Проектирование металлорежущего инструмента

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Міністерство освіти і науки України

Донецький національний технічний університет

Механічний факультет

Кафедра: «Металорізальні верстати та інструмент»

Курсовий проект

З дисципліни: «Ріжучий інструмент»

На тему: «Проектування ріжучого інструменту»

ПК 04. 28. 97. 000. 00

Виконавець

студент гр. МС-02б

Ожегов Д.Б.

Консультант-асистент

Кисельова І.В.

Нормоконтролер

Малишко І.О.

Донецьк 2005

Задание

Обрабатываемый материал сталь 40ХН.

1. Спроектировать долбяк для обработки зубчатых колес m=5 мм, z1=40, z2=80, Степень 7-D.

2. Спроектировать комбинированную развертку для обработки отверстий

d1=25Н7 мм, d2=30Н8мм, l1=32мм, l2=45мм, Ra=1,25мкм.

3. Спроектировать протяжку для обработки шлицевой втулки

D-10?72?78H7?12H9, l=120мм, Ra=2,5 мкм.

Реферат

Курсовой проект: стр., рис., табл., приложений 4, источников 4.

Объект исследования: протяжка шлицевая, развертка комбинированная, долбяк для обработки зубчатых колес.

Цель работы: спроектировать режущие и вспомогательные инструменты.

В курсовом проекте приведены расчеты всех параметров и размеров указанных инструментов, выбраны материалы для изготовления инструмента.

Разработаны рабочие чертежи рассчитываемых инструментов.

ДОЛБЯК, ДОПУСК, ЗАГОТОВКА, ЗУБ, КАНАВКА, МОДУЛЬ, ПРОТЯЖКА, РАЗВЕРТКА, ХВОСТОВИК.

Содержание

  • Раздел 1. Расчет комбинированной развертки
    • 1. Исходные данные для расчета комбинированной развертки
    • 2. Диаметр развертки
    • 3. Геометрические параметры развертки
    • 4. Распределения зубьев развертки
    • 5. Глубина стружечной канавки
    • 6. Хвостовик развертки
  • Раздел 2. Расчет шлицевой протяжки
    • 1. Шаг черновых зубьев
    • 2. Максимально допустимая сила резания
    • 3. Максимальная глубина стружечной канавки по допустимому усилию
    • 4. Подача черновых секций
    • 5. Количество зубьев в черновых секциях
    • 6. Сила протягивания на черновых зубьях
    • 7. Распределения припуска
    • 8. Определение общей длины протяжки
    • 9. Геометрия зубьев
  • Раздел 3. Расчет долбяка
    • Исходные данные
    • 1. Определяем дополнительные данные, необходимые для расчета долбяка
    • 2. Проектный расчет долбяка
    • 3. Проверочный расчет долбяка
  • Заключение
  • Список использованной литературы
  • Введение
  • Целью курсового проекта является расчет и проектирование металлорежущих инструментов: протяжка шлицевая, развертка комбинированная и долбяк для обработки зубчатых колес.
  • Протягивание является одним из наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием. Высокая производительность процесса протягивания объясняется тем, что одновременно находится в работе несколько зубьев инструмента с большой суммарной длиной режущих кромок. Протягивание позволяет получать поверхности высокой точности (6-го — 8-го квалитетов точности) и низкой шероховатости (Ra=0. 63−0. 25 мкм).
  • Долбяки применяют для изготовления прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес внутреннего и внешнего зацепления. Зацепление долбяка с зубчатым колесом в процессе нарезания аналогично зацеплению корригированной зубчатой передачи.

Комбинированные развертки используют при обработке ступенчатых отверстий высокой точности, небольших и средних диаметров, в крупносерийном и массовом производстве.

Раздел 1. Расчет комбинированной развертки

1. Исходные данные для расчета комбинированной развертки:

— номинальный диаметр меньшего отверстия D1=25Н7мм;

— номинальный диаметр большего отверстия D2=30H8мм;

— длина развёртывания первой ступени l1=32 мм;

— длина развёртывания второй ступени l2=45 мм;

В зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия развертку выполним цельной

2. Диаметр развертки

,

где Dimin — минимальный диаметр соответствующей ступени отверстия;

Вi — верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;

р — допуск на разбивание отверстия, р=0,01 мм

Рисунок 2.1 Схема расположения полей допусков отверстий.

