МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Механический факультет
Кафедра Металлорежущие станки и системы
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Режущий инструмент»
на тему: «Расчет металлорежущих инструментов (протяжкашлицевая, сверло комбинированное и фреза червячная для обработки шлицевого вала)»
Выполнил:
студент гр. МС03н Илларионов Д.С.
Консультант
Киселева И.В.
Нормоконтролер
Киселева И.В.
Донецк 2006
Задание
Спроектироватьследующий режущий:
1. Фреза червячная для обработкишлицевого вала/>, />мм.
2. Сверло комбинированное дляобработки отверстий
d1=16 мм., d2=24мм., l1=36 мм. l2=42мм.
3. Протяжку для обработки шлицевой втулки
/>мкм.
Реферат
Курсовой проект: стр.___, рис.8,приложений 4, источников 4.
Объект исследования — металлорежущиеинструменты: протяжка шлицевая, сверло комбинированное и фреза червячная дляобработки шлицевого вала.
Цель работы: спроектироватьуказанные инструменты для обработки деталей с заданными размерами и параметрами.
В курсовом проекте приведенырасчеты всех параметров и размеров указанных инструментов, выбраны материалыдля изготовления инструмента и станки, на которых будет вестись обработка.
Разработаны рабочие чертежирассчитанных инструментов.
ПРОТЯЖКА, СВЕРЛО, ФРЕЗА, СЕКЦИЯ,СТРУЖЕЧНЫЕ КАНАВКИ, ХВОСТОВИК, МОДУЛЬ, ЗАТЫЛОВАНИЕ.
Содержание
Введение
1. Расчет комбинированной протяжки
1.1 Расчет круглой части комбинированной протяжки
1.2 Расчет шлицевой и фасочной частей комбинированнойпротяжки
2. Расчет ступенчатого сверла
2.1 Ленточка сверла
2.2 Геометрические параметры режущей части сверла
2.3 Шаг стружечной канавки
2.4 Осевая сила
2.5 Крутящий момент
2.6 Диаметр сердцевины
2.7 Длина первой ступени сверла
2.8 Общая длина сверла
2.10 Критическая сжимающая сила
2.11 Средний диаметр конического хвостовика
2.12 Максимальный диаметр конуса Морзе
3. Проектирование червячной фрезы для шлицевого вала
3.1 Радиусы окружности начала фаски на шлицевом валике
3.2 Радиус начальной окружности
3.3 Высота профиля червячнойфрезы
3.4 Угол профиля
3.5 Ординаты точек профиля фрезы
3.6 Углы обката для заданных точек профиля фрезы
3.7 Абсциссы точек профиля фрезы
3.8 Координаты центра дуги, заменяющейпрофиль фрезы
3.9 Радиус дуги, замещающей профиль фрезы
3.10 Шаг профиля по нормали
3.11 Толщина профиля фрезы по начальной прямой
3.12 Падение затылка дополнительного затылования
3.13 Глубина стружечной канавкифрезы со шлифованным профилем
3.14 Средний расчетный диаметр фрезы
3.15 Угол подъема витка фрезы (угол наклона стружечнойканавки)
3.16 Шаг по оси фрезы
3.17 Шаг винтовой канавки
3.18 Проверка правильности нарезания валика по высоте расположения переходной кривой:
3.19 Определение размеров усиков фрезы
3.20 Высота профиля фрезы от начальной прямой до вершиныусиков
Заключение
Список использованой литературы
Введение
Целью данного курсового проектаявляется расчет и проектирование следующих металлорежущих инструментов: протяжкашлицевая, сверло комбинированное и фреза червячная для обработки шлицевого вала.
Протягивание является одним изнаиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием. Высокаяпроизводительность процесса протягивания объясняется тем, что одновременнонаходится в работе несколько зубьев инструмента с большой суммарной длиннойрежущих кромок. Протягивание позволяет получать поверхности высокой точности (6-го- 8-го квалитетов точности) и низкой шероховатости Ra=0.63-0.25мкм.
Наиболее широкое применениеполучили протяжки для обработки шлицевых отверстий. При центрировании шлицевойвтулки на валу по внутреннему диаметру для обеспечения более высокой точностицентрирования необходимо протягивать одной протяжкой внутренний диаметр, шлицевыеканавки и фаски.
