BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP 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.
2TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Bộ môn GCVL DCCN Họ tên: Vũ Ngọc Phúc Lớp: Kỹ thuật khí 01 – K60 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP Thiết kế dao tiện định hình để gia cơng chi tiết hình vẽ Vật liệu chi tiết CT45 có 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ) Pa L1 20 22 21 20 21 18 L2 12 10 12 10 12 10 L3 28 30 28 32 30 30 L Ø1 10 22 10 20 10 21 10 24 10 26 10 30 Ø2 50 52 54 56 50 52 R 20 21 22 24 26 20 Thiết kế dao chuốt lỗ then hoa có chiều dài lỗ chuốt L=25mm, kích thước khác theo bảng Vật liệu làm chi tiết có lỗ then hoa CT45 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎 (≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ) P/a Kích thước then hoa lắp ghép H7 F8 D-8x36x40 x7 f7 f7 H7 F8 D-8x42x46 x9 f7 f7 H7 F8 D-8x46x50 x9 f7 f7 H7 F8 D-8x52x58 x10 f7 f7 H7 F8 D-8x56x62 x10 f7 f7 Thiết kế dao phay đĩa modul để gia công bánh CT45 có 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ), theo dao, góc ăn khớp 𝛼0 = 20𝑜 , hệ số dịch chỉnh 𝜉 = P/a m Z 21÷25 26÷34 35÷54 26÷34 35÷54 Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Người hướng dẫn: T.S Trần Xuân Thái MỤC LỤC PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 1.1 Yêu cầu đề 1.2 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao 1.3 Cách gá dao 1.4 Thiết kế dao 1.4.1 Chọn điểm sở 1.4.2 Chọn góc trước γ, góc sau α 1.4.3 Tính toán chiều cao profile dao 1.4.4 Kết cấu dao 1.5 Điều kiện kỹ thuật dao 10 1.6 Bản vẽ chế tạo dao tiện định hình 11 PHẦN II: THIẾT KẾ DAO CHUỐT 12 2.1 Yêu cầu đề 12 2.2 Sơ đồ chuốt 12 2.3 Vật liệu cấu tạo dao chuốt 13 2.4 Thiết kế dao 13 2.4.1 Phần cắt sửa 13 2.4.2 Lượng dư gia công 14 2.4.3 Kết cấu rãnh 14 2.4.4 Số đường kính dao chuốt 17 2.4.5 Kiểm nghiệm bền dao chuốt 18 2.4.6 Phần đầu dao 19 2.4.7 Phần định hướng phía trước 20 2.4.8 Phần dẫn hướng phía sau 21 2.4.9 Chiều dài dao 21 2.4.10 Lỗ tâm 21 2.5 Điều kiện kỹ thuật dao 21 2.6 Bản vẽ chế tạo dao chuốt lỗ then hoa 22 PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE 23 3.1 Yêu cầu đề 23 3.2 Xác định thông số hình học dao 23 3.3 Thiết kế dao 23 3.3.1 Tính tốn profile dao phay đĩa module 23 3.3.2 Chọn kích thước kết cấu dao phay đĩa module 26 3.4 Điều kiện kỹ thuật dao 26 3.5 Thiết kế dưỡng 26 3.6 Bản vẽ chế tạo dao 27 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình dạng chi tiết cần gia công Cấu tạo chi tiết cần gia công Chia điểm cung trịn R Sơ đồ tính tốn thơng số profile dao Kích thước dao Các kích thước phần phụ Profile dao tiết diện trùng mặt trước Profile dao tiết diện vuông góc mặt sau Thơng số lỗ then hoa Sơ đồ chuốt Cấu tạo dao chuốt Dạng rãnh trog tiết diện chiều trục Mặt cắt ngang dao chuốt lỗ then hoa Cấu tạo phần đầu dao chuốt Dẫn hướng phía trước dao chuốt lỗ then hoa Lỗ tâm Sơ đồ tính tốn profile bánh thân khai Đường thân khai đường tròn 10 10 12 12 13 15 17 20 20 21 24 24 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Nhiệm vụ q 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 1.1 Yêu cầu đề Thiết kế dao tiện định hình với yêu cầu sau: - Vật liệu gia công: Phôi thép CT45 có 