Thiết kế và lập quy trình cong nghệ chế tạo dao phay

Đặc điểm chuyển động của các khâu: Khâu dẫn 1 ta giả thiết là quay đều với vận tốc góc w1 truyền chuyển động cho con trượt 2 ( Khâu 2 chuyển động song phẳng) .Con trượt 2 truyền động cho culits 3

Mặc dù ở mọi ngành và dụng cụ cắt đa dạng về chủng loại chúng có thể khác nhau về đặc điểm, tính chất, điều kiện làm việc, hình dáng kết cấu

Nhưng chúng có một điểm chung đó là trực tiếp tác động vào đối tượng sản xuất ( phôi liệu), nhằm mục đích biến đổi các đối tượng sản xuất đó thánh các sản phẩm có hình dáng, kích thước và chất lượng theo yêu cầu.

Đặc biệt trong ngành cơ khí chế tạo máy thì các dụng cụ cắt có vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống công nghệ ( Máy – Dao - Đồ gá - Chi tiết gia công) Thì nó là chi tiết tiếp xúc và tác động vào bề mặt của phôi và biến các bề mặt này thành các bề mặt của chi tiết thiết kế yêu cầu.

Là sinh viên sau 5 năm học tập và rèn luyện tại trường, đến nay khoá học của chúng em sắp kết thúc Để đánh giá trình độ của bản thân, em xin trình bầy những hiểu biết của mình đã tiếp thu được qua bản đò án

đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo DAO PHAY ĐĨA MÔĐUN” Bản đồ án của em được hoàn thành ngoài sự

cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của tập thể

thầy, cô trong bộ môn“Nguyên lý và dụng cụ cắt”và đặc biệt là của thầy Nguyễn Quốc Tuấn

- thầy giáo trực tiếp hướng dẫn Tuy nhiên do hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế nên đề tài của em sẽ không chánh khỏi được sai sót Vởy

kiện nắm vững và hiểu sâu hơn, sau này phục vụ cho công tác được tốt hơn.

Lược đồ động cơ cấu máy bào loại 1 ở vị trí như hình vẽ

Từ lược đồ cơ cấu chính của bào loại 1 ta thấy cơ cấu được tổ hợp từ cơ cấu culits: Gồm 5 khâu động được nối với nhau bằng các khớp trượt và khớp quay nhưng là khớp thấp Công dụng của máy bào là biến chuyển động quay của bộ phận dẫn động (thường là động cơ) thành chuyển động tịnh tiến thẳng của bộ phận công tác ( đầu bào) trên đầu bào ta lắp dao bào để bào các dạng chi tiết khác nhau

Đặc điểm chuyển động của các khâu: Khâu dẫn 1 ta giả thiết là quay đều với vận tốcgóc 1 truyền chuyển động cho con trượt 2 ( Khâu 2 chuyển động song phẳng) Con trượt 2 truyền động cho culits 3 có chuyển động quay không toàn vòng lắc qua lắc lại truyền động cho thanh truyền 4 là chuyển động song phẳng và truyền chuyển động cho đầu bào 5 là chuyển động tịnh tiến thẳng theo phương ngang

2.Tính bậc tự do:

Cơ cấu máy bào gồm 5 khâu động vậy n = 5 (số khâu động) nối với nhau bằng 7 khớp thấp: p5 = 7 (số khớp thấp) không có khớp cao: p4 = 0 (số khớp cao) không có ràng buộc thừa và bậc tự do thừa Do đó để tính bậc tự do của cơ cấu ta áp dụng công thức sau:

W = 3n - ( 2P5 + P4 ) - S + Rt = 3.5 - ( 2.7 + 0 ) - 0 + 0 = 1

Vậy số bậc tự do của cơ cấu là 1:

3.Xếp loại cơ cấu:

Ta chọn khâu 1 làm khâu dẫn ta tách được 2 nhóm axua loại 2 ( nhóm có 2 khâu 3 khớp là nhóm 2-3 và nhóm 4-5) Do cơ cấu có 2 nhóm đều là nhóm loại hai vậy cơ cấu là cơ cấu loại 2.(hình vẽ)

Phần II

TỔNG HỢP CƠ CẤU CHÍNH – HOẠ ĐỒ VỊ TRÍ

Từ các số liệu đầu bài đã cho ta xác định được các thông số cần thiết để xây dựng

1 54 , 1





= 38,30 Biết được góc lắc  và khoảng cách Lo1o2 Từ O2 ta kẻ 2 tia x và x’ hợp với đường nối giá O1O2 một góc 19,150 Từ O1 ta vẽ vòng tròn tiếp xúc với hai tia O2X

và O2X’ ta sẽ xác định được 2 vị trí chết của cơ cấu

Xét cơ cấu tại hai vị trí này ta dễ dàng tính được:

R = LO1A = Lo1o2 Sin2 = 141 (mm)

Vì qũy tích điểm B thuộc culits 3 và bằng hành trình H cho nên ta có

Sin2 = H / L02B => L02B = H/2 Sin2 => LO2B = 624.96 (mm)

Độ dài thanh truyền CB

LBC / L02B = 0,32 => LBC = 0,32 624,96 = 200 (mm)

Khoảng cách ăn dao = 0,05H = 20,5 (mm)

Tóm lại ta có độ dài thực của các khâu là :

LO2B = 624.96 (mm)

LBC = 200 (mm)

Để dựng được hoạ đồ vị trí ta chọn tỷ lệ xích chiều dài L : L = LBC / BC ta chọn

BC = 80 (mm) vậy L = 0,2 / 80 = 0,0025 (m/mm) Vậy các đoạn biểu của cơ cấu là

O1O2 = LO1O2/L = 0,43/ 0,0025 = 172 (mm)

O1A = L01A / L = 56,42 (mm)

O2B = L02B / L = 249,96

Vẽ họa đồ vị trí : Từ vị trí chết bên trái ta chia vòng tròn tâm O1 bán kính O1A thành

8 phần bằng nhau Vậy ta đã có 8 vị trí chia đều cộng với 5 vị trí đặc biệt ( đó là vị trí biên phải, hai vị trí 0,05H và hai vị trí ứng với 2 điểm chết trên và chết dưới của tay quay O1A ) tổng cộng ta có được 13 vị trí

Họa đồ vị trí được vẽ như trên hình vẽ

Phần III

HOẠ ĐỒ VẬN TỐC

Ta lần lược vẽ hoạ đồ vận tốc cho 13 vị trí với tỷ lệ xích:

V = L 1 = n1 L/30 = 0,023 (m/mms).Giả sử vẽ hoạ đồ vận tốc và gia tốc tại vị tríbất kỳ

a Phương trình véctơ vận tốc :

Chọn khâu 1 là khâu dẫn quay đều quanh trục cố định qua O1 với vận tốc góc

1 = const nên VA1 có phương vuông góc với O1A chiều thuận theo chiều 1 có

độ lớn : VA1 = LO1A 1 vì khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên ta có :

VA1 = VA2 , khâu 2 trượt tương đối so với khâu 3 nên ta có :

VA3 = VA2 + VA3/A2 Trong đó VA3 có phương vuông góc với O2B trị số chưaxác định : VA3 = Pa3 V , VA2 đã xác định hoàn toàn , VA3/A2 có phương song song với O2B trị số chưa xác định Như vậy phương trình trên còn hai ẩn nên giải được bằng phương pháp hoạ đồ véctơ

Vận tốc của điểm VB3 được xác định theo định lý đồng dạng thuận ,trị số

VB3 = pb3.V vì khâu 4 nối với khâu 3 nhờ khớp bản lề nên ta có VB3 = VB4 Ta lại có :

