TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT HỌC KÌ 20202 MÃ ĐỀ Đề số 15 Giáo viên hướng dẫn TS Lê Thanh Sơn Sinh viên thiết kế dao tiện định hình dao phay định hình dao lăn trục then hoa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU & DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT HỌC KÌ: 20202 MÃ ĐỀ: Đề số 15 Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Thanh Sơn Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp chuyên ngành: Lớp tín chỉ: Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20… ……./20… Ngày bảo vệ đồ án: ……./ Ký tên ĐÁNH GIÁ ….… / 10 ….… / 10 CỦA THẦY HỎI THI Ký tên ……………………… Ký tên ……………………… Lời nói đầu Trong ngành khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết ngồi chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bi trang thiết bị việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không coi trọng Dụng cụ cắt dùng với trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính xác, xuất tính kinh tế cho chi tiết gia cơng Vì việc tính tốn thiết kế dụng cụ cắt kim loại nhiệm vụ quan trọng người kỹ sư khí Trong đồ án mơn học em giao nhiệm vụ thiết kế dụng cụ cắt điển hình dao tiện định hình, dao phay định hình, dao phay lăn trục then hoa Ngồi việc vận dụng kiến thức học, tài liệu tham khảo thiết kế,… Em hướng dẫn tận tình, chu đáo thầy mơn, đặc biệt thầy TS Lê Thanh Sơn giúp em hồn thành đồ án mơn học Em xin trân thành cảm ơn! Sinh viên thiết kế Mục lục Lời nói đầu PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Đề Phân tích chi tiết Chọn loại dao Chọn cách gá dao .5 Thiết kế dao 5.1 Chọn điểm sở 5.2 Chọn góc trước góc sau 5.3 Tính tốn chiều cao profile dao Kết cấu dao .16 Điều kiện kỹ thuật 17 Bản vẽ thiết kế 18 PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH > .19 Đề 19 Phân tích chi tiết 19 Thiết kế dao .22 3.1 Xác định góc trước, góc sau 22 3.2 Một số thông số khác 22 3.3 Thiết lập cơng thức tính profile dao tiết diện chiều trục .23 3.4 Thiết lập cơng thức tính profile dao tiết diện trùng mặt trước24 3.5 Tính tốn profile dao 24 3.6 Vẽ profile dao cho tiết diện 29 3.6.1 Profile tiết diện chiều trục 29 3.6.2 Profile dao tiết diện trùng với mặt trước 29 3.7 Lựa chọn kích thước kết cấu dao 30 Yêu cầu kỹ thuật 30 Bản vẽ kỹ thuật 31 PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA 32 Đề 32 Các thông số trục then hoa dùng cho thiết kế dao 32 2.1 Đường kính ngồi 32 2.2 Đường kính 32 2.3 Chiều dày B 33 2.4 Góc Profin 33 2.5 Bán kính tâm tích R 33 2.6 Xác định profile dụng cụ .34 2.7 Xác định profile dụng cụ theo phương pháp cung tròn thay 34 Kết cấu dao .36 3.2 Profile pháp tuyến 36 3.2 Profile dọc trục 38 3.3 Profile mặt đầu dao 39 Điều kiện kỹ thuật dao 40 Bản vẽ kỹ thuật 43 Tài liệu tham khảo 44 PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Nhiệm vụ trình thiết kế dao tiện định hình tiến hành theo trình tự sau: - Phân tích hình dạng, độ xác yêu cầu chi tiết để chọn kiểu dao cho phù hợp - Chọn góc độ dao - Chọn điểm sở để tính tốn chiều cao profile dao - Thiết kế kết cấu dao Đề Tính tốn thiết kế dao tiện định hình hình lăng trụ để gia cơng chi tiết cho theo hình vẽ 1.1 (dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với