Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Обрабатываемый материал - чугун.

Спроектировать:

1. Долбяк для обработки зубчатого колеса m=9 мм, z₁=45, z₂=60, степень 7-D.

2. Комбинированную развертку для обработки отверстий

d₁=24Н7 мм, d₂=27Н8 мм, l₁=40 мм, l₂=60 мм, R_a=1,25 мкм.

3. Спроектировать протяжку для обработки шлицевой втулки

D-10Ч82Ч92H8Ч12D9, l_х=105 мм, R_a=2,5 мкм.

4. Патрон плавающий для крепления развертки.

Введение

Протягивание - один из высокопроизводительных процессов обработки резанием. Протяжки - сложный дорогостоящий многолезвийный инструмент узкоспециализированный для одной или нескольких деталей с определенным контуром поверхности, применяют в массовом или крупносерийном производстве.

Проектный расчет долбяка состоит из следующих этапов: задание исходных параметров (числа зубьев и боковых задних углов), определение исходных расстояний по лимитирующим факторам и выбор рабочей высоты долбяка, определение заднего угла долбяка по верху и других конструктивных элементов.

Долбяк, рассчитанный по предлагаемому методу, будет обеспечивать идентичные размеры нарезаемых зубьев колеса за весь срок службы долбяка. При этом полностью исключается опасность подреза ножки или неполной обработки головки зубьев колеса сточенным долбяком и образования чрезмерной переходной кривой при нарезании новым долбяком, причем в конечном итоге расчета оптимальные параметры долбяка находятся автоматически, если соблюдена последовательность хода вычислений.

Основными исходными данными для расчета комбинированной развертки являются: диаметры обрабатываемых отверстий D1,2 (рис. 1), допуски на обрабатываемые отверстия (верхние продольные отклонения В1,2), длина каждого отверстий l1,2, шероховатость поверхности отверстий, подлежащих обработке.

1. Расчет комбинированной развертки

Исходные данные. Основными исходными данными для расчета комбинированной развертки являются: диаметры обрабатываемых отверстий D1,2 (рис. 1), допуски на обрабатываемые отверстия (верхние продольные отклонения В1,2), длина каждого отверстий l1,2, шероховатость поверхности отверстий, подлежащих обработке.

Рисунок 1 - Диаметры обрабатываемых отверстий

Конструкция развертки в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия развертка может быть выполнена цельной и сборной. Развертки диаметром до 32 мм выполняются цельными, а диаметром более 32 мм могут быть цельными или сборными. Развертки диаметром более 50 мм выполняются только сборными. Форма хвостовика развертки определяется методом ее закрепления (жесткое, качающееся или плавающее). Предпочтение необходимо отдавать плавающему закреплению, так как в этом случае достигается наиболее высокая точность обработки отверстий при минимальной шероховатости обработанной поверхности.

При большом расстоянии между обрабатываемыми отверстиями развертку необходимо выполнять с направляющими элементами.

Так как по условию развертка имеет наибольший диаметр 32, то выполняем цельную развертку, без дополнительных направляющих элементов.

Геометрические параметры развертки

Передний угол для чистовых разверток обычно принимается равным нулю, а для черновых - 5-10°. Принимаем 10°.

Задний угол обычно выбирается в пределах 6-8°, меньшее значение чистовых разверток, большее - для черновых, величина заднего угла выбирается, одинаковой на режущей и калибрующих частях. Принимаем 6°.

На калибрующей части выполняется ленточка f - 0,1-0,3 мм.

Угод наклона зубьев целесообразно выполнять равным нулю, что

упрощает технологию изготовления развертки

Главный угол в плане на заборной части зависит от свойств обработанного материала 4-5° - для чугуна, принимаем 5°.

