(TIỂU LUẬN) đồ án thiết kế dụng cụ cắt tính và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết cho theo hình vẽ (dao có phần chuẩn bị cắt đứt)

Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH I Phân tích chi tiết gia cơng II Chọn loại dao tiện định hình III Xác định điểm sở, góc trước, góc sau IV Tính toán chiều cao profin dao .4 V Tính tốn kích thước kết cấu dao 10 VI Tính tốn chiều rộng lưỡi cắt 11 VII Điều kiện kỹ thuật 11 PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG .13 I Chọn dao phay lăn 13 II Tính tốn thơng số kết cấu dao phay lăn .13 III Điều kiện kỹ thuật 16 PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG 18 I Phân tích chi tiết gia công 18 II Thiết lập sơ đồ tính, tính tốn profin dao tiết diện .18 III Kích thước kết cấu dao .23 IV Yêu cầu kỹ thuật dao 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt LỜI MỞ ĐẦU Trong khí đại nói chung, ngành khí chế tạo máy nói riêng, việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt đóng vai trị quan trọng Dụng cụ cắt trực tiếp tham gia vào q trình gia cơng cắt gọt, tạo nên chất lượng sản phẩm Vì vậy, việc tính tốn thiết kế dụng cụ cắt phải tuân theo quy trình yêu cầu định, nhiệm vụ không dễ dàng đặt với người kỹ sư Trong đồ án môn học em làm quen với quy trình tính tốn, thiết kế số dụng cụ cắt điển hình, dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn dao phay định hình hớt lưng Với giúp đỡ mơn Gia công vật liệu Dụng cụ công nghiệp, đặc biệt hướng dẫn thầy Hoàng Vĩnh Sinh, em hoàn thành việc thiết kế dụng cụ cắt kể Vì khả trình độ hạn chế nên em mong nhận bảo thầy sai sót mắc phải q trình thực tính tốn thiết kế Em xin chân thành cảm ơn thầy cô! Sinh viên PHẦN 1: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Yêu cầu: Tính thiết kế dao tiện định hình để gia cơng chi tiết cho theo hình vẽ (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt) Vật liệu gia công: Phôi ∅ 60 thép 45 I Phân tích chi tiết gia công - Chi tiết gia công làm từ thép 45, bao gồm bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn - Đây chi tiết có kết cấu chi tiết cân đối, độ chênh lệch đường kính khơng q lớn Trên chi tiết khơng có đoạn có góc profile nhỏ - Profile chi tiết có đoạn ,khi gia cơng chi tiết quay quanh trục lưỡi cắt cắt bề mặt chi tiết Trong chuyển động tương đối, bề mặt côn 4-5 chi tiết coi lưỡi cắt đoạn nằm ngang mặt T-T quay quanh trục tạo thành Vì có góc trướcγ nên mặt trước T-T không qua trục chi tiết trục quay) Do biên dạng củ chi tiết tạo thành có dạng mặt hyperboloid trịn xoay gây sai số Δ1 so với bề mặt côn yêu cầu 4-5 Để khử sai số Δ1 ta sử dụng dao tiện định hình gá nâng để tiến hành gia công chi tiết Do gây nên phức tạp gia cơng thiết kế dao.Từ yêu cầu Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt độ xác cảu loạt chi tiết không cần cao, ta chọn thiết kế dao tiện định hình gá thẳng để gia cơng chi tiết Chọn gá dao hướng kính giúp đơn giản hóa việc tính tốn so với gá nghiêng gá nâng Do trục profin dụng cụ vng góc với đường tâm chi tiết, để giảm ma sát hai cạnh lưỡi cắt với mặt đầu chi tiết, ta làm lưỡi cắt rãnh có góc φ = 45 II Chọn loại dao tiện định hình - Chi tiết gia cơng có bề mặt gia cơng bề mặt trụ ngồi nên sử dụng dao