VC4 = VB4 + VC4B4 Trong đó VB4 đã xác định hoàn toàn và VC4B4 có phương vuônggóc với BC giá trị chưa xác định : VC4B4 = c4b4.V mà khâu 4 lại nối với khâu 5 nhờ khớp bản lề nên ta có VC4 = VC5 có phương song song với phương trượt giá

trị chưa xác định : VC5 = pc5.V = pc4.V =VB4 + VC4B4 phương trình này còn hai

ẩn nên giải được bằng cách vẽ hoạ đồ véctơ

= VB4 từ b3 = b4 kẻ đường chỉ phương ’1 của VC4B4 vuông góc với BC Từ P vẽ

’2 theo phương ngang cắt ’1 tại c4 = c5 vậy pc5 biểu diễn vận tốc của VC5

c Vận tốc các điểm thuộc cơ cấu, vận tốc trọng tâm, vận tốc góc:

VS3 = Ps3 V ; VS4 = Ps4 V ; VS5 = Ps5 V;

+Vận tốc góc các khâu

VA3 = Pa3 V = O2A.L.3 => 3 = Pa3 V / O2A.L

VC4B4 = c4b4 V = BC.L.4 => 4 = c4b4.V/ BC.L

5 = 0 vì khâu 5 chuyển động tịnh tiến Vận tốc các điểm, các trọng tâm,

vận tốc góc được biểu diễn trong bảng 1

Bảng 1: Biểu diễn vận tốc các điểm, vận tốc trọng tâm, vận tốc góc các khâu.

Ta vẽ hoạ đồ gia tốc cho hai vị trí số 2 và số 7

a, Phương trình véctơ gia tốc

Ta có : aA1 = 12 LO1A ( vì khâu 1 quay đều quanh trục cố định ) vì khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề ta có aA1 = aA2 mặt khác khâu 2 trượt tương đối so với khâu

3 nên:

aA3 = aA2 + ak

A3/A2 + ar

A3/A2 (3) trong đó aA2 đã xác định hoàn toàn ar

A3/A2 có phương // O2A, giá trị chưa biết, ak

A3/ A2 có chiều thuận theo chiều VA3/A2 quay đi 900 theo chiều 3 giá trị: ak

A3/A2

= 2.3 VA3/A2 Tuy nhiên nó cũ

ng được xác định theo phương pháp hình học Vì khâu 3 quay quanh trục cố định nên : aA3 = an

A3 + at A3 , trong đó an

A3 chiều

từ A về O2 phương // O2A, giá trị : an

A3 = 32 LO2A ; at

A3 có phương vuông góc với O2A giá trị chưa xác định Vậy ta

aC4 = aB4 + an

C4B4 + at

C4B4 (5) Trong đó aB4 đã xác định hoàn toàn , at

C4B4 có phương vuông góc với BC giá trị chưa xác định , an

C4B4 chiều từ C về B có phương // BC giá trị : an

a’1,2 = 23 O1A ; a’2K là đoạn biểu diễn ak

A3/A2 nên : a’2K = 23.a2a3 ; a’3 là đoạnbiểu diễn của an

A3 (’  O2A ) khi đó ’cắt  tại a’3 nối a’3 biểu thị aA3 Gia tốc aB3

được xác định theo định lý đồng dạng thuận của hoạ đồ gia tốc

*, Xác định gia tốc trọng tâm các khâu:

Gia tốc trọng tâm S3 : ta có S3 là trọng tâm của khâu 3 nên : s’3 = a’3 / 2

Gia tốc trọng tâm S4 : ta có BS4/ BC = b’4s’4/ c’4b’4 = 1/ 2 nên : b’4s’4 = c’4b’4/ 2Gia tốc trọng tâm S5 : vì khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên : s’5 = c’5

- Xác định a’ 2K theo định lý đồng dạng thuận Đầu tiên xác định kích thước O 2 A trên hoạ

đồ vị trí (tại hai vị trí số 3 và số 11) sau đó ta xác định đoạn Pa 3 và a 2 a 3 trên hoạ đồ vận tốc.

Kẻ đoạn O 2 A từ O 2 kéo dài lấy đoạn O 2 M có giá trị O 2 M = 2a 2 a 3 Vì Pa 3 vuông góc O 2 A nên từ O 2 kẻ đường vuông góc vời O 2 A lấy đoạn O 2 N = Pa 3 nối N với A ta được  vuông

O 2 AN từ M kẻ đường thẳng // với AN cắt đường thẳng kéo dài O 2 N tại E khi đó ta có :

từ F hạ đường vuông góc với O 2 A cắt O 2 A tại I khi đó O 2 I = a n

đồ thị động học của vận tốc Để tìm đồ thị động học chuyển vị ta tích phân đồ thị vận tốc theo trình tự sau :

Lập hệ trục toạ độ OX1Y1 và vẽ đường cong S() các trục ox biểu thị  và trục oy biểu thị giá trị chuyển vị với tỷ lệ xích bằng S ,  Trong đó :

 = 0,0392 (1/ mm) Từ các khoảng nhỏ vừa chia trên đồ thị vận tốc ta lấy các điểm a1, a2, a3 ứng với các trung điểm của các khoảng vừa chia Ta lấy điểm P trên trục ox1 cách O một khoảng H = 35 mm , gọi là cực tích phân Từ các điểm a1,

a2, a3 ta dóng các đường song song với trục OX1 cắt OY1 tại các điểm b1,b2 rồi nối các điểm này với P ta sẽ được các đường có độ nghiêng khác nhau Từ điểm

O và trong phạm vi khoảng chia nhỏ trên đồ thị chuyển vị ta vẽ các đoạn Oc1//pb1 , tiếp tục vẽ đoạn c1c2//Pb2 trong khoảng thứ hai cứ tiếp tục như vậy ta xẽ được đường gấp khúc, nối chúng bằng một đường cong trơn ta được đồ thị động học biểu thị S() với tỷ xích

S = .V.H = 0,0315 (m/mm)

Để tìm đồ thị gia tốc ta tiến hành vi phân đồ thị vận tốc Bằng cách bên dưới đồ thị vận tốc ta lập hệ trục toạ độ mà trục tung biểu thị giá trị của gia tốc điểm c5 còn trục hoành vẫn như hai đồ thị trên Ta lại lấy điểm P làm cực vi phân cách O một khoảngbằng H’ = 30 mm , trên đường cong V() ta kẻ các đoạn gẫy khúc trong các đoạn nhỏ, từ điểm P trên đồ thị gia tốc kẻ các tia PI, PII, PIII song song với các đường gẫy khúc đó các tia này cắt trục tung tại các điểm c1,c2 cho ta các đoạn tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình trong khoảng thời gian tương ứng Đặt các đoạn trên lên các đường tung độ kể từ trung điểm các khoảng nhỏ trên trục OX sau đó nối lại bằng đường cong trơn ta được đồ thị biểu biễn giá trị gia tốc với tỷ lệ xích :

A = V/ H  = 0,019 (m/mm.s2)

PHẦN VI

PHÂN TÍCH ÁP LỰC

Nội dung của bài toán phân tích áp lực cơ cấu chính là đi xác định áp lực khớp động và tính Momen cân bằng khâu dẫn Cơ sở để giải là áp dụng nguyên lý

Dalambe khi ta thêm vào các lực quán tính ta sẽ lập được phương trình cân bằng lực của các khâu, của cơ cấu và của máy Dựa vào các phương trình cân bằng lực này bằng phương pháp vẽ đa giác lực ta giải ra các lực chưa biết đó là áp lực tại các khớp động Cuối cùng còn lại khâu dẫn ta sẽ tính Momen cân bằng tại đó

1.Tính trọng lượng, khối lượng các khâu :

