Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập lớn môn học thiết kế dụng cụ cắt
Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt LỜI NÓI ĐẦU Một quốc gia giàu mạnh, văn minh và công cộng luôn phải là một quốc gia có nền sản xuất công nghiệp phát triển với nhịp độ cao, trong đó phần lớn sản phẩm công nghiệp được tạo ra thông qua máy công cụ và các dụng cụ công nghiệp. Chất lượng các máy công cụ và các dụng cụ công nghiệp cụ thể là dụng cụ cắt kim loại ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm, năng suất, tính đa dạng, tính hợp thời đại, và trình độ kĩ thuật của một quốc gia. Một trong những biện pháp hữu hiệu nhằm tăng năng suất chính là thiết kế ra những dụng cụ gia công chi tiết có tính năng phù hợp với việc sản suất hàng loạt có độ bền bảo đảm, đồng thời với những dụng cụ như vậy khi gia công chi tiết sẽ đạt được độ đồng đều về chất lượng giữa các chi tiết gia công Điển hình trong những dụng cụ như vậy chính là: - 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. - Dao phay đĩa modul, đây là loại dụng cụ cắt răng được dựa trên nguyên lý chép hình của dụng cụ cắt. - Dao chuốt lỗ then hoa, đây là loại dụng cụ cắt gồm nhiều lưỡi cắt, khi gia công các lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt do đó tăng được năng suất cắt gọt. Mặt khác, các lưỡi cắt trên dao chuốt có vị trí xác định nên khi gia công sẽ đảm bảo được độ đồng đều giữa các chi tiết gia công. Trong quyển thuyết minh này giới thiệu những tính toán thiết kế để có được ba loại dao trên, với việc gia công ba chi tiết cụ thể như trong đề bài cho. 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 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 P18. 1. Phân tích chọn dụng cụ gia công: Dao tiện định hình thường có biên dạng phức tạp làm việc trong điều kiện cắt nặng nề, lực cắt lớn, áp lực lên lưỡi cắt lớn sinh ra nhiệt cắt lớn vì vậy ta nên chọn loại vật liệu làm dao có độ cứng lớn, độ bền nhiệt lớn, có độ bền cơ học và khả năng chịu mài mòn tốt. Chi tiết gia công là thép C30 cần gia công đạt cấp chính xác IT13 độ nhám cấp 6 ta chọn vật liệu dao tiện định hình la thép gió P18 làm vật liệu gia công chi tiết trên . Chi tiết có dạng mặt ngoài tròn xoay do đó ta chọn dụng cụ gia công là dao tiện định hình. Với loại chi tiết như trên do không có mặt cong vì vậy không dùng cung tròn thay thế. ⇒ Chọn loại dao định hình lăng trụ gá thẳng. Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt -So với dao tiện thường thì dao tiện định hình có các ưu điểm và nhược điểm sau: * Ưu điểm : - Năng suất cắt cao do tổng chiều dài lưỡi cắt tham gia lớn. - Đảm bảo sự đồng nhất về hình dáng và độ chính xác kích thước của chi tiết gia công vì không phụ thuộc vào tay nghề người công nhân mà chủ yếu phụ thuộc vào kích thước biên dạng dao - Tuổi thọ của dao tiện định hình lớn vì 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 ở loạt nhỏ hoặc đơn chiếc 2. Chọn kích thước thân dao tiện định hình gá thẳng tại điểm cơ sở ngang tâm: Kích thước kết cấu dao tiện định hình được chọn theo chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết, được xác định theo công thức sau: 16 2 2254 2 minmax max = − = − = dd t (mm). Trong đó : d max =56 mm (đường kính lớn nhất của chi tiết gia công) d min =22 mm ( đường kính nhỏ nhất của chi tiết gia công) Tra bảng 3.2 (sách hướng dẫn tính toán thiết