Расчет и проектирование протяжки для круглого отверстия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

протяжка резание конструктивный

Наименьший диаметр обрабатываемого отверстия ;

Величина допуска на отверстие ;

Характер стенок отверстия ТН - тонкостенное;

Материал детали - ст. 30;

Твердость материала - НВ179;

Длина детали ;

Наименьший диаметр отверстия под протягивание ;

Класс точности dо - Н12;

Модель протяжного станка 7А510;

Тяговое усилие протяжного станка Qт = 10 т;

Наибольший ход каретки протяжного станка Lст = 1250 мм;

Толщина фланца приспособления - 25;

Тип рабочего патрона А - автоматический;

Конструктивные особенности протяжки ЗХ/ВЗ - наличие заднего хвостовика и выглаживающих зубьев.

Рисунок 1. - Эскиз детали



2. Выбор материала инструмента

Для проектирования протяжки выбираем быстрорежущую инструментальную сталь марки Р9, химический состав которой приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав стали марки Р9

Содержание элементов, %
W	V	Co	Si	Mo	Mn	Ni	P	Cr	S
8,5 - 9,5	2,3 - 2,7	Не более 0,5	Не более 0,5	Не более 1	Не более 0,5	Не более 0,4	Не более 0,03	3,8 - 4,4	Не более 0,03

Расшифровка марки стали Р9: буква Р говорит о том, что перед нами инструментальная быстрорежущая сталь, в которой присутствует вольфрам в количестве около 9%.

3. Расчет конструктивных элементов круглой протяжки

1) Припуск на сторону отверстия под протягивание определяем по формуле:

,

где - номинальный диаметр протягиваемого отверстия, мм;

- минимальный диаметр отверстия заготовки под протягивание, мм.

.

2) Подъем на зуб на сторону выбирают по таблице 3 [4]. Принимаем .

Между режущими и калибрующими зубьями делают несколько зачищающих зубьев с постоянно убывающим подъемом на зуб. Принимаем и распределяем подъем на зуб следующим образом:

3) Профиль, размеры зуба и стружечных канавок между зубьями выбирают по таблице 9 [4] в зависимости от площади слоя металла, снимаемого одним режущим зубом протяжки. Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию:

4)

,

где - коэффициент заполнения канавки, выбирают по таблице 11 [4], учитывая, что сталь 30 с твердостью НВ179 имеет предел прочности , принимаем ;

- площадь сечения канавки, мм²

;

- площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом, мм².

;

.

Пользуясь таблицей 9 [4] для ближайшего большего значения , при стружечной канавке с удлиненным дном (рис. 1.2) принимаем: шаг зубьев протяжки ; глубину канавки ; длину задней поверхности ; радиус скругления канавки и .

Рисунок 2 - Эскиз профиля режущих зубьев протяжки

Шаг калибрующих зубьев круглых протяжек принимаем равным 0,6 - 0,8 шага режущих зубьев. Принимаем .

Рисунок 3 - Эскиз профиля калибрующих зубьев

На калибрующих зубьях делается ленточка с углом Ширина ленточки  мм (рис. 1.3).

Шаг зачищающих зубьев протяжки делают переменным: от до . Принимаем изменение шага  мм. Тогда из двух смежных шагов один равен  мм, а второй  мм.

5) Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев выбираем по таблицам 6 и 7 [4]: передний угол; задний угол: для черновых зубьев , для калибрующих .

Число стружкоразделительных канавок выбираем по таблице 2 [4]: число канавок . Предельное отклонение передних углов всех зубьев , задних углов режущих зубьев , задних углов калибрующих зубьев .

Рисунок 4 - Эскиз стружкоразделительных канавок

6) Максимальное число одновременно работающих зубьев:

.

7) Определяем размеры режущих зубьев. Диаметр первого зуба принимаем равным диаметру передней направляющей части: . Диаметр каждого последующего зуба увеличиваем на . На последних трех зачищающих зубьях, предшествующих калибрующим зубьям, подъем на зуб постепенно уменьшаем по данным п. 2.

8) Число режущих зубьев подсчитываем по формуле и затем уточняем по таблице размеров зубьев:



где - величина припуска под протягивание на сторону.

.

Принимаем .

9) Диаметр калибрующих зубьев определяем по формуле:

,

где - максимальный диаметр обрабатываемого отверстия;

- изменение диаметра отверстия после протягивания, определяется для каждого материала опытным путем, при протягивании стали наблюдается разбивание в пределах 0,005…0,01 мм.

.

10) Число калибрующих зубьев принимаем по таблице 12 [4].

По таблице П. 3 [3] по допуску выбираем квалитет точности . Принимаем число калибрующих зубьев , а число зачищающих зубьев .

