Расчёт металлорежущего инструмента (124255)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования и науки Украины Донецкий Национальный Технический Университет




Кафедра “Металлорежущие станки

и инструмент





КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: ,,Металлорежущий инструмент”

на тему: ,,Расчёт металлорежущего инструмента”


ПК 04.28.43.000.00



Выполнил:

ст. гр. МС-02б Левченко А.А.


Консультант: Киселёва И.В.


Нормоконтролёр: Киселёва И.В.





Донецк 2005


ЗАДАНИЕ


Спроектировать режущие инструменты и приспособление для обрабатываемого материала Сталь 20ХН:

1.Протяжка для обработки шлицевой втулки:

L= 110 мм, Ra=2,5 мкм, D - 10×82×92H8×10H9;

2. Долбяк для обработки зубчатых колёс:

m=2 мм, z1=60, z2=120, обрабатываемый материал Сталь 8А;

3. Развёртка комбинированная для обработки отверстий:

d1=22H7 мм, d2=28H8 мм, l1=l2=38 мм;

4. Патрон плавающий для крепления развёртки.



РЕФЕРАТ


Курсовой проект: стр. 29, рис. 14,табл. 2, приложений 4, источников 4.

Объект исследования—металлорежущие инструменты: протяжка шлицевая, развёртка комбинированная и долбяк для обработки зубчатых колёс.

Цель работы: спроектировать указанные инструменты для обработки деталей с заданными размерами и параметрами.

В курсовом проекте приведены расчеты всех параметров и размеров указанных инструментов, выбраны материалы для изготовления инструмента и станки, на которых будет вестись обработка.

Разработаны рабочие чертежи расчитуемых инструментов.


ПРОТЯЖКА, РАЗВЁРТКА, ДОЛБЯК, СТРУЖЕЧНЫЕ КАНАВКИ, ХВОСТОВИК, МОДУЛЬ, ЗАТЫЛОВАНИЕ.



СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

  1. Расчет шлицевой протяжки

  2. Расчет долбяка для обработки зубчатых колес

  3. Расчет комбинированной развёртки

  4. Выбор плавающего патрона

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ


Изучение курса “Проектирование и производство металлорежущих инструментов” дает знания по расчету, конструированию, производству и эксплуатации инструментов, применяемых при обработке металлов резанием.

В курсовой работе проектируется такой инструмент как, протяжка шлицевая, развёртка комбинированная и долбяк для обработки зубчатых колёс.

Протяжка – многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвиями в направлении перпендикулярном к направлению скорости главного движения. Предназначена для обработки при поступательном главном движении резания и отсутствия движения подачи. Она является самым производительным инструментом. Протяжки – металлоемкий, сложный в изготовлении, и поэтому дорогой инструмент. Экономическая целесообразность их применения оправдывается при обеспечении оптимальных элементов конструкций и режимов резания, качественном изготовлении протяжек правильной эксплуатации.

При проектировании зуборезных инструментов, помимо решения общих вопросов, связанных с оформлением режущих инструментов, важным моментом является правильное определение и технологическое воспроизводство режущих кромок. Последнее обуславливает точность получения профиля изделия, а это является основным в технологии изготовления любого изделия. В основу конструкций долбяков положено цилиндрическое инструментальное колесо с непрерывно изменяющейся высотной коррекцией его зубьев от одного торцового сечения к другому, что необходимо для создания на нем задних углов резания. В подавляющем большинстве случаев ось долбяка располагается параллельно оси нарезаемого колеса. Долбяки применяют для нарезания колес с прямыми и винтовыми зубьями, с внешним и внутренним их расположением. Долбяками можно нарезать блочные и шевронные колеса. Особенно эффективно применять их при обработке колес с узким ободом, имеющих большое z1 с модулем m до 2 мм. Вопрос о рациональном применении долбяка в случаях, когда возможно использование червячной фрезы, должен решаться на основе сравнения машинного времени обработки.



1 РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОТЯЖКИ


Исходные данные

Исходными данными для расчета протяжки являются:

- диаметр отверстия для протягивания D0, D0=D=82 мм, так как при центрировании шлицев по наружному диаметру предварительно обработанное отверстие является окончательно обработанным и при протягивании не обрабатывается;

- наружный диаметр шлицев D, D=92 мм;

- внутренний диаметр шлицев d, d=82 мм;

- число шлицев n, n=10;

- ширина шлицев b, b=10 мм;

- размер фаски f и угол фаски β шлицевых пазов, f=0,5+0,3 мм, β=36º;

- материал детали - сталь 20ХН;

- длина протягивания L=110 мм;

- шероховатость поверхности Rа=2,5 мкм;

- тяговое усилие станка – 400000 Н, длина хода рабочего ползуна – 2000мм;

- максимальный диаметр отверстия Dmax, Dmax=82,035 мм.