kế DCC-trường ĐHCNHN) B H E A F r d M 25 90 10 30 20 1,0 10 45,77 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt 2. Chọn thông số hình học của dao tiện định hình dạng lăng trụ: - Góc trước của dao tiện định hình phù hợp với vật liệu gia công. Trị số góc trước được chọn theo bảng 2.4 sách thiết kế dụng cụ cắt trường ĐHCN Hà Nội. Góc trước γ =25 0 . - Góc sau dao tiện định hình cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau α được chọn lớn hơn so với dao tiện thường .Với dao tiện lăng trụ chọn góc sau 00 1510 −= α . Chọn góc sau α =15 0 3.Chọn chiều rộng của dao tiện định hình: - Ngoài đoạn lưỡi cắt chính L 0 để tạo ra biên dạng định hình chi tiết gia công, cần thiết kế thêm các đoạn lưỡi cắt phụ để vát mép, xén mặt đầu và chuẩn bị cắt đứt chi tiết ra khỏi phôi thanh. L p =L q +a+b+c+b 1 (…) - Góc của lưỡi xén mặt đầu 2 ϕ =15 0 4.Tính hình dáng dao tiện định hình gá thẳng. a. Tính chiều cao hình dáng dao tiện định hình lăng trụ có điểm cơ sở ngang tâm: Chọn vật liệu làm dao. Theo đề ra vật liệu gia công là thép C30 có 2 /750 mN b = σ . Vì vậy chọn:Vật liệu làm dao là Thép gió P18 Chọn điểm cơ sở: 5 1 2 3 4 - Điểm cơ sở là điểm có chuẩn gá đặt xa tâm nhất vì vậy chọn điểm cơ sở là điểm 1 trên hình vẽ. C i T i B i h i A i r i r γ γ ι α ι α N N Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Tính toán profile dao trong tiết diện N-N. Xét điểm i bất kỳ trên profile chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profile dao. Gọi chiều cao profile của dao tại điểm i’ là h i ,theo hình vẽ có Với α=15 0 ; γ=25 0 h i = τ i .cos(α + γ) τ i = C i - B i = r i .cosγ i – r.cosγ Ta có A i = r i .sinγ i = r.sinγ ⇒ sinγ i = (r/r i )sinγ ⇒ γ i = arcsin(r sinγ/r i .) ⇒ τ i = r i .cos[arcsin(r sinγ/r i )] – r.cosγ ⇒h i = {r i .cos[arcsin(r sinγ/r i )]– r.cosγ}.cos(α + γ) LẬP BẢNG TÍNH TOÁN PROFIN DAO Điểm ri γi hi li 1 11 25 0 0 2 11 25 0 11 3 27 10 12,7 27 4 20 13,4 7,3 49 5 20 13,4 7,3 61 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Tính toán chiều rộng lưỡi cắt. Chiều rộng lưỡi cắt phụ a=4 mm Chiều dài lưỡi cắt phần cắt đứt b=6 mm Chiều rộng phần lưỡi cắt xén mặt đầu c=2 mm Chiều dài tổng của dao : L=61+4+6+2=73 mm Góc vát 0 1 45= ϕ Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Thiết kế dưỡng 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 luập kích thước bao và bị bao. Vật liệu làm dưỡng : Thép lò xo 65Γ. Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC. Độ nhám bề mặt làm việc R a ≤ 0,63µm . Các bề mặt còn lại đạt R a ≤ 1,25µm. Kích thước danh nghĩa của dưỡng theo profile dao. 5. Yêu cầu kĩ thuật : Vật liệu gia công 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 R a =0,32 Mặt sau R a = 0,63 Mặt tựa trên thân dao thấp hơn 0,63 Sai lệch góc: Sai lệch góc trước γ=25 0 ±1;góc sau α=15 0 ±1 : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔĐUN Yêu cầu: Tính toán và thiết kế dao phay đĩa mô đun để gia công bánh răng trụ răng thẳng có thông số: m=4, số răng Z=135 răng, góc ăn khớp α = 20 0 , vật liệu làm dụng cụ cắt bằng thép gió P18, vật liệu chi tiết gia công bằng thép C30 1. Xác định các thông số hình học của bánh răng: Trong bộ dao phay đĩa module 8 con, dao mang số hiệu N 0 8 có thể gia công được bánh răng có số răng Z = 135 răng. Theo bài ra, ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số như sau: Module: m = 4 mm. Số răng: Z = 135. Góc ăn khớp: α = 20 0 Bước răng: t p = π.m = 3,14.4 = 12,56 mmsa Chiều dầy răng: S = m.π/2 = 3,14.4/2 = 6,28 mm Khe hë ch©n r¨ng : c = 0,25m = 1 (mm) ChiÒu cao r¨ng : h c = m + 1,25m = 9(mm) Bán kính vòng tròn chia: R c = r l = 2 m.Z = 2 4.135 = 270 mm Bán kính đỉnh răng: R a = 2 2)m(Z + = 2 )2135.(4 + =274 mm Bán kính chân răng: R f = 2 2,5)-m(Z = 2 )5,2135.(4 − =265 mm Bán kính vòng tròn cơ sở: R 0 = 2 m.Z cosα = 2 20.4.135 0 COS = 253,7 mm : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt 2. Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt Sơ đồ tính toán: C o o 1 B M(x,y) M c x r y max y R a R M R c R o x max x δ ο θ c =inv α c θ Μ = i n v α M δ c δ Μ α c α Μ R f Y Trong đó: R a : Bán kính đỉnh răng. R M : Bán kính tại điểm M(x,y). R c : Bán kính vòng tròn chia. R 0 : Bán kính vòng tròn cơ sở. R f : Bán kính chân răng. Profile bao gồm hai đoạn: Đoạn làm việc: Là đoạn thân khai CB Đoạn không làm việc: Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO 1 . a, 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 R f ≤ R M ≤ R a . Việc : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt 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. r 0 : Bán kính vòng cơ sở. r M : Bán kính véc tơ ứng với điểm M. θ M : Góc thân khai. α M : Góc áp lực của đường thân khai. Xác định toạ độ của điểm M. Theo sơ đồ tính toán trên ta có: x M = r M .sinδ M = r M sin(δ 0 + θ M ) y M = r M .cosδ M = r M cos(δ 0 + θ M ) Ta có θ M = tgα M - α M = invα M δ 0 = δ c - invα 0 = π/2z - invα 0 = π/2z - tgα 0 + α 0 = 180/(2.135) – ( tg20 0 -20) = 20,3 Tacó: Cosα M = r 0 /r M : )1arcsin( 2 2 0 M M r r −=⇒ α −− −=⇒ 2 2 0 2 2 0 1arcsin1arcsin MM M r r r r Tg θ )1arcsin1arcsin 2 cos( 2 2 0 2 2 0 00 −− −++−=⇒ MM MM r r r r Tgtg z ry αα π )1arcsin1arcsin 2 cos( 2 2 0 2 2 0 00 −− −++−=⇒ MM MM r r r r Tgtg z ry αα π Vậy ta cho R M biến thiên từ R f đến R e thì sẽ vẽ được profin của răng. R o =253,7 LẬP BẢNG TÍNH TOÁN Điểm r M α M x M y M 1 265,5 17,15 16,02 265,02 2 266 17,49 14,5 265,6 : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 α Μ θ Μ M B A r M r 0 [...]... -Nhãn hiệu : +Môđun m = 4 +Số hiệu dao : N08 P18 ĐHCNHN PHẦN III THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA Yêu cầu: Thiết kế dao chuốt lỗ then hoa để gia công chi tiết có : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt d = 13mm, D = 16mm, b = 3,5mm 1 Chọn sơ đồ cắt Cần gia công chuốt lỗ then hoa nên phải chọn sơ đồ cắt là chuốt theo lớp để bóc dần từng lớp vật liệu tại các rãnh then... 30.0,05) = 0,075mm < 0,2mm Sai số này nằm trong giới hạn cho phép ta sẽ đưa lượng dư này vào răng cắt thứ 1 Vậy tổng số răng của dao chuốt sẽ là: Z = Ztinh + Zthô + Zsđ Z = 3 + 30+ 5 = 38 răng 4 Thông số hình học lưỡi cắt (chọn theo bảng ) : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Góc trước chọn theo vật liệu: γ = 15 0 α thô = 30 Góc sau: α tinh = 2 0 α sđ = 10 5 Kích... 3,5.4 = 14 mm, chiều rộng răng cắt : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt K = 0,93, hệ số lực cắt Zmax = 6 răng Vậy, ứng suất tại tiết diện nguy hiểm là σx = Pmax 4.P 4.297.24.0,93 = = = 206,3 N/mm 2 ≤ [σ z ] 2 2 F0 Π.D 3,14.16,25 Như vậy, dao chuốt đủ bền 10.Kết cấu rãnh chia phoi - Răng cắt thô : Góc trước γ = 150 Góc sau α = 30 Các thông số khác: t = (2,5 –... của dao không quá: + Góc trước :±2’ + Góc sau của răng cắt ± 30’ + Góc sau của răng sửa đúng ± 15’ + Góc sau của rãnh chia phoi ± 30’ - Sai lệch chiều sâu (chiều cao) của rãnh răng ±0,5 mm : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt - Chiều rộng cạnh viền trên răng sửa đúng không nhỏ hơn 0,2 mm, trên răng cắt không lớn hơn 0,05 mm - Nhãn hiệu sản phẩm ĐHCN _ then hoa... 12(mm) Số răng đồng thời tham gia cắt sẽ là: Z dt = L 55 +1 = + 1 = 5,58 (răng) t 12 ( Thỏa mãn điều kiện 3 ≤ Z dt ≤ 6 ) Chọn Zdt = 6 răng 6 Đường kính dao chuốt Răng cắt thứ nhất: DC1 = dminCT + 2q = 13 + 2.0,075 = 13,15 mm Đường kính răng tiếp theo sẽ la Dc2 = Dc1 + 2.Sz = 13,15 + 2.0,05 = 13,25 mm : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Đường kính các răng tiếp... dao L2: L2 = L0 – (Lx +L3 + L4 ) Với L3 = 0,5.D1 = 6 mm, chiều dài phần côn chuyển tiếp L2 = 190 – (70 + 6 + 80) = 34 mm d Chiều dài phần cắt L5 L5 = Lc + Lsđ : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Lc = t.Zc, chiều dài phần răng cắt Lsđ = tsđ.Zsđ, chiều dài phần sửa đúng Do chọn bước răng giống nhau nên ta có: L5 = t(Zthô + Ztinh) = 12.33 = 396 mm e Chiều dài phần... – 0,4)t = 2,7 mm r = (0,5 – 0,55)h = 1,8 mm 11.Điều kiện kỹ thuật -Vật liệu dao chuốt: + Phần cắt P18 + Phần đầu dao thép 40X : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt - Độ cứng sau nhiệt luyện: + Phần cắt và phần định hướng sau: 62 ÷ 65 HRC + Phần định hướng trước: 60 ÷ 62 HRC + Phần đầu dao: 40 ÷ 45 HRC - Độ nhám bề mặt: + Trên cạnh viền của răng sửa đúng: Ra =...Trường ĐHCN Hà Nội 3 4 5 6 7 8 9 266,5 267 267,5 268 268,5 269 269,5 Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt 17,83 18,16 18,48 18,8 19,11 19,42 19,72 12,98 11,5 10,06 8,62 7,2 5,79 4,86 266,18 266,75 267,31 267,86 268,4 268,94 269,46 2 Chọn các kích thước kết cấu dao: Đường kính ngoài D = 80mm Đường kính lỗ gá d = 27mm Chiều rộng dao B = 11,5mm Số răng của dao... 13,15 (mm) b.Đường kính phần định hướng sau D6 : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 31,424 31,544 31,664 31,784 31,904 32,024 32,144 32,264 32,384 32,384 32,384 32,384 32,384 32,384 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Đường kính phần định hướng sau của dao lấy bằng đường kính lỗ then hoa sau khi chuốt (bao gồm hai dường kính trong là D4 và ngoài là D6), với sai lệch đường kính theo kiểu lắp ghép... + 0,6 + 0,4)Sz = 0,09 mm Nên Athô = 1,515 – 0,09 = 1,425 mm ; Số răng cắt thô được tính theo: Z thô = Athô 1,425 +1= + 1 ≈ 29,5 (răng) Sz 0,05 Chọn Zthô = 30 răng ( Cộng thêm 1 là vì răng cắt thô đầu tiên không có lượng nâng ) Do kết quả phép chia không chẵn nên ta phải ta phải làm tròn, sai số giữa lượng dư cần cắt và lượng dư cắt được của dao là: q = (Athô cần - Athô thực) = (1,425 – 30.0,05) = 0,075mm . tính toán thiết kế để có được ba loại dao trên, với việc gia công ba chi tiết cụ thể như trong đề bài cho. Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt PHẦN I:THIẾT KẾ DAO TIỆN. Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt Tính toán chiều rộng lưỡi cắt. Chiều rộng lưỡi cắt phụ a=4 mm Chiều dài lưỡi cắt phần cắt đứt b=6 mm Chiều rộng phần lưỡi cắt xén mặt đầu. α=15 0 ±1 : Lớp LTCĐĐHCK2_K6 Trường ĐHCN Hà Nội Bài tập lớn môn học Thiết kế Dụng cụ cắt PHẦN II: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔĐUN Yêu cầu: Tính toán và thiết kế dao phay đĩa mô đun để gia công bánh răng