MỤC LỤC

Mục lục

Lời nói đầu

Phần 1. Tính toán thiết kế dao tiện định hình

1. Phân tích chọn dụng cụ gia công

2. Chọn điểm cơ sở

3. Chọn góc trước g và góc sau a

4. Tính toán chiều cao profile của dao trong tiết diện N- N vuông góc với mặt sau.

5. Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình

6. Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

7. Thiết kế dưỡng đo dưỡng kiểm

Phần 2. Tính toán thiết kế dao phay định hình

1. Phân tích chi tiết và chọn dao

2. Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục

3. Tính toán profile trong tiết diện mặt trước

4. Chọn kết cấu dao và các chỉ tiêu kỹ thuật

Phần 3. Tính toán và thiết kế dao chuốt lỗ trụ then hoa

1. Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông

2. Sơ đồ chuốt

3. Chọn dao

4.  Thiết kế phần răng và sửa đúng

4.1. Cấu tạo dao chuốt

4.2. Tính lượng dư gia công

5. Tính toán các thông số của dao chuốt

5.1. Tính lượng nâng của răng

5.2. Kết cấu răng và rẵnh

6. Số răng dao chuốt và đường kính răng dao.

7. Kiểm tra độ bền của dao chuốt

8. Tính toán phần đầu dao và các phần phụ khác.

9. Lỗ lâm.

10. Yêu cầu 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 chuẩn bị thiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị chế  tạo thì việc chế tạo dụng cụ cắt chuẩn bị cho việc sản suất là vấn đề cần thiết không thể không coi trọng. Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tính chính xác, năng xuất, tính kinh tế khi gia công một chi tiết  khi 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 phay định hình và dao chuốt lỗ trụ then hoa một chi tiết có profile cho trước.

Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về thiết kế  dụng cụ cắt, các sổ tay 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: TS……………. 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

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO TIỆN

Yều cầu: Tính toán và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết định hình với số liệu như trên hinh vẽ .

Vật liệu gia công : Thép A30 có: s_b = 600 N/ mm²         

Máy gia công : Máy tự động

Dạng phôi : Phôi thanh , khi gia công có chuẩn bị để cắt đứt

1. Phân tích chọn dụng cụ gia công

Chi tiết có dạng mặt ngoài tròn xoay do đó ta chọn dụng cụ gia công là dao tiện định hình .

Với dung sai cho phép ta có thể bỏ qua sai sinh ra ở các mặt côn do việc thay thế lưỡi cắt cong bằng lưỡi cắt thẳng .

Vậy ta dùng loại dao có góc nâng l = 0 để gia công chi tiết. Ta nhận thấy rằng : Mặt đầu 3- 4 là mặt phẳng vuông góc với trục chi tiết.

2. Chọn điểm cơ sở

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc : Điểm cơ sở là điểm xa chuẩn kẹp dao nhất . Vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 trên hình vẽ

3. Chọn góc trước g và góc sau a

Theo đề ra vật liệu gia công là :

Thép A30

s_b = 600 N/ mm²

Theo bảng 1- 5 : 8[1] ta chọn : Góc trước  g = 20⁰

                                                  Góc sau a = 12⁰

4. Tính toán chiều cao profile của dao trong tiết diện N - N vuông góc với mặt sau.

* Sơ đồ tính toán: Như hình vé 1.1.

Xét điểm i bất kỳ trên profile chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profile dao . Gọi chiều cao profile của dao tại điểm i’ là h_i , theo hình vẽ ta có

h_i = t_i.cos(a + g)

t_i = C_i- B_i = r_i.cosg_i - r.cosg

Ta có

A_i  = r_i.sing_i = r.sing

=> sing_i = r/r_i.sing

=> g_i = arcsin(r/r_i.sing)

=>  t_i = r_i.cos(r/r_i.sing) - r.cosg

=> h_i = [r_i.cos(r/r_i.sing) - r.cosg].cos(a + g)

5. Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình

Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của profile chi tiết

Theo 2-6:9[1] ta có

H = 90; B = 25; E = 10; A = 30; F = 20; d = 10; r = 1;

H₁ = 40%H = 36

B₁ =  1,5t_max = 21; M = 45,77

6. Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

Chiều rộng lưỡi cắt phụ a = 2

Chiều rộng phần lưỡi cắt xén mặt đầu c = 1

Góc vát j₁ = 20⁰

Chiều cao lưỡi cắt phần cắt đứt t £ t_max = 10

Chiều rộng lưỡi cắt phần cắt đứt b = 5

Chiều rộng phần lưỡi không tham gia cắt b₁ = 1

7. Thiết kế dưỡng đo dưỡng kiểm

Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,được chế tạo theo cấp chính xác7 với miền dung sai H, h . Theo luật kích thước bao và bị bao.

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo , được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js, js. Theo luập kích thước bao và bị bao.

Vật liệu làm dưỡng : Thép lò xo 65G.

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62..65 HRC.

Độ nhám bề mặt làm việc R_a £ 0,63mm. Các bề mặt còn lại đạt R_a £ 1,25mm.

