ĐỒ án THIẾT kế DỤNG cụ cắt TÍNH TOÁN THIẾT kế DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ Bộ môn gia công vật liệu dụng cụ công nghiệp ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT Giáo viên hướng dẫn: Gs Nguyễn Đức Toàn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hoàng Mã số sinh viên: 20184873 Hà Nội, 7/2022 LỜI NĨI ĐẦU Dụng cụ cắt kim loại đóng vai trị quan trọng lĩnh vực gia cơng khí, trực tiếp tác động vào q trình sản xuất sản phẩm khí, cơng cụ sản xuất máy móc thiết bị cho kinh tế quốc dân Việc nắm bắt vai trò quan trọng dụng cụ cắt gọt kim loại khả thiết kế chế tạo tối ưu hố địi hỏi bắt buộc người làm công tác kỹ thuật lĩnh vực khí có đạt yêu cầu kỹ thuật, suất cho q trình chế tạo khí đóng góp cho trình phát triển chung đất nước Vì lí nên việc hồn thành đồ án mơn học “Thiết kế dụng cụ cắt kim loại” đóng vai trị quan trọng cần thiết đói với sinh viên làm quen rèn luyện kỹ thiết kế đế chuẩn bị cho cơng tác sau Để hồn thành đồ án mơn học có cố gắng thân em bảo, giúp đỡ tận tình thầy giáo mơn đặc biệt thầy: GS Nguyễn Đức Toàn hưỡng dẫn bảo suốt trình làm đồ án Vì em xin chân thành cảm ơn thầy! Đồ án hồn thành cịn có nhiều thiếu sót mơn học vấn đề khó liên tục phát triển Vậy em mong bảo thêm thầy cô giáo mơn đóng góp ý kiến bạn Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo! Sinh viên thực Nguyễn Hữu Hồng Mục lục PHẦN I: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 1.1 Đề 1.2 Phân tích chi tiết để chọn dụng cụ gia công 1.3 Chọn loại dao 1.4 Chọn cách gá dao 1.5 Thiết kế dao 1.6 Sơ đồ tính tốn thơng số profin dao 1.7 Tính tốn chiều cao profin dao 1.8 Kết cấu dao 1.9 Điều kiện kỹ thuật 1.10 Bản vẽ thiết kế PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG 2.1 Yêu cầu 2.2 Chọn dao phay lăn răng: 2.3 Điều kiện kỹ thuật dao phay lăn răng: CHƯƠNG III:THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG 3.1 Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia công: 3.2 Chọn điểm sở: 3.3 Chọn thơng số hình học dao: 3.4 Tính tốn profin dao tiết diện chiều trục: 3.5 Điều kiện kỹ thuật dao TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN I: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH  Nhiệm vụ q trình tính tốn thiết kế dao tiện định hình thự theo trình tự sau: Phân tích hình dạng, độ xác theo yêu cầu chi tiết để chọn kiểu phù hợp Xác định loại dao cỡ dao Xác định điểm sở, góc trước, góc sau Vẽ sơ đồ hình Thiết kế profin dao tiết diện Lựa chọn phần phụ Vẽ profin hình chiếu dao Quy định điều kiện kỹ thuật 1.1 Đề Tính tốn thiết kế dao tiện định hình để gia cơng chi tiết theo Hình 1.1 (Dao có chuẩn bị để cắt đứt) ∅60 Vật liệu gia cơng: Phơi thép C45 Hình 1.1 Kích thước chi tiết ∅1 ∅2 60 (mm) 1.2 Phân tích chi tiết để chọn dụng cụ gia cơng Chi tiết có biên dạng mặt trịn xoay bao gồm mặt cơn, mặt trụ Do chi tiết có mặt côn nên gia công dễ mắc phải sai số lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết Song độ xác chi tiết yêu cầu khơng cao, mặt đầu chi tiết có đọ chênh lệch đường kính khơng q lớn Đây chi tiết không phức tạp, chiều dài nhỏ, độ chênh lệch đường kính khơng q lớn Dmax−Dmin Chiều sâu lớn nhất: t max = Trong Dmax: Đường kính lớn tiện Dmin : Đường kính nhỏ tiện tmax = 58−21 = 18.5(mm) 1.3 Chọn loại dao Như phân tích trên, chi tiết có mặt côn 