Геометрические параметры развертки

Передний угол для чистовой развертки примем =0, а задний угол ?=6. Величина заднего угла выберется одинаковой на режущей и калибрующей частях. На калибрующей части выполняется ленточка f=0.1 мм. Угол наклона зубьев целесообразно выполнить равным нулю, что упрощает технологию изготовления развертки. Главный угол в плане? на заборной части зависит от свойств обработанного материала, поэтому ?=15 (для чугуна). Длина калибрующей части развертки определяется зависимости

где мм — величина калибрующей части стачивания при одной переточке; - число переточек;

мм

мм

длина заборной части ступени

,

где — минимальный диаметр заборной части;

t — глубина резания принимаем 0,1 мм

m2 =2 мм

мм

мм

мм

мм

Длина рабочей части ступени

где Lф =1 мм — длина фаски.

мм;

мм.

Чтобы исключить повреждение обработанной поверхности при выводе развертки из отверстия, конец калибрующей части необходимо выполнить по радиусу равному 3−5 мм. Число зубьев развертки определяется зависимостью:

принимаем для всех ступеней развертки число зубьев 8

3. Распределения зубьев развертки

Для устранения огранки отверстия, распределения зубьев развертки должно быть неравномерным, разность между соседними угловыми шагами определяется зависимостью:

Принимаем 6

Определим значения угловых шагов

Рисунок 2.2 Распределения зубьев развертки.

;

;

;

.

4. Глубина стружечной канавки

Глубина стружечной канавки целесообразно выполнять переменой, что позволяет использовать для всех стружечных канавок фрезу с постоянным углом. Тогда глубину канавка можно определить по зависимостью

Где — угол, соответствующий ширине спинки;

? — угол профиля фрезы принимаем 90?;

с — ширина спинки зуба, приведена в таблицы

Таблица Размер стружечной канавки

Стружечная канавка

Z1−1

Z2−2

Z3−3

Z4−4

с

1. 2

1. 5

1. 3

1. 4

Рисунок 2.3 Размеры стружечной канавки.

Тогда глубина стружечной канавки для O25:

мм;

мм;

мм;

мм.

Тогда глубина стружечной канавки для O30:

мм;

мм;

мм

мм.

5. Хвостовик развертки

Хвостовик комбинированной развертки принимаем цилиндрический диаметром 20 мм. Это делается с целью закрепления инструмента в плавающем патроне, так как у отверстия есть погрешность изготовления, а инструмент надо установить по центру. С помощью конического хвостовика, который закрепляет инструмент жестко, это осуществить невозможно.

Раздел 2. Расчет шлицевой протяжки

При выборе заготовки для последующего протягивания определяют диаметр и точность предварительно изготовленного отверстия. При центрировании шлицев по внешнему диаметру, предварительно обработанное отверстие в дальнейшем не обрабатывается.

Исходные данные для расчета:

— диаметр отверстия до протягивания D0=72 мм;

— наружный диаметр шлицев D=78H7 мм;

— внутренний диаметр шлицев d=72 мм;

— число шлицев n=10;

— ширина шлица b=12Н9 мм;

— обрабатываемый материал сталь 40ХН;

— длина протягивания l=120 мм;

— шероховатость отверстия Ra=2.5 мкм.

Материал рабочей части протяжки принимаем сталь Р6М5 [3,табл.3 стор. 11

1. Шаг черновых зубьев

Шаг черновых зубьев определяется по формуле

t = 1. 9, принимаем t=21 мм.

где L — длина протягивания (l=120 мм);

Выписываем размеры профиля зубьев протяжки: t=21 мм; b=7,0 мм;

h=9,0 мм; r=4,5 мм; Fокт =68,58 мм2; Fпол =98 мм2. Значение углов резания? и? принимаем по таблице [3,табл.8 стор. 16]:

Передние углы для всех зубьев? = 20?, значение задних углов для черновых и переходных зубьев? = 3?, чистовых? = 2?, калибрующих? = 1?.

