Міністерствоосвіти і науки України
Донецькийнаціональний технічний університет
Механічнийфакультет
Кафедра:«Металорізальні верстати та інструмент»
Курсовийпроект
Здисципліни: «Ріжучий інструмент»
Натему: «Проектування ріжучого інструменту»
ПК04.28.97.000.00
Виконавець
студент гр. МС-02б
Ожегов Д.Б.
Консультант-асистент
Кисельова І.В.
Нормоконтролер
Малишко І.О.
Донецьк2005
Задание
Обрабатываемый материал сталь 40ХН.
1. Спроектировать долбякдля обработки зубчатых колес m=5 мм, z1=40, z2=80, Степень 7-D.
2. Спроектироватькомбинированную развертку для обработки отверстий
d1=25Н7мм, d2=30Н8мм,l1=32мм, l2=45мм, Ra=1,25мкм.
3. Спроектироватьпротяжку 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 зубчатыхколес.
Цель работы:спроектировать режущие и вспомогательные инструменты.
В курсовом проекте приведенырасчеты всех параметров и размеров указанных инструментов, выбраны материалыдля изготовления инструмента.
Разработаны рабочиечертежи рассчитываемых инструментов.
ДОЛБЯК, ДОПУСК,ЗАГОТОВКА, ЗУБ, КАНАВКА, МОДУЛЬ, ПРОТЯЖКА, РАЗВЕРТКА, ХВОСТОВИК.
Содержание
Раздел 1. Расчет комбинированнойразвертки
1. Исходныеданные для расчета комбинированной развертки
2. Диаметрразвертки
3. Геометрическиепараметры развертки
4. Распределениязубьев развертки
5. Глубинастружечной канавки
6. Хвостовикразвертки
Раздел 2. Расчет шлицевой протяжки
1. Шаг черновыхзубьев
2. Максимальнодопустимая сила резания
3. Максимальнаяглубина стружечной канавки по допустимому усилию
4. Подачачерновых секций
5. Количествозубьев в черновых секциях
6. Силапротягивания на черновых зубьях
7. Распределенияприпуска
8. Определение общей длины протяжки
9. Геометриязубьев
Раздел 3. Расчет долбяка
Исходные данные
1. Определяем дополнительныеданные, необходимые для расчета долбяка
2. Проектный расчет долбяка
3. Проверочный расчет долбяка
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Целью курсового проектаявляется расчет и проектирование металлорежущих инструментов: протяжкашлицевая, развертка комбинированная и долбяк для обработки зубчатых колес.
Протягивание является однимиз наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием.Высокая производительность процесса протягивания объясняется тем, чтоодновременно находится в работе несколько зубьев инструмента с большойсуммарной длиной режущих кромок. Протягивание позволяет получать поверхностивысокой точности (6-го – 8-го квалитетов точности) и низкой шероховатости (Ra=0.63-0.25 мкм).
Долбяки применяют дляизготовления прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес внутреннего ивнешнего зацепления. Зацепление долбяка с зубчатым колесом в процессе нарезанияаналогично зацеплению корригированной зубчатой передачи.
Комбинированные развертки используют при обработкеступенчатых отверстий высокой точности, небольших и средних диаметров, вкрупносерийном и массовом производстве.
/>/>Раздел 1. Расчет комбинированной развертки/>1. Исходные данные для расчета комбинированной развертки:
— номинальный диаметрменьшего отверстия D1=25Н7/>мм;
— номинальный диаметрбольшего отверстия D2=30H8/>мм;
— длина развёртыванияпервой ступени l1=32 мм;
— длина развёртываниявторой ступени l2=45 мм;
В зависимости от диаметраобрабатываемого отверстия развертку выполним цельной/>2. Диаметр развертки
/>,
где Dimin – минимальный диаметрсоответствующей ступени отверстия;
Вi – верхнее предельное отклонениедиаметра отверстия;
р – допуск на разбиваниеотверстия, р=0,01 мм
/>
/>
/>
Рисунок 2.1 Схемарасположения полей допусков отверстий./>/>
Геометрические параметрыразвертки
Передний угол длячистовой развертки примем g=0°, азадний угол α=6°. Величина заднего угла выберется одинаковой на режущей и калибрующейчастях. На калибрующей части выполняется ленточка f=0.1 мм. Угол наклона зубьев целесообразно выполнить равнымнулю, что упрощает технологию изготовления развертки. Главный угол в плане φна заборной части зависит от свойств обработанного материала, поэтому φ=15° (для чугуна). Длина калибрующейчасти развертки определяется зависимости
/>
где />мм – величина калибрующейчасти стачивания при одной переточке; /> - число переточек;
/> мм
/> мм
длина заборной частиступени
/>,
где /> - минимальный диаметрзаборной части;
t – глубина резания принимаем 0,1 мм
m2 =2 мм
/> мм
/> мм
/> мм
/> мм
Длина рабочей частиступени
/>
где Lф =1 мм – длина фаски.
