Расчет и проектирование фасонного резца, круглой протяжки и червячной фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Расчет фасонного призматического резца

1.1 Определение координат точек профиля детали

1.2 Габаритные и присоединительные размеры резца

2. Расчет круглой протяжки

3. Расчет червячной фрезы

3.1 Расчет параметров исходного производящего червяка фрезы

3.2 Расчет параметров профиля зуба фрезы

3.3 Расчет параметров режущей части

Заключение

Библиографический список

Приложение



Введение

Металлорежущий инструмент является частью металлорежущих станков, который непосредственно изменяет форму обрабатываемой детали. Токарные резцы и сверла, были первыми инструментами, применяющимися на станках, которые удерживались в основном вручную.

Во второй половине 18 века появились спиральные сверла, развертки, зенкеры, фрезы, зуборезные инструменты и долбяки, т.е. все основные инструменты. В двадцатых годах 20 века была изобретена протяжка.

В крупносерийном и массовом производстве для обработки фасонных деталей в качестве основного режущего инструмента применяют фасонные резцы. Они применяются для обработки только тех деталей, для которых рассчитаны. Изменение размеров детали без изменения формы профиля требует изготовление другого резца.

К высокопроизводительным инструментам относится протяжка - узкоспециализированный и дорогой инструмент, так как сложна в изготовлении и металлоемка. Протяжка предназначена для обработки одной или нескольких определенных деталей.

Червячная фреза - сложнопрофильный зуборезный инструмент, применяемый для обработки прямозубых, косозубых и шевронных колес, а также для нарезания зубьев червячных колес с различными видами зацепления.

Целями курсовой работы по курсу «Режущий инструмент» являются: расчет и проектирование фасонного резца, круглой протяжки и червячной фрезы.



1. Расчет фасонного призматического резца

1.1 Определение координат точек профиля детали

Произведем нумерацию узловых точек. Деталь для обработки фасонным резцом изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Деталь для обработки фасонным резцом

Координаты узловых точек определяются по формуле (1)

Координата равна расстоянию от базового торца узловой точки.

= 0,5(22+0-0,5•0,52) =10,87, = 0

= 0,5(30-0,04-0,5•0,52) =14,967, = 6+0,5(0-0,2) = 5,9

= 0,5(22+0-0,5•0,52) =10,87, = 5,9

=10,87, = 12+0,5(0,02+0) = 12,01

=14,967, = 12,01

=14,967, 23+0,5(0-0,03) = 22,985

= 0,5(46+0-0,5•0,046) = 22,99, = 22,985

= =22,99, = 22,985+2,875 = 25,86



= 0,5(22+0-0,5•0,033) =10,992, = 42,925

= 0,5(11+0-0,5•0,43) =5,393, = 42,925

=5,393, = 48+0,5(0-0,25) = 47,875

Определим координаты точек профиля детали в порядке их расположения относительно базового торца, X2i, Z2i - координаты соответствующих точек профиля резца.

Передний г и задний б углы и угол наклона базы е назначают по рекомендациям п. 2.2. - г=20, б=12, е=10о.

Радиус базовой точки на профиле детали при наружном точении

.

Вспомогательные величины представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Вспомогательные величины (расчет в MathCad)

Координаты поверхности детали в системе S0 представлены на рисунке 3



Координаты точек профиля представлены на рисунке 4

Рисунок - Координаты точек профиля (расчет в MathCad)

1.2 Габаритные и присоединительные размеры резца

Ширина резца определяется по формуле (2)

где l1 = b + (1…2) мм; l2 = 2…3 мм; lуп = 3…5 мм

Lp = 48 + 4 + 2 + 3 = 57 мм

Длина призматического резца определяется по формуле (3)

L = 100 мм

Крепление призматического резца выполняется по «ласточкиному хвосту». Размеры резцов, не относящиеся к профилю и посадочным местам, выполняют с отклонениями по H12, h12.



2. Расчет круглой протяжки

Исходные данные:

1) протягиваемая заготовка: материал - чугун СЧ12; твердость при протягивании НВ ? 229; заготовка после отпуска; отверстие под протягивание обработано; диаметр отверстия до протягивания D0=15,2мм; диаметр отверстия после протягивания D=18мм; параметр шероховатости поверхности Ra<2,5 мкм; длина протягивания L = 40 мм;

2) станок: горизонтально-протяжной, модель 7Б510; тяговая сила станка Q=102 кН; максимальная длина хода штока Lmax=1400 мм; диапазон рабочих скоростей 1,5...9 м/мин, состояние станка - удовлетворительное; протяжка закрепляется в быстросменном автоматическом патроне;

3) характер производства - массовый;

4) длина протяжки, допустимая возможностями инструментального цеха и заточного отделения, не более 1500 мм;

Алгоритм расчета круглой протяжки:

1) Устанавливаем группу обрабатываемости: чугун СЧ12 с твёрдостью НВ ? 269 относится к 7 группе обрабатываемости;

2) Устанавливаем группу качества. В зависимости от шероховатости поверхности и квалитета отверстия принимаем вторую группу качества;

3) Материал рабочей части протяжки - быстрорежущая сталь P9К10;

4) Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика - сталь 40Х. Диаметр переднего хвостовика Dхв = 14 мм, Fоп = 70,9 мм2. Силу, допустимую хвостовиком, рассчитываем по формуле (4), приняв =300 MПа

5) Передние и задние углы черновой, переходной, чистовой и калибрующей частей: форма черновых и переходных зубьев - А, , ; форма чистовых и калибрующих зубьев - В, , , ;

6) Скорость резания устанавливаем V = 6 м/мин;

7) Подъем черновых зубьев Szo определяем из условия равной стойкости черновой и чистовой частей для 7 группы обрабатываемости. Вначале для скорости резания V = 6 м/мин устанавливаем наработку чистовой части Т = 58 мин, по той же скорости резания выбираем стойкость черновых зубьев, при этом стойкость черновой части выбираем ближайшей большей. При Т = 61 мин подъем черновых зубьев Szo = 0,2 мм/зуб на сторону. Поправочные коэффициенты на наработку: КТВ = 1, КТР = 1, КТЗ = 1, КТО = 1, КТМ = 1,3. Назначаем СОЖ - сульфофрезол;

8) Глубина стружечной канавки для размещения стружки, при подъеме Szо = 0,2 мм найдем по формуле (5), приняв коэффициент помещаемости К = 2,5

,

,

Ближайшая большая глубина стружечной канавки h = 4 мм. Проверку на жесткость протяжки делаем по формуле (7), так как диаметр по дну стружечной канавки, который рассчитывается по формуле (6)

D0 - 2h=15,2-8= 7,2 мм <40 мм

hж =0,22·15,2 = 3,34 мм < 4, поэтому принимаем h=3 и уменьшаем подачу по формуле (8)

,

,

9) Шаг черновых зубьев принимаем. Так как глубине h=3мм соответствует несколько значений шага, то принимаем меньший: to = 7мм, профиль №5, bo = 2,3 мм, r = 1,5 мм, R = 5 мм. Число одновременно участвующих в работе зубьев определим по формуле (9), отбрасывая дробную часть

,

,

10) Определяем максимально допустимую силу резания Рmax, являющуюся наименьшей из трех сил, которые находятся по формуле (4), (10), (12), а площадь опасного сечения найдем по формуле (11)

.

,

где =400 Мпа

Роп = 66,44 400 = 26576 Н

Fоп1 = 0,785(15,2 - 6)2 = 66,44

Рmax = 21270 Н

11) Число зубьев в группе определим по формуле (13)

,

где go - осевая сила резания, равная 258 Н;

Zp = 5;

КРМ = 0,7;

КРО = 1,0;

КРК = 1,0;

КРР = 1,0.

,

12) Расчетную силу протягивания найдем по формуле (14)

Н < Pmax

13) Полный припуск определим по формуле (15), а припуск на черновых зубьях по формуле (16)

А = 18,018 - 15,2 = 2,818 мм

,

где Ап = 0,16 мм;

Ач = 0,10 мм.

Ао = 2,818 - (0,16+0,10) = 2,558 мм

14) Число групп черновых зубьев найдем по формуле (17)

,

,

Остаточную часть припуска определим по формуле (18)



,

Aocт = 2,558 - 2,508 = 0,05 мм

Остаточную часть припуска добавляем к припуску на переходную часть, так как она меньше подачи на первый переходный зуб, равной 0,05 мм.

15) Число переходных зубьев , чистовых зубьев , калибрующих зубьев . Число черновых зубьев найдем по формуле (19), а общее число всех зубьев по формуле (20)

,

= 33 + 6 + 10 + 6 = 55

16) Длину режущей части протяжки определим по формуле (21). Шаги черновых и переходных зубьев одинаковы и равны 7 мм, шаги чистовых и калибрующих зубьев являются переменными t1 = 5,5 мм, t2 = 6 мм, t3 = 7 мм. Размеры профиля одинаковые для всех трех шагов и определяются по меньшему шагу: h = 2 мм, b = 2,5 мм, r = 1 мм и R = 3 мм.

,

,

Новые два варианта рассчитываем для ZP2 и ZP3 по формуле (22) и

,

Шаг черновых зубьев для обоих вариантов найдем по формуле (24)

,

,

Определяем соответствующие глубины профиля стружечных канавок (берем большее значение). Для to2 = 6 мм h2 = 2,5 мм, для to3 = 7 мм h3 = 2 мм. При К = 2,5 находим подачи на черновые зубья по формуле (8)

Szo2 = = 0,079 мм

Szo3 = = 0,051 мм

С 11 пункта расчет 2 и 3 варианта продолжаем как для 1 варианта. Результаты расчета сведем в таблицу 1

Таблица 1 - Результаты расчета

Искомый параметр	Вариант
	1	2	3
Zp	5	6	7
to, мм	7	6	5
ho, мм	3	2,5	2
bo, мм	2,3	2	2
Szo, мм	0,114	0,079	0,051
Zc	3	3	2
P, Н	10208	12858	10445
A, мм	2,818	2,818	2,818
Aп, мм	0,21	0,19	0,04
Ач, мм	0,10	0,10	0,10
Ао, мм	2,558	2,578	2,678
Аост, мм	0,05	0,05	0,026
io	11	16	26
Zo	33	48	52
Zп	6	6	2
Zч	10	10	12
Zk	6	6	6
Z	55	70	72
Szп на группах: 1-й 2-й 3-й	0,05 0,03 0,025	0,04 0,03 0,025	0,02 - -



Сравнив основные показатели Lp, b, Szo и Z, видим, что оптимальный вариант - 1, так как протяжка наименьшей длины. Определение остальных элементов конструкции протяжки производим только для этого варианта;

17) Диаметр первого прорезного зуба (первого зуба Zc = 1) черновой части найдем по формуле (25), причем диаметр зачищающих зубьев на 0,02…0,04 мм меньше диаметра прорезных зубьев. Диаметр калибрующих зубьев Dк = Dmax = 18,018 мм.

,

,

18) Число выкружек и их ширина на черновых зубьях: N = 4, a = 8 мм;

19)Число выкружек и их ширина на переходных и чистовых зубьях: N = 6, a1 = 5 мм;

20) Диаметр и длина передней направляющей: Dп.н = 15,2е8, п.н = 30 мм;

21) Длина переходного конуса п.к = 15 мм

22) Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба найдем по формуле (26)

,

где 1 = 115 мм;

2 = 25 мм;

3 = 40 мм;

4 = 40 мм.

,



23) Длина задней направляющей з.н = 20 мм, фаска 1 мм, а диаметр задней направляющей определим по формуле (27)

,,

где ES - верхнее отклонение диаметра обработанного отверстия.

24) Общую длину протяжки найдем по формуле (28)

= 245 + 371 + 20 = 636 мм

25) Диаметр прорезных зубьев следующих секций найдем по формуле

Таблица 2 - Диаметры зубьев

Номер зуба	Диаметр D, мм	Номер зуба	Диаметр D, мм	Номер зуба	Диаметр D, мм
1	15,428	20	16,796	39	17,898
2	15,428	21	16,776	40	17,958
3	15,408	22	17,024	41	17,958
4	15,656	23	17,024	42	17,978
5 6 7 8 9 10 11 12	15,656	24 25 26 27 28 29 30	17,004	43 44 45 46 47 48	17,978
	15,636 15,884 15,884 15,864 16,112 16,112		17,252 17,252 17,232 17,48 17,48		17,998
					17,998 18,008 18,008 18,018
			17,46	49	18,018
	16,092	31	17,708	50	18,018
13	16,34	32	17,708	51	18,018
14	16,34	33	17,688	52	18,018
15	16,32	34	17,808	53	18,018
16	16,568	35	17,788	54	18,018
17	16,568	36	17,868	55	18,018
18	16,548	37	17,848
19	16,796	38	17,918



3. Расчет червячной фрезы

Исходные данные:

1) модуль mn - 6;

2) число зубьев z1 - 28, z2 - 42;

3) угол наклона зубьев ;

4) коэффициент смещения: минус 0,437; - минус 0,854;

5) тип исходного контура 1;

6) степень точности передачи Ст6 -А.

3.1 Расчет параметров исходного производящего червяка фрезы

Нормальный угол профиля .

Число витков (заходов) производящего червяка =1.

Назначаем делительный угол подъема витков производящего червяка .

Высоту делительной головки витка производящего червяка (зуба фрезы) найдем по формуле (30)

,

где - коэффициент высоты головки;

- коэффициент радиального зазора.

,

Высоту витка производящего червяка (зуба фрезы) найдем по формуле (31)

,

где - высота зуба шестерни

,

Делительный диаметр производящего червяка (фрезы) определим по формуле (32) деталь протяжка червячный фреза

,

,

Диаметр поверхности вершин производящего червяка (фрезы) определим по формуле (33)

,

= 104,167 + 2 7,5 = 119 мм

Действительный делительный диаметр производящего червяка (фрезы) найдем по формуле (34)

,

Делительный угол подъема витков исходного производящего червяка уточненный определим по формуле (35)

,

,

Нормальный шаг исходного производящего червяка (фрезы) найдем по формуле (36)

,

где - нормальный шаг шестерни

,

Осевой шаг производящего червяка (фрезы) определим по формуле

,

Ход витков производящего червяка (фрезы) найдем по формуле (38)

,

3.2 Расчет параметров профиля зуба фрезы

Нормальную делительную толщину зуба определим по формуле (39), а величину по формуле (40)

,

,

где - наименьшее дополнительное смещение исходного производящего контура, равное 0,220 мм

,



0,5,

Осевую делительную толщину зуба найдем по формуле (41)

,

,

Угол профиля на окружности вершин определим по формуле (42)

,

где - основной диаметр шестерни;

- диаметр вершин зубьев шестерни.

Толщину зуба колеса на окружности вершин найдем по формуле (43)

,

где - значение эвольвенты функции угла профиля;

- значение эвольвенты функции угла профиля на окружности вершин шестерни;

,



3.3 Расчет параметров режущей части

Число зубьев фрезы определим по формуле (44), а угол по формуле (45)

,

где b - коэффициент.

,

z = =

Задний угол на вершине зуба, .

Величину первого затылования найдем по формуле (47) величину второго затылования по формуле (48)

,

,

Действительный задний угол при вершине зуба найдем по формуле (49)

Диаметр расчетный начальной поверхности винтовых стружечных канавок определим по формуле (50)

,



где = 0,1

,

Угол наклона стружечных канавок найдем по формуле (51)

,

Шаг винтовых стружечных канавок определим по формуле (52). Направление стружечных канавок обратно направлению витков исходного производящего червяка

,

,

Осевой угол профиля найдем по формуле (53)

Радиус закругления профиля вершины зуба фрезы рассчитаем по формуле (54). Радиальный зазор в передаче С по формуле (55)

,

Радиус закругления профиля ножки зуба фрезы найдем по формуле (57)

,

Высоту зуба фрезы определим по формуле (58)

,

где r - радиус закругления впадины зуба

,

Для выполнения второго затылка строится окружность по условным вершинам зубьев, для этого рассчитаем высоту зуба по формуле (59)

,

,

Диаметр посадочного отверстия фрезы найдем по формуле (60), а толщину тела фрезы по формуле (61)

,

Диаметр выточки в отверстии фрезы для уменьшения посадочной поверхности рассчитаем по формуле (62)

,

Размеры шпоночного паза: ширина b = 10 допуск С11, высота паза от противоположной стороны отверстия С1 = 43,5 допуск Н12, радиус закругления в пазу R = 0,9+0,3, допускаемое смещение паза относительно оси отверстия 0,09.