tiện định hình lăng trụ hình trịn - Ta có bảng so sánh sau: Dao tiện đình hình hình lăng trụ Ưu điểm - Nhược điểm - Dao tiện đình hình hình trịn Dao kẹp rãnh mang cá nên độ - Có thể tiện bề mặt cứng vững cao lỗ Độ bền lưỡi dao cao, thoát nhiệt tốt - Chế tạo dao dễ Độ xác cao có sai số có biên dạng trịn Δ1 xoay Việc mài lại dụng cụ đơn giản dao tiện định hình hình trịn Khơng tiện lỗ - Khó kẹp chặt nên độ cứng vững tiện Vậy để đơn giản thiết kế, chế tạo giảm giá thành Ta chọn dao tiện định hình lăng trụ hợp lý III Xác định điểm sở, góc trước, góc sau - Góc trước, góc sau dao tiện định hình điểm khác thường khơng Vì vậy, dao tiện định hình thường chọn điểm sở để chọn góc trước, góc sau để tính tốn profin dao Điểm sở chọn điểm nằm ngang tâm chi tiết xa chuẩn kẹp dao Do đó, ta chọn điểm sở điểm (hình 1.1) Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Hình 1.1 Profin chi tiết gia cơng - Với vật liệu gia công phôi thép 45 có sb = 600 (N/ mm2), tra bảng 3.4 trg 16 (sách Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại) góc trước γ =20° ÷ 25° Chọn γ = 20° - Góc sau α chọn phù hợp để giảm ma sát mặt sau dao chi tiết gia công, đồng thời đảm bảo độ bền cho lưỡi cắt Đối với dao lăng trụ, α = 8° ÷ 15° Chọn α = 12° IV Tính tốn chiều cao profin dao - Sơ đồ tính: Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Xét điểm i profin chi tiết ta có điểm i’ tương ứng profin dao Gọi: + τ i :Chiều cao profin dao tiết diện trùng mặt trước + hi : Chiều cao profin dao tiết diện vng góc với mặt sau + r 1: Bán kính điểm sở + r i: Bán kính chi tiết điểm tính tốn + γ ,α : Góc trước, góc sau điểm sở + γ i: Góc trước điểm i Từ sơ đồ tính, ta có: 37 A = r 1.sinγ = sin20° = 6,32 (mm) B = r 1.cosγ = 18,5.cos20° = 17,38 (mm) Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt A = r 1.sinγ = r i sinγ i  γ i = arcsin[(r 1/r i) sinγ ] C i = r i cosγ i  τ i = C i – B = τ i = r i cos{arcsin[(r 1/r i) sinγ ]} – r 1.cosγ hi = τ i cos(α + γ ) Có Tính cụ thể cho điểm sau: Điểm 1, 4: r1 = r4 = 37 =18,5 (mm) γ = γ = 20° C1 = C4 = B = 17,38 (mm) τ = τ = h1=h 4= (mm) Điểm 2, 3: r2 = r3 = 40 = 20 (mm) γ = γ = arcsin[(r 1/r 2).sinγ ] = arcsin[(18,5/20).sin20° ] = 18,44° C = C ¿ r 2.cosγ = 20.cos18,44° = 18,97 (mm) τ = τ = C2 – B = 18,97 – 17,38 = 1,59 (mm) h2 = h3 = τ 2.cos(α + γ ) = 1,59.cos(12° + 20° ) = 1,35 (mm) Điểm 5,6: r 5= r =r = 59 = 29,5(mm) γ =γ = γ arcsin[(r 1/r 5).sinγ ] = arcsin[(18,5/29,5).sin20° ] = 12,38° C = C 6=C 9=r 5.cosγ = 29,5.cos12,38° = 28,81 (mm) τ = τ =τ = C5 – B = 28,81 – 17,38 = 11,43 (mm) h5 = h6 = h 9=τ 5.cos(α + γ ) = 11,43.cos(12° + 20° ) = 9,69 (mm) Ta có bảng tính tốn profin dao sau: Thơng số ri γi Ci A B τi hi Điểm (mm) (° ) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt 1-4 18,5 20° 1,38 2-3 20 15,04° 18,97 5-6 29,5 12,38° 28,81 6,32 17,38 0 1,59 1,35 11,43 9,69 -Ta có hình dạng profin theo tiết diện vng góc với mặt sau hình 1.3: Hình 1.3 -Ta có profin theo tiết diện trùng với mặt trước hình 1.4: Hình 1.4 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt V Tính tốn kích thước kết cấu dao tiện định hình - Kích thước kết cấu dao tiện định hình chọn theo chiều cao lớn prôfin chi tiết, ta có: t max = d max – dmin 60−37 = 2 = 