Bài tập lơn thiết kế dụng cụ cắt, lập quy trình công nghệ

Bµi 1: THIÕT KÕ DAO TIÖN §ÞNH H×NH Bài 1: Thiết kế dao tiện định hình . HÌNH 1 VËt liÖu gia c«ng: ThÐp 45 cã b = 750 Nmm2 Yªu cÇu: ThiÕt kÕ dông cô c¾t. ThiÕt kÕ d­ìng kiÓm tra vµ ph­¬ng ph¸p kiÓm tra. LËp quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng (S¬ ®å g¸ ®Æt: ®Þnh vÞ, kÑp chÆt, m¸y, dông cô gia c«ng) (kh«ng tÝnh chÕ ®é c¾t). Ph­¬ng ph¸p mµi dao 1.1 Phân tích chi tiết gia công : Chi tiêtgia công làm từ thép C45, σb = 750 Nmm2 .Chi tiết gia công có hình dạng không quá phức tạp. Đây là chi tiết dạng trụ bậc tròn xoay bao gồm các bề mặt trụ tròn xoay và bề mặt côn. Chi tiết có profil đơn giản, chiều sâu profil nhỏ, chiều dài chi tiết ngắn. Ta chọn dao tiện định hình hình lăng trụ để gia công vì dễ chế tạo hơn và gia công chi tiết có độ chính xác cao hơn. Dao tiện định hình lăng trụ có độ cứng vững cao hơn dao tiện định hình hình tròn đồng thời dao lăng trụ chỉ gây ra sai số ∆1. Do không yêu cầu độ chính xác quá cao nên để đơn giản ta chọn gá dao thẳng để gia công chi tiết đã cho. 1.2 chọn vât liệu làm dao: Chọn vật liệu làm dao: Do dao làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, lực cắt lớn, nhiệt cắt lớn, ma sát lớn vì vậy cần chọn vật liệu làm dao có độ cứng cao, độ bền cơ học cao và khả năng chịu mài mòn tốt. Với vật liệu chi tiết gia công là C45 có σb = 750 Nmm2 ta chọn vật liệu làm dao là thép gió P18. 1.3 Chọn 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. Vì vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở. 1.4 Chọn góc trước γ và góc sau α:

Bài 1: THIếT Kế DAO TIệN ĐịNH HìNH

Bài 1: Thiết kế dao tiện định hỡnh

HèNH 1

- Vật liệu gia công: Thép 45 có b = 750 N/mm2

Yêu cầu:

- Thiết kế dụng cụ cắt

- Thiết kế dỡng kiểm tra và phơng pháp kiểm tra

- Lập quy trình công nghệ gia công (Sơ đồ gá đặt: định vị, kẹp chặt, máy, dụng cụ gia công) (không tính chế độ cắt).

- Phơng pháp mài dao

1.1 Phõn tớch chi tiết gia cụng :

Chi tiờtgia cụng làm từ thộp C45, σb = 750 N/mm2 Chi tiết gia cụng cú hỡnh

`

dạng không quá phức tạp Đây là chi tiết dạng trụ bậc tròn xoay bao gồm các

bề mặt trụ tròn xoay và bề mặt côn Chi tiết có profil đơn giản, chiều sâu profil nhỏ, chiều dài chi tiết ngắn Ta chọn dao tiện định hình hình lăng trụ để gia công vì dễ chế tạo hơn và gia công chi tiết có độ chính xác cao hơn Dao tiện định hình lăng trụ có độ cứng vững cao hơn dao tiện định hình hình tròn đồng thời dao lăng trụ chỉ gây ra sai số ∆1 Do không yêu cầu độ chính xác quá cao nên để đơn giản ta chọn gá dao thẳng để gia công chi tiết đã cho

1.2 chọn võt liệu làm dao:

Chọn vật liệu làm dao: Do dao làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, lực cắt lớn, nhiệt cắt lớn, ma sỏt lớn vỡ vậy cần chọn vật liệu làm dao cú độ cứng cao,

