Đồ án Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết

Lời nói đàu Dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực gia công cơ khí .Nó trực tiếp tác động vào quá trình sản sản xuất ra các sản phẩm cơ khí,công cụ sản xuất máy móc thiết bị cho nền kinh tế quốc dân. Việc nắm bắt được vai trò quan trọnh của dụng cụ cắt kim loại cũng như khả năng thiết kế chế tạo là một đòi hỏi bắt buộc đối với người làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí,như vậy mới có thể đạt được yêu cầu kỹ thuật ,năng suất cho quá trình chế tạo cơ khí đóng góp vào sự phát triển chung của đất nước . Vì những lí do trên nên việc hoàn thành đò án môn học “thiết kế dụng cụ cắt kim loại “đóng vai trò quan trọng và cần thiết đối vớ mỗi sinh viên cơ khí ,nó giúp cho mỗi sinh viên làm quen và rèn luyện kỹ năng thiết kế để chuẩn bị công tác sau này.Tring đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế nhữnh dụng cụ cắt điển hình .Đó làthiết kế dao tiện dịnh hình,thiết kế dao phay đĩa mo đun gia công bánh răng ,và thiết kế dao phay định hình có góc trước lớn hơn 0. Phần I: Thiết kế dao tiện định hình. Đề BàI:Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có prôfil như sau: Vật liệu chi tiết :Thép 45. 1. Phân tích chi tiết gia công: Chi tiết gia công được làm từ thép 45 có sb=50-80 Kg/mm2, chi tiết bao gồm nhiều mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn, sự chênh lệch hình dáng không lớn lắm do vậy ta có thể chọn loại dao đơn giản nhất.Trên chi tiết có mặt mặt phăng cần gia công có j =0 nên khi gá dao cần có biện pháp khắc phục. 2. Chọn loại dao: Chi tiết không có gì đặc biệt do vậy ta có thể chọn dao tiện định hình lăng trụ vì dao lăng trụ có ưu điểm là khi chế tạo và thiết kế dễ dàng, cho ta độ chính xác và khi mài lại không làm thay đổi profin dao, giảm sai số cho chi tiết so với dao tiện định hình hình tròn. Kích thước kết cấu của dao chọn tuỳ thuộc theo chiều sâu lớn nhất của hình dáng chi tiết gia công tmax=== 11,5 Theo bảng (1) ta tra được kết cấu của dao H = 90; E = 10; B=25;F=20;d=10 A = 30; r = 1; G = 6; M = 45,77 3. Chọn cách gá dao: Dựa vào prôfil chi tiết ta thấy phần côn của chi tiết không cho dung sai nên ta có thể coi như độ chính xác không đặc biệt cao, để đơn giản ta chọn dao gá thẳng. ở lưỡi cắt gia công mặt phẳmg có j=0 ta làm góc nghiêng j =2 đẻ giảm ma sát giữa mặt trước và mặt đang gia công ,đảm bảo độ bền của dao. 4. Chọn vật liệu dao và thông số hình học của dao: Đối với dao tiện định hình ta chọn loại thép P18 để gia công chi tiết thép 45 có sb=50-80 Kg/mm2 là hợp lý nhất. Tra bảng (HĐTKCC) ta có các thông số sau: g=20-25;a=8-15 Ta chọn g=25;a=10 5. Chọn điểm cơ sở: Vì chi tiết không có gì đặc biệt vì vậy ta chọn điểm cơ sở điểm 1 nằm ngang tâm chi tiết gần tâm chi tiết nhất(xa chuẩn kẹp nhất). Để xác định prôfil lưỡi cắt của dao cần phải xác định prôfil lưỡi cắt ở tiết diện pháp tuyến với mặt sau