục then hoa sin θ stt 54 0,239098 h ≤ 0,12 R yb xb rb ∆f 0,130995 0,477827 0,4969 ±0, 00025 Tính lại bán kính tâm tích chi tiết: Rb = r0 2,9788 = = 12, 4585 sin θb 0, 239098 + profin dụng cụ thực tế là: RT = rb Rb = 0, 4969.12, 4585 ≈ 6,1906 X t = xb Rb = 0, 477827.12, 4585 ≈ 5,9530 Yt = yb Rb = 0,130995.12, 4585 ≈ 1, 6320 ∆t = ∆f Rb = 0, 00025.12, 4585 ≈ 0, 0031 Kiểm tra điều kiện thay : trục then hoa ∆B =0,03 => ∆B 2∆B ≥ 3∆f =0,06 ; mà với ∆f ∆B dung sai chiều dày then =0,0093 => thỏa mãn Kết có profin dụng cụ cung trịn thay hình Sinh viên: Hồng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 26 Đồ án thiết kế dao 5,953 R= 6,1 1,632 Y X Profin pháp tuyến Profin pháp tuyến dao – bao gồm profin lưỡi cắt, profin chân răng,… Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 27 Đồ án thiết kế dao Oc Ri R Re P Sp Wp Sơ đồ xác định bước, chiều dày, chiều rộng rãnh tiết diện pháp tuyến - Bước bước vòng chi tiết bán kính tâm tích 2π R 2.3,14.12,5373 t p = tc = - Zc = = 13,1224 (mm) Chiều dày dao Sp Sp= tc – Sc với Sc chiều dày cung bán kính tâm tích chi tiết then Sc = β R = 2.θ R = 6, 0071 β - Với góc tâm chi tiết chắn cung chiều dày then Thay vào ta Sp = 13,1224 – 6,0071 = 7,1153 (mm) Chiều rộng rãnh : Wp β = 2.θ ≈ 0, 47914 (rad) Wp = t p − S p = 6, 0071 (mm) = 13,1224 chọn kết cấu dao De=60 ; d0=27 ; Ld=50 ; Dg=40 ; K=3 ; Zd=12 - Chân : Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 28 Đồ án thiết kế dao ε = 450 Z = 10 ÷ 14 Chân có cạnh vát với Z : số rãnh phoi ( hay số dao ) Các kết cấu chân răn bao gồm : + Chiều sâu vát : hv = 2f = 0,6 mm (f cạnh vát đỉnh then) + Chiều sâu rãnh thoát đá u : ÷5 1÷ u=K+( )= mm, với K : lượng hớt lưng ; Chọn u=4,5 + Chiều rộng rãnh thoát đá v : v = – ( Sp + 2hv ) =13,1224 – ( 7,1153 + 2.0,6 ) = 4,6971 (mm) Chân vát từ đường tâm tích dụng cụ, vát từ điêm cách tâm tích dụng cụ lượng he : D he = e max − R , Chọn he = + Chiều cao profin dao h : h = h1 + h2 Với : h1 chiều cao đầu dao, h1 = 1,236 (mm) h2 chiều cao chân dao, h2 = hv + he = 0,6 (mm) Thay vào được: h = 1,236 + 0,6 = 1,836 (mm) 4,5 7,1153 0,025 0,6 13,1224 Profin pháp tuyến Profin dọc trục Trong tiết diện dọc trục, profin dao thể thông số sau: - Bước chiều trục t0: Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 29 Đồ án thiết kế dao t0 = cos ω0 Trong đó: bước pháp tuyến dao ω : góc nâng đường vít đường kính trung bình tính tốn Dtb Để đảm bảo độ xác chi tiết đảm bảo tuổi thọ dao cao, đương kính Dtb đươc Dtb = De − 2.h1 − σ K tính: Trong đó: De: đường kính ngồi dao, De = 60 (mm) h1 : chiều cao đầu dao, h1 = 1,236 (mm) σ : Hệ số ; σ ≈ 0, 25 Thay giá trị vào ta Dtb = 60 – 2.1,236 - 0,25.3 = 56,778 (mm) Ta tính góc nâng qua cơng thức : sin ω = π Dtb t0 = Tính lại = 13,1224 = 0, 0736 π 56, 778 cos ω0 ω = arc cos Tính lại - (=> ω =4013’) = 13,158 mm, chọn t0=13,5 mm t0 = 13034 ' Chiều dài L : Thường lấy : L=3tp + (6 ÷ 7) mm, chọn L = 50 mm Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 