độ bền cơ học cao và khả năng chịu mài mũn tốt Với vật liệu chi tiết gia cụng

là C45 cú σb = 750 N/mm2 ta chọn vật liệu làm dao là thộp giú P18

1.3 Chọn điểm cơ sở:

Để thuận tiện cho việc tớnh toỏn ta chọn điểm cơ sở theo nguyờn tắc: Điểm

cơ sở là điểm nằm ngang tõm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất Vỡ vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

1.5 Tớnh toỏn chiều cao profil dao:

Chọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở đợc chọn là một điểm nằm ngang tâm

chi tiết nhất hay xa chuẩn kẹp của dao nhất Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

Công thức tính toán: A = r1.sin; B = r1.cos 

Sin i = A / ri ; Ci = ri.cos i;

i = Ci – B

ti= i cos(  +  )

Trong đó :

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở

ri : bán kính chi tiết ở điểm tính toán



mm B



mm h

4

00

3

76 19 )

25 sin

10

8 arcsin(

) sin

mm r

4

Tớnh tại điểm 5:

r5 9

0 0

5

065 22 25

sin 9

8 arcsin sin

7

0 0

6 7

15

8 arcsin sin

mm r

C

C cos 15 cos 13 02 0 14 6

6 6

7

mm B

8 9

8 sin 25 ) 23 23

5 7

7 arcsin(

) sin

) ( 892 6 23 23 cos 5 7 ) cos

8 8

9

) ( 584 0 344 6 892 6 8

9

8   C  B   mm



) ( 466 0 ) 25 12 cos(

584 0 )

10

21

8 arcsin sin

C cos 21 cos 13 026 0 20 45

10 10

mm B



mm

Ta có bảng tính toán profil dao như sau:

min max max D D mm

1.6 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt:

Chọn kích thước phần phụ như sau:

a = b = 1 (mm)

g: Chiều rộng lưỡi dao cắt đứt, chọn g = 1 (mm)

f: chiều rộng vát của chi tiết, chọn f = 1(mm)

c = f + g + 1 =3 (mm)

φ1 = 45° ; φ = 45°

d = (c – g)tgφ1 +2

= (3 – 1)tg45° +2 = 4 (mm)

Chiều dài của dao:

Sai lệch profil dao: ±0,05

Mặt trước và mặt sau khụng cú vết chỏy sau khi mài

Kớ hiệu dao: DTĐH; N06; α = 12°; γ = 25°; P18

1.8 Thiết kế d ỡng đo kiểm.

Dỡng đo dùng để kiểm tra độ chính xác hình dáng kích thớc dao định hình ỡng kiểm dùng để kiểm tra độ chính xác về hình dáng, kích thớc của dỡng đo

D-a D ỡng đo

Kích thớc danh nghĩa của dỡng đo đợc quy định theo luật kích thớc bao và

bị bao

Biên dạng của dỡng đo đợc xem nh là bao với biên dạng lỡi cắt của dao, do

đó kích thớc danh nghĩa của dỡng đợc lấy bằng trị số lớn nhất kích thớc danh nghĩa của dao Vì trờng dung sai của kích thớc biên dạng dao đều phân bố về phía âm, nên kích thớc danh nghĩa của dỡng đo bằng kích thớc danh nghĩa củadao, trờng dung sai các kích thớc biên dạng của dỡng đo dợc phân bố về phía dơng Trị số dung sai chế tạo các kích thớc biên dạng của dỡng đo đợc tra theobảng 2-9 Theo đó các kích thớc chiều cao hình dáng, kích thớc chiều trục có dung sai 0.006mm

b D ỡng kiểm.

kích thớc danh nghĩa của dỡng kiểm lấy bằng kích thớc danh nghĩa của ỡng đo, trờng dung sai các kích thớc biên dạng đợc phân bố về 2 phía Trị số dung sai chế tạo các kích thớc biên dạng của dỡng kiểm đợc tra theo bảng 2-9.Theo đó, các kích thớc chiều cao hình dáng, kích thớc chiều trục có sai lệch

d-0.002mm

c Vật liệu và yêu cầu kĩ thuật của d ỡng đo và d ỡng kiểm.

