Thiết kế dao tiện định hình với số liệu cho trước

Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

Phần I

Dao tiện định hình
Yêu cầu:Thiết kế dao tiện định hình với số liệu sau:

l

l1

l2

1
2

Vật liệu
: Gang xám (15-32)
Độ nhám
: Cấp 5
Độ chính xác kích thớc cấp : 8
Góc =300
Đờng kính 1 = 62 mm
Đờng kính 2 = 77 mm
Bán kính
r = 7 mm
r
Chiều dài
l1 = 14 mm

Chiều dài
l2 = 3,5 mm

Chiều dài
l5 = 4 mm
Chiều dài
l = 6 mm

l3

I. Phân tích chi tiết
Chi tiết cần gia công là chi tiết có dạng lỗ định hình vì vậy ta phải đi đến thiết kế dao
tiện định hình gia công lỗ dạng đĩa.
Do yêu cầu chỉ đạt độ chính xác cấp 8 nên ta chọn dao có góc nâng = 0 và sơ đồ gá
dao hớng kính .
Để tiết kiệm vật liệu tốt làm dao ta chọn kết kấu dao hàn .
II.Chọn góc độ dao-các kích thớc kết cấu
1) Các góc độ dao
Vì vật liệu chi tiết là gang xám C (15 -32) nên theo bảng (1-5) HDTKDCCKL ta
chọn đợc các góc dao ứng với đIểm cơ sở trong tiết diện chiều trục nh sau:
- Góc trớc : = 150
- Góc sau : = 120
2)Các kích thớc kết cấu
Chiều sâu cắt lớn nhất tmăx= max - min = 77 62 =7,5(mm)
Từ đó ta có :
2
2
d = 16 (mm) b =12(mm)
D = 48(mm)
d2 =

r = 1(mm)
L = 38.5 mm
III.Sơ đồ tính toán
1-Chọn điểm cơ sở
Điểm cơ sở đợc chọn theo nguyên tắc xa tâm chi tiết nhất (đối với dao tiện
định hình lỗ ) vì vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 trên hình vẽ
Từ đó ta chọn đợc bán kính đối với điểm cơ sở R
R = (0,75-0,8)rmin =(0,75-0.8)62/2=24 (mm)
2-Các thông số công nghệ :
-Chiều cao mài dao
H = Rsin(+) = 24sin(150+120) = 10,89 (mm)
1


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

-Chiều cao gá dao
K = Rsin = 24sin120-= 5(mm)
-Khoảng cách từ tâm chi tiết đến mặt trớc dao
A =rmax.sin() =77/2.sin150 =9.96(mm)

ri

3-Tính toán profin dao
Để vẽ đợc prôfin của dao ta chia chi tiết thành các điểm có các bán kính rI và
khoảng cách đến các điểm cơ sở lI khác nhau .Tính chiều cao hI dao tơng ứng tại các
điểm đó ta sẽ vẽ đơc profin của dao
Cụ thể ta chia làm 15 điểm

Để tính đợc bán kính dao Ri tại các điểm trên ta phải tính đợc bán kính ri của
chi tiết tại các điểm tơng ứng
Đối với phần cung tròn ta phải lập phơng trình của nó với gốc tại điểm cơ sở
Phơng trình : (x-x0)2-(y-y0)2 = r2
Với x0,y0 là toạ độ tâm của cung tròn ; r là bán kính cung tròn r=7(mm)

Ri

Oc

r

A

H

+



R

K

Od

i

Ci
E

B

Ta tính đợc : x0 =18.83 ; y0 =7.5
Vậy suy ra phơng trình :
y= - 49 ( x - 18.83) 2 +7.5
(Với x đóng vai trò của li )
Từ đó ta có bảng tính sau:

Bảng tính toán tại các điểm trên profin chi tiết
1.Số liệu cho trớc: r=38.5(mm) ; =120 ; = 150 ( ở điểm cơ sở ) , R= 24mm
2. Các đại lợng suy diễn :
A = rmax.sin() = 77/2.sin150 =9.96(mm)
2


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

H = Rsin(+) = 24sin(150+120) = 10,89 (mm)
E = r.cos(+) = 21.38 mm
Điểm
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15

