đồ án TKDCC

Sinh viên thực hiện: Yukiamee Lời nói đầu Trong ngành khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết ngồi chuẩn bị thiết kế, chuẩn bị trang thiết bị gia cơng việc thiết kế chế tạo dụng cụ cắt vô quan trọng Dụng cụ cắt trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính xác, suất tính kinh tế cho chi tiết gia cơng Vì việc tính tốn thiết kế dụng cụ cắt kim loại nhiệm vụ quan trọng người kỹ sư khí Trong đồ án môn học em giao nhiệm vụ thiết kế dụng cụ cắt điển hình dao tiện định hình, dao chuốt lỗ trụ dao phay đĩa modul Ngoài việc vận dụng kiến thức học, tài liệu thiết kế,… Em hướng dẫn tận tình, chu đáo thầy cô môn, đặc biệt thầy Bùi Ngọc Tuyên giúp em hoàn thành đồ án Với thời gian trình độ cịn hạn chế, em mong quan tâm bảo tận tình thầy cô để em thực vững vàng trường làm Em xin trân thành cảm ơn! Sinh viên thực YukiAmee Sinh viên thực hiện: Yukiamee MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………….1 PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH…………………………………….….3 Phân tích chi tiết gia công: Chọn loại dao: .4 Xác định điểm sở, góc trước góc sau điểm sở: Tính tốn dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng: Tính tốn kích thước kết cấu dao tiện định hình: .…10 Tính tốn chiều rộng lưỡi cắt: .11 Điều kiện kỹ thuật: 12 PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỊN… … .….13 Phân tích chi tiết: 13 Chọn sơ đồ chuốt: 13 I Thiết kế dao: 13 Vật liệu làm dao chuốt: 14 Phần cắt sử dụng: 14 Lượng nâng dao: 15 Kết cấu dạng dao: 16 Chiều dài dao chuốt: 18 Điều kiện kỹ thuật: 21 PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG…………………………… 23 Nguyên lý .23 Tính tốn 24 Điều kiện kỹ thuật: 30 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………….31 Sinh viên thực hiện: Yukiamee PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH u cầu: Thiết kế dao tiện định hình để gia cơng chi tiết hình vẽ Vật liệu gia cơng: thép 45 có b = 750 (N/mm2) D d1 d2 d3 L1 L2 L3 L4 L5 25 18 16 24 12 15 20 Hình 1.1: Chi tiết cần gia công Sinh viên thực hiện: Yukiamee Phân tích chi tiết gia cơng: Chi tiết gia cơng làm từ thép 45, b = 750 (N/mm2), bao gồm nhiều loại bề mặt trịn xoay, mặt trụ, mặt mặt đầu Đây chi tiết tương đối điển hình, kết cấu chi tiết cân đối Độ chênh lệch đường kính khơng q lớn Trên chi tiết khơng có đoạn có góc profile nhỏ - Dao không yêu cầu nên ta chọn độ xác trung bình cấp 6-7 Do chi tiết có mặt nên gia cơng dễ xuất sai số lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết Song độ xác chi tiết u cầu khơng cao Mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch đường kính khơng q lớn - Chiều sâu max chi tiết: tmax = = = (mm) > (mm) Suy ta chọn dao tiện định hình hình trịn dao tiện định hình lăng trụ để thiết kế Dựa vào vật liệu gia công thép 45 có b = 750 (N/mm2), ta chọn góc trước dao  = 25 Chọn loại dao: Ở chi