Dỡng thờng đợc chế tạo từ loại thép có độ bền cơ học cao, độ chịu mòn cao, nên chọn vật liệu chế tạo dỡng là thép X

Độ cứng sau khi nhiệt luyện đạt đợc: HRC 5865.

Độ nhẵn các bề mặt làm việc đạt cấp chính xác 9 (Ra= 0.32 m)

Độ nhắn các bề mặt còn lại đạt cấp chính xác 7 (Ra= 1.25m)

Chiều dày của dỡng: 24mm.

Chiều dài và chiều rộng của dỡng phụ thuộc vào chiều dài lỡi cắt và để xác

định sao cho dễ sử dụng khi kiểm tra biên dạng dao nên thiết kế: l= 47,5

mm và h= 24 mm

1.9.Chọn gá kẹp dao và máy.

Dao tiện định hỡnh được định vị và kẹp chặt trong gỏ kẹp dao thớch hợp Yờu

cầu của gỏ kẹp là phải đảm bảo định vị dao tốt đỳng với sơ đồ tớnh toỏn , phải

điều chỉnh tốt, kẹp chặt chắc chắn , ổn định và tớnh cụng nghệ tốt , chế tạo và lắp ghộp dễ dàng

Dao tiện định hình lăng trụ đợc thiết kế có chiều cao H= 75mm nên chọn gá kẹp dao có kết cấu nh hình biểu diễn dới đây Với gá kẹp dao này có thể gia công trên các máy tiện tự động 1A240-4, 1A240-6, 1261, 1262

Dao đợc thiết kế có E= 6mm, A=20 mm nên tính đợc:

S=A-2.E.tag =20- 2.6.tag45o=8 mm

Cách gá dao và điều chỉnh dao

- Theo chiều cao tâm chi tiết

- Theo phơng hớng kính của chi tiết

- Theo phơng dọc trục chi tiết

Dưỡng do dựng để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo Kớch thước danh nghĩa của dưỡng bằng kớch thước danh nghĩa của dao.Kớch thước danh nghĩa cảu dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giỏ trị cỏc sai lệch cú thể lấytheo cấp chớnh xỏc 8 với miền dung sai H (TCVN2245-99)

Dưỡng kiểm dựng để kiểm tra dưỡng do Kớch thước danh nghĩa dưỡng kiểm cũng được quy định theo luật bao và bị bao , xong dưỡng do để chế tạo chớnh xỏc , khi đo bị mũn theo cỏc phương ,theo kinh nghiệm , người ta lấy kớch

thước danh nghĩa dưỡng kiểm bằng kích thước danh nghĩa dưỡng do Sai lệchđói xứng , giá trị sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai

Bài 2: Thiết kế dao chuốt lỗ với cỏc số liệu như sau

Các thông số khi thiết kế:

- Vật liệu gia công (theo bảng)

- Đờng kích lỗ sau khi khoan Do (mm)

- Đờng kích lỗ sau khi truốt D

- Chiều dài lỗ gia công L (mm)

Yêu cầu:

- Thiết kế dao chuốt.h

- Thiết kế dỡng kiểm tra và phơng pháp kiểm tra

- Lập quy trình công nghệ gia công (Sơ đồ gá đặt: định vị, kẹp chặt, máy, dụng cụ gia công) (không tính chế độ cắt).

