Đồ án môn học: Thiết kế dao - Kiều Văn Thành

Chia sẻ: Bin Bin | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

284
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án môn học: Thiết kế dao - Kiều Văn Thành có kết cấu trình bày gồm 3 phần với nội dung thiết kế những dụng cụ cắt điển hình như là dao tiện định hình, dao phay định hình và dao phay đĩa mudul. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học: Thiết kế dao - Kiều Văn Thành

Đồ án môn học: Thiết kế dao GVHD: Lê Thanh Sơn Họ và Tên: Kiều Văn Thành Lớp CTM3-K50 ________________________________________________________ 1
Lời nói đầu Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thể không coi trọng. Dụng cụ cắt cùng với trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác năng xuất và tính kinh tế cho chi tiết gia công. Vì vậy việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư cơ khí. Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt điển hình như là dao tiện định hình, dao phay định hình và dao phay đĩa mudul. Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học trên sách vở tài liệu em còn được sự hướng dẫn tận tình chu đáo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy Lê Thanh Sơn dã giúp em hoàn thành đồ án này. Với thời gian và trình độ còn hạn chế, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận nhiệm vụ công tác. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thiết kế Kiều Văn Thành ________________________________________________________ 2
PHẦN I DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Yêu cầu : Tính toán thiết kế dao tiện định hình với các thông số sau: Vật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có b = 600N/mm2 1x450 Ø52 Ø30 Ø55 Ø50 Ø48 10 15 20 25 35 I. Chi tiết gia công Chi tiết gia công làm từ thép C45 ,có b= 600N/mm2 , bao gồm nhiều bề mặt tròn xoay : mặt trụ , mặt côn , mặt đầu .Đay là một chi tiết điển hình , kết cấu chi tiết cân dối. Độ chênh lệch đường kính nhỏ. Trên chi tiết gia công không có đoạn nào có góc profil nhỏ hoặc bằng 0. II. Chọn loại dao Chi tiết gia công trên có thể sử dụng dao trụ hay tròn đều được.Song để đơn giản trong việc thiết kế cũng như tăng độ chính xác cho chi tiết gia công ta chọn dao tiện định hình lăng trụ Ưu nhược điểm của dao tiện định hình lăng trụ so với dao tiện định hình tròn: - Ưu điểm: Gia công chi tiết đạt độ chính xác cao hơn do chỉ gây ra sai số 1 ________________________________________________________ 3
- Nhược điểm : khó chế tạo Căn cứ vào chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết : d max  d min 52  30 tmax =   11(mm) 2 2 Dựa vào bảng 3.2a – kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ Ta có kích thước cơ bản của dao: Cỡ tmax Phần cắt Phần kẹp dao B H E A F r d M 1 11 25 90 10 30 20 1 10 45,77 III. Chọn cách gá dao: Dao được chọn theo cách gá thẳng Vì profile của chi tiết không có đoạn nào có góc sau quá bé hoặc bằng 0 , và profile của chi tiết có đoạn đối xứng IV. Chọn thông số hình học của dao Vật liệu gia công là thép có b = 600N/mm2 Tra bảng 3.4 : góc trước  = 20- 25 , chọn  = 22 Góc sau đối với dao lăng trụ  = 12-15, chọn  = 12 V. Tính toán dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng. Công thức tính toán A sin  k  ; A  r1  sin  rk C k  rk  cos  B  r1  cos   k  Ck  B H k   k  cos    ở đây : r1 – bán kính chi tiết tại điểm cơ sở rk – bán kính chi tiết tại điểm tính toán , - góc trước , góc sau tại điểm cơ sở k – góc trước tại điểm tính toán ________________________________________________________ 4
