Đồ án Môn học thiết kế dao CTM

Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ DAO CTM A/TÍNH TOÁN DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH HÌNH LĂNG TRỤ ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT CHO THEO HÌNH VẼ 1.1(DAO CÓ PHẦN CHUẨN BỊ CẮT ĐỨT),VỚI CÁC THÔNG SỐ SAU: VẬT LIỆU GIA CÔNG:PHÔI THANH TRÒN THÉP C45 CÓ 2/600 mmNB  Thuyết minh tính toán 1/phân tích chọn dụng cụ gia công: Chi tiết có dạng mặt ngoài tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn và các mặt trụ.Cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ, cách gá thẳng.Bởi vì so với dao tiện định hình hình tròn thì dao tiện định hình lăng trụ chế tạo dễ dàng hơn va gia công chi tiết có độ chính xác hơn.Dao tiện định hình lăng trụ có độ cứng vững cao hơn dao hình tròn đồng thời có thể khắc phục được sai số loại 2 còn sai số loại 1 có thể khắc phục được. 2/chọn điểm cơ sở Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 2 Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc: điểm cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất(hoặc gần tâm chi tiết nhất).Vậy ta chọn điểm 1 là điểm cơ sở như hình vẽ. 3/chọn góc trước γ và góc sau α Với vật liệu gia công là phôi thanh tròn thép C45 có σb=600N/mm 2 Theo bảng 3.4 tr13 [1] ta chọn : góc trước γ=200 góc sau α=120 4/Tính toán chiều cao hình dáng profin dao Sơ đồ tính toán các thông số tại 1 điểm bất kì trên lưỡi cắt của dao như sau : A  i B Ci Ri hi  2 3 5 8 9 10 Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 3 Tính toán tại các điểm: Xét điểm i bất kì trên profin chi tiết ta có điểm i’tương ứng trên profin dao.Gọi chiều cao profin của dao tại điểm i’ là hi ,theo hình vẽ ta có: hi=τi.cos(α + γ) τi=Ci –B Ci=ri.cosγi B=r1cosγ1=17.cos20 0=15,9748(mm) Ta có : A=r1sinγ1=risinγi sinγi=(r1/ri). sinγ1 γi=arcsin (r1/ri). sinγ1  i = ri.cos(r/ri.sin) – r.cos hi = [ri.cos(r/ri.sin) – r.cos].cos( + )=τi.cos(α +γ) -Tính tại điểm 1,5: r=r1= 17 mm γ=γ1=20 0 → A=rsinγ=17.sin200=5,8143 mm B=rcosγ=17.cos200=15,9748 mm C1=B=15,9748 mm τ1=h1=0 -Tính tại điểm 2,3: r2=20 mm sinγ2=(r1/r2)/sinγ1=(17/20)/sin20 0=0,2907 → γ2=16,901 0 B=15,9748 mm C2=r2cosγ2=20.cos16,901 0=19,1363mm → τ2=C2-B=19,1363-15,9748=3,1615 mm h2 = τ2cos(α + γ)=3,1615.cos(12 0+200)=2,6811 mm -Tính tại điểm 4: r4=19 mm sinγ4=(r1/r4).sinγ1=(17/19).sin20 0=0,3060 → γ4=17,819 0 B=15,9748 mm C4=r4cosγ4=19.cos17,819 0=18,0885 mm τ4=C4-B=18,0885-15,9748=2,1137 mm h4=τ4.cos(α+γ)=2,1137.cos(12 0+200)=1,7925 mm -Tính tại điểm 6,7: Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 4 r6 =24 mm sinγ6=(r1/r6).sinγ1=(17/24).sin20 0=0,2423 → γ6=14,02 0 B=15,9748 mm C6=r6.cosγ6=24.cos14,02 0=23,2851 mm τ6=C6-B=23,2851-15,9748=7,3103 mm h6=7,3103.cos(12 0+200)=6,1995 mm -Tính tại điểm 8,9: r8=23 mm sinγ8=(r1/r8).sinγ1=(17/23).sin20 0= 0,2528 → γ8=14,643 0 B=15,9748 mm C8=r8.cosγ8=23.cos14,643 0=22,2529 mm τ8=C8-B=22,2529-15,9748=6,2781 mm h8=6,2781.cos(12 0+200)=5,3241 mm -Tính tại điểm 10: r10=25 mm Sinγ10=(17/25)sin20 0=0,2326 → γ10=13,448 0 B=15,9748 mm C10=25cos13,448 0=24,3145 mm τ10=C10-B=24,3145-15,9748=8,3397 mm h10=8,3397.cos(12 0+200)=7,0725 mm Ta có bảng tính toán chiều cao profin dao: Điểm ri (mm) A (mm) Sinγi γi Ci (mm) τi (mm) hi (mm) 1-5 17 5,8143 0,3420 200 15,9748 0 0 2-3 20 0,2907 16,90 19,1363 3,1615 2,6811 4 19 0,3060 17,8190 18,0885 2,1137 1,7925 6-7 24 0,2423 14,020 23,2851 7,3103 6,1995 8-9 23 0,2528 14,6430 22,2529 6,2781 5,3241 10 25 0,2326 13,4480 24,3145 8,3397 7,0725 Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 5 Ta có hình dạng profin theo tiết diện vuông góc với mặt sau như hình vẽ  0,01 Ta có hình dạng profin theo tiết diện trùng với mặt trước  0,01 Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 6 5/Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của profin chi tiết. Ta có : tmax=(dmax-dmin)/2=(48-34)/2=7 (mm) Dựa vào bảng 3.2a -kết cấu và kích thước dao tiện định hình lăng trụ [Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại] ta có kích thước cơ bản của dao: B=19 ; H=75 ; E=6 ; A=25 ; F=15 ; r=0,5 ; d=6 ; M=34,46 6/Tính toán chiều rộng lưỡi cắt Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 7 Phần phụ profin của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt ra khỏi phôi có kích thước như hình trên. Chọn kích thước của phần phụ như sau:a=b=1 mm g: chiều rộng lưỡi dao cắt đứt,chọn g=2 mm f:chiều rộng vát của chi tiết,chọn f=1 mm c=f+g+1=4 mm 1 = 45  = 45 d=(c-g)tgφ1+2=(4-2)tg45 0+2=4 mm Chiều dài của dao:L=lc+a+b+d+g=28+1+1+4+2=36 mm 7/Điều kiện kĩ thuật. a. vật liệu phần cắt:thép P18 vật liệu thân dao :thép 45 b. độ cứng sau khi nhiệt luyện -phần cắt HRC 62-65 -phần cắt thân dao HRC 30-40 c. độ bóng: -Mặt trước Ra=0,32 -Mặt sau Ra=0,63 -Mặt tựa trên thân dao thấp hơn 0,63 d.sai lệch và góc mài sắc - Sai lệch góc trước  : 20o1o - Góc  : 45o1o - Góc 1 : 45 o1o Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 8  0 ,5  0,5  0,5  15'   0, 00 5  1 5 '  0 ,0 5  0 ,0 1  0,1  0,1  0,1 Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 9 B.Tính toán thiết kế dao phay định hình γ>0 để gia công chi tiết như hình vẽ.Vật liệu chi tiết gia công 40X có σb=650N/mm 2. Thuyết minh tính toán 1. Phân tích chi tiết và chọn dao Chi tiết có dạng rãnh,có profin phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cung tròn.Vì vậy ta chọn dao phay hình hớt lưng,là loại dao phổ biến để gia công các chi tiết định hình.Với dạng profin phức tạp như vậy ta chỉ hớt lưng dao phay 1 lần. Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo dao có góc trước dương(γ>0).Vì chiều cao profin lớn nhất hcmax=12,chiều rộng rãnh l=30,ta nhận thấy kết cấu của lưỡi cắt đủ cứng vững do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi thẳng.Vậy để gia công chi tiết này ta chế tạo dao là dao phay định hình hớt lưng 1 lần,có góc trước dương, đáy rãnh thoát phoi thẳng. 2. Tính toán profin dao trong tiết diện chiều trục. Sơ đồ tính Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 10   a h cm ax hc i h di   R Ri E F Od G T i i' profin chi ti?t profin dao Ta cần xác định profin dao trong tiết diện chiều trục Các thông số trên sơ đồ: Góc trước γ Theo 2-V(V[2]) vật liệu thép 40X ứng suất bền σb=650N/mm 2 ta chọn được góc trước γ=100 Góc sau chính αn=12 0,góc sau phụ α1=8 0 Chiều cao lớn nhất của profin chi tiết hcmax=12 mm Bán kính đỉnh dao theo 9-V(16[2]) ta có R=55 mm Dựng profin dao bằng đồ thị: Xét điểm i trên chi tiết, để gia công được điểm i thì phải có điểm i’ tương ứng thuộc profin chi tiết.Xác định điểm i’ đó như sau.Từ điểm i trên profin chi tiết ta dóng ngang sang phía dao cắt đường OT tại E.Lấy O làm tâm quay cung tròn bán kính OE cắt vết mặt trước tại F.Vẽ đường cong hớt lưng acsimet cắt OT tại G.Từ G dóng đường thẳng ngược lại phía chi tiết.Từ điểm i thuộc profin chi tiết hạ đường thẳng vuông góc xuống đường thẳng vừa gióng ngang(∆) cắt tại điểm i’ là điểm trên profin dao dùng để gia công điểm i trên profin chi tiết. Theo sơ đồ tính ta có: hdi=GT=ET-EG=hci-EG