Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 1 - LỚP : CTM3 – K50 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SV: NGUYỄN VĂN MỞN LỚP : CTM3 – K50 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 2 - LỚP : CTM3 – K50 PHẦN I : THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH HÌNH LĂNG TRỤ Đề bài : Thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết như 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 бb = 600 N/mm 2 Hình 1.1 . Sơ đồ kích thước chi tiết gia công 1.Phân tích chi tiết : _Chi tiết gia công gồm các bề mặt cần gia công là mặt trụ , mặt côn và mặt đầu . _Vật liệu chi tiết gia công là thép C45 có бb = 600 N/mm 2 _Phôi ở dạng phôi thanh tròn có đường kính ф = 40 mm _Chất lượng bề mặt chi tiết gia công không có gì đặc biệt _Độ chênh lệch giữ bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết là: tmax=(фmax – фmin)/2 = (38 – 25 )/ 2 = 6,5 mm _Chiều dài chi tiết là : 36 mm 2.Chọn loại dao: Chi tiết cần gia công có bề mặt gia công là bề mặt ngoài nên có thể sử dụng dao tiện định hình hình lăng trụ hay hình tròn đều được . Tuy vậy dao tiện định hình hình lăng trụ có 1 số ưu điểm hơn so với dao tiện định hình hình tròn như sau : x45° 14 17 25 30 36 Ø 25 Ø 36 Ø 38 Ø 36 Ø 40 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 3 - LỚP : CTM3 – K50 M A F r B E 0.5 60° d _ Dao tiện định hình hình lăng trụ được kẹp bằng kẹp có rãnh mang cá kẹp dao dẽ dàng hơn nên độ cứng vững tốt hơn và tăng được tuổi bền của dao. _ Chi tiết gia công chỉ mắc sai số loại 1 có thể khắc phụ được. _ Việc mài lại dụng cụ cắt sau khi đơn giản hơn do mài theo mặt phẳng song song với mặt trước cũ. =>Vậy ta chọn loại dao tiện định hình hình lăng trụ để gia công chi tiết. *)Kết cấu và kích thước của dao lăng trụ tham khảo bảng 3.2a(sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt tập 2) với chiều sâu lớn nhất của chi tiết gia công là tmax= 6,5 mm Ta được : B = 19 , H = 75 , E = 6 , A = 25 , F = 15 , r = 0.5 , d = 6 , M = 34,46 3.Chọn cách gá dao: Từ việc phân tích chi tiết như trên : Bề mặt chi tiết cần gia công gồm các bề mặt định hình mặt trụ tròn xoay, mặt côn , mặt đầu . với độ chính xác không yêu cầu cao nên ta chọn phương pháp gá dao thẳng => đơn giản hoá cho việc tính toán profile dao ở hai tiết diện . 4.Chọn thông số hình học của dao tiện định hình : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 4 - LỚP : CTM3 – K50 Góc trước , góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau thường không bằng nhau . Vì vậy ta chọn 1 điểm cơ sở (điểm 1 như dưới đây) để chọn góc trước , góc sau và để tính toán profile của dao. _Góc trước γ được chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công Tra bảng 3.4 ( Sách hướng dãn thiết kế dụng cụ cắt tập 1 ) Với vật liệu chi tiết gia công là thép C45 có σb = 600 N/mm 2 thì γ = 200 ÷ 250 => Chọn γ = 200 _Góc sau được chọn cho vừa giảm được ma sát giữa mặt sau của dao và mặt đang gia công của chi tiết . đồng thời đảm bảo được độ bền của lưỡi cắt Đối với dao lăng trụ chọn α = 120 ÷ 150 => Vậy chọn α = 120 5.Tính toán chiều cao hình dáng profile dao trong hai tiết diện : *)Chọn điểm cơ sở: _ Điểm cơ sở là một điểm có profile chi tiết trùng với profile lưỡi cắt trong mặt phẳng nằm ngang qua tâm chi tiết .Ngoài ra còn là điểm gốc để tính toán tọa độ của profile lưỡi cắt . Đồng thời điểm đó được dung làm gốc tọa độ để vẽ profile dao khi đã xác định được profile của dao trong các tiết diện cần thiết . _Ta thấy : tại những điểm của lưỡi cắt nằm càng gần chuẩn kẹp hơn so với phương ngang thì góc