MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Phần 1. THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

1. Phân tích chi tiết gia công:

2. Chọn loại dao:

3. Chọn cách gá dao:

4. Kích thước cơ bản của dao:

5. Tính toán thiết kế prôfin của dao:

5.1. Sơ đồ tính được thể hiện rõ hơn trên bản vẽ chế tạo:

5.2. Tính chiều cao Tn của prôpin dao theo mặt trước trong phương vuông góc với trục chi tiết và tính chiều cao h của prôpin dao theo thiết diện.

5.3. Kết cấu phần phụ của dao:

5.4. Yêu cầu kỹ thuật:

Phần 2. THIẾT KẾ DAO CHUỐT

1. Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt:

2. Vật liệu làm dao chuốt:

3. Phần răng cắt và sử dụng:

4. Lượng nâng của răng S_z:

5. Lượng dư gia công:

6. Kết cấu răng và rãnh:

7.  Phần đầu dao:

8. Phần định hướng phía trước l₄:

9. Phần dẫn hướng phía sau:

10. Chiều dài dao:

11. Lỗ lâm:

12. Yêu cầu kỹ thuật:

Phần III. DAO PHAY LĂN RĂNG

1. Yêu cầu:

2. Tính toán thiết kế dao:

2.1. Phân tích yêu cầu:

2.2. Tính toán thiết kế:      

3. Điều kiện kỹ thuật của dao:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài thiết kế, chuẩn bị trang thiết bị thì việc chế tạo dụng cụ cắt không thể không coi trọng. Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, 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 chế tạo máy.

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế  những dụng cụ cắt điển hình đó là dao tiện định hình, dao chuốt lỗ và dao phay lăn răng m=3,5. Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế ... Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn đã 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 công tác.

Em xin trân thành cảm ơn!

                                                                                                            Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                           Sinh viên thiết kế

                                                                                                         ……………….

Phần 1

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu: Thiết kế dao tiện định hình có:

+ Profin như hình vẽ.

+ Vật liệu gia công: thép 45 có s_b=750 N/mm²

+ Sai lệch kích thước 0,1mm

1. Phân tích chi tiết gia công:

Chi tiết gia công được làm từ thép 45 có s_b = 50 - 80  kg/m² bao gồm các mặt tròn xoay mặt trụ, mặt côn. Do chi tiết có mặt côn nên khi gia công rất dễ xuất hiện sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết. Song độ chính xác của chi tiết yêu cầu không cao. Mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch đường kính không quá lớn.

2. Chọn loại dao:

Như phân tích ở trên, chi tiết có mặt côn, mặt định hình với profin dạng một phần của cung tròn  nên khi gia công rất dễ mắc phải sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết. Trong trường hợp này để khắc phuc sai số ta nên dùng dao có đoạn cơ sở nằm ngang tâm chi tiết. Song độ chính xác của chi tiết yêu cầu không cao, hơn nữa chiều dài phần côn của chi tiết là ngắn, do vậy ở đây ta chỉ cần dùng dao có một điểm cơ sở nằm ngang tâm chi tiết.

4. Kích thước cơ bản của dao:

Thay số được: t_max = 10 mm

Tra bảng 2.6 HĐTKCC ta chọn dao có các kích thước như sau :

B = 19mm; H = 75mm; E = 6 mm; A = 25mm; F =15mm; r = 0,5mm; d = 6mm; M = 34,46mm.

5. Tính toán thiết kế prôfin của dao:

Vật liệu chi tiết là thép 45 có s_b =750 N/mm²

+ Chọn góc trước g = 25⁰ ứng với điểm cơ sở của dao( điểm gần tâm chi tiết  nhất)

+ Góc sau a =12^o

=> Góc sắc của dao sẽ là : g­_o=a + g = 12^o + 25^o = 37^o­

5.1. Sơ đồ tính được thể hiện rõ hơn trên bản vẽ chế tạo:

Nhận thấy rằng profile chi tiết có một đoạn cung tròn với bán kính R40. Vậy profile dao cũng có một đoạn cong tương ứng. Nếu xác định profile đoạn đó cũng như các đoạn khác thì đẻ đảm bảo độ chính xác yêu cầu thì số lượng điểm tính toán phải đủ lớn như thế khối lượng tính toán sẽ rất nặng nề, mà điều kiện gia công cũng không thể đảm bảo chính xác.