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ) - Hình dạng chi tiết: Hình 1.1: Hình dạng chi tiết cần gia cơng 1.2 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao Chi tiết có dạng mặt trụ trịn xoay bao gồm mặt côn, mặt trụ mặt cong 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) Dựa vào tính vật liệu gia cơng ta chọn vật liệu làm dao thép gió P18 + Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62÷65 HRC + Tính cứng nóng cao, chống mài mịn tốt SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 Đồ án Thiết kế dụng cụ cơng nghiệp GVHD: TS Trần Xn Thái + Tính cơng nghệ tốt, cắt gọt tốc độ cao + Được sử dụng phổ biến 1.3 Cách gá dao Dạng bề mặt chi tiết cần gia cơng có cấu tạo hình: Hình 1.2: Cấu tạo chi tiết cần gia cơng Chi tiết có profile dạng đoạn − Khi gia công, chi tiết quay quanh trục lưỡi cắt cắt bề mặt chi tiết Trong chuyển động tương đối, bề mặt côn − chi tiết coi lưỡi cắt đoạn thẳng nằm mặt trước T-T quay quanh trục tạo thành Vì có góc trước γ nên mặt trước T-T khơng qua trục chi tiết (trục quay) Do biên dạng chi tiết tạo thành có dạng mặt hyperboloid trịn xoay gây sai số ∆1 so với bề mặt côn yêu cầu − Để khử sai số ∆1 ta sử dụng dao tiện định hình gá nâng tồn mặt cong − nên ta phải chế tạo dao để tiến hành gia công chi tiết Do gây nên phức tạp gia công thiết kế dao Từ yêu cầu độ xác loạt chi tiết khơng cần cao q, ta chọn thiết kế dao tiện định hình gá thẳng để gia công loạt chi tiết 1.4 Thiết kế dao 1.4.1 Chọn điểm sở Để tiện cho việc tính tốn ta chọn điểm sở theo ngun tắc : điểm sở điểm nằm ngang tâm chi tiết, gần tâm chi tiết (xa chuẩn kẹp dao nhất) Vậy ta chọn điểm sở điểm hình 1.3 Tại điểm sở 1, dao có góc trước γ, góc sau α Để tiện cho việc tính tốn ta chia cung trịn R thành điểm sau: SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xn Thái Hình 1.3: Chia điểm cung trịn R 𝛽 𝐿3 𝑠𝑖𝑛 = 𝑅 = 11 => 𝛽=79,0424° Với : 𝛥𝛽 = 𝛽 = 79,04 𝑜 = 13,17𝑜 1.4.2 Chọn góc trước γ, góc sau α Với vật liệu gia cơng thép C45 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ), tra theo bảng 3.1 16 ta chọn: góc trước 𝛾 = 20𝑜 , góc sau 𝛼 = 12𝑜 1.4.3 Tính tốn chiều cao profile dao Sơ đồ tính tốn thơng số profile dao điểm i lưỡi cắt biểu diễn sau: SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xn Thái Hình 1.4: Sơ đồ tính tốn thơng số profile dao SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái Xét điểm i profin chi tiết ta có điểm i’ tương tứng profin dao : Gọi chiều cao profin dao điểm i’ hi a) Xây dựng công thức xác định profile dao tiết diện trùng với mặt trước (τi ) Thiết lập hệ tọa độ (1lτ) với: + Trục l song song với đường tâm chi tiết + Trục τ vng góc với l nằm mặt trước dao Với điểm i chi tiết cho ta điểm i’ profile dao nên ta có tọa độ i’ là: 𝑙 = 𝑙𝑖 { 𝑖′ 𝜏𝑖′ =? τi’ : Chiều cao profile dao điểm i’ tiết diện trùng mặt trước Từ sơ đồ tính ta có: 𝜏𝑖 = 𝐶𝑖 − 𝐵 𝐵 = 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 𝐶𝑖 = 𝑟𝑖 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 𝐴 = 𝑟𝑖 𝑠𝑖𝑛 𝛾𝑖 = 𝑟1 𝑠𝑖𝑛 𝛾 𝑟 𝑠𝑖𝑛 𝛾𝑖 = 𝑠𝑖𝑛 𝛾 𝑟𝑖 𝑟 𝛾𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾) 𝑟𝑖 𝑟1 𝜏𝑖 = 𝑟𝑖 𝑐𝑜𝑠 [𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾)] − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 