Проектирование круглой протяжки

Размещено на http://www.allbest.ru/

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проектирование круглой протяжки

1.1 Задание для проектирования протяжки

Спроектировать круглую протяжку для обработки деталей с цилиндрическими отверстиями и выполнить ее рабочий чертеж.

Номинальный диаметр d=20мм

Длина отверстия L=40мм

Поле допуска отверстия : Н8

Материал заготовки : 45Х

Шероховатость:Ra 1,25

Протягивание является одним из наиболее эффективных видов обработки металлов резанием. Протяжки являются сложным, высокопроизводительным, многолезвийным и дорогостоящим специальным инструментом, изготовляемым для обработки определенных деталей. Выбор параметров протяжек зависит от размеров обрабатываемой детали и протяжного станка.

Экономическая эффективность от их применения в полной мере выявляется лишь при массовом и серийном характере производства изделий. Однако на предприятиях с единичным и мелкосерийным выпуском изделий протяжки могут дать весьма значительный эффект, если формы обрабатываемых поверхногтей и их размеры нормализованы.

Основными этапами расчета протяжек являются: определение подачи на зуб и расчет стружечных канавок для размещения в них стружки, определение сил резания, расчет на прочность и определение общей длины протяжки.

Основными конструктивными частями протяжки являются:

Длина и размеры хвостовой части для закрепления протяжки в патроне протяжного станка;

Длина шейки с нанесением на ней маркировки;

Длина и диаметр переднего направления для установки на протяжке заготовки, с предварительно обработанным отверстием;

Расстояние (длина) от хвостовика до первого режущего зуба;

Длина и диаметр режущей части ;

Длина калибрующей части;

7. Длина и диаметр заднего направления для исключения возможного повреждения протяжкой окончательно обработанного отверстия в момент её выхода из отверстия.

Первоначально определяются размеры отверстия до протягивания. Исходное отверстие до протягивания является круглым. По исходному диаметру отверстия выбирают размеры хвостовика и переднее направление протяжки. Диаметр хвостовика принимают, возможно большего диаметра, но не более диаметра подготовленного отверстия.

1.2 Расчетная часть

1. Диаметр предварительного отверстия

d₀ = d-A₀=20-0,9=19,1мм

где d - номинальный диаметр окончательного отверстия в детали;

А₀=0,9мм - припуск на диаметр (прил. 1 ,табл.З)

2. Наибольший допустимый диаметр отверстия

d_max = d + ?^B_d =20+0,033=20,033мм

где ?^B_d =33мкм- верхнее отклонение диаметра отверстия

3. Диаметр последнего режущего и калибрующих зубьев



d_n = d_k = d_max - ?=20,033-0,01=20,023мм,

где d_n -диаметр последнего режущего зуба ; d_k - диаметр калибрующих зубьев; ?=0,01 - наибольшее разбивание по диаметру (0,005 - 0,01)

4. Суммарный подъем протяжки

??d = d_n - d₀=20,023-19,1=0,923мм

5. Количество режущих зубьев

Z_р=(??d+2 S_z) 2 S_z +3=(0,923+2*0,02)/2*0,02+3=24

где S_z=0,02 - подача на зуб (прил.1,табл. 4);

6. Шаг режущих зубьев

P = (1,25?1,5*)L^1/2=(7,906?9,487)мм

где L - длина отверстия

Округлим до ближайшего большего целого значения Принятый шаг Р_в =9,5 (прил.1,табл. 5)

Максимальное количество одновременно работающих зубьев

Z_{i max}= L/ Р_в+1=40/9,5+1=4,21?3

Примем Z_{i max}=5 (табл. 5)

9. Расчетное значение шага (округляется до большего целого)

Р_р = L/( Z_{i max}-0,1)=40/(5-0,1)=8,16мм



Примем Р_р = 8,5мм

10. Радиус закругления стружечной канавки (прил.1,табл. 6)

Примем Z₀ =1,5

11. Ширина зуба (прил. 1 ,табл. 6)

Примем с =3мм

12. Высота зуба (прил. 1,табл. 6)

Примем h=3мм

13. Активная площадь стружечных канавок (прил.1,табл. 6)

F_k =7,07мм²

14. Выбирается коэффициент заполнения стружечной канавки (прил. 1,табл. 7)