sau càng nhỏ đi và góc trước càng tăng lên và ngược lại . Việc góc trước đối với một dụng cụ cắt lớn lên hay nhỏ đi một lượng nào đó không đáng quan tâm quá mức vì góc trước γ có thể chọn dương , bắng 0 , hoặc âm là tuỳ thuộc loại dụng cụ cắt và vật liệu làm dao . Song đối với góc sau α thì khi nó thay đổi giá trị theo vị trí của từng điểm trên lưỡi cắt ta phải cần quan tâm : khi góc sau quá nhỏ : có thể bằng 0 hoặc âm thì sẽ gây ra ma sát lớn hoặc không làm việc được . Do đó để khỏi phải kiểm tra lại góc sau khi thiết kế ( thường góc sau [α ] ≥ 30) ta nên chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc sau: Điểm cơ sở được chọn thường là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp của dao nhất . Vậy ta chọn điểm 1 là điểm cơ sở ( hình vẽ) *) Các số liệu cho trước là : _ rx : bán kính chi tiết ứng với các vòng tròn đã cho như đề bài . _ Góc trước và góc sau của dao chọn cho điểm cơ sở : γ = 200 , α = 120 _γi là góc trước tại điểm i trên profile dao _Thông số cần tính là hi : chiều cao profile của dao xác định trong tiết diện vuông góc với mặt sau của dao . τi : chiều cao profile của dao xác định theo mặt trước , lấy chuẩn ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 5 - LỚP : CTM3 – K50 gốc là điểm cơ sở 1 Sơ đồ tính toán chiều cao profile dao trong hai tiết diện như hình dưới đây:(trang dưới ) _Tính chiều cao τi và hi của Profile dao tại điểm i trên profile dao có Φ3 = 36 mm, các điểm khác tính tương tự . Từ sơ đồ tính toán ta có : τi = Ci – B = ri . cos γi – r . cos γ với Ci = ri.cos i và B = rcos B = 12,5.cos200 = 11,7462 mm A = rsin = 12,5.sin200 = 4,2753 mm hi = τi . cos (α + γ ) mà A = r . sin γ = ri .sin γi => sin γi = ( r / ri ).sin γ => γi = arcsin [(r / ri ) .sin γ] Vậy: +Chiều cao profile của dao lăng trụ gá thẳng trong tiết diện trùng với mặt trước là : τi = ri .cos {arcsin[(r / ri ) . sin γ ] } – r . cos γ +Chiều cao profile của dao lăng trụ gá thẳng trong tiết diện vuông góc với mặt sau của dao là : hi = τi . cos ( α + γ ) Ta tính cụ thể cho các điểm như sau : +)Điểm 1 ; 2 : 1 2 0 1 2 0 1 2 1 1 2 1 2 12,5 20 .cos 12,5.cos 20 11,7462 0 0 r r mm C C r mm h h                    +) Điểm 3 ; 4 : 3 4 0 0 3 4 3 0 3 4 3 3 3 4 3 0 0 3 4 3 18 arcsin[ .sin / ] arcsin[12,5.sin 20 /18] 13 44 '25'' .cos 18.cos13 44'25 ' 17,4849 17, 4849 11,7462 5,7387 .cos( ) 5,7387.cos(12 20 ) 4,8667 r r mm r r C C r mm C B mm h h mm                                +)Điểm 5 ; 6 : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 6 - LỚP : CTM3 – K50 5 6 0 0 5 6 5 0 5 6 5 5 5 6 5 0 0 5 6 5 19 arcsin[ .sin / ] arcsin[12,5.sin 20 /19] 13 0'13'' .cos 19.cos13 0'13' 18,5128 18,5128 11,7462 6,7666 .cos( ) 6,7666.cos(12 20 ) 5,7384 r r mm r r C C r mm C B mm h h mm                                +)Điểm 7 ; 8 : 7 8 0 0 7 8 7 0 7 8 7 7 7 8 7 0 0 7 8 7 18 arcsin[ .sin / ] arcsin[12,5.sin 20 /18] 13 44 '25'' .cos 18.cos13 44'25' 17,4849 17,4849 11,7462 5,7387 .cos( ) 5,7387.cos(12 20 ) 4,8667 r r mm r r C C r mm C B mm h h mm                                Ta có bảng tính toán sau : Thông số Điểm ri ( mm ) γi (độ ) Ci ( mm ) A ( mm) B ( mm ) τi ( mm ) hi ( mm ) 1;2 12,5 20 11,7462 4,2753 11,7462 0 0 3;4 18 13,7399 17,4849 5,7388 4,8667 5;6 19 13,0037 18,5128 6,7666 5,7384 7;8 18 13,7399 17,4849 5,7388 4,8667 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 7 - LỚP : CTM3 – K50 1x45° 1 4 17 2 5 3 0 3 6 Ø25 Ø36 Ø38 Ø36 1 5 6 7 8 9 4 3 2 1° 3° 3* γ α B Ci τ i γi αi A τi = Ci – B hi = τi . cos ( α + γ ) Ci = ri . cos γi γi = arcsin [r.sinγ/ri ] ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 8 - LỚP : CTM3 – K50 Profile của dao tiện định hình hình lăng trụ trong tiết diện vuông góc với mặt sau 6.Phần phụ của profile dụng cụ: Phần phụ của profile dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt. Ta chọn các thông số như sau: 1a b mm  2g mm chiều rộng lưỡi dao cắt đứt 1f mm chiều rộng vát của chi tiết 12 4 3 5, 73 88 6, 76 66 5, 73 88 5 6 7 8 14 17 25 30 36 profile của dao tiện định hình hình lăng trụ trong tiết diện trùng với mặt trước 14 17 25 30 36 4, 86 67 5, 73 84 4, 86 67 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 9 - LỚP : CTM3 – K50 3c mm 0 1 45   Chọn 3d mm 5 1 36 1 37cl l mm     37 1 1 3 2 44L lc a b d g mm           Phần phụ của profile dụng cụ 8. Điều kiện kỹ thuật chế tạo dao: _Vật liệu phần cắt : Thép gió P18 Vật liệu làm thân : Thép C45 _ Độ cứng sau nhiệt luyện phần cắt đạt 62÷65 HRC, phần thân dao đạt 30 ÷ 40 HRC _ Độ nhám bề mặt làm việc : Ra ≤ 0,63 μm độ nhám bề mặt còn lại : Ra ≤ 1,25 μm _Trên phần cắt không có vết cháy ,vết gợn vết nứt _Mối hàn chỗ tiếp xúc giữa phần cắt và phần thân là mối hàn tiếp xúc bảo đảm độ đồng đều cho mối hàn . _ Sai lệch góc mài không quá 15’÷ 30’ Sai lệch góc sau không quá 25’ f ab cd φ φ φ 1 L g k ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 10 - LỚP : CTM3 – K50 _Góc trước : γ = 200 , góc sau γ = 120 _Ký hiệu dao : DTDHLT-No19-α=120-γ=200-P18-DHBKHN PHẦN HAI : THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG 32°±10’ 2 5 75 19 6 Ø6 60° ±10' 60° ±10' R0,5 0,5 15 2 34,46 44 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 11 - LỚP : CTM3 – K50 Đề bài : Tính toán thiết kế dao phay định hình γ > 0 để gia công chi tiết theo hình vẽ . Vật liệu chi tiết gia công 40X có σb = 650 N/mm 2 h1=15 mm ; h2 =14 mm ; R = 18 mm 1.Phân tích chi tiết cần gia công : _Chi tiết cần gia công là bề mặt rãnh định hình phức tạp : là tập hợp của các mặt phẳng , một phần mặt trụ với bán kính R=18 mm . _Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết là hmax= h1 = 15 mm , bề rộng lớn nhất của chi tiết là lmax = 30 mm. _Vật liệu chi tiết cần gia công là thép 40X có σb = 650 N/mm 2 . 2.Chọn loại dao phay và vật liệu chế tạo dao : _Với dạng sản xuất hàng loạt , hàng khối =>để tăng năng suất ta chọn loại dao phay định hình hớt lưng , cụ thể là dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 , do những ưu điểm của loại dao phay này như sau: + Dao phay định hình hớt lưng đảm bảo được profile lưỡi cắt và và góc sau không đổi trong quá trình cắt và khi mài sắc lại dao theo mặt trước . + Khi γ = 0 thì profile của lưỡi cắt chính là profile của mặt trước và được xác định trong phương hướng kính ( tiết diện chứa trục dao ). Khi đó lực biến dạng khi gia công lớn => năng suất cắt thấp . Để cải thiện điều kiện cắt gọt , giảm lực cắt và tăng tuổi bền của dao => ta thiết kế dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 . Dao này chỉ dùng trong gia công thô và chi tiết định hình không cần độ chính xác cao và lại có yêu cầu tăng năng suất . Do chọn loại dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 nên dẫn đến việc tính toán profile của dao trên tiết diện qua mặt trước và tiết diện chiều trục ( tiết diện vuông góc với mặt sau ) để đảm bảo chế tạo chi tiết đúng . + Dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 thuận tiện khi mài lại dao theo mặt trước , khi đó góc sau α và profile lưỡi cắt không đổi . R h1 10 30 h2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 12 - LỚP : CTM3 – K50 Tóm lại : với phân tích như trên ta chọn được loại dao phay là dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0 và hớt lưng 1 lần do không có yêu cầu gì đặc biệt về độ chính xác, nghĩa là không phải mài lại sau khi nhiệt luyện . Vì chiều rộng lớn nhất của profile chi tiết lmax=30 mm , chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hmax=h1=15mm, ta nhân thấy kết cấu của lưỡi dao đủ cứng vững nên ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi thẳng . Với vật liệu chi tiết gia công và loại dao chọn như trên ta chọn vật liệu phần cắt của dao là thép gió P18 với độ cứng sau nhiệt luyện là HRC = 63÷66 , vật liệu phần thân là thép 45X với độ cứng sau nhiệt luyện là HRC = 35 ÷41. 3.Tính toán thiết kế dao : 3.1. Đường cong hớt lưng : _Đường cong hớt lưng dao phay phải đảm bảo sao cho chiều cao profile của dao và góc sau α không đổi sau mỗi lần mài sắc lại theo mặt trước .  Đường cong hớt lưng theo lý thuyết là đường cong logarít , nhưng thực tế đường cong logarít khó chế tạo nên trong thực tế đã thay đường cong hớt lưng gần đúng là đường cong Acsimét dễ chế tạo do được tạo ra bằng phương pháp tiện hớt lưng.  Với đường cong hớt lưng là đường Acsimét thì : khi mài lại dao theo mặt trước thì chiều cao profile dao không đổi , còn góc sau thay đổi rất ít . _Lượng hớt lưng K của đường Acsimét : +K chính là lượng giáng của đường xoắn Acsimet sau khi quay góc bằng 2π/Z ; với Z là số răng của dao phay . +Khai triển tam giác cong EBC thành tam giác vuông EBC như hình vẽ trên ta có: E B C K E C B e ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 13 - LỚP : CTM3 – K50 . e e CB K KZ tg DCE D Z D K tg Z           Với αe : là góc sau tại điểm E đang xét . K : là lượng hớt lưng D : là đường kính dao Z : là số răng của doa phay . Có : . . e D Z tg K   và làm tròn thành số nguyên. 3.2.Tính toán chiều cao profile của dao trong hai tiết diện: Ta sử dụng sơ đồ tính chiểu cao profile của dao trong hai tiết diện: +Tiết diện chiều trục (hay tiết diện vuông góc với mặt sau ) để phục vụ cho việc chế tạo dao . +Tiết diện trùng với mặt trước của dao để kiểm tra sau khi chế tạo . Do chi tiết là bề mặt định hình có profile phức tạp nên trong khi tính toán cần phải chia các điểm trên profile chi tiết ở cung tròn ra làm nhiều đoạn nhỏ để tính toán ra chiều cao và chiều dài của điểm đó , đồng thời tính ra các điểm tương ứng trên profile dao tính từ điểm cơ sở ứng với các điểm đó . Ta tính cho 7 điểm trên cung CD ( kể cả điểm C và D ) .Với mỗi điểm I trên cung CD sẽ ứng với một góc ∅i , hay nếu lấy điểm B làm gốc tính toán thì ứng với mỗi điểm I trên cung CD sẽ có một tọa độ ( lci ; hci ) tương ứng như hình vẽ . 10 30 h 2 A B CH O M D I h ci lci    i R  h 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 14 - LỚP : CTM3 – K50 Ta có : .sin . os h CIci l CI c BCci      02. .sin 2. .sin ; 180 ( ) 2 2 i iCI OI R          0 2 2 180sin arcsin ; 2 ih hOH OC R R               0 02 14arcsin arcsin 51 3'27 '' 51,0576 18 h R             BC = BH + HC BH = 30 - 10 - R = 30 - 10 - 18 = 2 mm 2 14. os . os arcsin 18. os arcsin 11,3137 18 13,3137 h HC R c R c c mm R BC mm                 Tóm lại : 0 0 2 0 0 2 180 .sin 180 arcsin 2 2 180 . os 180 arcsin 2 2 2 .sin 2 .sin i i i i h R h c BC R h Rci l Rci                            Với BC = 13,3137 mm Ta tính thêm trên cung CD thêm 5 điểm như hình vẽ dưới đây và có bảng kết quả tính toán : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 15 - LỚP : CTM3 – K50 Điểm ∅i (độ) lci ( mm ) hci ( mm ) 8 0 13,3137 0 7 8,5096 15,2608 1,8283 6 17,0192 16,9159 3,9245 5 25,5288 18,2426 6,2426 4 34.0384 19,2117 8,7316 