11,5 (mm) - Dựa vào bảng 3.2, kết cấu kích thước dao tiện định hình lăng trụ với tmax = 11,5 (mm) sau: t max B H Kích thước dao (mm) E A Chuôi F r d M Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt 11,5 25 90 10 30 20 1,0 10 45,77 VI Tính tốn chiều rộng lưỡi cắt - Phần phụ profin dụng cụ dùng để vát mép chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt khỏi phơi có kích thước hình sau: Hình 1.5 Ta chọn a = b = mm; c = d = mm; f = mm φ = 45° → Chiều dài dao là: L = Lct + a + b + c + f = 44 + + + + + 1= 55 (mm) VII Điều kiện kỹ thuật - Vật liệu phần cắt: Thép gió - Độ cứng sau nhiệt luyện HRC = 62 - 65 - Độ nhám bề mặt:  Mặt trước Ra = 0,32 μm  Mặt sau Ra = 0,63 μm  Mặt tựa thân dao thấp 0,63 μm - Sai lệch góc: 10 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Nguyên lý tạo hình đường thân khai: r0: bán kính vịng trịn sở rm: bán kính véc tơ ứng với điểm M θmθm : Góc thân khai α mα m: Góc áp lực đường thân khai Nguyên lý: Cho đường thẳng lăn không trượt đường trịn quỹ đạo điểm M thuộc đường thẳng vẽ đường cong thân khai Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai khoảng bán kính r f ≤ r m ≤ r a Việc xác định profile lưỡi cắt việc xác định tọa độ tập hợp điểm M hệ tọa độ đề Oxy Đặt hệ XOY mà gốc O trùng với tâm bánh Tại điểm M(x,y) nằm profile với bán kính rM Theo sơ đồ ta có : Theo sơ đồ tính tốn ta có: xM = rM.sindM = rMsin(d0 + qM) yM = rM.cosdM = rMcos(d0 + qM) Ta có qM = tgaM - aM = invaM 15 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt d0 = dc - inva0 = p/2z - inva0 = p/2z - tga0 + a0 = p/(2.12) – ( tg (7p/72) -7p/72) = 0,43= 0⁰25’ Tacó: CosaM = r0/rM:   M  arcsin(  ( (√ )) ( √ ( ( ⇒ θ M =Tg arcsin ⇒ x M =r M sin(¿ 1− r0 r 2M − arcsin 1− π −tgα 0+ α +Tg arcsin 2z ⇒ y M =r M cos(¿ r0 r 2M r02 ) rM2 ) (√ )) ( √ )) π −tg α + α +Tg arcsin 2z 1− r0 r 2M )−arcsin 1− r0 r 2M −arcsin r0 (√ ) (√ ) 1− r 2M ¿ 1− r0 r 2M )¿ 16 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Chọn số điểm : - Nếu chia điểm q gây sai số profin đường cong - Nếu chia nhiều điểm sai số profin đường cong nhỏ Trên sổ cấp xác bánh có cấp xác nhỏ nhỏ cấp xác dao nên ta chọn chia làm 16 điểm để tính tọa độ điểm đường cong thân khai tính tốn theo cơng thức ta có bảng thơng số điểm sau: Bảng các giá trị tính được Điểm rM xi yi 28.6115 3.454502 28.40219 29.0374 3.554948 28.81897 17 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt 29.4633 3.697094 29.23042 29.8892 3.867467 29.63793 30.3151 4.061464 30.0418 30.741 4.723089 30.44208 31.1669 4.510944 30.83873 31.5928 4.763543 31.23161 32.0187 5.033405 31.62059 10 32.4446 5.319811 32.00549 11 32.8705 5.622175 32.38612 12 33.2964 5.940007 32.76227 13 33.7223 6.272885 33.13374 14 34.1482 6.620444 33.50029 15 34.5741 6.982356 33.86171 16 35 7.358329 34.21776 Bảng 3.1: Bảng giá trị profile dao Dựa vào bảng giá trị ta dựng lên profile dao: 18 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt 3.5.Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa modul Kích thước kết cấu dao chọn theo bảng 6.6 và 6.7 được thể hiê ̣n cụ thể bản vẽ chi tiết 19 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt - Đường kính ngoài D = 90 mm - Đường kính lỗ gá: d = 32+0,019 (mm) - Chiều rô ̣ng dao: B = 18 (mm) - Số của dao: Z = 11 - Lượng hớt lưng: K = 5.5 - Các thành phần khác: t1 = 18mm, t2 = 10mm, δ = 25o , r = 1,75 ; r1 = 0,8 ; c = 0,8 3.6.