Tài liệu tham khảo Thiết kế dụng cụ căt kim loại
lời nói đầu 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 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 trọng của dụng cụ cắt gọt kim loại cũng nh khả năng thiết kế chế tạo tối u hoá là một đòi hỏi bắt buộc đối với ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí có nh vậy mới có thể đạt đợc yêu cầu kỹ thuật ,năng suất cho quá trình chế tạo cơ khí đóng góp cho quá trình phát triển chung của đất nớc . Vì những lí do trên nên việc hoàn thành đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng và cần thiết đói với mỗi sinh viên làm quen rèn luyện kỹ năng thiết kế đế chuẩn bị cho công tác sau này. Để hoàn thành đồ án môn học này có sự cố gắng của bản thân em và sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn em và các thầy cô giáo trong bộ môn, quá trình tham khảo, hỏi ý kiến của bạn bè. Vì vậy em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn em và tất cả các bạn. Đồ án đợc hoàn thành nhng còn có nhiều thiếu sót bởi vì môn học là một vấn đề khó và liên tục phát triển. Vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo thêm của các thầy cô giáo trong bộ môn và sự đóng góp ý kiến của các bạn. Một lần nã em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo! 1 Phần I Dao tiện định hình I. Chi tiết gia công: Yêu cầu: Tính toán và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết nh hình vẽ bên. Vật liệu : Thép 45 ( b = 750 (N/mm 2 )). II. Chọn dao: Ta nhận thấy rằng chi tiết cần có dạng hình trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt mặt côn và các mặt trụ. Cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ, gá thẳng. Bởi vì so với dao tiện định hình tròn thì tiện định hình lăng trụ chế tạo dễ dàng hơn dồng thời gia công chi tiết sẽ cho độ chính xác hơn. Do có độ cứng vững cao hơn đồng thời hạn chế đợc sai số loại 2 còn sai số loại 1 có khả năng khắc phục đợc. III. Chọn các thông số của dao: Chiều sâu cắt lớn nhất là: 2 min max dd t = 13 2 1440 = = mm Dựa vào bảng 1 trang 4 Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học dao cắt ta có các kích th- ớc cơ bản của dao nh sau : B = 25 H = 90 E = 10 A = 30 r = 1 d = 10 M = 43,77 Góc trớc, góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau thờng không bằng nhau, vì vậy ở dao tiện định hình lăng trụ ta phải chọn điểm cơ sở ở ngang tâm chi tiết và xa phần kẹp nhất (Ta chọn điểm 1). Góc trớc ở điểm cơ sở đợc chọn trong tiết diện cùng góc với chi tiết, phụ thuộc vào vật liệu gia công. Theo bảng 4 với vật liệu gia công có b = 750 (N/mm 2 ) ta chọn góc trớc =25 0 . Góc sau đợc chọn sao cho giảm đợc ma sát giữ mặt sau và mặt đang gia công đồng thời đảm bảo độ bền của lỡi cắt. Đối với dao hình lăng trụ thì = 8 15 0 , ta chọn = 12 0 . Từ đây ta có kết cấu của dao sẽ có dạng nh hình vẽ bên : 2 40 28 14 10 45 34 24 A 1 2 3 3 2 3 2 3 r 1 r 2 r 3 2 B C 2 C 3 h 2 h 3 10 90 45 60 20 30 25 IV. Tính toán chiều cao hình dáng prôphin dao Ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở, chiều cao của prôfin của dao trên mặt trớc và trên mặt pháp tuyến tại các điểm đợc tính nh phần dới đây. SƠ Đồ Tính 3 *Các công thức tính toán: A = r i * Sin i sin i = i r A = i r r *sin i = arcsin ( i r r *sin ) C i = r i *cos i ; B = r* cos i = C i - B = (r i *cos i - r* cos ) h i = i *cos( + ) * Tính