3 42,5480 19,8018 11,3365 2 51,0576 20 14,0000 3.3.Chọn các thong số của dao : _Chọn các góc của dao: Từ vật liệu của chi tiết gia công là thép 40X có σb=650 N/mm 2 , tra sách Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt tập I , ( bảng 2_V ) ta có : dao gia công thô có +Góc trước : γ =150 +Góc sau chính : αn=12 0 _Chọn đường kính đỉnh dao : Từ chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hcmax= h1=15 mm , tra ( bảng 11_V ) sách Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt tập 2 ta có: + Đường kính lớn nhất của dao là : De = 150 mm + Lượng hớt lưng : K = 8 mm + Số răng : 0 . 3,14.150 . . 12 12,5 8 e D Z tg tg K     => lấy Z = 12 răng . 10 30 h 2 O I h ci lci i R  1 9 8 7 6 5 4 3 2 h 1 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 16 - LỚP : CTM3 – K50 Vậy góc sau chính thực của chi tiết là : 0 08.12ar ar 11 30 '52 '' 11,5146 3,14.150 e KZ ctg ctg D       3.4. Tính toán profile dao trong hai tiết diện: Phương pháp tính toán dựa trên hai sơ đồ tính và tính trên hai tiết diện của dao : tiết diện chiều trục ( tiết diện vuông góc với mặt sau của dao ) , và tiết diện trùng với mặt trước của dao . Chọn điểm cơ sở là điểm O trên hình vẽ hci : Chiều cao profile của chi tiết tại điểm i trên profile chi tiết hdi : Chiều cao profile của dao trong tiết diện chiều trục tương ứng điểm id hdti : Chiều cao profile của dao trong tiết diện trùng mặt trước Khi gia công chi tiết thì điểm i trên profile của chi tiết phải có một điểm id tuơng ứng trên profile dao trong tiết diện chiều trục, và điểm idt tương ứng của profile dao trong tiết diện trùng mặt trước . _Ta xác định điểm id như sau : Từ điểm i nằm trên profile của chi tiết , kẻ đường thẳng sang điểm i’ nằm trong phương hướng kính của dao.vẽ vòng tròn tâm Od bán kính Ri = (Re – hci).Vòng tròn này cắt vết mặt trước tại điểm id * . Đường hớt lưng qua điểm id * sẽ cắt phương hướng kính qua đỉnh dao ở điểm i’’ .Từ điểm i’’ kẻ đường thẳng chiếu sang hình cạnh và từ điểm i kéo thẳng xuống ta được id tương ứng thuộc profile dao. Các điểm id trên hình cạnh thuộc profile trong phương hướng kính. _Điểm id’ của profile dao trong tiết diện trùng mặt trước cũng được xác định như hình vẽ : Từ điểm i của chi tiết ta dóng xuống đường nằm ngang đi qua O , tiếp đó vẽ cung tròn tâm O bán kính bằng khoảng cách ii’, cung tròn này cắt đường vuông góc với vết mặt trước và đi qua id* ta được điểm i’d . Các điểm i’d nằm trên profile dao trong tiết diện trùng mặt trước . ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 17 - LỚP : CTM3 – K50 +Tính chiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục: hdi = hci – Δh +Khi bán kính véctơ ρ của đường cong hớt lưng quay một góc ζ =2π/Z thì nó giảm đi 1 lượng bằng lượng hớt lưng K . Khi véctơ ρ quay 1 góc ζi thì nó nó sẽ giảm đi 1lượng chính là Δh . . . 2 2 i i K ZK h h Z          Ta có :      0 .sin .sin .sin .sin arcsin e i i e ci i e i e ci R R R R h R R h                   Vậy :Chiều cao profile của dao trong tiết diện chiều trục là : .sin . arcsin 2 e di ci e ci RKZ h h R h            +Tính chiều cao profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước : Từ sơ đồ tính ta có: sin .sin .sin arcsin sin sin sin sin i dti i e ci e dti i i e ci R h R R h R h R h                  i Od profile chi tiết R0 đường cong hớt lưng id i' i'' i*d h d i h c i O  h Profile dao trong tiết diện chiều trục i'dhdti ζ i ζ i  R f Ri Profile dao trong tiết diện trùng mặt trước ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 18 - LỚP : CTM3 – K50 Với chú ý các góc đổi ra đơn