𝑟𝑖 b) Xây dựng công thức xác định profile dao tiết diện vng góc với mặt sau (hi ) Thiết lập hệ tọa độ (1lh) với: + Trục l song song với đường tâm chi tiết + Trục h vng góc với l vng góc với mặt sau dao Với điểm i chi tiết cho ta điểm i’ profile dao nên ta có tọa độ i’ là: 𝑙 = 𝑙𝑖 { 𝑖′ ℎ𝑖′ =? hi’ : Chiều cao profile dao điểm i’ tiết diện vng góc với mặt sau Từ sơ đồ tính ta có: ℎ𝑖 ′ = 𝜏𝑖 𝑠𝑖𝑛 𝛽 ℎ𝑖 = 𝜏𝑖 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) 𝑟 ℎ𝑖 = {𝑟𝑖 𝑐𝑜𝑠 [𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾)] − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾} 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) 𝑟𝑖 c) Tính tốn profile dao điểm ❖ Tại điểm 1: 𝑟1 = 10,5𝑚𝑚 SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái 𝑟1 𝛾1 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝛾 = 20𝑜 𝑟1 𝐶1 = 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 10,5 𝑐𝑜𝑠( 20𝑜 ) = 9,8668(𝑚𝑚) 𝜏1 = 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = ℎ1 = 𝜏1 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = ❖ Tại điểm 2, 3, 9, 10: 𝑟2 = 𝑟3 = 𝑟9 = 𝑟10 = 27(𝑚𝑚) 𝑟1 10,5 𝛾2 = 𝛾3 = 𝛾9 = 𝛾10 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) 𝑟2 27 = 7,64° 𝐶2 = 𝐶3 = 𝐶9 = 𝐶10 = 𝑟𝑖 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 27 𝑐𝑜𝑠( 7,64𝑜 ) = 26,7601(𝑚𝑚) 𝜏2 = 𝜏3 = 𝜏9 = 𝜏10 = 𝑟𝑖 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 𝜏2 = 𝜏3 = 𝜏9 = 𝜏10 = 27 𝑐𝑜𝑠( 7,64𝑜 ) − 10,5 𝑐𝑜𝑠( 20𝑜 ) = 16,8935(𝑚𝑚) ℎ2 = ℎ3 = ℎ9 = ℎ10 = 𝜏𝑖 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 16,8935 𝑐𝑜𝑠32𝑜 = 14,3265(𝑚𝑚) ❖ Tại điểm 4, 8: 𝑟4 = 𝑟8 = 25,3235(𝑚𝑚) 𝑟1 10,5 𝛾4 = 𝛾8 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) = 8,15𝑜 𝑟4 25,3235 𝐶4 = 𝐶8 = 𝑟4 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 25,3532 𝑐𝑜𝑠( 8,15𝑜 ) = 25,0970(𝑚𝑚) 𝜏4 = 𝜏8 = 𝑟4 𝑐𝑜𝑠 𝛾4 − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 25,3532 cos(8,15°) − 10,5 cos (20°) = 15,2303(𝑚𝑚) ℎ4 = ℎ8 = 𝜏4 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 12,9161(𝑚𝑚) ❖ Tại điểm 5, 7: 𝑟5 = 𝑟7 = 23,6470(𝑚𝑚) 𝑟1 10,5 𝛾5 = 𝛾7 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) = 8,74𝑜 𝑟5 23,6470 𝐶5 = 𝐶7 = 𝑟5 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 23,6470 𝑐𝑜𝑠( 8,74𝑜 ) = 23,3727(𝑚𝑚) 𝜏5 = 𝜏7 = 𝑟5 𝑐𝑜𝑠 𝛾5 − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 23,6470 cos(8,74°) − 10,5 cos (20°) = 13,5056(𝑚𝑚) ℎ5 = ℎ7 = 𝜏5 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 11,4534(𝑚𝑚) ❖ Tại điểm 6: 𝑟6 = 21,9706(𝑚𝑚) 𝑟1 10,5 𝛾6 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) = 9,41𝑜 𝑟6 21,9706 𝐶6 = 𝑟6 𝑐𝑜𝑠 𝛾6 = 21,9706 𝑐𝑜𝑠( 9,41𝑜 ) = 21,6751(𝑚𝑚) 𝜏6 = 𝑟6 𝑐𝑜𝑠 𝛾6 − 𝑟1 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 21,9706 cos(9,41°) − 10,5 cos(20°) = 11,8081(𝑚𝑚) SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái Sau cắt tinh cuối sửa đúng, đường kính sửa đường kính cắt tinh cuối cùng, lượng nâng 2.4.2 Lượng dư gia cơng Ta có lượng dư gia cơng tính theo cơng thức: 𝐷 −𝑑 A= max 𝑚𝑖𝑛 Trong đó: Dmax – Đường kính lớn lỗ sau chuốt dmin – Đường kính lỗ trước gia cơng Ta có: Với Ø50H7 tra bảng trang 133[3] ta Dmax = Ø50,025 mm dmin = 46 mm 𝐴 = 𝐷max −𝑑𝑚𝑖𝑛 = 50,025−46 = 2,0125 mm Lượng dư cho cắt tinh cắt thô gọi lượng dư tinh lượng dư thô - Lượng