Đồ Án Môn Học Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Đề 7.Pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN GIA CÔNG VẬT LIỆU & DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20… Ngày bảo vệ đồ án:……./……./20…

Ký tên

ĐÁNH GIÁCỦA THẦY HỎI THI

Lời nói đầu

Trong ngành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiếtkế chi tiết, chuẩn bi trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thểkhông coi trọng Dụng cụ cắt dùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảmbảo tính chính xác, năng xuất và tính kinh tế cho chi tiết gia công Vì vậy việc tínhtoán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư cơkhí.

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắtđiển hình đó là dao tiện định hình, dao phay định hình, dao phay lăn trục then hoa.Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã học, các tài liệu tham khảo về thiết kế,…Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt làthầy TS Lê Thanh Sơn đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này.

Em xin trân thành cảm ơn!

Sinh viên thiết kế Tăng Văn Hiếu

1

Mục lục

Lời nói đầu 1

PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 4

3.3 Thiết lập công thức tính profile dao trong tiết diện chiều trục 23

3.4 Thiết lập công thức tính profile dao trong tiết diện trùng mặt trước243.5 Tính toán profile của dao 24

3.6 Vẽ profile dao cho 2 tiết diện 29

3.6.1 Profile trong tiết diện chiều trục 29

3.6.2 Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước 29

3.7 Lựa chọn kích thước kết cấu dao 30

4 Yêu cầu kỹ thuật 302

3.3 Profile mặt đầu của dao 39

4 Điều kiện kỹ thuật của dao 40

5 Bản vẽ kỹ thuật 43

Tài liệu tham khảo 44

3

PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

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

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

2 Phân tích chi tiết

Chi tiết có dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn , mặt trụ Do chi tiết có mặt côn nên khi gia công rất dễ mắc phải sai số do lưỡi cắt không song songvới đường tâm chi tiết Song độ chính xác của chi tiết yêu cầu không cao, mặt đầu của chi tiết có độ chênh lệch đường kính không quá lớn.

Hình 2: Phân tích chi tiết

Đây là một chi tiết điển hình có kết cấu cân đối, hình dáng không phức tạp, chiều dài và chiều cao profin nhỏ, độ chênh lệch đường kính không quá lớn.

3 Chọn loại dao

Như đã phân tích ở trên, chi tiết có mặt côn nên rất dễ mắc phải sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết, chi tiết do sai số tạo ra không phải là bề mặt côn mà là bề mặt hypecboloit Trong trường hợp này để khắc phục sai số nàyngười ta dùng dao có đoạn cơ sở nằm ngang tâm chi tiết Mà độ chính xác của chi tiết yêu cầu không cao , hơn nữa chiều dài phần côn của chi tiết là ngắn, nên ở đâyta chỉ cần dung dao có một điểm cơ sở nằm ngang tâm chi tiết.

Để gia công ta có thể dung dao lăng trụ hoặc dao hình tròn 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 vớimặt trước cũ)

4 Chọn cách gá dao

Để thuận tiện và đơn giản trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật trong khi gia công cũng như độ chính xác về kích thước

5

và hình dáng hình học, chất lượng của bề mặt gia công và tuổi thọ của dụng cụ cắt được đảm bảo.

Mà do yêu cầu độ chính xác không cao nên ta chọn phương án gá dao thẳng Mặc dù có suất hiện sai số nhưng ta chấp nhận sai số này.

5 Thiết kế dao5.1 Chọn điểm cơ sở

Ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi tiếtvà xa chuẩn kẹp nhất ( hoặc gần tâm chi tiết nhất ) Như vậy ta chọn điểm chính giữa cung tròn bán kính R làm điểm cơ sở.

Ta chia profile chi tiết thành 15 điểm như hình vẽ trong đó lấy trên cung tròn bán kính R 7 điểm chia cung thành 6 phần bằng nhau Điểm 1 chính là điểm được chọn làm điểm cơ sở.

