Đồ án Môn học: Thiết kế dụng cụ công nghiệp

Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 1 Đồ án môn học: T hiết kế dụng cụ công nghiệp SV: Anh Tuấn Lớp: CTM6_K46 Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 2 Phần một Thiết kế dao tiện định hình Thiết kế dao tiện định hình có: + Profin như hình vẽ. + Vật liệu gia công: thép 45 có b=750 N/mm 2 + Sai lệch kích thước 0,1mm I. Phân tích chi tiết gia công Chi tiết gia công được làm từ thép 40XH có 2/85 mmkgb  bao gồm các mặt tròn xoay mặt trụ, mặt côn. Do chi tiết có mặt côn nên khi gia công rất dễ xuất hiện sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết. Đây là một chi tiết tương đối điển hình. Kết cấu chi tiết cân đối. Độ chênh lệch đường kính là khá lớn. Trên chi tiết không có đoạn nào có góc profile quá nhỏ hoặc bằng 0. II. Chọn loại dao: Như phân tích ở trên, chi tiết có mặt côn nên khi gia công rất dễ mắc phải sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết. Trong trường hợp này để khắc phuc sai số ta nên dùng dao có đoạn cơ sở nằm ngang tâm chi tiết. Để độ chính xác khi gia công được đảm bảo thì ta phải chọn dao sao cho lưỡi cắt đoạn côn song song với đường tâm của chi tiết. Mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch đường kính không quá lớn. Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 3 Do độ chính xác của chi tiết yêu cầu, hơn nữa chiều dài phần côn của chi tiết là khá dài, do vậy ở đây ta chỉ cần dùng dao có một điểm cơ sở nằm ngang tâm chi tiết. Để gia công chi tiết này ta có thể dùng dao lăng trụ hoặc dao hình tròn đều được cả. Song ta ưu tiên độ chính xác, kết cấu cững vững và khả năng gá đặt nhanh nên chọn dao lăng trụ. III. Chọn cách gá dao: Do chi tiết có kết cấu, có hai đoạn chuyển tiếp giữa mặt tròn xoay có đường kính 39 và 20 có prôfin nhỏ, chiều sâu cắt lớn nhất là tmax = 11,5 mm. Để đảm bảo độ chính xác của chi tiết khi gia công ta chọn cách gá dao nghiêng. IV. Kích thước cơ bản của dao: Kích thước cơ bản của dao được chọn theo lượng dư lớn nhất của chi tiết gia công: tmax= rmax - rmin = 2 dmin -dmax = )(5,11 2 16- 39 mm . tmax = 9 mm Tra bảng 2.6 HĐTKCC ta chọn dao có các kích thước như sau: B = 25 mm; H = 90mm; E = 10 mm; A = 30mm; F =20mm; r = 1mm; d = 10 mm; M = 45,77 mm V. Tính toán thiết kế prôfin của dao: Vật liệu chi tiết là thép có b = 85 kg/mm 2 nên theo bảng 2.5 ta chọn: + Chọn góc trước  = 200 ứng với điểm cơ sở của dao( điểm gần tâm chi tiết nhất) + Góc sau  =10o  Góc sắc của dao sẽ là : o= +  = 10 o + 20o = 30o Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 4 1. .Sơ đồ tính(Thiếu một hình vẽ khi ve A1) 2. Tính chiều cao Tn của prôpin dao theo mặt trước trong phương vuông góc với trục chi tiết và tính chiều cao h của prôpin dao theo thiết diện. Vì điểm 1 là điểm có bán kính nhỏ nhất nên ta chọn điểm 1 điểm cơ sở ta có: 1 =  = 20 0; T1 = 0; h1 = 0; ta có : r1 = 16/2 = 8 mm ; r2 = r3 = 20/2 = 10 mm ; r4 = r5 = 39/2 = 19,5 mm ; Công thức tính toán: A = r1.sin; Sin k = A / rk Ck = rk.cos k; B = r.cos  k = Ck – B = rk.cos k - r.cos  h k = k .cos(  +  ). Trong đó : r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở. rk : bán kính chi tiết ở điểm tính toán. 1: góc trước ở điểm cơ sở. k : góc trước ở điểm tính toán. Bảng kết quả tính toán : Điểm ri (mm) A (mm) sini i Ci(mm) i(mm) hi(mm) 1 8 0,3420 20 0 0 0 2 10 0,2736 15,879 9,6184 2,1008 1,8194 3 10 2,736 0,2736 15,879 9,6184 2,1008 1,8194 4 19,5 0,1403 8,066 19,307 11,789 10,210 5 19,5 0,1403 8,066 19,307 11,789 10,210 Như vậy từ số liệu tính toán ta có Prôpin của dao trong thiết diện vuông góc với mặt sau: (Thiếu hình khi vẽ A1 thi chèn vào). Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 5 3. Kết cấu phần phụ của dao: a   c Lp bb1 Lc  Chiều rộng chung của dao lấy dọc theo trục chi tiết Tính theo công thức : Ld = Lc + b1 + b + c + a Trong đó: - Lc: chiều dài chi tiết – Lc = 40 mm - c : chiều rộng lưỡi cắt phần xén mặt đầuchi tiết – c = 1,5 mm - 1: góc phần xén mặt đầu - 1 = 45 o - t : Chiều cao lưỡi cắt phần cắt đứt t  tmax  lấy t = 7 mm - b: chiều rộng lưỡi cắt phần cắt đứt b =7mm - a: chiều rộng lưỡi phụ a = 2mm - b1= 0,6 -  = 15o - Lấy góc nghiêng của đoạn prôfin chuyển tiếp phần cắt hai mặt trụ có đường kính 37 và 27 là 3o  chiều rộng lưỡi cắt chung : Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 6 Lc= 40 + 0,6 + 7 + 1,5 + 2 = 51,1 mm I. Yêu cầu kỹ thuật 1. Vật liệu. + Phần cắt : Thép gió P18 + Vật liệu phần thân : Thép 45 2. Độ cứng + Sau nhiệt luyện, độ cứng phần cắt đạt từ 60HRC tới 62HRC + Sau nhiệt luyện, độ cứng phần thân đạt từ 35HRC tới 45HRC 3. Độ nhám : + Mặt trướcvà mặt sau không lớn hơn 0,25 + Mặt tựa rãnh mang cá không lớn hơn 0,5 + Mặt còn lại không lớn hơn 2 4. Sai lệch của góc mài sắc : 1o Phần II DAO PHAY LĂN RĂNG. Thiết kế dao phay lăn răng gia công bánh răng trụ có môđuyn m = 8, vật liệu gia công là thép 40XH: 1, Nguyên lý. Dao phay lăn răng được dùng để gia công các bánh răng hình trụ ăn khớp ngoài, răng thẳng hoặc răng nghiêng, bánh vít…Phay lăn răng là phương thức gia công bằng phương pháp bao hình, nó nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng trong đó dao đóng vai trò thanh răng, còn phôi đóng vai trò bánh răng. Do hạn chế về mặt không gian máy do vậy người ta thay thanh răng bằng trục vít. Để tạo ra mặt trước của răng các lưỡi cắt được chế tạo có các rẵnh dọc (thường là rãnh xoắn), để tạo ra các góc sau, ở mặt sau của răng được hớt lưng. Theo nguyên lý ăn khớp, muốn cặp bánh răng nghiêng ăn khớp đúng thì các răng của chúng phải ăn khớp chính xác với cùng một bánh răng không gian (dạng sinh răng thẳng khởi thuỷ). Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 7 thanh r¨ng N N O1 Od dao phay   b¸nh r¨ng gia c«ng Dao phay lăn răng có môđuyn m = 8 là dao có môđuyn trung bình. Với môđuyn này, dao có kích thước tương đối lớn. Tuy nhiên để đơn giản cho quá trình chế tạo, ta chọn kết cấu dao phay nguyên khối. Chọn cấp chính xác của dao phay lăn răng là cấp chính xác A. Mặt trước của của răng dao là mặt xuắn Acsimet, hướng của đường vít ngược và thẳng góc với hướng của đường vít răng dao trên trụ chia trung bình tính toán. 2. Tính toán. a, Tính prôfin răng dao. Bước pháp tuyến răng dao: tn = .m.n Với n: số đầu mối ren cắt n =1  tn = .8.1 = 25,13 mm Chiều dầy răng dao trong tiết diện pháp tuyến theo đường thẳng chia của răng dao: Sn = tn / 2 = 25,13/2 = 12,57 mm Chiều cao đầu răng: h1 = 1,25.m.f. f: Hệ số chiều cao đầu răng: f = 1 h1 = 1,25.8.1 = 10 (mm) Chiều cao chân răng: h2 = 1,25.m.f = 1,25.8.1 = 10 (mm) Chiều cao của răng: h = 2,5.m.f = 2,5.8.1 = 20 (mm) Trị số góc profile theo mặt trước:  = 20o Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 8  =1’  -  = 20o - 1’ = 19o59’ Bán kính đoạn cong đầu răng r1 = 0,25.m = 0,25.8 = 2 (mm) Bán kính đoạn cong chân răng r2 = 0,3.m = 0,3.8 = 2,4 (mm) Số răng: Z Z =  360 Cos  = 1 - 4,5. eD fm. = 1 - 4,5. 125 1.8 = 0,712   = 44,60o Z = o60,44 360 = 8,07, Lấy tròn: Z = 8 (răng). Lượng hớt lưng: K K =   tg Z De . . . : Góc sau trên đỉnh răng. Lấy  = 10o K = 0,55 8 125 = 8,59 Lượng hớt lưng lần hai K1: K1 = (1,2  1,5).K K1 = (1,2  1,5).8,59 = 10,31  12,89  Lấy K1 = 12 Đường kính trung bình tính toán: Dt = De - 2,5.m.f - 0,5.K = 125 - 2,5.8.1 - 0,5.12 = 97 Góc xoắn của rãnh vít: Sin  = tD m = 97 8 = 0,0825   = 4,73o. Bước xoắn của rãnh vít lý thuyết: T = .Dt.cotg  = .97.cotg4,73o = 3682 (mm) Bước của răng vít dọc trục: t = cos nt = 25,22 (mm) Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 9 Chiều cao răng H: H = h + 2 21 KK  + (1  2) = 15 + 2 97  + (1  2) = 24,5 (mm) Góc của rãnh thoát phoi:  = 25o khi Z = 9 răng Bán kính đoạn cong ở đầu rãnh: rk = Z HD e .10 )2(  = 53,3 9.10 )5,24.2150(   (mm) Đường kính: Đường kính lỗ gá: d = De - 2.H - 0,8.m – 7 = 150 - 2.24,5 - 0,8.8 - 7 = 87,6 (mm) Đường kính của đoạn rãnh then không tiện: d1 = 1,05.d = 1,05.87,6 = 91,98 (mm) Đường kính của gờ: D1 = De - 2.H - (1  2). = 150 - 2.24,5 - (1  2) = 100 (mm) Chiều dài của gờ: l = (3,5  5)  Lấy l = 4 (mm) Chiều dài: Chiều dài phần làm việc của dao: L1 = h.cotg 1 + m = 15.cotg 20o + 8 = 94 (mm) Chiều dài toàn bộ của dao: L = L1 + 2.l = 94 + 2.4 = 102 (mm) 4. Điều kiện kỹ thuật: Dung sai của dâo phay lăn răng lấy theo cấp chính xác 8 (bảng 11-VII và 12-VIII). Vật liệu thép P18, độ cứng HRC 62 – 65. Sai lệch giới hạn bước răng theo phương pháp tuyến: 0,015mm Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dài 3 bước: 0,025mm. Độ đảo hướng kính theo đường kính ngoài trong giới hạn 1 vòng: 0,04mm. Sai số tích luỹ lớn nhất của bước vòng: 0,05mm. Độ đảo hướng kính của gờ: 0,02mm Độ đảo mặt đầu của gờ: 0,02mm. Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 10 Sai lệch của góc cắt: +20’10” Sai lệch chiều dài răng : +0,04mm. Sai lệch chiều dầy răng: +0,04mm. Sai lệch giới hạn của bước rãnh vít theo mặt trước răng: +50 Độ nhám. + Mặt đầu gờ dao + Đường kính lỗ gá 0,32 + Mặt trước và mặt sau 0,2 Nhãn hiệu dao: m = 8;  = 4,640;  = 200; P18; ĐHBK; 2005 PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH Tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước dương ( < 0) để gia công chi tiết ở hình vẽ sau .Với vật liệu chi tiết là thép 40 có b = 500N/mm2.Trong đó các mặt I và II không gia công. Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 11  i' i Profile dao Profile chi tiÕt T F G E Od a    h d i h c i RiR THUYẾT MINH TÍNH TOÁN 1 PHÂN TÍCH CHI TIẾT VÀ CHỌN DAO Chi tiết có dạng rãnh , có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cung tròn . Vì vậy ta chọn dao phay hình hớt lưng , là loại dao phổ biến dùng để gia công các chi tiết định hình . Với dạng profile phức tạp như vậy ta chỉ hớt lưng dao 1 lần , tức là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt luyện . Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo dao có góc trước dương ( > 0 ) . Vì chiều cao profile lớn nhất hcmax = 10,86 mm , chiều rộng rãnh l = 25 mm ,ta nhận thấy rằng 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 1lần, có góc trước dương, đáy rãnh thoát phoi thẳng. 