thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có prôfil

Việc nắm bắt đợc vai trò quan trọnh của dụng cụ cắt kim loại cũng nh khả năng thiết kế chế tạo là một đòi hỏi bắt buộc đối với ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí,nh vậy mới

Lời nói đàu

Dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực gia công cơ khí Nó trực tiếp tác động vào quá trình sản sản xuất ra các sản phẩm cơ khí,công cụ sản xuất máy móc thiết bị cho nền kinh tế quốc dân.

Việc nắm bắt đợc vai trò quan trọnh của dụng cụ cắt kim loại cũng nh khả năng thiết kế chế tạo là một đòi hỏi bắt buộc đối với ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí,nh vậy mới có thể

đạt đợc yêu cầu kỹ thuật ,năng suất cho quá trình chế tạo cơ khí

đóng góp vào sự phát triển chung của đất nớc

Vì những lí do trên nên việc hoàn thành đò án môn học “thiết kế dụng cụ cắt kim loại “đóng vai trò quan trọng và cần thiết đối vớ mỗi sinh viên cơ khí ,nó giúp cho mỗi sinh viên làm quen và rèn luyện kỹ năng thiết kế để chuẩn bị công tác sau này.Tring đồ án môn học này em đợc giao nhiệm vụ thiết kế nhữnh dụng cụ cắt

điển hình Đó làthiết kế dao tiện dịnh hình,thiết kế dao phay đĩa mo

đun gia công bánh răng ,và thiết kế dao phay định hình có góc trớc lớn hơn 0.

Phần I:

Thiết kế dao tiện định hình.

Đề BàI:Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có prôfil nh sau:

Vật liệu chi tiết :Thép 45.

1 Phân tích chi tiết gia công:

Chi tiết gia công đợc làm từ thép 45 có b=50-80 Kg/mm2, chi tiết bao gồm nhiều mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn, sự chênh lệch hình dáng không lớn

lắm do vậy ta có thể chọn loại dao đơn giản nhất.Trên chi tiết có mặt mặt phăng cần gia công có  =00 nên khi gá dao cần có biện pháp khắc phục

2 Chọn loại dao:

Chi tiết không có gì đặc biệt do vậy ta có thể chọn dao tiện định hình lăng trụ vì dao lăng trụ có u điểm là khi chế tạo và thiết kế dễ dàng, cho ta độ chính xác và khi mài lại không làm thay đổi profin dao, giảm sai số cho chi tiết so với dao tiện định hình hình tròn

Kích thớc kết cấu của dao chọn tuỳ thuộc theo chiều sâu lớn nhất của hình dáng chi tiết gia công

tmax=

2

min max d

d 

=

2

15

38 

= 11,5 Theo bảng (1) ta tra đợc kết cấu của dao

H = 90; E = 10; B=25;F=20;d=10

A = 30; r = 1; G = 6; M = 45,77

3 Chọn cách gá dao:

Dựa vào prôfil chi tiết ta thấy phần côn của chi tiết không cho dung sai nên

ta có thể coi nh độ chính xác không đặc biệt cao, để đơn giản ta chọn dao gá

thẳng ở lỡi cắt gia công mặt phẳmg có =0 ta làm góc nghiêng  =20 đẻ

giảm ma sát giữa mặt trớc và mặt đang gia công ,đảm bảo độ bền của dao

4 Chọn vật liệu dao và thông số hình học của dao:

Đối với dao tiện định hình ta chọn loại thép P18 để gia công chi tiết thép 45

có b=50-80 Kg/mm2 là hợp lý nhất

Tra bảng (HĐTKCC) ta có các thông số sau:

=200-250;=80-150

Ta chọn =250;=100

5 Chọn điểm cơ sở:

Vì chi tiết không có gì đặc biệt vì vậy ta chọn điểm cơ sở điểm 1 nằm ngang tâm chi tiết gần tâm chi tiết nhất(xa chuẩn kẹp nhất)

Để xác định prôfil lỡi cắt của dao cần phải xác định prôfil lỡi cắt ở tiết diện pháp tuyến với mặt sau của dao

6/ Thiết kế frôfin dao:

Chọn điểm 1 là điểm cơ sở,từ điểm 1 ta vẽ vết của mặt trớc hợp với phơng ngang một góc =250, và vết củ mặt sau hợp với phơng thẳng đứng một góc

