MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Phần I. THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

I.1. Dữ liệu

I.2. Thiết kế.

I.2.1. Phân tích chi tiết và chọn loại dao.

I.2.2. Lập sơ đồ tính và tính toán profile của lưỡi cắt.

I.2.3. Các thông số khác của dao.

Phần II. THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA

II.1. Dữ liệu thiết kế.

II.2. Thiết kế.

II.2.1 Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt.

II.2.2. Kết cấu và vật liệu làm dao chuốt.

II.2.3. Xác định lượng dư gia công a.

II.2.4. Xác định lượng nâng của răng S_z

II.2.5. Xác định số răng cắt .

II.2.6. Xác định kết cấu răng và rãnh chứa phoi.

II.2.7. Góc trước và góc sau.

II2.8. Đường kính các răng và kiểm tra độ bền răng.

II.2.9. Kết cấu các phần khác của dao

II.2.9.1. Phần đầu dao

II.2.9.2. Phần định hướng phía trước

II.2.9.3. Phần dẫn hướng phía sau

II.2.9.4. Lỗ tâm

II.2.10. Yêu cầu kỹ thuật

Phần III. THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔĐUL

III.1. Dữ liệu thiết kế.

III.2. Thiết kế.

III.2.1. Tính toán các thông số của bánh răng gia công.

III.2.1. Tính toán prfile của lưỡi cắt.

III.2.2. Thiết kế kết cấu của dao.

III.2.3. Sai lệch cho phép của kích thước kết cấu dao phay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Dụng cụ cắt đóng một vai trò rất quan trọng trong ngành Cơ Khí chế tạo. Phần lớn công việc gia công chi tiết cơ khí là công việc cắt gọt một lượng dư nhất định từ phôi để tạo ra các sản phẩm theo đúng yêu cầu kĩ thuật. Để đạt được chất lượng gia công cao đòi hỏi phải có dụng cắt chính xác,phù hợp với yêu cầu. Thiết kế dụng cụ cắt kim loại là môn học cần thiết nhằm mục đích giúp cho sinh viên biết cách thiết kế, chế tạo các dụng cụ cắt thông thường, cũng như các dụng cắt không thông thường trong nghành Cơ Khí. Trong lĩnh vực gia công vật liệu có nhiều dạng gia công khác nhau,do vậy số dụng cụ gia công và dụng cụ cắt rất đa dạng và phong phú.

Trong phạm vi đồ án môn học này, sinh viên có nhiệm vụ thiết kế 3 dụng cụ cắt được sử dụng khá phổ biến hiện nay:

1. Dao tiện định hình.

2. Dao truốt lỗ then hoa.

3. Dao phay đĩa môđun.

Với những kiến thức đã học, các tài liệu tham khảo ,cùng với sự chỉ bảo của giáo viên hướng dẫn, em đã hoàn thành được bản đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS……………. đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.

                                                                            Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                           Sinh viên thực hiện

                                                                          …………….

Phần I

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

I.1. Dữ liệu

Cho các kích thước của chi tiết như sau:

- Đường kính : D=20 mm ; D₁=12 mm ; D₂=16 mm ; D₃ =19 mm.

- Các chiều dài : L₁ =15 mm  ; L₂ =20 mm  ; L₃ =27 mm ; L₄ =30 mm.

- Vật liệu gia công: Thép 40XG

- Sai lệch kích thước: ±0,1mm.

I.2. Thiết kế.

I.2.1. Phân tích chi tiết và chọn loại dao.

Chi tiết (hình vẽ trang 2) gồm phần mặt côn 1-2 ,  4-5 , 5-6 , 7-8 và phần mặt trụ 2-3,4-5 .Trong đó các mặt côn 5-6 , 7-8 là phần bỏ đi khi tiện cắt đứt.

Dường kính mặt trụ 6-7 (là phần bỏ đi) chọn D =14 mm >D₁ = 12 mm để đảm bảo độ cứng vững khi tiện .

Chọn loại dao tiện định hình lăng trụ để gia công chi tiết trên .

I.2.2. Lập sơ đồ tính và tính toán profile của lưỡi cắt.

Chọn điểm 1 là điểm xa chuẩn kẹp nhất làm điểm cơ sở,ta có sơ đồ tính thể hiện trên bản vẽ A1.

Ta cần tính toán chiều cao profile lưỡi cắt đo trên tiết diện vuông góc với mặt sau h_i và chiều cao đo trên mặt trước T_i. Để tính toán profile , ta chọn lấy một điểm để tính tổng quát. Giả sử chọn điểm i là điểm 4=5, trên hình vẽ sơ đồ tính ta có:

h_i : là chiều cao điểm i đo trong tiết diện vuông góc với mặt sau N-N.