C Bi i ti A hi 4 3 2 1 5 6 7 98 10 - Chọn điểm cơ sở : điểm cơ sở được chọn phải là ngang tâm chi tiết nhất hay xa chuẩn kẹp của dao nhất .Do đó chọn điểm 1 làm điểm cơ sở. - Tính toán tại các điểm -Tính tại điểm 1,5: r=r1= 15 mm γ=γ1=220 → A=rsinγ=15.sin220=5,6191 mm B=rcosγ=15.cos220=13,9077 mm C1=B=13,9077 mm τ1=h1=0 -Tính tại điểm 2,3: r2=26 mm sinγ2=(r1/r2)/sinγ1=(15/26).sin220=0,2161 → γ2=12,480 B=13,9077 mm C2=r2cosγ2=26.cos12,480=25,3856mm → τ2=C2-B=25,3856-13,9077=11,478 mm h2 = τ2cos(α + γ)= 11,478.cos(120+220)=9,5157 mm - Tính tại điểm 4: ________________________________________________________ 5
r4=25 mm sinγ4=(r1/r4).sinγ1=(15/25).sin220=0,2248 → γ4=13,00 B=13,9077 mm C4=r4cosγ4=25.cos13,00=24,3593 mm τ4=C4-B=24,3593-13,9044=10,4516 mm h4=τ4.cos(α+γ)= 10,4516.cos(120+220)=8,6647 mm -Tính tại điểm 6,7: r6 =25 mm sinγ6=(r1/r6).sinγ1=(15/25).sin220= 0,2248 → γ6=13,00 B=13,9077 mm C6=r6.cosγ6=25.cos13,00=24,3593 mm τ6=C6-B=24,3593-13,9077=10,4516 mm h6=10,4516.cos(120+220)=8,6648 mm -Tính tại điểm 8,9: r8=24 mm sinγ8=(r1/r8).sinγ1=(15/24).sin220= 0,2341 → γ8=14,6430 B=13,9077 mm C8=r8.cosγ8=24.cos14,6430=23,3329 mm τ8=C8-B=23,3329-13,9077=9,4252 mm h8=9,4252.cos(120+220)=7,8139 mm -Tính tại điểm 10: r10=27,5 mm Sinγ10=(15/27,5)sin22 0=0,2043 → γ10=11,79030 B=13,9077 mm C10=27,5cos11,79030=26,920 mm τ10=C10-B=26,920-13,9077=13,0121 mm h10=13,0121.cos(120+220)=10,7875 mm ________________________________________________________ 6
Ta có bảng tính toán chiều cao profin dao và hình dạng profin dao : Điểm ri A Sinγi γi Ci τi hi (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 1-5 15 5,6191 0,3746 220 13,9077 0 0 2-3 26 0,2161 12,480 25,3856 11,478 9,5157 4 25 0,2248 13,00 24,3593 10,4516 8,6648 6-7 25 0,2248 13,00 24,3593 10,4516 8,6648 8-9 24 0,2341 14,6430 23,3329 9,4252 7,8139 10 27,5 0,2043 11,79030 26,920 13,0121 10,7875 10,4516 11,4780 10,4516 9,4252 13,0121 14 19 24 29 39 46 Porfile của dao trong tiết diện mặt trước ________________________________________________________ 7
9,5157 8,6648 8,6648 10,7875 45 14 7,8139 19 24 29 39 46 Profile của dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau VI. Phần phụ của profin dụng cụ : Phần phụ của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt . Kích thước của phần phụ như trên hình vẽ : ________________________________________________________ 8
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=1,5 mm g: chiều rộng lưỡi dao cắt đứt,chọn g=3 mm f:chiều rộng vát của chi tiết,chọn f=1 mm c=f+g+1=5 mm 1 = 45  = 45 d=(c-g)tgφ1+2=(5-3)tg450+2=4 mm Chiều dài của dao:L=lc+a+b+d+g=36+1,5+1,5+4+3=46 mm Điều kiện kỹ thuật: Vật liệu làm dao : P18 Độ cứng vững sau nhiệt luyện : HRC = 63-65 Độ nhẵn mặt trước mặt sau : Ra = 0,63 – 0,38 Vật liệu làm thân : thép 45 Sai lệch góc :  = 221  = 1 = 451 Các kích thước không mài có Rz  20 (mm) Kích thước và kết cấu của dao như hình vẽ : 0,3 2 34 ±15' 0,63 90 46 35 25 R1 15' R1 0.63 0.63 10-0,1 60°± R5 60° 20 ±15 30 ' 0.63 0.63 35,77-0,1 ________________________________________________________ 9