Li
0
4
7
8.33
11.38
14
16
18
20
22
24
25.83
31.83
-3
-4.33

ri
38.5
38.5
32.73
31

31
36.06
37.4
37.95
37.9
37.24
35.72
31
31
32.73
31

RI = sin[arctag( H )]
E - i

;
I
15
15
17.725
18.794
18.794
16.041
15.452
15.22
15.423
15.52
16.198
18.749
18.749

17.725
18.749



I
26.987
26.987
35.314
38.786
38.786
30.013
28.277
27.468
27.676
28.474
30.485
38.786
38.786
35.314
38.786

i
0
0
6.012
7.833
7.833
2.532
1.144

0.596
0.621
1.306
2.886
7.833
7.833
6.012
7.833

Ri
24
24
18.838
17.385
17.385
21.771
22.98
23.468
23.445
22.84
21.465
17.385
17.385
18.383
17.385

hi
0
0
5.162

6.615
6.615
2.229
1.021
0.532
0.555
1.165
2.535
6.615
6.615
5.162
6.615

Vì profin dao có phần đờng cong phức tạp do vậy để tạo thuận lợi cho việc chế tạo ta
thay thế nó bằng cung tròn đi qua 3 điểm nằm trên đờng cong .
Chọn cung tròn đi qua ba điểm là điểm 5 , 8 , 12 và bằng cách tìm giao điểm của hai đờng trung trực ta sẽ đợc toạ độ tâm của cung tròn
Ta có phơng trình đơng trung trực của đoạn thẳng đi qua hai đIểm 5 và 8 là:
y = 1.043x 11.554
Ta có phơng trình đơng trung trực của đoạn thẳng đi qua hai điểm 5 và 12 là:
x =18.83
y = 1.0143x - 11.55
Vây tìm nghiệm của hệ :
x = 18.83
x = 18.83
Ta đơc nghiệm
:
y = 7.54
Vậy bán kính cung tròn thay thế r = 7.057 mm
Thực tế profin dao chỗ tiện phần mặt côn cũng có dạng đờng cong vì vậy ta cũng thay
thế nó bằng đờng thẳng

III- Thiết kế dỡng
1-Dỡng đo:
Dùng để đo dao khi chế tạo dao. Kích thớc danh nghĩa của dỡng bằng kích thớc danh
nghĩa của dao. Sai lệch đợc lấy theo cấp chính xác H6
2-Dỡng kiểm
Dỡng kiểm có kích thớc danh nghĩa lấy bằng kích thớc danh nghĩa dỡng đo
Dỡng kiểm đợc thiết kế với dung sai nh sau
- Dỡng đo : Chế tạo theo dung sai kích thớc H6.
3


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

- Dỡng kiểm : Chế tạo theo dung sai kích thớc Js5.
- Vật liệu
: Thép lò xo, nhiệt luyện đạt đô cứng 58 ữ65 HRC
( Có kèm theo bản vẽ chi tiết)

Phần II

Thiết kế dao truốt
Yêu cầu:Thiết kế dao truốt lỗ trụ với số liệu sau
Vật liệu
: Thép 45
Độ bóng cấp
: Cấp 5
Đờng kính trụ trong (d) : 22+0,02
Đờng kính trụ ngoài (D) : 42

(mm)
Chiều dài L
: 40
(mm)
Độ vát mép c
: 1,5
(mm)

d

D



c x45

I.Chọn sơ đồ truốt
Vì chi tiết cần truốt có dạng lỗ trụ tròn cho
nên ta
L
chọn sơ đồ truốt ăn dần
II.Xác định lợng d gia công
Chi tiết là sản phẩm sau khi khoan nên ta sẽ chọn lợng d hớng kính cho nguyên công
truốt là A =0,8 mm
III.Tình toán răng cắt -_Số răng dao truốt
Chọn số răng cắt tinh là 3 răng ,lợng nâng của chúng sẽ giảm dần ,cụ thể là :
Chọn lợng nâng cho răng cắt thô là Szthô =0,04 mm
Vậy răng cắt tinh thứ nhất có lợng nâng Sz1 = 0,04 mm
Vậy răng cắt tinh thứ hai có lợng nâng Sz2 = 0,025 mm
Vậy răng cắt tinh thứ ba có lợng nâng Sz3 = 0.015 mm

Lợng d mà các răng cắt tinh phải cắt là :
4


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

Stinh = Sz1 + Sz2 + Sz3 = 0,08 mm
Vậy số răng cắt thô phải có là :
Sz - Stinh 0,8 0,08
Zthô = 1+
=
+ 1 19 răng
0,04
Szthô
Số răng sửa đúng chọn theo độ chính xác của lỗ truốt với chi tiết gia công yêu cầu đạt
độ chính xác cấp 7 ,độ chọn số răng sửa đúng Zsửa đúng= 8( răng)
Vậy tổng số răng của dao truốt là :
Z =Zthô +Ztinh +Zsửa đúng =19 + 3 +8 = 30 ( răng )
IV.Kết cấu của rãnh chứa phoi
Trớc hết vì chi tiết gia công là vật liệu dẻo (thép 45) nên sẽ cho dạng phoi dây vì vậy ta
chọn rãnh chứa phoi dạng lng cong.
1.Tính toán không gian chứa phoi của rãnh :
Diện tích rãnh : Frãnh =Fphoi.K
(K: hệ số điền đầy,chọn theo bảng III-4 TKDCCKL, ta đợc K=3,5)
h2
.
= K.Lc.SZthô
4