Рисунок 1.1 Размер профиля зубьев протяжки

2. Максимально допустимая сила резания

Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика — сталь 40ХН. Сила резания, допускаемая прочностью хвостовика в опасном сечении, принимаем [3,табл.6 стор. 14]. Диаметр хвостовика Dхв принимается равным ближайшему меньшему значению по отношению к D0.

Dхв=50 мм; D1=38 мм; D2=49 мм; l1=90 мм; l2=20 мм; l3=32 мм; c=8 мм;

[?р]=400 МПа.

Рисунок 1.2 Основные размеры хвостовика

Сила резания допускаемая прочностью опасного сечения по впадине первого зуба определяется из выражения:

Pоп =Н,

где Dоп — диаметр опасного сечения (Dоп =D0-2h=72−2?9=54 мм);

-допускаемое напряжение на растяжение.

Расчетное тяговое усилие станка 7Б510 [3,табл.7 ст. 15]:

Pст =?Q=0,9?105=9?104 Н,

где — КПД станка (=0. 9);

Q — тяговое усилие станка (Q= 105 Н);

За величину максимально допустимой силы резания Pдоп принимаем наименьшее из полученных значений.

Pдоп = Pст =9?104 Н.

3. Максимальная глубина стружечной канавки по допустимому усилию

h[?]=;

Величина h принятая по таблице меньше h[?]. Коэффициент заполнения стружечных канавок для стали K=3.

4. Подача черновых секций

Szч =;

Фактический коэффициент заполнения стружечной канавки:

Kmin =

5. Количество зубьев в черновых секциях

В случае срезания стружки по групповой схеме резания 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 принимаем для фасочной части Zчсф =2, шлицевой Zчсш =2.

6. Сила протягивания на черновых зубьях

На фасочной части:

;

Значение коэффициентов выбираем по таблице 9,10 [1, с. 17−18]

Cp =298; x = 0. 85; K? =0,85; Kи =1,15; Kс =1.

Zmax =; Zmax ==5,71, принимаю Zmax=6.

На шлицевой части:

;

7. Распределения припуска

— припуск на фасочную часть Аф=1,3 мм;

— подъём фасочных секций Sф=0,5 мм;

— припуск на черновую шлицевую часть Аш=5,38 мм;

— подъём черновых секций Sш=0,5 мм;

— припуск на переходную часть Ап=0,6 мм

— подъём переходных секций Sп=0,15 мм;

— припуск на чистовую часть Ап=0,08 мм

— подъём чистових зубьев Sп=0,03 мм;

8. Определение общей длины протяжки

общая длина фасочной, шлицевой, переходной частей:

;

общая длина чистовой и калибрующей частей:

где

длина задней направляющей:

общая длина:

.

9. Геометрия зубьев

На вершинах калибрующих зубьев выполняется цилиндрическая ленточка f =0. 2−0.3 мм. Вспомогательный угол в плане на шлицевых зубьях? = 1. 5? с лентой по боковой поверхности fб =0. 8−1.0 мм выполняется на тех зубьях, высота шлицевых выступов которых не менее 1. 2−1.3 мм. На первых зубьях черновых и переходных секций выполняются выкружки. Радиус выкружек определяется графически, при этом их глубина должна быть не менее 3Szч.

Раздел 3. Расчет долбяка

Исходные данные:

Модуль колеса m=5 мм; Профильный угол ?=20?

Шестерни Z1=40; Колеса Z2=80

Степень точности нарезаемых колес 7-D

Угол наклона зубьев по делительной окружности ?=0

Материал детали Сталь 40ХН

Диаметры делительных окружностей

dд1=200 мм

dд2=400 мм

Диаметры окружностей выступов

Dа1=210 мм

Dа2=410 мм

Диаметры окружностей впадин

Df1=187,5 мм

Df2=387,5 мм

Диаметры основных окружностей

Do1=187,93 мм

Do2=375,88 мм

Толщина зуба по делительной окружности

S1=S2=7,8 мм

Межцентровое расстояния передачи A=300 мм

1. Определяем дополнительные данные, необходимые для расчета долбяка

1.1 Действительный угол зацепления в передаче

Отсюда ?1,2=20?

