Thiết kế dụng cụ cắt điển hình

Trong ngành cơ khí chế tạo máy chúng ta, để tạo hình một chi tiết ngoài việc chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thể không coi trọng.

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Trong ngành cơ khí chế tạo máy chúng ta, để tạo hình một chi tiết ngoàiviệc chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạodụng cụ cắt không thể không coi trọng Dụng cụ cắt cùng với trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, năng suất và tính kinh tế cho chi tiếtgia công Vì vậy việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm

vụ quan trọng của người kỹ sư chế tạo máy

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng

cụ cắt điển hình gồm có dao tiện định hình hình tròn, dao phay lăn răng và dao phay định hình hớt lưng Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã học , các tài liệu về thiết kế dụng cụ công nghiệp…em còn được sự hướng dẫn nhiệt tình của cô Nguyễn Thị Phương Giang đã giúp em hoàn thành đồ án này

Mặc dù đã có sự kết hợp và cố gắng rất nhiều trong việc hoàn thành đồ

án nhưng em cũng không tránh khỏi những sai xót Em kính mong các thầy

cô chỉ bảo thêm để em có thể hiểu rõ hơn nữa về những dụng cụ này phục vụcho hành trang của em khi ra trường

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 2

MỤC LỤC

Lời mở đầu……….

Phần I THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH 1. Phân tích chọn dụng cụ gia công……… 1

2. Chọn điểm cơ sở……… 1

3. Chọn góc trước và góc sau……… 1

4 Tính toán profin dao……….1

5. Tính toán kết cấu dao tiện định hình lăng trụ……… 5

6. Tính toán chiều rộng dao tiện định hình lăng trụ……… 5

7. Điều kiện kỹ thuật……….6

a. Vật liệu phần cắt……….6

b. Độ cứng sau nhiệt luyện……… 6

c. Độ nhám bề mặt……… 6

d. Sai lệch các góc mài sắc……… 6

Phần II Tính toán thiết kế dao phay đĩa môdul 1. Tính toán hình dáng lưỡi cắt……….8

2. Tính toán profin làm việc của dao………9

3. Chọn các kích thước dao phay đĩa modul……… 27

4. Điều kiện kỹ thuật……… …………27

5. Nhãn hiệu dao……… 27

6. Bản vẽ thiết kế dao phay đĩa modul……… …….27

Phần III Thiết kế dao phay định hình có γ > 0 1. Phân tích chi tiết gia công……… ……… 30

2. Tính toán profin trong tiết diện chiều trục và tiết diện mặt trước….30 3. Lựa chọn kết cấu của dao……… 33

4. Yêu cầu kỹ thuật chế tạo dao………34

5. Bản vẽ chế tạo dao phay định hình hớt lưng……….34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

Trang 3

Phần I: Thiết kế dao tiện định hình

1 Phân tích chọn dụng cụ gia công:

Chi tiết có mặt ngoài dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn và các mặt trụ, cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ để dễ chế tạo

và gia công chi tiết có độ chính xác cao hơn Dao tiện định hình lăng trụ có

độ cứng vững cao hơn dao hình tròn đồng thời tránh được sai số loại 2, và khắc phục được sai số loại 1

1

23

45

6

Hình 1.1: Biên dạng chi tiết

2 Chọn điểm cơ sở:

Điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất, do

đó ta chọn điểm cơ sở là điểm 1

3 Chọn góc trước γ và góc sau α:

Với vật liệu gia công là thép 45 có σb = 600 N / mm2

Tra bảng 3.1 trang 16 ta chọn : góc trước γ = o

20 ; góc sau α = 12o

4 Tính toán profin dao:

Sơ đồ tính toán các thông số tại một điểm bất kỳ trên lưỡi cắt của dao như hình dưới:

Tính toán tại các điểm:

Xét điểm i bất kỳ trên profin của chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profin của dao Gọi chiều cao profin của dao tại điểm i’ theo phương vuông góc với mặt sau là hi, theo phương mặt trước của dao là τi

Trang 5

Ta sử dụng các công thức sau:

γγ

Trong đó: r1 - bán kính chi tiết tại điểm cơ sở : r1= 8 mm

ri- bán kính chi tiết tại điểm bất kỳ

γ1- góc trước tại điểm cơ sở γ = =γ 0

γi- góc trước tại điểm bất kỳ trên profin dao

α1- góc sau tại điểm cơ sở

αi- góc sau tại điểm bất kỳ trên profin của lưỡi cắt

Trang 6

γ =arcsin ( sinγ )= arcsin ( sin 20 )=11,270

Hình 1.3: profin dao trong tiết diện vuông với mặt sau

Ta có hình dạng profin dao theo tiết diện mặt trước là:

Trang 7



5 4

3 2

Hình 1.4: Profin trong tiết diện mặt trước

5 Tính toán kết cấu dao tiện định hình

Kích thước kết cấu dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của profin chi tiết

6 Tính toán chiều rộng của dao tiện định hình lăng trụ:

Đầu tự do để tăng sức bền, tăng chịu mòn của dao, ta làm them kích thước a= 2(mm) Do chi tiết không có vát mép và để đảm bảo các điểm 1 và điểm 6 được gia công ta chọn c = 1(mm)

- Goị g : chiều rộng lưỡi dao cắt đứt, ta chọn g = 3 mm

- Gọi d là chiều dài phần phụ, chọn d = 7 mm

- Góc ϕ = 45

- Góc ϕ = 20 Vì chi tiết không có vát mép

Do đó chiều rộng toàn bộ của dao là:

L= L + a + c + g + d = 37 +3 +1 +3 +7= 51 (mm)

Trang 8

a c

g d

Hình 1.5: sơ đồ chọn chiều dài dao

7 Điều kiện kỹ thuật:

a Vật liệu phần cắt: Thép gió P18

- Vật liệu thân dao: thép 45

Với dao tiện định hình lăng trụ ta có kích thước phần cắt như sau:

Trang 9

b Độ cứng sau khi nhiệt luyện

Trang 10

Bản vẽ thiết kế dao tiện định hình lăng trụ.

45.77

20 30 R1

R1 19

Trang 11

Phần II: Thiết kế dao phay đĩa môdun

Theo đầu bài ta cần thiết kế dao phay đĩa modul m=11, số hiệu dao trong lô 8 con là 6 và vật liệu gia công là thép C45

Tra bảng 6.5, ta thấy dao cần thiết kế để gia công bánh răng có số răngnằm trong khoảng từ Z= 35 ÷ 54 răng Ở đây ta đi thiết kế dao đĩa modul giacông bánh răng có số răng là 35, vì khi dùng dao này gia công các bánh răng

có số răng Z > 35 thì các bánh răng này sẽ có profin doing hơn, sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ ràng hơn

1 Tính toán hình dáng lưỡi cắt.

Dao phay đĩa modul gia công bánh răng theo nguyên lý chép hình, lại

do góc trước của dao γ = 0, nên profin của dao phay đĩa modul trong tiết diện chiều trục cũng là profin theo tiết diện mặt trước và trùng khít với profin của rãnh răng cần gia công

- Bán kính vòng tròn cơ sở: r = r.cosα =192,5.cos 20 =181 (mm)

Để vẽ profin dao ta lập hệ tọa độ Oxy với góc tâm O của bánh răng Giả sử có điểm M (x,y) bất kỳ trên profin răng với bán kính r thì ta tạo độ x,y thõa mãn hệ phương trình profin răng

Ta có sơ đồ tính như hình bên dưới:

- Đoạn làm việc là đoạn thân khai CB

- Đoạn không làm việc là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hởchân răng BO

Trang 12

x max

r f r

r r

θΜ=α

Hình 2.1: Sơ đồ tính profin dao phay đĩa môdul

2 Tính toán profin làm việc:

Nguyên lý tạo hình đường thân khai:

r - Bán kính vòng tròn cơ sở

r Bán kính vector ứng với điểm M

θ - Góc thân khai

α - Góc áp lực của đường thân khai

Nguyên lý: Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn

thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ nên đường tròn thân

khai Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo

Trang 13

phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính r ≤ r ≤ r Việc xác định profin lưỡi cắt chính là việc xác định tọa độ của tập hợp các điểm M trong hệ tọa độ đề các Oxy.