0=100 Vết mặt trớc cắt các vòng tròn trên hình chiếu đứng chi tiết tại các

điểm 1,2,3,4 đó là các điểm nằm trên dao.Từ các điểm này ta dóng thẳng xuống chi tiết ta xác định đợc các điểm tơng ứng nằm trên chi tiết

Ta có sơ đồ tính toans nh sau:

3

1 4 2

1 o

2 3 4

7/ Tính toán chiều cao hình dáng prôfin của dao:

Ta phải đi xác định các kích thớc hdi :

áp dụng các công thức sau:

i =arcsin(

i

r

r

.sin)

 sini =

i

r

r

.sin

i =(ri.cosi – r.cos)

A=r.sin

B=r.cos

Ci=ri.cosi

hi =i.cos(+)

Thay số ta có:

A=r.sin =7,5.sin25o = 3,1696

B=r.cos = 7,5.cos25o = 6,7973

Công thức tổng quát là:

hi =[ri cos(arsin(

i

r

A

)) - rcos]cos(+)

Điểm 1:

Ta có:

r1 =r = 7,5 (mm)

1 = =25o

Vậy:

C1= r1.cos1=7,5.cos25o = 6,7973

1=( r1.cos1 -r.cos) = C1 – B

Thay số ta đợc

 1=6,7973 -6,7973= 0

Vậy:

h1 =1.cos(+) =0

Điểm 2

Ta có:

r2 = 13(mm)

Vậy:

h 2= [13cos(arsin

13

169 , 3

) – 6,7973] cos35o

h 2=4,7595(mm)

Điểm 3

Ta có:

r3 = 13,5 (mm)

h 3= [13,5.cos(arsin313,169,5 ) – 6,7973] cos35o

h 3= 5,1814(mm)

Điểm 4

Ta có:

r4 = 19 (mm)

h4 = [19cos(arsin

19

169 , 3

) – 6,7973] cos35o

h4 = 9,9958 (mm)

9.Tính toán các kích th ớc chính của dao:

c Lc

Chiều rộng của dao tiện định hình

Ld = Lc +a+b1+b+c

Lc :Chiều rộng phần cắt

Lc = 37 (mm)

a :Chiều rộng lỡi cắt phụ

a = 2-5 (mm) chọn a = 3(mm)

b :Chiều rộng của lỡi cắt phần xén mặt đầu chi tiết có vát mép

b =3-8(mm) chọn b =5(mm)

b1 =0,5-1(mm) chọn b1=1(mm)

c =1-3(mm) chọn c =2(mm)

t<tmax =

2

15

38 

=11,5(mm)

: Góc tạo rãnh cắt đứt

 = 15o

Vây chiều rộng dao là

Ld = 37 + 1 + 5 + 2 + 3 = 48 (mm)

Tại phần lỡi cắt có góc  = 0 ta làm vát một góc 2o để trong quá trình cắt giảm ma sát tăng độ bền cho dao

10.Điều kiện kỹ thuật

1.Vật liệu phần cắt :Thép Gió

thân dao :Thép 45

2 Dộ cứng sau nhiệt luyện

Phần cắt :HRC = 6265

Phần thân dao :HRC = 3040

3.Độ bóng

MÆt tríc vµ mÆt sau 7 (Ra = 1,25)

MÆt trªn th©n dao thÊp 4 (Rz =40)

4 Sai lÖch gãc mµi s¾c

 vµ 1 lµ 15'

 >12o nªn sai lÖch 30'

Sai sè  lµ : 2o

H×NH VÏ KÕT CÊU DAO

Phần 2 Thiết kế dao phay đĩa Môđun

Số đề:N0=3; m =7

Tính toán và thiết kế dao phay đĩa module trong bộ 8 con, để gia công bánhrăng trụ răng thẳng bằng thép 45, có module m = 7 mm Cho biết số hiệu dao trong lô 8con là 4

1 Xác định các thông số hình học của bánh răng

Trong bộ dao phay đĩa module 8 con , dao mang số hiệu 4 có thể gia công đ

-ợc bánh răng có số răng Z = 21 25 răng Profile dao đ-ợc tính toán theo số răng bé nhất(Z =21 răng) bởi vì với con dao đó thì độ cong đờng thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có số răng Z > 21 đợc gia công bằng dao có Z =