vị là radian vì trong công thức tính đã xuất hiện góc π rad Ta có bảng tính toán sau : Điểm hci lci hdi hdti 1 15 10 13,9664 15,6712 2 14 20 13,0519 14,6154 3 11,3365 19,8018 10,6025 11,8125 4 8,7316 19,2117 8,1895 9,0828 5 6,2426 18,2426 5,8696 6,4840 6 3,9245 16,9159 3,6980 4,0710 7 1,8283 15,2608 1,7259 1,8945 8 0 13,3137 0 0 9 0 0 0 0 9 1 2 8 3 4 5 6 7 10 18,2426 13,3137 15,2680 16,9159 19,2117 19,8018 20,0000 3 ,6 98 0 5, 86 96 8, 18 95 10 ,6 02 5 13 ,0 51 9 1 ,7 25 9 Profile dao trong tiết diện chiều trục 13 ,9 66 4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 19 - LỚP : CTM3 – K50 3.5.Chọn kết cấu của dao: Chọn kết cấu dao dựa vào chiều cao lớn nhất của profile chi tiết cần gia công , ta có chiều cao lớn nhất của chi tiết là : hmax = h1 = 15 mm Tra theo sách HDTKDCCN tập 2 ta chọn dao phay định hình hớt lưng có răng hàn , rãnh đáy thẳng để tiết kiệm vật liệu với các thông số như sau: Vật liệu phần cắt là thép gió P18 ; vật liệu thân dao là thép kết cấu 45X Các kích thước của dao như sau : hcmax D d h K D1 D0 d1 d2 d3 H 15 150 40 15 8 142 84 60 80 42 33 H: chiều cao toàn răng . h: chiều cao lớn nhất của profile dao trong mặt phẳng chiều trục. K: lượng hớt lưng theo đường cong Acsimet . Chiều sâu đáy rãnh để đặt mảnh dao vào trước khi hàn lấy bằng 5 mm . Do răng dao là răng hàn ghép , ta chọn phần răng của thân dao không hớt lưng lấy đường kính ngoài của răng thân dao nhỏ hơn đường kính dao phay là 4/3K ( K là lượng hớt lưng ). Dao phay có profile lồi nên có chiều rộng là : 1 2 3 4 5 6 7 89 13,3137 15,2608 16,9159 18,2426 19,2117 19,8018 20,0000 4, 07 10 6, 48 40 9, 0 82 5 11 ,8 12 5 14 ,6 15 4 Profile dao trong tiết diện trùng mặt trước 1, 89 45 10,0000 15 ,6 71 2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 20 - LỚP : CTM3 – K50 B = b + 2 mm = 30 +2 =32 mm Kích thước rãnh then chọn như sau: Kiểu lắp ghép trước khi hàn giữa mảnh răng 10 mm và rãnh của thân dao là : A/T1 Tra then theo bảng 17_V ( sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ công nghiệp) ta được: 0,027 0,10 0,3 0,62 1 d 40 10 43,5 b t        3.6. Điều kiện kỹ thuật của dao: _ Góc trước γ=150 _Vật liệu phần cắt : thép gió P18 , vật liệu phần thân : thép 40X _Độ đảo mặt đầu không quá 0,03 _Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt không quá 0,04 _Độ hướng tâm của mặt trước không quá 0,09 _Răng dao lắp vào vành hàn theo chế (A/T) Chiều dày mối hàn không quá 0,02 mm _Kí hiệu dao : DPDHHL-γ15-K8-P18-DHBKHN PHẦN III : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 21 - LỚP : CTM3 – K50 THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA CHỮ NHẬT Đề bài : thiết kế chuốt lỗ then hoa chữ nhật theo hình vẽ và kích thước dưới : Then hoa loại định tâm theo lắp ghép theo yếu tố định tâm lắp ghép theo b chiều dài lỗ , L ( mm ) vật liệu chi tiết Trung D H7/e7 F8/h11 L = 17,1 Thép C45 1.Chi tiết gia công : Chi tiết gia công là lỗ then hoa chữ nhật với các yêu cầu như trên. Vậy cấp chính xác kích thước : D là H7 d là H11 b là F8 Tra sổ tay công nghệ với vật liệu thép C45 có σb= 600 N/mm 2 Lỗ phôi để chuốt ra lỗ then hoa là lỗ trụ có : Φ = 18 với cấp chính xác là H11 2.Chọn sơ đồ cắt : Trong sản xuất hàng loạt , hàng khối để đạt năng suất và tính kinh tế cao trong gia công lỗ then hoa ta thường sử dụng phương pháp chuốt . Với chuốt lỗ then hoa chữ nhật ta chọn phương pháp chuốt lỗ theo sơ đồ chuốt ăn dần và sử dụng dao chuốt kéo để tăng độ chính xác lỗ then hoa chữ nhật . 