К_з= F_k/ S_zL=7,07/0,02*40=8,8375

15. Подача, допустимая по размещению стружки

S_zk= F_k/ К_зL=7,07/8,8375*40=0,02 мм/зуб

16. Наибольшее усилие, допускаемое хвостовиком (прил. 1,табл. 8)

Р_x = F_x ? _x=153,86*250=38465(H)

где ? _x=250МПа - допускаемое напряжение растяжения хвостовика

F_x=?d²_x/2=3,14*14²/2=153,86мм²

17. Наибольшее усилие, допускаемое протяжкой на прочность по первому зубу



P₁ = ?(d₀-2h)² ?₁/4=3,14*(19,1-2*3)²*300/4=40414,155Н

где ?₁ =300 МПа - допускаемое напряжение на растяжение, (прил. 1,табл. 8)

Тяговая сила протяжного станка (прил. 1,табл. 9)

Принимается сила равная Р₀= 0,9Р₀=0,9*102=91,8кН

Расчетная сила резания

Выбирается меньшее значение из Р_х; P₁ ; 0.9Р₀

Р_Р= P_x=38465Н

Подача, допустимая по силе резания

S_zр=( Р_Р/СрdZ_{i max} К_уК_иК_с?)^1/x= =(38456/2860*3,14*5*0,85*1*1*20)^1/0,85=0,03мм/зуб>0,02 мм/зуб

где х=0,85 - показатель степени (прил. 1,табл. 9)

Ср=2860 - постоянная (прил.1,табл. 10)

К_у=0,85, К_и=1, К_с=1 - поправочные коэффициенты (прил. 1 ,табл. 11)

передний ?=20^о и задний ?=3^о углы зубьев протяжки по табл. 12,13 (прил.1). S_zp > S_к, следует применять одинарную схему резания.

21. Примерная длина режущей части при одинарной схеме резания, мм

l_р= A₀ Р_Р/2S_{z min}=0,9*8,5/2*0,02=191,25мм

22. Диаметры режущих зубьев с учетом принятых схем резания, чисел зубьев в группе Z_z и выбранных подач Sz:

d_n = d₀ + (n - 1)?d,



где n= 1,2,3,4 , ?d = 2S_z=0,04мм/зуб

d₁=19,1мм d₆=19,3мм d₁₁=19,5мм

d₂=19,18мм d₇=19,34мм d₁₂=19,54мм

d₃=19,18мм d₈=19,38мм d₁₃=19,58мм

d₄=19,22мм d₉=19,42мм d₁₄=19,62мм

d₅=19,26мм d₁₀=19,46мм d₁₅=19,66мм d₁₆=19,7мм d₂₁=19,9мм

d₁₇=19,74мм d₂₂=19,94мм

d₁₈=19,78мм d₂₃=19,98мм

d₁₉=19,82мм d24=20,02мм d₂₀=19,86мм

23. Шаг калибрующих зубьев

Р_к=0.7Р_Р=0.7*8,5=5,95мм

24. Длина калибрующей части

l_к= Р_к Z_к=5,95*6=35,7мм

где Z_к=6- число зубьев калибрующей части (прил. 1,табл. 14)

25. Общая длина протяжки

Lnр=(l₁+ l₂ + l₃ + l₄) + l_P+ l_K+ l_n =485,95=486мм

где l₁=54мм, l₂=105мм, l₃ =40мм, l₄=30мм - длина протяжки до первого режущего зуба (табл. 15);

l_n=30мм - длина задней направляющей части (прил. 1,табл. 16).

26. Допустимая длина протяжки

L_{nр min} = 40d =40*20=800мм ? 2000 мм

27. Необходимая длина рабочего хода, мм



l_рх = L+ l_P+ l_K=40+191,25+35,7=266,95=267мм

28.Количество и размеры стружкоразделительных канавок

(прил.1, табл.17).

канавок - 40

S_k=0,9мм

h_k=0,6мм

V_k=0,25



2. Проектирование червячной фрезы

2.1 Задание для проектирования фрезы

Спроектировать червячную зуборезную фрезу для нарезания цилиндрических колес с эвольвентным профилем, выполнить ее рабочий чертеж.