PHẦN II THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH Tính toán thiết kế dao phay định hình  > 0 để gia công chi tiết theo hình vẽ. R14 12 5 10 30 Vật liệu chi tiết gia công 40X có b = 650 N/mm2 . Tính các điểm trên cung AC (hình vẽ dưới) Xét tam giác vuông OAB sinAOB = AB/OB = hmax/R = 12/14 =0,857   = OAB = 59 Vậy chia cung AC thành các cung Ai ứng với các góc i =10 , 20 ,30 ,40,50,59 Tương ứng với các chiều cao hci Từ hình vẽ ta tính được : hci = 12 – hci = 12- Rsini = 12- 14sini Xét OAi Áp dụng định lý cos OA2 + Oi2 – Ai2 = 2OA.Oi.cos( -i) Ai2 = 2R2 .[1- cos( -i)]  Ai  R 2.1  cos(   i ) Trong tam giác vuông Aei : Áp dụng định lý Pitago Ai 2  hci  l i'2  l i'2  Ai 2  hci  l i'  2 R 2 1  cos   i   hci 2 2 2 ________________________________________________________ 10
Bảng kết quả tính toán hi Điểm i hci l'i 0 5 10 9,5689 6,5772 0 6 20 7,2117 5,9456 0 7 30 5,0 4,9142 0 8 40 3,0009 3,5144 0 9 50 1,2754 1,7887 BC = R – OB = R –R.cos = 14. (1-cos59) = 6,7895 (mm) lA = lC – BC = 30 – 6,7895= 23,2105 (mm) R14 O B C ?i ? Li hci' 12 5 hci 10 30 I.Phân tích chi tiết và chọn dao. Chi tiết thuộc dạng rãnh có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cung tròn.Vì vậy ta chọn dao phay hớt lưng , là loại dao phổ biến để gia công các chi tiết định hình.Với dạng profile phức tạp như vậy ta chỉ hớt lưng một lần , tức là không mài lại mặt sau khi đã nhiệt luyện . Để giảm lực cắt ta chế tạo dao có góc trước  > 0. Vì chiều cao lớn nhất hmax = 12 (mm) , chiều rộng rãnh l = 30 (mm), ta nhận thấy kết cấu của lưỡi cắt đủ cứng vững do đó ta chế tạo dao có rãnh thoát phoi thẳng Vậy để gia công chi tiết này ta chế tạo dao là dao phay định hình hớt lưng một lần , có góc trước dương , rãnh thoát phoi thẳng. II.Tính toán profile của dao trong tiết diện chiều trục. Xác định các thông số : Theo bảng 2-V Vật liệu chi tiết gia công : thép 40X ________________________________________________________ 11
Có b = 650 N/mm2 Chọn  = 10 ( ứng với dao cắt tinh) Góc sau  = 12 Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hmax = 12 (mm) Tra bảng 11-V , bán kính đỉnh dao R = 70 (mm) Sơ đồ tính: ro profile dao  Ri R i i d profile chi ti?t profile dao hti 2° 1° hi i' i i 14 h ci ii o d hdi O 4° 3° Điểm id trên profile của dao được xác định như sau: từ điểm io nằm trên profile chi tiết kẻ đường thẳng sang cắt mặt đáy tại i nằm trong phương hướng kính của dao .Vẽ vòng tròn bán kính Ri = R – hci . Vòng tròn này cắt vết mặt trước tại điểm i . Đường hớt lưng qua điểm i sẽ cắt phương hướng kính qua đỉnh dao (3) ở điểm i’ .Từ i’ kẻ đường thẳng chiếu sang hình cạnh . Các điểm id trên hình cạnh nằm trên profile dao trong phương hướng kính. Chiều cao profile của dao tại diểm bất kỳ kí hiệu là hdi : hdi = hci - hi Nếu K là lượng giảm của bán kính vecto  của đường cong hớt lưng 2 Acsimet sau khi tham số i biến thiên một một góc răng là i = thì hi Z cũng là lượng giảm tương ứng của vecto  sau khi tham số góc biến thiên một lượng tương ứng là i góc i được tính như sau: ro = R.sin = Ri . sin(i + ) R R   sin( i   )  sin    i  arcsin  sin     R  Ri  i  Và có các tỷ lệ tương ứng để xác định hi K hi KZ K .Z  R  2   hi   i  hdi  hci   arcsin   R  h sin       i 2 2  ci  Z K : lượng hớt lưng Z : số răng dao phay ________________________________________________________ 12