dư tinh: Atinh = 0,108 mm - Lượng dư thô: Athô = A – Atinh = 2,0125 – 0,108 = 1,9045 mm 2.4.3 Kết cấu rãnh Kết cấu rãnh phần quan trọng dao chuốt Răng rãnh thiết kế cho dao đủ bền, đủ bền, đủ không gian chứa phoi, tuổi bền tuổi thọ dao lớn dễ chế tạo a) Profile dọc trục Hình dạng rãnh cần phải đảm bảo yêu cầu sau: - Thông số hình học phải đảm bảo tuổi bền tối đa - Răng dao phải đảm bảo số lần mài lại tối đa - Răng phải đủ bền để không bị gãy trước tác dụng momen uốn q trình cắt - Rãnh phải có hình dạng kích thước cho cắt phoi dễ dàng theo mặt trước, xoắn nằm gọn rãnh Với vật liêu gia công thép 45, sử dụng phổ biến, dùng chế tạo chi tiết chịu tải trọng tĩnh va đập tương đối cao mà bề mặt bị mài mịn trục, bánh để có tính cao cần nhiệt luyện (tơi+ram cao) Khi chuốt vật liệu dẻo chuốt thép thường tạo phoi dày Vì rãnh thiết kế có dạng lưng cong (có cung trịn nối tiếp) để phoi dễ SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 14 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái Hình 2.4: Dạng rãnh tiết diện chiều trục Trong đó: t – Bước h – Chiều cao rãnh f – Cạnh viền b – Chiều rộng lưng r, R – Bán kính rãnh α – Góc sau γ – Góc trước Xác định giá trị thông số: ❖ Răng cắt thô: Bước t chiều sâu rãnh tính tốn thiết kế cho đủ khơng gian chứa phoi, rãnh có diện tích là: 𝐹𝑅 = 𝐾 𝐿 𝑆𝑧 Trong đó: L – Chiều dài chi tiết Sz – Lượng nâng Tra bảng 5.4 – [1] ta K = 3,5 Như vậy: 𝐹𝑅 = 𝐾 𝐿 𝑆𝑧 = 3,5.25.0,06 = 5,25 mm2 Ta có: ℎ ≥ 1,13 √𝐾 𝑆𝑧 𝐿 = 1,13 √5,25 = 2,59 mm Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = Các thơng số khác tính theo kinh nghiệm sau: t = (2,5 ÷ 2,8).h = 7,5 ÷ 8,4 Chọn t = r = (0,5 ÷ 0,55).h = 1,5 ÷ 1,65 Chọn r = 1,5 b = (0,3 ÷ 0,4).t = 2,4 ÷ 3,2 Chọn b = R = (0,65 ÷ 0,8).t = 5,2 ÷ 6,4 Chọn R = Góc trước γ chọn theo vật liệu gia cơng, tra bảng 5.5[1] γ = 12° Góc sau dao chuốt chọn nhỏ để hạn chế tượng giảm đường kính sau lần mài lại Góc sau chọn: α = 3o ❖ Răng cắt tinh: Bước t chiều sâu rãnh tính tốn thiết kế cho đủ khơng gian chứa phoi, rãnh có diện tích là: 𝐹𝑅 = 𝐾 𝐿 𝑆𝑧 Trong đó: L – Chiều dài chi tiết Sz – Lượng nâng Tra bảng 5.4 – [1] ta K = 3,5 Như vậy: 𝐹𝑅 = 𝐾 𝐿 𝑆𝑧 = 3,5.25.0,048 = 4,2 mm2 Ta có: ℎ ≥ 1,13 √𝐾 𝑆𝑧 𝐿 = 1,13 √4,2 = 2,32 mm Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = 2,5 Các thơng số khác tính theo kinh nghiệm sau: t = (2,5 ÷ 2,8).h = 6,25 ÷ Chọn t = SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 15 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái r = (0,5 ÷ 0,55).h = 1,25 ÷ 1,375 Chọn r = 1,5 b = (0,3 ÷ 0,4).t = 2,1 ÷ 2,8 Chọn b = 2,5 R = (0,65 ÷ 0,8).t = 4,55 ÷ 5,6 Chọn R = Góc trước γ chọn theo vật liệu gia công, tra bảng 5.5[1] γ = 12° Góc sau dao chuốt chọn nhỏ để hạn chế tượng giảm đường kính sau lần mài lại Góc sau chọn: α = 2o ❖ Răng sửa đúng: Bước t chiều sâu rãnh tính tốn thiết kế cho đủ khơng gian chứa phoi, rãnh có diện tích là: 𝐹𝑅 = 𝐾 𝐿 𝑆𝑧 Trong đó: L – Chiều dài chi tiết Sz – Lượng nâng Tra bảng 5.4 – [1] ta K = 3,5 Như vậy: 𝐹𝑅 = 𝐾 𝐿 𝑆𝑧 = 3,5.25.0,024 = 2,1 mm2 Ta có: ℎ ≥ 1,13 √𝐾 𝑆𝑧 𝐿 = 1,13 √2,1 = 1,64 mm Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = Các thông số khác tính theo kinh nghiệm sau: t = (2,5 ÷ 2,8).h = 5,0 ÷ 5,6 Chọn t = r = (0,5 ÷ 0,55).h = 1,0 ÷ 1,1 