Проектирование металлорежущего инструмента

- 3 -

Кафедра: Резания, станки и инструменты

Курсовой проект

Проектирование металлорежущего инструмента

Содержание

I. Проектирование фасонного резца

II. Проектирование червячной зуборезной фрезы

III. Проектирование цилиндрической протяжки

I. Проектирование фасонного резца

Исходные данные.

Деталь - штуцер; заготовка - шестигранный пруток; марка материала - Латунь Л63; предел прочности - _в=290 МПа; d = 39,6 мм; d₁= 27 мм; d₂= 20 мм; S = 30 мм; l = 25 мм; l₁= 35 мм; C= 3 мм.

Выбор базовой точки на профиле детали.

Базовая точка лежит на наименьшем радиусе детали.

Выбор количества узловых точек N на профиле детали.

В соответствии с заданным профилем детали, количества узловых точек N=6.

Выбор инструментального материала.

В соответствии с заданной маркой обрабатываемого материала выбираем в качестве инструментального материала для резца твёрдый сплав типа ВК8.

Выбор основных конструктивных параметров дискового фасонного резца.

мм;

В зависимости от максимальной глубины профиля обрабатываемой детали определяем основные конструктивные параметры резца.

Наружный диаметр D= 60h13;

Диаметр отверстия под оправку d=16H8;

Диаметр выточки под головку болта d₁=25 мм;

Ширина b_max=14 мм;

Зазор K=4 мм;

Радиус R=1 мм;

Диаметр рифления d₂=20 мм;

Длина рифления l₂=3 мм;

Длина шлифовальных поясков l₁=d=16 мм;

Длина выточки под головку болта l₃=0,8d₁=0.8*25=20 мм.

Выбор геометрических параметров режущей части резца.

В зависимости от марки и физико-механических свойств обрабатываемого материала и марки инструментального материала для периферийной точки 6 профиля резца выбираем ₆=0; ₆=10 .

Высота установки резца относительно линии центров.

h_p=R sin₆=2sin10⁰=0,347 мм.

Расстояние от оси резца до плоскости передней поверхности.

мм;

Определение длины резца.

При обработке заготовок из прутка:

мм

мм;

Выбор глубины заточки.

По максимальной глубине профиля детали выбираем глубину заточки по передней поверхности резца. К=4.

II. Проектирование червячной зуборезной фрезы

Исходные данные.

Параметры зубчатого колеса с эвольвентным профилем: модуль _ m₀=3; число зубьев z=37, угол зацепления .

Параметры зубьев колеса (зубчатой рейки).

Основные параметры зубьев колес характеризуется размерами исходного контура зубчатой рейки. Параметры зубьев колеса (зубчатой рейки) определяются по следующим формулам:

h₀=2,25*m₀=2,253=6,75мм;

h_g=m₀=3мм;

S_g=0,5m₀=0,53,143=4,71мм.

Расчётный профильный угол ₀ инструментальной рейки в нормальном сечении (профильный угол фрезы) для эвольвентного зацепления.

Для эвольвентного колеса:

₀=_з=20.

Нормальный модуль фрезы принимаем равным модулю колеса (прямозубое колесо).

m_n= m₀=2 мм.

Шаг по нормали между соседними профилями фрезы.

мм.

Расчетная толщина зуба по нормали к делительной окружности..

мм,

где, - припуск по толщине зуба под последующую обработку.

Так как обработка чистовая, то .

Высота головки и ножки зуба.

мм.

Высота зуба фрезы.

мм.

Выбор типа и основных размеров фрезы (ГОСТ 9324-80)

Согласно ГОСТ 9324-80 для нарезания колеса 7 степени точности выбираем цельную прецизионную фрезу (класса точности АА, тип 1). Фрезу принимаем правозаходной.

Основные параметры:

2 мм;

90 мм _ наружный диаметр фрезы;

40 мм - диаметр отверстия под оправку;

60 мм - диаметр буртика;

90 мм - длина фрезы;

5 мм - длина буртика;

14 - число стружечных канавок (число зубьев фрезы).

Угол контакта фрезы.

.

Число зубьев фрезы.

Уточняем число зубьев фрезы по ГОСТ 9324-80 .

Геометрические параметры зубьев фрезы принимаем

; .

Падение затылка

.

По ГОСТу 9324-80 принимаем .

Поскольку фреза имеет класс АА, ее зубья могут быть нешлифованными, поэтому значения К₁ не определяем.

Диаметр начальной окружности фрезы.

мм.

Угол подъёма витков фрезы на начальной окружности.

Поскольку фреза чистовая _ число заходов фрезы.

Осевой шаг фрезы.

мм.

Угол установки фрезы на станке.

При нарезании прямозубых колес червячную фрезу устанавливают наклонно к горизонтальной плоскости под углом , равным углу подъема винтовой линии

Глубина стружечной канавки (для нешлифованного зуба).

мм.

Наименьшая длина на нарезанной части фрезы.

мм,

где , _ радиусы наружной и внутренней окружности колеса.

мм;

мм;

мм.

III. Проектирование цилиндрической протяжки

Исходные данные.

