MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Phần I. 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 gócvới 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 II. THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỤ

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. Phân tích yêu cầu:

2. Tính toán thiết kế:

2.1. Nguyên lý.

2.2. 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 lăn định hình một chi tiết  có profile cho trước. 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 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 I

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 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. 

3. Chọn cách gá dao:

Do chi tiết có kết cấu, có đoạn chuyển tiếp giữa mặt tròn xoay có đường kính 20 và 36, một đoạn mặt côn lõm có R=40 mặt khác chiều sâu cắt lớn nhất là: t_max = 10 mm.

4. Kích thước cơ bản của dao:

Kích thước cơ bản của dao được chọn theo lượng dư lớn nhất của chi tiết gia công:

=> 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 nên theo bảng 2.5 ta chọn:

+ 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 gócvới 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/ 18).sin25^o = 0,235

=> g₂ = 13,579⁰

=> T₂ = C₂ - B = r₂.cosg₂ - r_1­.cosg₁ = 18.cos(13,579^o) - 10.cos25^o=8,434 mm

=> h2 = 8,434.cos37^o = 6,736 mm

* Tính điểm 5:

Ta có:  sing₅ = (r₁/r₅).sing₁ = (10/ 14,5).sin25^o = 0,291

=> g₂ = 16,945⁰

=> T₅ = C₅ - B = r₅cosg₅ - r_1­.cosg₁ = 14,5.cos(16,945^o) - 10.cos25^o= 4,807 mm

=> h₅ = 4,807.cos37^o = 3,839 mm

* Tính điểm 6:

Ta có:  sing₆ = (r₁/r₆).sing₁ = (10/ 12).sin25^o = 0,352

=> g₆ = 20,62⁰

=> T₆ = C₆ - B = r₆cosg₆ - r_1­.cosg₁ = 12.cos(20,62^o) - 10.cos25^o= 2,168 mm

=> h₆ = 2,168.cos37^o = 1,731 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

b: chiều rộng lưỡi cắt phần cắt đứt, b =7mm

a: chiều rộng lưỡi phụ, a = 2mm

b₁= 0,6

j = 15^o

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= 50 + 0,6 + 7 + 1,5 + 2 = 62 mm

5.4. Yêu cầu kỹ thuật

- Vật liệu:

+ Phần cắt: Thép gió P18

+ Vật liệu phần thân: Thép 45

- 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

Phần II

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỤ

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

Chọn dao với đường kính danh nghĩa lỗ sau chuốt: 34(mm)

Cấp chính xác của lỗ sau chuốt: 7

Chiều dài lỗ chuốt: 24(mm)

Vật liệu chi tiết: thép CT45

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

2. 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.

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).

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.

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= 34 mm

D_DN2= 33mm

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.

-  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.

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

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).

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

Trong tiết diện này, dao chuốt 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, sao cho chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6(mm).

Tra bảng III.13. Với đường kính dao: 30 ¸ 35(mm).

Þ Số rãnh bằng 12

Do chi tiết quá dài:  Z₀= 8

D₁ = D_min = 33,00(mm)

D₂ = D₁ + 2.S_z  = 33,00 + 2.0,025 = 33,05(mm)

D₃ = D₂ + 2.S_z  = 33,05 + 2.0,025 = 33,10(mm)

D₄ = D₃ + 2.S_z  = 33,10 + 2.0,025 = 33,15(mm)

D₅ = D₄ + 2.S_z  = 33,15 + 2.0,025 = 33,20(mm)

D₆ = D₅ + 2.S_z  = 33,20 + 2.0,025 = 33,25(mm)

D₇ = D₆ + 2.S_z  = 33,25 + 2.0,025 = 33,30(mm)

D₈ = D₇ + 2.S_z  = 33,30 + 2.0,025 = 33,35(mm)

D₁₈ = D₁₇ + 2.S_z  = 33,80 + 2.0,025 = 33,85(mm)