Рисунок 1.1 – Втулка: а - до протягивания;

б – после протягивания.

Выбор схемы резания

Выбираем групповую (переменную) схему резания. При групповой схеме резания режущая часть протяжки состоит из нескольких групп зубьев разного диаметра. Зубья в каждой группе имеют одинаковый диаметр или высоту. Срезание металла группой зубьев осуществляется за счет увеличения ширины каждого последующего зуба по отношению к предыдущему. Стружкоразделительные канавки отсутствуют, что облегчает сворачивание стружки.

Преимущества данной конструкции состоит в том, что с увеличением подъема на зуб удельная сила резания уменьшается, что приводит к уменьшению суммарного усилия протягивания. Длина протяжки уменьшается на 30%, что способствует повышению производительности процесса протягивания и уменьшению расхода инструментального материала. Увеличивается стойкость протяжки.


Рисунок 1.2 - Схема срезания припуска комбинированной протяжкой


Выбор типа протяжки

Конструктивные особенности, суммарная длина и технологичность шлицевых протяжек во многом зависят от принятой последовательности срезания припуска, т.е. от комбинации зубьев, обрабатывающих те или иные элементы шлицевого отверстия.

При обработке шлицевой втулки с центрированием по наружному диаметру используются протяжки типа B [1,с.8]. Схема конструкции протяжки показана на рис. 1.3.

Для обрабатываемого материала Сталь 20ХН соответствует I группа обрабатываемости.


Рисунок 1.3 – Конструкция протяжки


Согласно I группе обрабатываемости стали, выбираем материал режущей части протяжки R6M5 [1,табл.3, стр.11].


Наименьший диаметр предварительно-обрабатываемого отверстия


Do=D


где D-наименьший диаметр протягиваемого отверстия, D=82 мм;

Do=D=82 мм

Тип хвостовика и его размеры

Протяжки из быстрорежущей стали с D>40 мм изготавливают из стали 40Х сварными или. Тип хвостовика и его размеры выбирают в зависимости от вида патрона протяжного станка, предпочтение отдают быстросменным патронам [1,с.12].

Согласно [1,табл.5] выбираем размеры хвостовика.

Таблица 1.1 – Размеры и допустимые силы резания для хвостовика

Dхв

D1

D2

L1

L2

L3

C

Площадь опасного сечения А-А, мм2

Силы резания, допускаемые прочностью хвостовика на разрыв Рдоп, Н


75

62

74

125

25

38

12

3018

1207200


Рисунок 1.4 - Основные размеры хвостовика


Шаг черновых зубьев:

Полученное значение шага зубьев t округляется до ближайшего большего стандартного указанного в [1,табл.6,стр.15].Принимаем t=20 мм

Согласно [1,табл.6,стр.14] этот шаг относиться к 12 профилю, в=6,0 мм, R=14 мм, r=4,5 мм, h=9,0 мм, Fокт=63,5 мм2, Fпол=124 мм2.



Рисунок 1.5 – Размеры профилей зубьев протяжек


Максимально допустимая сила резания:

а) сила резания, допускаемая прочностью хвостовика Рхв в опасном сечении (по шейке хвостовика) Рхв=1207200 Н;

б) сила резания, допускаемая прочностью опасного сечения по впадине первого зуба:


Роп=(π·D/4)·[σв],


где – Dоп=D0-2h=82-2·9=64 мм – диаметр опасного сечения;

в]=400 МПа;

Роп=(π·642/4)·400 =1254,827 кН.

в) расчетное тяговое усилие станка

- принимаем горизонтально-протяжной автомат для внутреннего протягивания 7А540;

- номинальная тяговая сила 400000 Н;

- наибольшая длинна хода салазок 2000 мм;

- мощность эл. двигателя привода главного движения 18,5 кВт.


Рст=К·Q=400000·0,9=360 кН,


где Q= 400000 Н - номинальная тяговая сила;

К=0,9 – КПД станка.

За величину максимально допустимой силы резания Рдоп принимаем меньшее усилие из трех, т.е. Рдопст=360 кН.

Максимальная глубина стружечной канавки:


;


Условие выполняется:


, 9,0 24,1.