toán tại các điểm: Ta có + = 12 + 25 = 37 cos37 = 0,7986 - Điểm 1: r 1 = r = 7; 1 = = 25 o A = r 1 *sin = 7*sin25 o = 2,9583 C 1 = B = r 1 *cos 1 = 7*cos25 o = 6,3441 1 = h 1 = 0 - Điểm 2: r 2 =14 sin 2 = 2 r r *sin = 14 7 *sin 25 o = 0,21130913 2 = arcsin(0,21130913) = 12,1991 o C 2 = r 2 *cos 2 = 14*cos(12,1991 o ) = 13,6838 2 = C 2 - B = 13,6838 - 6,3441= 7,3397 h 2 = 2 *cos( + ) = 7,3397*cos 37 o = 3,3676 - Điểm 3: r 3 = r 2 = 14; 3 = 2 =12,1991 o C 3 = C 2 = 13,6838 3 = 2 = 7,3397 h 3 = h 2 = 3,3676 - Điểm 4: r 4 = 20 sin 4 = 5 r r *sin = 20 7 *sin 25 o = 0,1479 4 = arcsin(0,1479) = 8,5062 o C 4 = r 4 *Cos 4 = 20*cos(8,5062 o ) = 19,7799 4 = C 4 - B = 19,7799 - 6,3441 = 13,4358 h 4 = 4 *cos( + ) =13,4358 * 0,7986 =10,7298 - Điểm 5: r 5 = r 4 = 20; 5 = 4 = 8,5062 o C 5 = C 4 = 19,7799 5 = 4 = 13,4358 h 5 = h 4 =10,7298 Bảng kết quả tính toán tại các điểm 4 Điểm r i (mm) A (mm) Sin i i ( o ) B (mm) C i (mm) i (mm) h i (mm) 1 7 2,958 0,4226 25 6,344 6,3441 0 0 2 14 0,21130913 12,1991 o 13,6838 7,3397 3,3676 3 14 0,21130913 12,1991 o 13,6838 7,3397 3,3676 4 20 0,1479 8,5062 o 19,7799 13,4358 10,7298 5 20 0,1479 8,5062 o 19,7799 13,4358 10,7298 V. Phần phụ của profin dụng cụ : Phần phụ của profin dụng cụ dùng để vát mép và chuổn bị cho nguyên công cắt đứt kích thớc của phần phụ gồm : + a : Là chiều rộng làm tăng sức bền của lỡi cắt ,chọn a = 4(mm) . + b : Là chiều rộng lỡi ứng với phần cắt đứt ,chọn b = 6 (mm) . + c : Là chiều rộng lỡi tạo ra phần xén mặt ,chọn c = 2 (mm) = 20; 1 = 55 Chiều dài tổng cộng của dao : L = l c + a + b +c = 45 + 2 + 4 + 6 = 57(mm) . VI. Thiết kế dỡng: Trong quá trình chế tạo dao tiện định hình, profin của lỡi cắt đợc kiểm tra bằng các loại dỡng. Dỡng đợc dùng trong quá trình chế tạo gồm hai loại :Dỡng đo và dỡng kiểm. D- ỡng đo dùng để kiểm tra profin chi tiết ,dỡng kiểm dùng để kiểm tra dỡng đo. - Dỡng đo : Cấp chính xác 7, miền dung sai H , h (bao và bị bao). - Dỡng kiểm : Cấp chính xác 6, miền dung sai J s , j s (bao và bị bao). 5 L c c a b L d 1 - Vật liệu dỡng : Thép lò xo 65, nhiệt luyện đạt 62 65 HRC. Độ nhám bề mặt làm việc R a 0,63 àm, mặt còn lại R a 1,25 àm . VII. Điều kiện kỹ thuật của dao tiện định hình : 1. Vật liệu phần cắt : Thép gió P18 2. Vật liệu phần thân : Thép 45 3. Độ cứng sau nhiệt luyện: Phần cắt HRC : 62 ữ 65 Phần thân HRC:35 ữ 45 4. Độ nhám : Mặt trớc và mặt sau không lớn hơn Ra < 0,25 Mặt tựa, rãnh mang cá không lớn hơn Ra < 0,5 Mặt còn lại không lớn hơn Ra < 2,0 5. Mối hàn phần cắt và phần thân bằng hàn tiếp xúc bảo độ đồng đều mối hàn. 6. Sai lệch góc cắt tơng ứng với góc + không quá 0 1 7. Nhãn hiệu sản phẩm : Nơi sản xuất : Đại Học BáCH KHOA Hà NộI Vật liệu làm dao : P18 Góc trớc 25 = 0 , góc sau 12 = 0 của dao Phần II 6 R3 5 5 d=5 R3 5 5 d=5 40 45 57 14 8 12 26 36 47 0,5 + _ 0,5 + _ 0,5 + _ 0,01 + _ 0,01 + _ 0,01 + _ 0,01 + _ 0,1 + _ 0,1 + _ Dao phay lăn răng Yêu cầu : Thiết kế dao phay lăn răng để gia công bánh răng có môdun m = 8. Vật liệu gia công: Thép 40 XH có b = 950 N / mm 2 . I. Tính toán thiết kế dao : Dao phay lăn răng dùng để gia công bánh răng trụ răng thẳng hoặc bánh răng nghiêng ăn khớp ngoài và một phần ăn khớp trong. Dao phay lăn răng đợc chia làm 2 loại: Dao phay tinh và dao phay thô tuỳ theo nguyên công tiếp theo là cà răng hay xọc răng. Dao phay tinh để cắt răng trớc