T_i : là chiều cao profile điểm i đo trên mặt trước.

r_i : là bán kính chi tiết ứng với điểm i.

+ Điểm 1 của dao trùng với chi tiết và là gốc toạ độ để tính toán các điểm khác .

+ Điểm 2 : h₂= 1,8136 mm ; T₂ = 2,0942 mm.

+ Điểm 3 : h₃= 1,8136 mm ; T₃ = 2,0942 mm.

+ Điểm 4 : h₄= 2,2606 mm ; T₄ = 2,6104 mm.

+ Điểm 5 : h₅= 2,2606 mm ; T₅ = 2,6104 mm.

+ Điểm 6 : h₆=0,9130 mm ; T₆ = 1,0543 mm.

+ Điểm 7 : h₇= 0,9130 mm ; T₇ = 1,0543 mm.

+ Điểm 8 : h₈= 3,5931 mm ; T₈ = 4,1490 mm.

Các chiều dài :l_d1=15 mm; l_d2=20 mm; l_d3=27 mm; l_d4=30 mm.

 I.2.3. Các thông số khác của dao.

Các thông số khác của dao thể hiện như bảng.

Phần II

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA

II.1. Dữ liệu thiết kế.

Chiều dài lỗ chuốt : L = 50 mm.

Vật liệu gia công : thép 45 , e_b = 650 N/mm².

Kiểu lắp ghép : tự chọn .

II.2. Thiết kế.

II.2.1. Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt.

Chi tiết cần gia công là vật liệu thép 45, có ,e_b = 650 N/mm².

Đường kính ngoài then hoa : D = 46 mm.

Đường kính trong : d = 42 mm.

Số then hoa : Z = 8.

Chiều dài lỗ chuốt: 50 (mm).

Tra bảng dung sai và lắp ghép, ta có bề rộng b của then : b = 8 mm.

Chọn sơ đồ cắt theo sơ đồ chuốt lớp.

II.2.2. Kết cấu và vật liệu làm dao chuốt.

Dao chuốt làm từ 2 loại vật liệu: phần đầu dao (hay phần cán) làm bằng thép kết cấu thép 45.

Phần phía sau (từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gió P18.

Dao chuốt chia ra làm 5 phần lớn:

- Phần đầu dao (I) gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp.

- Phần dẫn hướng phía trước (II).

- phần răng (III) gồm phần răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng.

- Phần dẫn hướng phía sau (IV).

Kích thước lỗ trước khi chuốt (d_min) chính là đường kính trong của then hoa: d_min =42 mm.

Với chiều dài lỗ: 50 (mm).

Đường kính ngoài then hoa  sau khi chuốt:D = 46 (mm) .

II.2.4. Xác định lượng nâng của răng S_z

Ở dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước 1 lượng S_z gọi là lượng nâng của răng, lượng nâng thay đổi theo bước tiến dao.

Trên phần răng cắt thô, các răng có lượng nâng bằng nhau (trừ  răng đựoc chọn để bù lại kích thước do việc làm tròn số răng khi tính) .Trên phần răng cắt tinh, lượng nâng của răng giảm dần. Trên phần răng sửa đúng lượng nâng của răng bằng 0.

Tra bảng 4.3.1 ta được lượng nâng của răng cắt thô S_z với dao chuốt then hoa:

Vật liệu Thép các bon: d_b³ 500¸700 (N/mm²).

S_z=0,06 - 0,08 (mm). Chọn S_z = 0,08 mm.

Sau các răng cắt thô là các răng cắt tinh. Số răng cắt tinh thường chọn từ 2 ¸5 răng. Thông thường chọn 3 răng cắt tinh, với lượng nâng lần lượt là 0,7S_z, 0,4S_z, 0,25S_z với răng cắt tinh cuối cùng không uốn nhỏ thua 0,015 (mm) để tránh hiện tượng miết kim loại.

II.2.6. Xác định kết cấu răng và rãnh chứa phoi.

Răng và rãnh được thiết kế sao cho đủ độ bền, đủ không gian chứa phoi, dễ thoát phoi, tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn và dễ chế tạo.

- Profin dọc trục:

Chọn dạng rãnh được thiết kế  loại rãnh lưng cong để dễ thoát phoi vì vật liệu cắt là thép.