-Phơng pháp mài dao

B i l m ài làm ài làm

1 Phõn tớch yếu tố kết cấu dao:

Theo yờu cầu ta cần thiết kế dao chuốt lỗ trụ cú cỏc thống số kĩ thuật sau:Đường kớnh lỗ sau khi khoan: D0 = 25.3 (mm)

( thay đổi kớch thước từ D0  26 3 thành D0  25 3 (mm)

Đường kớnh lỗ sau khi chuốt: D = 26H9 (mm)

Chiều dài chuốt L = 16 (mm)

Cấp chớnh xỏc cần đạt : H9

Vật liệu gia cụng : GX 15-32

2 Vật liệu làm dao chuốt:

Dao chuốt được làm từ 2 loại vật liệu, phần đầu dao (phần cỏn) được làm từ thộp C45, phần phớa sau (từ phần định hướng trở về sau) làm bằng thộp giú P18

3, Phần răng cắt và sử dụng:

Dao chuốt chia ra làm 5 phần lớn

- Phần đầu dao (I) gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp,

- Phần dẫn hớng phía trớc (II)

- Phần răng (III) gồm phần răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng

- Phần dẫn hớng phía sau (IV)

- Phần đo (V)

Phần răng là phần quan trọng nhất của dao chuốt nó đợc thiết kế trớc để làm cơ sở cho các phần khác, kích thớc răng, số lợng mỗi răng, đờng kính các

4 Phần răng cắt và răng sửa đúng:

Phần răng cắt là phần quan trọng nhất của dao chuốt, nó được thiết kế trước

để làm cơ sở cho các phần khác Thiết kế phần răng gồm xác định dạng profinrăng, kích thước răng, số lượng dạng răng, đường kính các răng

Trên phần cắt thô các răng có lượng nâng bằng nhau, trên phần cắt tinh lượng nâng của răng giảm dần, trên phần cắt răng sửa đúng các răng có lượng nâng bằng 0

Trị số lượng nâng của răng cắt thô phụ thuộc vào dạng lỗ gia công tra bảng 5.2 (Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt)

Vật liệu gia công GX15-32 có chọn lượng nâng Sz = 0,03mm

Sau răng cắt thô là răng cắt tinh, số răng cắt tinh chọn là 5 răng, với lượng nâng lần lượt là:

Sztinh1 = 0,8Sz = 0,8 0,03 = 0,024 (mm)

018 , 0 03 , 0 6 , 0

5 Lượng dư gia công:

Công thức tính lượng dư gia công theo đường kính được tính theo công thức sau:

2

min max D

sai” (Ninh Đức Tốn và Nguyễn Trọng Hùng) Với 26H9 được 26 3  0 03



do đó Dmax = 26.33(mm)

dmin là đường kính của lỗ kích thước trước khi gia công : dmin = 25.3(mm)

515 , 0 2

3 25

0,018 0,024

3 2

 Răng cắt thô:

-Chiều sâu rãnh h; -Bước răng t;

-Cạnh viền f; -Chiều rộng lưng răng b;

-Bán kính R,r;

-Góc trước; -Góc sau

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường kính h thì diện tích của rãnh sẽ là:

Trong đó L – chiều dài chi tiết L = 16 mm

Sz – lượng nâng của răng Sz = 0,03mm

K – hệ số điền đầy rãnh tra bảng 5.4 K = 2

Profil răng cắt thô

 Răng cắt tinh:

-Chiều sâu rãnh h; -Bước răng t;

-Cạnh viền f; -Chiều rộng lưng răng b;

-Bán kính R,r;

-Góc trước; -Góc sau

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường kính h thì diện tích của rãnh sẽ là:

Trong đó L – chiều dài chi tiết L = 16 mm

Sz – lượng nâng của răng Sz = 0,022 mm

K – hệ số điền đầy rãnh tra bảng 5.4 K = 2,5

sau mỗi lần mài lại Góc sau được chọn như sau :

Ở răng cắt thô: α = 20

Profil răng cắt tinh

 Răng sửa đúng:

Chiều sâu rãnh h; Bước răng t;

Cạnh viền f; Chiều rộng lưng răng b;