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 mặt hypecboloit Trong trường hợp để khác phục sai số người ta dùng dao có đoạn sở nằm ngang tâm chi tiết Mà độ xác chi tiết u cầu khơng cao, chiều dài phần côn chi tiết ngắn, nên ta cần dùng dao có điểm sở nằm ngang chi tiết Dao tiện định hình có hai loại theo hình dáng loại dao hình lăng trụ dao tiện hình trịn, hai loại em chọn loại dao lăng trụ chúng có ưu điểm sau: Được gá kẹp rãnh mang cá có độ cứng cao Dao lăng trụ gây sai số ∆1 cịn dao hình trịn cịn gây sai số gia cơng ∆2 Góc sau α lựa chọn giá trị lớn điều kiện gia cơng cho phép - Truyền nhiệt tốt, tuổi thọ cao, mài lại dao dễ => Dựa vào ưu điểm chiều sâu lớn chi tiết nên em chọn dao tiện định hình hình lăng trụ 1.4 Chọn cách gá dao Để thuận tiện đơn giản trình thiết kế chế tạo mà đảm bảo yêu cầu kỹ thuật gia cơng độ xác kích thước hình dáng hình học, chất lượng bề mặt gia công tuổi thọ dụng cụ cắt đảm bảo Mà yêu cầu độ xác khơng cao nên ta chọn phương án gá dao thẳng Mặc dù có suất sai số ta chấp nhận sai số 1.5 Thiết kế dao 1.5.1 Chọn điểm sở Nguyên tắc chọn điểm sở: Để đảm bảo góc sau điểm lưỡi cắt không nhỏ, điểm cở sở thiết kế dao tiện định hình thường chọn trùng với điểm chi tiết có bán kính nhỏ nhất, điểm gần tâm chi tiết Theo hình 1.2 ta thấy điểm có bán kính nhỏ nhất( r1 = 212 = 10.5) m điể m sở Hình 1.2 Xác định điểm chi tiết Xác định bán kính điểm biên dạng chi tiết - r2 = 392 = 19.5(mm) - r3 = 582 = 29(mm) r4 = 602 = 30(mm) Bảng 1.2 Bảng giá trị điểm profin chi tiết Điểm 1.5.2 Chọn góc sau α góc trước γ Vật liệu gia cơng: Phơi thép C45 Theo trang 27, 28 [1] ta chọn: - Góc sau : α =12˚ Góc trước: γ = 20˚ 1.6 Sơ đồ tính tốn thơng số profin dao Sơ đồ tính tốn thơng số profin dao điểm i lưỡi cắt biểu diễn sau: Hình 1.3 Sơ đồ tính tốn profin dao lăng trụ Điểm chọn làm điểm sở để xác định profin lưỡi cắt Qua điểm hình chiếu đứng vẽ mặt trước T hợp với phương ngang góc Mặt trước T cắt vịng trịn có bán kính r1,r2,r3, điểm 1’,2’,3’,… lưỡi cắt dao Các điểm 1’,2’,3’,… lưỡi cắt dao gia cơng vịng trịn bán kinh r1, r2, r3, … ứng với điểm 1, 2, 3, ….của profin chi tiết Khoảng cách từ điểm đến điểm 2’,3’,… τ2, τ3, chiều cao profin lưỡi cắt theo mặt trước Từ điểm 2’,3’,4’,… lưỡi cắt dao đoạn thẳng vng góc với điểm đoạn hd2, hd3,…Đó chiều cao profin lưỡi cắt tiết diện vng góc với mặt sau 1.7 Tính tốn chiều cao profin dao 1.7.1 Xây dựng cơng thức tính tốn 1.7.1 Tính tốn profin dao điểm - ChiỊu cao g¸ dao: k = R.sin = 10,5.sin120 = 2,183 mm - ChiÒu cao mµi: H = R.sin( + ) = 10,5.sin(120 +200) = 5,564 mm - Khoảng cách từ tâm chi tiết ®Õn mỈt tríc: + A = r.sin( ) = rx sin + B = r1 cos + x = 10,5.sin120 = 3,591 mm = 10,5 cos 20 o = 9,87 mm C1 = B = 9,87 mm *§iĨm 2, 3: - r2 = r3 = 19,5 mm γ B = γ = = 9,87 mm C2 = r2.cos h = h = = 3 *§iĨm 4, 5: γ γ B = - r4= r5 = 29 mm = 9,87 mm C4 = r4.cos = = .h = h = Vậy rK = π (65−2.12) 10.10 = 1,288 (mm) Đường kính lỗ lắp ghép: Bảng 8.2 [1] với m=2.5 chọn d=22 mm Đường kính lỗ không lắp ghép: d1 = 1,05.d = 1,05.22 = 23,1 (mm) Chọn d1=24mm Kích thước then: Chiều rộng then bxh=12x11(mm), to=38.4 mm Đường kính gờ: Dg = De – 2H – (1÷2)mm =65– 2.12 – (1÷2)mm = 40÷39(mm) Chọn Dg = 40 (mm) Chiều dài gờ: lg = (3,5 ÷ 5) mm Chọn lg = (mm) Chiều dài phần làm việc dao (L1): ta chọn theo bảng 8.2 [1] tr153 với m = 2,5 (mm) L1 = 48 (mm) Chiều dài tồn dao phay: L = L1 + 2.lg = 56 (mm) = Tính góc αt αp iết diện chiều trục: Ta có cot α0 =cot α1 cot αt cot α0 Góc sau tiết diện pháp tuyến (αP): cot αP = cot α0 20 Bảng 2.1 Thơng số hình học dao phay lăn răng: STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 ` 21 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Hình 2.2 Profin dao tiết diện pháp tuyến 22 Hình 2.3 Profin dao tiết diện chiều trục 23 2.3 Điều kiện kỹ thuật dao phay lăn răng: Vật liệu làm dao: thép 40XH Nhiệt luyện đạt độ cứng 62 ÷ 65 HRC Độ nhám bề mặt: Mặt đầu dao, gờ dao, mặt trụ lắp ghép: Ra = 0,32 (μm) Mặt sau phần tiện hớt lưng, mặt trụ phần không lắp ghép: Ra = 2,5 (μm) Mặt sau phần mài hớt lưng: Ra = 0,63 (μm) Ký hiệu: m=2,5, w=2˚29’, α=20 , 40XH, ĐHBKHN o Dung sai dao phay lăn răng: tra theo bảng 8.4[1]-tr155 bảng 8.5[1]tr155 với cấp xác chế tạo dao A, modun m = 2.5(mm) Bảng 2.2 Bảng giá trị dung sai dao phay lăn sau: STT Độ khơng xác cho phép lớn Giới hạn sai lệch bước Sai số tích luỹ giới hạn độ dài bước Độ đảo hướng kính theo đường kính ngồ hạn vịng trịn Sai lệch giới hạn gốc profile (trong giới h phần có hiệu lực profile đường thẳ thiết diện pháp tuyến) Giới hạn sai lệch hướng kính mặt trướ chiều cao profile (chỉ tháo mộ phần khoét đáy) Sai lệch tích luỹ lớn bước vịng c xoắn Hiệu số khoảng cách từ đỉnh phân bố thoát phoi đến trục dao phay Độ đảo hướng kính gờ Độ đảo mặt đầu gờ Sai lệch chiều dài Sai lệch chiều dày Sai lệch giới hạn bước rãnh vít theo m 10 11 12 24 CHƯƠNG III:THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG Yêu cầu: Thiết kế dao phay định hình có để gia cơng vật liệu thép 45 có Với profin chi tiết hình vẽ: 3.1 Phân tích chi tiết, chọn loại dao gia cơng: - Chi tiết gia cơng có dạng rãnh, profin phức tạp gồm đường thẳng - Dao phay hớt lưng đảm bảo lượng profin lưỡi cắt không đổi đồng trình sử dụng mài sắc lại theo mặt trước, tính vạn cao, suất cao, không yêu cầu gá đặt phức tạp, khơng địi hỏi thợ bậc cao Do đó, dao phay hớt lưng chủ yếu sử dụng để gia công bề mặt định hình - Chi tiết khơng u cầu độ xác cao, cần hớt lưng lần - Để giảm nhẹ lực cắt, chọn góc trước 25 - Chiều cao điểm mút profin khác ít, nữa, chế tao rãnh đáy thẳng (đáy rãnh làm song song với trục) dễ dàng rãnh vát (đáy rãnh làm nghiêng với trục dao) Từ đó, ta chọn dao phay định hình có góc trước , hớt lưng lần, đáy rãnh thẳng để gia công chi tiết 3.2 Chọn điểm sở: Đối với dao phay định hình, gần tâm góc sau tăng, để đảm bảo góc sau điểm lưỡi cắt không nhỏ, điểm sở thiết kế dao phay định hình thường chọn trùng với điểm chi tiết nằm xa tâm dao (các điểm có chiều cao profin lớn nhất) 3.3 Chọn thơng số hình học dao: Với vật liệu gia cơng thép 45, có , theo bảng 4.2, ta có: + Góc trước γ=10° + Góc sau + Góc sau phụ α 1=8° Chiều cao lớn profin chi tiết hmax=20 , tra bảng 4.11 đường kính D=150>100 (mm) Do dao phay phải dùng kết cấu hàn vớ vật liệu thân dao thép 45X; vật liệu dao P18 Tra bảng 4.11 ta được: + Đường kính đỉnh dao D = 150 mm + Lượng hớt lưng K = mm + Số Z = 10 26 3.4 Tính tốn profin dao tiết diện chiều trục: Profin chi tiết biểu diễn điểm Xét điểm i chi tiết, để gia công điểm phải có điểm i’ tương ứng profin dao Xác định điểm i’ sau: + Từ điểm i profin chi tiết ta dóng ngang sang phía dao cắt