5.2. Tính chiều cao Tn của prôpin dao theo mặt trước trong phương vuông góc với trục chi tiết và tính chiều cao h của prôpin dao theo thiết diện.

Vì điểm 1 là điểm có bán kính nhỏ nhất nên ta chọn điểm 1 điểm cơ sở ta có:

g₁ = g = 25⁰; T₁ = 0; h₁ = 0;

* Tính A:

A = r₁.sing = 10.sin 25^o = 4,226 mm;

* Tính điểm 2:

Ta có:  sing₂ = (r₁/r₂).sing₁ = (10/ 17,5).sin25^o = 0,2415

=> g₂ = 13,975⁰

=> T₂ = C₂ - B = r₂.cosg₂ - r_1­.cosg₁ = 17,5.cos(13,975^o) - 10.cos25^o = 7,919 mm

* Tính điểm 6:

Ta có:  sing₆ = (r₁/r₆).sing₁ = (10/ 11).sin25^o = 0,3842

=> g₆ = 22,593⁰

=> T₆ = C₆ - B = r₆cosg₆ - r_1­.cosg₁ = 11.cos(22,593^o) - 10.cos25^o = 1,093 mm

5.3. Kết cấu phần phụ của dao:

Chiều rộng chung của dao lấy dọc theo trục chi tiết

Tính theo công thức:

L_d = L_c + b₁ + b + c + a

Trong đó:

- L_c: chiều dài chi tiết - L_c = 40 mm

- c : chiều rộng lưỡi cắt phần xén mặt đầuchi tiết: c = 1,5 mm

- j₁: góc phần xén mặt đầu - j₁ = 45^o

- t : Chiều cao lưỡi cắt phần cắt đứt: t £ t_max Þ lấy t = 7 mm

Chiều rộng lưỡi cắt chung : L_c= 56 + 0,6 + 7 + 1,5 + 2 = 67 mm

5.4. Yêu cầu kỹ thuật:

a) Vật liệu:

+ Phần cắt: Thép gió P18

+ Vật liệu phần thân: Thép 45

b) Độ cứng:

+ Sau nhiệt luyện, độ cứng phần cắt đạt từ 60HRC tới 62HRC

+ Sau nhiệt luyện, độ cứng phần thân đạt từ 35HRC tới 45HRC

d) Sai lệch của góc mài sắc : ±1^o

Phần 2

THIẾT KẾ DAO CHUỐT

Yêu cầu: Các thông số của đề bài như bảng:

1. Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt:

- Chọn dao với đường kính danh nghĩa lỗ sau chuốt: 32(mm)

- Cấp chính xác của lỗ sau chuốt: 7

- Chiều dài lỗ chuốt: 25(mm)

- Vật liệu chi tiết: thép CT45

- Do đó chọn sơ đồ cắt theo sơ đồ chuốt lớp.

3. Phần răng cắt và sử dụng:

Dao chuốt chia ra làm 5 phần lớn

- Phần đầu dao (I) gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp, phần răng (III) gồm phần răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng.

- Phần dẫn hướng phía trước (II).

- Phần dẫn hướng phía sau (IV).

- Phần đo (V) (thường có đối với dao chuốt dài).

- Phần răng là phần quan trọng nhất của dao chuốt nó được thiết kế trước để làm cơ sở cho các phần khác, kích thước răng, số lượng mỗi răng, đường kính các răng.

4. 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 1 vài răng đầu tiên) 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 chuôt lỗ trụ:

Thép cacbon:

d_b ³ 500 - 700 (N/mm²)

S_z = 0,025 - 0,03(mm)

Ta chọn lượng nâng S_z = 0,025mm

Khi đó lượng dư khi cắt tinh.

A_tinh = S_z1+ S_z2 + S_z3 = (0,8 + 0,6 + 0,4).0,025 = 0,045mm

Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng bằng đường kính răng cắt tinh cuối cùng.

5. Lượng dư gia công:

Lượng dư gia công được cho theo yêu cầu công nghệ, trị số lượng dư phụ thuộc chiều dài lỗ chuốt, dạng gia công trước khi chuốt.