5 +0,028+0,010 R0,2 0,3 45° Ø22 +0,021 Ø18 +0,011 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 22 - LỚP : CTM3 – K50 3.Chọn vật liệu phần cắt , phần đầu dao ( phần cán ) : Với vật liệu gia công là thép C45 có σb=600N/mm 2 , tra sổ tay thiết kế ta chọn như sau : -Vật liệu phần cắt ( tính từ phần định hướng phía trước trở về sau ): thép gió P18 -Vật liệu chế tạo phần đầu dao ( phần cán ) : thép C45 4.Thiết kế dụng cụ cắt : 4.1.Xác đinh lượng dư chuốt : Lượng dư chuốt lỗ then hoa là hiệu số đường kính răng sửa đúng và đường kính lỗ phôi trước khi chuốt : A = (D – d)/2=(22-18)/2=2 mm 4.2.Xác định lượng nâng của răng dao chuốt ( chiều dày lớp cắt ) , số răng dao chuốt . - Tra bảng 4.3.1 ( Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt tập 2 ) với vật liệu gia công là thép C45 có σb= 600 N/mm 2 ta được : Lượng nâng của răng cắt thô là : Sz = 0,05÷0,08 mm => chọn Sz = 0,06 mm -Số răng sửa đúng : Zxđ=5 răng ( theo bảng 4.3.3e HDTKDCC tập 2 ) -Số răng cắt tinh chọn được: Ztinh=3răng -Lượng nâng răng cắt tinh thứ nhất : Sz1= 0,8.Sz = 0,8 . 0,06=0,048mm -Lượng nâng của răng cắt tinh thứ hai : Sz2 = 0,6.Sz = 0,6 . 0,06 = 0,036mm -Lượng nâng của răng cắt tinh thứ ba : Sz3 = 0,5 Sz = 0,4 . 0,06 = 0,024 mm -Số răng cắt thô: thZ 1 tho ô Z A S   , cộng vào 1 răng vì răng đầu tiên có lượng nâng = 0 để sửa ba via    1 2 3 th 2 0,048 0,036 0,024 Z 1 1 32 0,06 Z Z Z ô Z A S S S S                      5+0,028+0,010 R0,2 0,345° Ø22 +0,021 Ø18 +0,011 lượng dư gia công ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 23 - LỚP : CTM3 – K50 Phần dư của tho Z A S sẽ bằng 0,032 mm > 0,015 mm vậy ta lấy thêm 1 răng cắt thô nữa và số răng cắt thô là : Zthô = 33 răng .Khi đó có : Đường kính răng của răng thứ nhất nhất lấy : D1 = Dmin Đường kính răng thứ hai : : D2=D1+2.0,032 mm 4.3.Xác định kích thước răng và rãnh chứa phoi : Tiết diện rãnh chứa phôi : FR=Ff . K Với : + Diện tích tiết diện của phoi : Ff = L . Sz = 17,1 . 0,06 =1,026 mm 2 +Hệ số điền đầy rãnh ( Tra bảng4.3.3a theo Sz và σb = 600 N/mm 2 ): K = 3  Tiết diện rãnh chứa phoi là : FR = 1,026 . 3 = 3,078 mm 2 Với vật liệu lỗ then hoa chữ nhật là thép C45 khi cắt tạo phoi dây nên ta chọn được kết cấu của rãnh vả răng dao chuốt như hình vẽ dưới đây : 1,13 1,13.3,078 1,98Rh F   mm chọn h = 2 mm Các thông số kích thước khác lấy theo kinh nghiệm như sau : (2,5 2,8) ; (0,5 0,55) (0,3 0, 4) ; (0,65 0,8) t h r h b t R t         Vậy ta chọn được các thông số như sau : 5,5 ; 1 2 ; 4 t r b R      Để tăng tuổi bền của dao mặt sau được mài theo cạnh viền f : Ở các răng cắt lấy : f = 0,05 mm Ở các răng sửa đúng lấy : f = 0,2 mm Góc trước γ tra bảng 4.3.3b HDTKDCC tập 2 ta chọn được : γ =150 Góc sau : -Ở răng cắt thô : α=30 -Ở răng cắt tinh: α=20 -Ở răng sửa đúng : α=1030’ Để đơn giản cho việc chế tạo rãnh thoát phoi ta chọn kích thước rãnh thoát phoi của răng cắt thô , răng cắt tinh , răng sửa đúng là như nhau . vì vậy các răng có bước răng như nhau. *)Số răng đồng thời tham gia cắt : 0 17,1 1 1 4 5,5 L Z t          răng . Vậy số răng đồng thời tham gia cắt nằm trong khoảng 3÷6 răng , do đó dao định hướng tốt. *)Các kích thước ở mặt cắt ngang dao chuốt: +Chiều rộng răng dao : B = bmax - 0,01=5,028-0,01=5,018 mm +Đường kính trong dao chuốt : d1 = dmin=18 mm +Cạnh viền và góc nghiêng phụ để giảm ma sát giữa lưỡi cắt phụ với thành lỗ :f = 0,8 mm ; α1=2 0 +Bán kính lượn của rãnh thoát đá khi mài cạnh viền : r =0,5mm ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 24 - LỚP : CTM3 – K50 f=0,05 b=2 h= 2 =15° R4 R1 t=5,5  = 3° Kết cấu răng và rãnh chứa phoi của răng cắt thô f=0,05 b=2 h= 2 =15° R4 R1 t=5,5  = 2° Kết cấu răng và rãnh chứa phoi của răng cắt tinh f=0,05 b=2 h=2 =15° R4 R1 t=5,5 Kết cấu răng và rãnh chứa phoi của răng sửa đúng   = 1° 30 ' ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 25 - LỚP : CTM3 – K50 *)Các kích thước đường kính răng : - Đường kính răng số 1 lấy bằng đường kính phần định hướng phía trước : D1 = D – 2A = 22 - 2.2 = 18 mm -Đường kính răng thứ hai : D2 = D1 + 2 . 