1.2 Диаметр основных окружностей колес

мм;

мм.

1.3 Наибольший радиус кривизны нарезаемого колеса

мм

1.4 Радиус кривизны в точке начала активной части профиля зуба нарезаемого колеса

мм

2. Проектный расчет долбяка

2.1 число зубьев долбяка

Где d'ди — номинальный диаметр делительной окружности, принимаем O100 мм [4 ст. 32 таб. 2]

2.2 Уточняем делительный диаметр

мм

2.3 Теоретический диаметр основной окружности

мм

2.4 Боковой задний угол в плоскости, параллельной оси долбяка

Где ?н — берем равным 3?

?бок = 3. 19=3?11?

2.5 Диаметр наружной окружности долбяка в исходном сечении

мм

2.6 Толщина зуба на делительной окружности по нормали в исходном сечении

мм

Где ?S — боковой зазор в передаче ?S=0. 200

2.7 Угол давления на головке зуба

?aus=33,36

2.8 Толщина зуба на вершине в исходном сечении

Где inv?=0. 14 904

Inv?aus=0. 75 987

мм

2.9 Станочный угол зацепления переточенного долбяка, гарантирующий отсутствие среза и неполной обработки вершины зубьев колеса неэвольвентной частью профиля зуба долбяка

Где рu=5 мм — наименьший допустимый радиус кривизны профиля зуба долбяка ?с=20,19

2. 10 Вспомогательная величина

2. 11 Максимальное отрицательное исходное расстояние придельно сточенного долбяка

2. 12 Станочный угол зацепления нового долбяка, определяющий полную обработку рабочей части профиля зуба колеса

?Н=25,5

2. 13 Положительное расстояние, определяющее полною обработку рабочей части профиля зуба колеса

2. 14 Расчетный задний угол по верху долбяка

?=8,94

2. 15 Максимально возможная величина стачивания долбяка вдоль его оси

2. 16 Принимаем положительное исходное расстояние если и. Где Вр =29,5 мм

мм

2. 17 Станочный угол зацепления нового долбяка

?н=24?27

2. 18 Наружный диаметр нового долбяка

мм

2. 19 Станочный угол зацепления предельно сточенного долбяка

?с=20,86

2. 20 Уточненный задний угол по верху

?= 7,71

2. 21 Принимаем высоту долбяка

мм

Где b = 7,5 мм

2. 22 Толщина зуба на делительной окружности по нормали

мм

2. 23 Высота головки зуба долбяка по передней поверхности

мм

?=5?

2. 24 Полная высота зуба долбяка

мм

2. 25 Корректированный торцовый профильный угол долбяка для уменьшения искажения профиля колеса от наличия переднего и заднего углов

?=20,24

2. 26 Диаметры основных окружностей долбяка при шлифовании его профиля

мм

3. Проверочный расчет долбяка

1. Станочный угол зацепления долбяка и нарезаемого колецса

?1,u=25,12

2. Межцентровое расстояние долбяка и нарезаемого колеса

мм

3. Диаметр окружности впадин зубьев колеса после нарезания долбяком

мм

4. Угол зацепления нарезаемого и сопряжённого с ним колес в зубчатой передаче

?=20

5. Диаметр теоретической основной окружности долбяка

мм

6. Радиус кривизны профиля зубьев колеса в точке начала активной части

7. Радиус кривизны профиля зубьев колеса после нарезания в точке начала обработки долбяком

Заключение

В ходе проделанной работы был произведён расчёт и проектирование заданных режущих инструментов, разработаны их рабочие чертежи, приведенные в приложении с указанием предельных отклонений размеров деталей и шероховатостей на поверхности инструмента.

Список использованной литературы

1. Протяжки для обработки отверстий/ Д. К. Маргулис, М. М. Тверской, В. Н. Ашихмин и др. — М.: Машиностроение, 1986. — 232 с.

2. Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу «Проектирование и производство металлорежущих инструментов"/ Сост.: И. А. Малышко, С. Л. Толстов. -Донецк: ДПИ, 1991. -39с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

4. Расчет зуборезных инструментов. Романов В. Ф. М.: Машиностроение, 1969, стр. 251.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой