MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN I. THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

1. Chọn vật liệu dao.

2. Chọn kích thước kết cấu dao tiện định hình.

3. Chọn thụng số hỡnh học cho dao tiện định hỡnh.

4. Chiều rộng của dao tiện định hình.

5. Xác định các kích thước chiều trục của dao

6. Xác định sai số kích thước

7. Bản vẽ chế tạo dao

8. Thiết kế dưỡng do - dưỡng kiểm.      

9. Chọn gá kẹp dao và máy.

10. Phương pháp mài dao

11. Yêu cầu kĩ thuật

Phần II. THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ

1. Sơ đồ cắt chuốt .

2. Vật liệu làm dao chuốt

3. Cấu tạo dao chuốt 

4. Lượng nâng của răng ( S_z)

5. Lượng dư gia công

6. Kết cấu răng và rãnh

7.  Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ

8. Thiết kế dưỡng do - dưỡng kiểm.      

9. Chọn gỏ kẹp dao và mỏy.

10. Phương pháp mài dao

11. Yêu cầu kỹ thuật

Phần III. THIẾT KẾ DAO PHAY RĂNG VÀ DỤNG CỤ GIA CÔNG REN, TRỤC VÍT

1. Nguyên lý.

2. Tính toán thiết kế dao.

3. Bản vẽ chế tạo dao

4. Thiết kế dưỡng do  -  dưỡng kiểm.      

5. Phương pháp mài dao

6. Chọn gá kẹp dao và máy

7. 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 trụ và dao phay răng và dụng cụ gia công ren, trục vít. 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: Ths………………. 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 I

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

- Vật liệu gia công: Thép C45 có s_b = 750 N/mm²

Nội dung yêu cầu:

- Thiết kế dụng cụ cắt.

- Thiết kế dưỡng kiểm tra và phương pháp kiểm tra.

- Lập quy trình công nghệ gia công (Sơ đồ gá đặt: định vị, kẹp chặt, máy, dụng cụ gia công) (không tính chế độ cắt).

- Phương pháp mài dao.

1. Chọn vật liệu dao.

Vật liệu gia công: Thép C45 có s_b = 750 N/mm²

Với yêu cầu của vật liệu cũng như hình dáng của chi tiết gia công ta chọn dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng.

2. Chọn kích thước kết cấu dao tiện định hình.

- Chọn theo hình dáng lớn nhất t_max của chi tiết gia công. t_max = 6 mm

- Để đảm bảo gia công chi tiết đã cho đạt cấp chính xác h9 độ nhẵn bề mặt R_z= 20, ta sử dụng kiểu dao tiện định hình lăng trụ, gá thẳng và có đoạn cơ sở ngang tâm.

3. Chọn thông số hình học cho dao tiện định hình.

- Với dao tiện định hình lăng trụ góc sau thường chọn  w =10- 15 ta lấy w =12

- Góc trước : Góc trước của dao tiện định hình phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công, trị số được tra theo bảng 2.4 (TKDCC-DHCNHN). Với vật liệu gia công là thép C45 co . Từ độ cứng tra bảng 2.4 được = 20

4. Chiều rộng của dao tiện định hình.

Chiều rộng của dao tiện định hình được tính theo công thức sau:

L_p=L_q+a+b+c+b₁

Trong đó :

L_q: chiều dài đoạn lưỡi cắt chính (lấy bằng chiều dài chi tiết định hình khi gá dao thẳng) l_q= 30 (mm)

c: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để xén mặt đầu chi tiết lấy c=1 - 1,5 mm . Lấy c=1,5 mm                                                         

a: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ nhằm tăng bền cho lưỡi cắt ta lấy a=2 - 5.  lấy a=3 (mm)

Vậy  L_p=30+1.5+3+10+1.5=46 (mm)

l=5.86⁰ 

5. Xác định các kích thước chiều trục của dao

Chọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở được chọn là một điểm nằm ngang tâm chi tiết nhất hay xa chuẩn kẹp của dao nhất. Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở

Sử dụng các công thức tính toán sau:

Với các kích thước đã cho:l₂= 10 mm; l₃= 20 mm; l₄= 21.5 mm; l₅= 26 mm; l₆= 30 mm; l­­­₇= 5 mm; l₈= 8 mm; l₉= 9 mm; l₁₀= 10 mm

6. Xác định sai số kích thước

* Xác định theo cấp chính xác của chi tiết gia công:

Độ chính xác dao tiện định hình nên lấy cao hơn độ chính xác của chi tiết gia công  từ 2 ¸ 3 cấp. Vậy ta chọn cấp chính xác của dao cao hơn cấp chính xác của chi tiết gia công 2 cấp (cấp 9). Tra bảng 2.8 sách TKDCC ta được các trị số dung sai cho các kích thước chiều cao hình dáng các điểm biên dạng dao tương ứng.

