Đề đồ án môn học thiết kế dụng cụ cắt (đề k)

Đề đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt (Đề K)

1.Tính và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết cho theo hình vẽ từ phôi thanh đường

kính D bằng vật A40 có giới hạn bền σb=600 N /m m2 Phôi được gia công để có chuẩn bị cắt

3.Tính toán và thiết kế dao phay đĩa môđun để gia công bánh răng trụ răng thẳng bằng thép 45

có môđun m cho số hiệu dao trong bộ 8 con như sau:

N0mSố hiệu dao trong lô 8 con daoN0mSố hiệu dao trong lô 8 con dao

PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH1.1Yêu cầu đề bài

Thiết kế dao tiện định hình với các yêu cầu sau: (Đề K2) - Vật liệu gia công: Phôi thép CT45 có σb=600 N /m m2 - Hình dạng chi tiết:

Hình 1.1: Hình dạng chi tiết cần gia công

1.2 Quy trình thiết kế dao tiện định hình

Nhiệm vụ cơ bản của quá trình thiết kế dao tiện định hình được tiến hành theo

trình tự sau:

1 Phân tích hình dạng, độ chính xác yêu cầu của chi tiết, khả năng chế tạo dụng cụ được thiết kế,… để chọn kiểu dao cho phù hợp (dao lăng trụ, dao đĩa, …)

2 Chọn góc độ dao: góc sau, góc trước, góc trước trong tiết diện chính trước, profin của dao ứng với điểm cơ sở.

3 Chọn điểm cơ sở để tính toán chiều cao profile dao Tiến hành tính toán chiều cao profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau, mặt trước Vẽ profin dao với gốc tọa độ là điểm cơ sở.

4 Thiết kế kết cấu dao: Thiết kế trên phần lưỡi cắt phụ của dao, chọn kích thước kết cấu dựa theo chiều cao lớn nhất của profin chi tiết, quy định những chi tiết kĩ thuật cho bản vẽ cấu tạo dao.

1.3 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao

Chi tiết có dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn, mặt trụ cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chứ không chọn dao tròn, tuy khó chế tạo nhưng nó có các ưu điểm sau:

+ Độ cứng vững cao hơn, chính xác hơn.

+ Tránh được sai số loại 2 (sai số do nội tại dao tròn)

+ Việc mài sắc lại đơn giản hơn (chỉ mài theo mặt phẳng song song

Hình 1.2: Cấu tạo của chi tiết cần gia công

Chi tiết có profile dạng côn ở đoạn 6−7 Khi gia công, chi tiết quay quanh trục của nó và lưỡi cắt sẽ cắt ra bề mặt chi tiết Trong chuyển động tương đối, bề mặt côn 6−7 của chi tiết được coi như do lưỡi cắt là đoạn thẳng nằm trong mặt trước T-T quay quanh trục tạo thành Vì có góc trước γ nên mặt trước T-T không đi qua trục chi tiết (trục quay) Do đó biên dạng của chi tiết tạo thành có dạng mặt hyperboloid tròn xoay và do đó gây ra sai số ∆1 so với bề mặt côn yêu cầu

Để khử sai số ∆1 ta có thể sử dụng dao tiện định hình gá nâng để tiến hành gia công chi tiết Do đó sẽ gây nên sự phức tạp khi gia công và thiết kế dao.

Từ yêu cầu độ chính xác của loạt chi tiết không cần cao quá, ta chọn thiết kế dao tiện định hình gá thẳng để gia công loạt chi tiết này

1.5Thiết kế dao

1.5.1 Chọn điểm cơ sở

Để tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc : điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi tiết, gần tâm chi tiết nhất (xa chuẩn kẹp dao nhất) Vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 như trên hình 1.3.

Tại điểm cơ sở 1, dao có góc trước γ, góc sau α.