Xác định 7 điểm trên cung tròn bán kính R

2=20.5 (mm)=r4=r9=r10Xét ∆OH4 ta có :

4 H=L2−L1

21 4−

2 =8.5(mm)OH=√O 42

−4 H2

= √8.6 8.52

=1.307 (mm)sin ^4 OH=4 H

O 4=8.5

8.6=0.988 ⟹^4 OH=81.25 °⇒ ^4 O 9=2 ^4 OH=162.5 °

6

Chia cung tròn thành 6 phần bằng nhau mỗi phần có góc∆β= ^4 O 9

6 =162.5 °

6 =27.083 °H 1=O 1−OH=8.6 1.307−=7.293 (mm)→r1=r5− H 1=41

2−7.293 13.207= (mm)Xét ∆OHM ta có

HM=OH tan ^HOM=1.307 × tan(27.083° )=0.668(mm)

cos ^HOM=1.307

cos (27.083 °)=1.467(mm2 M=O2−OM=8.6 1.467 7.133−=(mm)Xét ∆2KM ta có

M 2 K = ^HOM=27.083 °

MK=2 M sin ^M 2 K=7.133 ×sin( 27.083 °)=3.247 (mm)2 K=2 M cos ^M 2 K =7.133 ×cos( 27.083 °) =6.351(mm)

r r2=5−2 K=20.5−6.351 14.149=( mm)=r7Xét ∆OHN ta có

cos 54.166(°)=2.232(mm)3 N=O 3−ON=8.6 2.232 6.368−=(mm)Xét ∆3NF ta có

N 3 F= ^HON=54.166 °

NF =3 N sin ^N 3 F=6.368 × sin(54.166 °) =5.163(mm)3 F=3 N.cos ^N 3 F=6.368 ×cos(54.166 °)=3.728 (mm)r3=r5−3 F=20.5−3.728=16.772( mm)=r8

7

Gọi L1,…,L15 là khoảng cách theo phương ngang từ điểm 1 đến các điểm của profile chi tiết Ta có :

L 6=0; L5=1(mm); L4 4= (mm ;)

L 3=L 4 +4 H −(HN+NF 4+8.5 1.809+5.163 5.528(mm);)=−()=L 2=L 4+4 H −(HM+MK 4 +8.5 0.668+3.247 8.585(mm);)=−()=L 1=L 4+4 H=4+8.5=12.5(mm ;)

L 7=L 1+HM+MK=12.5 0.668 3.247 16.415++=(mm) ;L 8=L 1+HN+NF=12.5 1.809 5.163 19.472++=(mm ;)L 9=21(mm);

L 10 27=(mm) ;L 11 30=(mm) ;L 12 35=(mm) ;L 13 38=(mm) ;L 14 41=(mm) ;L 15 46=(mm);

8

Bảng 1: Giá trị các điểm trên profile chi tiết

5.3 Tính toán chiều cao profile của dao

Xét điểm i bất kỳ trên profile của chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profile dao

9

5.3.1 Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước

- Trục l song song với đường tâm chi tiết

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

{l li'=iτi'=?

Từ sơ đồ tính ta có:τi=Ci−B

B=r1cosγCi=ricos γiMà A=r1sinγ=risin γi

→ sin γi=r1

sin γ→γi=arcsin (r1

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.

Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ củai’ là: {li'=li

10

hi'Chiều cao profile dao tại điểm i’ trong tiết diện trong tiết diện trùng mặt sau.hi=τisin β

→hi=τicos (α+γ)

sin γ)]−r1 cos γ} cos (α+γ)

Hình 3: Sơ đồ tính toán dao tiện định hình cho chi tiết

11

5.3.3 Tính toán profile dao tại các điểm

❖Tại điểm 1:r1=13,207 mm

h1=τ1cos(α +γ)=0

r4=r5=r9=r10=20,5(mm)γ4=γ5=γ9=γ10=arcsin (r1

sin (γ))=arcsin(13,20720,5 sin (2 0

C4=C C5=9=C10=ricos γi=20,5 cos (12,756o)=20 (mm)τ4=τ5=τ9=τ10=ricos γi−r1cos γ

⇨ τ4=τ5=τ9=τ10=20,5cos (12,756o)−13,207 cos (2 0o)=7,56 (mm)h4=h h5=9=h10=τicos (α +γ)=7,56 cos 3 2o

r r3=8=16,772(mm)γ γ3= 8=arcsin(r1

r3sin γ)=arcsin(13,20716,772 sin 20

❖ Tại điểm 11,12:r11=r12=25,5 (mm)