Комбинированные сверлаиспользуют при обработке ступенчатых отверстий с невысокой точностью небольшихи средних диаметров в крупносерийном и массовом производстве.
1. Расчет комбинированной протяжки
Исходные данные дляпроектирования:
диаметр отверстия допротягивания />мм;
наружный диаметр шлицев />мм;
внутренний диаметр шлицев />мм;
число шлицев />мм;
ширина шлицев />мм;
размер фаски />мм, угол фаски шлицевыхпазов />;
материал и твердость детали: сталь40, НВ 255-285
длина протягивания />мм;
шероховатость поверхности />мкм;
данные о станке: тяговое усилие 400кН, ход штока 1,5 м;
порядок расположения видовзубьев: круглые, фасочные, шлицевые.
/>
Рисунок 1 — Шлицевое отверстие: а- шлицевое отверстие; б — форма шлицевой канавки;
/>
Рисунок 2 — Схема срезанияприпуска комбинированной протяжкой1.1 Расчет круглой части комбинированной протяжки
1.1.1 Материал протяжки
Так как обрабатываемый материал- сталь 40 с НВ 255-285, то согласно [1, стр.10, табл.2] эта сталь относится ко2-й труппе обрабатываемости стали, согласно чему по [1, стр.11, табл.3] принимаемматериал протяжки сталь ХВГ.
1.1.2 Величина припуска напротягивание
Суммарную величину припуска накруглые зубья протяжки назначаем в зависимости от внутреннего диаметраотверстия и его длины по [1, стр.12, табл.4]: />мм.
1.1.3 Тип хвостовика и егоразмеры
Протяжки, изготовляемые из сталиХВГ, выполняют цельными, независимо от их диаметра. По [1, стр.13, табл.5] выбираемосновные размеры хвостовика под быстросменный патрон:
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>кН;
/>МПа.
/>
Рисунок 3 — Основные размерыхвостовика протяжки
1.1.4 Шаг черновых зубьев
/>мм.
По шагу из [1, стр.14, табл.6] выбираемразмеры профилей зубьев:
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>;
/>.
/>
Рисунок 4 — Основные размерыпрофиля зубьев протяжки
1.1.5 Максимально допустимаясила резания
а) сила резания, допускаемаяпрочностью хвостовика в опасном сечении (по шейке хвостовика) определяем по [1,стр.15, табл.5] />кН.
б) сила резания, допускаемаяпрочностью опасного сечения по впадине первого зуба
/>кН;
в) расчетное тяговое усилиестанка
/>кН.
Максимально допустимая силарезания />кН.
1.1.6 Определение максимальнойглубины стружечной канавки по допустимому усилию
/>мм.
Величина />мм принятая по [1, стр.14,табл.6] не больше, чем />мм.
1.1.7 Подача черновых секций
/>мм,
где /> -коэффициент заполнения стружечных канавок (для стали />).
Полученное значение величиныподъема зубьев округляем до стандартного />мм.Тогда фактический коэффициент заполнения стружечной канавки
/>
1.1.8 Передние и задние углызубьев протяжки
Выбираем по [1, стр.16, табл.8]:
черновые и переходные зубья />;
чистовые и калибрующие />;
чистовые />;
калибрующие />.
/>
Рисунок 5 — Углы профиля зубьев
1.1.9 Число зубьев черновыхсекций
/>,
где — /> - число одновременноработающих зубьев;
/>,x — принимаем по [1, стр.17, табл.9];
/> -принимаем по [1, стр.18, табл.10].
1.1.10 Общий припуск напротягивание
/>мм,
где /> -величина остаточной деформации отверстия.
1.1.11 Припуск на черновые зубья
/>мм,
где /> -припуск на переходные зубья [1, стр. 20, табл.12, б];
/> -припуск на чистовые зубья [1, стр. 20, табл.12, а].
1.1.12 Припуск на первуючерновую секцию
/>мм.
Принимаем />мм.
1.1.13 Количество черновыхсекций без первой
/>
1.1.14 Количество зубьев вчерновой части
/>
1.1.15 Длина черновой части
/>мм
1.1.16 Подъем на переходныезубья и количество переходных секций
По [1, стр. 20, табл.12, б] принимаемподъем на переходные зубья />мм.