Материал: марка материала Латунь (Л63); придел прочности на растяжения МПа; диаметр заготовки ; диаметр отверстия после протягивания ; длина протягиваемого отверстия

Определение припуска под протягивание.

При ; и выбираем А=0,5.

Диаметр сверла для отверстий под протягивание.

мм;

Припуск на сторону

мм;

Определение подачи на зуб у режущих зубьев протяжки.

Назначаем . Диаметральный подъём на режущий зуб протяжки составляет мм.

Назначение суммарного подъёма на зачищающие (чистовые) зубья протяжки.

Для заданных параметров точности и качества обработанного отверстия принимаем мм и распределяем эту величину в следующем порядке:

1-й зачищающий зуб мм;

2-й зачищающий зуб мм;

3-й зачищающий зуб мм.

Расчётная глубина впадины протяжки.

мм;

Расчётный шаг режущих зубьев.

мм.

Форма и размеры стружечной канавки в осевом сечении.

Назначаем форму канавки 2.

Активная площадь стружечных канавок определяется по формуле:

;

Выбираем (минимальное табличное значение).

Размеры канавки: Р=6мм; глубина впадины h=2мм; длина задней грани g=2,5мм; радиус дна впадины R=1мм.

Определение геометрических параметров зубьев протяжки.

Назначаем передний угол режущих и зачищающих зубьев одинаковыми и равными:

Передний угол калибрующих зубьев уменьшим за счёт введения дополнительного переднего угла на фаске.

Заданные углы в случае обработки отверстий заданной точности.

на режущих зубьях ;

на зачищающих ;

на калибрующих .

Максимальное число одновременно работающих зубьев протяжки.



В полученном не целом значении дробная часть отбрасывается .

Наибольшее усилие протягивания составит

,

где С_р = 1500 м; х = 0,73; коэффициенты = 0,85; К_и = 1,15; К_с = 1

Н.

Размеры хвостовика назначаем.

Диаметр хвостовика ; диаметр шейки ; длина замка хвостовика мм; длина шейки мм; фаска мм; длина хвостовика мм; наименование поперечного сечения мм².

Диаметр передней направляющей

мм.

Допуск на по посадке f7.

Проверку протяжки на прочность производим по сечению, проходящему по канавке первого режущего зуба, и сечению хвостовика.

Растягивающие напряжения

,

где - площадь опасного сечения,

мм;

мм;

мм;

мм²;

МПа.

Выбираем материал режущей части протяжки сталь марки ХВГ, для которой допустимое МПа.

Производим аналогичный расчёт для сечения хвостовика:

МПа.

Напряжение смятия:

МПа

мм²;

Допускаемое напряжение на смятие для хвостовика из Л63 , что удовлетворяет расчёту.

Определение размеров калибрующих зубьев протяжки. Диаметр калибрующих зубьев.

;

мм;

мм;

Так как величина 0,005 - нестандартная, окончательно принимаем

Профиль и число калибрующих зубьев.

Шаг калибрующих зубьев для обработки отверстия 8-го квалитета принимаем:

мм;

Число калибрующих зубьев:

;

где _ наибольшая величина стачивания зуба при переточках; _ задней угол на калибрующих зубьях (см. п. 3.9.); _ диаметр подъема на последний зуб мм.

Величину цилиндрической фаски f_К необходимо увеличить от первого к последнему калибрующему зубу на величину 0,1мм, т.е. f₁. = 0,1 мм, f₂ = 0,2 мм, f₃ =0,3 мм и т.д. При этом наибольшая величина фаски не должна превышать 0,4 мм.

Число режущих зубьев

,

где А₁ - припуск на сторону; _ суммарный подъем на зачищающие зубья; S_Z _ подача на режущий зуб.

Составим таблицу режущих зубьев и уточним их число. Диаметр первого режущего зуба определен ранее (см. п. 3.14).

мм;

мм;

мм;

мм; мм; мм; мм;

мм; мм; мм; мм;

мм.

Учитывая, что мм, получим диаметр калибрующих зубьев мм вместо расчетного мм. Следовательно, расчет закончен.

Число и размеры стружкоразделительных канавок для режущих зубьев.

Количество канавок n_К = 22; ширина канавки S_К =1 мм; глубина канавки h_К = 0,5 мм; радиус дна канавки R=0,2мм.

Определение общей длины протяжки

Расстояние l от переднего торца протяжки до первого режущего зуба определяется как:

где l₁ =125 мм - длина хвостовика; l₂ - длина переходного конуса; l_ПШ - длины переходной шейки; l₄ - длина передней направляющей.

мм.

Длина l_ПШ переходной шейки протяжки:

мм.

Длина l₂ переходного конуса назначается конструктивно (l₂ = 20), таким образам, чтобы угол конуса составлял 15-20⁰ .

мм

Общая длина протяжки:

,

где мм - длина задней направляющей протяжки.

 мм - длина зачищающего и калибрующей частей протяжки

мм - длина режущей части протяжки.

мм

Определение допускаемого радиального биения на режущих зубьях протяжки. Радиальное биение режущих зубьев протяжек на 100 мм ее длин. мм.