Theo bảng 9-V : K = 6; Z = 10 Vì profile của chi tiết có đoạn cung tròn nên profile của dao cũng có đoạn cung tròn.Nếu xác định profile đoạn đó như các đoạn khác thì để đảm bảo độ chính xác yêu cầu cần phải tính toán số lượng điểm đủ lớn trên cung đó như vậy khối lượng tính toán rất nặng nề .Để đơn gian ta thay cung tròn đó bằng cung tròn đi qua 7 điểm 2o, 5o,6o, 7o, 8o ,90 , 30 theo thứ tự chiều cao giảm dần. Chiều cao của dao trong tiết diện chiều trục: 6.10 70 hd 1  5   arcsin    sin10   10o   4,8703 2  70  5  6.10 70 hd 2  12   arcsin    sin10   10o   11, 6504 2  70  12  hd 3  hd 4 0 6.10  70  hd 5  9,5689   arcsin  sin10   10o   9,3016 2  70  9,5689  6.10  70  hd 6  7, 2117   arcsin  sin10   10o   7, 0179 2  70  7, 2117  6.10 70 hd 7  5   arcsin    sin10   10o   4,8703 2  70  5  6.10  70  hd 8  3, 0009   arcsin  sin10   10o   2,9254 2  70  3, 0009  6.10  70  hd 9  1, 2754   arcsin  sin10   10o   1, 2441 2  70  1, 2754  Chiều rộng li của các điểm trên profile chi tiết l1 = 0 l2 = 30 l3 = 23,2105 l4 = 10 l5 = l3 + l’5 = 23,2105 + 6,5772 =29,7877 l6 = l3 + l’6 = 23,2105 + 5,9456 =29,1561 l7 = l3 + l’7 = 23,2105 + 4,9142 =28,1247 l8 = l3 + l’8= 23,2105 + 3,5144 =26,7249 l9 = l3 + l’9 = 23,2105 + 1,7887 =24,9992 ________________________________________________________ 13
Điểm hci hdi li 10 10 4,8703 0 20 14 11,6504 30 30 0 0 23,2105 40 0 0 10 50 9,5689 9,3016 29,7877 60 7,2117 7,0179 29,1561 70 5,0 4,8703 28,1247 80 3,0009 2,9254 26,7249 90 1,2754 1,2441 24,9992 11,6504 9,0316 10,0 4,8703 4,8703 7,0179 23,2105 1,2241 24,9992 2,9254 26,7249 28,1247 29,1561 29,7877 30.0 Profile dao trong tiết diện chiều trục ________________________________________________________ 14
III. Tính toán profile của dao ở mặt trước. Sơ đồ tính : Ri sin  i R  hci   R   Ta có  id   sin arcsin  Rh sin       sin  sin    ci   ro R2  R1  K R Ri i profile chi ti?t 2 2o 1 1 0 R18 i ic profile dao 3o ‹ 3o ‹ id id  70  5   70   1   sin arcsin  sin10   10   5, 0832 sin10   70  5   70  12   70   2   sin  arcsin  sin10   10   12, 2246 sin10   70  12   3  4  0 70  9, 5689   70   5   sin arcsin  sin10   10   9, 7406 sin10   70  9,5689   70  7, 2117   70   6   sin  arcsin  sin10   10   7, 3361 sin10   70  7, 2117   70  5, 0   70   7   sin arcsin  sin10   10   5, 0832 sin10   70  5, 0   70  3, 0009   70   8   sin arcsin  sin10   10   3, 0493 sin10   70  3,0009   70  1, 2754   70   9   sin arcsin  sin10   10   1, 2954 sin10   70  1, 2754   ________________________________________________________ 15