Cụ thể như sau:

 3.0932-0,015;   1.5643-0,015;    1.5838-0,015; 

4.1173 - 0,025; 0.0873- 0,025;  5.8663- 0,025; 5.8075-0.025;  4.8132-0.025

Dung sai kích thước chiều trục của các điểm biên dạng dao bằng 1/3 dung sai kích  thước chiều trục các điểm tương ứng của chi tiết:

Cụ thể như sau:

l₂= 10-0.03; l₃=20-0.043 ; l₄= 21.5-0.043;  l₅= 26- 0,043; 

l₆ =30-0,043;   l₇ =5- 0,025;  l₈=8-0.03;  l₉=9-0.03;  l₁₀=10-0.03

8. Thiết kế dưỡng do - dưỡng kiểm.      

Dưỡng do dùng để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo. Kích thước dang nghĩa của dưỡng bằng kích thước dang nghĩa của dao. Kích thước dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h (TCVN 2245 - 77).

Vật liệu dưỡng được chế tạo từ thép lò xo 65G là thép có tích chống mài mòn cao, độ cứng sau nhiệt luyện đạt được 58 - 65 HRC. Độ nhẵn các mặt làm việc đạt cấp 9 Ra = 0,32 các mặt còn lại đạt cấp 7 Ra = 1,25 .

Chiều dày dưỡng: 3 mm. Chiều dài: 46 mm. Chiều cao: 35 mm

9. Chọn gá kẹp dao và máy.

Dao tiện định hình được định vị và kẹp chặt trong gá kẹp dao thích hợp. Yêu cầu của gá kẹp là phải đảm bảo định vị dao tốt đúng với sơ đồ tính toán, phải điều chỉnh tốt, kẹp chắc chắn ổn định và có tính công nghệ tốt chế tạo dao và lắp giáp dễ dàng.

- Theo chiều cao tâm chi tiết.

- Theo phương hướng kính của chi tiết.

- Theo phương dọc trục của chi tiết.

10. Phương pháp mài dao

Mài dao trên đá mài phẳng hợp kim cứng (đá mềm) với vận tốc của đá mài 25-30m/s. Khi mài phải gá dao sao cho mặt phẳng trước của dao song song với bàn gá từ của dao nghư hình vẽ

11. Yêu cầu kĩ thuật

-  Vật liệu phần cắt của dao làm bằng hợp kim cứng T15K6.

Vật liệu thân dao làm bằng thép 40X.

- Độ cứng sau khi nhiệt luyện của phần cắt đạt (6265) HRC.

Độ cứng sau khi nhiệt luyện của thân dao đạt (3040) HRC.

Phần II

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ

Thiết kế dao chuốt lỗ với các số liệu như sau:

- Vật liệu gia công (theo bảng) 

- Đường kích lỗ sau khi khoan: D_o (mm)

- Đường kích lỗ sau khi chuốt:  D  

- Chiều dài lỗ gia công: L (mm)

Yêu cầu: Thiết kế dao chuốt với số liệu sau:

- Vật liệu gia công : tra bảng 2-14 (TKDCC-DHCNHN) thép 20X có: HB =  229-255 => s_b = 650 N/ mm²

- Đường kích lỗ sau khi khoan D_o  = 20,2  mm

- Đường kích lỗ sau khi chuốt   D  = 21H8  mm

- Chiều dài L = 30  mm

1. Sơ đồ cắt chuốt .

- Vì chi tiết cần chuốt có dạng lỗ trục tròn cho nên ta chọn sơ đồ chuốt theo lớp , dao chuốt kéo.

2. Vật liệu làm dao chuốt

Dao chuốt kéo thường được chế tạo từ 2 loại vật liệu

-  Phần đầu dao ( hay phần cán ) làm bằng thép 40X

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

4. Lượng nâng của răng ( S_z)

Ở dao chuốt ,răng sau cao hơn răng trước một lượng S_z - gọi là lượng nâng của răng. Lượng nâng thay cho bước tiến dao .

Trên phần răng cắt thô , các răng có lượng nâng bằng nhau. Trị số lượng nâng của răng cắt thô S­_z phụ thuộc vào vật liệu gia công. Vật liệu gia công là thép 20 X có s_b = 650 N/mm² =>  Chọn lượng nâng bằng nhau  S_z = 0,03 ( mm ) (Bảng 3-5).

Phần răng cắt tinh : chọn 3 răng cắt tinh , với lượng nâng các răng giảm dần

S_z1 = 0,8. S_z = 0,024 ( mm )

S_z2 = 0,6. S_z = 0,018 ( mm )

S_z3 = 0,4. S_z = 0,012 ( mm )

Phần răng sửa đúng có lượng nâng S_z= 0 ( mm )

6. Kết cấu răng và rãnh

Kết cấu răng và rãnh là phần quan trọng nhất của dao chuốt . Rănh và răng được thiết kế sao cho dao đủ bền , đủ không gian chứa phoi , tuổi bền và tuổi thọ của dao lớn và dễ chế tạo

a. Profin dao chuốt

Khi chuốt thép có độ cứng thường tạo ra phoi dây. Để tăng độ bền cho răng và dễ chế tạo nên chọn rãnh dạng lưng thẳng.

