Bài tập lớn: Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Để Gia Công Các Chi Tiết (có file cad)

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.

Nguyễn Duy Trinh

LỜI NÓI ĐẦU

Có thể nói rằng với hầu hết nền kinh tế của mỗi nước trên thế giới thì nềncông nghiệp đóng vai trò quan trọng nhất, đặc biệt là công nghiệp nặng nóichung và nền công nghiệp nói riêng ,nó luôn được đầu tư phát triển ngày mộtmạnh hơn.

Ở Việt Nam chúng ta khi đất nước chưa giải phóng thì nền công nghiệphầu như chưa phát triển Sau khi giải phóng hoàn toàn đất nước ,cả nước bắt tayvào khôi phục hậu quả chiến tranh ,xây dựng đất nước theo con đườngCNXH ,mà đặc biệt là từ những năm thực hiện chính sách đổi mới và công cuộcCNH_HĐH đất nước ,cho đến bây giờ thì công nghiệp trở thành ngành quantrọng bậc nhất trong hệ thống các ngành kinh tế của đất nước Trong đó ngànhgia công cơ khí đóng một vai trò hết sức quan trọng Nó không những thúc đẩycác ngành kinh tế khác phát triển mà còn đóng góp một phần không nhỏ vàotổng thu nhập kinh tế của đất nước ,bởi vậy nên gia công cơ khí luôn được tíntrọng đầu tư phát triển nhất là trong mấy năm vừa qua khi công cuộcCNH_HĐH đất nước diễn ra mạnh mẽ thì ngành công nghiệp của nước ta pháttriển với tốc độ rất nhanh Điều đó đồng nghĩa với việc nhiều nhà máy được xâydựng mới hoặc đầu tư tăng thêm thiết bị ,máy móc để phục vụ nhu cầu sản xuấtngày càng tăng

Là một học sinh lớp CĐĐH CK2-K9 của trường ĐHCN Hà Nội, một

trường có bề dày lịch sử đào tạo đến nay đã 117 năm Bản thân rất lấy làm tựhào về truyền thống của trường mình Để xứng đáng là sinh viên của trường emluôn phấn đấu rèn luyện và học tập tốt để sau này đem những kiến thức kinhnghiệm về chế tạo máy mà thầy cô đã nhiệt tình chỉ dạy để áp dụng vào thực tếphục vụ đất nước.

Sau khi được học song cơ sở lý thuyết môn “ Thiết Kế Dụng Cụ Cắt” dothầy Nguyễn Duy Trinh chỉ dạy Em luôn ý thức phải không ngừng học hỏi,

nghiên cứu, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế thìcông lao chỉ bảo của thầy cô mới thực sự có ý nghĩa Quá trình làm bào tập lớnnày là cơ sở đánh giá phần nào những kiến thức mà em đã được học Qua thời

gian học ,với đề tài em được giao là “ Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Để Gia Công Các

Chi Tiết ” Với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Duy Trinh và các thầy cô trong

khoa cơ khí, em đã hoàn thành bài tập.

Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô những người đã tận tìnhchỉ bảo giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũng như làm bài tập này Đặc

biệt là thầy Nguyễn Duy Trinh em mong sẽ tiếp tục nhận được sự chỉ dạy tạo

điều kiện giúp đỡ của các thầy cô để em có được kết quả tốt trong học tập, cóviệc làm tốt phù hợp giúp em tự tin khi tiếp xúc với công việc của mình sau khira trường ,để xứng đáng là sinh viên của trường ĐHCNHN và không phụ lòngcủa thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội ngày 25 tháng 03 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Văn Đông

Bài 1: THIếT Kế DAO TIệN ĐịNH HìNH

Bài 1: Thiết kế dao tiện định hỡnh HèNH 1

- 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 khụng quỏ phức tạp Đõy là chi tiết dạng trụ bậc trũn xoay bao gồm cỏc bề mặt trụ trũn xoay và bề mặt cụn Chi tiết cú profil đơn giản, chiều sõu profil nhỏ,chiều dài chi tiết ngắn Ta chọn dao tiện định hỡnh hỡnh lăng trụ để gia cụng vỡ dễ chế tạo hơn và gia cụng chi tiết cú độ chớnh xỏc cao hơn Dao tiện định hỡnh lăng trụ cú độ cứng vững cao hơn dao tiện định hỡnh hỡnh trũn,đồng thời dao lăng trụ chỉ gõy ra sai số ∆1 Do khụng yờu cầu độ chớnh xỏc quỏ cao nờn để đơn giản ta chọn gỏ dao thẳng để gia cụng chi tiết đó 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 bềncơ 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 1: góc trớc ở điểm cơ sở

i : góc trớc ở điểm tính toán  : góc sau ở điểm cơ sở.Ta có:

Tớnh tại điểm 1, 2:

r 

3C  B mm

Tính tại điểm 5:mm

r5 11

C .cos11.cos2509,97

r 

8C  B mm

Tính tại điểm 10:

Ta có bảng tính toán profil dao như sau:Điểm r mmi o

12 3

6789

1.5 Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình:

Chọn kớch thước phần phụ như sau:a = b = 10 (mm)

g: Chiều rộng lưỡi dao cắt đứt, chọn g = 1 (mm)f: chiều rộng vỏt 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 màiKớ 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.

