Быстрый поиск

Курсовая работа: Расчет металлорежущих инструментов

Zmax – максимальное число одновременное работающих зубьев;

b1 - длина режущей кромки одного зуба, мм.

мм

где b ширина шлицевого паза, мм,

Zі=2 – количество зубьев в группе шлицевой части протяжки,

n количество шлицев.

1.5.2 Выбор модели станка

Для эффективной работы станков необходимо их оптимальное использование по мощности. Наиболее рациональным является использование мощности станка на (80-90)%. По максимальной рассчитанной силе резания P=12057.6 выбираем станок модели 7Б510 [3,стр.13, табл.11].

Таблица 1.6 - Характеристики протяжного станка 7Б510

Номинальное тяговое усилие станка Q, Н Максимальная длина рабочего хода, гг	100000 1250
Границы скорости рабочего хода протяжки в м/мин	1-9
Мощность электродвигателя, квт	10
Минимальный размер от торца хвостовика протяжки к первому зубу, который режет lст = l1+l2+l3+l4	190 + Lв

1.5.3 Определение скорости резания

Скорость резания при протягивании значительно меньше, чем при других видах обработки. В зависимости от обрабатываемого материала, конструкции и материала протяжки, подачи, характера выполняемой работы, требований к точности и чистоте поверхности скорость резания по стали и чугуну составляет, как правило, от 0,5 до 15 м/мин.

Выбраная скорость резания должна быть проверена по мощности станка. Необходимая мощность станка N определяется по известной величине усилия протягивания Р и назначенной скорости V с учетом КПД станка, который принимается равным 0,8...0…0,9. Мощность резания определяется зависимостью

N=0,13PV, квт,

Скорость резания V принимаем равной 5 м/мин [3, стр.13, табл. 9].

квт

1.5.4 Проверка протяжки на прочность

Для того, чтобы в процессе работы не состоялось разрыва протяжки, необходимо сделать ее проверку на прочность по опасному сечению. Опасным сечением протяжки является то, в котором ее диаметр минимальный. В зависимости от размеров обрабатываемой втулки опасным может быть сечение, которое проходит через минимальный диаметр хвостовика, или сечение, которое проходит по впадине первого зуба. Необходимо проверить выполнение двух условий:

1) условие отсутствия опасности разрыва протяжки по хвостовику

Рдоп³Qh,

где Рдоп - допустимое разрывное усилие для хвостовика, Н,

Q – тяговое усилие станка, Н,

h=0.9 – КПД станка.

Допустимое разрывное усилие для хвостовика рассчитывается по формуле

Pдоп = Fox×[sp]×Kи, Н

где Fox площадь опасного сечения, мм2;

[sp] – допустимое напряжение на растягивание:

для стали 40Х – [sp] = 250 Мпа [3, стр.14].

Kи – коэффициент, который учитывает влияние изгиба протяжки (Kи = 0,9).

2) Следовательно условие отсутствия опасности разрыва протяжки по хвостовику выполняется.

3) условие отсутствия опасности разрыва протяжки по впадине первого зуба

где Dоп = Do – 2h - минимальный диаметр протяжки в сечении, которое проходит по впадине первого зуба,

Do =d– диаметр отверстия до протягивания, мм,

h – глубина стружечной канавки, мм,

[sр] – допустимое напряжение материала протяжки на разрыв:

для быстрорежущей стали [sр] = 400 Мпа [3, стр.14].

Следовательно условие отсутствия опасности разрыва протяжки по впадине первого зуба выполняется.

1.6 Расчет шлицевой части протяжки

1.6.1 Припуск на шлицевые зубья

В нашем случае, припуск снимаемый шлицевыми зубьями расчитывается по следующей формуле

Аш = Dmax - d – EId., мм,

где d– диаметр отверстия до протягивания, мм,

Dmax – максимальный внешний диаметр втулки, которая протягивает, с учетом допуска и разбивание, мм,

dmax= d+T±d,

T =0.2 мм допуск на диаметр,

d - величина изменения диаметра отверстия после протягивания, разбивание (+), усадка (-),

При обработке конструкционных сталей или чугунов происходит разбивание отверстия. Величина разбивания составляет d=(0,005-0,01) мм. Примем d=+0,01 мм.