Đặt hệ tọa độ Oxy, có gốc O trùng với tâm bánh răng Tại một điểm M(x,y) bất kỳ nằm trên profin với bán kính r

Theo sơ đồ ta có:

x= r.sin δ = r.sin( δ + θ )y= r.cos δ = r.cos( δ + θ )

Ta có:

θ =tgα -α = invα

δ = δ - invα = - ( tgα -α )

⇒ δ + θ = - invα + invα = = - ( tgα -α )+ tgα - α

Ta lại có: cosα =

⇒α = arcsin

2 o 2 M

r 1 r

181 1 181

Trang 14

r arcsin 1

181 arc 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 15

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 16

x= r.sin δ = r.sin( δ + θ )

y= r.cos δ = r.cos( δ + θ )

⇒α =

2 o 2 M

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 17

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 18

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 19

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 20

⇒α =

2 o 2 M

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 21

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 22

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 23

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 24

⇒α =

2 o 2 M

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 25

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 26

r arcsin 1

181 arcsin 1

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 27

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 28

⇒α =

2 o 2 M

r arcsin 1

181 arcsin 1

Trang 30

8,6761 9,0537 9,4454 9,8509 10,2699 10,7021 11,1473 11,6052 12,0757 12,5585 13,0535 13,5605 14,0794

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Hình 2.2: Profin dao phay đĩa moodul trong tiết diện mặt trước

3 Chọn các kích thước dao phay đĩa modul:

Với m=11 và số hiệu trong lô 8 con là 6, ta có kích thước kết cấu dao

chọn theo bảng 6.6 và 6.7 được thể hiện trên bản vẽ chi tiết như sau:

Trang 31

- Độ đảo mặt đầu ≤ 0,03

- Sai lệch chiều dày răng ± 0,05

- Độ bóng:

+ Mặt trước, mặt lỗ gá dao và các mặt tựa không thấp hơn0,32

+ Mặt hớt lưng của hình dáng răng không thấp hơn 0,64

±10'

+0,2

±0,027 Ø40

Trang 32

1 Phân tích chi tiết gia công:

Theo đề bài ta cần tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước

γ <0o, gia công chi tiết có profin như hình bên dưới Vật liệu gia công là thép

C45 có σ =650 n/mm2

Phân tích chi tiết có dạng rãnh, profin của dao khá đơn giản chỉ gồm

những đoạn thẳng, vì vậy ta chọn dao phay định hình hớt lưng ( hớt lưng

một lần ) Chiều cao profin lớn nhất là h = 13 mm , chiều rộng rãnh

l=30mm

1

23

4

Hình 3.1: profin chi tiết

2 Tính toán profin trong tiết diện chiều trục:

Sơ đồ tính profin dao như sau:

Hình 3.2: Sơ đồ tính profin dao phay định hình hớt lưng (γ >0)

- Ta cần xác định profin dao trong tiết diện chiều trục

Các thông số trên sơ đồ:

Trang 33

- Góc trước γ : với vật liệu gia công là thép C45 có σ = 650n/mm2, theo bảng 4.2 ta cọn góc trước γ = 10o

- Góc sau chính α =12o ; góc sau phụ α =8

- Chiều cao lớn nhất của profin chi tiết h =13mm

Dựng profin dao bằng đồ thị:

Xét điểm I trên chi tiết, để gia công được điểm i thì phải có điểm i`

tương ứng thuộc profin dao Xác định điểm i’ đó như sau: tứ điểm i trên profin chi tiết ta dóng ngang sang phía dao cắt đường OT tại điểm E lấy O làm tâm quay cung tròn bán kính OE cắt vết mặt trước tại F Vẽ đường cong hớt lưng acsimet cắt OT tại G Từ G kẻ đường thẳng song song với Ei, đường này cắt đường dóng thẳng đứng tại i’ chính là điểm trên profin dao

Gọi chiều cao profin chi tiết tại i là h

Gọi chiều cao profin dao tương ứng với i trên chi tiết là h

Ta có: h = h - ∆h

Nếu K là lượng giảm của bán kính véc tơ ρ của đường cong hớt lưng Acsimet sau khi tham số góc θ biến thiên một góc răng là θ =2π/Z thì ∆h cũng là lượng giả tương ứng của sau khi tham số góc biến thiên một lượng tương ứng là θ ; góc θ được tính như sau:

Với: + K là lượng hớt lưng

+ Z là số răng dao phayTheo bảng 4.11 với chiều cao profin chi tiết h =13mm ta có

Trang 34

o dt1

Trang 35

2 3

4

Hình 3.3: Profin dao trong tiết diện chiều trục

- Ta có profin dao trong tiết diện mặt trước:

1

2 3

4