Điều kiêṇ kĩ thuâ ̣t : - Vâ ̣t liê ̣u dao : thép P18 - Đô ̣ cứng phần cắt đạt HRC = 62 – 65 - Đô ̣ đảo đường kính ngoài < 0,03 - Đô ̣ đảo mă ̣t đầu ≤ 0,03 - Sai lê ̣ch chiều dày ± 0,025 - Đô ̣ bóng : + Mă ̣t trước, mă ̣t lỗ gá dao và các mă ̣t tựa không thấp 0,32 + Mă ̣t hớt lưng của hình dáng không thấp 0,64 Nhãn hiệu : 20 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt - Modun :5 - α =1 7o 0'   - Số hiê ̣u dao : N01 P18 ĐHBKHN 3.7 Bản vẽ kĩ thuâ ̣t : PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG Thiết kế dao phay định hình hớt lưng có γ > để gia cơng vật liệu thép 45 có σb = 650 N/mm2 Với profin chi tiết hình vẽ: Bảng thơng số kích thước : h1 20 h2 21 I Phân h3 28 L 40 tích chi tiết gia cơng - Chi tiết gia cơng có dạng rãnh, profin gồm đoạn thẳng Vì ta chọn dao phay định hình hớt lưng (hớt lưng lần) đảm bảo profin lưỡi cắt khơng đổi đồng q trình sử dụng mài sắc lại mặt trước, tính vạn cao, suất cao, không yêu cầu gá đặt phức tạp - Chiều cao lớn profin chi tiết h max= h3 = 28 mm, chiều rộng rãnh l = 40 mm II Thiết lập sơ đồ tính, tính tốn profin dao tiết diện Xác định góc trước, góc sau 21 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Theo bảng 4.2 trang 43[I], với vật liệu thép 45, σb = 650 N/mm2 Ta được: + Góc trước γ = 15° + Góc sau α n = 12° + Góc sau phụ α = 8° Tính tốn profile dao tiết diện 2.2.1 Dựng prôfile đồ thị: Sơ đồ tính + Xét điểm i chi tiết, để gia cơng điểm i phải có điểm i° tương ứng thuộc profin dao Xác định điểm i° sau: Từ điểm i prôfin chi tiết ta dóng sang ngang cắt OT E, quay cung trịn tâm O bán kính OE cắt vết mặt trước F Vẽ đường cong hớt lưng acsimet qua F cắt OT G Từ G kẻ đường thẳng song song với IE cắt đường thẳng song song với OT i ta i ° Điểm i° điểm profin dao dùng để gia công điểm i profin chi tiết 2.2.2 Tính tốn chiều cao profin dao tiết diện chiều trục: a)Theo sơ đồ ta có: h di = GT = ET – EG = h ci – EG Với EG độ giáng đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc tâm β i 22 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt KZ Ta có: ∆ hi = EG = π β i Mà β i = γ i - γ a sin γ i = Ri = Rsinγ Rsinγ R sinγ ¿ ⇒ β i = arcsin( ) ⇒ γ i = arcsin( R−h ci R−h ci R−hci Rsinγ KZ ( ) ⇒ h di = h ci – [ arcsin R−h ci 2π –γ – γ] Trong đó: K: lượng hớt lưng Z: số dao phay Tra bảng 4.11 ta có: K=10 Z=10 R = De/2 = 190/2 = 95 mm b) Các kích thước theo đề a =h1 tan 20 °=20 tan 20 ° =7,28 mm c = L−a−7−( h3 −h2 ) tan 30 ° ¿ 40−7,28−7−( 28−21 ) tan 30 ° ¿ 21,67 mm h c1=20 mm ; l 1=0 mmh c2=0 mm; l 2=a=7,28 mmh c3=0 mm; l =l 2+7=7,28+7=14,28 mm h c4 =h3 −h2=28−21=7 mm ; l =L−c =40−21,67=18,32 mm h c5=28mm ; l 5=40 mm + Tại điểm 1: β = arcsin( ∆ h1 = R sinγ ) R−h c1 – γ = arcsin 95 sin15 ° - 15° = 4,13° 95−20 KZ 10 10 β1 = 4,13° = 1,15 (mm) 2π 2.180° h d = h c1 – ∆ h1 = 20 – 1,15 = 18,85 (mm) 23 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt + Tại điểm 2,3: β = β = 0° ∆ h2 = ∆ h3 = (mm) h d = h d = (mm) + Tại điểm 4: R sinγ ) β = arcsin( R−h c4 ∆ h4 = – γ = arcsin sin 15 ° - 15° = 1,22° 95−7 KZ 10.10 β4 = 3,876° = 0,34 (mm) 2π 