lời nói đầu Dụng cụ cắt Kim loại đóng vai trò quan trọng lĩnh vực gia công khí, trực tiếp tác động vào trình sản xuất sản phẩm khí, công cụ sản xuất máy móc thiết bị cho Kinh tế quốc dân Việc nắm bắt đợc vai trò quan trọng dụng cụ cắt gọt kim loại nh khả thiết kế chế tạo tối u hoá đòi hỏi bắt buộc ngời làm công tác kỹ thuật lÜnh vùc c¬ khÝ cã nh vËy míi cã thể đạt đợc yêu cầu kỹ thuật ,năng suất cho trình chế tạo khí đóng góp cho trình phát triển chung đất nớc Vì lí nên việc hoàn thành đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt kim loại đóng vai trò quan trọng cần thiết đói với sinh viên làm quen rèn luyện kỹ thiết kế đế chuẩn bị cho công tác sau Để hoàn thành đồ án môn học có cố gắng thân em bảo, giúp đỡ tận tình thầy giáo hớng dẫn em thầy cô giáo môn, trình tham khảo, hỏi ý kiến bạn bè Vì em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn em tất bạn Đồ án đợc hoàn thành nhng có nhiều thiếu sót môn học vấn đề khó liên tục phát triển Vậy em mong đợc bảo thêm thầy cô giáo môn đóng góp ý kiến bạn Một lần nã em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo! Phần I Dao tiện định hình I Chi tiết gia công: Yêu cầu: 14 28 để gia công chi tiết nh hình vẽ bên 40 Tính toán thiết kế dao tiện định hình Vật liệu : Thép 45 (b = 750 (N/mm2)) 10 24 45 34 II Chän dao: Ta nhËn thấy chi tiết cần có dạng hình trụ tròn xoay bao gồm mặt mặt côn mặt trụ Cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ, gá thẳng Bởi so với dao tiện định hình tròn tiện định hình lăng trụ chế tạo dễ dàng dồng thời gia công chi tiết cho độ xác Do có độ cứng vững cao đồng thời hạn chế đợc sai số loại sai số loại có khả khắc phục đợc III Chọn thông số dao: Chiều sâu cắt lớn là: mm Dựa vào bảng trang Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học dao cắt ta có kích thớc dao nh sau : B 25 = H = E = A = r=1 90 10 30 d 10 = M = 43,77 Gãc tríc, gãc sau dao tiện định hình điểm khác thờng không nhau, dao tiện định hình lăng trụ ta phải chọn điểm sở ngang tâm chi tiết xa phần kẹp (Ta chọn điểm 1) Góc trớc điểm sở ®ỵc chän tiÕt diƯn cïng gãc víi chi tiÕt, phụ thuộc vào vật liệu gia công Theo bảng víi vËt liƯu gia c«ng cã b = 750 (N/mm2) ta chän gãc tríc  =250 Gãc sau  đợc chọn cho giảm đợc ma sát giữ mặt sau mặt gia công đồng thời đảm bảo độ bền lỡi cắt Đối với dao hình lăng trơ th×  = 150, ta chän  = 120 90 Từ ta có kết cấu dao có dạng nh hình vẽ bên : 25 45 10 60 20 30 IV Tính toán chiều cao hình dáng prôphin dao B Ta chọn C3 điểm làm điểm sở, chiều cao prôfin dao mặt A trớc mặt pháp