Phần 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu: Tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước dương (g > 0) để gia công chi tiết ở hình vẽ sau .Với vật liệu chi tiết là thép 40 có s_b = 500N/mm². Trong đó các mặt I và II không gia công.

1. Phân tích chi tiết và chọn dao

Chi tiết có dạng rãnh , có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cung tròn . Vì vậy ta chọn dao phay hình hớt lưng , là loại dao phổ biến dùng để gia công các chi tiết định hình . Với dạng profile phức tạp như vậy ta chỉ hớt lưng dao 1 lần , tức là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt luyện . Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo dao có góc trước dương (g > 0 ) . Vì chiều cao profile lớn nhất h_cmax = 7,93 mm , chiều rộng rãnh l =15mm ,ta nhận thấy rằng kết cấu của lưỡi cắt đủ cứng vững do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi thẳng.

2. Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục

* Sơ đồ tính:

Ta cần xác địnhchiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục

Các thông số trên sơ đồ 

Góc trước g.

Theo 2-5:5[2]

Vật liệu: Thép 40

Ứng suất bền: s_b = 500N/mm²

Ta chọn được góc trước g = 10⁰(ứng với dao cắt tinh)

Góc sau a = 12⁰

Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết h_cmax = 7,93 mm.

Bán kính đỉnh dao R theo 9-5: 16[2] ta có R = 45 mm.

Theo sơ đồ ta có:

h_di = GT = ET- EG = h_di - EG

Lập bảng tính toán như bảng 1.2.

3. Tính toán profile trong tiết diện mặt trước

* Sơ đồ tính toán: Như hình 1.2.

Trong tiết diện chiều trục đoạn profile cong cũng được thay thế bằng một cung tròn thay thế

Lập bảng tính toán như bảng 1,2,

4. Chọn kết cấu dao và các chỉ tiêu kỹ thuật

Các thông số kết cấu dao được chọn theo 9-5:16[2] . Thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết.

Các thông số kỹ thuật khác được thể hiện trên bản vẽ chế tạo.

Phần 3

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỤ THEN HOA

Yêu cầu: Tính toán thiết kế lỗ trụ then hoa với các kích thước:

Đường kính ngoài: D = 30^+0,045

Đường kính trong: d = 25^+0,20

Chiều dài chuốt: 60

Lỗ then: z = 6

Định tâm theo đường kính D.

1. Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông

Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông như hình 2.1.

2. Sơ đồ chuốt

Theo yêu cầu gia công chi tiết như đề bài thì ta chọn sơ đồ chuốt theo lớp, để quá trình thoát phoi được dễ dàng thì trên cạnh của các răng gần nhau ta làm rãnh thoát phoi thứ tự và xen kẽ nhau.

3. Chọn dao

Dao chuốt kéo thường được chia làm hai loại vật liệu:

+ Phần đầu dao (hai phần cán) được làm bằng thép kết cấu C45.

+ Phần sau dao (phần định hướng trở về sau) làm bằng thép gió P15.

4. Thiết kế phần răng và sửa đúng

4.1. Cấu tạo dao chuốt

Ta có:

I: Đầu dao: Phần kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp.

II: Phần định hướng trước.

III: Phần cắt: răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng.

IV: Phần dẫn hướng sau.

V: Phần đỡ.

4.2. Tính lượng dư gia công

- Lượng dư gia công khi chuốt lõ then hoa được chọn theo yêu cầu công nghệ, trị số dụng cụ phụ thuộc vào chiều dài lỗ chuốt được tính theo đường kính răng sửa đúng, lỗ trước khi chuốt và được tính theo công thức:

A = (D_max - D_min)/2

Như vậy:

D_max = 30 + 0,045 = 30,045mm

D_min = 25 + 0,00 = 25

A = (D_max - D_min)/2 = (30,045 - 25)/2 = 2,5225 mm

5. Tính toán các thông số của dao chuốt

5.1. Tính lượng nâng của răng

- ở răng dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước một lượng gọi là lượng nâng của răng S­z. Lượng nâng của răng dao chuốt là hiệu số đường kính các răng liên tiếp. Theo bảng (3.3.1), với vật liệu gia công là thép 40XH có HB = 269 tương đương với 850 MN.mm², ta chọn được: Sz = 0,05.

- Các răng cắt chuốt bao gồm:

+ Răng cắt thô: phần cắt thô có lượng dư không đều Sz = 0,03 để cắt hết phần thô.

+ Răng cắt tinh: Phần cắt tinh bao gồm 3 răng có lượng dư giảm dần lượng cắt tinh chuẩn bị cho các răng sửa đúng.

S¹_z = 0,7.S_z = 0,8.0,05 = 0,040.

S¹_z = 0,4.S_z = 0,4.0,05 = 0,020

S¹_z = 0,2.S_z = 0,2.0,05 = 0,01

Lượng dư cắt tinh được tinh theo công thức: A₁ = 0,040 + 0,020 + 0,010 = 0,070 mm

5.2. Kết cấu răng và rẵnh

Hình dạng răng và rãnh cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Thông số hình học của răng phải đảm bảo tuổi bền tối đa.

- Răng dao phải đảm bảo được số lần mài lại tối đa.