11) Число выглаживающих зубьев принимаем . Размеры отдельных элементов выглаживающих зубьев зависят от шага зубьев, а шаг от длины протягиваемого отверстия. По таблице 13 [4] при длине протягиваемого отверстия , принимаем шаг . Выбираем второй тип зубьев (рис. 1.5), который применяется при шаге больше 6 мм для обработки незакаленных сталей. Для этого типа размеры выглаживающих зубьев:

,

,

.



Рисунок 5 - Эскиз выглаживающих зубьев

Диаметр выглаживающих зубьев принимаем равным  мм.

12) Вычисленные размеры зубьев сводим в таблицу 2, помещаемую на рабочем чертеже протяжки.

Таблица 2 - Диаметры зубьев протяжки

Номер зуба	Диаметр, мм	Номер зуба	Диаметр, мм
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	11,200 11,262 11,324 11,386 11,448 11,510 11,572 11,634 11,696 11,758 11,820 11,882 11,944 11,975	15 16	11,996 12,006
		17 18 19 20 21 22	12,014
		23 24 25 26 27	12,016

13) Длину протяжки от торца хвостовика до первого зуба принимают по станку в зависимости от патрона, толщины опорной плиты, приспособления для закрепления заготовки, зазора между ними, длины заготовки и других элементов:



,

где - длина входа хвостовика в патрон, зависящая от конструкции патрона, принимаем ;

- зазор между патроном и стеной опорной плиты станка, равной 5…20 мм, принимаем ;

- толщина стенки опорной плиты станка, принимаем ;

- высота выступающей части планшайбы, принимаем ;

- длина передней направляющей с учетом зазора ?:

,

где  мм.

.

Находим , принимаем . Длина должна быть проверена по станку с учетом длины протягиваемого изделия согласно таблицы 23 [4]: ; так как , то , принимаем .

Рисунок 6 - Схема для определения длины протяжки от торца хвостовика до первого зуба



14) Выбираем конструктивные размеры хвостовой части протяжки по ГОСТ 4044-70. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Рисунок 7 - Основные размеры хвостовика

Длина переходного конуса равна 5…40 мм, принимаем . Диаметр передней направляющей принимаем равным диаметру предварительного отверстия заготовки с предельным отклонением по : ; длина передней направляющей до первого зуба . Длину шейки принимаем конструктивно в зависимости от габаритов станка:

,

,

принимаем .

Диаметр задней направляющей протяжки должен быть равен диаметру протягиваемого отверстия с предельным отклонением по , прочие размеры задней направляющей даны в таблице 24 [4].



Рисунок 8 - Эскиз задней направляющей протяжки

Задний хвостовик протяжки делаем аналогично переднему с теми же размерами.

15) Определяем общую длину протяжки :

.

Длина рабочей части:

,

где - количество черновых зубьев;

- количество зачищающих зубьев.

.

Длина калибрующей части:

,

.

Длина выглаживающих зубьев:

,

.

Длина задней направляющей принимается в зависимости от диаметра задней направляющей (таблица 24 [4]). Этот диаметр равен диаметру протянутого отверстия:

,

выполненного с полем допуска , т.е. ; .

Длину заднего хвостовика принимаем .

Тогда

.

Принимаем .

4. Расчет силы резания и проверка протяжки на прочность

1) Определяем максимально допустимую силу резания :

,

где - коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала и формы протяжки;

- ширина срезаемого слоя, равная диаметру чернового режущего зуба, имеющего наибольший диаметр;

- толщина срезаемого слоя (подъем на зуб );

- показатель степени;

- максимальное число зубьев, одновременно находящихся в работе;

- поправочные коэффициенты соответственно на передний угол, на изнашивание инструмента и на СОЖ.

Для круглых протяжек, при работе ст. 30 . При переднем угле , ; - для зубьев протяжки с острыми режущи кромками; - при применении СОЖ; .

Тогда сила резания

.

Полученная сила не должна превышать тяговую силу станка, приведенную в его паспортных данных. В данном случае тяговая сила станка равна 100000 Н, следовательно, обработка возможна.

2) Проверяем конструкцию протяжки на прочность.

Рассчитываем конструкцию на разрыв во впадине первого зуба по формуле:

,

где площадь опасного сечения

;

напряжение в опасном сечении

.

Напряжение в опасном сечении не должно превышать допустимого .

Приведем аналогичный расчет для сечения хвостовика ():



;

.

Полученное значение напряжения также является допустимым. Оно не должно превышать допустимого .

3) Рассчитываем хвостовик на смятие:

,

где - опорная площадь замка

,

где и - размеры хвостовика.

Откуда допустимое напряжение при смятии

.

Допустимое напряжение на смятие не должно превышать 600 МПа, что выполняется.

Для данных условий работы режущую часть протяжки изготавливают из стали Р9, а хвостовик - из стали 40Х.

5. Выбор предельных отклонений на основные элементы протяжки и другие технические требования

1) Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования выбираем по ГОСТ 9126-76.

2) Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034-74, форма В.

Размещено на Allbest.ru