Tài liệu Thiết kế dao - sv trần xuân tôn

Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 Đồ án môn học: Thiết kế dao SV: Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 1 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 Phần I Dao tiện định hình Ø40 Ø38 Ø45 Ø43 Ø50 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 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 - Nhược điểm : khó chế tạo , do mặt sau là mặt kẻ. Căn cứ vào chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết : tmax = d max d min 45  38   3.5( 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 3.5 9 75 4 15 7 0.5 4 21,31 III. Chọn cách gá dao: 2 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 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  = 25 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 sin  k  A ; 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 3 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 Ck B   A   87 6 1 2 3 45  4 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 - 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 Điểm 1 : r1 = r = 19 (mm), 1 =  = 25 , 1 =  = 12 A = r x sin1 = 19 x sin25 = 8,0297 (mm) sin1 = sin25 = 0,4226 C1 = r1 x cos1 = 19 x cos25 = 17,2198 (mm) 1 = h 1 = 0 Điểm 2 và điểm 5 : r2 = r5 = r1 = 19 (mm) , 2 = 5= 1 = 25 , 2 = 7= 1 = 12 sin2 = sin1 = sin25 = 0,4226 C2 = C5 = C1 = 17,2198 (mm) 2 = 5= 1 = 0 , h2 = h7 = h1 = 0 Điểm 3 : r3 = 20 (mm) sin3 = A 8,0297   0,4015   3  23o 40 o r3 20 C3 = r3 x cos3 = 20  cos2340 = 18,3179 (mm) B = C1 = 17,2198 (mm) 3 = C3 – B = 18,3179 – 17,2198 = 1,0981 (mm) h3 = 3  cos ( +  ) = 1,0981  cos (12 + 25) = 0,8770 (mm) Điểm 4 : r4 = r3 = 20 (mm) sin4 = sin3 = 0,4015 C4 = C3 = 18,3179 (mm) 4 = 3 = 1,0981 (mm) h4 = h3 = 0,8770 (mm) Điểm 6: r6 = 22,5 (mm) sin6 = A 8,0297   0,3569   6  20 o 55 o r5 22,5 C6 = r6 cos6 = 22,5  cos2055 = 21,0173 (mm) 6 = C6 – B = 21,0173 – 17,2198 = 3,7975 (mm) h6 = 6  cos ( +  ) = 3,7975  cos37 = 3,0328 (mm) Điểm 7 : r7 = r6 = 22,5 (mm) 7 = 6 = 2055 C7 = C6 = 21,0173 (mm) 7 = 6 = 3,7975 (mm) h7 = h6 = 3,0328 (mm) Điểm 8 : r8 = 21,5 (mm) sin8 = A 8,0297   0,37359   8  21o 55 o r8 21,5 C8 = r8 cos8 = 21,5  cos2155 = 19,9461 (mm) 5 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 hk lk 0 0 0,8770 0,8770 0 3,0328 3,0328 2,1773 18 12 8 0 1 24 32 33 1,0981 2,7263 3,7975 8 = C8 – B = 19,9461 – 17,2198 = 2,7263 (mm) h6 = 8  cos ( +  ) = 2,7263  cos37 = 2,1773 (mm) Bảng kết quả tinh toán profin dụng cụ rk Ck sink k k t.số Điểm 1 19 0,4226 25 17,2198 0 2 19 0,4226 25 17,2198 0 3 20 0,4015 2340 18,3179 1,0981 4 20 0,4015 2340 18,3179 1,0981 5 19 0,4226 25 17,2198 0 6 22,5 0,3569 2055 21,0173 3,7975 7 22,5 0,3569 2055 21,0173 3,7975 8 21,5 0,37359 2155 19,9461 2,7263 42° ± 15 ' 8 12 ' ±15 18 43° 24 32 33 Porfile của dao trong tiết diện mặt trước 6 1 Lớp CTM3-K50 49 ° 0,8770 2.1773 3,0328 Trần Xuân Tôn 8 12 49° 18 24 32 1 33 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 : 7 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 g lc  a b c  d f   = 45; 1 = 45 a = 1(mm) f : chiều rộng vát mép của chi tiết , chọn f = 1 (mm) g : chiều rộng lưỡi dao cắt đứt , chọn g = 2 (mm) b = 1 (mm) c = 3 (mm) d =(c-g)tg1+ 23 = (4-2)tg45 + 2 = 4(mm) Chiều dài của dao : ld = lc + a + b + d +g = 34 + 1+1 + 4 + 2 = 42 ( 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 (89 ) 8 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 37° ±15 75 0,63 0,3 2 ' Sai lệch góc :  = 2515’  = 1 = 451 Các kích thước không mài có Rz  20 (mm) (5) Kích thước và kết cấu của dao như hình vẽ : 14 10 ,5 ,5 0.5 0,63 15' 3 5' ± 60° 0,6 0,63 7 15 21,31-0,02 60 ° ±1 4-0,1 R0 Ø4 R0 9 42 0,6 3 Phần 2 Thiết kế dao phay định hình Tính toán thiết kế dao phay định hình  > 0 để gia công chi tiết theo hình vẽ. Vật liệu chi tiết