Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp là đồ án bắt buộc với mọi SV Cơ khí Chế Tạo Máy, sau khi kết thúc học phần Thiết kế dụng cụ công nghiệp ( thiết kế dụng cụ cắt ) File bao gồm : Bản thuyết minh Word Office Bản vẽ AutoCAD : Dao tiện lăng trụ, dao phay đĩa module, Dao chuốt lỗ then hoa. Mọi thắc mắc email : hiephd2008gmail.com
Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 1 of 50 Lời nói đầu Trong ngành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết kế chi tiết chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thể không coi trọng. Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, năng suất và tính kinh tế cho chi tiết gia công. Vì vậy việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư cơ khí. Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định hình, dao chuốt lỗ then hoa răng chữ nhật và dao phay đĩa module để gia công bánh răng trụ răng thẳng. Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã học, các tài liệu về thiết kế. . . Em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thày cô trong bộ môn, đặc biệt là thày Nguyễn Trọng Hải đã giúp em hoàn thành được đồ án này. Với thời gian và trình độ còn hạn chế, em mong được sự quan tâm và chỉ bảo tận tình của các thày cô để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thiết kế : Nguyễn Duy Hiệp Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 2 of 50 Phần I : Tính và thiết kế dao tiện định hình ________________________________________ Yêu cầu : Thiết kế dao tiện định hình dùng gia công chi tiết với hình dạng và số liệu như sau : Vật liệu : Thép 40XH σ b = 85kg/mm 2 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 3 of 50 1, Phân tích chi tiết gia công - Chi tiết gia công làm từ thép 40XH , σ b = 85kg/mm 2 . Bao gồm nhiều loại bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn và mặt đầu. Chi tiết điển hình , tròn xoay , cân đối, độ chênh lệch đường kính các đoạn kết cấp không quá lớn, trên chi tiết không quá đoạn nào góc profile quá nhỏ hoặc bằng 0. Chi tiết có bề mặt côn nên khi gia công rất dễ xuất hiện sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết. Mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch đường kính không quá lớn , độ chính xác không yêu cầu quá cao. 2, Chọn loại dao - Ở chi tiết này, có thể dùng dao tiện định hình lăng trụ hoặc dao tiện hình tròn Khi chọn dao lăng trụ thì dao khó chế tạo hơn khi sử dụng dao tròn nhưng lại tránh được sai số ∆2 trong khi dao tròn lại có tuổi thọ cao hơn do số lần mài lại nhiều hơn, để đơn giản trong việc thiết kế, gá kẹp dụng cụ và gia công. Ta chọn dao tiện định hình lăng trụ sẽ hợp lý hơn. - Do chi tiết có mặt côn nên sẽ xảy ra hiện tượng lưỡi cắt chính không nằm trong mặt phẳng đi qua trục sẽ gây ra sai số gia công khi gá dao thẳng. Nhưng do độ chính xác của chi tiết không yêu cầu quá cao nên ta có thể bỏ qua sai số này. Do đó ta có thể chọn cách gá dao thẳng. 3, Chọn thông số hình học dụng cụ - Dao tiện định hình lăng trụ gá hướng kính - Điểm cơ sở : Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất (hoặc gần tâm chi tiết nhất). Vậy ta chọn điểm 1 là điểm cơ sở như trên sơ đồ tính toán. - Góc trước và góc sau : Tra bảng 3.1 trang 16 chọn = 18 ; = 13 4, Tính toán chiều cao profin dao Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 4 of 50 Hình 2 . Sơ đồ tính toán Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 5 of 50 - Các công thức tính toán: i = C i – B Ci = r i .cos i B = r.cos = 8cos18° = 7,608 i = r i .cos i - r.cos A = r 1 .sin = r i .sin i sin i = A / r i =(r 1 /r i ). sin i =arcsin(r 1 /r i ). sin i = r i .cos(r 1 /r i . sin ) - r.cos h i = i . cos( + ) Suy ra : h i = [r i .cos(r 1 /r i . sin ) - r.cos ]. cos( + ) Trong đó : r 1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở . r i : bán kính chi tiết ở điểm tính toán . 