/> мм;
/> мм.
Чтобы исключитьповреждение обработанной поверхности при выводе развертки из отверстия, конецкалибрующей части необходимо выполнить по радиусу равному 3-5 мм. Число зубьев развертки определяется зависимостью:
/>
/>
/>
принимаем для всехступеней развертки число зубьев 8/>3. Распределения зубьев развертки
Для устранения огранкиотверстия, распределения зубьев развертки должно быть неравномерным, разностьмежду соседними угловыми шагами определяется зависимостью:
/> Принимаем 6
Определим значенияугловых шагов
/>
/>
Рисунок 2.2 Распределениязубьев развертки.
/>
/>;
/>;
/>;
/>./>4. Глубина стружечной канавки
Глубина стружечнойканавки целесообразно выполнять переменой, что позволяет использовать для всехстружечных канавок фрезу с постоянным углом. Тогда глубину канавка можноопределить по зависимостью
/>
Где /> - угол, соответствующийширине спинки;
ν – угол профиляфрезы принимаем 90º ;
с – ширина спинки зуба,приведена в таблицы
Таблица Размер стружечнойканавкиСтружечная канавка
Z1-1
Z2-2
Z3-3
Z4-4 с 1.2 1.5 1.3 1.4
/>
Рисунок 2.3 Размерыстружечной канавки.
Тогда глубина стружечнойканавки для Ø25:
/> мм;
/> мм;
/>мм;
/> мм.
Тогда глубина стружечнойканавки для Ø30:
/> мм;
/> мм;
/> мм
/> мм./> 5. Хвостовик разверткиХвостовиккомбинированной развертки принимаем цилиндрический диаметром 20 мм. Это делается с целью закрепления инструмента в плавающем патроне, таккак у отверстия есть погрешность изготовления, а инструмент надо установить поцентру. С помощью конического хвостовика, который закрепляет инструмент жестко,это осуществить невозможно.
Раздел 2. Расчет шлицевой протяжки
При выборе заготовки дляпоследующего протягивания определяют диаметр и точность предварительноизготовленного отверстия. При центрировании шлицев по внешнему диаметру, предварительнообработанное отверстие в дальнейшем не обрабатывается.
Исходные данные длярасчета:
— диаметр отверстия допротягивания D0=72 мм;
— наружный диаметр шлицевD=78H7 />мм;
— внутренний диаметршлицев d=72 мм;
— число шлицев n=10;
— ширина шлица b=12Н9/> мм;
— обрабатываемый материалсталь 40ХН;
— длина протягивания l=120 мм;
— шероховатость отверстияRa=2.5 мкм.
Материал рабочей частипротяжки принимаем сталь Р6М5 [3, табл.3 стор.11]/>1. Шаг черновых зубьев
Шаг черновых зубьевопределяется по формуле
t = 1.9/>, принимаем t=21 мм.
где L – длина протягивания (l=120 мм);
Выписываем размерыпрофиля зубьев протяжки: t=21мм; b=7,0 мм;
h=9,0 мм; r=4,5 мм; Fокт=68,58 мм2;Fпол =98 мм2. Значение угловрезания α и γ принимаем по таблице [3, табл.8стор.16]:
Передние углы для всехзубьев γ = 20º, значение задних углов для черновых и переходныхзубьев α = 3º, чистовых α = 2º, калибрующих α = 1º.
/>
Рисунок 1.1 Размерпрофиля зубьев протяжки/>2. Максимально допустимая силарезания
Конструкцию протяжкипринимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика – сталь 40ХН. Силарезания, допускаемая прочностью хвостовика в опасном сечении, принимаем [3, табл.6 стор.14].Диаметр хвостовика Dхв принимается равным ближайшемуменьшему значению по отношению к D0.
