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. Xác định các thông số hình học của dao:

6. Tính toán thiết kế prôfin của dao:

6.1. Sơ đồ tính:

6.2. 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:

6.3. Kết cấu phần phụ của dao:

7. Yêu cầu kỹ thuật:

7.1. Vật liệu.

7.2. Độ cứng:

7.3. Độ nhám:

7.4. Sai lệch của góc mài sắc :

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRÒN

1. Phân tích chi tiết:

2. Chọn sơ đồ chuốt:

3. Thiết kế dao:

4. Vật liệu làm dao chuốt:

5. Phần răng cắt và sử dụng:

6. Lượng nâng răng dao:

7. Kết cấu dạng dao:

8. Chiều dài dao chuốt:

9. Điều kiện kỹ thuật:

PHẦN III. THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔ ĐUN

1. Xác định các thông số hình học của bánh răng:

2. Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt :

3. Chọn các kích thước kết cấu 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 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 quan trọng của người kỹ sư.

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 tròn, dao phay đĩa modul m=3.

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 ,đặc biệt là thầy: TS……………..  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=650 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= 650N/m² gồm các mặt tròn xoay, 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, tuy nhiên đoạn côn này qúa nhỏ không ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác của chi tiết.

2. Chọn loại dao:

Như phân tích ở trên, chi tiết có mặt côn 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:

Với chiều sâu cắt lớn nhất t_max = 8 mm tra bảng 2.6 ta có dao với các kích thước cơ bản như hình.

B = 9mm; H = 75mm; E = 4 mm; A = 15mm; F = 7mm; r = 0,5mm; d = 4 mm; M = 21,31mm

5. Xác định các thông số hình học của dao:

Các thông số hình học cơ bản của dao tiện định hình lăng trụ là góc trứơc g và góc sau a. Việc góc trước đối với dụng cụ cắt lớn lên hay nhỏ đi một lượng nào đó không đáng quan tâm quá mức vì góc trước có thể chọn nhỏ hơn, hay bằng thậm chí nhỏ hơn 0  tuỳ thuộc vào loại dụng cụ cắt và vật liệu làm dao. Nhưng đối với góc sau a thì khi nó thay đổi theo giá trị của từng điểm trên lưỡi cắt.

6. Tính toán thiết kế prôfin của dao:

Vật liệu chi tiết là thép 45 có s_b =650 N/mm² nên theo bảng 2.5 ta chọn:

+ Chọn góc trước g = 20⁰ ứng với điểm cơ sở của dao(điểm gần tâm chi tiết  nhất).

+ Góc sau a = 12^o

6.1. Sơ đồ tính:

Sơ đồ tính như hình vẽ.

6.2. 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 =20⁰ ; T₁ = 0; h₁= 0;

Công thức tính toán:  A = r₁.sing; Sin g_k = A / r_k

C_k = r_k.cos g_k;   B = r.cos g

t_k = C_k - B = r_k.cos g_k - r.cos g

h _k = t_k .cos( g + a ).

* Tính A:

A = r₁.sing =8,5.sin 20^o = 2,907 mm;

* Tính điểm 3, 4, 7, và 8 có cùng bán kính nên các thông số tính toán được như nhau:

Ta có:  sing₃ = (r₃/r₁).sing₁ = (8,5/10).sin20^o = 0,2907

=> g₃= 16,90^o

=> T₃= C₃ - B = r₃.cosg₃ - r₁cosg₁= 10.cos(16,90^o)-8,5.cos20^o = 1,580 mm

=>  h₃ = T₃cos(g + a) = 1,580.cos34^o = 1,310 mm

6.3. 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

- Lấy góc nghiêng của  đoạn prôfin chuyển tiếp phần cắt hai mặt trụ có đường kính 37 và 27 là 3^o

=> Chiều rộng lưỡi cắt chung : L_c= 30 + 0,6 + 7 + 1,5 + 2 = 41,1 mm

7. Yêu cầu kỹ thuật

7.1. Vật liệu.

+ Phần cắt : Thép gió P18

+ Vật liệu phần thân : Thép 45

7.2. 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

7.4. Sai lệch của góc mài sắc : ±1^o

PHẦN II

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRÒN

1. Phân tích chi tiết:

Vật liệu gia công thép 45, là vật liệu có độ cứng trung bình khoảng 650N/mm². Đường kính lỗ gia công tương đương với f22H7 chiều dài chi tiết 32mm, như vậy chi tiết có chiều dài không lớn lắm.