Tra bảng 3.4.2 ta xác định được kích thước lỗ trước khi cuốn (d_min)

Với chiều dài lỗ: 24(mm)

Đường kính lỗ sau khi chuốt: 34(mm)

Lượng dư theo bán kính để chuốt lỗ trụ: 0,5(mm)

Tính lượng dư:

A = (Dmax - Dmin )/2

Dmax = D_DN1 + SLT

Dmin = D_DN2 + SLD

D_DN1= 32 mm

D_DN2= 31mm

Như vậy lượng dư của cắt thô là:

A_thô  =A - A_tinh = 0,5125 - 0,045  = 0,4675 mm.

6. Kết cấu răng và rãnh:

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

Dạng răng và rãnh được đặc trưng bằng các thông số sau:

+ Chiều sâu rãnh h.

+ Bước răng t.

+ Cạnh viền f.

+ Chiều rộng lưng răng c.

+ Bán kính rãnh R, r.

Diện tích dải phoi cuốn nằm trong rãnh sẽ là:     

Tiết diện rãnh thoát phoi.

F_B  = F.K = K.S_Z.L_C

Với: K : là hệ số lấp đầy rãnh: chọn K = 3 theo bảng III.4 (trang 29)

=> F_B  = 3.0,025.24 = 1,8mm²

Khi đó ta có bước răng t

Bán kính cong của rãnh:

R = (0,65 - 0,7).t = 4,55 ¸ 4,9      Chọn R = 4,5 mm

r = (0,5  - 0,75).h = 1,0 ¸ 1,5 Chọn r = 1,5 mm

b = (0,25 - 0,4).t = 1,75 ¸ 2,8      Chọn b = 2 mm

Cạnh viền f chọn:

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

Ở dao chuốt lỗ, đường kính đáy rãnh D_i lớn dần về phía sau 1 lượng là: 2.S_z = 2.0,025 = 0,05(mm)

Vậy số răng cắt thô: Z_th= 20 răng

Số răng cắt tinh: Z_tinh=3

Số răng sửa đúng

Tra bảng 4.3.3e. Với cấp chính xác 7

=>  Z_sd = 7  - 8 răng

Do chi tiết quá dài Z₀= 8

D₁ = D_min = 31,00(mm)

D₂ = D₁ + 2.S_z  = 31,00 + 2.0,025 = 31,05(mm)

D₃ = D₂ + 2.S_z  = 31,05 + 2.0,025 = 31,10(mm)

D₄ = D₃ + 2.S_z  = 31,10 + 2.0,025 = 31,15(mm)

D₅ = D₄ + 2.S_z  = 31,15 + 2.0,025 = 31,20(mm)

D₆ = D₅ + 2.S_z  = 31,20 + 2.0,025 = 31,25(mm)

D₁₈ = D₁₇ + 2.S_z  = 31,80 + 2.0,025 = 31,85(mm)

D₁₉ = D₁₈ + 2.S_z  = 31,85 + 2.0,025 = 31,90(mm)

D₂₀= D₁₉ + 2.S_z  = 31,90 + 2.0,025 = 31,95(mm)

- Số răng cắt tinh:

D_t1 = D₂₀ + 2.0,8.S_z = 31,95 + 2.0,8.0,025 = 31,99 (mm)

D_t2 = D_t1 + 2.0,6.S_z = 31,99 + 2.0,6.0,025 = 32,02(mm)

D_t3 = D_t2 + 2.0,2.S_z = 32,02 + 2.0,2.0,025 = 32,03(mm)

- Kiểm tra sức bền dao chuốt:

Sơ đồ chịu lực: Mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng. Thành phần hướng kính P_y thành phần hướng vào tâm dao. Tổng hợp các lực P_y của các răng sẽ triệt tiêu thành phần lực dọc trục P_z song song với trục chi tiết. Tổng hợp các lực P_z sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao.

7.  Phần đầu dao:

Phần đầu dao gồm đầu kẹp l₁, cổ dao l₂, côn chuyển tiếp l₃

Với: P = 47675,52(N)

[s_b^k] = 200(N/mm)

 - 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 = 30 - 2 = 28(mm).

Chiều dài cổ l₂

l₂ = l_g - l₃ = (l_h + l_m + l_b) - l₃

=> l₂ = (10 + 25 + 15) – 30 = 30(mm).

8. Phần định hướng phía trước l₄:

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).25 = 20 ¸ 25

Chọn l₄ = 20 (mm).

10. Chiều dài dao:

Chiều dài dao cần nhỏ thua hành trình của máy và nhỏ thua:

30.D =30.34 =1,02(m)

11. Lỗ lâm:

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.