khi cà răng, còn dao phay thô để gia công trớc khi xọc răng . Theo yêu cầu thiết kế dao phay có modul m = 8 ta tiến hành thiết kế dao phay lăn răng tinh một đầu mối. Với dao phay lăn răng có m = 8 đã đợc tiêu chuẩn hoá các bộ phận của nó và với giả thiết dao phay lăn răng với bánh răng hình trụ đợc tạo ra ở nhà máy đạt đợc cấp chính xác là A. 1- Bớc theo phơng pháp tuyến: t n = *m*n m: môdun bánh răng gia công n: Số đầu mối cắt ren, lấy n = 1 => t n = *8*1 = 25,13 ( mm ) 2 - Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến : === 2 * 2 m n t n S 12,56 ( mm ) 3 - Chiều cao đầu răng : h 1 =1,25*m*f f : hệ số chiều cao đầu răng, chọn f = 1 . => h 1 = 1,25*8*1 = 10 ( mm ) 4 - Chiều cao chân răng: h 2 =1,25*m*f => h 2 = 1,25*8*1 = 10 ( mm ) 5 - Chiều cao của răng : h = 1,25*m*f => h = 2,5*8*1 = 20 ( mm ) 6 - Trị số góc profin theo mặt trớc: : góc ăn khớp, = 20 = 2 1 = - = 20 - 2 = 1958 7 - Bán kính vê đầu răng: r 1 = 0,25*m = 0,25* 8 = 2 ( mm ) 8 - Bán kính lợng chân răng: r 2 = 0,3*m = 0,3*8 = 2,4 ( mm ) 9 - Đờng kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay lăn răng : Tra bảng 9 với m = 8 có D e = 125 ( mm ) 10 - Số răng : Z 7 Z = 360 Cos = 1 - 4,5 * e D fm * = 1 - 4,5* 125 1*8 0,712 44 o 36 Z = '3644 360 o 8,07 ; Chọn Z = 8 răng . 11 - Lợng hớt lng : K K = tg Z D e * . ; : Góc sau trên đỉnh răng, lấy = 10 o K = o tg10 8 125* 8,65 ; lấy tròn K = 9 (mm) 12 - Lợng hớt lng lần thứ hai : K 1 K 1 = (1,2 ữ 1,5)*K K 1 = (1,2 ữ 1,5)*9 = 10,8 ữ 13,5 ; lấy K 1 = 11 ( mm ) 13 - Đờng kính trung bình tính toán : ( Đối với dao có mài profin ) D t = D e - 2,5 * m * f - 0,2 *K = 125 - 2,5 *8*1 - 0,2 *9 = 103,2 ( mm ) 14 - Góc nghiêng lý thuyết của rãnh xoắn( Góc xoắn của rãnh vít ) : sin = t D nm* , n : Số đầu mối ren của dao . sin = 2,103 1*8 = 0,0775 => = 4 o 27 15 - Bớc rãnh xoắn lý thuyết (Bớc xoắn của rãnh vít): T = * D t * cotg = * 103,2 * cotg (4 o 27) 4168 (mm) 16 - Bớc của răng vít theo chiều trục : t = cos n t = )'274cos( 13,25 o = 25,209 (mm) 17 - Chiều sâu của răng thoát phoi H : (ở đây dao phay mài profin) H = h + 2 1 KK + + (1 ữ 2) = 20 + 1 2 119 + + = 32 (mm) 18 - Góc của rãnh thoát phoi : Chọn phụ thuộc vào số răng Z của dao phay Z = 8 răng => = 25 19 - Bán kính cung tròn ở đầu rãnh: r k = Z H e D *10 )*2(* = 8*10 )31*2125(* 2,5 (mm) 20 - Đờng kính lỗ gá : Chọn phụ thuộc vào đờng kính răng 8 d = D e - 2 *H - 0,8*m - 7 = 125 - 2 *32 - 0,8 *8 - 7 = 47,6 (mm) Ta lấy theo tiêu chuẩn d = 48 ( OCTY 4020 - 48 ) 21 - Đờng kính của đoạn lỗ không lắp ghép : d 1 = 1,05 * d = 1,05 *48 50 (mm) 22 - Đờng kính của gờ : D 1 = D e - 2*H - (1 ữ 2 ) = 125 - 2*32 - (1 ữ 2) = 60 (mm) 23 - Chiều dài của gờ : l = (3,5 ữ 5), lấy l = 4(mm) 24 - Chiều dài phần làm việc của dao : L 1 = 107 ( mm ) 25 - Chiều dài toàn bộ của dao : L = L 1 + 2 * l = 107 + 2 *4 = 115 (mm) II. Điều kiện kỹ thuật của dao : 1. Vật liệu thép P18. Độ cứng HRC = 62 ữ 65 2. Kiểu dao phay liền : m = 8. 3. Dung sai của dao cấp chính xác A 4. Giới hạn sai lệch bớc : 0,025mm 5. Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dài 3 bớc : 0,040mm 6 6. Độ đảo hớng kính theo đờng kính ngoài trong giới hạn một vòng ren : 0,050 7. Sai lệch giới hạn góc profile (trong giới hạn của phần có hiệu lực của profile và đờng thẳng của nó trong tiết diện pháp tuyến) : 0,030 mm . 