2. Chọn sơ đồ chuốt:

Ta có thể chọn các sơ đồ chuốt: chuốt ăn dần, chuốt lớp, chuốt mảnh. Nhưng với Chuốt lỗ tròn ở đây ta chọn sơ đồ chuốt lớp.

3. Thiết kế dao:

Lượng dư gia công:

A = (Dmax - Dmin )/ 2

Dmax = D_DN1 + SLT

Dmin = D_DN2 + SLD

D_DN1= 22mm

D_DN2= 21,2mm

=> Dmax = 22 + 0,021 = 22,021 mm

=> Dmin = 21,2 -0,1 = 21,1 mm

4. 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.

5. 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).

6. Lượng nâng răng dao:

Theo bảng 6 “Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học/T16” ta chọn S_z = 0,03 (theo một phía)

* Tính toán răng cắt:

Tính toán răng cắt:

Số răng cắt tinh: ta chọn số răng cắt Z_tinh = 3

Chọn lượng nâng răng cắt tinh :

S_z1 = 0,021mm

S_z2 = 0,012mm

S_z3 = 0,006mm

Do không gian chứa phoi của dao chuốt là không gian kín nên ta cần phải tính không gian đủ lớn để có thể chứa hết lượng phoi sinh ra sau mỗi một răng chuốt.  Profin của dao phải là các đường cong trơn không có các đường gấp khúc.

Lượng dư do cắt tinh

A_tinh = S_z1+ S_z2 + S_z3 = 0,021 + 0,012 + 0,006 = 0,039mm

Số răng cắt thô: Z_thô = 15,05

=> Lấy Z_thô = 15 răng.

Cộng 1 là răng thô đầu tiên có S_z = 0.

Lượng dư  còn lại q = 0,05.0,03 = 0,0015 < 0,015, do đó ta cho vào răng cắt đầu tiên.

7. Kết cấu dạng dao:

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.

- Profin dọc trục:

Do vật liệu chi tiết có độ cứng trung bình nên tạo phoi dây. Vì vậy dạng rãnh được thiết kế có loại cung tròn nội tiếp để phoi dễ cuốn.

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.

Góc trước y.

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 7

F_B  = 3.0,03.32 = 2,88mm²

* Thông số hình học:

Góc trước của răng cắt và răng sửa đúng được tra theo bảng 9 ta có

Góc trước g =12⁰¸15⁰ chọn g =15⁰

Góc sau a:

Đối với răng cắt thô         :  a=3⁰

Đối với răng cắt tinh        :  a=2⁰

Đối với răng cắt sửa đúng:  a=1⁰

* Tổng số răng của dao chuốt:

Z = Z_thô + Z_tinh + Z_{sửa đúng} = 15 + 3 + 5 = 23

* Đường kính của dao:

D₁  = D₀  +  2.q = 21,1 + 2.0,0015 = 21,103 mm

D_Z  = D₁ + 2(z-1).S_Z

Khi đó ta tính được  kích thước đường kính của răng dao chuốt như sau:

D₂ = D₁ + 2.S_z  = 21,103 + 2.0,03 = 21,163 (mm)

D₃ = D₂ + 2.S_z  = 21,163 + 2.0,03 = 21,223 (mm)

D₄ = D₃ + 2.S_z  = 21,223 + 2.0,03 = 21,283 (mm)

D₅ = D₄ + 2.S_z  = 21,283 + 2.0,03 = 21,343 (mm)

D₆ = D₅ + 2.S_z  = 21,343 + 2.0,03  =  21,403 (mm)

D₁₄ = D₁₃ + 2.S_z  = 21,823 + 2.0,03  = 21,883 (mm)

D₁₅ = D₁₄ + 2.S_z  = 21,883 + 2.0,03  = 21,943 (mm)

- Số răng cắt tinh:

D_t1 = D₁₅ + 2.S_z1 = 21,943 + 2.0,021 = 21,985 (mm)

D_t2 = D_t1 + 2.S_z2  = 21,985 + 2.0,012 = 22,009(mm)

D_t3 = D_t2 + 2.S_z3 = 21,009 + 2.0,006 = 22,021(mm)

- Số răng sửa đúng:

D_sd = 22,021(mm).