tiết này, dùng dao tiện định hình lăng trụ hay dao tiện định hình hình trịn Tuy nhiên vật liệu gia cơng thép C45 vật liệu thuộc nhóm có độ cứng không cao, độ dài chi tiết gia công nhỏ, đường kính chi tiết nhỏ, chiều cao profin chi tiết gia công nhỏ Bề mặt gia công mặt trụ trịn, mặt cơn, trụ bậc Để tránh sai số người ta thường sử dụng cách gá nâng để đảm bảo cho profin chi tiết xác, nhiên yêu cầu cho phép sai số, không yêu cầu độ xác cao, nên ta sử dụng phương pháp gá thẳng để giảm độ phức tạp thuận tiện cho việc tính tốn Sinh viên thực hiện: Yukiamee -Chọn loại dao: Dao lăng trụ Dao tròn Ưu điểm: Ưu điểm: -Độ cứng cững cao -Có thể tiện ngồi lỗ -Độ bền lưỡi dao, nhiệt tốt -Chế tạo dễ dàng -Độ xác cao -Góc sau chọn lớn gia cơng Nhược điểm: xác -Có thêm sai số loại - Hạn chế sai số loại -Khó kẹp chặt, cứng vững Nhược điểm: -Độ xác dao lăng trụ -Khó chế tạo -Khơng tiện lỗ => Chọn loại dao dao tiện định hình lăng trụ phương pháp gá dao gá thẳng Xác định điểm sở, góc trước góc sau điểm sở: Chọn điểm sở: Điểm sở chọn điểm nằm ngang tâm chi tiết hay xa chuẩn kẹp dao Vậy ta chọn điểm làm điểm sở Chọn góc sau  điểm sở: chọn  = 12 Góc trước  dao điểm sở:  = 25 Sinh viên thực hiện: Yukiamee Hình 1.2 Sơ đồ tính Sinh viên thực hiện: Yukiamee Tính tốn dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng: Cơng thức tính tốn: k = arcsin( sinγ) Cx = rx.cos x; B = r1.cos  x = Cx – B = rx.cos x – r1.cos  hx = x cos(  +  ), Với x=2, 3,… Trong đó: r1: bán kính chi tiết điểm sở rx: bán kính chi tiết điểm tính tốn 1: góc trước điểm sở x: góc trước điểm tính tốn Ta có: r1 = r4 = 16/2 = (mm); r2 = r3 = 18/2 = (mm); r5 = r6 = 24/2 = 12 (mm); Ta có: A = r1.sinγ = sin250 = 3,3809 (mm) Tính điểm 3:   Có trùng  2 = 3; 2 = 3 ; h2 = h3; ta có :  2 2 = arcsin( sinγ) = arcsin( sin250) = 22,070 = C2 – B = r2.cos2 – r1.cos1 = 9.cos(22,070) – 8.cos250 = 1,0904 (mm)  h2 =2.cos( + ) = 1,09.cos(250+120) = 0,8708 (mm) Sinh viên thực hiện: Yukiamee Tính điểm 6:  có trùng  5 = 6; 5 = 6 ; h5 = h6 ta có :  5 5 = arcsin( sinγ) = arcsin( sin250) = 16,360 = C5 – B = r5.cos5 – r1.cos1 = 12.cos(16,360) – 8.cos250 = 4,2637 (mm)  h5 =5.cos( + ) = 4,2637.cos(250+120) = 3,405 (mm) Tính tốn điểm ta có bảng thơng số sau: Điểm ri (mm) i sini A (mm) i (mm) hi (mm) li (mm) 25 0,422 3,3809 0 22,07 0,375 1,09 0,87 22,07 0,375 1,09 0,87 25 0,422 0 5 16,36 0,281 4,26 3,41 12 16,36 0,281 4,26 3,41 13 Sinh viên thực hiện: Yukiamee + Ta có hình dạng profile theo tiết diện trùng với mặt trước hình 1.3a Hình 1.3a Profin tiết diện trùng với mặt trước + Ta có hình dạng profile theo tiết diện vng góc với mặt sau hình 1.3b Hình 1.3b Profin tiết diện vng góc với mặt sau Sinh viên thực hiện: Yukiamee Tính tốn kích thước kết cấu dao tiện định hình: Kích thước kết cấu dao tiện định hình chọn theo chiều cao lớn profile chi tiết: Ta có: tmax = (dmax – dmin)/2 = (24-16)/2 = mm Dựa vào bảng 3.2 sách [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta chọn kích thước dao: tmax B H 75 Kích thước dao (mm) E A 15 F Hình 1.4 Thông số dao 10 r 0,5 d Chuôi L=M 21,31 Sinh viên thực hiện: Yukiamee h  1,13.