tuyến r1 điểm đợc tính nh phần dới r r C2 h2 h SƠ Đồ Tính *Các công thức tính toán: A = ri* Sini sin i = = *sin   i = arcsin (*sin  ) Ci = ri*cosi ; B = r* cos i = Ci - B = (ri*cosi - r* cos ) hi = i*cos( +  ) * TÝnh toán điểm: Ta có + = 12 + 25 = 37 cos37 = 0,7986 - §iĨm 1: r1 = r = 7; 1 =  = 25 A = r1*sin  = 7*sin25o = 2,9583 C1= B = r1*cos1 = 7*cos25= 6,3441 1 = h1 = - §iĨm 2: r2 =14 sin 2 = *sin  = *sin 25o = 0,21130913 2 = arcsin(0,21130913) = 12,1991o C2 = r2 *cos2 = 14*cos(12,1991o) = 13,6838 2 = C2 - B = 13,6838 - 6,3441= 7,3397 h2 = 2*cos( +  ) = 7,3397*cos 37o = 3,3676 - §iĨm 3: r3 = r2 = 14; 3 = 2 =12,1991o C3 = C2 = 13,6838 3 = 2 = 7,3397 h3 = h2 = 3,3676 - §iĨm 4: r4 = 20 sin4 = *sin =*sin 25o = 0,1479 4 = arcsin(0,1479) = 8,5062o C4 = r4*Cos4 = 20*cos(8,5062o) = 19,7799 4 = C4 - B = 19,7799 - 6,3441 = 13,4358 h4 = 4*cos( +  ) =13,4358 * 0,7986 =10,7298 - §iĨm 5: r5 = r4 = 20; 5 = 4 = 8,5062o C5 = C4 = 19,7799 5 = 4 = 13,4358 h5 = h4 =10,7298 Bảng kết tính toán điểm Điể m ri (m m) 14 14 20 20 A (m m) Sini i ( ) 0,4226 0,211309 13 2,95 0,211309 13 0,1479 25 12,199 1o 12,199 1o 8,5062 o o 8,5062 0,1479 o B (m m) Ci(mm) i (mm) hi (mm) 6,3441 13,683 6,34 13,683 19,779 19,779 7,339 7,339 13,43 58 13,43 58 3,367 3,367 10,72 98 10,72 98 V PhÇn phơ cđa profin dơng : PhÇn phơ cđa profin dơng cụ dùng để vát mép chuổn bị cho nguyên công cắt đứt kích thớc phần phụ gồm : 1 c a b  Lc  Ld + a : Là chiều rộng làm tăng sức bền lỡi cắt ,chọn a = 4(mm) + b : Là chiều rộng lỡi ứng với phần cắt đứt ,chọn b = (mm) + c : Lµ chiỊu réng lỡi tạo phần xén mặt ,chọn c = (mm)  = 20; 1 = 55 ChiỊu dµi tỉng céng cña dao : L = lc + a + b +c = 45 + + + = 57(mm) VI ThiÕt kÕ dìng: Trong qu¸ trình chế tạo dao tiện định hình, profin lỡi cắt đợc kiểm tra loại dỡng Dỡng đợc dùng trình chế tạo gồm hai loại :Dỡng ®o vµ dìng kiĨm Dìng ®o dïng ®Ĩ kiĨm tra profin chi tiÕt ,dìng kiĨm dïng ®Ĩ kiĨm tra dìng ®o - Dìng ®o : CÊp chÝnh x¸c 7, miỊn dung sai H , h (bao bị bao) - Dìng kiĨm : CÊp chÝnh x¸c 6, miỊn dung sai Js , j s(bao bị bao) - Vật liệu dỡng : Thép lò xo 65, nhiệt luyện đạt 62 65 HRC Độ nhám bề mặt làm việc Ra 0,63 m, mặt lại Ra 1,25 m R3 _0,1 + 14 _0,1 + _ + 40 0,5 d=5 _0,01 + 12 _0,01 + 26 _0,01 + _ + 45 0,5 36 _0,01 + 47 d=5 5 R3 _0,5 + 57 VII §iỊu kiƯn kỹ thuật dao tiện định hình : Vật liệu phần cắt : Thép gió P18 Vật liệu phần thân : Thép 45 Độ cứng sau nhiệt luyện: Phần cắt HRC : 62 65 Phần thân HRC:3545 Độ nhám : Mặt trớc mặt sau không lớn Ra < 0,25 Mặt tựa, rãnh mang cá không lớn Ra < 