EG là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc ở tâm β. Ta có:   . .2 KZ EG  Mà β=γi-γ Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 11 Trong đó: K :lượng hớt lưng Z:số răng dao phay Theo 9-V(16[2]) ta có K=6 Z=10 Nhận thấy rằng profin chi tiết có 1 đoạn cung tròn.Vậy profin dao cũng có 1 đoạn cong tương ứng.ta tiến hành chia cung tròn thành 1 số điểm để tính. L3=20-17+  22 1217 15,04 - Xét 1 điểm I bất kì trên cung tròn để tính toán(chia cung tròn thành 6 phần bằng nhau). - Xét Δ3OH,ta có góc 3OH=arcsin(hcmax/R) - Xét Δ3OI,ta có IO3=αi,góc I3O=(180 0-αi)/2 - Xét Δ3OH ,ta có góc H3O=900-góc 3OH=900-arcsin(hcmax/R) - Xét ΔK3I ,ta cóK3I=γi=góc I3O-góc H3O=90 0-αi/2-(90 0-arcsinhcmax/R) =arcsin(hcmax/R)-αi/2  γi=arcsin(hcmax/R)-αi/2 hi=3I.cosγi Li=3I.sinγi Ta có 3I=2Rsin(αi/2) =>hi=2Rsin(αi/2).cosγi Li=2R.sin(αi/2).sinγi+15,04 cii i hR R R a Sin     sin ) sin arcsin( ci i hR R           ) sin arcsin( cihR R ]) sin [arcsin( 2       ci cii hR RKZ hh Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 12    4 32 1 IK Ho hi h1 L2 Li hcmax Ta có bảng số liệu tính toán được như sau: Điểm hci hdi Li Δhi 1 8 7,7126 10 0,2874 2 0 0 0 0 3 0 0 15,040 0 4 1,6705 1,6177 16,5 0,0528 5 3,5169 3,4017 17,7306 0,1152 6 5,5078 5,3200 18,7099 0,1878 7 7,6093 7,3382 19,4216 0,2711 8 9 9,7856 12 9,4198 11,5278 19,8536 19,9982 0,3658 0,4722 Ta có hình dáng profin : Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 13 profin theo ti?t di?n h??ng k?nh t? l? 4:1 3.Tính toán profin trong mặt trước của dao Ta cần xác định chiều cao profin dao trong tiết diện qua mặt trước của dao để kiểm tra dao sau khi chế tạo có đạt yêu cầu không. Sơ đồ tính toán: Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 14 profin dao profin chi ti?t    Từ sơ đồ ta có: hdti=TF=   sin sin.iR =   sin sin)( cihR  ở trên ta đã có:          cihR sin.R sinar Vậy ta có:    sin sin. sinsin).(                  cie e cie dti hR R arhR h Trong tiết diện chiều trục đoạn profin cong cũng được thay thế bằng 1 cung tròn thay thế đi qua 1 số điểm. Ta có bảng tính toán như sau: Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 15 Điểm hci hdti Li 1 8 8,1450 10 2 0 0 0 3 0 0 15,040 4 1,6705 1,6971 16,5 5 3,5169 3,5749 17,7306 6 5,5078 5,6025 18,7099 7 7,6093 7,7461 19,4216 8 9 9,7856 12 9,9702 12,2385 19,8536 19,9982 Ta có hình dạng profin : profin theo m?t tr??c t? l? 4:1 3.Chọn kết cấu dao Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 16 Các thông số kết cấu được chọn theo bảng 9-V(16[2]),thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết.Các thông số kĩ thuật khác được thể hiện trên bản vẽ chế tạo. 3. Điều kiện kĩ thuật của dao -Vật liệu chế tạo:thép P18 -độ cứng sau nhiệt luyện HRC=62-65 -độ bóng: -bề mặt làm việc Ra =0,63 -bề mặt còn lại Ra=1,25 -Độ đảo hướng tâm của mặt trước 0,03 -Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt 0,03 0 ,6 3 A  1 1 0 ± 0 ,5 0,63 0,63 1,2 5 0,63 32±0,027  0 ,1  0 ,1  0,1  3 4 Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 17 C.Tính toán thiết kế dao phay đĩa modul để gia công bánh răng trụ răng thẳng theo thông số sau:Vật liệu làm bánh răng:thép 40X có σb=650 N/mm2 Modul m=3 Số răng Z=32 răng. Thuyết minh tính toán Trước hết ta cần chọn 1 nhóm dao trong bộ để thiết kế ta chọn nhóm số 5(N05) trong bộ 8 dao có số răng gia công từ 26-34 răng.Vì vậy con dao ta cần thiết kế có số răng gia công là Z=26 vì với con dao đó độ cong đường thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có số răng Z>26 được gia công bằng bánh răng có Z=26 sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn(rãnh lớn khi ăn khớp không bị kẹt). 