= 1,13 = 1,96 Chọn h = (mm) Bán kính cong rãnh: r = (0,5  0,75).h = 1,5  2,25 Chọn r = 1,5 (mm) b = (0,25  0,4).t = 2,5  4,0 Chọn b = (mm) Cạnh viền f chọn: Răng cắt f = 0,05 Răng sửa f = 0,2 (mm) Thơng số hình học: Góc trước cắt sửa tra theo bảng 5.5 ta có: Góc trước  =4080 chọn  =80 Góc sau : Đối với cắt thô : =30 Đối với cắt tinh : =20 Đối với cắt sửa đúng: =10 Số đồng thời tham gia cắt: Zmax = = = (răng) Số sửa đúng: Tra bảng 5.8, cấp xác dao nên ta có: Zsđ =  (răng), chọn Zsđ = (răng) Số cắt dao: ZC = Zthô + Ztinh = 14 + = 17 (răng) Tổng số dao chuốt: Z = Zthô + Ztinh + Zsửa = 14 + + = 22 (răng) Đường kính dao: D1 = D0 = 21,2 (mm) DZ = D1 + 2(z-1).SZ Khi ta tính kích thước đường kính dao chuốt sau: 17 Sinh viên thực hiện: Yukiamee D2 = D1 + 2.q = 21,2 + 2.0,022 = 21,244 (mm) D3 = D2 + 2.Sz = 21,244 + 2.0,03 = 21,304 (mm) D4 = D3 + 2.Sz = 21,304 + 2.0,03 = 21,364 (mm) D5 = D4 + 2.Sz = 21,364 + 2.0,03 = 21,424 (mm) D6 = D5 + 2.Sz = 21,424 + 2.0,03 = 21,484 (mm) D7 = D6 + 2.Sz = 21,484 + 2.0,03 = 21,544 (mm) D8 = D7 + 2.Sz = 21,544 + 2.0,03 = 21,604 (mm) D9 = D8 + 2.Sz = 21,604 + 2.0,03 = 21,664 (mm) D10 = D9 + 2.Sz = 21,664 + 2.0,03 = 21,724 (mm) D11 = D10 + 2.Sz = 21,724 + 2.0,03 = 21,784 (mm) D12 = D11 + 2.Sz = 21,784 + 2.0,03 = 21,844 (mm) D13 = D12 + 2.Sz = 21,844 + 2.0,03 = 21,904 (mm) D14 = D13 + 2.Sz = 21,904 + 2.0,03 = 21,964 (mm) - Số cắt tinh: Dt1 = D15 + 2.Sz1 = 21,964 + 2.0,024 = 22,012 (mm) Dt2 = D11 + 2.Sz2 = 22,012 + 2.0,018 = 22,048 (mm) Dt3 = D12 + 2.Sz3 = 22,048 + 2.0,012 = 22,072 (mm) - Số sửa Dsd = 22,072 (mm) Với lượng lay rộng hay co bề mặt lỗ sau chuốt Trị số phu thuộc vào tính chất vật liệu gia cơng, chất lượng chế tạo dao chuốt, độ mòn lưỡi cắt, chiều dày phoi yếu tố công nghệ khác Hệ số xác định thực nghiệm Trong trường hợp ta lấy giá trị = Chiều dài dao chuốt: Đường kính phần định hướng phía trước đường kính lỗ trước chuốt: D3 = D0 = 21,2 (mm) Phần cổ dao côn chuyển tiếp: Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi chuốt, đường kính cổ dao: D2 = D1 – (1÷2) = 21,2 – (1÷2) = 20 (mm) L4 chiều dài phần định hướng L4 = 40 (mm) Xác định phần định hướng phía sau: Đường kính phần định hướng phía sau đường kính lỗ sau chuốt D7 = 22,072 (mm) Chiều dài phần định hướng phía sau L7 = (0,5  0,7).L = (25  35) mm 18 Sinh viên thực hiện: Yukiamee Lấy L7 = 30 (mm) Xác định khoảng cách từ đầu dao đến L = L1 + Lh + Lm + Lb + L4 L1: Là chiều dài phần kẹp đầu dao mâm cặp, chọn L1= 70 (mm) Lh: Khe hở chiều mặt đầu mâm cặp với thành máy, chọn Lh = 10 (mm) Lm: Là chiều dày thành máy, chọn Lm = 25 (mm) Lb: Là chiều dày thành ngồi