Длина калибрующей части развертки определяется зависимостью

lki=(0,25-0,3) d+lni*n

где lni=(0,6-1,3) мм - величина калибрующей части стачивания при одной переточке, принимаем 1.0 мм

n - число переточек развертки. Принимаем 10.

lki=0,25*24+1,0*10=16 мм

lk2=0,25*27+1,0*10=16,75 мм

Длина заборной части ступени

где d3 = di - (2,6-2,8)*t - минимальный диаметр заборной части;

t - глубина резания (для разверток 0,2 мм)

m2=1-3 мм (в зависимости от диаметра развертки). Принимаем 2 мм.

d31 = 24 - 2,7*0,2 =23,46 мм

d32 = 27 - 2,7*0,2 =26,46 мм

 мм

мм

Длина рабочей части ступени

где = 1-2 мм - длина фаски.

- 3…5 мм - величина обратного конуса. Величина уменьшения диаметра на заднем торце обычно составляет 0,5-0,7 мм.

мм

мм

Ступенчатые развертки можно выполнять без обратной конусности, так как ее наличие практически не оказывает влияния на точность обработки отверстий. Чтобы исключить повреждение обработанной поверхности при выводе развертки из отверстия, конец калибрующей части необходимо выполнить по радиусу, равному 3-5 мм.

Число зубьев определяется для цельных разверток

Принимаем 8.

Принимаем 8.

Для облегчения контроля диаметральных размеров и их изготовления число зубьев рекомендуется принимать четным устранения огранки отверстий распределение зубьев развертки должно быть неравномерным, разность между соседними угловыми шагами определяется зависимостью

Полученное значение округляют до ближайшей целой величины 30

Принимаем 6

Значение угловых шагов. Значения угловых шагов определяются зависимостью

где К - порядковый номер зуба.

Распределение зубьев разверток показано на рисунке 2

Рисунок 2 - Распределение зубьев разверток

Глубину стружечной канавки целесообразно выполнять переменной, что позволяет использовать для всех стружечных канавок фрезу с постоянным профильным углом. Тогда глубину канавки можно определить зависимостью:

Где - угол, соответствующий ширине спинки;

угол профиля фрезы;

с - ширина спинки зуба.

Таблица 1 - Ширина спинки зуба

D мм	Z1-1	Z2-2	Z3-3	Z4-4
24	1,0	1,3	1,1	1,2
27	1,2	1,5	1,3	1,4

Таблица 2 - Угол соответствующий ширине спинки зуба

D мм	Z1-1	Z2-2	Z3-3	Z4-4
24	2,4	3,1	2,6	2,9
27	2,5	3,2	2,8	3,0

Для D=24 мм:

мм

мм

мм

мм

Для D=27 мм:

мм

мм

мм

мм

Размеры стружечной канавки показаны на рис. 3

Рисунок 3 - Размеры стружечной канавки

Хвостовик комбинированной развертки принимаем цилиндрический диаметром 22 мм. Это делается с целью закрепления инструмента в плавающем патроне, так как у отверстия есть погрешность изготовления, а инструмент надо установить по центру. С помощью конического хвостовика, который закрепляет инструмент жестко, это осуществить невозможно.

2. Расчет шлицевой протяжки

долбяк шлицевой протяжка резание

Исходные данные:

При выборе заготовки для последующего протягивания определяют диаметр и точность предварительно изготовленного отверстия. При центрировании шлицев по внешнему диаметру, предварительно обработанное отверстие в дальнейшем не обрабатывается.

Исходные данные для расчета:

- диаметр отверстия до протягивания D₀=82 мм;

- наружный диаметр шлицев D=92H8 мм;

- внутренний диаметр шлицев d=82 мм;

- число шлицев n=10;

- ширина шлица b=12D9 мм;

- обрабатываемый материал - чугун;

- длина протягивания l_х=105 мм;

- шероховатость отверстия Ra=2,5 мкм.

Рисунок 4 - Шлицевое отверстие

Выбор схемы резания:

На основании анализа конструкций протяжек по схемам резания, представленного [3, с. 6, табл. 1], установлено, что протяжка с групповой схемой резания будет обеспечивать следующие преимущества:

- уменьшается длина протяжки;

- повышается производительность процесса протягивания4

- уменьшается расход инструментального материала;

- уменьшается суммарное усилие протягивания;

- повышается стойкость протяжки;

- снижается себестоимость обработки изделия;

Шаг черновых зубьев

Шаг черновых зубьев определяется по формуле

t = 1,9, принимаем t=20 мм.