Число переходных секций
/>
1.1.17 Длина переходной части
/>мм.
1.1.18 Количество чистовых икалибрующих зубьев принимаем по [1, стр. 20, табл.12, а]:
Круглые
чистовые />-/>, />;
калибрующие />.
Шлицевые
чистовые />-/>;
калибрующие />.
1.1.19 Шаг чистовых икалибрующих зубьев
/>мм.
Согласно рассчитанному шагу по [1,стр.14, табл.6] выбираем размеры профилей зубьев:
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>мм;
/>;
/>.
1.1.20 Длина чистовой части
/>мм.
1.1.21 Длина режущей части
/>мм.
1.1.22 Длина калибрующей части
/>мм.
1.1.23 Диаметры зубьев
а) диаметр первого режущего зуба
/>мм
б) диаметр калибрующих зубьев
/>мм
1.1.24 Цилиндрическая ленточкана вершинах калибрующих зубьев
/>мм
1.1.25 Ширина режущих выступовмежду выкружками (Рис.6)
/>мм
/>
Рисунок 6 — Поперечный профильзубьев цилиндрических протяжек переменного резания
1.1.26 Количество выкружек начерновых зубьях
/>
1.1.27 Ширина выкружек начерновых зубьях
/>мм
1.1.28 Радиусы выкружек />и диаметры шлифовальногокруга принимаем по [1, стр.23, табл.13]:
Радиусы выкружек />мм;
Диаметр шлифовального круга />мм.1.2 Расчет шлицевой и фасочной частейкомбинированной протяжки
1.2.1 Выбор угла фаски
Угол фаски выбирается взависимости от числа шлицев. В данном случае число шлицев />, поэтому угол />.
1.2.2 Расчет размеров,определяющих положение фаски
/>мм
1.2.3 Сила протягивания начерновых зубьях, Н:
а) на фасочной части
/>
б) на шлицевой части
/>
в) на цилиндрической части
/>
1.2.4 Диаметры зубьев
а) фасочных
первый />мм
последний />мм
б) шлицевых
первый />мм
последний />мм
1.2.5 Распределение припуска
а) на фасочную часть />мм;
б) на шлицевую часть />мм;
в) на переходные зубья шлицевойчасти />мм
г) на чистовые зубья шлицевойчасти />мм
1.2.6 Число секций
а) в фасочной части
/>
б) черновых в шлицевой части
/>
1.2.7 Количество зубьев. а) вфасочной части
/>
б) черновых в шлицевой части
/>
в) переходных в шлицевой части
/>
г) чистовых в шлицевой части
/>
д) калибрующих в шлицевой частипринимаем по [1, стр. 20, табл.12, а] />
1.2.8 Длина
а) фасочной части
/>мм;
б) шлицевой: черновой ипереходной частей
/>мм;
чистовой и калибрующей частей
/>мм.
в) цилиндрической части: черновойи переходной частей
/>мм;
чистовой и калибрующей частей
/>мм.
1.2.9 Общая длина режущих икалибрующих частей
/>
1.2.10 Диаметр переднейнаправляющей части />мм.
1.2.11 Длина переднейнаправляющей
Так как />, то />мм.
1.2.12 Размеры заднейнаправляющей
Диаметр задней направляющейсовпадает с размерами втулки, а ее длина
/>мм.
1.2.13 Диаметр переходной шейки
/>мм.
1.2.14 Длина переходного конуса />мм.
1.2.15 Минимальная длинапереходной шейки
/>мм.
1.2.16 Общая длина протяжки
/>мм.