Диаметр буртиков фрезы найдем по формуле (63)

,

Длину нарезанной части фрезы определим по формуле (64)

где n - число осевых перестановок фрезы.

Длину фрезы найдем по формуле (65)

где - длина буртиков.

,

Длину шлифованной части посадочного отверстия с каждого торца определим по формуле (66)

Угол профиля стружечной канавки , при z = 14.



Заключение

Курсовая работа помогла получить знания по данной дисциплине, научила грамотно решать поставленные задачи, находить параметры режущих инструментов по исходным данным и проектировать фасонный призматический резец, круглую протяжку и червячную фрезу.

Особое внимание в курсовой работе уделялось выполнению расчетов режущих инструментов, разработке их рабочих чертежей, с указанием шероховатостей на поверхности инструмента.



Библиографический список

1. Леонов, И.В. Теория машин и механизмов / И.В. Леонов, Д.И. Леонов. - М.: Изд-во Высшее образование, 2009. - 232с.

2. Матвеев, Ю.А. Теория механизмов и машин / Ю.А. Матвеев, Л.В. Матвеева. - М.: Изд-во ИНФА-М, 2009. - 219с.

3. Плахтин, В.Д. Теория механизмов и машин / В.Д. Плахтин, Б.Д. Пантюшин. - М.: Изд-во МГОУ, 2009. - 95с.

4. Семенова, Ю.А. Теория механизмов и машин в примерах и задачах. Часть 1: учебное пособие / Ю.А. Семенова, Н.С. Семенов. - СПб.: Изд-во Политехн.ун-та, 2015. - 284с.

5. Тимофеев, Г.А. Теория механизмов и машин: курс лекций / Г.А. Тимофеев. - М.: Изд-во Высшее образование, 2009. - 352с.



Приложение

Таблица А.1 - Расчет основных геометрических параметров цилиндрических зубчатых передач

Параметр, обозначения и расчетные формулы	Числовые значения
Делительное межосевое расстояние, мм а = (z1 + z2).m / (2cos ), мм	210
Коэффициент суммы смещений x = x1 + x2	-1,291
Угол профиля t, tg t = tg / cos	20
Угол зацепления t, inv t = (2.x.tg / (z1 + z2)) + inv t	9,38
Межосевое расстояние, мм а = (z1 + z2).m.cos t / 2cos.cos t	200,02
Делительный диаметр, мм: шестерни d1 = z1.m / cos ; колеса d2 = z2.m / cos	168 252
Передаточное число u = z2 / z1	1,5
Начальный диаметр, мм: шестерни d1 = 2.а/(u+1); колеса d2 = 2.а.u/(u+1)	160,016 240,024
Коэффициент воспринимаемого смещения y = (а а) / m	-1,663
Коэффициент уравнительного смещения y = x y	0,372
Диаметр вершин зубьев, мм: шестерни dа1 = d1 + 2.(ha + x1 - y) m; колеса dа2 = d2+ 2.(ha + x2 - y).m	170,292 249,29
Диаметр впадин, мм: шестерни df1 = d1 - 2.(ha + c - x1).m; колеса df2 = d2 - 2.(ha + c - x2).m	147,756 226,752
Высота зуба, мм: шестерни h1 = 0,5.(da1 - df1); колеса h2 = 0,5.(da2 - df2)	11,268 11,268
Основной диаметр, мм: шестерни db1 = d1.cos t; колеса db2 = d2.cos t	157,87 236,804
Параметр, обозначения и расчетные формулы	Числовые значения
Угол профиля зуба в точке на окружности вершин: шестерни cos a1 = db1 / da1; колеса cos a2 = db2 / da2	22 18,12
Радиус кривизны профиля в точке на окружности вершины, мм: шестерни a1 = 0,5.da1.sina1; колеса a2 = 0,5.da2.sina2	31,896 39,961
Радиус кривизны активного профиля зуба в нижней точке, мм: шестерни p1 = a.sint - a2; колеса p2 = a.sint - a1	-7,298 0,767

Размещено на Allbest.ru

...