thông số sau: Vật liệu gia công : phơi trịn thép C45 có b = 600N/mm2 ( u cầu tính điểm đoạn cung trịn R ) Thơng số cho: Hình 1: Hình dạng chi tiết gia cơng Phân tích chi tiết Chi tiết có dạng mặt trụ trịn xoay bao gồm mặt côn , mặt trụ Do chi tiết có mặt nên gia cơng dễ mắc phải sai số lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết Song độ xác chi tiết yêu cầu không cao, mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch đường kính khơng q lớn Hình 2: Phân tích chi tiết Đây chi tiết điển hình có kết cấu cân đối, hình dáng không phức tạp, chiều dài chiều cao profin nhỏ, độ chênh lệch đường kính khơng q lớn Chọn loại dao Như phân tích trên, chi tiết có mặt nên dễ mắc phải sai số lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết, chi tiết sai số tạo bề mặt côn mà bề mặt hypecboloit Trong trường hợp để khắc phục sai số người ta dùng dao có đoạn sở nằm ngang tâm chi tiết Mà độ xác chi tiết yêu cầu không cao , chiều dài phần côn chi tiết ngắn, nên ta cần dung dao có điểm sở nằm ngang tâm chi tiết Để gia cơng ta dung dao lăng trụ dao hình trịn Cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ khơng chọn dao trịn, khó chế tạo có ưu điểm sau : - Độ cứng vững cao hơn, xác - Tránh sai số loại (sai số nội dao tròn) - Việc mài sắc lại đơn giản (chỉ mài theo mặt phẳng song song với mặt trước cũ) Chọn cách gá dao Để thuận tiện đơn giản trình thiết kế chế tạo mà đảm bảo yêu cầu kỹ thuật gia công độ xác kích thước hình dáng hình học, chất lượng bề mặt gia cơng tuổi thọ dụng cụ cắt đảm bảo Mà u cầu độ xác khơng cao nên ta chọn phương án gá dao thẳng Mặc dù có suất sai số ta chấp nhận sai số Thiết kế dao 5.1 Chọn điểm sở Ta chọn điểm sở theo nguyên tắc: Điểm sở điểm nằm ngang tâm chi tiết xa chuẩn kẹp ( gần tâm chi tiết ) Như ta chọn điểm cung trịn bán kính R làm điểm sở Ta chia profile chi tiết thành 15 điểm hình vẽ lấy cung trịn bán kính R điểm chia cung thành phần Điểm điểm chọn làm điểm sở Xác định điểm cung trịn bán kính R Xét ∆OH4 ta có : Chia cung trịn thành phần phần có góc Xét ∆OHM ta có Xét ∆2KM ta có Xét ∆OHN ta có Xét ∆3NF ta có Gọi L1,…,L15 khoảng cách theo phương ngang từ điểm đến điểm profile chi tiết Ta có : ; Bảng 1: Giá trị điểm profile chi tiết Điểm ri (mm) Li (mm) 15.5 22 22 21 22 10 22 11 27 12 27 40 13 24 43 14 24 46 15 27.5 51 5.2 Chọn góc trước góc sau Với vật liệu gia công thép C45 , = 600 N/ Tra bảng 3.1 trang 16 ta chọn : Góc trước = 20 Góc sau = 12 5.3 Tính tốn chiều cao profile dao Xét điểm i profile chi tiết ta có điểm i’ tương ứng profile dao Gọi chiều cao profile dao i’ 2.3 Chiều dày B B Bmin 0,25 B mm Trong đó: + : chiều dày nhỏ có kể sai lệch giới hạn : Bmin = 18 – 0,075 = 17.925 (mm) + dung sai chiều dày then : Vậy: 2.4 Góc Profin +Góc profin điểm profin góc hợp bán kính profin điểm : Trong đó: + bán kính vịng trịn nhận profin chi tiết làm tiếp tuyến Rk = Di = = 55.713 2.5 Bán kính tâm tích R Bán kính tâm tích chi tiết R tức bán kính vịng trịn lăn trục then hoa 31 Bảng 2: Các thông số trục then hoa dùng cho thiết kế dao Các thông số trục then hoa Ký hiệu Giá trị Đường kính ngồi De 115 (mm) Đường kính Di (mm) Chiều dày B (mm) Bán kính tâm tích R (mm) 2.6 Xác định profile