Chọn r = b = (0,3 ÷ 0,4).t = 1,5 ÷ 2,0 Chọn b = 2,0 R = (0,65 ÷ 0,8).t = 3,25 ÷ 4,00 Chọn R = 4,0 Góc trước γ chọn theo vật liệu gia công, tra bảng 5.5[1] γ = 12° Góc sau dao chuốt chọn nhỏ để hạn chế tượng giảm đường kính sau lần mài lại Góc sau chọn: α = 1o b) Profile tiết diện vuông góc với trục Để làm giảm ma sát lưỡi cắt với thành lỗ then hoa người ta thiết kế cạnh viền f với góc nghiêng phụ 𝜙1 (trị số f = 0,8 ÷1 mm, 𝜑1 = 2𝑜 ) Để giảm ma sát q trình cắt đường kính đáy trượt chọn nhỏ đường kính phần định hướng phía trước 1mm Để đá mài cạnh viền f lưỡi cắt phụ chân có rãnh đá với bán kính lượn r = 0,5mm có tâm nằm đường kính đáy trượt SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 16 Đồ án Thiết kế dụng cụ cơng nghiệp GVHD: TS Trần Xn Thái Hình 2.5: Mặt cắt ngang dao chuốt lỗ then hoa Răng dao chuốt 2.4.4 Số đường kính dao chuốt a) Số dao chuốt - Số cắt thô: Zthơ Ta có: 𝐴 𝐴−𝐴 2,0125−0,108 𝑍𝑡ℎ = [ 𝑡ℎ] + = [ 𝑡𝑖𝑛ℎ] + = [ ] + = 45 Gọi 𝑞 = { 𝐴𝑡ℎ 𝑆𝑧 𝑆𝑧 } 𝑆𝑧 = { 1,9045 0,06 𝑆𝑧 0,06 } 0,06 = 0,0445 > 0,015 nên ta lấy thêm cắt thô Zthô = 45 + = 46 - Số cắt tinh: Ztinh = - Số sửa đúng: Zsđ = - Số lớn đồng thời tham gia cắt: 𝐿 25 𝑍0 = + = + = 𝑡 L – Chiều dài chi tiết gia công t – Bước thô Để dao định hướng tốt khơng q tải số đồng thời tham gia cắt nằm khoảng ÷ thỏa mãn yêu cầu với Z0 = b) Đường kính dao chuốt Với cắt thô: Do q = 0,0445 > 0,015 nên D1 = Dmin = 46 mm D2 = D1 + 2.q = 46 + 2.0,0445 = 46,089 𝐷𝑖 =Di-1 +2.q với i = ÷ 50 SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 17 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp Vậy ta có bảng tổng kết: Loại STT Đường kính GVHD: TS Trần Xuân Thái Loại STT 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Đường kính 46 48,581 46,089 48,670 46,178 48,759 46,267 48,848 46,356 48,937 46,445 49,026 46,534 49,115 46,623 49,204 46,712 49,293 10 46,801 49,382 11 46,890 49,471 12 46,979 49,560 13 47,068 49,649 14 47,157 49,738 Răng cắt 15 47,246 49,827 thô 16 47,335 49,916 17 47,424 50,005 18 Răng cắt 47,513 50,025 tinh 19 47,602 50,025 20 47,691 50,025 21 Răng sửa 47,780 50,025 22 50,025 47,869 23 61,982 47,958 24 62,030 48,047 25 62,030 48,136 26 48,225 27 48,314 28 48,403 29 48,492 2.4.5 Kiểm nghiệm bền dao chuốt Sơ đồ lực tác dụng: cắt dao chịu lực thành phần tác dụng Thành phần hướng kính Py hướng vào tâm dao Tổng hợp lực Py triệt tiêu, thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết Tổng hợp lực chiều trục Pz lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao Lực cắt Pz tác dụng lên làm mẻ Song trường hợp xảy Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt tiết diện đáy Điều kiện bền kéo xác định mặt cắt đáy đầu tiên: SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 18 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp 𝜎𝑏𝑘 = 𝑃max 𝐹 = 4𝑃 𝜋.𝐷12 GVHD: TS Trần Xuân Thái ≤ [𝜎𝑏𝑘 ] Trong đó: D1 – đường kính đáy D1 = dmin – 2.h = 46 – 2.3 = 40 (mm) Pmax – lực kéo lớn tác dụng lên dao chuốt: 𝑃𝑝𝑧𝑥 𝛾𝑛 𝑚 𝑚𝑎𝑥 Với: - Cp – số phụ thuộc vào hình dáng dao chuốt, vật liệu chi tiết gia công Với vật liệu thép 45 ta tra bảng (5.9) ta có Cp = 2300 N/mm - K – hệ số hiệu chỉnh ma sát cắt Tra bảng (5.10) ta có KƔ = 0,93; Kn=1; Km=1 - B – tổng chiều dài lưỡi cắt vành B = b.Z = 9.8 = 72 mm - Z0 – Số cắt Z0= 𝑃 = 2300.0,060,85 72.4.0,93.1.1 = 62005𝑁 𝜎𝑏𝑘 = 𝑃max 𝐹 = 4𝑃 𝜋.