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 0.002mm.

d-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.

+ 0,006+ 0,006

+ 0,006+ 0,006+ 0,006+ 0,006+ 0,006

_ 0,002+

_ +0,002

_ 0,002+

_ 0,002+

_ +0,002

_ 0,002+

1.9 Gá kẹp dao tiện định hình.

Dao tiện định hình đợc định vị và kẹp chặt trong gá kẹp dao thích hợp Yêu cầucủa gá kẹp là phải đảm bảo định vị dao tốt đúng với sơ đồ tính toán, phải điềuchỉnh tốt, kẹp chặt chắc chắn, ổn định và có tính công nghệ tốt, chế tạo và lắp

Theo bảng 2.11(I) Dựa vào chiều cao H (H= 75(mm)) của dao tiện định hìnhlăng trụ để chọn máy và kích thớc gá kẹp ,đảm bảo : H ≤ H H1.Chọn dao tiện định hình lăng trụ đợc sử dụng trên máy tiện tự động 126.

Dao lăng trụ đợc lồng vào rãnh mang cá cho tới khi chạm vào vít điều chỉnh 2.Vít 2 đợc bắt trong tấm đở 3 và đợc dùng để điều chỉnh mũi dao ngang tâm máy.Tấm đở 3 đợc kẹp chặt vào thân gá 1 nhờ 2 vít kẹp chặt 4 sau khi điều chỉnhsong , dao đợc kẹp chặt nhờ má kẹp 5 và 2 bu lông kẹp 6 Góc nghiêng của rãnhmang cá gá kẹp tạo góc sau dao lăng trụ

Đồ gá dao tiện định hình lăng trụ

10 cỏch mài dao:

Mài lại mặt trước song song với mặt trước cũ đảm bảo gúc (α+γ) khụng thay đổi

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

1 Phõn tớch chi tiết:

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 = 19 (mm).

( thay đổi kớch thước từ = 20,3 Thành = 19,4 (mm)Đường kớnh lỗ sau khi chuốt: D = 20H7 (mm) tương đương Chiều dài chuốt L = 40 (mm).

ỉ19,4 ỉ20 +0,04

3 Vật liệu làm dao chuốt:

Dao chuốt được làm từ 2 loại vật liệu, phần đầu dao (phần cỏn) được làm từ thộpC45, phần phớa sau (từ phần định hướng trở về sau) làm bằng thộp giú P18.

4 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 răng.

5 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 profin răng,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 :Vật liệu gia công GX15-32 có bk 15KG/mm2,bu 32KG/mm2 chọn lượng nâng Sz = 0,04mm

Sau răng cắt thô là răng cắt tinh, số răng cắt tinh chọn là 3 răng, với lượng nâng lần lượt là:

Sztinh1 = 0,8Sz = 0,8 0,04 = 0,032 (mm).

6 Lượng dư gia công:

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

minmax DD

A  Error: Reference source not foundTrong đó:

Dmax là đường kính răng sửa đúng Coi sau khi chuốt chi tiết không bị lay rộnghoặc bị co, đường kính răng sửa đúng chính là đường kính lớn nhất của lỗ saukhi chuốt, kể cả sai lệch giới hạn trên “Tra sách hướng dẫn làm bài tập dung

sai” (Ninh Đức Tốn và Nguyễn Trọng Hùng)

Với : được do đó Dmax = 20,3(mm).

dmin là đường kính của lỗ kích thước trước khi gia công : Dmin = 19,4(mm).

Lượng dư gia công tinh

056,0024.0032,0

của dao chuốt có một cung tròn, lưng răng thẳng để tăng sức bền của răng Dạngrăng và rãnh được đặc trưng bằng các thông số sau:

 Răng cắt thô:

-Chiều sâu rãnh h; -Bước răng t;

-Bán kính R,r;

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

F =

 (mm2)

Diện tích dải phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:FR = K L Sz (mm2)

Trong đó L – chiều dài chi tiết L = 40 mm.

Sz – lượng nâng của răng Sz = 0,04mm.K – hệ số điền đầy rãnh tra bảng 5.4 K = 3,5 FR = 3,5 40 0,04 = 5,6(mm2)

Ta có h ≥ 1,13 K.L.SZ = 2.67(mm)Chọn h = 2,6 (mm).