- Răng phải đủ bền để không bị gãy trước tác dụng của momen uốn trong quá trình cắt.

- Rãnh giữa các răng phải có hình dạng và kích thước sao cho khi cắt ra phoi dễ dàng theo mặt trước, cuốn xoắn đều và nằm gọn trong rãnh.

* Xác định từng thông số:

- Bước răng t và chiều sâu rãnh được tính toán thiết kế sao cho đủ không gian chứa phoi. 

Theo bảng tra (4.3.3) với vật liệu gia công là thép 40XH có HB = 269, ứng với lượng nâng S­_z = 0,05  thì ta chọn được K = 3,5.

+ Chiều rộng cắt răng:

b = (0,3 - 0,35).t = 3,03,5. Ta chọn b = 3,5 mm

+ Bán kính lưng răng:

R = (0,65 - 0,7).t = 6,5 - 7,0. Ta chọn R = 7,0 mm

+ Bán kính đáy răng:

r = (0,5 - 0,55).3 = 1,5 - 1,65. Ta chọn r = 1,5 mm

Để tăng thêm tuổi bền của dao, mặt sau được mài thêm cạnh viền f. Giá trị của cạnh viền như sau:

- ở răng cắt lấy f = 0,05mm

- ở răng sửa đúng lấy f = 0,2mm.

Dao chuốt lỗ trụ then hoa mặt trước và mặt sau đều là mặt côn. Tra theo bảng (4.3.3b) ta có được giá trị.

- Để giảm ma sát giữa lưỡi cắt phụ và thành lỗ then, người ta thiết kế cạnh viền f = 0,8 - 1mm

- Để thoát đá mài khi mài cạnh viền f của lưỡi cắt phụ thì chân răng có rãnh thoát đá có bán kính góc lượn là r = 0,5 mm.

6. Số răng dao chuốt và đường kính răng dao.

- Lượng dư gia công A = 2,5225

- Lượng dư gia công tinh A_tinh = 0,07

- Lượng dư gia công thô: A_thô = A - A_tinh = 2,5225 – 0,070 = 2,4525mm

  * Số răng cắt thô:

Đường kính răng cắt tinh:

D₅₁ = D₅₀ + 2.S₁ = 29,905 + 2.0,04 = 29,985 (mm)

D₅₂ = D₅₁ + 2.S₂ = 29,985 + 2.0,02 = 30,025 (mm)

D₅₃ = D₅₂ + 2.S₃ = 30,025 + 2.0,01 = 30,045 (mm)

7. Kiểm tra độ bền của dao chuốt

Sơ đồ chịu lực: Mỗi răng của dao đều bị chịu hai lực thành phần tác dụng.

+ Thành phần hướng kính: F_y hướng vào tâm của dao, tổng các lực F­_y của răng dao chuốt sẽ bị triệt tiêu.

+ Thành phần lực dọc trục P_z song song với trục của chi tiết, tổng hợp các lực P_z là lực P hướng theo chiều trục. Lực này tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng và dễ làm đứt tại các thiết diện đầu tiên.

8. Tính toán phần đầu dao và các phần phụ khác.

+ Phần đầu dao bao gồm phần đầu kẹp, phần cổ dao, phần côn chuyển tiếp.

+ Phần đầu kẹp được tiêu chuẩn hoá, theo bảng (4.4.1)

+ Phần cổ dao và côn chuyển tiếp: D₂ = D₁ - 2 = 22mm

Lập được bảng số liệu của phần cổ dao và cổ lỗ: Tra bảng III/24 ta được các thông số như bảng 2.1.

+ Chiều dài L₂ của phần cổ dao được tính từ điều kiện gá đặt:

L₂ = L_g - L₃ = (L_h + L_m+ L_n) - L₃ (mm)

+ Tổng chiều dài của dao:

Chiều dài của dao phải nhỏ hơn hành trình máy và nhỏ hơn 30.D_max.

L = L₁ + L₂ + L₃ + L₄ + L₅ + L₆ + L₇= 100 + 37,5 + 12,5 + 50 + 500 + 70 + 35 = 805mm

9. Lỗ lâm.

Lỗ lâm dùng trong chế tạo dao, dùng trong trường hợp mài sắc lại. Lỗ lâm có bề mặt côn 120⁰ bảo vệ để cho mặt côn làm việc 60⁰ không bị xây xát.

Khi đó tra bảng (4.9) ta được thông số kích thứơc của lỗ lâm như trên hình vẽ.

10. Yêu cầu kỹ thuật của dao,

* Vật liệu:

Vật liệu phần cắt: P18.

Vật liệu phần đầu dao: Thép 45.

* Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

 Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 62¸65.

 Phần định hướng phía trước HRC 60¸62.

 Phần đầu dao HRC 40¸47.

* Độ đảo:

Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh, phần định hướng sau không vượt quá trị số dung sai  của đường kính. Độ đảo phần còn lại của dao trên mỗi 100mm chiều dài không vượt quá trị số 0,006.

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

4. Bài giảng “Thiết kế dụng cụ công nghiệp”

5. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - ĐHBK

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"