0,5 Mặt lại không lớn Ra < 2,0 Mối hàn phần cắt phần thân hàn tiếp xúc bảo độ đồng mối hàn Sai lệch góc cắt tơng ứng với góc không Nhãn hiệu sản phẩm : Nơi sản xuất : Đại Học BáCH KHOA Hà NéI VËt liƯu lµm dao : P18 Gãc tríc 0, góc sau dao Phần II Dao phay lăn Yêu cầu : Thiết kế dao phay lăn để gia công bánh có môdun m = VËt liƯu gia c«ng: ThÐp 40 XH cã b = 950 N / mm2 I TÝnh to¸n thiÕt kÕ dao : Dao phay lăn dùng để gia công bánh trụ thẳng bánh nghiêng ăn khớp phần ăn khớp Dao phay lăn đợc chia làm loại: Dao phay tinh dao phay thô tuỳ theo nguyên công cà hay xọc Dao phay tinh để cắt trớc cà răng, dao phay thô để gia công trớc xọc Theo yêu cầu thiÕt kÕ dao phay cã modul m = ta tiến hành thiết kế dao phay lăn tinh đầu mối Với dao phay lăn có m = đợc tiêu chuẩn hoá phận với giả thiết dao phay lăn với bánh hình trụ đợc tạo nhà máy đạt đợc cấp xác A 1- Bớc theo phơng pháp tuyến: tn = *m*n m: môdun bánh gia công n: Số đầu mối cắt ren, lấy n = => tn = *8*1 = 25,13 ( mm ) - Chiều dày tiết diện pháp tuyÕn : 12,56 ( mm ) - ChiÒu cao đầu : h1=1,25*m*f f : hệ số chiều cao đầu răng, chọn f = => h1 = 1,25*8*1 = 10 ( mm ) - ChiÒu cao chân răng: h2 =1,25*m*f => h2 = 1,25*8*1 = 10 ( mm ) - Chiều cao : h = 1,25*m*f => h = 2,5*8*1 = 20 ( mm ) - TrÞ sè gãc profin theo mặt trớc: : góc ăn khớp, = 20  = 2’ 1 =  -  = 20 - = 1958 - Bán kính vê đầu răng: r1 = 0,25*m = 0,25* = ( mm ) - Bán kính lợng chân răng: r2 = 0,3*m = 0,3*8 = 2,4 ( mm ) - Đờng kính vòng tròn đỉnh dao phay lăn : Tra bảng với m = cã De = 125 ( mm ) 10 - Sè : Z Z= Cos = - 4,5 * = - 4,5*  0,712    44o36’ Z = 8,07 ; Chọn Z = 11 - Lỵng hít lng : K K = ; : Góc sau đỉnh răng, lấy = 10o K =  8,65 ; lÊy trßn K = (mm) 12 - Lợng hớt lng lần thứ hai : K1 K1 = (1,2  1,5)*K K1 = (1,2  1,5)*9 = 10,8  13,5 ; lÊy K1 = 11 ( mm ) 13 - §êng kÝnh trung bình tính toán : ( Đối với dao có mài profin ) Dt = De - 2,5 * m * f - 0,2 *K = 125 - 2,5 *8*1 - 0,2 *9 = 103,2 ( mm ) 14 - Gãc nghiêng lý thuyết rãnh xoắn( Góc xoắn rãnh vÝt ) : sin  = , n : Sè ®Çu mèi ren cđa dao sin  = = 0,0775 =>  = 4o27’ 15 - Bíc r·nh xo¾n lý thut (Bíc xo¾n cđa r·nh vÝt): T = * Dt * cotg  =  * 103,2 * cotg (4o27) 4168 (mm) 16 - Bớc vít theo chiỊu trơc : t = = = 25,209 (mm) 17 - Chiều sâu thoát phoi H : (ở dao phay mài profin) H = h + + (1  2) = 20 + = 32 (mm) 18 - Gãc cđa r·nh tho¸t phoi : Chän phơ thuộc vào số Z dao phay Z = => = 25 19 - Bán kính cung tròn đầu rãnh: rk = = 2,5 (mm) 20 - Đờng kính lỗ gá : Chọn phụ thuộc vào đờng kính d = De - *H - 0,8*m - = 125 - *32 - 0,8 *8 - = 47,6 (mm) Ta lÊy theo tiªu chuÈn d = 48 ( OCTY 4020 - 48 ) 21 - Đờng kính đoạn lỗ không lắp ghép : d1 = 1,05 * d = 1,05 *48  50 (mm) 22 - §êng kÝnh cđa gê : D1 = De - 2*H - (1  ) = 125 - 2*32 - (1  2) = 60 (mm) 23 - ChiỊu dµi cđa gê : l = (3,5  5), lÊy l = 4(mm) 24 - Chiều dài phần làm việc dao : L1 = 107 ( mm ) 25 - ChiỊu dµi toµn bé cña dao : L = L1 + * l = 107 + *4 = 115 (mm) II §iỊu kiƯn kü tht cđa dao : VËt liƯu thÐp P18 §é cøng HRC = 62  65 KiĨu dao phay liỊn : m = Dung sai dao cấp xác A Giới hạn sai lƯch bíc :  0,025mm Sai sè tÝch luỹ giới hạn độ dài bớc : 0,040mm Độ đảo hớng kính theo đờng kính giới hạn vòng ren : 0,050 Sai lƯch giíi h¹n gãc profile (trong giíi h¹n cđa phần có hiệu lực profile đờng thẳng nã tiÕt diƯn ph¸p tun) :  0,030 mm Giới hạn sai lệch hớng kính mặt trớc điểm chiều cao profile (Chỉ tháo phía phần khoét đáy) : 0,150 mm Sai sè tÝch l lín nhÊt cđa bíc vßng rãnh xoắn : 0,070 mm 10 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh phân bố dọc rẵnh thoát phoi ®Õn trôc dao phay : + 0,025 mm 11 Độ đảo hớng kính gờ : 0,020 mm 12 Độ đảo mặt đầu gờ: 0,020 mm 13 Sai lƯch cđa gãc c¾t b»ng : +13’ -7’ 14 Sai lệch chiều dài : + 0,450 mm 15 Sai lệch chiều dày : 0,050 mm Phần III Thiết kế dao phay Định hình Yêu cầu: I Thiết kế dao phay định hình > để 16 gia công chi tiết nh hình vẽ Thép gia (Bề mặt I II không gia công) R1 công 45 Giới hạn bền b= 650 N/ mm2 13 I Phân tích chi tiết chän dao : Chi tiÕt cã d¹ng r·nh, cã profile phức tạp bao gồm đoạn thẳng cung tròn Vì ta chọn dao phay hình hớt lng, loại dao phổ biến dùng để gia công chi tiết định hình Với dạng profile phức tạp nh ta hớt lng dao lần, tức không mài lại mặt sau sau nhiệt luyện Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo dao có góc trớc dơng > Vì chiều cao profile lớn nhÊt h cmax= 20 mm, chiÒu réng r·nh l = 34 mm, ta nhËn thÊy r»ng kÕt cÊu cđa lìi cắt cha đủ cứng vững ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi nghiêng Căn cø vµo chiỊu cao lín nhÊt cđa chi tiÕt h = 20 mm ta tra B¶ng 10-V (Trang 18 - Tập HDTKDCC) ta có : Số dao Z = 10 Đờng kính đỉnh dao D = 150 mm Vì D > 100 Do ta phải chế tạo dao dao phay định hình hớt lng lần, có góc trớc > 0, đáy rãnh thoát phoi nghiêng dao hàn vào thân dao Theo B¶ng 13-V (Trang 31 - TËp HDTKDCC) ta có thông số nh sau : ho h0 b D B d h h1 K  D1 Do d1 d2 d3 H 16 20 8, 25o 15 42, II TÝnh to¸n profile dao tiết diện chiều trục : Ta cần xác định chiỊu cao profile dao tiÕt diƯn chiỊu trơc ®Ĩ chế tạo dao cắt Có sơ đồ tính toán nh sau : ro Od R Ri  i