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm

-Chiều sâu rãnh h; -Bước răng t;

-Bán kính R,r;

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

F =

 (mm2)

Diện tích dải phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:FR = K L Sz (mm2)

Trong đó L – chiều dài chi tiết L = 40 mm.

Sz – lượng nâng của răng Sz = 0,032 mm.K – hệ số điền đầy rãnh tra bảng 5.4 K = 3,5 FR = 3,5 40 0,032 = 4,48(mm2)

Ta có h ≥ 1,13 K.L.SZ = 2,39(mm)

Chọn h = 2,4(mm).

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm

t = (2,5 ÷ 2,8) h = 5(mm) b = ( 0,3÷0,4) t = 2 (mm)R = ( 0,65 ÷ 0,8) t = 3 (mm) r = (0,5 ÷ 0,55) h = 1 (mm).

Mặt trước và mặt sau của dao đều là mặt côn, góc trước γ phụ thuộc vào vật liệu gia công, tra bảng 5.5 ta chọn được : γ = 100

Góc sau phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính dao chuốt sau mỗi lần mài lại Góc sau được chọn như sau :

Ở răng cắt thô: α = 20

Profil răng cắt tinh

 Răng sửa đúng:

Bán kính R,r;

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

F =

 (mm2)

Diện tích dải phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:FR = K L Sz (mm2)

Trong đó L – chiều dài chi tiết L = 40mm.

Sz – lượng nâng của răng Sz = 0,024 mm K – hệ số điền đầy rãnh tra bảng 5.4 K = 3  FR = 3 40 0,024 = 2,88 (mm2)

Ta có h ≥ 1,13 = 1,9 mm h = 2 (mm)

Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm

Số răng dao thô được tính theo công thức: Zthô = thô 1

chỉ lấy phần nguyên.Gọi phần lẻ của phép chia

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

q = 0,2.SZ = 0,2.0,04 = 0, 008 < 0,015 Lấy Zthô = 10 răng.

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:

Lấy Z0 = 6 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 Nhưvậy, số răng đồng thời cắt thỏa mãn yêu cầu trên.

e)Đường kính các răng dao chuốt:Đường kính răng cắt thô:

D4 = D3 + 2Sz = 19,528 (mm.) D5 = D4 + 2Sz = 19,608(mm.)

f)Kiểm tra sức bền dao chuốt :

Sơ đồ chịu lực : mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tỏc dụng Thành phần hướng kớnh Py hướng vào tõm dao Tổng hợp cỏc lực Py của cỏc răng sẽ triệt tiờu Thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết Tổng hợp cỏc lực Pz sẽ là lực chiều trục P tỏc dụng lờn tõm dao

Lực cắt thành phần Pz tỏc dụng lờn mỗi răng cú thể làm mẻ răng Song trườnghợp này ớt xảy ra Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đỏy răng đầu tiờn Điều kiện bền xỏc định ở mặt cắt đỏy răng đầu tiờn (vật liệu thộp giú)

K; K ; Khs ; Kn : các hệ số do ảnh hởng của góc trớc; góc sau; độ cùng của dao; dung dịch trơn nguội

Tra bảng 3-27 ta có : K = 1, K = 1 ; Khs = 1; Kn = 1 Pmax=CP.SxX.Z0.K K Khs Kn = 3000 0,040.73.5.1.1.1.1 = 1430,85 N

Kiểm tra sức bền dao chuốt:

max2

Pmax = 1430,85 ( N ).

 3,1624

b)Kích thước chiều dài dao chuốt:

Khoảng cách chiều từ đầu dao đến răng cắt đầu tiên :l = l1 + lh + lm + lb + l4

trong thiết kế thường lấy : l1 + lh + lm + lb = 160÷200 mm.Ta chọn l1 + lh + lm + lb = 160 mm.

a3l1f3

- Chiều dài cổ dao: l2 =l - (l1+l3 +l4) = 195 - (75 + 9,5+ 35) = 75,5 mm

- Chiều dài phần răng cắt: lc= l5 = t.Zc = tthô.Zthô + ttinh.Ztinh = 7.15 + 5.2 = 115mm.

- Chiều dài phần răng sửa đúng: lsđ = l6 = t.Zsđ = 4.8 = 32 mm.- Chiều dài phần chuôi được kéo dài thêm lấy theo chi tiếtl7 = (0,5÷0,7)L = (0,5÷0,7).40 = 25 mm

- Chiều dài tổng của dao chuốt :

= 160 + 75,5 +9,5 +35 +115 +32 +25 = 452mmChiều dài dao phay lỗ trụ đảm bảo độ bền là :

- [L0] ≤ 30.D = 30.20 = 600 mm.Vậy dao chuốt đạt yêu cầu.