Ta có bước răng t

t = (6,85 - 8,21) mm.. Chọn t = 8 (mm)

Ở dao chuốt lỗ trụ  mặt trước và mặt sau đều là mặt côn . Góc g được chọn theo vật liệu gia công. (Bảng 3-9) suy ra:

+ Răng cắt thô: g = 10°

+ Răng cắt tinh, sửa đúng: g = 5°

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

Trong tiết diện này , dao truốt lỗ trụ có lưỡi cắt là những vòng tròn đồng tâm lớn dần theo lượng nâng. Để phoi dễ cuốn vào rãnh , lưỡi cắt chia thành những đoạn nhỏ. Góc sau rãnh chứa phoi ta lấy 4° , số lượng rãnh là n=12, chiều rộng rãnh m = 1 ( mm ), bán kính rãnh r = 0,3 ( mm ) ,chiều sâu h=0.7  (Bảng 3-15)/

d. Số răng cùng cắt lớn nhất

Z_o  = 4 răng, đảm bảo điều kiện định hướng tốt đồng thời không quá tải.

e. Đường kích các răng dao chuốt :

- Răng cắt thô:     

D₁ = D_min

D₂ = D₁ + 2.q

D₃ = D₂ + 2.S_z

…

D₁₄ = D₁₃ + 2.S_z

- Răng cắt tinh : 

D₁₅ = D₁₄ + 2.0,8.S_z

D₁₆ = D₁₅ + 2.0,6.S_z

D₁₇ = D₁₆ + 2.0,4.S_z

- Răng sửa đúng:

D₁₈ = D₁₉ = D₂₀ = D₂₁ = D₂₂ = D₂₃ =D₂₄

g. Phần đầu dao

Phần đầu dao gồm đầu kẹp L₁ , cổ dao L₂ , con chuyển tiếp L₃

Đường kích D₁  với kiểu lắp lỏng: D₄  = 18 f9

* Phần cổ dao L₂  và côn chuyển tiếp L₃

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

Đường kích cổ:

D₂ = D₁ - ( 0.5 ¸ 1) = 18 - ( 0.5 ¸ 1 ) = 15.5 ¸ 15 ( mm )

Chọn D₂  = 17 ( mm ), độ chích xác f9.

* Phần định hướng phía trước L₄

Phần định hướng dùng để dẫn hướng dao lúc bắt đầu chuốt.

Chiều dài L₄= ( 0,75 ¸ 1 ) L và L₄  ≥ 40 ( mm )

L₄  = ( 0,75 ¸ 1 ) L = 22.5 ¸ 30   =>  L₄ = 40 ( mm )

Đường kích D₄ lấy bằng đường kính lỗ trước khi chuốt với kiểu lắp lỏng:  

D₄  = 20,2 f8

* Phần dẫn hướng phía sau L₆

Chiều dài L₆ = ( 0,6 ¸ 0,7 ) L và L₆ ³ 20 ( mm )

L₆ = ( 0,6  - 0,7 ) L = 18 - 21  => L₆ = 20 ( mm ) (Bảng 3-23)

Đường kính phần dẫn hướng phía sau D₆ lấy bằng răng sửa đúng với sai lệch h₇ ,  D₆ = 21 h₇

h. Lỗ tâm 

Hai lỗ tâm trên 2 mặt đầu của dao chuốt dùng để định vị ( chuẩn ) khi chế tạo và mài sửa. Lỗ có mặt côn 120° dùng để bảo vệ mặt côn làm việc 60°.

8. Thiết kế dưỡng do - dưỡng kiểm.      

Dưỡng do để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo. Kích thước dang nghĩa của dưỡng bằng kích thước dang nghĩa của dao. Kích thước dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h (TCVN 2245 - 77).

Ra = 0,63 …0,32 các mặt còn lại đạt Ra = 1,25

Đường kính của các lưỡi cắt được đo bằng Calip, panme và thước cặp

10. Phương pháp mài dao

Mài dao bằng phương pháp dùng đá mài có góc độ nghiêng như hỡnh vẽ. Khi mài dao dược chống tâm ở hai đầu và cho phôi quay đều lúc mài. Trong quỏ trỡnh dao làm việc bị mũn thỡ gúc sau không ảnh hưởng nhiều nên ta hạn chế hoặc không mài lại góc này. Khi mài dao ta chủ yếu mài lại góc trước như hình vẽ.