где L - длина протягивания (l_х=105 мм);

Выписываем размеры профиля зубьев протяжки: t=20 мм; b=6,0 мм;

h=9,0 мм; r=4,5 мм; F_акт =68,58 мм². Значение углов резания б и г принимаем по таблице [3, табл. 8 стор. 16]:

Передние углы для всех зубьев г = 20є, значение задних углов для черновых и переходных зубьев б = 3є, чистовых б = 2є, калибрующих б = 1є

Рисунок 5 - Размер профиля зубьев протяжки

Максимально допустимая сила резания

Сила резания, допускаемая прочностью опасного сечения по впадине первого зуба определяется из выражения:

_Pдоп =Н,

где D_оп - диаметр опасного сечения (D_оп =D₀-2h=82-2Ч9=64 мм);

-допускаемое напряжение на растяжение.

Расчетное тяговое усилие станка 7А540 [3, табл. 7 ст. 15]:

P_ст =ЧQ=0,9Ч40Ч10⁴=36Ч10⁴ Н,

где - КПД станка (=0,9);

Q - тяговое усилие станка (Q= 40Ч10⁴ Н);

За величину максимально допустимой силы резания P_доп принимаем наименьшее из полученных значений:

P_доп = P_ст =3,1Ч10⁵ Н.

1. Максимальная глубина стружечной канавки по допустимому усилию:

h_[у]= ;

Величина h принятая по таблице меньше h_[у]. Коэффициент заполнения стружечных канавок для чугуна K=2,2.

Подача черновых секций:

S_zч =;

Фактический коэффициент заполнения стружечной канавки:

K_min =

Количество зубьев в черновых секциях:

В случае срезания стружки по групповой схеме резания фасочные зубья группируются в двузубые секции, аналогично шлицевым зубьям, причем первые зубья в каждой секции имеют на боковых сторонах выкружки для разделения стружки по ширине, а вторые выполняются без выкружек, заниженные по диаметру на 0,02 - 0,04 мм.

Таким образом, количество зубьев в черновых секциях принимаем для фасочной части Z_чсф =2, шлицевой Z_чсш =2.

Сила протягивания на черновых зубьях:

На фасочной части:

;

Значение коэффициентов выбираем по таблице 9,10 [1, с. 17-18]

C_p =120; x = 0,73; K_г =1; K_н =1,15; K_с =0,9.

На шлицевой части:

;

Определение общей длины протяжки

общая длина фасочной и шлицевой частей:

;

общая длина чистовой и калибрующей и переходной частей:

где .

длина задней направляющей:

общая длина:

.

Геометрия зубьев:

На вершинах калибрующих зубьев выполняется цилиндрическая ленточка f =0,2 - 0,3 мм. Вспомогательный угол в плане на шлицевых зубьях ц = 1,5єс лентой по боковой поверхности f_б =0,8 - 1,0 мм выполняется на тех зубьях, высота шлицевых выступов которых не менее 1,2 - 1,3 мм. На первых зубьях черновых и переходных секций выполняются выкружки. Радиус выкружек определяется графически, при этом их глубина должна быть не менее 3S_zч.

Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика - сталь 40ХН. Сила резания, допускаемая прочностью хвостовика в опасном сечении, принимаем [3, табл. 6 стор. 14]. Диаметр хвостовика D_хв принимается равным ближайшему меньшему значению по отношению к D₀.

D_хв=42 мм; D₁=33 мм; D₂=41 мм; l₁=90 мм; l₂=20 мм; l₃=32 мм; c=8 мм;

[у_р]=400 МПа.

Рисунок 6 - Основные размеры хвостовика

3. Расчет зуборезного долбяка

Долбяки для цилиндрических колес с эвольвентным профилем зубьев. Применяются для нарезания методом огибания цилиндрических зубчатых колес с внешними и внутренними зубьями 6-8-й степеней точности. Долбяк представляет собой корригированное зубчатое колесо с прямыми или косыми зубьями, имеющее положительную или отрицательную коррекцию, поэтому зацепление долбяка с зубчатым колесом в процессе обработки, которое обычно называется станочным зацеплением, аналогично зацеплению корригированной зубчатой передачи. Торцовое сечение долбяка, которое при зацеплении с колесом образует нулевую передачу, называют исходным сечением, отстоящим обычно от передней поверхности нового долбяка на расстояние А.

Расстояние от передней поверхности нового долбяка до исходного сечения считается положительным смещением исходного контура, а от торцового сечения предельно сточенного долбяка до исходного сечения - отрицательным смещением. В исходном сечении начальная окружность совпадает с делительной окружностью, а размеры зубьев - толщина зуба по дуге делительной окружности, высота головки и ножки - будут равны соответствующим размерам исходного контура рейки долбяка. В целях повышения срока службы долбяка целесообразно увеличить исходные расстояния, однако данное обстоятельство ограничивается опасностью заострения зубьев или неполной обработкой рабочего участка профиля.

При большом значении отрицательного исходного расстояния возникает опасность подрезания зубьев колеса или среза вершины зуба. Так как конструктивные элементы долбяка: число зубьев, делительный диаметр, исходные размеры зубьев, углы резания - являются известными или обычно задаваемыми величинами, то расчет долбяка в основном сводится к определению оптимальных значений исходных расстояний для конкретных условий обработки.

Очевидно, что задаваемые исходные расстояния должны способствовать максимальному сроку службы долбяка и обеспечению правильности нарезания зубьев колеса. При этом долбяки как с положительным, так и с отрицательным смещением исходного контура, т.е. при любой степени точности, должны обеспечивать требуемую точность обработки.

В связи с этим так называемый проектный расчет долбяка для
нарезания конкретного изделия зубчатого колеса с заданными
размерами состоит из задания исходных расчетных параметров,
определения исходных расстояний по лимитирующим факторам и
размеров различных конструктивных элементов [20]. Проектный
расчет должен обеспечивать получение идентичных размеров нарезаемых зубьев колеса за весь срок службы долбяка, исключая опасность подреза ножки или неполной обработки головки зуба изношенным долбяком, а также образования большой переходной кривой новым долбяком. Для расчета долбяка необходимо иметь следующие данные нарезаемого колеса (обозначения с индексом 2) и сопряженной с ним шестерни (обозначения с индексом 1). Угол зацепления мо дуль т, профильный угол, число зубьев шестерни z1 и колеса z2 диаметры делительных окружностей d₁ и d₂, диаметры вершим зубьев d_al и d_a2, диаметры впадин зубьев d_f1 и d_f2, межцентровое расстояние а_ш, угол наклона линии зуба .

Диаметры делительных окружностей шестерни и колеса:

;

мм; мм;

Диаметры вершин зубьев шестерни и колеса

;

мм; мм;

Диаметры впадин зубьев шестерни и колеса:

мм; мм;

Действительный угол зацепления в передаче:

.

Диаметры основных окружностей шестерни и колеса:

;

мм; мм;

Наибольший радиус кривизны «профиля зуба нарезаемого колеса:

.

Радиус кривизны в точке начала активной части профиля зуба нарезаемого колеса:

мм.

Определение исходных данных. Число зубьев долбяка выбирается с учетом имеющихся стандартных делительных диаметров долбяков в соответствии с ГОСТ 9323-79* или ГОСТ 10059-81Е, возможностей имеющегося оборудования, эвольвентных копиров, делительных дисков:

где d'_Q - номинальный делительный диаметр,

т - модуль нормальный.

Принимаем 14.

Диаметр делительной окружности долбяка:

мм.

Диаметр основной окружности:

мм.

Боковой задний угол в плоскости, параллельной оси долбяка:

.

Размеры долбяка в исходном сечении. Диаметр окружности вершин зубьев долбяка в исходном сечении:

мм.

Толщина зуба на делительной окружности:

мм.

Угол давления на головке зуба:

.

Толщина зуба на вершине в исходном сечении:

мм.

Расчет исходных расстояний. Станочный угол зацепления переточенного долбяка, гарантирующий отсутствие среза профиля зуба долбяка:

;

где р₀ - минимальный радиус кривизны профиля зуба долбяка, принимаем равным 5 при мм.

Станочный угол зацепления переточенного долбяка, вызывающий подрез ножки зуба колеса, при d_n < d_bz:

.

Максимально допустимое отрицательное исходное расстояние предельно сточенного долбяка:

=19,8 мм.

для прямозубых С=2*tg=0,11.

Станочный угол зацепления нового долбяка, обеспечивающий полную обработку рабочей части профиля зуба колеса:

Положительное расстояние, определяющее полную обработку рабочей части профиля зуба колеса:

мм.

Расчетный задний угол по верху долбяка:

.

Максимально возможная величина стачивания долбяка вдоль его оси:

68,9 мм.

Принимаем положительное исходное расстояние если и . Где В_р =54 мм.

мм.

Станочный угол зацепления нового долбяка

.

б_н=20є58'.

Наружный диаметр нового долбяка:

мм.

Станочный угол зацепления предельно сточенного долбяка:

.

б_с=20^°,49^?.

Принимаем высоту долбяка:

мм.

Где b = 9,5 мм.

Толщина зуба на делительной окружности по нормали:

мм.

Полная высота зуба долбяка:

мм.

Диаметры основных окружностей долбяка при шлифовании его профиля:

мм.

Проверочный расчет долбяка:

Станочный угол зацепления долбяка и нарезаемого колеса

.

б_1,u=21^є45^?.

Межцентровое расстояние долбяка и нарезаемого колеса:

мм.

Диаметр окружности впадин зубьев колеса после нарезания долбяком:

мм.

Угол зацепления нарезаемого и сопряжённого с ним колес в зубчатой передаче:

.

б=20^є.

Радиус кривизны профиля зубьев колеса в точке начала активной части:

.

Радиус кривизны в точке начала активной части профиля зуба нарезаемого колеса:

мм.

4. Описание карты наладки

По заданию разрабатываем карту наладки на затачивание долбяка по передней поверхности.

Выбираем режимы резания [3, стр. 301].

V=35 м/с; S=0,3 мм/об; t=0,015 мм.

Выбираем круг ПП 100х20х20 24А 10-П С2 7 К5 35 м/с А1 кл. ГОСТ 2424-83

ПП - прямого профиля;

100 - наружный диаметр;

20 - ширина;

20 - диаметр посадочного отверстия;

24А - материал белый электрокорунд;

10-П - зерно 0,1;

С2 - степень твердости;

7 - структура №7;

К5 - связка керамическая;

35 м/с - рабочая скорость м/с;

А - класс точности;

1 - 1-го класса неуравновешенности.

Долбяк устанавливается на гладкую цилиндрическую оправку 7110 - 0481 ГОСТ 16212-70. Закрепляют круглой гайкой 42-6Н5.

Круг устанавливают на гладкую цилиндрическую оправку 7110 - 0445 ГОСТ 16212-70. Закрепляют болтом М8х50 ГОСТ 7798-70.

Вывод

В ходе проделанной работы был произведён расчёт, проектирование заданных режущих инструментов и обоснование выбора размеров, технических требований для инструментов, разработаны их рабочие чертежи, приведенные в приложении с указанием предельных отклонений размеров деталей и шероховатостей на поверхности инструмента.

В курсовом проекте приведен выбор материала инструментов, рассчитаны и выбраны конструктивные параметры инструмента, показана целесообразность применения разработанного варианта инструмента.

Список использованной литературы

1. Протяжки для обработки отверстий/ Д.К. Маргулис, М.М. Тверской, В.Н. Ашихмин и др. - М.: Машиностроение, 1986. - 232 с.

2. Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу «Проектирование и производство металлорежущих инструментов»/ Сост.: И.А. Малышко, С.Л. Толстов. - Донецк: ДПИ, 1991.-39 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

4. Расчет зуборезных инструментов. Романов В.Ф.М.: Машиностроение, 1969, стр. 251.

Размещено на Allbest.ru