của dao. 6/ Thiết kế frôfin dao: Chọn điểm 1 là điểm cơ sở,từ điểm 1 ta vẽ vết của mặt trước hợp với phương ngang một góc g=25, và vết củ mặt sau hợp với phương thẳng đứng một góca=10 .Vết mặt trước cắt các vòng tròn trên hình chiếu đứng chi tiết tại các điểm 1,2,3,4 đó là các điểm nằm trên dao.Từ các điểm này ta dóng thẳng xuống chi tiết ta xác định được các điểm tương ứng nằm trên chi tiết. Ta có sơ đồ tính toans như sau: 7/ Tính toán chiều cao hình dáng prôfin của dao: Ta phải đi xác định các kích thước h: áp dụng các công thức sau: gi =arcsin(.sing) ị singi =.sing ti =(ri.cosgi – r.cosg) A=r.sing B=r.cosg Ci=ri.cosgi hi =ti.cos(a+g) Thay số ta có: A=r.sing =7,5.sin25o = 3,1696 B=r.cosg = 7,5.cos25o = 6,7973 Công thức tổng quát là: h=[rcos(arsin()) - rcosg]cos(a+g). Điểm 1: Ta có: r1 =r = 7,5 (mm) g1 =g =25o Vậy: C1= r1.cosg1=7,5.cos25o = 6,7973 t1=( r1.cosg1 -r.cosg) = C1 – B Thay số ta được t 1=6,7973 -6,7973= 0 Vậy: h1 =t1.cos(a+g) =0 Điểm 2 Ta có: r2 = 13(mm) Vậy: h= [13cos(arsin) – 6,7973] cos35 h=4,7595(mm) Điểm 3 Ta có: r3 = 13,5 (mm) h= [13,5.cos(arsin) – 6,7973] cos35 h= 5,1814(mm) Điểm 4 Ta có: r4 = 19 (mm) h= [19cos(arsin) – 6,7973] cos35 h4 = 9,9958 (mm) Điểm A B ri gi ti hi 1 3,1696 6,7973 7,5 25 0 0 2 13 14,11 5,81 4,7595 3 13,5 13,57 6,32 5,1814 4 19 9,603 11,93 9,9958 9.Tính toán các kích thước chính của dao: Chiều rộng của dao tiện định hình Ld = Lc +a+b+b+c Lc :Chiều rộng phần cắt Lc = 37 (mm) a :Chiều rộng lưỡi cắt phụ a = 2-5 (mm) chọn a = 3(mm) b :Chiều rộng của lưỡi cắt phần xén mặt đầu chi tiết có vát mép b =3-8(mm) chọn b =5(mm) b =0,5-1(mm) chọn b=1(mm) c =1-3(mm) chọn c =2(mm) t<tmax = =11,5(mm) j: Góc tạo rãnh cắt đứt j = 15o Vây chiều rộng dao là Ld = 37 + 1 + 5 + 2 + 3 = 48 (mm). Tại phần lưỡi cắt có góc j = 0 ta làm vát một góc 2để trong quá trình cắt giảm ma sát tăng độ bền cho dao. 10.Điều kiện kỹ thuật 1.Vật liệu phần cắt :Thép Gió thân dao :Thép 45 2. Dộ cứng sau nhiệt luyện Phần cắt :HRC = 62á65 Phần thân dao :HRC = 30á40 3.Độ bóng Mặt trước và mặt sau ẹ7 (Ra = 1,25) Mặt trên thân dao thấp ẹ4 (Rz =40) 4. Sai lệch góc mài sắc a và a1 là ±15' g >12o nên sai lệch ±30' Sai số j là : ±2o HìNH Vẽ KếT CấU DAO Phần 2 Thiết kế dao phay đĩa Môđun Số đề:N=3; m =7 Tính toán và thiết kế dao phay đĩa module trong bộ 8 con, để gia công bánhrăng trụ răng thẳng bằng thép 45, có module m = 7 mm . Cho biết số hiệu dao trong lô 8con là 4. 1. Xác định các thông số hình học của bánh răng Trong bộ dao phay đĩa module 8 con , dao mang số hiệu 4 có thể gia công được bánh răng có số răng Z = 21..25 răng. Profile dao được tính toán theo số răng bé nhất(Z =21 răng) bởi vì với con dao đó thì độ cong đường thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có số răng Z > 21 được gia công bằng dao có Z = 21 sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn. Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số như sau: Module: m = 7 mm Số răng: Z = 21 Góc ăn khớp: a = 200 Bước răng: tp = p.m = 3,14.7 = 21,98 mm Chiều dầy răng: S = m.p/2 = 3,14.7/2 = 10,93 mm Bán kính vòng tròn chia: Rc = = = 73,5 mm Bán kính đỉnh răng: Re = R+(f’+x)m =73,5+7(1+0) =80,5 mm Bán kính chân răng: Ri = R- (f”+x)m= 73,5-(1,25+0)7 =67,25 mm Bán kính vòng tròn cơ sở: R0 =cosa =cos200 = 69,06mm Để xác định các điểm của prôfil thân khai rãnh bánh răng ta tính toạ độ điểm bất kỳ Mxtrên đường thân khai ứng với bán kính cực Rx. 2. Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt Sơ đồ tính toán: Trong đó: Re : Bán kính đỉnh răng RM : Bán kính tại điểm M(x,y) Rc : Bán kính vòng tròn chia R0 : Bán kính vòng tròn cơ sở Ri : Bán kính chân răng 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 răng Tính toán profile đoạn làm việc Nguyên lý tạo hình đường thân khai Nguyên lý : Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn, thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường cong thân khai. Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính Rf Ê RM Ê Ra . Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ toạ độ đề các Oxy. r0 : Bán kính vòng cơ sở rM : Bán kính véc tơ ứng với điểm M qM : Góc thân khai aM : Góc áp lực của đường thân khai Xác định toạ độ của điểm M Theo sơ đồ tính toán trên ta có: xM = rM.sindM = rMsin(d0 + qM) yM = rM.cosdM = rMcos(d0 + qM) Ta có qM = tgaM - aM = invaM d0 = dc - inva0 = p/2z - inva0 = p/2z - tga0 + a0 = 180/(2.21) – ( tg200 -20) = 3,43170 Tacó: CosaM = r0/rM vậy ta cho RM biến thiên từ Ro đến Re thì sẽ vẽ được profin của răng lập bảng tính toán Điểm Ri x y 1 79,5 2,975 6,407 8,871 79,039 2 78,5 2,574 6,005 8,213 78,059 3 77,5 2,187 5,619 7,583 77,137 4 76,5 1,820 5,252 7,003 76,178 5 75,5 1,475 4,906 6,457 75,233 6 74,5 1,151 4,583 5,953 74,251 7 73,5 0,854 4,285 5,493 73,234 8 72,5 0,585 4,017 5,073 72,321 9 71,5 0.348 3,779 4,713 71,344 10 70,5 0,159 3,591 4,415 70,361 11 69,06 0 3,431 4,134 68,943 3. Chọn các kích thước kết cấu dao Kích thước kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2] , được thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết Các kích thước kết cấu của dao được chọn theo tiêu chuẩn tra theo bảng:B22(HĐTKCC) D=110(mm) ;d=32(mm);d=34(mm) B=22(mm); Z=10; d=22; K=8; c=1,8(mm);t=34,8; 4.Điều kiện kỹ thuật: 1.Vật liệu thép P9 2.Độ cứng phần cắt HRC=52-64 3.Độ bóng mặt trước lỗ gá dao và các mặt tựa khômg thấp hơn V7 .Mặt hớt lưng của hình dáng răng không thấp hơn V6 5. Thiết kế dưỡng đo Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,được chế tạo theo cấp chính xác7 với miền dung sai H, h . Theo luật kích thước bao và bị bao. Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo , được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js , js . Theo luật kích thước bao và bị bao. Vật liệu làm dưỡng : Thép lò xo 65G. Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62..65 HRC. Độ nhám bề mặt làm việc Ra Ê 0,63mm . Các bề mặt còn lại đạt Ra Ê 1,25mm. Kích thước danh nghĩa của dưỡng theo profile dao trong tiết diện chiều trục Phần 3 Thiết kế dao phay định hình Đề bài:thiết kế dao phay định hình có g >0 gia công chi tiết như hình vẽ ,vật liệu thép45. với h =10(mm);h =7(mm). 1.Phân tích chi tiết . Với chi tiết như hình vẽ vật liệu là thép 45 với điều kiện gia công là gia công thô .Ta thấy chi tiết bao gồm các mặt cần gia công là mặt phẳng chiều rộng rãnh không loén lắm ,chiều sâu gia công lớn nhất là 10(mm).Như vậy kết cấu rãnh càn gia công không quá phức tạp trên sơ đồ tính toán ta chỉ việc tíng một số điểm sau đó nối lại ta sẽ được prôfil dao cần thiết kế. 2.Phân tích loại dao thiết kế . Chọn loại dao phay định hình hớt lưng có góc trước dương có những ưu điểm sau: giảm lực cắt trong quá trình gia công ,vi thế khi làm viẹc sẽ êm hơn tuổi bền của dao cũng cao hốn với dao có góc trước bằng 0.Tuy nhiên dao phay có góc trước dương có một số hạn chế đó là sai số do g>0 và gặp khó khăn trong quá trình chế tạo .Để khắc phục những sai số ta cần phải hiệu chỉnh lại prôfil của dao. Vì chiều cao rãnh gia công không lớn lắm nên để đơn giản trong thiết kế và chế tạo ta chọn dao răng liền thân hớt lưng có rãnh thoát phoi đáy thẳng Chon vật liệu làm dao là thép gió P18 độ cứng sau nhiệt luyện đạt từ 62-65 HRC . .Các thông số hình học phần cắt :Do vật liệu gia công là thép 45 có s<60Kg/mm theo bảng (9-V)ta có : Góc trước dao:γ =15 Góc sau chính a =12 3.Chọn kích thước kết cấu dao: Theo bảng (9-V) ứng với chiều cao lớn nhất của prôfil chi tiết h=10(mm) ta có các kích thước kết câu như sau: D=100(mm);d=32(mm); Z=10(răng); Lượng hớt lưng:K=5(mm) ; Các kích thước khác :C=16(mm);H=20(mm);d=34(mm); =25;R=2(mm). Chiều rônh dao:B=B+2=10+15+5+2 =32(mm) Kích thước lỗ định vị theo tiêu chuẩn d =32 dung sai d=32+0,027 Chiều rông rãnh then :b =8(mm) dung sai b=8+0,1 Chiều sâu rãnh then:t=34,8 (mm) dung sai t=34,8+0,62. Bán kính cóc lượn đáy rãnh thoát phoi là:r =8,8(mm). 4.Sơ đồ tính toán dao phay định hình. Tính chiều cao trong tiết diện hướng kính của prôfil dao. ta sẽ tính chiều cao của 6 điểm trên prôfil dao tương ứng với chiều cao của 6 điểm trên prôfil chi tiết : h =h-h Tìm h bằng cách xét các điểm rồi tìm công thức tổng quát: h=. =arsin (sin) - Với R là bán kính điểm i đường tròn tâm dao trên sơ đồ tính R=R - h Rlà dường kính đỉnh dao: R=D/2 =50(mm). Qua tính toán ta có bảng kết quả như sau: h=10(mm R=50-10=40(mm); h=h=0 R= R=50(mm); h=7(mm) R=50-7=43(mm). h=h=5(mm) R=R=45(mm); n h R h h 1 10 40 0,0676 0,5383 9,4617 2 0 50 0 0 0 3 0 50 0 0 0 4 7 43 0,0439 0,349 6,6507 5 5 45 0,0296 0,235 4,7644 Kết cấu dao phay định hình như sau: tài liệu tham khảo Thiết kế dụng cụ cắt kim loại . Trường ĐHBK Hà Nội năm 1969 Hướng dẫn dụng cụ cắt kim loại - 2 tập ( Đậu Lê Xin - ĐHBK Hà Nội 1988) Dung sai lắp ghép -ĐHBK Hà Nội – 1999 Nguyên lý gia công vât liệu