MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1. 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:

8. Điều kiện kỹ thuật:

PHẦN II. TÍNH TOÁN VÀ 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:

5. Thiết kế dưỡng:

PHẦN III. 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, dao chuốt lỗ trụ then hoa.

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

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu 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

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. 

Ta nhận thấy rằng: Mặt đầu 3- 4 là mặt phẳng vuông góc với trục chi tiết. Do đó khi gá dao thẳng, góc trước trong tiết diện pháp tuyến a_N = 0, làm cho ma sát giữa mặt đầu và mặt sau dao rất lớn ảnh hưởng đến chất lượng bề chi tiết, tuổi thọ dao, máy.

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:

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.

8. Điều kiện kỹ thuật:

a) Vật liệu phần cắt: Thép P18

Vật liệu thân dao: Thép 45

b) Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

- Phần cắt  HRC 62 - 65.

- Phần cắt thân dao HRC 30 - 40.

c) Độ bóng:

- Mặt trước R_a = 0,32.

- Mặt sau R_a = 0,64.

PHẦN II

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH

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.

2. Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục:

Sơ đồ tính: 

Ta cần xác định chiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục.

Với các thông số trên sơ đồ như sau: 

- 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 = 11,44 mm

Bán kính đỉnh dao R theo 9-5:16[2] ta có R = 55 mm

Theo sơ đồ ta có:

h_di = GT = ET- EG = h_di - EG

 EG chính là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc ở tâm b

Ta chọn điểm 5 là điểm có l₅ = 20. Trong qúa trình dựng profin của chi tiết ta dễ dàng tính được chiều cao h₅ = 7,91 mm.

3. Tính toán profile trong tiết diện mặt trước:

Sơ đồ tính toán:

Trongtiết diện chiều trục đoạn profile cong cũng được thay thế bằng một cung tròn thay thế. Tương tự ta cũng lập được một bảng kết quả.

5. Thiết kế dưỡng:

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.

PHẦN III

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 = 50^+0,05

- Đường kính trong: d = 45^+0,20

- Chiều dài chuốt: 60

- Lỗ then: z = 6

1. Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông:

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:

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 = 50 + 0,05 = 50,05

               D_min = 45 + 0,00 = 45

A = (D_max - D_min)/2 = (50,05 - 45)/2 = 2,525 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. 

- Các răng cắt chuốt bao gồm:

+ Răng cắt thô: phần cắt thô có lượng dư không đều Sz = 0,05 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 = 0,8.S_z = 0,8.0,05 = 0,04.

S¹_z = 0,4.S_z = 0,4.0,05 = 0,02

S¹_z = 0,2.S_z = 0,2.0,05 = 0,01

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.

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

+  t : bước răng.

+  h: chiều cao rãnh

+  f: cạnh viền

+ b: chiều rộng lưng răng

Xác định từng thông số:

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

Lây chiều rông then theo tiêu chuẩn: h = 4mm

+ Bước răng t được chọn theo chiều dài chi tiết gia công:

+ Chiều rộng cắt răng:

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

+ Bán kính lưng răng:

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

+ Bán kính đáy răng:

r = (0,5 -0,55).h = 2 -2,2. Ta chọn r = 2

+ Với kích thước rãnh then là b = 12, và số rãnh là 6 ta sử dụng 12 rãnh chia phoi được phân bố xen kẽ trên hai răng kế tiếp nhau.

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.

- Do chiều rộng then là 12, tương đối lớn nên ta phải chia các lưỡi cắt ra thành các phần nhỏ.

- 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 = 2,525

- Lượng dư gia công tinh A_tinh = 0,065

- Lượng dư gia công thô: A_thô = A - A_tinh = 2,525 - 0,07 = 2,455mm

Như vậy lượng dư mà răng cắt thô cắt thực tế là: 49 . 0,05 = 2,45.

Lượng dư cắt thô còn lại là

q = 2,46 - 2,45 = 0,01 mm > 0,015

Do vậy ta tiến hành cho thêm một răng cắt thô nữa, cộng thêm một răng cắt thô ban đầu dùng để cắt bavia. Do vậy tổng số răng cắt thô sẽ là:

S = 49 + 1 + 1 = 51 răng

Đường kính răng cắt tinh:

D₅₀ = D₄₉ + 2.S₁ = 49,90 + 2.0,04 = 49,98 (mm)

D₅₁ = D₅₀ + 2.S₂ = 49,98 + 2.0,02 = 50,02 (mm)

D₅₂ = D₅₁ + 2.S₃ = 50,52 + 2.0,01 = 50,04 (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)

+ 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)

+ Phần đinh hướng trước:

D₄ = D_min = 16 (mm)

L₄ = (0,8 -1).L_ct = (0,8 -1).60 = 48 -60 mm, ta chọn L₄ = 50 (mm)

+ Chiều dài phần răng cắt thô:

L₅ = t.Z_thô = 10. 49 = 490 (mm)

+ Chiều dài phần răng cắt tinh và sửa đúng:

L₆ = t. Z = 7. 10 = 80 (mm)

+ Đường kính phần dẫn hướng phía sau D₇ lấy bằng đường kính răng sửa đúng với sai lệch f₇.

L₇ = (0,5 -0,7).L_ct = (0,5 -0,7).60 = 30 -42 (mm), ta chọn L₆ = 35 mm

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. Chi tiết kích thước lỗ lâm được thể hiện rõ ràng hơn trên bản vẽ chi tiết.

10. Yêu cầu kỹ thuật của dao:

a) Vật liệu:

Vật liệu phần cắt: P18.

Vật liệu phần đầu dao: Thép 45.

b) 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.

e) Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước ±2⁰.

Góc sau của răng cắt ±30^’.

Góc sau của rãnh  ±30^’.

Góc sau của răng sửa đúng  ±15^’.

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"