12. Yêu cầu kỹ thuật:

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

-  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 đường kính các răng cắt (trừ 2 răng cắt tinh cuối cùng) như sau:

Với S_z = 0,025 < 0,04(mm) sai lệch theo h_s.

- Sai lệch đường kính 2 răng cắt tinh cuối cùng và các răng sửa đúng lấy theo h₅.

- Độ đảo của các răng, các phần định hướng, phần đầu dao không vượt quá trị số tuyệt đối của dung sai đường kính tương ứng.

- Sai lệch góc cho phép không được vượt quá.

Phần III

DAO PHAY LĂN RĂNG

1. Yêu cầu:

Thiết kế dao phay lăn răng để gia công bánh răng trụ có mô đun  m = 3,5 số răng Z = 26, góc ăn khớp a=20^o.

Vật liệu gia công: Thép CT45, d_b=750N/mm².

2. Tính toán thiết kế dao:

2.1. Phân tích yêu cầu:

Với yêu cầu tính toán thiết kế dao phay lăn răng để gia công bánh răng tiêu chuẩn có số răng Z, moduyl m, góc ăn khớp a₀ = 20⁰, V = 0. Như vậy ta có thể tính toán thiết kế với dao phay lăn răng có thể gia công các bánh răng có cùng moduyn m =3,5 với số lượng răng yêu cầu được tính toán phụ thuộc đường kính danh nghĩa của bánh răng nghĩa là phụ thuộc kích thước của bánh răng mà số răng thu được sẽ nhiều hay ít .

2.2. Tính toán thiết kế:      

a) Nguyên lý.

Dao phay lăn răng được dùng để gia công các bánh răng hình trụ ăn khớp ngoài, răng thẳng hoặc răng nghiêng, bánh vít... Phay lăn răng là phương thức gia công bằng phương pháp bao hình, nó nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng trong đó dao đóng vai trò thanh răng, còn phôi đóng vai trò bánh răng. 

Chọn cấp chính xác của dao phay lăn răng là cấp chính xác A. Mặt trước của của răng dao là mặt xuắn Acsimet, hướng của đường vít ngược và thẳng góc với hướng của đường vít  răng dao trên trụ chia trung bình tính toán.

 Bước theo phương pháp tuyến:

t_n = p.m.n.

 Chiều cao chân răng

h₂ = 1,25 . m . f  = 1,25 . 3,5 = 4,375 (mm)

 Chiều cao của răng:

h = 2,5 . m . f  = 2,5 . 3,5 =  8,75 (mm)

 Bán kính đoạn cong chân răng

r₂ = 0,3 . m = 0,3 . 3,5 = 1,05    (mm)

Số răng:  Z

Khi đó theo bảng tra trong cuốn Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt công nghiệp ta tra được D_e = 75mm

 Đường kính lỗ gá

d =  D_e - 2.H - 0,8.m - 7 =  75 - 2.14,75 -  0,8.3,5 - 7  =  35,7   (mm)

Ta lấy theo tiêu chuẩn  d = 35

 Đường kính của đoạn rãnh then không tiện:

d₁  =  1,05 . d  =  1,05 . 35  =  37,48 (mm)

Lấy tròn d₁ = 38 mm

Chiều dài toàn bộ của dao:

L  =  L₁ + 2 . l_d =  34 + 2 .4 =  42  (mm)

3. Điều kiện kỹ thuật của dao:

- Vật liệu thép  P18. Độ cứng HRC  =  62  ¸  65

- Sai lệch giới hạn bước răng theo phương pháp tuyến  ± 0,01 mm

- Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dai ba bước răng  ± 0,04 mm

- Độ đảo hướng kính theo đường kính ngoài trong giới hạn một đường vít 0,05 mm

- Giới hạn sai lệch theo góc profile  0,03 mm

- Giới hạn sai lệch hướng tâm của mặt trước ở điểm bất kỳ trên triều cao của profile 0,12 mm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. “Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt” - Tập1, Tập 2 - ĐHBK 1977

2. “Hướng dẫn làm bài tập dung sai” - Ninh Đức Tốn 2001

3. Tiêu chuẩn GOCT và TCVN

4. Bài giảng ”Thiết kế dụng cụ công nghiệp” ĐHBK 2001

5. Bài giảng “Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Kim Loại”

6. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - ĐHBK.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"