gia công 40X có b = 650 N/mm2 . Tính toán thiết kế dao phay định hình  > 0 để gia công chi tiết theo hình vẽ. Vật liệu chi tiết gia công 40X có b = 650 N/mm2 . Tính các điểm trên cung AC (hình vẽ dưới) 9 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 C B h'ci  i l'i i e hci 10 8 R1 14 O 10 A 30 Xét tam giác vuông OAB sinAOB = AB/OB = hmax/R = 14/18 =0,778   = OAB = 513 Vậy chia cung AC thành các cung Ai ứng với các góc i = 9 , 18 ,27 ,36,45 Tương ứng với các chiều cao hci Từ hình vẽ ta tính được : hci = 14 – hci = 14- Rsini = 14- 18sin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  hci2  l i'2  l i'2  Ai 2  hci2  l i'  2 R 2 1  cos   i   hci2 Bảng kết quả tính toán hi Điểm hci l'i i 0 5 9 11,1842 6,4602 0 6 18 8,4377 5,8013 0 7 27 5,8282 4,7207 80 36 3,4199 3,2451 0 9 45 1,2721 1,4110 BC = R – OB = R –R.cos = 18. (1-cos513) = 6,6844 (mm) lA = lC – BC = 30 – 6,6844 = 23,3156 (mm) 1.Phân tích chi tiết và chọn dao. 10 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 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 = 14 (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. 2.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 Có b = 650 N/mm2 Chọn  = 10 ( ứng với dao cắt tinh) Góc sau  = 12 Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hmax = 14 (mm) Tra bảng 9-V , bán kính đỉnh dao R = 60 (mm) D= 120 (mm) >100(mm) Do do dó ta phải làm răng chắp(răng hàn) Vì hmax = 14 (mm) , h1 = 10 (mm) , chênh lệch nhau không nhiều lên ta làm răng chắp có rãnh thẳng. Tran bảng 11-V ta được Đường kính dao D= 140 (mm) Lượng hớt lưng K = 7,5 (mm) , r = 1,5(mm) Chiều cao rãnh thoát phoi H = hmax + (12 ) +K +r  Lấy H = 29 (mm) Sơ đồ tính: 11 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 R Ri  i profile dao profile chi ti?t i i' i i o 8 14 hi 2‹ R1 1‹ i d 3‹ 4‹ hci hdi O 10 30 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 Acsimet sau khi tham số i biến thiên một một góc răng là i = 2 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 + )  sin( i   )  R  R sin    i  arcsin  sin     Ri  Ri  Và có các tỷ lệ tương ứng để xác định hi 12 Trần Xuân Tôn K 2  Z hi i  hi  Lớp CTM3-K50 KZ K .Z  i  hdi  hci  2 2   R  arcsin  sin      R  hci   K : lượng hớt lưng Z : số răng dao phay Theo bảng 11-V : K = 7,5 Số răng Z = (1,82,2)D/H =( 8,410,27) Vậy chọn Z = 10 răng 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: 7,5.10  arcsin  70 sin 15   15o   9,4635 2  70  10  7,5.10 70   14  sin 15   15 o   13,1935  arcsin 2 70  14    hd 4  0 hd1  10  hd 2 hd 3 7,5.10 70   arcsin sin 15   15 o   10,5715 2  70  11,1842  7,5.10  arcsin 70 sin 15   15o   7,9970  8,4377  2  70  8,4377  hd 5  11,1842  hd 6 7,5.10  arcsin 70 sin 15   15o 2  70  5,8282  7,5.10  arcsin 70 sin 15   15o  3,4199  2  70  3,4199  hd 7  5,8282    5,5367 hd 8   3,2553 hd 9  1,2721  7,5.10  arcsin 70 sin 15   15o 2  70  1,2721  Chiều rộng li của các điểm trên profile chi tiết l1 = 0 l2 = 30 l3 = 23,3156 l4 = 10 l5 = l3 + l’5 = 23,3156 + 6,4602 =29,7758 l6 = l3 + l’6 = 23,3156 + 5,8013 =29,1169 l7 = l3 + l’7 = 23,3156 + 4,7207 =28,0363 l8 = l3 + l’8= 23,3156 + 3,2451 =26,5607 l9 = l3 + l’9 = 23,3156 + 1,4110 =24,7266 13   1,2129 Trần Xuân Tôn 26,5607 28,0363 29,1169 29,7758 30.0000 Profile dao trong tiết diện chiều trục 14 13,4419 5.6316 24,7266 3.3095 23,3156 1.2326 10 li 0 30 23,3156 10 29,7758 29,1169 28,0363 26,5607 24,7266 10.7647 hdi 9,4635 13,1935 0 0 10,5715 7,9970 5,5367 3,2553 1,2129 8.1384 hci 10 14 0 0 11,1842 8,4377 5,8282 3,4199 1,2721 9,6340 Điểm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Lớp CTM3-K50 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 3. Tính toán profile của dao ở mặt trước. Sơ đồ tính : Ta có  id     R  Ri sin  i R  hci  sin arcsin  sin      sin  sin   R  hci    ro R2 R1 R   K Ri