Bán kính R,r;

Góc trước; Góc sau

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường kính h thì diện tích của rãnh sẽ là:

Trong đó L – chiều dài chi tiết L = 16 mm

Sz – lượng nâng của răng Sz = 0,014 mm

K – hệ số điền đầy rãnh tra bảng 5.4 K = 2

 FR = 2 16 0,14 = 0,448 (mm 2)

Ta có h ≥ 1,13 Error: Reference source not found = 1,13 0 , 448 = 0,756 mm

 h = 1,1

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm

Kết cấu rãnh chia phoi.

c)Số răng dao chuốt:

Số răng dao thô được tính theo công thức:

A

là q thì q < 0,015 ta bố trí lượng dư cao hơn răng đầu tiên trên răng cắt thô: D1 = D1min + 2q

Nếu q > 0,015 ta lấy thêm một răng cắt nữa

Trong trường hợp này lấy D1 = Dmin và D2 = D1 + 2q

Zthô =

Z

thô S

Số răng cắt tinh: số răng cắt tinh được lấy trong khoảng 2 ÷ 5 răng, để tránh lượng nâng răng cắt tinh cuối cùng không nhỏ hơn 0,015mm ta chọn Ztinh = 2 răng.

Số răng sửa đúng được lấy theo cấp chính xác gia công và loại dao chuốt, tra bảng 5.8 với dao chuốt lỗ trụ cấp chính xác 8 Zsđ = 8 răng

d)Số răng cùng cắt lớn nhất:

Số răng cùng cắt được tính theo công thức:

766 , 9 1 3

3 , 26 1

t

L z

Lấy Z0 = 5 răng

Để dao định hướng tốt và không quá tải thì số răng đồng thời tham gia cắt nằm trong khoảng 38 răng, trừ một số trường hợp đặc biệt cho phép 29 răng Như vậy, số răng đồng thời cắt thỏa mãn yêu cầu trên

e)Đường kính các răng dao chuốt:

Đường kính răng cắt thô:

7

8 D  S z 

656 , 25 2

8

9 D  S z 

736 , 25 2

9

10 D  S z 

916 , 26 2

10

11 D  S z 

296 , 26 2

8 , 0 2

12

324 , 26 04 , 0 8 , 0 2 96 , 29

8 , 0 2

22 21 20 19 18 17 16

15 D D D D D D D 

f)Kiểm tra sức bền dao chuốt :

Sơ đồ chịu lực : mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng Thànhphần hướng kính Py hướng vào tâm dao Tổng hợp các lực Py của các răng sẽ triệt tiêu Thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết Tổng hợp các lực Pz sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt thành phần Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng Song trường hợp này ít xảy ra Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên

Điều kiện bền xác định ở mặt cắt đáy răng đầu tiên (vật liệu thép gió)

max 2 01

Tra b¶ng 3-27 ta cã : K = 1, K = 1 ; Khs = 1; Kn = 1

Pmax=CP.SxX.Z0.K K Khs Kn = 3000 0,030.73.5.1.1.1.1 = 1159,81 N

KiÓm tra søc bÒn dao chuèt:

Phần đầu dao bao gồm:

a)Phần đầu dao kẹp l1:

Phần dao kẹp đã được tiêu chuẩn hóa nhưng để chọn được phần đầu kẹp hợp

lý ta phải dựa vào điều kiện bền kéo:

05 , 8

85 , 1430 4



Tra bảng 5.13 ta có kích thước phần đầu kẹp:

Dung sai D1 lấy theo f9 Dung sai D1’ lấy theo h11

9 Bản vẽ chế tạo:

10 Phương pháp mài dao :

Dao chuốt lỗ, làm việc trong không gian thoát phoi , bôi trơn tong điều kiện xấu mà chiều dày cắt lại mỏng do đố răng dao mòn theo mặt sau.tuy nhiên khimài thì phải mài theo mặt trước Đối với dao chuốt lỗ có lưỡi cắt dạng tròn thìmặt trước có dạng hình học là mặt côn Do đó khi mài chú ý đến đừng kính đá