1.Xét khâu 5 : Do khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên c5 = s5 ; Pqt5 đặt tại S5 ,

có phương ngang, chiều ngược với c’5 , giá trị Pqt5 = - m5 c’5 a ;

2.Xét khâu 4 : Do khâu 4 chuyển động song phẳng nên Pqt4 có điểm đặt tại tâm T4 :

Cách tìm: Ta có T4 là giao điểm của 2 phương, phương chuyển động tịnh tiến đi qua trọng tâm và phương chuyển động theo đi qua tâm va đập k4 , từ trọng tâm s4 kẻ đường thẳng  // b’4 , từ K4 kẻ đường thẳng ’ // b’4s’4 trên đồ thị gia tốc, khi đó  cắt ’ tại T4 cần tìm, phương của Pqt4 vẽ qua T4 song song với s’4, chiều ngược chiều với s’4 giá trị : Pqt4 = -m4 s’4 a

Tìm tâm va đập K3

Ta có : LBK4 = LBS4 + L S4K4

L S4K4 =

4 4 4

4

S B

S L m J

rrong đó JS4 = 121 m4.LBC

 L S4K4 =

6

BC L

= 2006 = 33,3 (mm) Đoạn biểu diễn S4K4 = 13,2 (mm)

3

S O

S L m

P45 =R O5 + P C + P qt5 + G5 + P qt4 + G4 + R34 = 0 (1) Trong phương trình trên

có : P C, G5 , G4 đã xác định hoàn toàn , ta có P qt5 có điểm đặt tại S5 chiều ngược

 = 30,99 (N) Vậy phương trình (1) giải được bằng phương pháp

vẽ hoạ đồ lực,ta sẽ xác định được Rn

34 và R05 Ta chọn tỷ lệ xích P = 15 N/mm, cácđoạn biểu diễn khác là:

32

R = - R12 , có phương vuông góc với phương trượt , tách riêng khâu 3và lấy

Momen với điểm S3

MS3(F K ) = R43.h43 – Pqt3.hqt3 – Rt

03 = 0 , ta có

3 2

31 3 43

43

N S

O

h P h

b Xác định Momen cân bằng theo phương pháp đòn Jucopski:

Ta xoay hoạ đồ vận tốc đi một góc 900 theo chiều kim đồng hồ và đặt tất cả các lực vào, lấy Momen với điểm P4

MP4(F K ) = MCB +[(PC + Pqt5) h5 + Pqt4.h4 + Pqt3.h3 – G1.hg1 – G3.hg3 – G4.hg4] L =

0 thay số vào: MCB = 2075,1 (N.m), so sánh hai phương pháp:

k4 = 100 % 0 , 98 %

1 , 2075

11 , 2038 1

Làm tương tự vị trí số 4 nhưng bỏ qua lực cản ta xẽ thu được kết quả như sau:

5 Xác định momen cân bằng khâu dẫn:

26 , 91732 88

Ta dùng phương pháp đồ thị đường cong Vittenbao

1)Vẽ biểu đồ mô men cản thay thế :

a)vẽ biểu đồ mô men thay thế :

MCtt = k (Pk.Vk + Mk .k) 11

 = (PCi.hPC + G4.h4 + G3.h3 + G1.h1).L

Tính mô men cản thay thế theo phương pháp đòn Jucopky Cách làm như sau xoay

13 vị trí hoạ đồ vận tốc của cơ cấu theo chiều  1 góc 90o , sau đó đặt trọng lựơng

của các khâu G1, G3, G4,G5 vào trọng tâm các đoạn trên hoạ đồ vận tốc ,đặt lực cản

kỹ thuật Pc tại C sau đó lấy mô men vơi gốc hoạ đồ P Những lực nào gây ra mô

men chống lại chiều xoay hoạ đồ vận tốc ta lấy dấu (+) ,lực nào gây ra mômen cùng chiều xoay vận tốc ta lấy dấu (-)

