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 2. 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 trứơc:

4. Chọn kết cấu dao:

5. Thiết kế dưỡng:

Phần 3. Thiết kế dao chuốt lỗ trụ then hoa

1. Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông:

2. Sơ đồ chuốt:

3. Chọndao:

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.

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. Vậy ta dùng loại dao có góc nâng l = 0 để gia công chi tiết.

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 = 25⁰

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 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).

Khi đó ta lập được bảng tính toán chiều cao profile dao như bảng 1.1.

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.

d, Sai lệch + góc mài sắc:

- Sai lệch góc trước g: 25^o±1^o

- Góc j                  : 30^o±1^o

- Góc j₁                 : 45^o±1^o

Phần 2

THIẾT KẾ DAO TIỆN 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.

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

* Sơ đồ tính: Như hình 2.1.

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 = 9,39 mm

Bán kính đỉnh dao R theo 9-5:16[2] ta có R = 50 mm

- Dựng profile dao bằng đồ thị:

Xét điểm i trên chi tiết, để gia công được điểm i thì phải có một điểm i’ tương ứng thuộc profile chi tiết. Ta xác định điểm i’ đó như sau.

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

Theo 2-9:16[2] ta có: K = 5; Z = 10.

Nhận thấy rằng profile chi tiết có một đoạn cung tròn. Vậy profile dao cũng có một đoạn cong tương ứng. Nếu xác định profile đoạn đó cũng như các đoạn khác thì để đảm bảo độ chính xác yêu cầu thì số lượng điểm cần tính toán sẽ phải lớn, khi đó khối lượng tính toán sẽ rất nặng đến mức không cần thiết. Để đơn giản cho việc tính toán ta sẽ thay thế đoạn cong đó bằng một cung tròn thay thế đi qua 5 điểm. Trên sơ đồ tính ta đã có 2 điểm là 4 và 8. Vậy ta chỉ còn phải tính thêm 3 điểm nữa là điểm 5,6,7.

Ta chọn điểm 5 là điểm có l₅ = 12; l₆ = 15; l₇ = 18; . Trong qúa trình dựng profin của chi tiết ta dễ dàng tính được chiều cao h₅ = 7,52 mm;

h₆ = 6,66 mm; h₇ = 5,03 mm.

4. Chọn kết cấu dao:

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

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 3

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 = 40^+0,05

Đường kính trong: d = 35^+0,20

Chiều dài chuốt: 75

Lỗ then: z = 6

1. Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông:

Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông như hình 2.1.

3. Chọndao:

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 = 40 + 0,05 = 40,05

D_min = 35 + 0,00 = 35

A = (D_max - D_min)/2 = (40,05 - 35)/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. Theo bảng (3.3.1), với vật liệu gia công là thép 40XH có HB = 269 tương đương với 950MN/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 = 0,05 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.

Như vật dao chuốt thiết kế đảm bảo tính định hướng tốt.

+ Chiều rộng cắt răng:

b = (0,3 - 0,35).t = 4,5 - 5,25. Ta chọn b = 5 mm

+ Bán kính lưng răng:

R = (0,65 - 0,7).t = 9.75 - 10,5. Ta chọn R = 10 mm

+ Bán kính đáy răng:

r = (0,5 - 0,55).h = 2,5 - 2,75. Ta chọn r = 2,5 mm

+ Với kích thước rãnh then là b = 10, và số rãnh là 6 ta sử dụng 12 rãnh chia phoi được phân bố xen kẽ trên hai răng kế tiếp nhau.

- Do chiều rộng then là 10, tương đối lớn nên ta phải chia các lưỡi cắt ra thành các phần nhỏ.

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

- Lượng dư gia công A = 2,525

- Lượng dư gia công tinh A_tinh = 0,07

- 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 = 2,455 - 2,45 = 0,005 mm < 0,015

Do vậy ta không cho thêm một răng cắt thô nữa mà ta bố trí lượng dư này cho răng cắt thô đầu tiên. Nhưng vẫn có răng cắt thô ban đầu dùng để cắt bavia. Do vậy tổng số răng cắt thô sẽ là: S = 49 + 1 = 50 răng

Khi dùng tới 5 răng cắt thô thì q = 0,01 > 0,015

+ Tính đường kính của răng cắt thô:

Thay số vào ta có:

 D₁ = D_min = 35,00(mm)

D₂ = D₁ + 2.S_z  = 35,00 + 2.0,05 = 35,10(mm)

D₃ = D₂ + 2.S_z  = 35,10 + 2.0,05 = 35,20(mm)

D₄ = D₃ + 2.S_z  = 35,20 + 2.0,05 = 35,30(mm)

D₅ = D₄ + 2.S_z  = 35,30 + 2.0,05 = 35,40(mm)

D₆ = D₅ + 2.S_z  = 35,40 + 2.0,05 = 35,50(mm)

D₇ = D₆ + 2.S_z  = 35,50 + 2.0,05 = 35,60(mm)

…..

D₄₉ = D₄₈ + 2. S_z = 39,90

Đường kính răng cắt tinh:

D₅₀ = D₄₉ + 2.S₁ = 39,90 + 2.0,04 = 39,98 (mm)

D₅₁ = D₅₀ + 2.S₂ = 39,98 + 2.0,02 = 40,02 (mm)

D₅₂ = D₅₁ + 2.S₃ = 40,52 + 2.0,01 = 40,04 (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.

Vậy:  P = 460. 10 . 5. 0,93 = 21390 N

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)

Như vậy: L₂ = 10 + 25 + 15 -13 = 37(mm)

+ Phần đinh hướng trước:

D₄ = D_min = 35 (mm)

L₄ = (0,8 1).L_ct = (0,8 1).75 = 60  70 mm, ta chọn L₄ = 60 (mm)

+ Chiều dài phần răng cắt thô:

L₅ = t.Z_thô = 12.49 = 588 (mm)

+ Chiều dài phần răng cắt tinh và sửa đúng:

L₆ = t. Z = 8.10 = 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).75 = 37,5 - 52,5 (mm), ta chọn L₇ = 40 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 = 75 + 37 + 13 + 60 + 588 + 80 + 40 = 813 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.

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:

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.

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”

6. Sổ tay công nghệ chế tạo máy - ĐHBK

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"