i profile chi ti?t 2o 2 1 i 1 0 R18 profile dao ic 3o ‹ id  1   70  10   70  sin arcsin  sin 15   15   10,4155  sin 15  70  10     70  14   70  sin arcsin  sin 15   15   14,6265  sin 15  70  14    3  4  0 2  5   70  11,1842   70  sin arcsin  sin 15   15   11,6589  sin 15  70  11,1842    6   70  8,4377  70   sin arcsin  sin 15   15   8,7788  sin 15  70  8,4377    7   70  5,8282   70  sin arcsin  sin 15   15   6,0536  sin 15  70  5,8282    8   70  3,4199  70   sin arcsin  sin 15   15   3,5471  sin 15  70  3,4199    9   70  1,2721   70  sin arcsin  sin 15   15   1,3179  sin 15  70  1,2721    15 id 3o ‹ Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 23,3156 3.4759 5.9280 10 1.2922 24,7266 26,5607 28,0366 29,1169 29,7758 30,0000 Profile cua dao trong tiết diện mặt trước Yêu cầu kỹ thuật Vật liệu răng dao P18 , độ cứng HRC = 6365 Thân dao : thép 45X 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 Profile theo mặt trước được kiểm tra bằng dưỡng Răng dao lắp vào rãnh hàn theo chế độ A/T1 Chiều dày mối hàn không quá 0,02 Kết cấu cùa dao phay hớt lưng 16 14.2839 11.3975 8.5898 10.1860 Bảng kết quả tính toán chiều cao của profile dao ở mặt trước Điểm hci li i 0 1 10 10,4155 0 0 2 14 14,6265 30 0 3 0 0 23,3156 0 4 0 0 10 0 5 11,1842 11,6589 29,7758 60 8,4377 8,7788 29,1169 0 7 5,8282 6,0536 28,0363 0 8 3,4199 3,5471 26,5607 0 9 1,2721 1,3179 24,7266 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 7,5 35 ‹ 45 ‹ R1,5 1 R1 0,32 10+0,1 1 R1 32? Phần 3 Thiết kế dao phay đĩa modul 17 O80 8 O140 ? 27 O60 +0,0 O 40 43,5 +0,62 +0.3 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 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 = 3,5 (mm) ; số răng gia công Z= 38 Chọn bộ 8 dao ,số hiệu dao là N6 , có số răng trong khoảng 35-54 răng 1. 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  3,5  10,99(mm) mZ 3,5  35   61,25( mm) 2 2 m   3,5 Chiều dày răng : S    5,50 (mm) 2 2 Bán kính vòng chia: rc  Bán kính vòng tròn lăn : rl = rc = 61,25 (mm) Đường kính đỉnh răng : da = dc + 2m = 122,5 + 2 x 3,5 = 129,5 (mm) Đường kính chân răng : df = dc – 2,5m = 122,5- 2,5 x 3,5=113,75(mm) Đường kính vòng tròn cơ sở : d o = dccos = 122,5.cos20 = 115,11(mm) 2.Tính toán pofile thân khai của lưỡi cắt y y1 xmax x Sc C M(x,y) x ymax Mc c x B c  y O1 Rx rc ro rf Ra c O x x1 x Trong đó Ra – bán kính đỉnh răng Rx – bán kính tại điểm M 18 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 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 .  x A x rx x ro O  x 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 ra Rx  ro .Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định tập hợp tọa độ của tất cả các điểm Mi trên lưỡi cắt. 19 Trần Xuân Tôn Lớp CTM3-K50 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 o = c-invc ;  c  Thay rc = m.z ta được  c  2 Do đó o = cos  x  Sc  .m  2rc 2.2.rc  2Z  .m m.Z 2.2. 2  inv c ;  o   x    2.Z   2.Z  inv c  inv x ro  ro    x  arccos  Rx  Rx  Trong đó Z – số bánh răng gia công c – góc ăn khớp bánh răng trên vòng chia ( bánh răng tiêu chuẩn c = 20)  r   x  tg arccos o  Rx   r   arccos o   Rx    Vậy ta có    r x  Rx sin   tg c   c   tg arccos o  2.Z  Rx   r   arccos o   Rx       r y  Rx cos  tg c   c   tg arccos o  2.Z  Rx   r   arccos o   Rx       Với c = 20 ; Z = 35 ; ro = 57,56 (mm) Điểm 1 : Rx = 57,56    20  . x1  57,56 sin    tg 20  180 o  2.35     57,56   57,56    tg arccos   arccos   1,72539  57,56   57,56        20 .   57,56   57,56    tg arccos y1  57,56 cos   tg 20     arccos   57,53413 o  180   57,56   57,56    2.35  Điểm 2 : Rx = 58    20 .    57,56    57,56    tg arccos x 2  58 sin    tg 20     arccos   1,77500 o  180   58    58    2.35     20 . y 2  58 cos   tg 20  180 o  2.35     57,56   57,56    tg arccos   arccos   57,97283  58   58    Điểm 3 : Rx = 58,5 20