21 sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn

Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số nh sau:

Bán kính vòng tròn chia: Rc =

2

m.Z

=

2

7.21

= 73,5 mm Bán kính đỉnh răng: Re = Rc+(f’+)m =73,5+7(1+0) =80,5 mm

Bán kính chân răng: Ri = Rc- (f”+)m= 73,5-(1,25+0)7 =67,25 mm

Bán kính vòng tròn cơ sở: R0 =

2

m.Z

cos =

2

21 7

cos200 = 69,06mm

Để xác định các điểm của prôfil thân khai rãnh bánh răng ta tính toạ độ

điểm bất kỳ Mxtrên đờng thân khai ứng với bán kính cực Rx

2 Tính toán profile thân khai của l ỡi cắt

Sơ đồ tính toán:

B M

O

M(x,y)

B Bo a a

d d d

? x

Trong đó: Re : Bán kính đỉnh răng

RM : Bán kính tại điểm M(x,y)

Rc : Bán kính vòng tròn chia

R0 : Bán kính vòng tròn cơ sở

Ri : Bán kính chân răng

Profile bao gồm hai đoạn :

Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai

Đoạn không làm việc : Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng Tính toán profile đoạn làm việc

Nguyên lý tạo hình đờng thân khai

Nguyên lý : Cho một đờng thẳng lăn không trợt trên một đờng tròn, thì quỹ

đạo của điểm M thuộc đờng thẳng đó sẽ vẽ ra đờng cong thân khai Vậy để tạo hình lỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phơng trình đờng thân khai trong khoảng bán kính Rf  RM  Ra Việc xác định profile lỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ toạ độ

đề các Oxy

r0 : Bán kính vòng cơ sở

rM : Bán kính véc tơ ứng với điểm M

M : Góc thân khai

M : Góc áp lực của đờng thân khai

Xác định toạ độ của điểm M

Theo sơ đồ tính toán trên ta có:

xM = rM.sinM = rMsin(0 + M)

yM = rM.cosM = rMcos(0 + M)

Ta có

M = tgM - M = invM

0 = c - inv0 = /2z - inv0 = /2z - tg0 + 0

= 180/(2.21) – ( tg200 -20) = 3,43170

Tacó: CosM = r0/rM

vậy ta cho RM biến thiên từ Ro đến Re thì sẽ vẽ đợc profin của răng

lập bảng tính toán

x

) 1 arcsin( 2

2 0

M M

r

r





 

























































2 0 2

2

0 arcsin 1 1

arcsin

M M

M

r

r r

r Tg



) 1

arcsin 1

arcsin 2

2 0 2

2 0 0































































M M

M

M

r

r r

r Tg

tg z r

) 1

arcsin 1

arcsin 2

2 0 2

2 0 0

0

































































M M

M

M

r

r r

r Tg

tg z r

10 70,5 0,1590 3,591 4,415 70,361

3 Chọn các kích th ớc kết cấu dao

Kích thớc kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2] , đợc thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết

Các kích thớc kết cấu của dao đợc chọn theo tiêu chuẩn tra theo bảng:B22(HĐTKCC)

D=110(mm) ;d=32(mm);d1=34(mm) B=22(mm);

Z=10; d=22 0 ; K=8; c=1,8(mm);t=34,8;

4.Điều kiện kỹ thuật:

1.Vật liệu thép P9

2.Độ cứng phần cắt HRC=52-64

3.Độ bóng mặt trớc lỗ gá dao và các mặt tựa khômg thấp hơn V7

Mặt hớt lng của hình dáng răng không thấp hơn V6

5. Thiết kế dỡng đo

Dỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,đợc chế tạo theo cấp chính xác7 với miền dung sai H, h Theo luật kích thớc bao và bị bao

Dỡng kiểm dùng để kiểm tra dỡng đo , đợc chế tạo theo cấp chính xác

6 với miền dung sai Js , js Theo luật kích thớc bao và bị bao

Vật liệu làm dỡng : Thép lò xo 65

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC

Độ nhám bề mặt làm việc Ra  0,63m Các bề mặt còn lại đạt Ra  1,25m

Kích thớc danh nghĩa của dỡng theo profile dao trong tiết diện chiều trục

Phần 3 Thiết kế dao phay định hình

Đề bài:thiết kế dao phay định hình có  >0 gia công chi tiết nh hình

vẽ ,vật liệu thép45.