𝐷12 = 4.62005 𝜋.402 = 49,34 ≤ [𝜎𝑏𝑘 ] = 200𝑁/𝑚𝑚2 Vậy dao thỏa mãn điều kiện bền 2.4.6 Phần đầu dao Phần đầu dao bao gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp a) Phần đầu kẹp Phần đầu kẹp tiêu chuẩn hóa, để chọn kích thước hợp lý, phần đầu kẹp xác định theo điều kiện bền kéo: 𝑃max 4𝑃 𝑘 𝜎𝑏𝑘 = = ≤ [𝜎𝑏 ] ′ 𝐹 𝜋 𝐷 Trong đó: Pmax: lực kéo lớn tác dụng lên dao chuốt Pmax = 62005 N [𝜎𝑏𝑘 ] : giới hạn bền kéo thép 45; [𝜎𝑏𝑘 ]=200 N/mm2 𝐷1′ ≥ √ 4.𝑃 𝜋.𝜎𝑏𝑘 =√ 4.62005 𝜋.200 = 20𝑚𝑚 Tra bảng 5.13 ta có kích thước phần đầu dao: D1 D’1 d f a a1 45 34 20 14 SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 a2 a3 32 l1 100 19 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái Hình 2.6: Cấu tạo phần đầu dao chuốt b) Phần cổ dao côn chuyển tiếp Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi chuốt Đường kính cổ: D2 = D1 – (1 2) = 40 – (1 2) = (38 39) mm Chọn D2 = 38 mm Chiều dài phần cổ dao l2 tính từ điều kiện gá đặt 𝑙2 = 𝑙𝑔 − 𝑙3 = (𝑙ℎ + 𝑙𝑚 + 𝑙𝑏 ) − 𝑙3 Với: lg – Chiều dài bạc gá lh – Chiều rộng khe hở lm – Chiều dày thành dao lb – Chiều dày bạc gá Trong thiết kế thường chọn lh = ÷ 10 mm Chọn lh = 10 mm lm = 20 ÷ 30 mm Chọn lm = 30 mm lb = 10 ÷ 15 mm Chọn lb = 14 mm l3 = 0,5.D1 = 0,5.48 = 24 mm l2 = 10 + 30 + 14 – 24 = 30 mm 2.4.7 Phần định hướng phía trước Hình 2.7: Phần dẫn hướng phía trước dao chuốt lỗ then hoa Do lct = 25 mm nên ta lấy chiều dài phần dẫn hướng phía trước l4 = 40 mm Đường kính D4 lấy đường kính lỗ trước chuốt vói kiểu lắp lỏng e8, D4 = 56e8 SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 20 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái 2.4.8 Phần dẫn hướng phía sau Do lct = 25 mm nên ta lấy chiều dài phần dẫn hướng phía trước l7 = 20 mm Đường kính phần dẫn hướng phía sau D7 lấy đường kính sửa với sai lệch f7, D6 = 56,025f7 mm 2.4.9 Chiều dài dao Chiều dài phần cắt: l5 = + t.Zc = + 46 + 3.7 = 394 mm Chiều dài phần sửa đúng: l6 = lsd = t.Zsd = 5.5 = 25 mm Tổng chiều dài dao: (Chiều dài dao phải nhỏ hành trình máy nhỏ 30.Dmax) L = l1 + l2 + l3 + l4 + l5 + l6 + l7 = 100 + 30 + 24 + 40 + 394 + 25 + 20 = 633 mm Đảm bảo điều kiện: L = 633 < 30.D = 30.50 = 1500 mm 2.4.10 Lỗ tâm Lỗ tâm dùng chế tạo dao,dùng mài sắc lại, lỗ tâm có thêm mặt bảo vệ 1200 để giữ cho mặt côn làm việc 600 không bị xây xát Tra bảng 5.14 ta có kích thước lỗ tâm Kích thước lỗ tâm, mm Đường kính đầu dao D1, mm d D L L1 L2 46 7,5 7,5 3,6 Hình 2.8: Lỗ tâm 2.5 Điều kiện kỹ thuật dao - Vật liệu phần cắt: thép gió P18 - Vật liệu phần đầu dao: Thép CT 45 - Độ cứng sau nhiệt luyện: + Phần cắt phần định hướng phía sau HRC 6265 + Phần định hướng phía trước HRC 5860 + Phần đầu dao HRC 4047 - Mối hàn nằm phần côn chuyển tiếp - Độ nhám: SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 21 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái + Cạnh viền sửa đúng: Ra=0,32µm + Mặt trước, mặt sau răng, mặt dẫn hướng Ra=0,63µm + Các mặt khơng mài Ra=2,5µm - Độ đảo tâm 100mm chiều dài là: 0,005mm - Sai lệch chiều dài: ± 2mm - Độ sai lệch góc cho phép khơng vượt q: + Góc trước 10 + Góc sau cắt thơ cắt tinh 30’ + Góc sau sửa 15’ - Sai lệch đường kính cắt (trừ cắt