bạc tì, chọn Lb = 15 (mm) => L1 + Lh + Lm + Lb = 70 + 10 +25 +15 = 120 (mm) => L = 120 + 40 = 160 (mm) - L2 chiều dài cổ dao: L2 = L - (L1 + L3 + L4) = 160 – (70 + 10 + 40) = 40 (mm) L3 chiều dài phần côn chuyển tiếp, ta lấy L3 =0,5.D1 = 10 (mm) - Xác định chiều dài phần cắt thô cắt tinh L5 = t ZC = 10.17 = 170 mm - Xác định chiều dài phần sửa Lsửa = L6 = tsửa Zsửa = 8.5 = 40 (mm) - Chiều dài toàn dao Ld = L + L5 + L6 + L7 = 160 + 170 + 40 + 30 = 400 (mm) Kiểm tra điều kiện cứng vững chiều dài dao: [Ld] = 50.20 =1000 (mm) Vậy: Ld < [Ld]  dao chuốt đảm bảo đủ cứng Lỗ tâm Lỗ tâm dùng chế tạo mài lại dao, kích thước lỗ tâm tra bảng 5.14 “Sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại” Kích thước lỗ sau: d D L 19 L1 L2 Sinh viên thực hiện: Yukiamee 5 2,4 0,6 Sức bền dao chuốt: Tính lực chuốt lớn nhất: Pmax=CP.SZx.Σb.Zmax.K Kn Km CP: số phụ thuộc vật liệu gia công Tra bảng 5.9[Tr89] ta có Cp = 300 x: số mũ, x = 0,85 SZ: lượng nâng răng: Sz = 0,03 K; Kn; Km: hệ số ảnh hưởng góc trước; dung dịch nguội lạnh; mức độ mòn dao Đối với dao chuốt lỗ trụ: Pmax = CP.SZx.Σb.Zmax.K Kn Theo bảng 13 ta có: K = 1; Kn = 1; Km = 1; Σb = π.D = 3,14.22,072 = 69,3 (mm2) 20 Sinh viên thực hiện: Yukiamee Pmax = 300.0,030,85.69,3.5.1.1.1 = 5276,88 (N) Kiểm tra sức bền dao chuốt: bk = [] Đường kính đáy D1 = dmin – 2h = 21,2 – 2.3 = 15,2 (mm) bk = = 29,08 (N/mm2) Theo bảng 5.12 ta có: Sức bền kéo cho phép thép P18 = 400 (N/mm2) Ta thấy Vậy dao đủ bền Tính tốn eo thắt ’ thơng qua độ bền kéo bk = [] => = = 4,1 (mm) Tra bảng 5.13 [Tr91] ta lấy = 11 (mm) Số rãnh chia phoi: Theo bảng 5.6 [Tr84] ta có số rãnh chia phoi: 12 rãnh Điều kiện kỹ thuật: Vật liệu: Vật liệu dao: P18 Độ cứng sau nhiệt luyện: Phần cắt phần định hướng phía sau HRC 6265 Phần định hướng phía trước HRC 6065 Phần đầu dao HRC 4047 Độ nhám: Trên cạnh viền sửa không lớn 0,2 μm Mặt trước, mặt sau răng, mặt côn làm việc lổ tâm, phần định hướng không thấp 0,4 μm Mặt đáy răng, đầu dao, côn chuyển tiếp rãnh chia phoi không thấp 0,8 μm Các mặt không mài không lớn 1,6 μm 21 Sinh viên thực hiện: Yukiamee Sai lệch lớn đường kính, cắt không vượt trị số -0,008 Sai lệch cho phép đường kính sửa cắt tinh không vượt trị số +0,023 Độ đảo: Độ đảo tâm theo đường kính ngồi sửa đúng, cắt tinh, phần định hướng sau không vượt trị số dung sai đường kính Độ đảo phần lại dao 100 (mm) chiều dài không vượt trị số 0,006 Độ sai lệch góc cho phép khơng vượt q: Góc trước 20 Góc sau cắt 30’ Góc sau rãnh 30’ Góc sau sửa 15’ Sai lệch cho phép chiều sâu rãnh (rãnh chứa phoi) không vượt +0,5 Chiều rộng cạnh viền sửa f: 0,1÷2 mm; cắt chiều rộng cạnh viền không vượt 0,05 mm Ký hiệu: DCLT - D0=21,2 - D=22A+0,072 - P18 DHBK 22 Sinh viên thực hiện: Yukiamee PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG Thiết kế dao phay lăn môđun m = Nguyên lý Dao phay lăn dùng để gia cơng bánh