Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim loại
Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Lời nói đầu Dụng cụ cắt gọt cùng với máy công cụ là những công cụ lao động chủ yếu trong phân xởng gia công cơ khí của nhà máy chế tạo máy. Chi phí cho dụng cụ cắt thờng khá lớn, chiếm khoảng 5%-17% vốn lu động của nhà máy cắt gọt. Do vậy việc sử dụng hợp lí dụng cụ cắt có ý nghĩa lớn đối với nền kinh tế nói chung và hiệu quả kinh tế đối với từng nhà máy nói riêng. Nhiệm vụ của ngời cán bộ kĩ thuật khi thiết kế công nghệ gia công cần phải chọn loại dụng cụ hợp lí, chọn phơng án kết cấu và thông số hình học hợp lí ứng với điều kiện cụ thể xảy ra trong cắt gọt . Đồ án môn học thiết kế dụng cụ cắt giúp cho học viên nắm đợc cách thức thiết kế một dụng cụ cắt hợp lí đảm bảo đợc yêu cầu kĩ thuật đồng thời học viên tích luỹ đợc các kiến thức cơ bản trong ngành cơ khí chế tạo máy. Do thời gian và khả năng còn hạn chế nên đồ án đợc hoàn thành với chất lợng ch- a cao, em mong đợc sự chỉ bảo tận tình của các thầy giúp em hoàn thiện đồ án tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo tiến sĩ Nguyễn đức Phơng cùng các thầy giáo trong bộ môn Chế Tạo Máy đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án. Học viên thực hiện Nguyễn Xuân Thắng Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 2 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại khoa cơ khí bộ môn chế tạo máy nhiệm vụ đồ án môn học môn: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại 1. Đề bài: +Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết số 4.4 +Thiết kế dao phay định hình gia công chi tiết số 3.1 2. Nội dung A. Thuyết minh: -Phần 1: Thiết kế dao tiện định hình 1.1. Phân tích chi tiết 1.2. Chọn vật liệu làm dao 1.3. Trình tự tính toán 1.4. Xác định kết cấu dao tiện 1.5. Phân tích sai số -Phần 2: Thiết kế dao phay định hình 2.1.Chi tiết cần gia công và các số liệu đã cho 2.2.Chọn vật liệu làm dao 2.3.Chọn dao phay gia công và các góc độ 2.4.Xác định profin lỡi cắt dao phay hớt lng 2.5.Nhận xét - phần 3: Kết luận. - Phần 4: Tài liêu tham khảo. B. Bản vẽ: Hai bản vẽ A 1 vẽ sơ đồ tính hai dao, hai bản vẽ A 3 vẽ hai dao, 1 bản vẽ A 3 vẽ dao tiện lắp trên gá. Học viên thực hiện: Nguyễn Xuân Thắng. Ngời giao đồ án: Lớp : CNCT Vũ Khí 36. Tiến sĩ Nguyễn Đức Phơng. Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 3 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại A. Nội dung thuyết minh: Phần 1: Thiết kế dao tiện định hình. Đề bài số 1.1: Thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết nh hình vẽ: 1.1. Phân tích chi tiết. Chi tiết cần gia công có dạng tròn xoay, biên dạng tơng đối phức tạp đặc biệt là bề mặt có prôfin cung tròn bán kính R = 50 mm. Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết và để quá trình gia công diễn ra thuận lợi ta chọn loại dao để gia công chi tiết là dao hình lăng trụ, dao đợc gá nghiêng để tạo ra góc sau tại tiết diện a_a. 1.2. Chon vật liệu làm dao. Năng suất công tác của một loại dụng cụ cắt phụ thuộc rất nhiều vào khả năng giữ đ- ợc tính cắt trong một khoảng thời gian dài của vật liệu làm dao. Trong quá trình cắt, ngoài các điều kiện chịu áp lực và nhiệt độ cao, dụng cụ cắt còn chịu rung động, mài mòn, khiến cho tính cắt gọt của dụng cụ làm dao chóng bị thay đổi. Do đó muốn làm việc đợc vật liệu làm dao phải đảm bảo đợc các yêu cầu về độ cứng, độ bền cơ học, tính chịu nóng tính chịu mài mòn, tính công nghệ, tính kinh tế. Thông thờng để gia công các chi tiết bằng thép, ngời ta thờng sử dụng thép gió để làm dụng cụ cắt, ở đây ta cũng chọn thép gió để làm dụng cụ: Thép gió có một số u điểm sau: có tốc độ cắt cao hơn từ 2-4 lần, có tuổi bền gấp 8-15 lần so với thép cacbon và thép hợp kim dụng cụ. Thép gió có thể làm việc đợc ở nhiệt độ 500 0 ữ 600 0 c với tốc độ cắt trung bình 25-35(m/ph). Trên cơ sở đó ta chọn vật liệu làm dao là thép gió P18 với các thông số : - Khả năng chịu nhiệt 600 0 C - Tốc độ cắt 25-35 m/p - Độ cứng HRC = 65 - Giới hạn bền uốn 2250 MPa - Giới hạn bền nén 3730 MPa Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 4 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại - Độ dẫn nhiệt 21 1.3. Trình tự tính toán. Góc sau trong tiết diện vuông góc trục chi tiết đợc chọn theo tiêu chuẩn phụ thuộc vào điều kiện gia công = 8 ữ 15 0 , ta chọn = 13 0 . Góc sau ảnh hởng trực tiếp đến quá trình cắt (ma sát nhiệt độ mòn) là góc sau trong tiết diện chính. Tại điểm bất kỳ của lỡi cắt, để có thể cắt đợc thuận lợi góc sau trong tiết diện chính phải lớn hơn giá trị cho phép nhất định [ N ] = 3 0 ữ 5 0 . Trong trờng hợp N = 0 nh ở tiết diện a-a, dao tiện định hình cần đợc gá nghiêng để tạo góc sau N > 0, tức là khi tính toán thiết kế trục vuông góc với chuẩn kẹp không vuông góc với trục chi tiết mà đợc xoay đi một góc . Góc xoay đợc tính theo công thức: ( ) tg tg N =+ sin Trong đó là góc nghiêng của profin chi tiết, với chi tiết này = 0 (tại tiết diện a_a). Góc N ta chọn bằng 6 0 . Do đó góc nghiêng của dao: = 27,1 0 . Sau đây ta sẽ tính toán profin dao tiện định hình gá nghiêng (sơ đồ tính toán đợc thể hiện trên bản vẽ số 1). Ví dụ ta cần xác định điểm 2 trên dao để cắt điểm 2 tơng ứng trên chi tiết. Điểm 1 đợc trọn làm điểm cơ sở với góc xoay = 27,1 0 . Từ điểm 1 dựng đờng thẳng a vuông góc với tiết diện N_N, đây là đờng cơ sở tởng tợng vì nó ngang tâm chi tiết. Đờng thẳng a cắt đờng 2-2 vuông góc với trục chi tiết tại 2, Từ điểm 2 trên hình chiếu đứng của chi tiết vẽ mặt trớc có góc trớc T đợc tính theo công thức cos.tgtg T = Góc trớc chọn theo tiêu chuẩn = 22 ữ 25 0 , ta chọn = 24 0 . T = 21,6 0 . Mặt trớc cắt vòng tròn r 2 tại 2 trên hình chiếu đứng, từ đây ta dễ dàng xác định đợc vị trí của 2 tơng ứng trên hình chiếu bằng. Từ điểm 2 và 2 ta tìm đợc điểm 1 và 2 trên mặt trớc của dao. Vẽ mặt sau tại các điểm 1 và 2 ta xác định đợc chiều cao h 2 của profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau. Đối với các điểm khác ta thực hiện tơng tự, riêng đối với đoạn có bán kính cong R= 50 ta cần xác định 3 điểm để có thể dựng đợc biên dạng dao (các điểm 4, 5, 6 trên hình vẽ) Sau khi xây dựng xong biên dạng ta có thể thực hiện các bớc tính toán bằng phơng pháp giải tích hoặc bằng phơng pháp hình học. Sau khi tính đợc các khoảng cách h i (chiều cao prôfin đo trong mặt phẳng vuông góc với mặt sau), và các khoảng cách T i (chiều cao prôfin đo trong mặt trớc), và kích thớc chiều trục x i , ta tiến hành vẽ dao gá nghiêng hoàn toàn nh đối với dao gá thẳng. Ta phải tính cho các điểm 2, 3, 4, 5, 6, 7. a. Điểm 2. Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 5 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Ta có: mmbac mmrb mmra r m mmrm mm l a mmr mmtgtgl rr T T TT T T 51,10 25,7cos 76,17cos 987,0cos27,9 161,0 18 9,2 sin 9,2sin. 5,22 cos 8,72,1018 2,101,27.20'12 12 222 2 2 222 2 0 2 1 2 2 2 2 0 2 ' 1 2 ' ' ' ' == == == == === == == == === = mmbax mmcb T 05,1845,45,22 45,4sincos 2 2 === == Chiều cao prôphin trong mặt trớc: mm c T T 94,9 cos coscos 2 2 == Chiều cao prôfin trong tiết diện pháp tuyến với mặt sau: ( ) mmTh 94,7cos 22 =+= b. Điểm 3. Ta có: mmbac mmrb mmra r m mmrm mm l a mmr mmtgtgl rr T T TT T T 6,9 23,6cos 81,15cos 988,0cos88,8 154,0 16 47,2 sin 47,26,21sin.7,6sin. 71,24 1,27cos 22 cos 7,63,1118 3,111,27.22'13 13 333 3 3 333 3 0 3 3 3 0 3 0 3 3 0 3 ' 1 3 ' ' ' ' == == == == === === === == === = mmbax mmcb T 7,2001,471,24 01,4sincos 3 3 === == Chiều cao prôphin trong mặt trớc: mm c T T 7,8 cos coscos 3 3 == Chiều cao prôfin trong tiết diện pháp tuyến với mặt sau: ( ) mmTh 95,6cos 33 =+= c. Điểm 4. Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 6 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Ta có: mmbac mmrb mmra r m mmrm a mmrr T T TT T T 8,4 7,16cos 5,21cos 955,0cos1,17 29,0 5,22 63,6 sin 63,66,21sin.18sin. 0 ;18 444 4 4 444 4 0 4 4 4 0 4 1 4 ' ' ' == == == == === === = == mmbx mmcb T 03,2 03,2sincos 4 4 == == Chiều cao prôphin trong mặt trớc: mm c T T 16,4 cos coscos 4 4 == Chiều cao prôfin trong tiết diện pháp tuyến với mặt sau: ( ) mmTh 33,3cos 44 =+= d. Điểm 5. Ta có: mmabc mmrb mmra r m mmrm mm l a mmr mmtgtgl rr T T TT T T 85,9 45,32cos 6,22cos 869,0cos6,29 494,0 26 85,12 sin 85,126,21sin.9,34sin. 07,37 1,27cos 33 cos 9,349,1618 9,161,27.33'15 15 555 5 5 555 5 0 5 5 5 0 5 0 5 5 0 5 ' 1 3 ' ' ' ' == == == == === === === =+= === += mmbax mmcb T 24,4117,407,37 17,4sincos 5 5 =+=+= == Chiều cao prôphin trong mặt trớc: mm c T T 92,8 cos coscos 5 5 == Chiều cao prôfin trong tiết diện pháp tuyến với mặt sau: ( ) mmTh 1,7cos 55 =+= e. Điểm 6. Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 7 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Ta có: mmabc mmrb mmra r m mmrm mm l a mmr mmtgtgl rr T T TT T T 67,7 67,37cos 30cos 895,0cos45,26 445,0 5,33 92,14 sin 92,146,21sin.52,40sin. 4,49 1,27cos 44 cos 52,4052,2218 52,221,27.44'16 16 666 6 6 666 6 0 6 6 6 0 6 0 6 6 0 6 ' 1 6 ' ' ' ' == == == == === === === =+= === += mmbax mmcb T 65,5225,34,49 25,3sincos 6 6 =+=+= == Chiều cao prôphin trong mặt trớc: mm c T T 95,6 cos coscos 6 6 == Chiều cao prôfin trong tiết diện pháp tuyến với mặt sau: ( ) mmTh 55,5cos 66 =+= f. Điểm 7. Ta có: mmabc mmrb mmra r m mmrm mm l a mmr mmtgtgl rr T T TT T T 76,12 05,39cos 29,26cos 862,0cos46,30 507,0 5,30 46,15 sin 46,156,21sin.42sin. 8,52 1,27cos 47 cos 422418 241,27.47'17 17 777 7 7 777 7 0 7 7 7 0 7 0 7 7 0 7 ' 1 7 ' ' ' ' == == == == === === === =+= === += mmbax mmcb T 2,584,58,52 4,5sincos 7 7 =+=+= == Chiều cao prôphin trong mặt trớc: mm c T T 56,11 cos coscos 7 7 == Chiều cao prôfin trong tiết diện pháp tuyến với mặt sau: ( ) mmTh 23,9cos 77 =+= 1.4. Xác định kết cấu dao tiện. + Chiều dài chung của dao tiện định hình: Ngoài phần gia công đúng, dao tiện định hình còn thiết kế phần trụ để vát mép mặt đầu và cắt đứt. Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 8 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Đầu tự do của dao làm thêm chiều rộng a = 3 mm để tăng sức bền cho dao. Phần vát mép dao đợc làm rộng thêm đoạn c = 5 mm. + Hình dáng của dao: thân dao làm bằng thép 45, Phần cắt làm bằng thép gío P18, dao đợc kẹp bằng rãnh mang cá . Khi dao bị mòn tiến hành mài mặt trớc song song với mặt trớc cũ để đảm bảo tổng các góc (+) = const. 1.5. Phân tích sai số: Do trên đoạn có đờng sinh cong của chi tiết, lỡi cắt không trùng với đờng sinh của chi tiết nên khi gia công sẽ gây ra sai số. Ngoài ra sai số chế tạo và các sai số gá kẹp dao và chi tiết dều làm ảnh hởng đến độ chính xác của chi tiết gia công. Phần II: Thiết Kế Dao Phay Định Hình 2.1. Chi tiết cần gia công và các số liệu đã cho . Đờng kinh ngoài của dao: D=140 ;Z =12 Đờng kính lổ dao : d=50 R = 28 =120 0 L=55; L 1 =15 ; H=50 Chi tiết cần gia công nh sau: Nhận xét: Ta thấy rằng L=55, L 1 =15,mặt khác ta tính đoạn AB ta thấy rằng AB=OA 2 +OB 2 -2OA.OB.cos120 0 =28 2 +28 2 -2.28.28.cos120 0 =48,5 mm Rõ ràng L 1 +AB =15+48,5 =63,5 lớn hơn L =55 suy ra vô lí. Nh vậy ta có thể chọn L =L 1 +AB +L 1 =15 + 15 +48,5 =78,5 (mm) 2.2. Chọn vật liệu làm dao Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 9 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Nh đã nói ở phần dao tiện ,ta thấy vật liệu làm dao có một ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với quá trình gia công.Và theo phân tích ở phần dao tiện ta cũng chọn vật liệu làm dao là thép gió P10 2.3. Chọn dao phay gia công và các góc độ. Do những u điểm của dao phay hớt lng nên ta chọn loại dao này.Và cụ thể là ta chọn dao phay hớt lng hai lần. Thờng k 2 = (1,5-1,75)k 1 Chọn góc : =10 0 ; =20 0 Chọn đờng cong hớt lng Đờng cong hớt lng mặt sau cần lựa chọn để đảm bảo hình dáng chi tiết gia công không thay đổi trong loạt, nó cần thoả mãn các điều kiện sau: - Chiều cao răng dao (h) không thay đổi ở các tiết diện khác nhau của răng. - Góc sau tại mọt điểm bất kỳ trên mặt sau cần phải bằng một giá trị không đổi. Có nhiều đờng cong có thể thoả mãn các yêu cầu này. Do những u điểm và khả năng công nghệ thực tế có thể đảm bảo, ta chọn dạng đờng cong hớt lng là đờng cong acsimet có phơng trình: = a 2.4. xác định profin lỡi cắt dao phay hớt lng a. Tính l ợng hớt l ng: Lợng hớt lng lần 1: K 1 = z tgD = 12 10.140.14,3 0 tg =6,5 Lợng hớt lng lần 2: k 2 = (1,5-1,75)k 1 = (1,5-1,75)6,5 = 9,75-11,375. Chọn k 2 =11 b. Tính góc giữa các răng . = z 2 =2.3,14 12 = 0,5236 rad =30,015 0 . c. Góc l ợn ở góc đáy rãnh răng : r = (2-4) mm. Chọn r = 3 mm. d. Tính chiều cao toàn bộ răng dao. Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 10 Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại H = h +k +r Trong đó h = H c +(1-2) mm H c là chiều cao biên dạng chi tiết. H c = R(1-cos58,5 0 ) = 14,325 mm Do đó,h = (15,325-16,325) mm . Lấy h = 16 mm. K = k 1 = 6,5 mm Vậy H = 16+6,5+3 = 25,5 mm. e. Thiết kế biên dạng dao phay hớt l ng có góc tr ớc = 20 0 . Để đảm bảo chế tạo chi tiết đúng , ngời ta tính toán biên dạng dao trên 2 tiết diện là tiết diện mặt trớc và tiết diện chiều trục. Trong đó biên dạng trongtiết diện qua mặt trớc dùng để kiểm tra việc chế tạo quá trình mài lại. Biên dạng dao trong tiết diện qua trục dùng để tính toán dao tiện hớt lng và kiểm tra hớt lng ở mặt sau. Ta có sơ đồ tính nh sau: Trong đó ta chọn 7 điểm để tính (nh hình vẽ) với: Điểm 4 có H ct = 0 Điểm 3;5 có H ct =21 Điểm 1;2;6;7 có H ct =42. Cách tính nh sau: Giả sử ta tính cho điểm 7.Còn các điểm khác tơng tự. Từ tâm O ta vẽ vòng lăn của dao phay.Sau đó vẽ mặt trớc =25 0 đờng thẳng này phảI tiếp tuyến với đờng tròn cơ sở , từ điểm 7 của chi tiết ta gióng ngang sang cắt bán kính OP tại điểm M 1 , ta vẽ vòng tròn tâm O bán kính OM đờng tròn này cắt mặt trớc của dao tại M 1 , từ M 1 vẽ đờng cong acsimet , và đờng cong này cắt OP tại E 1 .Nh vậy ta có đoạn E 1 P chính là H d trên tiết diện chiều trục. Và đoạn PM 1 chính là H d trên tiết diện mặt trớc. Ta tính H d trên tiết diện chiều trục: Ta có D m = D d -2h c7 =140- 2.14 = 112 mm . Mục tiêu ta phải tính H d . Tíng góc : Ta có:r 0 = R d sin = R M sin (=+). Suy ra :R d sin= R M sin(+). Vậy sin(+)=R d R M sin = 56 70 sin20 0 =0,428. Lúc này ta có + = 25,31 0 . Vậy ta có = 25,31 20 = 5,31 0 Gvhd: Nguyễn Đức Phơng Hvth: Nguyễn Xuân Thắng 11 [...]... Hvth: Nguyễn Xuân Thắng Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại nhiều điều cha thật hợp lý, nhng với điều kiện công nghệ của nớc ta hiện nay các dung cụ đó hoàn toàn có thể đợc chế tạo và tham gia vào sản xuất Để có thể hoàn thiện hơn nữa việc tiếp thu kiến thức môn học để trong tơng lai em có thể giải quyết tốt hơn nhiệm vụ thiết kế dụng cụ cắt kim loại, em kính mong nhận đợc sự chi... thiết kế nếu ta chọn góc = 0, thì việc tính biên dạng dao quả là đơn giản., xong khi = 0 thì điều kiện cắt sẽ không khả thi , do đó ta chọn > 0 Nhng khi > 0 thì việc tính toán sẽ phức tap hơn và biên dạng dao sẽ có những sai số nhất định Phần 3: Kết luận Trong vấn đề giải quyết bài toán thiết kế rất ít khi có phơng án tối u mà chỉ có thể đạt đến phơng án hợp lý Với 2 dụng cụ cắt vừa đợc thiết kế. .. quyết tốt hơn nhiệm vụ thiết kế dụng cụ cắt kim loại, em kính mong nhận đợc sự chi bảo tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Phần 4: Tài liệu tham khảo 1 Thiết kế dụng cụ cắt kim loại - NXB Quân đội nhân dân Hà Nội - 2002 2 Thiết kế dụng cụ cắt kim loại, tập 1 - NXB Khoa học và kỹ thuật - 1973 Gvhd: Nguyễn Đức Phơng 13 Hvth: Nguyễn Xuân Thắng ...Thuyết minh đồ án môn học: Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Ta thấy rằng khi dao phay quay đợc 1 góc = 30,010 thì nó phay đợc 1 lợng hớt lng là k = 6,5 (mm) Vậy khi nó quay đợc 1 góc là 0 = 5,310 thì nó phay đợc 1 lợng là x= k 5,31.6,5