tinh cuối cùng): -0,018 - Sai lệch đường kính sửa cắt tinh cuối cùng: -0,003 - Sai lệch chiều dày không vượt quá: 0,01mm - Dung sai chiều dày sửa không vượt trị số 0,006mm (rãnh có cấp xác H8) - Nhãn hiệu dao: 2.6 Bản vẽ chế tạo dao chuốt lỗ then hoa SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 22 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE Nhiệm vụ trình thiết kế dao phay đĩa mơđun tiến hành theo trình tự sau: - Phân tích hình dạng, độ xác u cầu chi tiết để chọn dao cho phù hợp - Tính tốn hình dáng lưỡi cắt - Tính tốn profile đoạn làm việc - Thiết kế kết cấu dao 3.1 Yêu cầu đề Thiết kế dao phay đĩa môđun theo để gia công bánh có yêu cầu sau: - Góc ăn khớp: 𝛼0 = 200 - Module: m = - Số răng: Z = 35 ÷ 54 - Lượng dịch chỉnh: 𝜉 = - Vật liệu: CT45 - Số hiệu dao: N0 = 3.2 Xác định thơng số hình học dao Trong dao phay đĩa module con,dao mang số hiệu gia cơng bánh có số Z = 24 ÷ 34 Profile dao tính tốn theo số bé (Z = 26) với dao độ cong đường thân khai lớn nên với bánh có Z > 26 gia cơng bánh có Z = 26 có profile dỗng tạo điều kiện vào ăn khớp dễ (rãnh lớn ăn khớp không bị kẹt) Ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh với thông số sau: - Module: m = mm - Số răng: Z = 40 - Góc ăn khớp: 𝛼0 = 200 - Bước răng: = π.p = 3,14.6 = 18,84 mm 𝑚.𝜋 6.𝜋 6.3,14 - Chiều dày răng: 𝑆 = = = = 9,42 𝑚𝑚 2 - Bán kính vịng chia: 𝑅𝑐 = 𝑟1 = - Bán kính đỉnh răng: 𝑅𝑎 = - Bán kính chân răng: 𝑅𝑓 = 𝑚.𝑍 𝑚.(𝑍+2) - Bán kính đường trịn sở: 𝑅0 = = = 𝑚.(𝑍 −2,5) 2 6.40 = 120 𝑚𝑚 6.(40+2) = 𝑚.𝑍.𝑐𝑜𝑠 𝛼 = 126 𝑚𝑚 6.(40−2.5) = = 90 𝑚𝑚 6.40.𝑐𝑜𝑠 200 = 112,76 𝑚𝑚 3.3 Thiết kế dao 3.3.1 Tính tốn profile dao phay đĩa module Để thiết kế profile dao, ta lập hệ tọa độ vng góc Oxy với tâm O trùng với tâm bánh thân khai Vì dao phay đĩa module có góc trước γ = cho SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 23 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái nên profile tính tốn profile tiết diện qua trục dao Giả sử có điểm M (x, y) nằm profle với bán kính rx tọa độ (x, y) phương trình profile Hình 3.1: Sơ đồ tính tốn profile bánh thân khai Trong đó: r0 – Bán kính vịng sở rc – Bán kính vịng trịn chia rx – Bán kính ứng với điểm M profile Rc – Bán kính đỉnh Ri – Bán kính chân Profile dao gồm đoạn: - Đoạn làm việc đoạn thân khai CB - Đoạn làm việc đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân BO1 a) Profile dao đoạn làm việc: Nguyên lý tạo hình đường thân khai: Cho đường thẳng lăn không trượt đường tròn, 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 khoang bán kính rf ≤ rm ≤ Việc xác định profile lưỡi cắt việc xác định tọa độ tập hợp điểm M hệ tọa độ đề Oxy M A rM r B Hình 3.2: Đường thân khai đường trịn r0 – Bán kính vịng trịn sở rm – Bán kính vector ứng với điểm M θm – Góc thân khai αm – Góc áp lực đường thân khai SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 24 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xn Thái Theo sơ đồ tính tốn hình 3.1 ta có: 𝑥 = 𝑟𝑀 𝑠𝑖𝑛 𝛿𝑀 = 𝑟𝑀 𝑠𝑖𝑛( 𝛿0 + 𝜃𝑀 ) 𝑦 = 𝑟𝑀 𝑐𝑜𝑠 𝛿𝑀 = 𝑟𝑀 𝑐𝑜𝑠( 𝛿0 + 𝜃𝑀 ) Ta có: 𝜃𝑀 = 𝑡𝑎𝑛 𝛼𝑀 − 𝛼𝑀 = 𝑖𝑛𝑣𝛼𝑀 𝜋 𝛿0 = 𝛿𝑐 − 𝑖𝑛𝑣𝛼0 = − (𝑡𝑎𝑛 𝛼0 − 𝛼0 ) 𝛿0 + 𝜃𝑀 = 𝛼𝑀 𝜋 2.𝑍 2.𝑍 − 𝑖𝑛𝑣𝛼0 + 𝑖𝑛𝑣𝛼𝑀 = 𝜋 2.