h 1,13. .L c .S Zthô =1,13. 3,5.40.0,04 =2,68 mm.
2.Bớc răng
Bớc răng t phải đảm bảo trong chiều dài chuốt Lc phải có ít nhất 2 răng tham gia cắt
Lc
2.
2
Vậy từ đó tính t theo công thức inh nghiệm
t (1,25 1,5 ) L c = (1,25 1,5 ) 40 = 8 (mm)
3.Cạnh viền f : Chọn f = 0,1 mm
4.Bán kính cong của rãnh
R = ( 0,65 0,7 ) t = ( 0,65 0,7 ) 8 = 5 mm
r = ( 0,5 0,7 ) t = ( 0,5 0,7 ) 8 = 4 mm
b = ( 0,35 0,6 ) t = ( 0,35 0,6 ) 8 = 3 mm
5.Thông số hình học của dao
Góc trớc của dao tuỳ thuộc vào vật liệu gia công , theo bảng III-6
TKDCCKL ta
0
chọn đuợc = 15
Góc sau : + Đối với răng thô
= 30
+ Đối với răng tinh
= 20
+ Đối với răng sửa đúng = 10

t
f
r

5

h





R

b


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

6.Xác định kích thớc các đờng kính răng
Trong 19 răng cắt thô thì :
Răng thứ nhất có lựơng nâng bằng không
Răng thứ n có lựơng nâng Sn = Sz = 0,04 mm ( Với n = 2 ữ 19 )
Do đó :
Đờng kính răng thứ nhất : D1 = Dlỗ 2.A = 22 2.0,8 = 20,24 mm
Đờng kính răng thứ hai : D2 = D1 + 2.0.04 = 20,4 0.08 = 20,48 mm
Đờng kính răng thứ n : Dn = D1+ 2.( n -1) .Sz ( Với n = 2 19 )
Đờng kính răng sửa đúng: Dsđ = Dmax - = (22 + 0,023) - 0,01 = 22,013 mm
Từ đó ta có bảng tính toán đờng kính các răng nh sau:
Bảng tính toán đờng kính các răng
Răng Đờng kính Răng
Đờng kính
Răng Đờng kính
1

20,40
11
21,20
21
21,97
2
20,48
12
21,28
22
22,00
3
20,56
13
21,36
23
22,00
4
20,64
14
21,44
24
22,00
5
20,72
15
21,52
25
22,00
6

20,80
16
21,60
26
22,00
7
20,88
17
21,68
27
22,00
8
20,96
18
21,76
28
22,00
9
21,04
19
21,84
29
22,00
10
21,12
20
21,92
30
22,00
7.Chọn kết cấu rãnh chứa phoi

Rãnh chứa phoi đẻ chia chiều rộng cắt ra thành những đoạn riêng biệt ,dễ cuộn và thoát
phoi .
Góc sau rãnh chứa phoi ta lấy 4o,số lợng rãnh là 12,chiều rộng rãnh m = 1 mm
bán kính cong rãnh r = 0,4 mm.
60
m

0

r

6


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

8.Xác định đờng kính và chiều dài các phần của dao truốt
-Phần định hớng phía truớc :
+Đờng kính : Dt = D1 = 20,4 mm
+Chiều dài : Lt = Lc = 40 mm
-Phần định hớng phía sau :
+Đờng kính : Ds = Dlỗ = 22 mm
+Chiều dài : Ls = (0,5-0,7)Lc = 25 mm
-Phần răng cắt :
+Đờng kính : ( theo bảng )
+Chiều dài : Lcắt = t.Zcắt = 8.22 = 176 mm
-Phần răng sửa đúng :
+Đờng kính : Dsđ = 22 mm