1.5.2 Chọn góc trước γ, góc sau α

Với vật liệu gia công là thép C45 có σb=600 N /m m2, tra theo bảng 3.1 trong 16 ta chọn: góc trước γ=2 0o , góc sau α=1 2o

1.5.3 Tính toán chiều cao profile dao

Sơ đồ tính toán các thông số profile dao tại 1 điểm i bất kỳ trên lưỡi cắt được biểu diễn như sau:

Hình 1.3: Sơ đồ tính toán các thông số profile dao

Xét điểm i bất kỳ trên profin chi tiết ta có điểm i’ tương tứng trên profin dao: Gọi chiều cao profin của dao tại điểm i’ là hi

a) Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiết diện trùng với mặttrước(ττi)

Thiết lập hệ tọa độ (1lτ) với:) với:

+ Trục l song song với đường tâm chi tiết

+ Trục τ) với: vuông góc với l và nằm trong mặt trước của dao

Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ

 τi=ri.cos[arcsin(r1

ri sin γ)]−r1 cos γ

b) Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiết diện vuông góc với mặtsau (τhi )

Thiết lập hệ tọa độ (1lh) với:

+ Trục l song song với đường tâm chi tiết

+ Trục h vuông góc với l và vuông góc với mặt sau của dao

Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ

ri sin γ)]−r1 cosγ} cos(¿α+γ)¿

c) Tính toán profile dao tại các điểm

τ5=τ6=r5.cos γ5−r1.cos γ =11.cos(8,94 °)−5.cos ⁡(20 °)=6,1679(mm)

Chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết:

dmax , dmin : đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết

Dựa vào chiều sâu cắt lớn nhất tmax = 6 mm, tra bảng 3.2[1] ta được kích thước cơ bản của dao: (mm)

B = 14 H = 75 E = 6 A = 20 F = 10 r = 0,5 d = 6 M = 29,46

Hình 1.4: Kích thước cơ bản của dao

g: Chiều rộng lưỡi dao cắt đứt, g = 2 mm f: Chiều rộng vát của chi tiết, f = 1 mm

a) Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước

Hình 1.6: Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước

b) Profile dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau

Hình 1.7: Profile dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau

1.6 Điều kiện kỹ thuật của dao

- Sai lệch góc sắc : β ± 30 '

1.7 Bản vẽ chế tạo dao tiện định hình

Phần II: Tính toán thiết kế dao chuốt lỗ tròn

2.1 Phân tích chi tiết

Vật liệu gia công thép 50X, là vật liệu có độ cứng HB 321 Đường kính lỗ trước khi chuốtD0= 21

Đường kính lỗ sau khi chuốt D=22+0,045

Chiều dài chi tiết 40 (mm)

2.2 Chọn sơ đồ chuốt

Ta có thể chọn sơ đồ chuốt: chuốt ăn dần, chuốt lớp, chuốt mảnh Nhưng với chuốt lỗ trụ ở đây ta chọn sơ đồ chuốt lớp.

2.4 Vật liệu làm dao chuốt

Dao chuốt làm từ 2 loại vật liệu phần đầu dao (hay phần cán) làm bằng thép kết cấu (thép 45,40), phần phía sau (từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gió P18.

2.5 Phần răng cắt và răng sửa đúng

Dao chuốt chia ra làm 5 phần lớn:

- Phần đầu dao (I) gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp, phần răng (III) gồm phần răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng.

- Phần dẫn hướng phía trước (II) - Phần dẫn hướng phía sau (IV).

- Phần đo (V) (thường có đối với dao chuốt dài).

- Phần răng là phần quan trọng nhất của dao chuốt nó được thiết kế trước để làm cơ sở cho các phần khác, kích thước răng, số lượng mỗi răng, đường kính các răng.

+ Lượng nâng răng dao

Trị số của lượng nâng cắt thô phụ thuộc vào dạng lỗ gia công và vật liệu gia công tra theo bảng 5.2 Tr78 ( Sách Hướng Dẫn Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Kim Loại) với vật liệu thép 50X có σb=750(N /mm2) ta có thể chọn Sz=0,025

+Sau răng cắt thô là răng cắt tinh, số răng cắt tính chọn là 3 răng với lượng

Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng, đường kính của các răng sửa đúng bằng đường kính của răng cắt tinh cuối cùng, lượng nâng răng bằng 0.

Do không gian chứa phoi của dao chuốt là không gian kín nên ta cần phải tính

không gian đủ lớn để có thể chứa hết lượng phoi sinh ra sau mỗi một răng chuốt Profin của dao phải là các đường cong trơn không có các đường gấp khúc Lượng dư do cắt tinh

=> Ta chọn lấy số răng cắt thô là: 19 (răng)

Cộng 1 là răng thô đầu tiên có Sz = 0 dùng để cắt các bavia do nguyên công trước để lại.

Lượng dư còn lại q = 0,6.0,025 = 0,015 nên ta thêm 1 răng với lượng dư còn lại ngay sau răng đầu tiên của phần răng cắt thô Do đó: tổng số răng cắt thô là Zthô = 19+1 =20 (răng) Do vật liệu chi tiết cần gia công là thép 50X có độ giòn cao nên nên phoi sinh ra có dạng vụn nên ta chọn profin của dao có dạng lưng thẳng.