2.180° h d = h c4 – ∆ h4 = – 0,34 = 6,66 (mm) Tại điểm 5: β = arcsin( ∆ h5 = R sinγ ) R−h c5 – γ = arcsin 95 sin15 ° - 15° = 6,52° 95−28 KZ 10.10 β5 = 3,876° = 1,81 (mm) 2π 2.180° h d = h c5 – ∆ h5 = 28 – 1,99 = 26,19(mm) 2.2.3 Tính profin dao tiết diện trùng mặt trước: + Theo sơ đồ, ta có: h dti.sinγ = Ri.sin β i ⇒ h dti = R i sin β i sinγ = ( R−hci ) sin β i sinγ + Tại điểm 1: h dt = R sin β ( R−hc1 ) sin β ( 95−20 ) sin 4,13 ° = = = 20,86 (mm) sin15 ° sinγ sinγ + Tại điểm 2,3: h dt = h dt = (mm) + Tại điểm 4: 24 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt h dt = R sin β ( R−hc ) sin β ( 95−7 ) sin 1,22° = = = 7,24 (mm) sin 15 ° sinγ sinγ + Tại điểm 5: h dt = R sin β ( R−hc5 ) sin β ( 95−28 ) sin 6,52° = = = 29,39 (mm)dlid sin 15 ° sinγ sinγ Bảng thơng số tính tốn: Điểm h ci h di h dti li 20 18,85 20,86 0 7,28 0 14,28 6,66 7,24 18,32 28 26,19 29,39 40 Hình dạng profin dao tiết diện chiều trục hình: 25 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt Hình dạng profin dao tiết diện trùng mặt trước hình: 26 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt III Kích thước kết cấu dao Kích thước kết cấu dao tra theo bảng 4.11, ứng với chiều cao lớn profin chi tiết h cmax= 28 mm, ta có kích thước kết cấu dao sau: - Đường kính lớn dao: D = 190 mm - Đường kính lỗ định vị dao d = 50 mm - Đường kính phần không lắp ghép d3=52 mm - Bề rộng dao B = 42 mm - Số Z = 10 - Lượng hớt lưng K = 10 mm - Hình dáng đáy rãnh thoát phoi H = 47 mm - Bán kính góc lượn đáy rãnh phoi R =3 mm - Các kích thước khác C = 16; ε = 25° , d1=70 mm, d2= 90 mm,to = 53,5mm, b = 12 mm, r = 1mm IV Yêu cầu kĩ thuật dao - Vật liệu làm dao: Thép gió P18 tơi đạt độ cứng 65HRC - Độ cứng sau nhiệt luyện HRC = 62 ÷ 65 - Độ bóng: Bề mặt làm việc Ra = 2,5 27 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt - Bề mặt lại Ra = 1,25 - Độ đảo hướng tâm mặt trước ≤0,06 mm - Độ đảo hướng kính lưỡi cắt ≤0,03 mm Kí hiệu dao: DPĐHHL N° 14; γ =¿ 15° ;D = 190;B = 13 mm; d = 32mm;P18 ĐHBKHN 28 Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt (2011) – TS Nguyễn Thị Phương Giang, PGS TS Trần Thế Lục, TS Lê Thanh Sơn – NXB Giáo dục Việt Nam [2] Dung sai lắp ghép - PGS.TS Ninh Đức Tốn – NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Thiết kế dụng cụ công nghiệp – GS TSKH Bành Tiến Long, PGS TS Trần Thế Lục, PGS TS Trần Sĩ Túy – NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Sổ tay công nghệ chế tạo máy – GS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS TS Lế Văn Tiến, PGS TS Ninh Đức Tốn, PGS TS Trần Xuân Việt – NXB Khoa học Kỹ thuật 29 Tieu luan ... THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt u cầu: Tính thiết kế dao tiện định hình để gia cơng chi tiết cho theo hình vẽ (Dao có phần chuẩn bị cắt đứt) Vật liệu gia cơng: Phơi... Δ1 ta sử dụng dao tiện định hình gá nâng để tiến hành gia công chi tiết Do gây nên phức tạp gia cơng thiết kế dao. Từ yêu cầu Tieu luan Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt độ xác cảu loạt chi tiết không... quen với quy trình tính tốn, thiết kế số dụng cụ cắt điển hình, dao tiện định hình lăng trụ, dao phay lăn dao phay định hình hớt lưng Với giúp đỡ môn Gia công vật liệu Dụng cụ công nghiệp, đặc