8. Giới hạn sai lệch hớng kính của mặt trớc ở điểm bất kỳ trên chiều cao profile (Chỉ tháo 1 phía phần khoét đáy) : 0,150 mm . 9. Sai số tích luỹ lớn nhất của bớc vòng của rãnh xoắn : 0,070 mm 10. Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng phân bố dọc rẵnh thoát phoi đến trục dao phay : + 0,025 mm . 11. Độ đảo hớng kính của gờ : 0,020 mm 12. Độ đảo mặt đầu của gờ: 0,020 mm 13. Sai lệch của góc cắt bằng phút : +13 -7 14. Sai lệch chiều dài răng : + 0,450 mm 15. Sai lệch chiều dày răng : 0,050 mm Phần III Thiết kế dao phay Định hình Yêu cầu: 9 I 16 6 13 R13 2 7 Thiết kế dao phay định hình > 0 để gia công chi tiết nh hình vẽ. Thép gia công 45 Giới hạn bền b = 650 N/ mm 2 . (Bề mặt I và II không gia công). I. Phân tích chi tiết và chọn dao : Chi tiết có dạng rãnh, có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cung tròn. Vì vậy ta chọn dao phay hình hớt lng, là loại dao phổ biến dùng để gia công các chi tiết định hình. Với dạng profile phức tạp nh vậy ta chỉ hớt lng dao 1 lần, tức là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt luyện. Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo dao có góc trớc dơng > 0. Vì chiều cao profile lớn nhất h cmax = 20 mm, chiều rộng rãnh l = 34 mm, ta nhận thấy rằng kết cấu của lỡi cắt cha chắc đã đủ cứng vững do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi nghiêng. Căn cứ vào chiều cao lớn nhất của chi tiết h 0 = 20 mm ta tra Bảng 10-V (Trang 18 - Tập 2 HDTKDCC) ta có : Số răng của dao Z = 10 Đờng kính đỉnh của dao D = 150 mm. Vì D > 100 Do đó ta phải chế tạo dao là dao phay định hình hớt lng 1 lần, có góc trớc > 0, đáy rãnh thoát phoi nghiêng và răng dao hàn vào thân dao. Theo Bảng 13-V (Trang 31 - Tập 2 HDTKDCC) ta có các thông số nh sau : h o h 01 b D B d h h 1 K D 1 D o d 1 d 2 d 3 H 20 7 34 160 36 40 20 7 8,5 25 o 152 75 60 80 42 42,5 II. Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục : Ta cần xác định chiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục để chế tạo ra dao cắt. Có sơ đồ tính toán nh sau : 10 [...]... trên mặt trớc Các kích thớc còn lại thể hiện trên bản vẽ chi tiết 14 Tài liệu tham khảo [1] Đậu Lê Xin Hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại (Tài liệu th viện) [2] Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học dao cắt (Tài liệu th viện) [3] Nguyễn Duy, Trần Thế Lục, Bành Tiến Long Bài giảng Thiết kế dụng cụ công nghiệp Hà nội 2001 [4] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân... của profin dụng cụ 4 VI Thiết kế dỡng 4 VII Điều kiện kỹ thuật của dao tiện định hình 5 Phần II : Dao phay lăn răng 6 I Tính toán thiết kế dao 6 II Điều kiện kỹ thuật của dao 8 Phần III : Dao phay định hình 9 I Phân tích chi tiết và chọn dao 9 II Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục 9 III Tính toán profile trong tiết diện qua mặt trớc của dao 11 IV Chọn kết cấu dao 13 V Thiết kế dỡng 13... 11,258 11,914 12,401 12,737 12,935 13 20 h'di 11,725 12,413 12,924 13,277 13,485 13,554 20,960 li 25,5 26,8 28,1 29,4 30,7 32 34 13 IV Chọn kết cấu dao Các thông số kết cấu dao đợc chọn theo Bảng 13-V (Trang 31Tập 2 HDTKDCC ) Thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết V Thiết kế dỡng 15 70 2 115 70 R3 20 40 3 Dỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo, đợc chế tạo theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h