𝑍 − (𝑡𝑎𝑛 𝛼0 − 𝛼0 ) + 𝑡𝑎𝑛 𝛼𝑀 − 𝑟0 𝑐𝑜𝑠 𝛼𝑀 = 𝑟𝑀 𝛼𝑀 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 𝑟02 𝑟𝑀 ) 𝜃𝑀 = 𝑡𝑎𝑛 (𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 𝑟02 𝑟𝑀 𝑟2 )) − 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 𝑟02 ) 𝑀 𝑥 = 𝑟𝑀 𝑠𝑖𝑛 ( 𝜋 2𝑍 − 𝑡𝑎𝑛 𝛼0 + 𝛼0 + 𝑡𝑎𝑛 (𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 𝜋 𝑟02 𝑟2 𝑀 𝑀 𝑟2 𝑟2 )) − 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 𝑟02 )) 𝑟2 𝑦 = 𝑟𝑀 𝑐𝑜𝑠 ( − 𝑡𝑎𝑛 𝛼0 + 𝛼0 + 𝑡𝑎𝑛 (𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 02 )) − 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (√1 − 02 )) 2𝑍 𝑟𝑀 𝑟𝑀 { α0 – Góc ăn khớp vòng tròn chia bánh tiêu chuẩn α0 = 200 Vậy ta cho rM biến thiên từ r0 đến re vẽ profile Chia thành 16 điểm tính tốn theo cơng thức ta có bảng thông số điểm sau: STT RM xi yi ∆x= xi+1 - xi ∆y= yi - rf 85,512 3,891 85,423 3,173 86,344 4,006 86,251 0,115 4.001 87,176 4,187 87,075 0,181 4.825 88,008 4,412 87,897 0,230 5.647 88,840 4,673 88,717 0,261 6.467 89,672 4,966 89,534 0,293 7.284 90,504 5,289 90,349 0,323 8.099 91,336 5,639 91,162 0,350 8.912 92,168 6,015 91,972 0,376 9.722 10 93,000 6,415 92,779 0,400 10.529 11 93,832 6,839 93,582 0,424 11.332 12 94,664 7,286 94,383 0,447 12.133 13 95,496 7,755 95,181 0,369 12.931 14 96,328 8,245 95,975 0,490 13.725 15 97,160 8,757 96,765 0,512 14.515 16 98,000 9,294 97,558 0,537 15.308 SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 25 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái 3.3.2 Chọn kích thước kết cấu dao phay đĩa module Với m = 6; Z = 40, kích thước kết cấu dao chọn theo bảng 6.6 6.7 [1] thể vẽ chi tiết sau: - Đường kính ngồi: D = 105 - Đường kính lỗ gá: d = 32+0,019 - Chiều rộng dao: B = 21,5 - Số dao: Z = 11 - Lượng hớt lưng: K = - t = 34,8+0,34 - Các thành phần khác: t1 = 19,5; t2 = 9,5; r1 = 0,8; r2 = 1,5; r = 2; c = 1,8; δ = 220; b = 8,1+0,2 3.4 Điều kiện kỹ thuật dao - Vật liệu dao:thép P18 - Độ cứng phần cắt đạt HRC= 62- 65 - Độ đảo đường kính ngồi 0,03 - Độ đảo mặt đầu 0,03 - Độ bóng: + Mặt trước,mặt lỗ gá dao mặt tựa không thấp 0,32 + Mặt hớt lưng hình dáng khơng thấp 0,63 3.5 Thiết kế dưỡng Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau chế tạo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao bị bao Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai Js; js Theo luật kích thước bao bị bao Vật liệu làm dưỡng: Thép lò xo 65Г Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 ÷ 65 HRC Độ nhám bề mặt làm việc Ra ≤ 0,63 μm Các bề mặt lại đạt Ra ≤ 1,25 μm Kích thước danh nghĩa dưỡng theo profile dao tiết diện chiều trục SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 26 Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp GVHD: TS Trần Xuân Thái 3.6 Bản vẽ chế tạo dao SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874 27 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Nguyễn Thị Phương Giang, PGS TS Trần Thế Lực, TS Lê Thanh Sơn “Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại”, NXB giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2011 [2] GS TSKH Bành Tiến Long, PGS TS Trần Thế Lực, PGS TS Trần Sĩ Túy “Thiết kế dụng cụ công nghiệp”, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2005 [3] GS TS Trần Văn Địch “Sổ tay dụng cụ cắt dụng cụ phụ”, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 28