EId =0.025 мм– нижнее отклонение диаметра отверстия до протягивания .

dmax= 41.6+0.2+0.01=41.81 мм,

Аш = 41.81 - 35 – 0.025= 6.785. мм.

Весь припуск Аш снимают черновые, переходные и чистовые зубья протяжки.

Припуск на черновую часть рассчитывают по формуле

Ашч = Аш – (Аш пер + Аш чист), мм,

где Аш пер =0.32 мм– припуск, снимаемый переходными зубьями протяжки,

Аш чист =0.08 мм– припуск, снимаемый чистовыми зубьями протяжки.

Ашч = 6.785 – (0.32 + 0.08)=6.385 мм.

1.6.2 Расчет количества зубьев

Количество черновых секций

, шт.

где Sшч =0.16– подъем на зуб в черновых секциях.

принимаем .

Количество черновых зубьев

Zшч=2ішч.+1

Единица прибавляется из-за того, что первый зуб протяжки выполняется без подъема - его диаметр равняется диаметру предварительно обработанного отверстия с нижним отклонением. Это делается для того, чтобы избежать случайного увеличения нагрузки на первый зуб из-за неравномерности припуска, побочных включений в металл и др.

Количество переходных зубьев

Zшпер=2ішпер,

где ішпер=2 [3,стр.11,табл. 7]- количество переходных секций.

Количество чистовых зубьев Zшчист=2 [3,стр.11,табл.8]. Количество калибрующих зубьев Zшкал=3 [3,стр.11,табл. 8].

1.6.3 Расчет допуска на ширину шлицев протяжки

Ширина шлицев на протяжке должна обеспечить ширину паза шлицевой втулки в пределах поля допуска. Во время работы происходит разбивание паза. поэтому допуск на изготовление шлицев протяжки не совпадает с допуском на ширину паза шлицевой втулки. Взаимное расположение полей допусков паза и шлица протяжки показано на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 – Положение полей допусков на ширину шлица протяжки

Допуск рассчитывается по формуле:

bu=bo+eSo–p,

где bи =8 мм- номинальная ширина шлица протяжки,

bo =8 мм- номинальная ширина шлица втулки,

еso = +0.018 - верхнее отклонение размера ширины шлица втулки,

eio =-0.018- нижнее отклонение размера ширины шлица втулки,

To - допуск размера ширины шлица втулки,

Tи - допуск размера ширины шлица протяжки,

ESи - верхнее отклонение размера ширины шлица протяжки,

EIи - нижнее отклонение размера ширины шлица протяжки,

- разбивание ширины шлица протяжки,

∆1 накопленная погрешность окружного шага шлицев протяжки

∆2- допуск параллельности боковых поверхностей зубьев протяжки относительно оси центров на 500 мм длины,

∆3 допуск симметричности зубьев относительно оси центров в поперечном разрезе зуба протяжки.

∆1 = 0.010 мм [3,стр.26 ,табл.17],

∆2 = 0.012 мм [3,стр.26 ],

∆3 = 0.016 мм [3,стр.26 ].

мм.

bu=8+0.018–0.022= 7.996 мм.

1.6.4 Параметры выкружок

Шлицевые черновые и переходные зубья группируются в секции, причем первые зубья в каждой секции имеют на боковых сторонах выкружки для распределения стружки по ширине, а вторые выполняются без выкружок, заниженные по диаметру на 0,02-0,04 мм для компенсации упругой деформации металла втулки. Радиус выкружки выбирается графически так, чтобы ширина первого зуба секции была приблизительно на половину меньше ширины второго зуба. Глубина выкружки должна быть не меньше 3Sz..

Чистовые зубья выполняют не секционированными с подъемом на каждый зуб. Выкружок на чистовых и калибрующих зубьях нет.

Рисунок 1.4 – Профиль черновых и переходных шлицевых зубьев с

выкружками

В нашем случае b =8 мм, f = 2 мм, RB=50 мм [3,стр.20, табл. 16].

1.6.5 Расчет длины шлицевой части протяжки

Для повышения точности обработанной поверхности шаг чистовых и калибрующих зубьев принимают меньшим, чем шаг черновых зубьев tчист = (0,7-0,8) t, гг.

ℓш = (Zш ч + Zш пер)*t +(Zш чистый + Zш кал)* tчист , мм.

мм.