0,032 = 18,064 mm -Đường kính từ răng thứ 3 đến răng thứ 33 là : Dn=D2+2.(n-2).Sz=18,064 + 2.(n-2).Sz -Đường kính răng cắt tinh từ số 34 đến 36 là : D34=D33+2.Sz1=18,064 + 2 . 31 . 0,06 + 2. 0,048 = 21,88 mm D35=D34+Sz2=21,88+ 2.0,036 = 21,952 mm D36=D35+Sz3=21,952 +2.0,024 = 22 mm -Đường kính răng sửa đúng từ răng số 37 đến số 41 bằng nhau và có trị số là : Dsđ=Dmax-δ với δ là lượng bù trừ do đường kính lỗ bị lay rộng , trong trường hợp này lấy δ = 0,01mm , do chiều dài lỗ then hoa L = 17,1 mm không lớn lắm . Vậy : Dsđ = 22.021- 0,01 =22,011 mm 4.4.Kiểm tra sức bền dao chuốt : -Lực cắt thành phần Pz tác đụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng , song trường hợp này ít xảy ra . Lực cắt tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên. Điều kiện bền xác định ở mặt cắt đó như sau : '2 1 4k k b b P P F D          Trong đó : kb  =200N/mm 2 đối với thép C45 D1’ là đường kính đáy răng đầu tiên : D1’=D1 – 2.h =18 – 2 . 2 =14 mm P là lực cắt tổng hợp khi chuốt : P = q.B.Z0.k (N) q = 207 N/mm (Tra bảng 4.3.3g sách HDTKDCCN tập2) B ≈ 6 .5 =30 mm tổng chiều dài lưỡi cắt của 1 vòng răng Z0 = 4 số răng đồng thời tham gia cắt k = 0,93 trị số điều chỉnh lực cắt (tra bảng 4.3.3h sách 4.3.3h tập 2) Vậy P = 207.30.4.0,93=23101,2 N B=5,018 R0,2 R0,5 d 1 = 1 8 Răng cắt từ số 1 đến số 14 Răng cắt và răng sửa đúng từ số 15 đến số 41 B=5,018 0,8 R0,51 =2° R0,2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 26 - LỚP : CTM3 – K50 => 2 2 2 4.23101, 2 150,15 / 200 / .14 k k b b P N mm N mm F           Vậy dao thoả mãn điều kiện bền . 4.5.Các kích thước kết cấu của dao : 4.5.1.Phần đầu dao :gồm đầu kẹp l1 , cổ dao l2 , côn chuyển tiếp l3 a)Phần kẹp dao chuốt trong mâm cặp thay nhanh, chiều dài l1 : Tra bảng 4.4.1 sách HDTKDCCN tập 2 ta được bảng thông số sau: D1 D1’ d f a1 a2 a3 a l1 18 13 4 5 10 0,5 28 16 75 b)Phần cổ dao và côn chuyển tiếp : phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt , đường kính D2 = D1- (1÷2)mm => chọn D2=16 mm Chiều dài l2 được tính từ điều kiện gá đặt : l2=lg-l3= lh+lm+lb-l3 l3 :chiều dài côn chuyển tiếp , chọn bằng l3=0,5 .D1=0,5 . 18=9 mm chiều dài gá , chiều rộng khe hở ,chiều dày thành máy và bạc gá được chọn như sau : lh=5 mm ; lm=25 mm ; lb=10 mm Vậy : l2=5+25+10-9 = 31 mm 4.5.2.Phần định hướng phía trước l4: Phần máy dẫn hướng dao lúc bắt đầu chuốt, chiều dài l4 =(0,8÷1)Lchi tiết , nhưng không nhỏ thua 40 mm , vậy chọn l4=40 mm Đường kính D4 lấy bằng đường kính lỗ trước khi chuốt , Với dung e8 vậy D4=18e8= 0,040 0,07318   mm 4.5.3.Phần dẫn hướng phía sau : Đường kính phần dẫn hướng phía sau lấy bằng đường kính răng sửa đúng , với sai lệch f8, chọn : D6=22,011f8= 0,020 0,05322,011   mm Chiều dài lấy bằng 0,5÷0,7 chiều dài chi tiết , chọn l6=10 mm 4.5.4Phần cổ đỡ : Tra bảng 4.4.1 sách DHTKDCCN tập 2 ta được các kích thước : l7=10 mm ; D7=20 mm ; f1=f2=1 mm 45° D 2 = 16 45° D 1 = 18 D ’ 1 = 13 45° 30° f=5×300 l 1 =75 a3 =28 a2 =0,5a=16 a1=10 d=4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN MỞN - 27 - LỚP : CTM3 – K50 4.5.5.Lỗ tâm: dùng trong khi chế tạo dao và dùng khi mài sắc lại , tra bảng 4.9 được : d=2mm ; D=5 mm ; L=5 mm; L1=2,4 mm ; L2=0,6 mm