2.6 Kết cấu dạng dao

Răng và rãnh được thiết kế sao cho đủ độ bền, phoi đủ bền, đủ không gian chứa phoi, tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn và dễ chế tạo.

2.6.1 Profin dọc trục:

Vật liệu cần chuốt là vật liệu cho phoi dây nên ta chọn dao chuốt là dao có dạng lưng cong dang rãnh có hai cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn.

Dạng răng và rãnh được đặc trưng bằng các thông số sau:

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi

- Diện tích dải phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:

Đối với răng cắt thô : =30

Đối với răng cắt tinh : =20

Đối với răng cắt sửa đúng: =10

2.6.2 Profin lưỡi cắt trong tiết diện vuông góc với trục:

Trong tiết diện này dao chuốt lỗ tròn có lưỡi cắt là những vòng tròn đồng tâm lớn nhất theo lượng nâng Để phoi cuốn vào rãnh, lưỡi cắt được chia thành những đoạn nhỏ sao cho chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6mm.

Tra bảng 5.6 Tr84, ta có số rãnh là 12 Ta có 12 rãnh chia phoi và kết cấu của

rãnh chia phoi: chiều rộng rãnh 0,6 (mm), bán kính rãnh 0,3 (mm).

2.6.3 Số răng dao chuốt và đường kính các răng:

Số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất:

Với  là lượng lay rộng hay co của bề mặt lỗ sau khi chuốt Trị số  phu thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, chất lượng chế tạo dao chuốt, độ mòn của lưỡi cắt, chiều dày phoi và các yếu tố công nghệ khác Hệ số  được xác định bằng thực nghiệm

Trong trường hợp này ta lấy giá trị  = 0,005

2.7 Chiều dài dao chuốt

+Sức bền dao chuốt: Tính lực chuốt lớn nhất:

Pmax=Cp Szx.∑b Zmax Kγ Kn Km

CP: là hằng số phụ thuộc vật liệu gia công

Tra bảng 5.9 Tr89 với HB = 321, ta được Cp = 1000 x: là số mũ, x = 0,85

SZ: lượng nâng của răng: Sz = 0,025

K; Kn; Km: các hệ số do ảnh hưởng của góc trước; dung dịch nguội lạnh; mức độ cùn của răng dao

Đối với dao chuốt lỗ trụ: Pmax=Cp Szx.∑b Zmax Kγ Kn Km

Sức bền kéo cho phép [σbk] của thép P18 là 400 ( N/mm2 )

+ Phần cổ dao và côn chuyển tiếp:

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt Đường kính cổ dao: D2 = D1 – (1 ÷2) = 16 - 2 = 14 mm

+ L4 - chiều dài phần định hướng phía trước bằng chiều dài lỗ chuốt L4 = 50 (mm)

Xác định phần định hướng phía sau:

Đường kính phần định hướng phía sau bằng đường kính lỗ sau khi chuốt:

L = L1 + Lh + Lm + Lb + L4

L1:Là chiều dài phần kẹp của đầu dao trong mâm cặp L1= 70 (mm)

Lh : Khe hở giữa chiều mặt đầu mâm cặp với thành máy; lấy Lh = 10 (mm) Lm: Là chiều dày thành máy.

Lb: Là chiều dày thành ngoài của bạc tì.

Thường lấy L1 + Lh + Lm + Lb = 120  160 ta lấy L1 + Lh + Lm + Lb = 120 (mm) => L = 120 + 50 = 170 (mm)

- L2 chiều dài cổ dao: L2 = L - (L1 + L3 + L4) = 170 – (70 + 8 +50) = 42 (mm) L3 chiều dài phần côn chuyển tiếp; ta có: L3 = 0,5.D1 = 0,5.16 = 8 (mm) - Xác định chiều dài phần răng cắt thô và cắt tinh:

Lỗ tâm dùng trong chế tạo và mài lại dao, kích thước lỗ tâm được tra ở bảng 5.14 Tr93 “ Sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại ”

Kích thước lỗ tâm như sau:

2.8 Điều kiện kỹ thuật

1 Vật liệu dao chuốt chế tạo dùng thép P18

Dao chuốt  > 10mm chế tạo có mối hàn Phần đầu dao làm bằng thép 40X 2 Độ cứng sau nhiệt luyện:

- Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 62  65 - Phần định hướng phía trước HRC 60  65

- Mặt đáy mặt trụ, các bề mặt kẹp, rãnh chia phoi: Ra= 1,25m 4 Dung sai đường kính răng cắt:

- Răng sửa đúng: - 0,015

-Răng cắt thô và răng cắt tinh: - 0,008

5 Độ đảo: Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh, phần định hướng sau không vượt quá trị số dung sai của đường kính Độ đảo phần còn lại của dao trên mỗi 100 (mm) chiều dài không vượt quá trị số 0,005

6 Sai lệch cho phép về góc không được vượt quá: - Góc trước:  10

- Góc sau của răng cắt thô và răng cắt tinh: 30'

- Góc sau của rãnh chia phoi: 30' và góc sau của răng sửa đúng: 15'

7 Sai lệch cho phép của chiều sâu rãnh chứa phoi không đượcc vượt quá + 0,5mm

8 Trên răng cắt chiều rộng rộng cạnh viền không vượt quá 0,05mm 9 Sai lệch tổng chiều dài dao chuốt không vượt quá: 1mm

10 Ký hiệu: ĐHBKHN DCLT P18 N02 21

PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE

Nhiệm vụ cơ bản của quá trình thiết kế dao phay đĩa môđun được tiếnhành theo trình tự sau:

- Phân tích hình dạng, độ chính xác yêu cầu của chi tiết để chọn daocho phù hợp.

- Tính toán hình dáng lưỡi cắt.- Tính toán profile đoạn làm việc.- Thiết kế kết cấu dao.

3.1 Yêu cầu đề bài

Thiết kế dao phay đĩa môđun theo bộ 8 con để gia công bộ bánh răng có yêu cầu sau:

3.2 Xác định các thông số hình học của dao

Trong bộ dao phay đĩa module 8 con,dao mang số hiệu 3 có thể gia công được bánh răng có số răng Z = 17 ÷ 20 răng Profile dao được tính toán theo số răng bé nhất (Z = 17) vì với dao này độ cong đường thân khai sẽ lớn nên với các bánh răng có Z > 17 được gia công bằng bánh răng có Z = 17 sẽ có profile doãng hơn tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn (rãnh lớn ăn khớp không bị kẹt).

Ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông

3.3.1 Tính toán profile dao phay đĩa module

Để thiết kế được profile dao, ta lập hệ tọa độ vuông góc Oxy với tâm O trùng với tâm của bánh răng thân khai Vì dao phay đĩa module có góc trước γ = 0 cho nên profile được tính toán chính là profile trong tiết diện đi qua trục dao Giả sử có điểm M (x, y) bất kỳ nằm trên profle răng với bán kính rx thì tọa độ (x, y) chính là phương trình profile răng.

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán profile bánh răng thân khai Profile dao gồm 2 đoạn:

- Đoạn làm việc là đoạn thân khai CB

- Đoạn làm việc là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO1.

a) Profile dao trong đoạn làm việc:

Nguyên lý tạo hình đường thân khai: Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn, quỹ đạo của một điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường cong thân khai Vậy để tạo ra hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoang bán kính rf ≤ rm ≤ ra Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định tọa độ của tập hợp các điểm M trong hệ tọa độ đề các Oxy.

θm – Góc thân khai

αm – Góc áp lực của đường thân khai Theo sơ đồ tính toán hình 3.1 ta có:

α0 – Góc ăn khớp trên vòng tròn chia bánh răng tiêu chuẩn α0 = 200

Vậy ta cho rM biến thiên từ r0 đến re thì sẽ vẽ được profile của răng Chia thành 16 điểm và tính toán theo công thức ta có bảng thông số các điểm như sau:

Hình 3.3: Hình dáng profin trong tiết diện chiều trục3.3.2 Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa module

Với m = 6; Z = 17, kích thước kết cấu dao được chọn theo bảng 6.6 và 6.7 [1] được thể hiện trên bản vẽ chi tiết như sau:

- Độ đảo mặt đầu 0,03 - Độ bóng:

+ Mặt trước,mặt lỗ gá dao và các mặt tựa không thấp hơn 0,32 + Mặt hớt lưng của hình dáng răng không thấp hơn 0,63

3.5 Thiết kế dưỡng

Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo, được chế tạo theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao và bị bao.

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js; js Theo luật kích thước bao và 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 còn lại đạt Rm Các bề mặt còn lại đạt Ra ≤ 1,25