với h1 =10(mm);h2 =7(mm)

1.Phân tích chi tiết

Với chi tiết nh hình vẽ vật liệu là thép 45 với điều kiện gia công là gia công thô Ta thấy chi tiết bao gồm các mặt cần gia công là mặt phẳng chiều rộng rãnh không loén lắm ,chiều sâu gia công lớn nhất là 10(mm).Nh vậy kết cấu rãnh càn gia công không quá phức tạp trên sơ đồ tính toán ta chỉ việc tíng một số điểm sau đó nối lại ta sẽ đợc prôfil dao cần thiết kế

2.Phân tích loại dao thiết kế

Chọn loại dao phay định hình hớt lng có góc trớc dơng có những u điểm sau: giảm lực cắt trong quá trình gia công ,vi thế khi làm viẹc sẽ êm hơn tuổi bền của dao cũng cao hốn với dao có góc trớc bằng 0.Tuy nhiên dao phay có góc trớc dơng có một số hạn chế đó là sai số do >0 và gặp khó khăn trong quá trình chế tạo Để khắc phục những sai số ta cần phải hiệu chỉnh lại prôfil của dao

Vì chiều cao rãnh gia công không lớn lắm nên để đơn giản trong thiết kế

và chế tạo ta chọn dao răng liền thân hớt lng có rãnh thoát phoi đáy thẳng Chon vật liệu làm dao là thép gió P18 độ cứng sau nhiệt luyện đạt từ 62-65 HRC

Các thông số hình học phần cắt :Do vật liệu gia công là thép 45 có b

<60Kg/mm2 theo bảng (9-)ta có :

Góc trớc dao:γ =150

Góc sau chính  =120

3.Chọn kích th ớc kết cấu dao:

Theo bảng (9-) ứng với chiều cao lớn nhất của prôfil chi tiết h=10(mm) ta

có các kích thớc kết câu nh sau:

D=100(mm);d=32(mm); Z=10(răng);

Lợng hớt lng:K=5(mm) ;

Các kích thớc khác :C=16(mm);H=20(mm);d1=34(mm); =250

;R=2(mm)

Chiều rônh dao:B=Bct+2=10+15+5+2 =32(mm)

Kích thớc lỗ định vị theo tiêu chuẩn d =32 dung sai d=32+0,027

Chiều rông rãnh then :b =8(mm) dung sai b=8+0,1

Chiều sâu rãnh then:t=34,8 (mm) dung sai t=34,8+0,62.

Bán kính cóc lợn đáy rãnh thoát phoi là:r =8,8(mm)

4.Sơ đồ tính toán dao phay định hình.

Tính chiều cao trong tiết diện hớng kính của prôfil dao

SƠ Đồ TíNH

d i' i"

2

? h

o

1

4

3

ic id

ta sẽ tính chiều cao của 6 điểm trên prôfil dao tơng ứng với chiều cao của 6

điểm trên prôfil chi tiết :

hdi =hci-h

Tìm h bằng cách xét các điểm rồi tìm công thức tổng quát:

hi =

 2

KZ

 i

 i =arsin (

i

f

R

R

sin) -

Với Ri là bán kính điểm i đờng tròn tâm dao trên sơ đồ tính

Ri=R f - hci

R f là dờng kính đỉnh dao: R f =D/2 =50(mm)

Qua tính toán ta có bảng kết quả nh sau:

hc1=10(mm R1=50-10=40(mm);

h 2=h 3=0 R2 = R3=50(mm);

hc4=7(mm) R4 =50-7=43(mm)

h 5 =hc6=5(mm) R5=R6=45(mm);

3 0 50 0 0 0

Kết cấu dao phay định hình nh sau:

1x45°

0.63

tµi liÖu tham kh¶o

1969

 Híng dÉn dông cô c¾t kim lo¹i - 2 tËp ( §Ëu Lª Xin - §HBK

Hµ Néi 1988)

 Nguyªn lý gia c«ng v©t liÖu