Коэффициент заполнения стружечных канавок для стали к=3 [1,c.16].

Определим подачу на черновые секции:


Szч=F/(L·K)=63,58/(110·3)=0,19,


где F=Fакт=63,58 мм2 – площадь стружечной канавки зуба.

Фактический коэффициент заполнения стружечной канавки:

Кmin= F/(L· Szч)=63,58/(110·0,19)=3,04;

Кmin>K

3,04>3

Выбор угла фаски.

Угол фаски выбирается в зависимости от числа шлицев:

при количестве шлицев n=10, =360.[1,c.24]

Расчет размеров определяющих положение фаски

a) Размер М:


М=0,5*d*sin(в+);


bn=bmax-B –ширина шлицевого выступа на протяжке;

bmax=10H9=10,036 мм – наибольшая допустимая ширина шлицевой

канавки на детали;

B=(0,005-0,01) мм – наибольшая величина разбивания на ширине шлица;

bn=bmax-B=10,036-0.005=10,031 мм;

в=arcsin[(bn+2f)/d]= arcsin[(10,031+2*0.5)/82]=7,73°;

M=0.5*82*sin(7,73°+36°)=28,34 мм;

Б) Диаметр dф:

dф=bn/sinф;

где ф=arctg(b/(E-C)2);

С=0,5bn*ctg=0.5*10,031*ctg360=6,90 мм;

Е=М/sin=28,34/sin360=48,21 мм;

ф=arctg(b/(E-C)2)= arctg(10,031/(48,21-6,90)*2)=6,92°;

dф=bn/sinф=10,031/sin6,92°=83,26 мм

Передние и задние углы протяжки

а) передние углы:

-черновые и переходные виды зубьев для стали 20ХН I группы обрабатываемости: γ=20°;

-чистовые и калибрующие: γ=20°;

б) задние углы:

-черновые и переходные виды: α=4°;

-чистовые: α =2°;

-калибрующие: α=1°;

Количество зубьев в черновых секциях

Фасочные зубья, когда они работают первыми, могут срезать стружку либо по одинарной схеме, либо по групповой. В последнем случае 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 принимается:

а) фасочная часть zчф=2;

б) шлицевая часть zчш=2.

Сила протягивания на черновых зубьях на фасочной части является наибольшей в виду того, что зуб имеет наибольшую ширину (b+2f) и равна:


,


где – Ср=216, x=0,85-для легированной конструкционной стали с HB 200 и протяжек группового резания.

Поправочные коэффициенты: Kγ=0,85, Ku=1, Kc=1,34 [1,с.17,табл.9]. zmax=L/t=110/20=5,5 – число одновременно работающих зубьев

принимаем zmax=6.

.


Распределение припуска

а) на фасочную часть:


Аоф=dфп-D0;


где dфп= dф+(0,3÷0,4)=83,26+0,3=83,56 мм – диаметр последнего фасочного зуба;

Аоф=dфп-D0=83,56-82=1,56 мм,

б) на шлицевую часть

Аош=Dmax-dш1=92,054-83,51=8,54 мм,

где dщ1=dфп-0,05=83,56-0,05=83,51 мм – диаметр первого шлицевого зуба;

Принимаю высоту первого шлицевого зуба равным диаметру последнего фасочного зуба, 83,56 мм;

Согласно таблицы 12 [1], число калибрующих зубьев 4.

Припуск на чистовые зубья в шлицевой части:

Szчт=0,08 мм – подъем на чистовые зубья (на диаметр);

zчт=3 - число чистовых зубьев.

Первый снимает припуск 0,04 мм, а два другие по 0,02 мм (на диаметр).

Подъем на зуб

а) фасочная часть – на каждую двузубую секцию:

Szчф= Szч=0,19 мм;

б) шлицевая часть:

Szчш= Szч=0,19 мм – на черновые секции;

Szпш =Szп=0,09 мм – на переходные секции.

Шаг зубьев

а) черновых и переходных зубьев t=20 мм,

б) чистовых и калибрующих tчт=tк=(0,7-0,8)t=(0,7-0,8)·20=14–16 мм,

принимаю 16 мм [1,табл.6,стр.14].