Dạng răng và rãnh được đặc trưng bằng các thông số sau: Chiều sâu rãnh h; bước răng t; cạnh viền f; bán kính r; góc trước g, góc sau a; bán kính cong lưng răng R.

Tra bảng 4.3.3a

Với lượng nâng của răng: S_z=0,08.

Thép có độ cứng d_b=500 - 800(N/mm²)

=> K=3,5 .

Vậy tiết diện rãnh chứa phoi là :

F_R = F_f .K = 4 . 3,5 = 14 mm² .

Các thông số của rãnh  được tra bảng theo F_R ,ta có :

Chiều sâu rãnh h =5 mm;

Bước răng t = 12  mm;

Bán kính   r = 2,5 mm;

Bán kính cong của lưng răng  R = 8 mm. .       

Để tăng tuổi bền của dao mặt sau được mài theo cạnh viền f ở các răng cắt thô và răng cắt tinh  f=0,05(mm) ở các răng sửa đúng f=0,2 (mm).

II.2.7. Góc trước và góc sau.

Góc trước y Tra bảng 4.3.3 b:

Với vật liệu gia công: s_b=500  - 800(N/mm²)

- Profin mặt đầu (trong tiết diện vuông góc với trục).

Trong tiết diện này, dao chuốt lỗ then hoa có lưỡi cắt là những răng cắt bố trí trên các vòn tròn đồng tâm có đường kímh  lớn dần theo lượng nâng.

Ở dao chuốt lỗ then hoa, đường kính đáy rãnh D_i lớn dần về phía sau 1 lượng:

2.S_z=2.0,08=0,16 (mm)

II2.8. Đường kính các răng và kiểm tra độ bền răng.

- Răng cắt thô :

D₁ = D_min= 42 (mm).

D₂ = D₁+2.S_z= 42 + 2.0,08 = 42,16 (mm).

D₃ = D₂+2.S_z= 42,08 +2.0,08 = 42,32 (mm).

............

D_n= D₁+2(n-1).S_z

Từ  răng cắt thô thứ hai trở đi đến răng cắt thô thứ 25, đường kính mỗi răng sẽ tăng lên một lượng là 2.S_z. Riêng răng cắt thô cuối cùng 25, ta dồn toàn bộ kích thước sai lệch do làm tròn số răng cắt thô khi tính.

- Răng cắt tinh :

D_t1= D₂₆+2.  0,75.S_z   (mm).

D_t2= D₂₇+2 . 0,4.S_z    (mm).

D_t3= D₂₈+2 . 0,25.S_z  (mm).

- Răng sửa đúng

D_sd= 46,00 (mm).

Tra bảng III .

Với lượng nâng của răng S_z= 0,08 (mm).

Thép hợp kim s_b=500 ¸ 800 (N/mm).

=> q = 280 (N/mm²).

B: Tổng chiều dài lưỡi cắt của một vòng răng.

B = 8 .8 = 64 (mm).

=> 280 .64 .6 .0,08 = 86010 (N).

II.2.9. Kết cấu các phần khác của dao

II.2.9.1. Phần đầu dao

Với:

P = 86010 (N)

 [s_b^k]=200(N/mm).

Tra bảng III-24 ta được các thông số như bảng.

- Phần cổ dao và côn chuyển tiếp:

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt. Đường kính cổ

D₂=D₁- (1 - 3).

=> D₂= 40-2=38 (mm).

II.2.9.2. Phần định hướng phía trước

Phần máy dẫn hướng dao lúc bắt đầu chuốt, chiều dài l₄ thường lấy (0,8 ¸ 1).l

l₄=(0,8 - 1).l=(0,8 - 1)55 = 44 - 55.

Vì l₄³40 (mm) chọn l₄=60 (mm) .

II.2.9.3. Phần dẫn hướng phía sau

Đường kính ngoài phần dẫn hướng phía sau D₆=D_sd= 48 (mm).

Chiều dài phần dẫn hướng = (0,5 ¸ 0,7)l= 27,5 - 38,5(mm).

Lấy chiều dài phần dẫn hướng 30 ³ 20 (mm).

II.2.9.4. Lỗ tâm

Dùng trong khi chế tạo dao, dùng khi mài sắc lại, lỗ lâm có thêm mặt côn bảo vệ 120⁰ để giữ cho mặt côn làm việc 60⁰ không bị xây sát.

II.2.10. Yêu cầu kỹ thuật

- Vật liệu làm phàn cắt của dao là thép P18, do dao có đường kính lớn hơn 10 (mm) nên đầu dao làm bằng thép 45X.

