Bộ giáo dục và đàO tạo
đạI học tháI nguyên
trờng đaị học kỹ thuật công nghiệp
khoa cơ khí - chế tạo máy
bộ môn : nguyên lý và dụng cụ cắt
---------------- - -----------------
đồ án
tốt nghiệp
Giáo viên hỡng dẫn : T.S Nguyễn Văn Hùng
Sinh viên thiết Kế : Ngọ Quang Hiệp
Lớp : TC01MA
Thái nguyên 2006

1


đại họcBộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Trờng đại học kỹ thuật Độc Lập -Tự Do -Hạnh Phúc
công nghiệp tháI nguyên ---------------000------------------
Đề TàI
THIếT Kế TốT NGHIệP
Ngời Thiết Kế : Ngọ Quang Hiệp
Lớp : TC01MA
Ngành : Chế tạo máy
Cán bộ hớng dẫn : 1- T.S Nguyễn Văn Hùng
2-
Ngày giao đề tài :
Ngày hoàn thành đề tài :

1 A
0
bản vẽ chế tạo.
6 A
0
bản vẽ quy trình công nghệ.
1 A
0
bản vẽ đồ gá.
1A
0
bản vẽ chuyên đề
(Tổng cộng 9 bản A
0
)


3


lời nói đầu
rong nền kinh tế nớc ta hiện nay thì công nghiệp nặng giữ
một vai trò hết sức quan trọng vì nó là nền tảng cho các
nghành công nghiệp khác phát triển. Mấy năm trở lại đây
nhà nớc đã có sự quan tâm và đầu t thích đáng cho nghành cơ khí để
biến nó thành một nghành công nghiệp mũi nhọn của đất nớc . Trong
nghành cơ khí nói riêng thì dụng cụ cắt giữ một vai trò rất quan trọng
vì có nó ngời ta mới có thể biến những phôi liệu thô sơ ban đầu thành
những chi tiết, những sản phẩm có ích cho xã hội và phục vụ cho các
nghành công nghiệp khác .

........................................................................................... ....................
......................................................................................... ......................
....................................................................................... ........................
..................................................................................... ..........................
................................................................................... ............................
................................................................................. ..............................
............................................................................... ................................
............................................................................. ..................................
........................................................................... ....................................
......................................................................... ......................................
....................................................................... ........................................
..................................................................... ..........................................
................................................................... ............................................
................................................................. ..............................................
............................................................... ................................................
.............................................................

5


Phần I
Thiết kế mũi khoan tiêu chuẩn 30
I. Công dụng và đặc điểm của mũi khoan
Mũi khoan thuộc dạng họ trục là dụng cụ cắt dùng để gia công tạo thành
lỗ hình trụ trên các chi tiết khoan tạo thành lỗ hoặc khoan rộng lỗ có sẵn.
VD: Nh lỗ sau khi đúc, rèn hay dập hoặc lỗ đã khoan sơ bộ trớc, khoan
phần lõm sâu hình côn (lỗ tâm). Khoan có thể gia công lỗ thông hoặc không
thông, các lỗ sau khi khoan tuỳ theo yêu cầu mà có thể không cần gia công gì
thêm hoặc phải gia công thêm nh khoét, doa, hoặc tarô...
Các kiểu mũi khoan nh:

- Giá thành vật liệu, vật liệu đắt tiền chiếm một tỉ lệ cao trong giá thành
dụng cụ. Khi tính toán kinh tế trong sản xuất cần xuất phát từ lợng tiêu hao
dụng cụ cho một chi tiết gia công.
Để chế tạo mũi khoan ta chọn vật liệu là thép gió ta chọn vật liệu là thép
gió P18 là phù hợp và đợc sử dụng rộng rãi nhất. Vì thép gió có thể cắt với tốc
độ cao gấp 2 4 lần có tuổi bền 8 15 lần cao hơn các thép các bon và thép
hợp kim. Dụng cụ thép gió có thể làm việc ở nhiệt độ 560 ữ 600
0
C tốc độ trung
bình 25 ữ 35 v/ph.
Giữa thép P18 và P9 có tính bền nh nhau do đó khi làm việc ở tốc độ cao
thì chúng có tuổi bền gần nh nhau. Nhng khi làm việc ở tốc độ thấp thì thép P18
có độ chịu mài mòn cao hơn do đó nó có tuổi bền cao hơn đến 2 lần so với dụng
cụ cắt bằng thép P9.
- Tính mài của thép P9 khi mài đặc biệt là khi mài sắc thì độ cứng của bề
mặt thép giảm xuống (cháy bề mặt) so với thép P18 thì thép P9 nhiệt độ tôi hẹp
hơn do đó gây khó khăn nhất định nhiệt độ không đảm bảo tính ổn định khi
nhiệt luyện.
- Với thép gió P18 2 tuy có khả năng cắt cao hơn thép gió P18 nhng nh-
ợc điểm của nó không đồng nhất các bít lớn hơn 1 cấp so với thép P18 do đó cơ
tính của nó kém hơn P18.
- Thép nhãn hiệu P18 Me, P9 M các loại thép có các bít đen dễ mất các
bon nên khi tôi phải nung nóng chúng trong lò đặc biệt có môi trờng bảo vệ.
Các loại thép gió có năng suất cao đợc chia làm hai nhóm:
+ Nhóm thứ nhất là nhóm có thêm Co ban
+ Nhóm thứ hai đặc trng hàm lợng Vanađi
Nhng thép gió chứa Coban có các nhợc điểm là độ dòn cao, dễ bị nứt nẻ
bị mất Cacbon khi tôi và ủ nhng thép gió chứa Vanađe có độ bền thấp hơn P18
và khó mài hơn.




L
lo
L
2
l1
e
Tra bảng 41 TKĐADC có:
D
1
= 31,544 e = 20 t = 10
d
2
= 19,1 R = 7 r = 1,5
b = 7,9 d
3
= 18 L
1
= 99
b) Phần cổ dao l
2
: là phần nói tiếp giữa cán dao và phần làm việc nó có tác
dụng thoát đá mài khi mài phần cán và phần làm việc. Thờng ở đây đợc ghi
nhãn hiệu mũi khoan.
Với mũi khoan tiêu chuẩn 30, côn moóc số 3
Phần cổ dao d
1
= d - 7 = 23mm
l

2 lỡi cắt chính, 2 lỡi cắt phụ và 1 lỡi cắt ngang
- Lỡi cắt chính: là giao của mặt trớc với mặt sau, mặt trớc của mũi khoan
có dạng mặt xoắn, mặt phẳng hay mặt trụ phụ thuộc vào cách mài sắc.
- Lỡi cắt phụ: là giao của mặt sau với cạnh xiên nó chỉ tham gia cắt trên
chiều dài 1/2 lợng chạy dao vòng.
- Lỡi cắt phụ ngang: là giao của mặt sau có dạng đờng cong không gian.
Nhng hình chiếu của nó quy ớc là đờng thẳng.
- Mặt sau của mũi khoan là 1 hình bao của những vị trí lần lợt tiếp xúc với
mũi khoan của mặt phẳng đá mài tơng đối với mũi khoan đó.
Trong thực tế ta gặp một số phơng pháp mài sắc: mài sắc theo mặt côn,
theo mặt trụ, theo mặt xoắn vít, theo 2 mặt phẳng. Ta xét theo phơng pháp mài
sắc theo mặt côn vì phơng pháp này dùng phổ biến hơn cả trong công nghiệp.
Mặt sau của mũi khoan là một phần của mặt côn với góc côn , Mặt côn này
trong thực tế không tồn tại nó đợc hình thành nhờ động học và kết cấu của máy.
Các thông số mài sắc theo mặt côn H khoảng cách giữa trục mũi khoan
và trục lắc của nón mài trị số H càng lớn góc càng lớn.
Thờng H = (0,07 ữ 0,05) D
H: khoảng cách giữa đỉnh nón mài và trục mũi khoan H= (1,8ữ 1,9)D
: góc xoay của mũi khoan do giữa các hình chiếu của trục lắc và lỡi cắt
chính trên mặt đầu của mũi khoan giảm. Khi giảm H hoặc trục mũi khoan và
mặt phẳng đá mài góc gá đặt mũi khoan do giữa trục mũi khoan
0
bao giờ
cũng nhỏ hơn góc là nửa góc nghiêng của mũi khoan, góc gá đặt mũi khoan
dùng để điều chỉnh góc 2 và đợc xác định gần đúng.
: góc giao nhau giữa trục mũi khoan và nón mài
: nửa góc nón mài ( =
0
- )
Sơ đồ mài sắc theo mặt côn (nh hình vẽ)






I
i
I
I
I
I




b)
a)
c)
Các chuyển động tạo hình khi mài xoắn vít có quan hệ động học với nhau
một vòng quay của mũi khoan tơng ứng với chu kỳ chuyển động tịnh tiến nh
vậy đảm bảo phân độ liên tục mài cả hai me trong một vòng quay của mũi
khoan.
Mài chuyển động đến cho mũi khoan thực hiện (b - c) cả mũi khoan và
đá thực hiện chuyển động f ; 0 chuyển động hớt lng 0, c lắc. B - C chuyển động
quay hành trình thuận khi hớt lng và chuyển động của mũi khoan tiến gần tới đá
mài. Hành trình thuận khi lắc là chuyển động đa trục mũi khoan ra khỏi giới
hạn cạnh góc của đá mài. Chuyển động tịnh tiến đợc thực hiện do tác động của
Cam đĩa và Cam mặt đầu với độ nâng đều (đờng xoắn Acximet) hoặc Cam lệch
tâm góc sau tăng khi tăng hành trình hớt lng và góc nghiêng của mũi khoan
hoặc khi giảm hành trình lắc và đờng kính của mũi khona.

nhiên độ nghiêng đột ngột của mặt phẳng thứ 2 làm giảm độ cứng vững của me
làm yếu chân cắt vì thoát nhiệt kém hơn khi khoan vật liệu có độ bền trung bình
và thấy mũi khoan thép gió có góc
2
= 35 ữ 40
0
.
Mũi khoan thép gió khi khoan vật liệu có
2
= 25 ữ 30
0
để chuyển từ mài
sắc theo mặt thứ nhất sang mặt thứ hai cần xoay mũi khoan quanh trục tuỳ với
giao tuyến của các mặt phẳng. Các đồ gá lắp chuyên dùng để mài sắc theo hai
kíp làm việc theo nguyên lý đó để tạo thành mặt phẳng thứ hai có thể chuyển
bằng cách xoay mũi khoan quanh trục của nó trong hai phơng án đó có hai mặt
phẳng đều tạo thành một góc với trục mũi khoan so với mài sắc mũi khoan theo
mặt phẳng góc sau nhỏ nhất có thể giảm từ 25
0
đến 18
0
nên mặt sau tạo thành
bởi 3 hoặc nhiều mặt phẳng nh thế góc sau cho phép có thể giảm đến 15
0
.
Ta chọn góc sau ở đờng kính ngoài mũi khoan là = 12
0
vì mài
sắc mặt sau mũi khoan theo mặt côn.
* Phần định hớng: có tác dụng định hớng mũi khoan khi làm việc và là


14


3. Thông số hình học của mũi khoan.
- Góc trớc : góc trớc của mũi khoan đợc đo ở tiết diện chính N-N là góc
tiếp tuyến với vết của mặt trớc tại một điểm của lỡi cắt và đờng thẳng góc với
quỹ đạo cắt tại chính điểm đó. Góc trớc của mũi khoan đợc lấy = 18 ữ 33
0
theo bảng 37 TKDCCKL chọn = 30
0
25
Để xác định góc trớc cần thiết vị trí của mặt phẳng tiếp tuyến với mặt tr-
ớc và mặt phẳng thứ nhất có thể xác định bởi hai đờng thẳng trong đó một đờng
thẳng là lỡi cắt AB của mũi khoan còn đờng thẳng kia là XE là tiếp tuyến nơi đ-
ờng xoắn vít tại điểm x. Trên lỡi cắt đờng xoắn vít này là giao tuyến giữa hai
mặt trụ với đờng xoắn vít trớc của rãnh mũi khoan.
Đờng thẳng (XE) này nghiêng một góc
x
với trục mũi khoan trong mặt
phẳng T tiếp tuyến với mặt trụ tại điểm x đã cho góc
x
đợc tính theo công
thức:
tg
x
=
tg
R
r

A

A

Vị trí của mặt phẳng cắt tại điểm x cũng có thể xác định bởi hai đờng
thẳng một trong hai đờng thẳng đó là lỡi cắt NB còn lỡi cắt kia là xH tiếp tuyến
với mặt cắt tại điểm x của lỡi cắt nghĩa là tiếp tuyến với vòng tròn tạo thành khi
điểm x quay quanh trục mũi khoan đờng thẳng xH cũng nằm trong mặt phẳng
T. Góc trớc
Nx
tại điểm x trong tiết diện N-N thẳng góc với cạnh cắt xác định
theo công thức:
tg
Nx
=


Sin.D
tgD
A
Trong đó D
A
: đờng kính mũi khoan tại điểm A.
D: Là đờng kính mũi khoan
: Góc nghiêng chính
: Góc xoắn
Với đờng kính mũi khoan D = 30 tại điểm ngoài cùng thì = 30

1
= 2
0
- 4
0
(chọn
1
= 4
0
)
* Góc nghiêng rãnh xoắn :
Là góc giữa đờng tiếp tuyến với đờng xoắn tại một điểm nào đó với trục
mũi khoan.
tg =
H
D
D: đờng kính mũi khoan
H: bớc xoắn mũi khoan
Trị số góc tại điểm ngoài cùng của mũi khoan đợc chọn. (theo bảng 35
TKDCCKL chọn = 30
0
)
H =
163,1mm
tg30
3,14.30
0
==




17


Cr =
1
25,0
D.25,0
d
D.d
044,0
044,0
0
=






=










k
= C
k
. D
C
k
= 0,015 .
0,75
= 0,015 . 30
0,75
= 0,192
Do đó:
k
= 0,192 . 22 = 4,224
Chiều rộng Profin dao phay
B R
0
+ R
k
= 15,39 + 4,224 = 19,614 mm
6. Yêu cầu kỹ thuật đối với mũi khoan
Với vật liệu chế tạo là thép gió P18 nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 62 ữ 65
- Độ bóng của rãnh thoạt phoi đạt
Mặt sau đạt
63,0
; cạnh viền, cán do đạt
78,0
- Độ đảo đờng tâm trên toàn bộ phần cắt của dao không quá 0,15mm.
- Độ đảo hớng trục của điểm cuối cùng của lỡi cắt không quá 0,03mm
trên toàn bộ đờng kính.

dụng cụ kiểm tra) phải đạt độ chính xác cao đặc biệt là nguyên công gia công
lần cuối bề mặt. Việc xác định chế độ cắt phải hết sức hợp lý để đạt đợc các yêu
cầu kỹ thuật.

19


- Trong quá trình chế tạo việc chọn chuẩn cho QTCN phải đảm bảo đủ 5
nguyên tắc và hai yêu cầu trong việc chọn chuẩn thô và tinh. - Quy trình
công nghệ chế tạo dao dụng cụ nói chung cũng nh quy trình công nghệ chế tạo
các chi tiết khác. Ngoài ra nó còn có một số đặc điểm riêng biệt. Trên cơ sở đó
từ việc lựa chọn phôi đến việc lựa chọn trang thiết bị gia công trên từng nguyên
công là sự xuất phát từ nguyên lý chung. vấn đề lựa chọn trang thiết bị cho
nguyên công nh máy, dao, đồ gá đến xuất phát từ yếu tố tạo hình bề mặt gia
công dựa vào quy mô sản xuất để chọn.
- Việc chọn đồ gá phải dựa trên cơ sở nguyên công, điều kiện cụ thể, kiểu
máy, điều kiện thực tế sản xuất, kích thớc dao và loại hình sản xuất của nhà
máy để lựa chọn dao cụ để gia công.
- Việc chọn phôi phải thận trọng để đảm bảo yêu cầu phôi đề ra đây là b-
ớc đầu tiên quan trọng nhất nhằm đảm bảo chất lợng của chi tiết gia công. Sau
khi gia công xong phải đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác hình
học, vị trí tơng quan, chất lợng bề mặt ngoài ra còn có thêm những nguyên công
chống rỉ, bảo quản.
- Phải cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất hoặc đảm bảo các yêu cầu đề
ra khi chọn chuẩn.
- Phơng pháp định vị kẹp chặt phù hợp trú trọng đến khâu tạo chuẩn
II. Yêu cầu:
Lập QTCN chế tạo dao phải đảm bảo tính ổn định tức là các nguyên công
trong đó có thể đạt độ chính xác trong một thời gian dài. Việc lựa chọn QTCN
đúng theo thứ tự gia công phải đảm bảo tính ổn định cao nhất trong suốt quá

Do vậy để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của mũi khoan và tạo ra năng suất
cao cần thiết kế đợc QTCN hợp lý áp dụng đợc những phơng pháp gia công tiên
tiến để thực sự mang lại hiệu quả kinh tế cao Nhiệm vụ của mũi khoan gia
công chuẩn bị cho các bớc gia công tiếp theo nh Ta rô, khoét, doa... Do vậy nó
là dụng cụ gia công theo hệ lỗ.
b- xác định dạng sản xuất
Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp nó phản ảnh
mối quan hệ qua lại giữa các đặc trng về công nghệ kỹ thuật của nhà máy và
hình thức tổ chức của nhà máy xí nghiệp.
I. Các dạng sản xuất: (Gồm 3 dạng)
1. Dạng sản xuất đơn chiếc:

21


Đặc điểm sản lợng hàng năm ít, thờng từ một đến vài chục chiếc, sản
phẩm không ổn định do chủng loại nhiều chu kỳ chế tạo lại không đợc xác
định.
2. Dạng sản xuất hàng loạt:
Có sản lợng hàng năm không quá ít, sản phẩm đợc chế tạo thành từng
loại theo chu kỳ xác định sản phẩm tơng đối ổn định.
3. Dạng sản xuất hàng khối: có sản lợng rất lớn; sản phẩm ổn định;
trình độ chuyên môn hoá sản xuất cao.
Dạng sản xuất hàng khối còn cho phép áp dụng các phơng pháp công
nghệ tiên tiến có điều kiện cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất, tạo điều kiện tổ
chức các đờng dây gia công chuyên môn hoá.
Dạng sản xuất nó quyết định hớng chọn và thiết kế quy trình công nghệ
phù hợp. Bởi vì ứng với mỗi loại Quy trình công nghệ khác nhau. Dạng sản
xuất, số lợng sản phẩm quyết định việc lựa chọn phơng pháp gia công để đem
lại chất lợng sản phẩm tốt nhất, năng suất cao nhất và hiệu quả kinh tế lớn nhất.


22


: hệ số dự phòng cho h hỏng khi chế tạo
= (3 ữ 5)% chọn = 3%
: hệ số dự phòng cho h hỏng và mất mát.
Khi vận chuyển và bảo quản ; = (3 ữ 5)% chọn = 3%
Thay vào công thức:
N
i
= 15.000 . (1 +
100
3
) (1 +
100
3
) = 1.5914ct/năm
2- Xác định khối lợng chi tiết:
Theo công thức:
G = V . (kg)
Trong đó:
V : thể tích chi tiết (dm
3
)
: khối lợng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết, với chi tiết là thép
P18 chọn = 8,75 kg/dm
3
.
G : khối lợng chi tiết (kG).

: thể tích chuôi côn: để tính đợc thể tích của một hình côn ta tính
thẻ tích của một hình trụ tơng đơng có đờng kinhs bằng đờng kính trung bình
của hình côn.
D
TB
: Đờng kính của hình trụ tơng đơng
D
1
= 31,544 (mm) Đờng kính đầu to phần cán côn.
d
2
= 19,1 (mm) Đờng kính đầu nhỏ phần cán côn
D
TB
=
25,322
2
19,131,544
2
dD
21
=
+
=
+
(mm
3
)
L
1

.12
4
53,14.18,52
2
= 3232,71 mm
3
V
4
: thể tích phần làm việc của dao
V
4
=
.
d.
4
2

[L- (L
1
+ L
2
)] - V
r
Trong đó:
d = 30mm: đờng kính mũi khoan
L = 320mm : chiều dài mũi khoan
L
1
, L
2

kính V
r

V
r
=
k
2
r
.
4
d
2.
l
k
: chiều dài rãnh xoăna trên một bớc xoắn H
L
S
=
0
sin30
3,14.30
=


sin
d.
= 188,4mm
L
r

Khối lợng chi tiết:
G = 0,19182412 . 8,75 = 1,67 (kg)
Tra bảng 1 - 1 CNCTM T
1
với mũi khoan 30 ta có dạng sản xuất là hàng
loạt vừa.
c) Chọn phôi và ph ơng pháp tạo phôi :
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết độ chính xác và vị trí tơng quan,
chất lợng bề mặt và độ bền của dao khoan nên việc tiến hành chọn phôi liệu là
rất quan trọng và cần thiết chọn phôi sao cho khi gia công chi tiết đạt đợc các
yêu cầu kỹ thuật đề ra. Muốn vậy phôi phải không bị nứt nẻ, rỗ khí, khuyết tật
không cháy Cacbon phải đảm bảo tính kinh tế và đảm bảo lợng d cho các
nguyên công khi gia công thực tế cho thấy có các phơng pháp tạo phôi.
1. Phôi đúc:
Phôi chế tạo theo phơng pháp này có cơ tính không cao giá thành chế tạo
cao do cần các thiết bị và năng suất thấp chỉ dùng chủ yếu khi đúc các chi tiết
kim loại có tính đúc tốt thích hợp với sản xuất hàng khối.

25