2. Расчет ступенчатого сверла
Исходные данные дляпроектирования:
диаметр первой ступени сверла />мм;
диаметр второй ступени сверла />мм;
длина сверления первой ступенью />мм;
длина сверления второй ступенью />мм;2.1 Ленточка сверла
Ширина ленточки
/>мм,/>мм
Высота ленточки
/>мм
/>мм
/>
Рисунок 7 — Основныегеометрические параметры торцевой части сверла
2.2 Геометрические параметры режущей части сверла
Главный угол в плане для сверлвыбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Значение угловвыбираем по [2, стр. 19, табл.4.]:
/>
Значение заднего угла
/>
/>
Угол наклона стружечной канавки
/>
/>
Принимаем угол наклонастружечной канавки />.2.3 Шаг стружечной канавки
/>мм, />мм
Ширина пера
/>мм
/>мм2.4 Осевая сила
/>
По [3, стр.281, табл.32]:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>мм;
/>;/>;
/>кН2.5 Крутящий момент
/>
По [3, стр.281, табл.32]:
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>;
/>мм;
/>;
/>;
/>Нм2.6 Диаметр сердцевины
/>мм;
/>мм.2.7 Длина первой ступени сверла
/>,где />мм –
длина заборного конуса;
/>мм- длина перебега сверла;
/>мм–
запас на переточку первойступени сверла;
/>мм –
глубина фаски;
/>мм.
Длина второй ступени сверла
/>,где />мм –
длина стружечной канавкинеполной глубины, необходимая для выхода фрезы;
/>мм–
запас на переточку второйступени сверла;
/>мм2.8 Общая длина сверла
/>мм,
где /> -длина переходной шейки;
/> -длина хвостовика.
/>
Рисунок 8 — К определению длиныпервой ступени сверла
2.9 Площадь поперечного сечения сверла
Оптимальная площадь
/>
/>
Максимально допустимая площадь
/>
/>2.10 Критическая сжимающая сила
/>кН
Проверку сверла на устойчивостьпроизводим по условию
/>,
где /> -коэффициент формы перемычки;
/>
2.11 Средний диаметр конического хвостовика
/>м2.12 Максимальный диаметр конуса Морзе
/>м.
Принимаем конус Морзе 3.
3. Проектирование червячной фрезы для шлицевоговала
Исходные данные дляпроектирования:
характеристика шлицевого вала />;
длина вала />мм;
величина фаски />мм.3.1 Радиусы окружности начала фаски на шлицевомвалике
/>мм3.2 Радиус начальной окружности
/>мм3.3 Высота профиля червячной фрезы
/>мм
Согласно [4, стр.34, табл.5] принимаемследующие параметры фрезы:
высота профиля />мм;
наружный диаметр фрезы />мм;
длина фрезы />мм;
посадочный диаметр />мм;
количество зубьев фрезы />;
падение затылка />мм.
3.4 Угол профиля
/>3.5 Ординаты точек профиля фрезы
/>3.6 Углы обката для заданных точек профиля фрезы
/>3.7 Абсциссы точек профиля фрезы
/>3.8 Координаты центра дуги, заменяющей профильфрезы
/>
/>
3.9 Радиус дуги, замещающей профиль фрезы
/>мм3.10 Шаг профиля по нормали
/>мм3.11 Толщина профиля фрезы по начальной прямой
/>мм3.12 Падение затылка дополнительного затылования
/>мм3.13 Глубина стружечной канавки фрезы сошлифованным профилем
/>мм3.14 Средний расчетный диаметр фрезы
/>мм
3.15 Угол подъема витка фрезы (угол наклона стружечнойканавки)
/>3.16 Шаг по оси фрезы
/>мм3.17 Шаг винтовой канавки
/>мм3.18 Проверка правильности нарезания валика по высотерасположения переходной кривой:
угол обката для вершинной точкипрофиля фрезы
/>
радиус окружности началапереходной кривой
/>мм
3.19 Определение размеров усиков фрезы
/>3.20 Высота профиля фрезы от начальной прямой довершины усиков
/>мм
Заключение
В ходе проделанной работе былпроизведён расчёт и проектирование заданных режущих инструментов, разработаныих рабочие чертежи, приведенные в приложении с указанием предельных отклоненийразмеров деталей и шероховатостей на поверхности инструмента.
Список использованой литературы
1. Методические указания по расчёту комбинированных протяжек / Сост.: И.А. Малышко,С.Е. Носенко. — Донецк: ДПИ, 1986. — 32с.
2. Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу «Проектированиеи 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. Косиловойи Р.К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985.496 с.
4. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Режущийинструмент» для студентов специальностей 7.090203 «Металлорежущиестанки и системы» и 7.090201 «Технология машиностроения»/ Сост.:И.В. Киселева, В.П. Цокур, О.А. Попенко. — Донецк: ДонГТУ, 1999. — 20 с.