Bảng kết quả tính toán chiều cao của profile dao ở mặt trước Điểm hci i li 10 10 5,0832 0 20 14 12,2246 30 30 0 0 23,3156 40 0 0 10 50 9,5689 9,7406 29,7758 60 7,2117 7,3361 29,1169 70 5,0 5,0830 28,0363 80 3,0009 3,0493 26,5607 90 1,2754 1,2954 24,7266 12,2264 9,7406 10,0 7,3361 5,0832 5,0832 23,2105 3,0493 1,2954 24,9992 26,7249 28,1247 29,1561 29,7877 30.0 Profile cua dao trong tiết diện mặt trước Yêu cầu kỹ thuật Vật liệu thép P18 , độ cứng HRC = 6265 Độ đảo hướng kính của lưỡi cắt không quá 0,04 Độ đảo mặt đầu không quá 0,03 Độ hướng tâm của mặt trước không quá 0,09 Tọa độ các điểm của profile chính xác tới 0,02 Kết cấu cùa dao phay hớt lưng ________________________________________________________ 16
25°±1 0' k= 5 6 10 +0 ,0 1 12 10+0,10 0,63 0,63 43,5+0,62 Ø140-0,1 Ø4 Ø80 Ø60 Ø70 0 +0,0 27 8 8 5, R1 1x45° 32±0,2 ________________________________________________________ 17
PHẦN 3 THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODUL Đề bài : Tính toán thiết kế dao phay đĩa modul để gia công bánh rang trụ răng thẳng theo thông số sau: Vật liệu làm bánh răng : thép 40X có b = 650N/mm2 Bánh răng có modul m = 2 (mm) ; số răng gia công Z= 50 Chọn bộ 8 dao ,số hiệu dao là N=6 , có số răng trong khoảng 35-54 răng Chọn Zmin = 35 để gia công cho cả bộ. I. Xác định các thông số hình học của bánh răng Tính cho số răng nhỏ nhất trong bộ Góc ăn khớp trên vòng tròn chia :  = 20 Bước răng t =   m  3,14  2  6, 28(mm) m.Z 2  35 Bán kính vòng chia: rc    35(mm) 2 2  .m   2 Chiều dày răng : S    3,14 (mm) 2 2 Bán kính vòng tròn lăn : rl = rc = 35(mm) Đường kính đỉnh răng : da = dc + 2m = 70+ 2 x 2 = 74 (mm) Đường kính chân răng : df = dc – 2,5m = 70- 2,5 x 2=65(mm) Đường kính vòng tròn cơ sở : d o = dccos = 70.cos20 = 65,78(mm) II.Tính toán pofile thân khai của lưỡi cắt ________________________________________________________ 18
y y1 xmax x Sc C M(x,y) x ymax Mc x c B c  y O1 x1 x Rx rc ro c Ra rf O x Trong đó Ra – bán kính đỉnh răng Rx – bán kính tại điểm M rc – bán kính vòng tròn chia ro – bán kính vòng tròn cơ sở rf – bán kính chân răng Profile của dao bao gồm 2 đoạn : Đoạn làm việc là đoạn thân khai CB Đoạn không làm việc:là đoạn đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO 1 Tính profile đoạn làm việc : Nguyên lí hình thành đường thân khai của vòng tròn cơ sở như sau (hình vẽ dưới ) Cho đường thăng Bx lăn không trượt trên vòng tròn cơ sở bán kính ro . ________________________________________________________ 19
x  x A rx x ro  x O B Ban đầu điểm x trùng với điểm A –điểm x sẽ vạch nên đường cong Ax . Đường cong Ax được gọi là đường thân khai vòng tròn cơ sở bán kính ro. Góc x là góc áp lực của đường thân khai Ax (góc giữa tiếp tuyến với đường thân khai tại điểm x đó và bán kính rx ) Góc x là góc thân khai – góc giữa bán kính rx và bán kính tại điểm gốc của đường thân khai 0A Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng ro Rx  ra .Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định tập hợp tọa độ của tất cả các điểm Mi trên lưỡi cắt. Đặt hệ trục tọa độ xOy mà gốc O trùng với tâm bánh răng .Tại một điểm M(x,y) bất kì nằm trên profile với bán kính Rx xác định profile chính là tìm tọa độ của điểm M x = Rx . sinx =Rx . sin(o + x ) y = Rx . cosx = Rx .cos(o + x ) x = invx = tgx - x Sc  .m o = c-invc ;  c   2rc 2.2.rc m.z  .m  Thay rc = ta được  c   2 m.Z 2.Z 2.2. 2 ________________________________________________________ 20