Profile chi tiÕt 14 II I hcmax hdi id R1 T hci h G 13 ic E F Profile dao Sơ đồ tính Các thông số sơ đồ đợc xác định nh sau : - Góc trớc xác định theo Bảng - V (Trang - Tập HĐTKDCC) Với vật liệu ThÐp 45, b = 650 N/ mm2 ta cã  = 150 (ứng với dao cắt thô) Góc sau n = 120 vµ gãc sau phơ 1 = 80 - Bán kính đỉnh dao xác định theo Bảng 13-V (Trg 31-TËp H§TKDCC) Víi chiỊu cao lín nhÊt cña profile chi tiÕt h cmax= 20 mm Ta cã bán kính đỉnh dao R = 80 mm 1 Dựng profile dao đồ thị ( Đã thực sơ đồ trên) Xét điểm ic chi tiết, để gia công đợc điểm ic phải có điểm id tơng ứng thuộc profile dao cắt Ta xác định điểm i d nh sau : Từ ®iĨm ic trªn profile chi tiÕt dãng ngang sang phÝa dao, cắt đờng OT E Lấy O làm tâm quay cung tròn có bán kính OE cắt vết mặt trớc F Vẽ đờng cong hớt lng Acsimet qua F cắt OT G Từ G dóng đờng ngợc lại phía chi tiết, từ điểm i c thuộc profile chi tiết hạ đờng thẳng vuông góc xuống đờng cắt đờng id ta đợc điểm id điểm profile dao dùng để gia công điểm ic profile chi tiết Các công thức tính toán xác định nh sau: Theo sơ đồ ta cã : h di = GT = ET - EG = h ci - h (Víi EG chÝnh độ giáng đờng cong hớt lng Acsimet ứng với góc tâm ) Ta có : h = EG ; Mµ i = i -   Trong đó: - K : lợng hớt lng - Z : số dao phay - R : bán kính ®Ønh dao Theo B¶ng 13 - V (Trang31 - TËp HDTKDCC)  K = 8,5 ; Z = 10 (răng) Nhận thấy profile chi tiết có đoạn cung tròn Vậy profile dao có đoạn cong tơng ứng Nếu xác định profile đoạn nh đoạn khác để đảm bảo độ xác yêu cầu số lợng điểm tính toán phải đủ lớn nh khối lợng tính toán nặng nề Để đơn giản cho việc tính toán ta thay đoạn cong cung tròn thay qua 11 điểm, điểm cáhc nhau, nh điểm cách 1,3 Trên sơ đồ tính ta có điểm 13 Vậy ta phải tính thêm điểm điểm 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 Tõ h×nh vÏ ta cã : hci = (Với i = 412) Trong R bán kính cung tròn chi tiết : R =13, l 13 = 32, li+1 = li +1,3 (i = 311); Lập bảng tính toán Điểm hci hdi li Điểm hci hdi li 16 5,666 7,8 9,284 10,4 15,08 11,25 10,66 25,5 11,91 11,27 26,8 19 10 12,40 11,73 28,1 20,3 11 12,73 12,04 29,4 21,6 12 12,93 30,7 8,806 22,9 13 13 9,855 24,2 14 20 12,23 12,29 18,77 0 5,389 7,407 32 34 III TÝnh to¸n profile tiÕt diƯn qua mặt trớc dao : Ta cần xác định chiỊu cao profile dao tiÕt diƯn qua mỈt tríc dao để kiểm tra dao sau chế tạo có đạt yêu cầu hay không Có sơ đồ tính to¸n nh sau : Od Profile chi tiÕt I II hcmax F ic hci E T 1' 5' i'd 4' 2' 3' Profile chi tiÕt tiÕt diƯn qua mỈ t tr c dao Sơ đồ tính Trong tiết diện mặt trớc đoạn profile cong đợc thay cung tròn thay