2 Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục Sơ đồ tính Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 12 Ta cần xác địnhchiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục Các thông số trên sơ đồ Góc trước . Theo 2-5:5[2] Vật liệu: Thép 40 Ứng suất bền: b = 500N/mm 2 Ta chọn được góc trước  = 100(ứng với dao cắt tinh) Góc sau  = 120 Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hcmax = 10,86 mm Bán kính đỉnh dao R theo 9-5:16[2] ta có R = 55 mm Dựng profile dao bằng đồ thị Xét điểm i trên chi tiết , để gia công được điểm i thì phải có một điểm i’ tương ứng thuộc profile chi tiết . Ta xác định điểm i’ đó như sau Từ điểm i trên profile chi tiết dóng ngang sang phía dao cắt đường OT tại E . Lấy O làm tâmquay một cung tròn có bán kính OE cắt vết mặt trước tại F . Vẽ đường cong hớt lưng acsimet qua F cắt OT tại G . Từ g dóng đường  ngược lại phía chi tiết , từ điểm i thuộc profile chi tiết hạ đường thẳng vuông góc xuống đường  cắt đường  tại i’ ta được điểm i’ là điểm trên profile dao dùng để gia công điểm i trên profile chi tiết Theo sơ đồ ta có hdi = GT = ET- EG = hdi – EG EG chính là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc ở tâm  Ta có Mà  = i -  Trong đó K : lượng hớt lưng Z : số răng dao phay Theo 2-9:16[2] ta có K = 6 ; Z = 10  2 KZ EG  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 Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 13 R Ri h c i    a Od E F T Profile chi tiÕt Profile dao i h d ti i' Nhận thấy rằng profile chi tiết có một đoạn cung tròn . Vậy profile dao cũng có một đoạn cong tương ứng. Nếu xác định profile đoạn đó cũng như các đoạn khác thì đẻ đảm bảo độ chính xác yêu cầu thì số lượng điểm tính toán phải đủ lớn như thế khối lượng tính toán sẽ rất nặng nề . Để đơn giản cho việc tính toán ta sẽ thay thế đoạn cong đó bằng một cung tròn thay thế đi qua 3 điểm . Trên sơ đồ tính ta đã có 2 điểm là 4 và 6 . Vậy ta chỉ còn phải tính thêm 1 điểm nữa là điểm 5 Ta chọn điểm 5 có l5 = 20 Lập bảng tính toán Điểm hci sin i i o i o hdi 1 10,86 0,2163 12,496 2,496 10,444 2 0,00 0,1736 10 0 0 3 0,00 0,1736 10 0 0 4 3,31 0,1848 10,648 0,648 3,299 5 5,52 0,1930 11,129 1,129 5,334 6 9,11 0,2081 12,012 2,012 8,9100 3 Tính toán profile trong tiết diện chiều trục Sơ đồ tính toán Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 14 Từ sơ đồ ta có ở trên ta đã có Trong tiết diện chiều trục đoạn profile cong cũng được thay thế bằng một cung tròn thay thế Lập bảng tính toán Điểm i o sin i o hci R- hci hdt 1 2,496 0,0435 10,86 44,14 11,057 2 0 0,00 0,00 55 0 3 0 0,00 0,00 55 0 4 0,648 0,0113 3,31 51,69 3,364 5 1,129 0,0197 5,52 49,48 5,613 6 2,012 0,0351 9,11 45,89 9,276 4 CHỌN KẾT CẤU DAO Các thông số kết cấu dao được chọn theo 9-5:16[2] . Thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết. 5 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 65. Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62..65 HRC.       sin sin. sin sin. cii dti hRR TFh   ) sin. arcsin(       cihR R    sin sin. arcsinsin).(                   ci ci dti hR R hR h Đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp ------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- Sinh viên thực hiện: Lê Anh Tuấn - CTM6 – K46 15 Độ nhám bề mặt làm việc Ra  0,63m . Các bề mặt còn lại đạt Ra  1,25m. Kích thước danh nghĩa của dưỡng theo kích thước profile dao trên mặt trước . Các kích thước còn lại thể hiện trên bản vẽ chi tiết.