1 : góc trước ở điểm cơ sở . i : góc trước ở điểm tính toán . Tính tại điểm 1 : r = r 1 = 8mm = 1 = 18 o Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 6 of 50 A = r 1 .sin=8.sin18 o = 2,472 mm B = r 1 .cos = 8.cos18 o =7,608 mm C 1 = B= 7,608 mm i = h i = 0 - Tính điểm 2,3,6,7 : r = r 2 =r 3 = r 6 = r 7 =12 mm sin 2 =( r 1 / r i ).sin= (8/12).sin18 o => 2 = 11,889 o B = 7,608 mm C 2 = r 2 .cos 2 = 12.cos11,889 o =11,743 mm 2 = C 2 – B = 11,743- 7,608 = 4,135 mm h 2 = 2 .cos( + )= 4,135. cos( 18 o + 13 o )=3,544mm - Tính điểm 4,5 : r = r 4 =r 5 = 10 mm sin 4 =( r 1 / r i ).sin= (8/10).sin18 o => 2 = 14,313 o B = 7,608 mm C 4 = r 4 .cos 4 = 10.cos14,313 o =9,689mm 4 = C 4 – B = 9,689- 7,608 = 2,081mm h 4 = 2 .cos( + )= 2,081. cos( 18 o + 13 o )=1,784 mm Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 7 of 50 Ta có được bảng thông số như sau: Điểm r i mm A mm sin i i o C i mm i mm h i mm 1 8 2,472 0,309 18 7,602 0 0 2 3 6 7 12 0,206 11,889 11,743 4,135 3,544 4 5 10 0,247 14,313 9,689 2,081 1,784 Biên dạng Profin theo tiết diện trùng mặt trước ( Hình 3.a) và vuông góc với mặt sau ( Hình 3.b) Hình 3. a,b. 5,Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình Kích thước kết cấu dao tiện đinh hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của prôfin chi tiết: t max = () = = 5 mm Dựa vào bảng 3.2 kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ . Ta có kích thước cơ bản của dao : B = 14 H = 75 E = 6 A = 20 F = 10 r = 0,5 d = 6 M = 29,46 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 8 of 50 6,Tính toán chiều rộng lưỡi cắt Phần phụ của profin dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt ra khỏi phôi có kích thước như hình dưới : Hình 4 : Tính toán chiều rộng lưỡi cắt Chọn kích thước phần phụ : b = 1 mm g : chiều rông lưỡi dao cắt đứt chọn g = 2 mm f : chiều rộng vát mép chọn f = 1mm c = f + g +1 = 1 + 2 +1 = 4 mm φ 1 = 45 o ; φ = 45 o d = ( c – g )tan φ 1 + 2 = 4 mm Chiều dài của dao : L = Lc + b + d + c = 40 +1 + 4 +4 = 49 mm Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 9 of 50 7, Điều kiện kỹ thuật - Vật liệu phần cắt : Thép gió ; - Đô cứng sau khi nhiệt luyện ; Phần cắt HRC 62÷65 - Độ bóng : Mặt trước R a = 0,32 µm Mặt sau R a = 0,63 µm Mặt tựa trên thân dao thấp hơn 0,63 µm - Sai lệch các góc : = 18 o ± 10’ α = 13 o ± 10’ Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 10 of 50 Phần II: Tính và thiết kế dao phay đĩa module ___________________________________________ Yêu cầu : Tính và thiết kế dao phay đĩa module gia công bánh răng trụ răng thẳng, các thông số cho như trong bảng : m α N o Bộ 8 con Vật liệu gia công 2 17 o 30 o 5 Thép 40XH σ b =950N/mm 2 - Dao cần thiết kế có số răng gia công là Z = 26 vì với dao này độ cong đường thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có Z>26 được gia công bằng bánh răng có Z = 26 sẽ có profin doãng hơn , tạo điều kiện vào ăn khớp dễ dàng hơn ( rãnh lớn khi ăn khớp không bị kẹt ) 1, Tính toán hình dạng lưỡi cắt Prôfin của dao phay đĩa ô đun trong tiết diện chiều trục cũng là profin theo mặt trước và trùng khít với prôfin trắc diện của bánh răng. Các số liệu cần tính để vẽ: - Góc ăn khớp trên vòng chia: = 17°30° - Bước răng: t p = .m = 3,14.2 = 6,28 mm - Bán kính vòng tròn chia: r c = m.Z/2 = 2.26/2 = 26 mm - Chiều dày răng: S = m./2 = 3,14.2/2 = 3,14 mm - Bán kính vòng tròn lăn: r l = r c = 26 mm - Bán kính đỉnh răng: r a = m(Z+2)/2=2(26+2)/2 = 28 mm - Bán kính chân răng: r f = m( Z 2,5 )/2= 2(26 – 2,5)/2 = 23,5mm - Bán kính vòng tròn cơ sở: r 0 = r c .cos =26.cos17°30° = 24,8mm [...].. .Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Để vẽ prôfin dao ta lập hệ trục tọa độ Oxy với gốc O của bánh răng Giả sử có điểm M(x,y) bất kỳ nằm trên prôfin răng với bán kính Rx thì tọa độ x,y chính là phương trình prôfin răng Hình 1 Sơ đồ tính toán profin bánh răng thân khai Trong đó: ra: Bán kính đỉnh răng rM: Bán kính tại điểm M(x,y) rc: Bán kính vòng tròn chia r0: Bán... dáng răng không thấp hơn 1,25 5, Nhãn hiệu - Module : m = 2 - Số hiệu dao : No5P18ĐHBK – HN - Vật liệu làm dao : Thép P18 _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 33 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Phần III: Tính và thiết kế dao chuốt Yêu cầu : Tính toán và thiết kế. .. Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 34 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ - 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 bằng 0 3, Lượng dư gia công Ta có lượng dư gia công theo đường kính được tính theo công thức sau: A = (Dmax – dmin)/2 Trong đó: Dmax – đường kính của... bất kỳ nằm trên prôfin với bán kính rm Theo sơ đồ ta có: _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 12 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ x rM sin M rM sin( 0 M ) y rM cos M rM cos( 0 M ) Ta có: M tg M M inv M 0 c inv 0 (tg 0 0 ) 2.Z ... sai” (Ninh Đức Tốn, Đỗ Trọng Hùng) với Ф36H8 được Ф36+0,039 Do đó Dmax = 36,039 mm dmin – đường kính của lỗ trước khi gia công, dmin = 32 mm 1 A (3 6, 039 32) 2, 019 mm 2 Hình 1 Sơ đồ chuốt ăn dần _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 35 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ 4, Kết cấu... 2.Z Z: số bánh răng α0: góc ăn khớp trên vòng chia bánh răng tiêu chuẩn α0 = 17°30° _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 13 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Điểm 1 : rM1 = 24,8 x rM sin M rM sin( 0 M ) y rM cos M rM cos( 0 M ) M r02 24,82... TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 31 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Hình 3 Profin dao trong tiết diện chiều trục 3, Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa mudule m = 2 ; α = 17o30’ Kích thước kết cấu dao chọn theo bảng 6.6 và 6.7 và 6.8, được thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết - Đường kính ngoài : D = 60 mm - Đường kính lỗ... 25,3629 _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 17 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Điểm 5 : rM5 =25,6 x rM sin M rM sin( 0 M ) y rM cos M rM cos( 0 M ) r02 24,82 M arcsin 1 2 arcsin 1 rM 25, 62 14,36150 r2 r2 ... 25,5599 _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 18 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Điểm 6 : rM6 = 25,8 x rM sin M rM sin( 0 M ) y rM cos M rM cos( 0 M ) r02 24,82 M arcsin 1 2 arcsin 1 16, 00440 2 rM 25,8 r2 r2 ... 7565 _ GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 19 of 50 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _ Điểm 7 : rM7 = 26,0 x rM sin M rM sin( 0 M ) y rM cos M rM cos( 0 M ) r02 24,82 M arcsin 1 2 arcsin 1 rM 26, 02 17, 47540 r2 r2 . 1 là điểm cơ sở như trên sơ đồ tính toán. - Góc trước và góc sau : Tra bảng 3.1 trang 16 chọn = 18 ; = 13 4, Tính toán chiều cao profin dao Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________. tọa độ Oxy mà gốc O trùng với tâm bánh răng. Tại một điểm M(x,y) bất kỳ nằm trên prôfin với bán kính r m Theo sơ đồ ta có: M B A r M r 0 Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________. TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 4 of 50 Hình 2 . Sơ đồ tính toán Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt _________________________________________________________________