11. Yêu cầu kỹ thuật

Dao chuốt lỗ trụ:

- Vật liệu dao truốt chế tạo bằng thép P18

- Phần đầu dao chế tạo bằng thép 40X

- Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện

+ Phần cắt và phần định hướng sau: HRC = 62 - 65

+ Phần định hướng trước: HRC = 60 0  62

- Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

+ Góc trước                             ± 2 ⁰

+ Góc sau của răng cắt            30 ¢

+ Góc sau của răng sửa đúng  15 ¢

Phần III

THIẾT KẾ DAO PHAY RĂNG VÀ DỤNG CỤ GIA CÔNG REN, TRỤC VÍT

Yêu cầu:

- Thiết kế dao.

- Thiết kế dưỡng kiểm tra và phương pháp kiểm tra.

- Lập quy trình công nghệ gia công (Sơ đồ gá đặt: định vị, kẹp chặt, máy, dụng cụ gia công) (không tính chế độ cắt).

1. 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. Do hạn chế về mặt không gian máy do vậy người ta thay thanh răng bằng trục vít. 

Với cấp chính xác của dao phay lăn răng là cấp chính xác 7. 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.

2. Tính toán thiết kế dao.

* Bước theo phương pháp tuyến:

t­_n = p.m.n

Trong đó:

m : môdun bánh răng gia công

n :  Số đầu mối cắt ren, lấy n = 1

=> t_n = p.1.1 = 3,1416 (mm)

* Chiều cao đầu răng:

h₁=1,25.m.f

Với: f : hệ số chiều cao đầu răng, chọn f = 1

=> h₁ = 1,25.1.1 = 1,25 (mm)

* Chiều cao chân răng:

h₂=1,25.m.f

=> h₂ = 1,25.1.1 = 1,25 (mm)

* Bán kích đoạn cong đầu răng:

r₁ = 0,25.m = 0,25. 1 =  0,25  (mm)

* Bán kính đoạn cong chân răng:

r₂ = 0,3.m = 0,3.1 = 0,3  (mm)

* Đường kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay lăn răng:

Tra bảng 9 với m =1 => D_e = 50 (mm)

* Lượng hớt lưng lần thứ hai: K₁

K₁ = (1,2 -1,5).K

K₁ = (1,2 -1,5).2  =  2,4 - 3    lấy K₁ = 3 (mm)

* Đường kính trung bình tính toán (Đối với dao có mài profin):

D_t = D_e -  2,5 . m . f -  0,5 .K = 50  -  2,5 .1.1 -  0,5 .2  =  46,5 (mm)

* Bước rãnh xoắn lý thuyết (Bước xoắn của rãnh vít)

T = p. D_t . cotg w = p . 46,5 . cotg 1^o 13’  = 6878    (mm)

* Đường kính lỗ gá:

Chọn phụ thuộc vào đường kính răng

d =D_e  - 2 .H - 0,8.m  - 7

= 50-  2 .6  -  0,8 .1  -  7  =  30,2   (mm)

Ta lấy theo tiêu chuẩn  d = 22 ( GOCTY 4020 - 48 

* Chiều dài của gờ :

l_d = (3,5 ¸ 5)        

Lấy l_d = 3,5 (mm)

* Chiều dài phần làm việc của dao: L₁ = 33 ( mm )                            

* Chiều dài toàn bộ của dao:

L  =  L₁ + 2 . l_d = 33+ 2 .3,5 =  40  (mm)

3. Bản vẽ chế tạo dao

Bản vẽ chế tạo dao như hình dưới.

4. Thiết kế dưỡng do -  dưỡng kiểm.      

Dưỡng do để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo. Kích thước dang nghĩa của dưỡng bằng kích thước dang nghĩa của dao. Kích thước dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H, h (TCVN 2245 -77).

6. Chọn gá kẹp dao và máy

Sử dụng máy phay lăn răng 5B32 với các thông số :

- Đường kính gia công lớn nhất : 750mm

- Chiều dài phôi lớn nhất : 250mm

- Số tốc độ trục chính: 6

- Modul lớn nhất m_max= 5

- Góc răng gia công :  60⁰

7. Điều kiện kỹ thuật của dao.

- Vật liệu thép P18.

- Độ cứng sau khi tôi HRC  =  62 -  65

-Độ bóng các mặt

+ Mặt trước, mặt lỗ gá dao, mặt tựa đạt cấp 8 (Ra = 0,63)

+ Mặt sau hớt lưng không mài đạt cấp 6 (Ra = 2,5 )

+ Mặt sau có mài đạt cấp 7 (Ra = 1,25)

- Sai lệch giới hạn bước ± 0,015 mm

- Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dai ba bước răng  ± 0,015 mm

- Độ đảo hướng kính theo đường kính ngoài trong giới hạn một đường vít 0,03 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"