Диаметр зубьев

а) Фасочных:

фасочный – первый dф1=D0=82 мм,

фасочный – последний dфп=83,56 мм;

б) Шлицевых:

шлицевый - первый dщ1=83,56 мм,

шлицевый – последний dшп=Dош=Dmax+δ=92,035+0,05=92,085 мм

где δ=0,05-величина остаточной деформации отверстия [4,табл.11,с.18]

Количество черновых секций

а) в фасочной части

, принимаю=4;


б) в шлицевой части



Количество зубьев

а) в фасочной части


zф=2iчф+I=2·4+1=9,


гдеiчф - секций по 2 зуба и один первый несекционный зуб без подъема;

б) в шлицевой части


zчш=2iчш+I=2·21+1=43,


где iчш секций по 2 зуба и один первый несекционный зуб.

Количество калибрующих зубьев 4 [1,табл.12а,стр.20].

Количество переходных зубьев zпш=2iпш=2·2=4.

Количество чистовых зубьев zчтш=3.

Длина режущих и калибрующих частей

а) фасочная – длина режущей части

L=zф·tчф=9·20=180 мм.

Калибрующих зубьев в фасочной части нет.

б) шлицевая – длина режущей части:

L5чш+L5пш=(zчш+zпшtшп=(43+4)·20=940 мм;

Длина чистовой и калибрующей частей:

Lmш+L=(zчтш+zкш-1)tк=(3+4-1)·16=96 мм.

Длина передней направляющей части
Выбирается в зависимости от отношения длины протягивания L к диаметру протяжки D:
L/D=110/92=1,201,5 следовательно Lпн=L=110 мм.
Длина задней направляющей части

Lзн=(0,5 – 0,7)Lпн=(0,5 – 0,7)110=55...77 мм.

Диаметр задней направляющей части Dзн=92 f7 мм.

Минимальная длина переходной шейки

Lmin=L сч-L1+ Lпк+Lпн=510-125-20-110=265 мм.

Диаметр переходной шейки Dш=Dхв-(0,3 ÷ 1)=75-(0,3 ÷ 1)=74,7 ÷ 74 мм.

Длина переходного конуса

Lпк=10÷ 25 мм.

Общая длина протяжки

Lп= Lпц+ l + l5чш+ l5пш+ lmш+ l+tшφ+tшц+lзн=

=510+180+940+96+20+16+77=1839 мм.

Углы режущих кромок

Задние углы на выкружках принимаются равными : α=4º.

На вершинах калибрующих зубьев выполняется цилиндрическая ленточка f=0.2 – 0.3 мм.

Вспомогательный угол в плане на шлицевых зубьях φ=1º30´ с ленточкой по боковым поверхностям fб=0,8 ÷1 мм.


Рисунок 1.6 – Углы протяжек



Количество выкружек и их радиусы

На фасочных и шлицевых зубьях количество выкружек равно 10(по числу шлицев). Выкружки выполняют на первых зубьях черновых и переходных секциях. Глубина выкружек должна быть не менее 3Szч.

Чистовые зубья выполняют несекционными, с подъемом на каждый зуб.

Диаметр впадин между фасочными и шлицевыми зубьями

dфв=D0 f8=82f8.

Диаметр шлицевого зуба, с которого начинается боковое поднутрение: dшφ=dф+2,5= 83,26+2,5=85,76 мм.


Рисунок 1.7 – Поперечный профиль черновых и переходных зубьев


2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОРЕЗНОГО ДОЛБЯКА


Дополнительные технологические данные

Для проектного расчета долбяка необходимо иметь известными следующие дополнительные данные нарезаемого и сопряженного с ним колес: профильный угол и модуль по нормали; числа зубьев диаметры делительных окружностей и диаметры наружных окружностей, и диаметр окружности впадин; толщина зубьев по нормали угол наклона зубьев на делительной окружности; межцентровое расстояние в зубчатой передаче.

Формулы определения дополнительных технологических данных, необходимых для расчета долбяков (рис. 2.1):

Рисунок 2.1 — Зацепление колес в зубчатой паре


Диаметры делительных окружностей:

dд1 = m · z1; dд2 = m · z2;

dд1 = 2· 60 = 120 мм;

dд2 = 2· 120 = 240 мм.

Межцентровое расстояние:

А1,2 = 0,5(dд1 + dд2);

А1,2 = 0,5(120 + 240) = 180 мм.

Диаметры основных окружностей колес:

do1 = dд1 · cosαд; do2 = dд2 · cosαд;

do1 = 120 · cos 20 = 112,763 мм;

do2 = 240 · cos 20 = 225,526 мм.


Случайные файлы

Файл
129616.rtf
145903.doc
ref-14673.doc
102974.rtf
33891.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.