dụng cụ Đối với dao phay thô trục then hoa lớn profile xác định theo phương pháp đồ thị , phương pháp cho độ xác khơng cao Để nâng cao đọ xác, thường profile dao phay lăn trục then hoa xác định theo phương pháp giải tích 2.7 Xác định profile dụng cụ theo phương pháp cung tròn thay Bằng phương pháp giải tích profile dụng cụ tìm xác, có dạng đường cong phức tạp Trong điều kiện , đường cong thay cung tròn, gọi cung tròn thay Đối với trục then hoa thõa mãn điều kiện (*) Có thể thay được, tất nhiên sau thay phải kiểm tra độ xác Trong đó: chiều cao đầu lưỡi dao, định tâm theo đường kính ngồi: 32 Ta thấy Thỏa mãn điều kiện Vì vậy, profile dao phay thay cung tròn Để thay thế, xác định góc profile chi tiết Tra bảng 9.2, góc nhỏ kề sát : Đối với chiều sâu rãnh trục then hoa h 0,12.R=0,12.=6.83676 STT yb rb f 0.4538 0,00020 xb 25 0.088014 0.445183 Xác định lại bán kính tâm tích chi tiết: Profile dụng cụ thực tế : Bán kính vịng trịn thay : Tọa độ tâm cung tròn thay Sai lệch profin lí thuyết so với vịng trịn thay : Kiểm tra điều kiện thay : Với ; Ta thấy thỏa mãn điền kiện thay Kết có profile dụng cụ cung trịn thay sau 33 Kết cấu dao 3.2 Profile pháp tuyến Profile pháp tuyến dao răng- bao gồm profile lưỡi cắt (đã tính ), profile chân răng,… profile pháp tuyến xác định yếu tố sau: - Bước pháp tuyến bước vòng chi tiết bán kính tâm tích R: Ở : số then trục then hoa - Chiều dày dao Chiều dày dao ( đo tâm tích ): Ở : chiều dày cung bán kính tâm tích chi tiết then tính: 34 Với góc tâm chi tiết chắn cung chiều dày then ( - Chiều rộng rãnh răng: Với ta tra bảng 9.4 sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại T180 ta có : ;;; ;; Số - Chân Chân có cạnh vát với Z=1014 Z: Số rãnh phoi (hay số dao) Các kích thước chân bao gồm : - Chiều sâu vát : f : Cạnh vát đỉnh then - Chiều sâu rãnh thoát đá: , với K :lượng hớt lưng; Chọn - Chiều rộng rãnh thoát đá : v Chú ý : Chân vát từ đường tâm tích dụng cụ, vát từ điểm cách tâm tích dụng cụ lượng , Chọn - Chiều cao profile dao: Trong đó: - h1 : Chiều cao đầu dao, - h2 : Chiều cao chân dao : Chú ý : Trên chiều cao h, người ta tiến hành hớt lưng mặt sau để tạo góc sau 35 Hình 3: profin dao tiết diện pháp tuyến 3.2 Profile dọc trục Trong tiết diện chiều trục, profile dao phay thể kích thước sau Bước chiều trục : Ở đây: - : Bước pháp tuyến dao - : Góc nâng đường vít đường kính trung bình tính tốn Để đảm bảo độ xác chi tiết đảm bảo tuổi thọ dao cao, đường kính trung bình tính : Trong đó: De :Đường kính ngồi dao (tra bảng 9.4) h1 : Chiều cao đầu dao : Hệ số; Chọn - Sau có, ta tính góc nâng qua cơng thức: Chọn - Tính lại , Chọn 36 - Tính lại - Chiều dài dao L Chiều dài chung dao L thường lấy: Chọn - Chiều dài gờ: Chiều dài gờ dùng để kiểm tra dao gá, thương lấy: - Chọn - Chiều dài lỗ định vị Chọn - Bước rãnh thoát phoi t Với góc nghiêng rãnh phoi đường kính trung bình tính tốn Dtb , góc nâng đường 3.3 Profile mặt đầu dao Đường kính ngồi cần xác định cho dao đủ bền, đủ độ cứng vững đảm bảo độ xác u cầu thơng thường, đường kính ngồi xác định theo độ lớn bước pháp tuyến chiều sâu rãnh thoát phoi H: Chọn De = 100 (mm) theo bảng 9.4 T180 Ở : - H chiều sâu rãnh thoát phoi - Trong đó: - h: chiều cao profile - K , K1 : Lượng hớt lưng lần thứ thứ 2, thiết kế đảm bảo đủ góc sau, đủ chỗ thoát đá - p : Chiều dày vành dao thường lấy - Tra bảng 9.4 1 tr180 ta có K=4 ; 37 Chọn - r: bán kính lượn đáy rãnh phoi: chọn - Đường kính lỗ khơng lắp ghép d1 Chọn - Đường kính lỗ gờ: Chọn - Góc trước Góc trước thường chọn 0o để đảm bảo độ xác gia cơng - Góc sau Góc sau thường chọn , vẽ người ta khơng ghi góc sau mà ghi độ dáng K Chọn - Góc rãnh phoi Góc cần chọn đủ lớn để đủ khơng gian phoi, đủ thời gian đẻ lùi dao tiện mài hớt lưng Thơng thường góc chọn Điều kiện kỹ thuật dao Vật liệu làm dao thép gió P18 độ cứng sau nhiệt luyện HRC 62÷65 Dao phay có cấp xác Cấp A để gia cơng tinh Cấp B để gia cơng thơ, có lượng dư mài trục the hoa Độ xác dao kiểm tra theo yếu tố kết cấu dao theo mẫu (vành then hoa) cắt dao phay Độ khơng xác yếu tố kết cấu dao cấp xác A khơng vượt q trị số cho bảng Với tp= (mm), tra bảng ta được: 38 T T Các thông số cần kiểm tra Sai lệch giới hạn, mm bước đo tiết diện pháp tuyến mm >30 Sai lệch bước chiều trục ±0,020 Sai lệch tích lũy giới hạn bước chiều dài hai bước ±0,030 Độ đảo hướng kính theo đường kính ngồi dao phay 0,035 Sai lệch giới hạn mặt trước (của rãnh phoi) theo phương hướng kính chiều cao profile 0,070 Sai lệch giới hạn bước vít mặt trước (của rãnh phoi) ±20 Sai số tích lũy giới hạn bước vòng 0,11 Hiệu số giới hạn bước vòng kề 0,075 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh đến trục dao phay phân bố theo rãnh phoi 0,025 Độ đảo hướng kính vành gờ 0,020 10 Độ đảo mặt đầu vành gờ 0,020 Độ nhám mặt trước, mặt sau, mặt đầu gờ lấy theo Ra≤ 0,63 mặt gờ Ra ≤ 1,25 mặt dễ định vị 39 Kích thước dạng profile dao phay kiểm tra cách đo vành then hoa dao phay cắt Nếu kích thước vành then hoa nằm phạm vi dung sai coi dao có độ xác đạt yêu cầu Sự xê dịch mặt bên then so với trục đối xứng then (đi qua tâm chi tiết nhỏ thua ½ dung sai chiều rộng then Độ thẳng then nhỏ thua 2/3 dung sai chiều rộng then) Nhãn hiệu :N15, ,; P18 Nơi sản xuất : ĐHBKHN Kiểu dao phay liền Dung sai dao cấp xác A 40 Bản vẽ kỹ thuật Hình 4: Bản vẽ dao phay lăn trục then hoa 41 Tài liệu tham khảo [1] Thiết kế dụng cụ công nghiệp - Nguyễn Duy, Trần Thế Lục, Bành Tiến Long [2] Hướng dẫn Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp- Nguyễn Thị Phương Giang, Trần Thế Lục, Lê Thanh Sơn; [3] Dung sai lắp ghép kỹ thuật đo lường – 2014 - PGS.TS Ninh Đức Tốn [4] Nguyên lý gia công vật liệu – 2013 - PGS.TS Nguyễn Duy, GS.TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục [5] Tiêu chuẩn TOCT TCVN 42 ... để tạo hình chi tiết ngồi chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bi trang thiết bị việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không coi trọng Dụng cụ cắt dùng với trang thiết bị cơng nghệ khác đảm bảo tính... chi tiết gia cơng Vì việc tính tốn thiết kế dụng cụ cắt kim loại nhiệm vụ quan trọng người kỹ sư khí Trong đồ án mơn học em giao nhiệm vụ thiết kế dụng cụ cắt điển hình dao tiện định hình, dao... lăn trục then hoa 41 Tài liệu tham khảo [1] Thiết kế dụng cụ công nghiệp - Nguyễn Duy, Trần Thế Lục, Bành Tiến Long [2] Hướng dẫn Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp- Nguyễn Thị Phương Giang, Trần