30 Đồ án thiết kế dao - - Chiều dài gờ : lg= 3÷4 Chiều dài lỗ định vị : mm, chọn lg=4 mm L1 = (0, 24 ÷ 0,33) L Bước rãnh phoi t : , chọn L1=18 mm t = π Dtb cot gϕ với ϕ góc nghiêng rãnh ω phoi đường kính trung bình tính tốn Dtb, góc nâng đường Thay số vào ta : t = π 56, 778.cot g13034 ' = 738,8 mm Profin mặt đầu dao Đường kính ngồi De dao xác định cho dao đủ bền, đủ độ cứng vững đảm bảo độ xác u cầu, thơng thường đường kính ngồi De xác định theo độ lớn bước pháp tuyến chiều sâu rãnh thoát phoi H : d De = t p − + p + H ÷ = 60 (mm) H = h+ K + K1 + r = 8,37 Ở H chiều sâu rãnh thoát phoi, Với : h chiều cao K, K1 : lượng hớt lưng lần thứ thứ hai, thiết kế đảm bảo đủ góc sau, đủ chỗ đá - - - r: Bán kính lượn đáy rãnh phoi : r= Đường kính lỗ khơng lắp ghép d1 d1 = d + ( ÷ ) mm, chọn d1=30 mm Đường kính gờ Dg ( ÷ 4) Dg=De-2Hmm, chọn Dg=40 mm Góc trước Góc trước - Góc sau α ( ÷ 4) mm, chọn r=3 mm γ γ thường chọn 00 để đảm bảo độ xác gia cơng Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 31 Đồ án thiết kế dao Góc sau α - - α thường chọn α = ( ÷ 110 ) Trên vẽ, người ta khơng ghi góc sau mà ghi độ dáng K mặt sau, chúng có liên hệ π De K= tgα Zd , chọn K=3 Lượng hớt lưng K1 K1 = ( 1, ÷ 1,5 ) K chọn K1=4 mm υ υ Góc rãnh phoi : Thông thường chọn =300 b) Điều kiện kỹ thuật dao : Vật liệu : thép P18, độ cứng sau nhiệt luyện đạt HRC Độ bóng mặt - Mặt trước, mặt lỗ gá dao, mặt tựa - Mặt đầu hớt lưng khơng mài 62 ÷ 65 Ra = 0, 63µ m Ra = 2,5µ m Ra = 1, 25µ m - Mặt sau có mài Sai lệch giới hạn bước rãnh thoát phoi Độ đảo mặt đầu gờ Sai lệch góc cắt Sai lệch chiều dài Sai lệch chiều dày ±90µ m +0, 01mm +40 ' −20 ' ±0, 03mm ±0, 02mm 0, 035mm Sai lệch tích lũy lớn bước vịng rãnh xoắn 0, 02mm Độ đảo hướng kính vịng gờ 0, 015mm 10 Giới hạn sai lệch góc profin Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 32 Đồ án thiết kế dao 11 Giới hạn sai lệch hướng tâm mặt trước điểm chiều cao 0, 05mm profin ±0, 015mm 12 Sai lệch giới hạn bước 13 14 Sai số tích lũy giới hạn độ dài ba bước Độ đảo hướng kính theo đương kính ngồi giới hạn đường vít ±0, 015mm 0, 03mm × 23 × 26 15 - H7 F × 10 , h6 e9 ω = 13034 ' Nhãn hiệu DNơi sản xuất : ĐHBKHN Kiểu dao phay liền Dung sai cấp xác A Bản vẽ chế tạo ( trang sau ) Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 33 ... 0,63 14 20° 6,2374 Bản vẽ chế tạo dao tiện định hình hình trịn Sinh viên: Hồng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 11 Đồ án thiết kế dao Phần II: Thiết Kế Dao Phay Định Hình Yêu cầu: Vật liệu chi tiết... chi tiết dao phay PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA Sinh viên: Hoàng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 22 Đồ án thiết kế dao Đề bài: Thiết kế dao phay trục then hoa chữ nhật định vị đường... tiết theo hình vẽ σ b = 650 N / mm R1 8 Tính tốn thiết kế dao phay định hình γ >0 10 30 Hình 2.1- Chi tiết gia cơng Sinh viên: Hồng Quốc Đạt-MSV: 20120239 Trang 12 Đồ án thiết kế dao I: Phân