D₁₉ = D₁₈ + 2.S_z  = 33,85 + 2.0,025 = 33,90(mm)

D₂₀= D₁₉ + 2.S_z  = 33,90 + 2.0,025 = 33,95(mm)

- Số răng cắt tinh:

D_t1 = D₂₀ + 2.0,8.S_z = 33,95 + 2.0,8.0,025 = 33,99 (mm)

D_t2 = D_t1 + 2.0,6.S_z = 33,99 + 2.0,6.0,025 = 34,02(mm)

D_t3 = D_t2 + 2.0,2.S_z = 34,02 + 2.0,2.0,025 = 34,03(mm)

Với vật liệu làm dao là thép gió: [s^k_b] = 350 - 400(N/mm²)

7.  Phần đầu dao:

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

Xác định phần đầu kẹp

- 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).

Þ D₂ = 30 - 2 = 28(mm).

Chiều dài cổ l₂: l₂ = l_g - l₃ = (l_h + l_m + l_b) - l₃

Với:  l_g, l_h, l_m, l_b là chiều dài gá, chiều rộng khe hở, chiều dày thành máy và bạc gá:

l_h = 5 -10 (mm).

l_m= 20-30(mm).

l_b = 10 -15(mm).

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 l₄thường 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

- Độ nhẵn bề mặt

Cạnh viền của răng sửa đúng Ra = 0,32

Mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc của lỗ lâm, mặt dẫn hướng có Ra = 0,65

- 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’.

Góc sau của đáy rãnh chia phoi ±30’.

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

Phần III

DAO PHAY LĂN RĂNG

Yêu cầu: Thiết kế dao phay lăn răng để gia công bánh răng trụ có mô đun  m = 5, số răng Z = 52, góc ăn khớp a=20^o.

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

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 = 5, với số lượng răng yêu cầu. 

2. Tính toán thiết kế:      

2.1. 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. 

 - Bước theo phương pháp tuyến:

t_n = p.m.n.

Với:

n : Số đầu mối cắt ren.  lấy n = 1

m : Mô đun bánh răng gia công

=> t_n = p .5 .1 = 15,7 (mm)

- Chiều cao đầu răng:

h₁ = 1,25 . m . f

Với: f : Hệ số chiều cao đầu răng, f = 1

=> h₁ =  1,25 . 5 .1 = 6,25 (mm)

- Chiều cao chân răng:

h₂ = 1,25 . m . f  = 1,25 . 5 = 6,25 (mm)

- Chiều cao của răng:

h = 2,5 . m . f  = 2,5 . 5 =  12,5 (mm)

- Bán kính đoạn cong đầu răng:

r₁ = 0,25 . 5 = 0,25 . 5 = 1,25  (mm)

- Bán kính đoạn cong chân răng

r₂ = 0,3 . m = 0,3 . 5 = 1,5 (mm)

- Đường kính trung bình tính toán:

D_t = D_e -  2,5 . m . f -  0,2 .K = 90  -  2,5 .5 .1 -  0,2 .9 =  75,7

- Bước xoắn của rãnh vít

T = p. D_t . cotg w

T = p . 75,7 . cotg 3^o 79^'  = 4234,7 (mm)

- Góc của rãnh thoát phoi

q  =  30^o , khi  Z = 9răng

- Đường kính của đoạn rãnh then không tiện:

d₁  =  1,05 . d  =  1,05 . 35  =  38,85  (mm)

- Chiều dài toàn bộ của dao:

L  =  L₁ + 2 . l_d

L  =  45 + 2 .4 =  53 (mm)

=> Chọn chiều dài toàn bộ dao là 60mm

2.2. 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

- Sai lệch chiều dài răng: ± 0,45 mm

- Sai lệch chiều dày răng: ± 0,05 mm

- Sai lệch bước vòng của răng trên một vòng răng: 0,0025 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"