1.Tính toán profin dao Profin của dao phay đĩa modun trong tiết diện chiều trục cũng là profin theo mặt trước và trùng khít với profin trắc diện của bánh răng. Các số liệu cần tính để vẽ: -góc ăn khớp trên vòng chia α=200 -Bước răng t=m.π=3.3,14=9,42 mm -Bán kính vòng tròn chia rc=m.z/2=3.26/2=39 mm -Chiều dày răng s=mπ/2=3.3,14/2=4,71 mm -Bán kính vòng tròn lăn rl=rc=39 mm -Bán kính đỉnh răng re=m(z+2)/2=3.(26+2)/2=42mm -Bán kính chân răng rf=m(z-2,5)/2=3.(26-2,5)/2=35,25mm -Bán kính vòng tròn cơ sở r0=rccosα=39.cos20 0=36,648 mm Để vẽ profin dao ta lập hệ trục 0xy với góc ở tâm 0 của bánh răng.Giả sử có điểm M(x,y) bất kì nằm trên profin răng với bán kính Rx thì toạ độ x,y chính là phương trình profin răng. Sơ đồ tính: Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 18 x r  inv M c=inv c    c Mc c   M(x,y) B o1 o yy m a x R f Ro Rc RM Ra C x xmax y 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 Rf:bán kính chân răng. Profin bao gồm 2 đoạn: đoạn làm việc là đoạn than khai CB đoạn không làm việc là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO1. Tính toán profin đoạn làm việc: Nguyên lý tạo hình đường thân khai: Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 19 r 0 rM A B M    r0:bán kính vòng cơ sở. rM bán kính véctơ ứng với điểm M θM:góc thân khai. αM:góc áp lực của đường thân khai. Nguyên lý: cho 1 đường thẳng lăn không trượt trên 1 đường tròn,thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường công 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≤rM≤ra.Việc xác định profin lưỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp các điểm M trong hệ toạ độ đề các 0xy. Xác định toạ độ của điểm M: Theo sơ đồ ta có: x=rM.sinδM=rM.sin(δ0+θM) y= rM.cosδM=rM.cos(δ0+θM) ta có θM=tgαM-αM=invαM δ0=δc-invα0=π/2z-(tgα0-α0) ta có: CosM = r0/rM )1arcsin( 2 2 0 M M r r  Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 20 Lập bảng tính toán: Điểm rM x Y t=y-rf 1 36,65 1,667399 36,612051 1,362051 2 36,984 1,712782 36,944318 1,694318 3 37,318 1,783566 37,275354 2,025354 4 37,652 1,871351 37,605467 2,355467 5 37,986 1,973154 37,934718 2,684718 6 38,320 2,087363 38,263106 3,013106 7 38,654 2,212878 38,590606 3,340606 8 38,988 2,348917 38,917178 3,667178 9 39,322 2,494888 39,242773 3,992773 10 39,656 2,650324 39,567336 4,317336 11 39,990 2,814844 39,890810 4,640810 12 40,324 2,988135 40,213133 4,963133 13 40,658 3,169929 40,534238 5,284238 14 40,992 3,360001 40,854063 5,604063 15 41,326 3,558149 41,172537 5,922537 16 17 41,660 42 3,764201 3,981911 41,489594 6,239594 41,810816 6,560816                           2 2 0 2 2 0 1arcsin1arcsin MM M r r r r tg )1arcsin1arcsin 2 sin( 2 2 0 2 2 0 00                           MM M r r r r tgtg z rx   )1arcsin1arcsin 2 cos( 2 2 0 2 2 0 00                           MM M r r r r tgtg z ry   Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 21 Hình dáng profin trong tiết diện chiều trục: 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. 4. Điều kiện kĩ thuật -Vật liệu dao : thép P9 -Độ cứng phần cắt đạt HRC=62-65 -Độ đảo tâm của đường kính ngoài 0,03 -Độ đảo mặt đầu0,03 Nguyễn Hữu Thắng CTM3-K50 22 -sai lệch chiều dày răng 0,025 -Độ bóng:+mặt trước,mặt lỗ gá dao và các măt tựa không thấp hơn 0,32 +mặt hớt lưng của hình dáng răng không thấp hơn 0,64 0,32 27 0,02370 0,1  0,028  0,015 0,32  0,1 AA