γ11=γ12=arcsin (r1

sin γ)=arcsin(13,20725,5 sin2 0

r6sin γ)=arcsin(13,20719,5 sin2 0

sin γ)=arcsin(13.207

22.5 sin(20 °))=11.58°C13=C14=r13cos γ13=22.5× cos (11.58 °)=22.042 (mm)

τ13=τ14=r13cos γ13−r1cos γ=22.5 cos×(11.58 °)−13.207 ×cos ( 20°)=9.631 (mm)h13=h14=τ13cos (α +γ )=9.631 cos.(12 °+20°)=8.167 (mm)

τ15=r15cos γ15−r1cos γ=27.5 ×cos( 9.454 °)−13.207 cos (20 °)=14.715 (mm)h15=τ15cos (α+γ)=14.715 cos×(12°+20 °) =12.479 (mm)

13

Hình 4: Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước

15

Hình 5: Profile dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau

6 Kết cấu dao

Căn cứ vào chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết :

54 26.414−

Dựa vào bảng 3.2a – kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ Ta có kích thước cơ bản của dao:

Bảng 3: Kích thước cơ bản của dao

Phần cắtPhần kẹp

16

14 25 90 10 30 20 1.0 10 45.77

Hình 6: Kích thước kết cấu dao tiệnTính toán chiều rộng lưỡi cắt:

Phần phụ profile của dụng cụ có kích thước có kích thước như trên hình :

d – chiều dài phần phụ, lấy d=1

7 Điều kiện kỹ thuật

- Vật liệu làm dao : Thép gió P18- Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC = 62-65- Sai lệch góc :

Hình 7: Bản vẽ dao tiện định hình

19

PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH γ > 01 Đề bài

(Yêu cầu tính 7 điểm cho đoạn cung tròn bán kính R)Thông số đầu bài h1=10; h2=14; R=16.

Hình 1: Hình dạng chi tiết gia công

2 Phân tích chi tiết

Phân tích chi tiết có dạng rãnh, profin của dao phức tạp gồm các đoạn thẳng và cung tròn, vì vậy ta chọn dao phay định hình hớt lưng, là loại dao phổ biến dùng đểgia công các chi tiết định hình Với dạng profin định hình như vậy ta chỉ hớt lưng dao một lần, tức là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt luyện.

Ta chia profile của chi tiết thành 9 điểm như hình vẽ Với 7 điểm thuộc cung tròn bán kính R chia cung tròn thành 6 phần bằng nhau.

20

Hình 2: Phân tích chi tiếtTính toán các điểm trên profile chi tiết

hc1=10(mm);L1=0( mm);hc2=0( mm);L2=10 (mm)2 G=30 16 10− − =4 (mm)Xét ∆O3M ta cósin ^3 OM=3 M

O 3=14

16⇒^3 OM=61°

OM=O3 cos ^3 OM=16 ×cos ( 61 °)=7.757 ( mm)hc3=0; L3=L 2+2 G+OM=10+4+7.757=21.757 (mm)Cung tròn chia làm 6 phần bằng nhau mỗi phần có góc

∆β= ^3 OM

61°6 =10.167 °Xét ∆4ON ta có

Bán kính tâm tích chi tiết R tức là bán kính vòng tròn lăn của trục then hoaR=√Re−0,75 ro

2=25(mm)R=√252−0,75 4.4742=24.7( mm)

Bảng 2: Các thông số trục then hoa dùng cho thiết kế dao

2.7 Xác định profile dụng cụ theo phương pháp cung tròn thay thế

Bằng phương pháp giải tích profile dụng cụ tìm được chính xác, nó có dạng đường cong phức tạp Trong điều kiện có thể , đường cong này được thay bằng một cung tròn, gọi là cung tròn thay thế.