thÕ ®i qua 11 ®iĨm nh tiÕt diƯn chiều trục Từ sơ đồ ta có : ta có : Lập bảng tính toán Điểm hci h'di 16 16,71 0 li §iĨm hci h'di li 11,25 11,72 25,5 11,91 26,8 19 10 12,40 12,41 12,92 28,1 4 5,666 7,8 9,284 5,882 8,107 9,657 20,3 11 12,73 13,27 29,4 21,6 12 12,93 30,7 22,9 13 13 13,48 13,55 20,96 32 10,82 24,2 14 20 34 IV Chän kÕt cÊu dao Các thông số kết cấu dao đợc chọn theo B¶ng 13-V (Trang 31–TËp HDTKDCC ) ThĨ hiƯn thể vẽ chi tiết 10,4 V Thiết kÕ dìng 15 70 115 70 R3 20 40 Dìng ®o dïng ®Ĩ kiĨm tra dao sau chế tạo, đợc chế tạo theo cấp xác víi miỊn dung sai H, h Theo lt kÝch thíc bao bị bao Dỡng kiểm dùng để kiểm tra dỡng đo, đợc chế tạo theo cấp xác víi miỊn dung sai Js , js Theo lt kÝch thớc bao bị bao Vật liệu làm dỡng : Thép lò xo 65 Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC Độ nhám bề mặt làm việc R a 0,63m Các bề mặt lại ®¹t R a  1,25m KÝch thíc danh nghÜa cđa dỡng theo kích thớc profile dao mặt trớc Các kích thớc lại thể vẽ chi tiết Tài liệu tham khảo [1] Đậu Lê Xin Hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại (Tài liệu th viện) [2] Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học dao cắt (Tài liệu th viện) [3] Nguyễn Duy, Trần Thế Lục, Bành Tiến Long Bài giảng Thiết kế dụng cụ công nghiệp Hà nội 2001 [4] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2003 Mục Lục Trang Lời nói đầu Phần I : Dao tiện định hình I Chi tiÕt gia c«ng II Chän Dao III Chän thông số dao IV Tính toán chiều cao hình dáng prôphin dao V Phần phụ profin dơng VI ThiÕt kÕ dìng VII Điều kiện kỹ thuật dao tiện định hình Phần II : Dao phay lăn I Tính toán thiÕt kÕ dao II §iỊu kiƯn kü tht cđa dao 6 PhÇn III : Dao phay định hình I Phân tích chi tiết chọn dao II TÝnh to¸n profile dao tiÕt diƯn chiỊu trơc III TÝnh to¸n profile tiÕt diƯn qua mỈt tríc cđa dao 11 IV Chän kÕt cÊu dao 13 V ThiÕt kÕ dìng 13 Tµi liƯu tham kh¶o 14 Mơc lơc 15 ... h'di 16 16 , 71 0 li §iĨm hci h'di li 11 ,25 11 ,72 25,5 11 , 91 26,8 19 10 12 ,40 12 , 41 12,92 28 ,1 4 5,666 7,8 9,284 5,882 8 ,10 7 9,657 20,3 11 12 ,73 13 ,27 29,4 21, 6 12 12 ,93 30,7 22,9 13 13 13 ,48 13 ,55... kính cung tròn chi tiết : R =13 , l 13 = 32, li +1 = li +1, 3 (i = 311 ); Lập bảng tính toán Điểm hci hdi li §iÓm hci hdi li 16 5,666 7,8 9,284 10 ,4 15 ,08 11 ,25 10 ,66 25,5 11 , 91 11, 27 26,8 19 10 12 ,40... 14 14 20 20 A (m m) Sini i ( ) 0,4226 0, 211 309 13 2,95 0, 211 309 13 0 ,14 79 25 12 ,19 9 1o 12 ,19 9 1o 8,5062 o o 8,5062 0 ,14 79 o B (m m) Ci(mm) i (mm) hi (mm) 6,34 41 13,683 6,34 13 ,683 19 ,779 19 ,779