để tránh cắt lẹm lưỡi cắt

d

a1a

Bài 3 : THIếT Kế BàN CáN REN

3 Cấu tạo bàn cán ren:

Gồm 2 bàn cán: Bàn dới cố định và bàn trên trợt qua lại Hớng của gócnâng ren trên bàn cán ngợc với hớng ren đợc cán

-Bàn ren cố định gồm 3 phần:

+ Phần côn cắt L1: hình thành dần dần profin ren

+ phần sửa đúng L2 sửa đúng ren

+ phần thoát L3: đa chi tiết ra khỏi bàn cán đảm bảo cho chi tiết không

bị kéo vào giữa trong hành trình chạy ngợc lại của bàn dao di động

- Bàn ren di động : có các phần nh bàn ren cố định hoặc chỉ là bàn thẳng.Chiều dài của bàn cán di động lớn hơn bàn cán cố định khoảng 15-20 mm đểchi tiết dễ rời khỏi bàn cán khi gia công

4 Xác định kích th ớc các bàn dao.

a) Bàn dao cố định :

Các kích cỡ cho bàn cán ren đợc quy định theo gost 2248-60 Tức là vớiren đờng kính từ 3,5-24 mm thì chiều dài toàn bộ bàn ren nằm trong khoảng(8 – 5 ) d tb Vậy chiều dài bàn ren cố định là : L= 8 d tb = 584 mm

( dtb = ddn – h/2 với h là chiều cao ren = 0,6946.T)

Chiều rộng B của bàn cán tính theo công thức:

T l

Phần côn cán : Là 1 yếu tố quan trọng quyết định đến quá trình hình

thành ren Do yêu cầu cán ren có bớc T = 2 với mỗi đầu mối nên ta chọn chiềudài phần côn cán :

L1 = (3 – 4) d tb = 3.3,14.23,3054 = 219 mm

Để đảm bảo cho chi tiết ăn vào hoàn toàn trớc khi cán, khoảng cách giữa 2bàn cán ren ở chỗ bắt đầu phần côn cán phải lớn hơn đờng kính phôi Ta phảitính toán trị số a theo hình :

x alx

x d d

a   2

1 3

Với x : trị số thêm vào để đảm bảo cho phôi ăn vào Lấy x = 0,1 mm

d3 đờng kính phôi ; d1 đờng kính trong của ren









Phần sửa đúng L2 : Chiều dài lấy bằng 2 d tb = 146,42 mm

Tức là trên chiều dài d tb thì profin ren đợc hình thành xong hoàn toàn, vàtrên đoạn chiều dài d tb còn lại là để sửa đúng

Chiều dài phần thoát : lấy bằng phần côn cán nhằm mục đích sử dụng

làm phần côn cán khi phần côn cán đầu tiên bị mòn

Tính toán bố trí đờng ren để cắt ren 2 đầu mối: Khi bắt đầu vào cán thì phôi sẽ

đợc cắt theo 1 đờng ren, bớc ren cách nhau 2 mm Khi phôi lăn đợc 1/2d tb

thì sẽ bắt đầu cắt theo đờng ren tiếp theo Góc nâng ren là

tb

d

s tg

5 Dung sai các yếu tố ren của bàn cán ren:

Sai lệch 1/2 góc profin ren lấy bằng

Sai lệch bớc ren 0,03 mm

Sai lệch về độ song song giữa bề mặt chứa các đỉnh ren và bề mặt tì trên Suốtchiều rộng của bàn cán không đợc vợt quá 0,07 mm

Sai lệch giới hạn của chiều dài L = 1,7 mm là h14

Sai lệch giới hạn của chiều rộng B = 0,074 mm là h14

Chiều cao H = 0,062 mm là h14