Đề tài Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết vật liệu thép 45

Lời nói đầu Trong ngành sản xuất cơ khí,việc thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt kim loại là một bước rất quan trọng.Có chế tạo ra được các dụng cụ cắt chính xác thì mới có thể sản xuẩt ra được các sản phẩm cơ khí đạt yêu cầu về kỹ thuật cũng như về kinh tế.Sau quá trình học tập các môn học hỗ trợ cho việc thiết kế dụng cụ cắt,được sự chỉ dạy tận tình của các thầy cô trong bộ môn GCVL và DCCN Phần I: thiết kế dao tiện định hình Đầu bài: thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết vật liệu thép 45 N f1 f2 f3 f4 1 15 25 35 25 I. Phân tích chi tiết: Chi tiết gia công được làm từ thép 45 có sb= 610 (N\mm2), bao gồm các bề mặt tròn xoay, trụ và côn. ở đây góc profin chi tiết j = 0, do đó góc sau của dao trong tiết diện pháp tuyến aN=0. II. Chọn loại dao: ở chi tiết này, có thể dùng dao lăng trụ hay tròn đều được, song ta ưu tiên độ chính xác và kết cấu cứng vững nên chọn dao lăng trụ. Căn cứ vào chiều sâu của chi tiết ta có: tmax =(Dmax-Dmin)/2=(35-15)/2 =10 (mm) Tra bảng ta có cỡ dao(bảng 3.2a) Cỡ dao tmax Phân cắt Phần kẹp 4 10á14 B H E A F R D M 25 90 10 30 20 1,0 10 45,77 III. Chọn cách gá dao: Để đơn giản ta chọn theo cách gá thẳng dao. ở lưỡi cắt gia công mặt phẳng, ta cho dao nghiêng một góc j = 20 để giảm ma sát giữa mặt trước và mặt sau đang gia công, đảm bảo độ bền dao. IV. Chọn thông số hình học dụng cụ: Chọn góc trước: với vật liệu thép 45 chọn g = 200 á 250, có thể chọn g = 200 Chọn góc sau: góc sau dao lăng trụ: a = 120 á 150, chọn a = 120 V. Tính toán thiết kế dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng : Chọn điểm cơ sở: Do chọn cách gá dao thẳng nên ta chọn điểm cơ sở là điểm 1. điểm 1 là gần tâm chi tiết nhất( ngang tâm chi tiết) và xa chuẩn kẹp nhất. Để xác định profin lưỡi cắt của dao cần phải xác định profin lưỡi cắt ở tiết diện pháp tuyến với mặt sau của dao. Thiết kế profin dao: Profin dao được xác định ở tiết diện chứa trục qua 2 toạ độ lk và hk (Rk). toạ độ dài Lk bằng toạ độ dài chi tiết . Toạ độ cao hk xác định theo các công thức ở bảng 3.5 Bảng kết quả tính toán dao tiện định hình: điểm tính toán Rk(chi tiết) A =r1sing singk =A/rk Ck =rkcosgk B = r1cosg hk=Ck - B Hk = hkcos(g +a) 2 12,5 2,565 0,205 12,234 7,048 5,186 4,398 3 17,5 2,565 0,147 17,310 7,048 10,262 8,703 4 12,5 2,565 0,205 12,234 7,048 5,186 4,398 Trong đó: r1 bán kính chi tiết ở điểm cơ sở rk bán kính chi tiết ở điểm tính toán a,g góc sau, góc trước ở điểm cơ sở 1 Chiều rộng dao tiện: Kích thước lưỡi cắt được chọn như sau(h.vẽ) Ta có : Ld =a + b +c +b1+ Lc =2+7+2+1+37 = 49 (mm) Trong đó: Lc :chiều dài phần cắt Lc=L1+L2+L3 =15+5+5+12 = 37 a: chiều rộng lưỡi cắt phụ a =2á5 (mm). Chọn a =2 c: chiều rộng lưỡi cắt phần xén mặt đầu chi tiết,c= 1á3. Chọn c = 2 do chi tiết có độ vát thì lấy hơn phần vát 1,5 (mm) b: chiều rộng lưỡi cắt đứt b =3á8 (mm).lấy b = 7 (mm) j =150 j1= 400 t: chiều cao của lưỡi cắt phần cắt đứt, t >= tmax. lấy t = 8,21 Thiết kế dưỡng đo,dưỡng kiểm: Dưỡng đo, dưỡng kiểm được dùng trong quá trình chế tạo dao, dưỡng đo dùng để đo profin dụng cụ, còn dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo. Dưỡng đo: Kích thước danh nghĩa của dưỡng đo bằng kích thước danh nghĩa của dao.sai lệch dưới hạn lấy theo cấp chính xác 6 theo luật kích thước bao và bị bao. Dưỡng kiểm: Dùng để kiểm tra dưỡng đo, kích thước danh nghĩa bằng kích thước dưỡng đo, sai lệch kích thước lấy theo cấp chính xác 5 với sai lệch đối xứng là js6. Yêu cầu kỹ thuật của dưỡng: Vật liệu kĩ thuật của dưỡng thép 65 Độ cứng sau nhiệt luyện đạt (62á65)HRC Độ nhám các bề mặt làm việc Ra = 0,63 Độ nhám các bề mặt còn lại Ra =1,25 Chiều dày dưỡng d = (2,5á3)mm PhầnII: Thiết kế dao phay đĩa moduyn Đề ra: thiết kế dao phay đĩa moduyn cho số liệu trong lô 8 con để gia công bánh răng thẳng bằng thép 45. N0 M Số hiệu trong lô 8 con Z 1 5 3 17á20 I. chọn vật liệu dao và một số yêu cầu kỹ thuật khác: -vật liệu dao là thép gió : p18 -độ cứng phần cắt: 62á64 HRC -độ chịu nhiệt khi cắt: 5600á6000 -tốc độ cắt : 40á50 (m/ph) -độ bóng: + mặt trước, mặt lỗ gá dao và các mặt tựa không thấp hơn cấp 7 + mặt hớt lưng của hình dạng răng không thấp hơn cấp 6 II. tính toán phần thân khai lưỡi cắt: Với số răng của bánh răng cần gia công mà dao số 3 trong lô 8 con có thể gia công được là 17 đến 20 răng,khi tính toán dao ta phảI tính toán dao để gia công bánh răng có số răng Z=17.Vì với dao đó thì độ cong đường thân khai lớn,vì vậy khi gia công bánh răng có Z >17 thì sẽ có đường cong thân khai thoãi hơn tạo điều kiện thuận lợi cho ăn khớp(rãnh lớn khiăn khớp không bị kẹt) 1.Ta tính các thông số của bánh răng được cắt: a.Bán kính vòng chia: Rc = mz/2 = 5.17/2 = 42,5(mm) b.Bán kính vòng tròn đỉnh răng: Re = Rc + (f’+x)m Lấy x = 0 f’= 1,3 Re = 42,5 + 1,3.5 = 49 (mm) c.Bán kính vòng tròn chân răng: Ri = Rc – (f'’+x)m = 42,5 -1,3.5 =36 (mm) (Lấy f''=f'=1,3) d.Bán kính vòng tròn cơ sở: Ro = Rc cosa = 42,5.cos20o = 39,94(mm) (a:là góc ăn khớp,lấy a=200) 2.Tính toán profin dao: Ta có sơ đồ tính như hình vẽ: a.Giá trị bán kính véc tơ độc cực: e=(Re+0,2.m)/R0=(49+0,2.5)/39,94=1,252 (mm) i=(Ri+0,2.m)/R0=(36+0,2.5)/39,94=0,926 (mm) Trong mọi trường hợp khi i<1 thì ta lấy i=1 để tính. b.Tính : áp dụng công thức: = Trong đó :Po là số điểm của profin tính toán,thường chọn Po=825 điểm và phụ thuộc vào độ chính xác của profin. Theo tính toán ở trên ta có Ri<Re nên đoạn thân khai nằm giữa vòng tròn cơ sở Ro và vòng tròn đỉnh răng Re,còn đoạn nằm giữa vòng cơ sở Ro và vòng tròn chân răng Ri không phải là đường thân khai.Do đó ta chỉ tính toán đoạn profin thân khai. Chiều cao profin thân khai : h=Re-Ro=49-39,94=9,06 (mm). Chọn số điểm chia là P0=10 ,ta có: ===0,139 (mm) c.Tính các thông số khác: Dựa vào các công thức trong bảng 4-VIII ta tính được các thông số khác : Tra bảng 5-VIII ta có: là lượng tăng chiều dày răng dụng cụ, =0,175 Hệ số dịch dao =0. Vậy: =5023'9'' =-inva0 Trong đó: inva0=tga0-a0=tg200.1800/-200=0051'14'' =-inva0=5023'9''- 0051'14''=4031'55'' d.Tính toán tọa độ các điểm trên profin dao: Tra bảng 1-VIII ta có các công thức: +cos=R0/ +=+inv +x=.sin +y=.cos Kết quả tính toán được của các điểm trong bảng sau: Ta có bảng giá trị:  Thứ tự điểm =invax ax =4031'55'' sin cos =.R0 R0=39,94 0 1 0 4031'55'' 0,079 0,994 39,94 3,155 39,700 1 1,036 0021'47'' 4053'42'' 0,085 0,993 41,38 3,517 41,090 2 1,072 100'41'' 5032'36'' 0,097 0,991 42,82 4,154 42,435 3 1,108 1049'50'' 6021'45'' 0,111 0,988 44,25 4,912 43,719 4 1,144 2046'39'' 7018'34'' 0,127 0,984 45,69 5,803 44,959 5 1,180 3049'38'' 8021'33'' 0,145 0,979 47,13 6,834 46,140 6 1,216 4057'46'' 9029'41'' 0,165 0,973 48,57 8,014 47,259 7 1,252 6010'15'' 10052'10'' 0,189 0,964 50,00 9,450 48,200 8 1,288 7026'31'' 11058'26'' 0,208 0,957 51,44 10,700 49,228 9 1,324 8046'6'' 13018'1'' 0,230 0,947 52,88 12,162 50,077 10 1,350 9045'26'' 14017'26'' 0,247 0,939 53,92 13,318 50,631 Dựa vào các giá trị x,y ta dựng nên profin của dao . III. Tính các yếu tố kết cấu của dao phay: Đường kính ngoài được xác định theo công thức : D = D1 + 2H Trong đó: + D1 là đường kính chân răng được chọn theo đường kính lỗ gá d, ở đây ta chọn d = 32 (mm) D1 = (1,6 á2).32 = (51,2á64) Lấy D1 =64 + H là chiều cao của mặt trước được tính theo cộng thức H = h+k+r Với: h: là chiều cao profin của chi tiết h=(Re -Ri)+1 = (49 -36)+1 = 14 (mm) k: là lượng hớt lưng,lấy k=2 r : là bán kính vòng tròn chân răng r =1á5 lấy r = 2 H = 14+2 + 2 = 18 (mm) D =D1 +2H =64 +2.18 = 100 (mm) Vậy D=100mm. So sánh với bảng các kích thước cơ bản của dao phay môđun ta thấy: ứng với m =5 và D = 100 ta có Z = 11 Tính toán lại các kích thước ta có: Bán kính vòng chia: Rc = mz/2 = 5.11/2 = 27,5 (mm) Bán kính vòng tròn đỉnh răng: Re = Rc + (f’+x)m Lấy x = 0 f’= 1,3 Re = 27,5 + 1,3.5 = 35(mm) Bán kính vòng tròn chân răng Ri = Rc - (f’+x)m = 27,5 -1,3.5 =20 (mm) Bán kính vòng tròn cơ sở: Ro = Rc cosa = 27,5.cos20o = 25,8(mm) Lượng hớt lương: k = (PDe /Z)tgab = [(P.100)/11].tg100 =5 (mm) r bán kính vòng tròn chân răng r =1á5 lấy r = 2 H = 14+5 + 2 = 21 (mm) IV. Một số kết cấu đặc biệt của dao phay môđun: Để sai số profin sau mỗi lần mài lại sẽ khắc phục lại được và đồng thời để đơn giản quá trình tính toán thiết kế dao ta chọn góc trước dao g = 0 như vậy mặt trước của nó luôn đi qua trục. Góc sau lưỡi cắt ở đỉnh ab = 100 Góc sau bên an =(1á2)0 chọn an =20 PhầnIII tính toán thiết kế dao phay định hình g > 0 Các số liệu ban đầu: N0 H1 H2 1 8 7 I. Đặc điểm của dao phay định hình: Dao phay định hình dùng để gia công các mặt định hình mà trong quá trình gia công profin của chi tiết không đổi và đồng nhất. Dao phay định hình có góc trước g > 0, loại dao này dùng trong gia công thô hoặc gia công những chi tiết định hình không cần độ chính xác cao. ở đây profin của chi tiết được hợp bởi các mặt thẳng. Chiều sâu lớn nhất là h1 =8 (mm2 ) nên ta chọn độ chính xác của profin chi tiết đạt cấp chính xác 9 II. Chọn loại dao: Dao phay định hình có góc trước g > 0, liền thân, có rãnh thoát phôi đáy nghiêng. Dùng thép gió P18 có độ cứng sau nhiệt luện đạt 62á65 HRC III. Các thông số của phần cắt: Vật liệu gia công là thép 45 có sb = 610 N/mm2 do đó ta chọn : góc trước g = 100 góc sau an = 120 IV. Chọn kích thước kết cấu dao: ứng với chiều cao lớn nhất của profin chi tiết h1 = 8(mm) ta có kết cấu dao như sau: theo bảng 9-V sách thiết kế dụng cụ cắt tập II ta có: D =90(mm) h =8á10(mm) K = 4,5 G = 250 dA=32 (mm) H =17 (mm) K1 = 6 R = 1,5 d1 = 34 (mm) Z = 10 C = 15 g = 100 V. Tính toán profin dao trong tiết diện hướng kính: Từ điểm 1 của chi tiết ta kẻ đường thẳng vuông góc với trục dao cắt trục dao tại điểm c. vẽ đường tròn tâm O bán kính R=OC cắt mặt trước của dao tại điểm C1, Từ điểm c1 vẽ đường cong acsimet cắt trục dao tại điểm c2, từ điểm c2 kẻ đường song song với 1c gặp 11’(song song với trục dao) tại 1’. Nối 1’2 ta được profin dao ứng với đoạn 1-2 của chi tiết. Tương tự từ điểm 4 của dao ta làm như trên thì được biên dạng của dao 4’3 tương ứng với đoạn 4-3 của chi tiết. Ta cần xác định chiều cao hd1và hd4 của dao. Xác định chiều cao hd1: chiều cao của dao nhỏ hơn chiều cao của chi tiết một lượng là Dh1 hd1 =hct (1,2) - Dh1 mà Dh1 /bc = k/e = k.z/3600 vậy Dh1 =(k.z/3600 ).bc mặt khác : bc =qc- g sinqc = OdM/Rc =R.sing/Rc =R.sing/(R -hct) = 45.sin100/(45 - 8) =0,211 qc =12,1920 bc = 2,1920 = 0,038 (rad) do đó : Dh1 = (k.z/3600).bc = (4,5.10/3600).2,1920 =0,274 (mm) vậy hd1 =hct (1,2) - Dh1 = 8-0,274 =7,726 (mm) tương tự đối với hd4: ta có hd4 =hct - Dh4 mà Dh4/bb = k/e = k.z/3600 vậy Dh4 =(k.z/3600).bb mặt khác : bb =qb- g sinqb = OdM/Rb =R.sing/Rb =R.sing/(R -hct) = 45.sin100/(45 - 7) =0,206 qb =11,8880 bcb = 1,8880 = 0,033 (rad) do đó : Dh4 = (k.z/3600).bb = (4,5.10/3600).1,8880 =0,236 (mm) hd4 =hct - Dh4 =7 - 0,236 =6,764 (mm) VI. Tính toán chiều cao dao theo mặt trước đoạn AC1 dể mài lại dao: ta có: ứng với điểm 1 của chi tiết là đoạn AC1 để mài sửa dao ta có: AC1/sinbc = (R-hct1)/sing =hd1(tr)/sinbc hd1(tr)= [(R-hct1)/sing].sinbc = [(45 - 8)/sin100].sin2,1920 =8,150 (mm) Tương tự ta có: ứng với điểm 1 của chi tiết là đoạn AB1 để mài sửa dao ta có: AB1/sinbb = (R-hct4)/sing =hd4(tr)/sinbb hd4(tr)= [(R-hct4)/sing].sinbb = [(45 - 7)/sin100].sin1,8880 =7,210 (mm). TàI liệutham khảo 1.Tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại 2.Giáo trình dung sai và lắp ghép Gs.ts.Ninh Đức Tốn Mục lục Trang Phần I: Tính toán thiết kế dao tiện định hình 2 Phần II: Tính toán thiết kế dao phay đĩa moduyn 6 Phần III:Tính toán thiết kế dao phay định hình >0 10