1.7 Определение конструктивных размеров протяжки

1.7.1 Определение диаметров зубьев

Все черновые и переходные зубья в шлицевой части протяжки объединены в группы. В пределах каждой группы зубья отличаются между собой шириной, между группами - диаметром.

Диаметры первых зубьев групп определяют путем приложения двойного подъема на зуб к диаметру первого зуба предыдущей группы

di+1 = di+ 2 Szч, мм.

Диаметр второго зуба группы выполняются меньшим по диаметру на 0,02-0,04мм для компенсации упругой деформации обрабатываемого металла.

Зубья на чистовых частях протяжки выполняют несекционированними, т.е. диаметр каждого следующего зуба рассчитывается по формуле:

di+1 = di+ 2 Sz истч, мм.

Диаметры последнего чистового зуба и всех калибрующих одинаковые и равны максимальному диаметру обработанной втулки с учетом допуска на разбивку.

Все расчеты представлены в Приложении А.

1.7.2 Передняя и задняя направляющие

Передняя направляющая предназначена для установки обрабатываемой втулки соосно с протяжкой, благодаря чему снимается равномерный припуск по всему периметру отверстия.

За длину передней направляющей принимается расстояние от конца переходного конуса до первого режущего зуба, включая ширину первой впадины между зубьями.

Задняя направляющая предназначенная для того, чтобы исключить возможность перекоса обработанной детали и повреждение обработанной поверхности в момент выхода из нее последнего зуба протяжки.

Длина передней направляющей выбирается в зависимости от отношения длины втулки, которая протягивается L, к ее диаметру D:

при L/D£1,5 lпн = L;

при L/D>1,5 lпн = 0,75L, но длина ее не должна быть меньше 40 мм.

В нашем случае ,исходя из чертежа детали, длина передней направляющей будет равна сумме длин части втулки, имеющей шлицевые пазы и части втулки в которой шлицевые пазы отсутствуют. В итоге длину передней направляющей принимаем равной Lв= 61 мм.

Форма и размеры передней и задней направляющих зависят от размеров отверстия и типа протяжки. В нашем случае длина задней направляющей будет равна 45 мм [3,стр. 23, табл.17].

Диаметр передней направляющей будет равен 35е8 мм; диаметр задней направляющей будет равен 41.6+0.2 мм.

1.7.3 Шейка и переходной конус

Эти элементы предназначены для соединения хвостовика протяжки с ее рабочей частью. Длина переходной шейки должна обеспечить возможность присоединения протяжки к патрону протяжного станка.

Переходной конус выполняется для обеспечения легкого ввода направляющей протяжки в обрабатываемую втулку. Длина переходного конуса равна 10-20 мм, в зависимости от диаметра. Примем l3=15 мм.

Минимальная длина шейки определяется в зависимости от типа станка и длины обрабатываемой детали.

l2 = lст – l3 l4, мм,

где lст - минимальный размер от торца хвостовика протяжки до первого режущего зуба (см. табл. 1.6),

l3 длина переходного конуса, мм,

l4 длина передней направляющей, мм.

lст =190+L=190+61=251 мм.

l2 = 251 – 15 – 61 = 175 мм.

Рассчитанную длину увеличиваем на 15мм для более свободного оперирования хвостовиком. После увеличения l2 =175+15=190 мм.

Диаметр переходной шейки принимается меньшим чем диаметр хвостовика на 0,3-1 мм с допуском по h14. Диаметр переходной шейки примем равным

31h14 мм. Шейка обрабатывается с чистотой поверхности Ra3,2 и используется для маркировки протяжки и сварки.

1.7.4 Общая длина протяжки

Общая длина протяжки рассчитывается как сумма длин все составных частей протяжки

L= l1+ l2+ l3+ l4 +lш+l5, мм,

где l5 – длина задней направляющей.

L=96+190+15+61+539+45=946 мм

Длина протяжки не должна превышать величины, которые допускаются технологическими возможностями ее изготовления, и параметрами станка . В нашем случае длина протяжки ,которая допускается технологическими возможностями ее изготовления, равна 1300 мм [3, стр.23, табл. 18].

946 ≤ 1300,

следовательно данное условие выполняется.

1.8 Расчет резьбового соединения

Так как шайба будет закреплена двумя винтами,то определим силу, действующую на каждый винт