Chú ý : Tại hai vị trí 0,05H ta tính mômen cản cho hai trường hợp là có lực cản PC

Trên trục hoành tương ứng với điểm chia ( các vị trí ) ta vẽ các đoạn thẳng song

song với trục tung và có giá trị bằng đoạn biểu diễn Mctt Sau đó ta nối chúng bằng

đường cong trơn ta sẽ được đồ thị đường cong Mctt

b)vẽ đồ thị công A c , A đ và mô men phát động M đ

Tích phân đồ thị Mctt ta được đồ thị công cản , chọn cực tích phân H=35 (mm)

A = M  H = 3,3565 0,0349.35 = 4.099 (

mm Nm )

Phương pháp tích phân :

Trên trục hoành của đồ thị Mctt Tương ứng với các đoạn chia , tại các trung điểm

của các đoạn dóng song song với trục tung cắt đường cong tại các điểm a1,a2, ,

trên đồ thị đường cong M tt Lấy một điểm H trên trục o cách o một khoảng 35

trục tung tại các vị trí tương ứng b1,b2, , nối các vị trí tương ứng này với đầu mút P

ta được các đường thẳng có độ nghiêng khác nhau

Trên đồ thị vẽ Ac cũng chia trục hoành như biểu đồ Mctt

Từ diểm gốc 1 và trong phạm vi khoảng chia đầu tiên ta vẽ một đoạn 1C1 song song Hb1 cắt đường thẳng song song với trục tung kẻ từ 2 tại C1 sau đó từ C1 lại lặplại cho hết 13 khoảng chia cuối cùng ta vẽ được Ac

Nối điểm đầu và điểm cuối của đồ thị công cản Ac=f() ta được đồ thị công phát động Ađ =f() vì rằng mô men động thay thế là hằng số : Mđ = const (chưa biết trị

số mô men động ) Nhưng công của mô men không đổi và bằng

Bằng cách trừ các đồ thị chú ý rằng nếu Ađ >Ac thì E dương và nếu Ađ <Ac thì

E âm Xây dựng đồ thị E = f() với tỷ lệ xích E = A = 4.099 (

m m

bảng Dựa vào bảng số liệu xây dựng đồ thị Jtt= Jtt ()

Lập hệ trục toạ độ với tỷ lệ xích J = 0.028 (kg.m2/mm)

= 0,0349 (rad/mm)

Bảng Kết Quả Tính Toán Mômen Quán Tính Thay Thế :

(m 2 ) 0.028 0.550 0.62 1.159 1.2029 1.079 0.511 0.327 0.028 0.057 3.403 4.632 2.645Jtt

(mm 2 ) 1 19,643 22,21 41,4 42,96 38,567 18,254 11,701 1 2,051 121,56 165,43 94,48

b) Xây dựng đồ thị E = f(J H ) :

bằng cách khử  của các đồ thị E = f() và Jtt = f() Sau đó khi xác định các điểm ứng với các vị trí , ta nối các điểm đó bằng đường cong trơn tỷ lệ xích E và J của đường cong khối năng E = f(Jtt) cũng là tỷ lệ xích E củađường cong E = f()

và J của đồ thị Jtt = f() Đường cong trơn đó ta gọi là đường cong Vítten bao

c)Xác định mô men quán tính bánh đà

[ ] =

35 1

Ta tính vận tốc góc cho phép lớn nhất và nhỏ nhất của khâu một

1max = 1[ 1+

2

] [  ] = 3.[1+

2 35

Dựa vào các góc đó , ta kẻ các tiếp tuyến tương ứng với đường cong E = f(Jtt) tới

cắt trục và đo đoạn b a_ giới hạn bởi hai giao điểm của 2 tiếp tuyến với trục tung () : b a_ = 97.3 ( mm)

Cuối cùng ta tính được mômen quán tính của bánh đà :