đường điểm E Lấy làm tâm, quay cung trịn bán kính cắt vết mặt trước F + Vẽ đường cong hớt lưng acsimet cắt thẳng vng góc với G Từ G kẻ đường ta điểm i’, điểm nằm profin dao dùng để gia công điểm i profin chi tiết Để thiết kế dao phay định hình có cần phải tính chiều cao profin dao tất điểm tương ứng với điểm profin chi tiết Từ sơ đồ tính ta có: 27 Với Trong góc tính sau: Xét Mà Suy ra: Một cách tổng quát, ứng với điểm i tương ứng với bán kính ta có:  Tính chiều cao profin dao tiết diện chiều trục dao: + Điểm 1: θ1= arcsin (R d sinγ KZ ) (75 sin10 ) ° –γ = arcsin Rd −h1c 8.10 −10°= 2,536° 75−15 Kx1=¿ 360° θ1= 360° 2,536°= 0,563 (mm) + (RR Điểm 2, điểm 3: θ2=θ3 =¿ arcsin d sinγ d − h2c ) –γ = arcsin(7575sin10−0 ) −10°= KZ 8.10 x =K x =¿ θ K 360° 2= 360° = (mm) 28 ° + Điểm 4, Điểm 5:θ4= arcsin 3,697° KZ (RR −sinγh ) – d d 4c γ = arcsin (7575sin10−20 )−10 = ° ° 8.10 Kx4 =¿ 360° θ4= 360° 3,697°= 0,822 (mm) Chiều cao profin dao tiết diện chiều trục :  Tính chiều cao profin dao tiết diện trùng với mặt trước Chiều cao profin dao tiết diện trùng mặt trước dùng để kiểm tra dao sau chế tạo có đạt u cầu hay khơng Từ sơ đồ tính, với điểm i bất kì, cơng thức tính chiều cao profin dao tiết diện trùng mặt trước: 29 Tính tốn cụ thể cho điểm: + Điểm 1: hdt= (mm) + Điểm 2, điểm 3: + Điểm 4, điểm 5: hdt= (mm) Chiều cao profin dao tiết diện trùng với mặt trước : 30 Bảng kết tính tốn Chiều cao profin tiết diện chiều trục tiết diện trùng mặt trước Điểm 3.5 Điều kiện kỹ thuật dao Kích thước kết cấu dao tra theo bảng 4.11, ứng với chiều cao lớn profin chi tiết hcmax = 20mm , ta có kích thước kết cấu dao sau: - Đường kính lớn dao: D = 150 mm - Đường kính lỗ định vị dao d = 40 mm - Đường kính phần khơng lắp ghép d1 = 42 mm - Số Z = 10 - Lượng hớt lưng K = mm - Hình dáng đáy rãnh phoi H = 34 mm - Bán kính góc lượn đáy rãnh phoi r = mm - Các kích thước khác C = 20 (mm) ; ε = 25˚ Điều kiện kỹ thuật dao: - Thép gió P18 tơi đạt độ cứng 65HRC - Độ cứng sau nhiệt luyện 62 – 65HRC31 - Độ bóng: bề mặt làm việc Ra = 0,63 - Bề mặt lại Ra = 1,28 - Độ đảo hướng tâm mặt trước ≤ 0,06 mm - Độ đảo hướng kính lưỡi cắt ≤ 0,03 mm - Kí hiệu dao : DPĐHHL - N03 – γ = 10 – D = 150 – d = 40 – B = 31-P18 – ĐHBKH 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng Dẫn Thiết Kế Dụng Cụ Cắt (2011) – TS Nguyễn Thị Phương Giang, PGS TS Trần Thế Lục, TS Lê Thanh Sơn - Nhà xuất Giáo Dục Dung Sai Lắp Ghép - PGS.TS Ninh Đức Tốn - Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp – GS TSKH Bành Tiến Long, PGS TS Trần Thế Lục, PGS TS Trần Sĩ Túy - Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật 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 - Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật 33 ... THAM KHẢO PHẦN I: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH  Nhiệm vụ q trình tính tốn thiết kế dao tiện định hình thự theo trình tự sau: Phân tích hình dạng, độ xác theo yêu cầu chi... I: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 1.1 Đề 1.2 Phân tích chi tiết để chọn dụng cụ gia công 1.3 Chọn loại dao 1.4 Chọn cách gá dao 1.5 Thiết kế dao. .. Xác định loại dao cỡ dao Xác định điểm sở, góc trước, góc sau Vẽ sơ đồ hình Thiết kế profin dao tiết diện Lựa chọn phần phụ Vẽ profin hình chiếu dao Quy định điều kiện kỹ thuật 1.1 Đề Tính tốn thiết