Dхв=50 мм; D1=38 мм; D2=49 мм; l1=90 мм; l2=20 мм; l3=32 мм; c=8мм;
[σр]=400 МПа.
/>
Рисунок 1.2 Основныеразмеры хвостовика
Сила резания допускаемаяпрочностью опасного сечения по впадине первого зуба определяется из выражения:
Pоп =/>Н,
где Dоп – диаметр опасного сечения (Dоп =D0–2h=72-2×9=54мм);
/>-допускаемое напряжение нарастяжение.
Расчетное тяговое усилиестанка 7Б510 [3, табл.7 ст.15]:
Pст =h×Q=0,9×105=9×104Н,
где h – КПД станка (h=0.9);
Q – тяговое усилие станка (Q= 105 Н);
За величину максимальнодопустимой силы резания Pдоп принимаем наименьшее из полученныхзначений.
Pдоп = Pст =9×104 Н./>3. Максимальная глубина стружечной канавки по допустимому усилию
h[σ]= />;
Величина h принятая по таблице меньше h[σ]. Коэффициент заполнения стружечных канавок для стали K=3./>4. Подача черновых секций
Szч =/>;
Фактический коэффициентзаполнения стружечной канавки:
Kmin=/>/> 5. Количество зубьев в черновых секциях
В случае срезания стружкипо групповой схеме резания фасочные зубья группируются в двузубые секции,аналогично шлицевым зубьям, причем первые зубья в каждой секции имеют набоковых сторонах выкружки для разделения стружки по ширине, а вторыевыполняются без выкружек, заниженные по диаметру на 0.02 – 0.04 мм.
Таким образом, количествозубьев в черновых секциях принимаем для фасочной части Zчсф =2, шлицевой Zчсш=2./>6. Сила протягивания на черновых зубьях
На фасочной части:
/>;
Значение коэффициентоввыбираем по таблице 9,10 [1, с. 17-18]
Cp=298; x = 0.85; Kγ=0,85; Kи=1,15; Kс =1.
Zmax=/>; Zmax=/>=5,71, принимаю Zmax=6.
На шлицевой части:
/>;/>7. Распределения припуска
— припуск нафасочную часть Аф=1,3 мм;
— подъём фасочныхсекций Sф=0,5 мм;
— припуск начерновую шлицевую часть Аш=5,38 мм;
— подъём черновыхсекций Sш=0,5 мм;
— припуск напереходную часть Ап=0,6 мм
— подъёмпереходных секцийSп=0,15 мм;
— припуск начистовую часть Ап=0,08 мм
— подъём чистовихзубьев Sп=0,03 мм;/>8. Определение общей длины протяжки
общая длинафасочной, шлицевой, переходной частей:
/>;
общая длиначистовой и калибрующей частей:
/>
где />
длина заднейнаправляющей:
/>
общая длина:
/>./>9. Геометрия зубьев
На вершинах калибрующихзубьев выполняется цилиндрическая ленточка f =0.2-0.3 мм. Вспомогательный угол в плане на шлицевых зубьяхφ = 1.5º/>с лентой побоковой поверхности fб =0.8-1.0 мм выполняется на техзубьях, высота шлицевых выступов которых не менее 1.2-1.3 мм. На первых зубьях черновых и переходных секций выполняются выкружки. Радиус выкружекопределяется графически, при этом их глубина должна быть не менее 3Szч.
/>Раздел 3. Расчет долбяка/>Исходные данные:
Модуль колеса m=5 мм; Профильный угол α=20º
Шестерни Z1=40; Колеса Z2=80
Степень точностинарезаемых колес 7-D
Угол наклона зубьев поделительной окружности β=0
Материал детали Сталь40ХН
Диаметры делительныхокружностей
dд1=200 мм
dд2=400 мм
Диаметры окружностейвыступов
Dа1=210 мм
Dа2=410 мм
Диаметры окружностейвпадин
Df1=187,5 мм
Df2=387,5 мм
Диаметры основныхокружностей
Do1=187,93 мм
Do2=375,88 мм
Толщина зуба поделительной окружности
S1=S2=7,8 мм
Межцентровое расстоянияпередачи A=300 мм/>1. Определяем дополнительные данные, необходимые длярасчета долбяка
1.1 Действительный уголзацепления в передаче
/>
Отсюда α1,2=20º
1.2 Диаметр основныхокружностей колес
/> мм;
/> мм.
1.3 Наибольший радиускривизны нарезаемого колеса
/>мм
1.4 Радиус кривизны вточке начала активной части профиля зуба нарезаемого колеса
/>мм
/>2. Проектный расчет долбяка
2.1 число зубьев долбяка
/>
Где d’ди – номинальный диаметр делительнойокружности, принимаем Ø100 мм [4 ст. 32 таб. 2]
2.2 Уточняем делительныйдиаметр
/> мм
2.3 Теоретический диаметросновной окружности
/>мм
2.4 Боковой задний угол вплоскости, параллельной оси долбяка
/>
Где δн –берем равным 3º
/>
δбок =3.19=3º11º
2.5 Диаметр наружнойокружности долбяка в исходном сечении
/> мм
2.6 Толщина зуба наделительной окружности по нормали в исходном сечении
/>мм
Где ΔS – боковой зазор в передаче ΔS=0.200
2.7 Угол давления на головке зуба
/>
αaus=33,36
2.8 Толщина зуба на вершине в исходномсечении
/>
Где invα=0.014904
Invαaus=0.075987
/> мм
2.9 Станочный угол зацепленияпереточенного долбяка, гарантирующий отсутствие среза и неполной обработкивершины зубьев колеса неэвольвентной частью профиля зуба долбяка
/>
Где рu=5 мм – наименьший допустимый радиускривизны профиля зуба долбяка αс=20,19
2.10 Вспомогательная величина
/>
2.11 Максимальное отрицательное исходноерасстояние придельно сточенного долбяка
/>
2.12 Станочный угол зацепления новогодолбяка, определяющий полную обработку рабочей части профиля зуба колеса
/>
αН=25,5
2.13 Положительное расстояние,определяющее полною обработку рабочей части профиля зуба колеса
/>
2.14 Расчетный задний угол по верхудолбяка
/>
δ=8,94
2.15 Максимально возможная величинастачивания долбяка вдоль его оси
/>
2.16 Принимаем положительное исходное расстояние /> если /> и />. Где Вр =29,5мм
/>мм
2.17 Станочный угол зацепления новогодолбяка
/>
αн=24º27
2.18 Наружный диаметр нового долбяка
/>мм
2.19 Станочный угол зацепления предельносточенного долбяка
/>
αс=20,86
2.20 Уточненный задний угол по верху
/>
δ= 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 попередней поверхности
/>мм
γ=5º
2.24 Полная высота зуба долбяка
/> мм
2.25 Корректированный торцовый профильныйугол долбяка для уменьшения искажения профиля колеса от наличия переднего изаднего углов
/>
α=20,24
2.26 Диаметры основных окружностейдолбяка при шлифовании его профиля
/> мм/>3. Проверочный расчет долбяка
1.Станочный уголзацепления долбяка и нарезаемого колецса
/>
α1,u=25,12
2.Межцентровое расстояниедолбяка и нарезаемого колеса
/>мм
3.Диаметр окружностивпадин зубьев колеса после нарезания долбяком
/> мм
4. Угол зацеплениянарезаемого и сопряжённого с ним колес в зубчатой передаче
/>
α=20
5. Диаметр теоретическойосновной окружности долбяка
/>мм
6.Радиус кривизны профилязубьев колеса в точке начала активной части
/>
7.Радиус кривизны профилязубьев колеса после нарезания в точке начала обработки долбяком
/>
/>Заключение
В ходе проделанной работыбыл произведён расчёт и проектирование заданных режущих инструментов,разработаны их рабочие чертежи, приведенные в приложении с указанием предельныхотклонений размеров деталей и шероховатостей на поверхности инструмента.
/>Список использованной литературы
1. Протяжки дляобработки отверстий/ Д. К. Маргулис, М. М. Тверской, В. Н. Ашихмин и др. – М.:Машиностроение, 1986. – 232 с.
2. Методическиеуказания к выполнению контрольных работ по курсу «Проектирование ипроизводство металлорежущих инструментов»/ Сост.: И. А. Малышко, С.Л.Толстов. -Донецк: ДПИ,1991.-39с.
3. Справочниктехнолога-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 зуборезныхинструментов. Романов В. Ф. М.: Машиностроение, 1969, стр. 251.