+Chiều dài : Lsđ = t.Zsđ = 8.8 = 64 mm
-Chiều dài từ đầu dao đến răng cắt thứ nhất:
L = L1 + Lt + Lm +L2
Với :
L1 : chiều dài phần kẹp vào mâm cặp
L2 : chiều dài phần côn định hớng phía trớc
Lm : chiều dài thành máy chuốt
Các chiều dài L1 , L2 ,Lm tra phụ lục (III-24 TKDCCKL) Trang 54 ta đợc :
L1 = 120 mm ; L2 = 15 mm ; Lm = 75 mm
Vậy L = L1 + Lt + Lm+ L2 = 120 + 40 + 75 +15 = 250 mm
-Chiều dài tổng của dao L0
L0 = L + Lcắt + Lsđ + Ls = 250 + 176 + 64 + 25 = 515 mm
V.Kiểm tra sức bền của dao truốt
-Điều kiện cứng L0 [L0] = 40.Ds = 30.22 = 660 mm
Vậy chiều dài L0 của dao truốt thoả mãn điều kiện cứng vững cho phép
- Kiểm tra sức bền của dao truốt
Lực cắt lớn nhất Pmax = Sz. p. Zmax. b
Với Sz : Lợng nâng của một răng dao truốt (Sz = 0.04 mm)
p : Lực cắt đơn vị ,tra bảng III-1 ta đợc p = 300 kg/mm2
Zmax : Số răng đồng thời tham gia cắt lớn nhất
Zmax = Lc/t = 40/8 = 5 răng
b : Chiều rộng tổng cộng lớp cắt
b = Dl = 22 = 22 mm
Vậy Pmax = 0,04.300.5.22 = 1320 kg
Do đó ứng suất nguy hiểm nhất (tại tiết diện nhỏ nhất) max
7


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

Pmax
1320
2
2
=
2 = 1,45 (kg/mm ) = 14,5(N/mm )
F0 min
.17
Giá trị ứng suất giới hạn cho phép tra bảng (III-2 hdtkdcckl) ta đợc
[] = 300(N/mm2)
Vậy max < [] Do đó thoả mãn điều kiện sức bền .
max =

Phần III

Thiết kế dao phay đĩa mô đun
Yêu cầu :thiết kế dao phay đĩa mô đun bộ 15 con để phay bánh răng có mô đun
m = 3,5
I.Tính toán và vẽ profin dao
Trớc hết ta chọn môt nhóm dao trong bộ để thiết kế , ta chọn nhóm số 5 N0 5 trong bộ
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 bởi vì với con dao đó thì độ cong đờng thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh
răng có số răng Z > 26 đợc gia công bằng dao có Z=26
sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn.
1.Tính toán prôfin dao
Profin của dao phay đĩa mô đun trong tiết diện chiều trục cũng là profin theo
mặt trớc và trùng khít với profin trắc diện của bánh răng .
Các số liệu cần tính toán để vẽ:

-Bán kính vòng cơ sở r0 :

8


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

m.Z
3,5.26
cos(o) =
cos200 = 42,75 mm
2
2
-Bán kính vòng chân răng Ri (không dịch chỉnh )
m.(Z - 2,5) 3,5.(26 - 2,5)
Ri =
=
= 41,125 mm
2
2
-Bán kính vòng đỉnh răng Re :
m.(Z + 2) 2,5.(26 + 2)
Re =
=
= 49 mm
2
2
-Bán kính vòng chia R :

m.Z 3,5.26
R=
=
= 45,5 mm
2
2
Để vẽ đợc profin dao ta lập hệ trục Oxy với gốc ở tâm O của bánh răng . Giả sử có
điểm M (x,y) bất kỳ nằm trên profin răng với bán kính là Rx thì toạ độ x, y chính là phơng trình profin răng
x = R x .Sin x = R x .Sin( o + o )
Ta có :
y = R x .Cos x = R x .Cos( o + o )
ro =

x = inv(x)= tgx - x
ro
Cos(x) =
Rx
o = c - inv(o) = /(2.Z) - ( tg0 -0) = 180/(2.26) ( tg200 -20) = 23,10
t =y-r
Vậy ta cho Rx biến thiên từ Ro đến Re thì sẽ vẽ đợc profin của răng
Từ đó ta có bảng tính tại các điểm nh sau :

Với

Bảng tính toán tại các điểm
Điểm
1
2
3
4

5
6
7
8

Ri
42.750
43.141
43.531
43.922
44.313
44.703
45.094
54.484

Xi
0.000
1.998
2.018
2.184
2.303
2.734
2.914
3.096

Yi
0.000
43.049
43.481
43.868

44.253
44.637
45.020
46.612

Điểm
9
10
11
12
13
14
15
16

9

Ri
45.785
46.226
46.656
47.047
47.438
47.828
48.219
49.000

Xi
2.914
3.096

3.289
3.492
3.704
3.927
4.159
4.651

Yi
45.782
46.612
46.540
46.917
47.293
47.667
48.039
48.779


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt kim

loại

2-Các kích thớc kết cấu của dao
Các kích thớc của dao tra theo mô đun của bánh răng ta cần thiết kế.
Với môđun m = 3,5 ta có các kích thớc của dao nh sau:
Chiều rộng dao B = 12 mm
Lợng hớt lng k = 4,5 mm
Chiều cao profin dao theo mặt trớc H = 15 mm
Bán kính cung tròn rãnh răng r = 1,5 mm
Đờng kính ngoài D = 75 mm

Đờng kính lỗ
d = 27 mm
Số răng dao
Z = 12 răng

10