Модуль нарезаемого колеса: m = 3 мм

Угол профиля исходного контура: а₀ = 20°

Угол наклона линии зуба: ?= 0°

Степень точности нарезаемого колеса по ГОСТ 1643-81: 7

Материал нарезаемого колеса: 35Х

Твердость нарезаемого колеса: не более 207 НВ

Червячные фрезы применяются для черновой и чистовой обработки цилиндрических зубчатых колес наружного зацепления с прямым, винтовым и шевронным зубьями, червячных колес и колес внутреннего зацепления. Червячные фрезы для цилиндрических колес согласно ГОСТ 9324-80 изготавливают трех типов и четырех классов точности:

тип 1 - фрезы цельные прецизионные класса точности АА модулей m = 1 - 10 мм; тип 2 - фрезы цельные общего назначения классов точности A,B,C,D с m = 1-12 мм; тип 3 фрезы сборочные общего назначения классов точности A.,B,C,D с m = 8-25 мм(АА - для нарезных зуборезных колес 7-й степени точности; А - 8-й степени точности; В - 9-й степени точности; С - 10-й степени точности; Д - 11-й степени точности по ГОСТ 1643-81). Этими фрезами обрабатывают колеса 7 - 11-й степеней точности (ГОСТ 1643-81).

Червячные фрезы могут работать с осевой, радиальной, диагональной и тангенциальной подачами. В последнем случае конструкция фрезы снабжается режущей частью длиной, равной двум осевым шагам фрезы и с углом конуса 20° - 30°. По способу крепления фрезы делаются насадными и хвостовыми. Проектирование фрез заключается в назначении размеров профиля их зубьев и выборе геометрических параметров.

2.2 Расчетная часть

В зависимости от модуля m = 3 мм и класса точности нарезаемого колеса 7 выбираем фрезу цельную прецизионную класса точности АА. Определяем параметры червячной фрезы.

Число зубьев (стружечных канавок) и диаметр фрезы по таблице 1 выбираем Z_K0 =14,d_a0 = 112мм

Диаметр отверстия под оправку по таблице 1 выбираем d = 40мм

Общая длина фрезы

по таблице 1 выбираем L₀ = 112мм

4. Диаметр буртиков по таблице 1 выбираем d₁ = 70мм

Диаметр выточки в отверстии d₂=d + 2=40 + 2 = 42мм

Длина шлифованных поясков в отверстии

L₁= (0.22 ? 0.26)L₀ = (0.22 - 0,26)*112 = (24,64 - 29,12)мм

7. Шаг по нормали

Р_п0 = ?m = 3.14 16* 3 =9,4248мм

8. Толщина зуба в нормальном сечении по делительному диаметру

S_n0 = 0.5 Р_п0 + ?S = 0.5 * 9,4248 + 0=4,7124мм

где ?S - припуск по толщине зуба нарезаемого колеса под дальнейшую обработку. По рекомендациям для классов точности АА принимается

?S = 0мм.

9. Высота головки зуба



h_а0 = m (h_a * +с*) = 3* (1 + 0,3) = 3,9мм

При нарезании зубчатых колес, не имеющих смещения исходного контура, следует принимать h_a* =1 и с* = 0,3 при т > 2.5мм

10. Высота ножки зуба

h_f0 = т (h_a * +с*) = 3*(1 + 0.3) = 3,9мм

11. Высота зуба

h= h_а0 + h_f0 =3,9 +3,9 = 7,8мм

Толщина зуба по вершине в нормальном сечении S_na0 =S_n0-2h_a0tga₀=4,7124-2*3,9*tg20° = 1,8734мм

Толщина зуба по окружности впадин в нормальной плоскости

S_nf0= S_n0+2h_f0tga₀=4,7124+2*3,9*tg20° = 7,5514мм

14. Ширина впадин по окружности впадин зубьев в нормальном сечении

е _nf0= Р_п0 - S_nf0= 9,4248 -7,551422 = 1,8734мм

15. Радиус кривизны линии притупления зуба

р_к0 = (0.3 ? 0.4) т = (0,3 ? 0.4) *3 = 0,9...1,2мм

16. Радиус кривизны переходной кривой зуба

p_f0 = (0.2 ?0.3) т = (0,2 ?0.3) *3 = 0,6...0,9мм

17. Передний угол на вершине зуба

По рекомендациям для чистовых червячных фрез класса АА ?_а = 0°

18. Передние углы на боковых режущих кромках

При ?_а = 0° величины передних углов на боковых режущих кромках зависят от направления стружечных канавок. В случае винтовых стружечных канавок угол наклона которых на делительном диаметре равен углу подъема витков фрезы на том же диаметре, передние углы на обеих боковых режущих кромках будут равны нулю ?_y =0°