Trong trường hợp này ta lấy giá trị : 0,005

8. Chiều dài dao chuốt:

Đường kính phần định hướng phía trước bằng đường kính lỗ trước khi chuốt.

D₃ = D₀ = 21,1 mm.

* Xác định khoảng cách từ đầu dao đến răng đầu tiên:

L = L₁ + L_h + L_m + L_b + L₄

L₁ + L_h + L_m + L_b = 120 ¸ 160 ta lấy L₁ + L_h + L_m + L_b = 140 mm

=> L = 140 + 40 = 180mm

- L₂ : Chiều dài cổ dao:

L₂ = L- (L₁ + L₃ + L₄) = 180 - (80 + 15 + 40) = 45 mm.

L₃ : Chiều dài phần côn chuyển tiếp; ta lấy L₃ = 15 mm.

- Xác định chiều dài phần răng cắt

L₅ = t.Z_C = 8.18 = 144 mm

* Sức bền dao chuốt:

- Tính lực chuốt lớn nhất:

P_max=C_P.S_Z^X..Z_max.K_g. K_n. K_m

P_max = 7000.(0,03)^0.85.4.6.0,93.1,15.1,34 = 3055N

Theo bảng 15 ta có: Ứng suất cho phép của dao:  [s_z] =35kg/mm².

Ta thấy  s_x<[s_z]. Vậy dao đủ bền.

- Số rãnh chia phoi: Theo bảng 13 ta có số rãnh chia phoi: 12 rãnh.

9. Điều kiện kỹ thuật:

* Vật liệu:

Vật liệu phần cắt: P18.

Vật liệu phần đầu dao: Thép 40X.

* Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

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

 Phần định hướng phía trước HRC 60¸65.

 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.

* Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước ±2⁰.

Góc sau của răng cắt 30^’.

Góc sau của rãnh 30^’.

PHẦN III

THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔ ĐUN

Yêu cầu: Tính toán và thiết kế dao phay đĩa module trong bộ 8 con, để gia công bánh răng trụ răng thẳng bằng thép 45, có module m = 3 mm . Cho biết số hiệu dao là dao số 3.

1. Xác định các thông số hình học của bánh răng:

Trong bộ dao phay đĩa module 8 con, dao mang số hiệu 3 có thể gia công được bánh răng có số răng Z = 17..20 răng. Profile dao được tính toán theo số răng bé nhất (Z =17 răng) bởi vì với con dao đó thì độ cong đường thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có số răng Z > 17 được gia công bằng dao có Z = 17 sẽ có profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn.

Theo bài ra, ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số như sau:

Module:                         m = 3 mm

Số răng:                         Z = 17

Góc ăn khớp:                 a = 20⁰

Bán kính vòng tròn cơ sở: R₀ = 23,96mm

2. Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt :

Sơ đồ tính toán:

* Profile bao gồm hai đoạn:

Đoạn làm việc: Là đoạn thân khai CB

Đoạn không làm việc: Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO₁.

- Tính toán profile đoạn làm việc:

Nguyên lý tạo hình đường thân khai:

Nguyên lý: Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn, thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường cong thân khai. Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính R_f £ R_M £ R_a. Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ toạ độ đề các Oxy.

Theo sơ đồ tính toán trên ta có:

x_M = r_M.sind_M = r_Msin(d₀ + q_M)

y_M = r_M.cosd_M = r_Mcos(d₀ + q_M)

Ta có:

q_M = tga_M - a_M = inva_M

d₀ = d_c - inva₀ = p/2z - inva₀ = p/2z - tga₀ + a₀ = 180/(2.17) - ( tg20⁰ -20) = 4,44⁰

Vậy ta cho R_M biến thiên từ R_o đến R_e thì sẽ vẽ được profin của răng.

3. Chọn các kích thước kết cấu dao:

Kích thước kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2], được thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết.

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"