bài tập lớn thiết kế dao tiện định hình Dao tiện định hình, dùng để gia công những chi tiết tròn xoay có hình dạng tương đối phức tạp chỉ bằng một lần tiến dao. Như vậy, so với dao tiện thường thì loại dao này cho năng suất cao hơn hẳn, đồng thời lại có chất lượng ổn định và đồng nhất giữa các chi tiết gia công trong loạt sản phẩm. Yêu cầu: Tính toán và thiết kế dao tiện định hình dạng lăng trụ có điểm cơ sở ngang tâm để gia công chi tiết có kích thước như hình vẽ, vật liệu chi tiết gia công bằng thép C30, vật liệu làm dụng cụ cắt bằng thép gió
Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt LỜI NÓI ĐẦU Một quốc gia giàu mạnh, văn minh công cộng phải quốc gia có sản xuất cơng nghiệp phát triển với nhịp độ cao, phần lớn sản phẩm công nghiệp tạo thông qua máy công cụ dụng cụ công nghiệp Chất lượng máy công cụ dụng cụ công nghiệp cụ thể dụng cụ cắt kim loại ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm, suất, tính đa dạng, tính hợp thời đại, trình độ kĩ thuật quốc gia Một biện pháp hữu hiệu nhằm tăng suất thiết kế dụng cụ gia cơng chi tiết có tính phù hợp với việc sản suất hàng loạt có độ bền bảo đảm, đồng thời với dụng cụ gia công chi tiết đạt độ đồng chất lượng chi tiết gia cơng Điển hình dụng cụ là: - Dao tiện định hình, dùng để gia cơng chi tiết trịn xoay có hình dạng tương đối phức tạp lần tiến dao Như vậy, so với dao tiện thường loại dao cho suất cao hẳn, đồng thời lại có chất lượng ổn định đồng chi tiết gia công loạt sản phẩm - Dao phay đĩa modul, loại dụng cụ cắt dựa nguyên lý chép hình dụng cụ cắt - Dao chuốt lỗ then hoa, loại dụng cụ cắt gồm nhiều lưỡi cắt, gia công lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt tăng suất cắt gọt Mặt khác, lưỡi cắt dao chuốt có vị trí xác định nên gia công đảm bảo độ đồng chi tiết gia công Trong thuyết minh giới thiệu tính tốn thiết kế để có ba loại dao trên, với việc gia công ba chi tiết cụ thể đề cho Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thiết kế Sinh viên: TRỊNH TRUNG THÀNH Lớp : ĐH CK6_K8 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt PHẦN I:THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH DẠNG LĂNG TRỤ u cầu: Tính tốn thiết kế dao tiện định hình dạng lăng trụ có điểm sở ngang tâm để gia cơng chi tiết có kích thước hình vẽ, vật liệu chi tiết gia công thép C30, vật liệu làm dụng cụ cắt thép gió P18 Đề A B C D R F Dạng dao 85 46 18 28 14 19 54 Lăng trụ Sinh viên: TRỊNH TRUNG THÀNH Lớp : ĐH CK6_K8 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Phân tích chọn dụng cụ gia cơng: Dao tiện định hình thường có biên dạng phức tạp làm việc điều kiện cắt nặng nề, lực cắt lớn, áp lực lên lưỡi cắt lớn sinh nhiệt cắt lớn ta nên chọn loại vật liệu làm dao có độ cứng lớn, độ bền nhiệt lớn, có độ bền học khả chịu mài mòn tốt Chi tiết gia công thép C30 cần gia cơng đạt cấp xác IT13 độ nhám cấp ta chọn vật liệu dao tiện định hình la thép gió P18 làm vật liệu gia cơng chi tiết Chi tiết có dạng mặt ngồi trịn xoay ta chọn dụng cụ gia cơng dao tiện định hình Với loại chi tiết khơng có mặt cong khơng dùng cung trịn thay Chọn loại dao định hình lăng trụ gá thẳng -So với dao tiện thường dao tiện định hình có ưu điểm nhược điểm sau: * Ưu điểm : - Năng suất cắt cao tổng chiều dài lưỡi cắt tham gia lớn - Đảm bảo đồng hình dáng độ xác kích thước chi tiết gia cơng khơng phụ thuộc vào tay nghề người công nhân mà chủ yếu phụ thuộc vào kích thước biên dạng dao - Tuổi thọ dao tiện định hình lớn số lần mài lại cho phép lớn.Việc mài sắc dao đơn giản * Nhược điểm : - Dao tiện định hình giá thành đắt nên không dùng sản suất loạt nhỏ đơn - Độ chênh lệch đường kính: tmax d max d 54 16 19 2 Trong : d max =56 mm (đường kính lớn chi tiết gia cơng) d =16 mm ( đường kính nhỏ chi tiết gia cơng) Chọn thơng số hình học dao tiện định hình dạng lăng trụ: - Góc trước dao tiện định hình phù hợp với vật liệu gia cơng Trị số góc trước chọn theo bảng 2.4 sách thiết kế dụng cụ cắt trường ĐHCN Hà Nội Góc trước =25 - Góc sau dao tiện định hình cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau chọn lớn so với dao tiện thường Với dao tiện lăng trụ chọn góc sau 10 15 Chọn góc sau =150 Sinh viên: TRỊNH TRUNG THÀNH Lớp : ĐH CK6_K8 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt 3.Chọn chiều rộng dao tiện định hình: - Ngồi đoạn lưỡi cắt L để tạo biên dạng định hình chi tiết gia công, cần thiết kế thêm đoạn lưỡi cắt phụ để vát mép, xén mặt đầu chuẩn bị cắt đứt chi tiết khỏi phôi L p =L r +a+b+c+b (…) - Góc lưỡi xén mặt đầu =15 Lr =76 mm chiều dài đoạn lưỡi cắt lấy chiều dài chi tiết định hình gá thẳng) Chiều rộng lưỡi cắt phụ a=4 mm nhằm làm tăng bền cho lưỡi cắt Chiều dài lưỡi cắt phần cắt đứt b=3 mm Chiều rộng phần lưỡi cắt xén mặt đầu c=1 mm chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để xén mặt đầu chi tiết b1 đoạn vượt quá, lấy 0,5 mm Góc nghiêng đoạn lưỡi cắt đứt lấy 150 Góc xén mặt đầu 1 150 L p =76+3+4+1+0.5=84,5 mm 4.Tính hình dáng dao tiện định hình gá thẳng a Tính chiều cao hình dáng dao tiện định hình lăng trụ có điểm sở ngang tâm: Chọn vật liệu làm dao Theo đề vật liệu gia công thép C30 có b 750 N / m Vì chọn:Vật liệu làm dao Thép gió P18 Chọn điểm sở: - Điểm sở điểm có chuẩn gá đặt xa tâm chọn điểm sở điểm hình vẽ Tính tốn profile dao tiết diện N-N Xét điểm i profile chi tiết ta có điểm i’ tương ứng profile dao Gọi chiều cao profile dao điểm i’ hi ,theo hình vẽ có Sinh viên: TRỊNH TRUNG THÀNH Lớp : ĐH CK6_K8 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn mơn học Thiết kế Dụng cụ cắt Hình 1.1: Sơ đồ tính tốn profin dao lăng trụ Với =150; =250 hi = i.cos( + ) i = Ci- Bi = ri.cosi – r.cos Ta có Ai = ri.sini = r.sin sini = (r/ri)sin i = arcsin(r sin/ri.) i = ri.cos[arcsin(r sin/ri)] – r.cos hi = {ri.cos[arcsin(r sin/ri)]– r.cos}.cos( + ) LẬP BẢNG TÍNH TỐN PROFIN DAO Điểm 1-1’-4 2-5-8 Điểm 31 32 33 34 35 36 37 38 39 310 311 312 313 314 315 316 317 318 ri 23 27 Ci Bi i 25 7,2505 7,2505 8,4529 22,75 7,2505 7,1935 26,7874 7,2505 A 3,3809 3,3809 3,3809 i 15,51 19,54 Phần cung tròn ta chia thành 10 khoảng tính sau B (mm) A (mm) (mm) 9,9 19,99 9,30 7,2505 3,3809 2,05 10,85 18,15 10,31 7,2505 3,3809 3,06 11,8 16,65 11,4 7,2505 3,3809 4,15 12,75 15,38 12,29 7,2505 3,3809 5,04 13,7 14,29 13,27 7,2505 3,3809 6,02 14,65 13,35 14,25 7,2505 3,3809 7,00 15,6 12,51 15,22 7,2505 3,3809 7,98 16,55 11,79 16,22 7,2505 3,3809 8,98 17,5 11,32 17,16 7,2505 3,3809 9,91 18,45 10,56 18,14 7,2505 3,3809 10,89 19,4 10,04 19,10 7,2505 3,3809 11,85 20,35 9,56 20.07 7,2505 3,3809 12,81 21,3 9,13 21,03 7,2505 3,3809 13,78 22,25 8,74 21,99 7,2505 3,3809 14,74 23,2 8,37 22,95 7,2505 3,3809 15,70 24,15 8,05 23,91 7,2505 3,3809 16,66 25,1 7,74 24,87 7,2505 3,3809 17,62 26,05 7,45 25,83 7,2505 3,3809 18,58 hi 11,87 14,9 1,57 2,34 3,18 3,86 4,61 5,36 6,11 6,88 7,59 8,34 9,08 9.81 10,58 11,29 12,03 12,76 13,50 14,23 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn mơn học Thiết kế Dụng cụ cắt Hình 1.2 Profile dao theo pháp tuyến mặt trước Hình 1.3 Profile dao theo pháp tuyến mặt sau Tra bảng 3.2 (sách hướng dẫn tính tốn thiết kế DCC-trường ĐHCNHN) Chiều cao lớn hình dáng chi tiết tmax Kích thước dao tiện Kích thước M phụ thuộc d B H E A F r d M 19 35 90 10 40 25 10 55,77 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn mơn học Thiết kế Dụng cụ cắt Hình 1.4 Kết cấu thông số chọn Thiết kế dưỡng Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau chế tạo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao bị bao Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai Js, js Theo luật kích thước bao bị bao Vật liệu làm dưỡng : thép lò xo 65 Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC Độ nhám bề mặt làm việc “0,63 m Các bề mặt lại đạt Ra = 1.25 m Kích thước danh nghĩa dưỡng theo profile dao Yêu cầu kĩ thuật: Vật liệu gia cơng thép C30 Vật liệu làm dao: thép gió P18 Vật liệu phần thân: thép 45 Độ cứng phần cắt sau nhiệt luyện đạt HRC: 62-65 Độ bóng: Mặt trước Mặt sau Mặt tựa than dao thấp 0,63 Sai lệch góc : Sai lệch góc trước γ= Phần Thiết kế dao phay đĩa Mơđun Câu 2: Tính toán thiết kế dao phay đĩa modul để gia cơng bánh có thơng số cho bảng 2.Vật liệu dụng cụ cắt làm thép gió P18,vật liệu chi tiết gia công thép C30 1, Xác định thơng số hình học bánh Theo ra, ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh với thông số sau: Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Trước hết ta cần chọn dao thiết kế, dao số 1/2 15 dao số 19 Module: m = 4,5 mm Số răng: Z = 19 Góc ăn khớp: = 200 Bước răng: = .m = 3,14.4,5 = 14,13 mm (1.1) Chiều dày răng: S = m./2 = 3,14.4,5/2 = 7,065 mm (1.2) m.Z 4,5.19 Bán kính vịng trịn chia: Rc = rl = = = 42,75mm (1.3) 2 Bán kính đỉnh răng: Bán kính chân răng: m(Z 2) 4,5.(19 2) = = 47,25 mm (1.4) 2 m(Z - 2,5) 4,5.(19-2,5) Rf = = = 37,125 mm (1.5) 2 Ra = Bán kính vịng trịn sở: R0 = m.Z 4,5.19 cos = cos200 = 40,17 (1.6) 2 2, Tính tốn profile thân khai lưỡi cắt Sơ đồ tính tốn: y xmax x C c M (x,y) Mc in v y y max B r c = M inv c o1 c o Trong đó: Ra: Bán kính đỉnh răng, RM: Bán kính điểm M(x,y), Rc: Bán kính vịng trịn chia, R0: Bán kính vịng trịn sở, Rf: Bán kính chân răng, Ra RM Rc Ro Rf x Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Profile bao gồm hai đoạn: Đoạn làm việc: Là đoạn thân khai Đoạn không làm việc: Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân BO1, a, Tính tốn profile đoạn làm việc: Ngun lý tạo hình đường thân khai Nguyên lý: Cho đường thẳng lăn không trượt đường trịn, quỹ đạo điểm M thuộc đường thẳng vẽ đường cong thân khai, Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai khoảng bán kính Rf RM Ra, Việc xác định profile lưỡi cắt việc xác định toạ độ tập hợp tất điểm M hệ toạ độ đề Oxy, r0: Bán kính vịng sở, rM: Bán kính véc tơ ứng với điểm M, M: Góc thân khai, M: Góc áp lực đường thân khai, Xác định toạ độ điểm M M A B Theo sơ đồ tính tốn ta có: xM = rM.sinM = rMsin(0 + M) yM = rM.cosM = rMcos(0 + M) Ta có (2.1) (2.2) Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt M = tgM - M = invM (2.3) 0 = c - inv0 = /2z - inv0 = /2z - tg0.180/ + 0 (2.4) = 180/(2.21) – ( tg200 180/ -20) = 3,421 Tacó: CosM = r0/rM: M arcsin( r02 ) rM2 r2 r2 M Tg arcsin 02 arcsin 02 rM rM r02 r02 y M rM cos( tg Tg arcsin arcsin ) 2z r rM M r2 r2 x M rM sin( tg Tg arcsin 02 arcsin 02 ) 2z rM rM Vậy ta cho RM biến thiên từ Ro đến Re vẽ profin răng, Điểm 10 11 12 13 14 15 16 (mm) 40,172 40,614 41,057 41,499 41,941 42,384 42,826 43,269 43,711 44,153 44,596 45,038 45,480 45,923 46,365 46,808 47,250 Lập bảng tính toán (mm) 3,317 40,035 3,398 40,472 3,515 40,906 3,658 41,338 3,821 41,767 4,002 42,194 4,200 42,620 4,414 43,043 4,642 43,464 4,885 43,882 5,141 44,298 5,410 44,712 5,692 45,123 5,987 45,531 6,294 45,936 6,612 46,338 6,942 46,737 3, Chọn kích thước kết cấu dao t= (mm) 2,910 3,347 3,781 4,213 4,642 5,069 5,495 5,918 6,339 6,757 7,173 7,587 7,998 8,406 8,811 9,213 9,612 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn mơn học Thiết kế Dụng cụ cắt Kích thước kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2], thể cụ thể vẽ chi tiết, thể cụ thể vẽ chi tiết, Đường kính ngồi D= 85 mm Đường kính lỗ gá d= 27 mm Chiều rộng dao B = 12 mm Số dao Z = 11 mm Lượng hớt lưng K = 6,5 mm Các thành phần khác t1 = 17,5 mm,t2 =9, 5mm ,r1 =0,8 mm, =250 mm, r =1,75 mm, b= 8,1+0,2mm, c=0,8mm Điều kiện kỹ thuật dao Vật liệu dao: P18 Độ cứng sau nhiệt luyện: 62 65HRC Độ đảo hướng kính ngồi ≥ 0,03 Độ đảo mặt đầu ≥ 0,03 Sai lệch chiều dầy răng: ±0.025mm Độ bóng :mặt trước lỗ gá dao mặt tựa khơng thấp 0,32m Độ bóng mặt hớt lưng hình dáng khơng thấp 0,64m Kí hiệu dao: P18 HAUI; N°31/2 ; m=4,5; α=20 5, Thiết kế dưỡng Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau chế tạo ,được chế tạo theo cấp xác7 với miền dung sai H, h, Theo luật kích thước bao bị bao, Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai Js, js, Theo luật kích thước bao bị bao, Vật liệu làm dưỡng: Thép lò xo 65, Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC, Độ nhám bề mặt làm việc Ra 0,63m , Các bề mặt cịn lại đạt Ra 1,25m, Kích thước danh nghĩa dưỡng theo profile dao tiết diện chiều trục Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt ... chế tạo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao bị bao Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai Js, js Theo luật kích thước bao... ,được chế tạo theo cấp xác7 với miền dung sai H, h, Theo luật kích thước bao bị bao, Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, chế tạo theo cấp xác với miền dung sai Js, js, Theo luật kích thước... xoay ta chọn dụng cụ gia cơng dao tiện định hình Với loại chi tiết khơng có mặt cong khơng dùng cung tròn thay Chọn loại dao định hình lăng trụ gá thẳng -So với dao tiện thường dao tiện định