19. Задний угол на вершине зуба

У затылованных червячных фрез задний угол на вершинной режущей кромке обычно принимают равный 8°-12°. Принимаем а_а =10°

20. Задние углы на боковых режущих кромках в нормальном сечении

tga_y = d_a0 tga_a sin а₀ / d_y0=112*tg1 0° * sin 20°/104,2 = 0.065; а_y = 3,7°

где d_y0 - диаметр рассматриваемой точки на боковой режущей кромке d_y0 = d_a0 -2.6m = 112-2.6*3 = 104,2мм

21. Величина затылования по наружному диаметру

K=?d_a0tga_aZ_K0=3,14*112*tg10°/14= =9,14

Величина К округляется до ближайшего большего значения спада кулачка в соответствии с размерами стандартных кулачков т.е. К = 10мм

У шлифованных фрез для выхода круга и обеспечения правильной формы шлифованной поверхности производится второе затылование. Спад второго кулачка принимается

К₁=(1,2?1,5) К₁= (1,2?1,5)*10 = 12...15мм

Найденное значение также округляется до стандартного ближайшей величины спада кулачка, т.е. К₁ =15мм

22. Глубина стружечной канавки

Для шлифованных фрез



Н_к ? h₀+( К +К₁)/2+1,5=7,8+(10+15)/2+1,5=21,8мм

23. Радиус закругления стружечной канавки

r_к??(d_a0-2 Н_к)/10 Z_K0=3,14*(112-2*21,8)/(10*14)=1,53мм

24. Угол стружечной канавки

Принимается в зависимости от числа канавок(табл.4).

18° ,т.к. Z_K0>12

25. Делительный расчетный диаметр

d_р0 = d_a0-(2h_a0 +2o?)=112-(2*3,9+2*0,15)=103,9мм

где а - коэффициент смещения расчетного сечения; ?= 0.15 - для фрез классов точности АА; ? = 0 - для других, менее точных фрез.

26. Угол подъема витков червячной фрезы на делительном расчетном диаметре

Sin?₀= т Z₀/ d_р0=3*1/103,9=0,0289; ?₀=1,65° ,

где Z₀=1, т. к. фреза однозаходная

27. Осевой шаг

Р₀ = Р_п0 /cos ?₀ , = 9,4248/cos 1,65° = 9,4287мм

28. Толщина зуба по делительному диаметру в осевом сечении

S₀ = S_n0 /cos ?₀ = 4,7124/cos1,65° = 4,7144мм



29. Диаметр шпоночного паза принимаем по ГОСТ 9472 - 83

Для диаметра d = 40мм выбираем размер шпоночного паза: b^xt₁= 16,4х9,0мм

30. Угол наклона и направление стружечных канавок

Стружечные канавки для создания равных передних углов на боковых режущих кромках зубьев фрезы выполняются нормально углу подъема витков фрезы. При этом угол наклона канавок равен углу подъема витков фрезы на делительном расчетном диаметре т.е. µ= ?₀=1,65°

31. Ход стружечных канавок

P_zk0 = ?d_p0 ctgµ= 3.14 * 103,9* ctg0° = 0мм

32. Заборный конус

Червячные фрезы, предназначенные для нарезания прямозубых колес, изготавливаются без заборного конуса. При обработке же зубчатых колес, имеющих угол наклона зубьев больше 20°, целесообразно применять червячные фрезы с заборным конусом, который располагается на входной стороне фрезы и дает возможность уменьшить нагрузку на зубья, первыми входящими в резание.

Длина заборного конуса обычно принимается равной (5 ?7)т = (5 ?7)*3= 15...21мм, а его угол 18 - 30°

33. Угол установки фрезы на станке

фреза протяжка деталь

Х=?± ?₀= 0° +1,65° = 1,65°

33. Угол профиля червяка

tga_хч=tga₀/ cos ?₀=tg20 °/cos1,65°=0,364; a_хч=20^о



Список литературы

1. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение. - 1984. 272с.

2. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов./Под редакцией Г.Н. Кирсанова. М.: Машиностроение. -1986. 253с.

3.0всянников B.C. Проектирование червячных зуборезных фрез. Методические указания к курсовой работе по курсу «Режущие инструменты» для студентов специальностей 1201 и 1202.- Саратов: СПИ, 1986.-40с.

Размещено на Allbest.ru