hình trụ ăn khớp ngồi, thẳng nghiêng, bánh vít…Phay lăn phương thức gia công phương pháp bao hình, nhắc lại ăn khớp bánh dao đóng vai trị răng, cịn phơi đóng vai trị bánh Do hạn chế mặt không gian máy người ta thay trục vít Để tạo mặt trước lưỡi cắt chế tạo có rãnh dọc (thường rãnh xoắn), để tạo góc sau, mặt sau hớt lưng Theo nguyên lý ăn khớp, muốn cặp bánh nghiêng ăn khớp chúng phải ăn khớp xác với bánh khơng gian (dạng sinh thẳng khởi thuỷ) O1  N N dao phay Od bánh gia c«ng Dao phay lăn có mơđun m = dao có mơđun nhỏ Với mơđun này, kích thước dao không lớn Để đơn giản cho trình chế tạo, ta chọn kết cấu dao phay nguyên khối Chọn cấp xác dao phay lăn cấp xác A Mặt trước của dao mặt xoắn Acsimet, hướng đường vít ngược thẳng góc với hướng đường vít dao trụ chia trung bình tính tốn 23 Sinh viên thực hiện: Yukiamee Tính tốn a, Tính prơfin dao - Bước pháp tuyến dao: tn = .m.n Với n: số đầu mối ren cắt n =1  tn = .5.1 = 15,708 (mm) - Chiều dày dao tiết diện pháp tuyến theo đường thẳng chia dao: Sn = tn / = 15,708/2 = 7,854 (mm) - Chiều cao đầu răng: h1 = 1,25.m.f f: Hệ số chiều cao đầu răng: f = h1 = 1,25.5.1 = 6,25 (mm) - Chiều cao chân răng: h2 = 1,25.m.f = 1,25.5.1 = 6,25 (mm) - Chiều cao răng: h = 2,5.m.f = 2,5.5.1 = 12,5 (mm) - Bán kính đoạn cong đầu răng: r1 = 0,25.m = 0,25.5 = 1,25 (mm) - Bán kính đoạn cong chân răng: r2 = 0,3.m = 0,3.5 = 1,5 (mm) - Số răng: Z Z= Cos  = - 4,5 = - 4,5 = 0,75   = 41,40 Z = = 8,69 Lấy tròn: Z = (răng) - Lượng hớt lưng: K K = 24 Sinh viên thực hiện: Yukiamee : Góc sau đỉnh Lấy  = 10o K = 0,55 = 5,5 Ta chọn lượng hớt lưng K = 5,5 - Lượng hớt lưng lần I: K1 K1 = (1,2  1,5).K K1 = (1,2  1,5).5,5 = 6,6  8,25 Lấy K1 = - Đường kính trung bình tính tốn: Dt = De - 2,5.m.f - 0,2.K = 90 - 2,5.5.1 - 0,2.5,5 = 76,4, Chọn theo tiêu chuẩn: D t = 76,2 (mm) - Góc xoắn rãnh vít: Sin  = = = 0,0654   = 3045’ - Lượng biến thiên góc profile theo mặt trước (∆α): Tra bảng 8.6(I) ta tính  =1,5’ Trị số góc profile theo mặt trước: α1 =  -  Trong đó:  = 200 góc ăn khớp  =1,5’, lượng biến thiên góc profile theo mặt trước Vậy α1 =  -  = 200 – 001’30” = 19058’30” - Bước xoắn rãnh vít lý thuyết: T = .Dt.cotg  = .76,4.cotg3045’ = 3662 (mm) => Tra bảng T = 3639 (mm) - Bước vít dọc trục: t = = = 15,742 (mm) 25 ... (mm), chi tiết có chiều dài lớn Chọn sơ đồ chuốt: Ta chọn sơ đồ chuốt: chuốt ăn dần, chuốt lớp, chuốt mảnh Nhưng với chuốt lỗ tròn ta chọn sơ đồ chuốt lớp Sơ đồ chuốt: I Thiết kế dao: Lượng dư gia... gia công bánh hình trụ ăn khớp ngồi, thẳng nghiêng, bánh vít…Phay lăn phương thức gia cơng phương pháp bao hình, nhắc lại ăn khớp bánh dao đóng vai trị răng, cịn phơi đóng vai trị bánh Do hạn... lưng Theo nguyên lý ăn khớp, muốn cặp bánh nghiêng ăn khớp chúng phải ăn khớp xác với bánh không gian (dạng sinh thẳng khởi thu) O1 N N dao phay Od bánh gia công Dao phay ln rng cú mơđun m