35

Đối với trục then hoa thõa mãn điều kiệnh1<0,2 R (*)

Có thể thay thế được, tất nhiên sau khi thay thế phải kiểm tra độ chính xác

h1=R−0,5 Di(mm)R=24.7( mm)Di=45.56 (mm)⇒ h1=24.7−0,5.45.56=1.92(mm)

0,2 R=0,2.24 7=4.94(mm)

Vì vậy, profile của dao phay có thể được thay thế bằng cung trònĐể thay thế, chúng ta xác định góc profile chi tiết

sin θ=ro

24.7 =0.1811⇒ θ=10.436 °=10 ° 26'8.87 ''

Tọa độ tâm của cung tròn thay thế

xt=xb.Rb=0.455944 ×24.55 11.193=(mm) yt= yb.Rb=0.100178 ×24.55 2.459=( mm)36

Sai lệch profin lí thuyết so với vòng tròn thay thế : Δt=Δf.Rb=± 0,00025× 24.55=± 0.0061375

3.0,036 0.024= ; Δt=0.0061375Ta thấy thỏa mãn điền kiện thay thế

Kết quả có profile dụng cụ bằng cung tròn thay thế như sau

37

- Bước răng pháp tuyến tpbằng bước vòng của chi tiết trên bán kính tâm tích R:tp=tc=2 πR

=2 π×24.558 =19.28 (mm)

Z: Số rãnh thoát phoi (hay số răng dao)Các kích thước chân răng bao gồm :

: Cạnh vát ở đỉnh then

38

- Chiều sâu rãnh thoát đá: u=K +(1÷ 2)=4 … 5(mm), với K :lượng hớt lưng; Chọnu=4.5

- Chiều rộng rãnh thoát đá :

v=tp−(Sp+2hv)=19.28−(10.337+2 ×0.8)=7.343 ( mm)

Chú ý : Chân răng có thể vát từ đường tâm tích dụng cụ, hoặc có thể vát từ

he= B

16 Rmm, Chọn he=0- Chiều cao profile dao:

h=h h1+2=2.72(mm)Trong đó:

Chú ý : Trên chiều cao h, người ta tiến hành hớt lưng mặt sau để tạo góc sau

Hình 3: profin dao trong tiết diện pháp tuyến

39

bảo độ chính xác của chi tiết và đảm bảo tuổi thọ của dao cao, đường kính

Dtb=De−2 h1−σ K=70−2×1.92−0,25 ×3=65.41(mm)Trong đó:

:Đường kính ngoài của dao (tra bảng 9.4): Chiều cao đầu dao

Chiều dài chung của dao L thường lấy: L=3 tp+ (6 ÷ 7)=3 ×19.28+ (6 ÷7 )mm Chọn L=65( mm)

Chọn L1=16 (mm)- Bước rãnh thoát phoi t

t=π Dtb cot(ω)=π×65.41 × cot(8.615 1356.348)=(mm)

Với là góc nghiêng của rãnh thoát phoi trên đường kính trung bình tính toán, chính bằng góc nâng của đường răng.

3.3 Profile mặt đầu của dao

2 +1=7.22( mm)- Trong đó:

- h: chiều cao profile răng

Góc cần chọn đủ lớn để đủ không gian thoát phoi, đủ thời gian đẻ lùi dao khi

4 Điều kiện kỹ thuật của dao

1 Vật liệu làm dao thép gió P18 độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC 62÷65 2 Dao phay có 2 cấp chính xác

Cấp A để gia công tinh

Cấp B để gia công thô, có lượng dư mài trục the hoa.

Độ chính xác của dao được kiểm tra theo các yếu tố kết cấu của dao và theo mẫu (vành then hoa) được cắt bằng dao phay.

Độ không chính xác của các yếu tố kết cấu của dao cấp chính xác A không được vượt quá các trị số cho trong bảng.

bước răng đo trong tiếtdiện pháp tuyến mm

42

4 Sai lệch giới hạn của mặt trước (của rãnh thoát phoi) theo phương hướng kính trên chiều cao profile răng

3 Độ nhám mặt trước, mặt sau, mặt đầu của gờ lấy theo

43

4 Kích thước và dạng profile dao phay được kiểm tra bằng cách đo vành thenhoa do dao phay cắt ra Nếu kích thước vành then hoa nằm trong phạm vi dung sai coi như dao có độ chính xác đạt yêu cầu.

Sự xê dịch mặt bên của then so với trục đối xứng của then (đi qua tâm chi tiết nhỏ thua ½ dung sai chiều rộng then Độ thẳng của then nhỏ thua 2/3 dung sai chiều rộng then).

Nơi sản xuất : ĐHBKHNKiểu dao phay liền

Dung sai của dao cấp chính xác A

44

5 Bản vẽ kỹ thuật

Hình 4: Bản vẽ dao phay lăn trục then hoa

45

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 và 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 và TCVN

46