- Độ cứng phần răng, phần dẫn hướng phía sau HRC 62 - 65

- Độ cứng phần dẫn hướng phía trước HRC 58 - 62

- Độ cứng phần đầu dao HRC 45 - 47

- Sai lệch góc cho phép không được vượt quá :

Góc trước ±2⁰

Góc sau của răng cắt ±30’

Góc sau của răng sửa đúng ±15’

- Cạnh viền của răng sửa đúng có chiều rộng là f=0,2(mm)

Chi tiết về kết cấu và yêu cầu kĩ  thuật của dao được thể hiện trên bản vẽ.

Phần III

THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔĐUL

III.1. Dữ liệu thiết kế.

Thiết kế dao phay đĩa mô dun để gia công bánh răng có m = 12. Dao thuộc bộ 8, dao số 6.

III.2. Thiết kế.

Dao phay đĩa mô đun dùng để gia công bánh răng có góc trước y = 0 để tránh sai số biên dạng khi gia công. Do đó thiết kế dao phay đĩa mô đun là thiết kế biên dạng bánh răng cũng chính là biên dạng của dao.

III.2.1. Tính toán các thông số của bánh răng gia công.

Dao phay đĩa môđun số 6 trong bộ 8 sẽ gia công số răng từ 35 đến 54. Khi thiết kế dao , ta chọn số răng 35 để thiết kế vì như vậy khi dùng con dao này để gia công các số răng còn lại sẽ tránh được hiện tượng kẹt răng khi ăn khớp.

Từ m = 12 và  Z= 35 ta tính các thông số khác của bánh răng được gia công như sau:   

- Đường kính vòng chia : d_c = m . z = 12 . 35 = 420 mm .

- Đường kính vòng cơ sở : d₀ = d_c . Cos= 420 . Cos 20⁰ = 394,67 mm.

- Đường kính đỉnh : d_e = d_c + 2.m = 444 mm.

III.2.1. Tính toán prfile của lưỡi cắt.

Sơ đồ tính thể hiện trên bản vẽ A1.

Trong đó:

R_i : là bán kính vòng chân răng; 

r₀  : là bán kính vòng cơ sở;

r_c : là bán kính vòng chia;

r_x : là bán kính vòng ứng với điểm M trên profin.

Theo hình vẽ, profin rãnh có hai đoạn: đoạn CB là đoạn thân khai(đoạn làm việc), còn đoạn không làm việc thuộc khe hở chân răng là đoạn cong chuyển tiếp BO₁.

Đoạn cong chuyển tiếp từ r₀ đến r_i (B đến O₁) không cần tính toán toạ độ các điểm. Để đơn giản, khi vẽ ta kẻ bắt đầu từ điểm B (chân đường thân khai) một đường thẳng hướng tâm O.

III.2.2. Thiết kế kết cấu của dao.

Chọn dao phay định hình đáy phẳng

a, Kết cấu phần răng dao:

Tra bảng 11 - V, ta có :

Lượng hớt lưng: K = 10 mm.

Chiều dày răng : 10 mm.

Chiều cao hớt lưng của răng : h = h₀ = 27 mm.

Đường cong hớt lưng là đường xoắn Acsimet.

Chiều cao toàn răng : H = h +K + 7  =  27 + 10 + 7 = 44 mm Tra bảng ta có giá trị H= 47 mm.

c, Số răng của dao :  

Đối với dao phay định hình đáy phẳng , số răng Z tính theo công thức:

Z = ( 1,8 ¸2,2 ). D/H.

Và thường chọn số răng dao chẵn để dễ kiểm tra. Chọn Z =  10 răng.

III.2.3. Sai lệch cho phép của kích thước kết cấu dao phay.

Đường kính ngoài của dao phay : sai lệch cho phép B₈ .

Chiều rộng dao phay : Sai lệch cho phép L₁₇ .

Lưõi cát : sai lệch cho phép 0,04 mm.

Độ đảo mặt đầu : sai lệch cho phép 0,03 mm.

Độ hưóng tâm của mặt trứoc : sai lệch cho phép 0,06mm.

Đường kính lỗ lắp ghép d: sai lệch cho phép +0,027 mm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hướng dẫn làm bài tập dung sai - Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng.

[2]. Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại - Đậu Lê Xin - Lê Minh Ngọc - Nguyễn Duy.

[3]. Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Dao cắt - Trịnh Khắc Nghiêm.

[4]. Thuyết minh đồ án môn học thiết kế dụng cụ công nghiệp - Đậu Lê Xin.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"