Содержание
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Разраб. |
Ганина М.С. |
Провер. |
Кузнецова В.В. |
Реценз. |
|
Н. Контр. |
|
Утверд. |
|
|
Содержание |
Лит. |
Листов |
АПИ НГТУ АСМ 09-1
|
Введение…...…………………………………………………………………. | ||
Расчет и проектирование протяжки для круглого отверстия…...….. | ||
1.1 | Исходные данные…..………………………………………………… | |
1.2 | Выбор материала инструмента …………………………………….. | |
1.3 | Расчет конструктивных элементов круглой протяжки…………….. | |
1.4 | Расчет силы резания и проверка протяжки на прочность…………. | |
1.5 | Выбор предельных отклонений на основные элементы протяжки и другие технические требования……………………………………… |
|
Расчет и проектирование канавочного резца………………………. | ||
2.1 | Исходные данные……………………………………………………… | |
2.2 | Разработка эскиза резца………………………………………………. | |
2.3 | Выбор материала инструмента ……………………………………….. | |
2.4 | Расчет конструктивных элементов резца …… …………..………….. | |
2.5 | Расчет державки на прочность и изгиб……………………………… | |
Заключение……………………………………………………………………. | ||
Библиографический список…………………………………………………. | ||
Нормативные ссылки……………………………………………………........ |
Введение
Протяжки являются многозубыми металлорежущими инструментами, осуществляющими снятие припуска без движения подачи за счет превышения высоты или ширины последующего зуба по отношению к высоте или ширине предыдущего.
Протягивание является одним из наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием и применяется при изготовлении различных деталей, формы обрабатываемых поверхностей, которых весьма разнообразны. Протяжкой можно обработать сквозные отверстия различной формы, получить различные прямые или винтовые канавки и фасонные наружные поверхности, различные зубчатые секторы и т.д.
Протяжки позволяют получить поверхности высокой точности (7, 8-й квалитет) и низкой шероховатости. Протягивание производительнее строгания, фрезерования развертывания в два, три и более раз. Высокая производительность процесса протягивания объясняется большой длиной режущих кромок зубьев протяжки, одновременно участвующих в работе.
Из всех разновидностей протяжек чаще всего применяются протяжки для обработки круглых отверстий.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Разраб. |
Ганина М.С.
|
Провер. |
Кузнецова В.В.
|
Реценз. |
|
Н. Контр. |
|
Утверд. |
|
|
Введение |
Лит. |
Листов |
АПИ НГТУ АСМ 09-1
|
Резец – однолезвийный инструмент для обработки деталей с поступательным или вращательным главным движением резания и возможностью движения подачи в любом направлении.
Резец является наиболее распространенным инструментом, его применяют на токарных, револьверных, карусельных, расточных, строгальных и долбежных станках, токарных автоматах или полуавтоматах. В зависимости от вида станка и рода выполняемой работы применяют резцы различных типов, отличающихся по назначению, форме, конструкции и размерам.
В данной курсовой работе разрабатывается конструкция круглой протяжки, применяемой на горизонтально-протяжном станке модели 7А510, и токарного канавочного резца, который применяется на токарном станке с ЧПУ модели 16К20ФЗ, для чернового и чистового точения канавочных отверстий валов.
1 Расчет и проектирование протяжки для круглого отверстия
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Разраб. |
Ганина М.С.
|
Провер. |
Кузнецова В.В.
|
Реценз. |
|
Н. Контр. |
|
Утверд. |
|
|
Расчет и конструирование протяжки круглого сечения |
Лит. |
Листов |
АПИ НГТУ АСМ 09-1
|
Наименьший диаметр обрабатываемого отверстия 
;
Величина допуска на отверстие 
;
Характер стенок отверстия ТН – тонкостенное;
Материал детали – ст. 30;
Твердость материала – НВ179;
Длина детали 
;
Наименьший диаметр отверстия под протягивание 
;
Класс точности d о – Н12;
Модель протяжного станка 7А510;
Тяговое усилие протяжного станка Q т = 10 т;
Наибольший ход каретки протяжного станка L ст = 1250 мм;
Толщина фланца приспособления – 25;
Тип рабочего патрона А – автоматический;
Конструктивные особенности протяжки ЗХ/ВЗ - наличие заднего хвостовика и выглаживающих зубьев.
Рисунок 1.1 – Эскиз детали
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Для проектирования протяжки выбираем быстрорежущую инструментальную сталь марки Р9, химический состав которой приведен в
таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав стали марки Р9
Содержание элементов, % | |||||||||
W | V | Co | Si | Mo | Mn | Ni | P | Cr | S |
8,5 – 9,5 | 2,3 – 2,7 | Не более 0,5 | Не более 0,5 | Не более 1 | Не более 0,5 | Не более 0,4 | Не более 0,03 | 3,8 – 4,4 | Не более 0,03 |
Расшифровка марки стали Р9: буква Р говорит о том, что перед нами инструментальная быстрорежущая сталь, в которой присутствует вольфрам в количестве около 9%.
1.3Расчет конструктивных элементов круглой протяжки
1) Припуск на сторону отверстия под протягивание определяем по формуле:
, (1.1)
где 
- номинальный диаметр протягиваемого отверстия, мм;
- минимальный диаметр отверстия заготовки под протягивание, мм.
.
2) Подъем на зуб на сторону 
выбирают по таблице 3 [4]. Принимаем 
.
Между режущими и калибрующими зубьями делают несколько зачищающих зубьев с постоянно убывающим подъемом на зуб. Принимаем 
и распределяем подъем на зуб следующим образом:
3) Профиль, размеры зуба и стружечных канавок между зубьями выбирают по таблице 9 [4] в зависимости от площади слоя металла, снимаемого одним режущим зубом протяжки. Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию:
, (1.2)
где 
- коэффициент заполнения канавки, выбирают по таблице 11 [4], учитывая, что сталь 30 с твердостью НВ179 имеет предел прочности 
, принимаем 
;
- площадь сечения канавки, мм2
; (1.3)
- площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом, мм2.
(1.4)
;
.
Пользуясь таблицей 9 [4] для ближайшего большего значения 
, при стружечной канавке с удлиненным дном (рис. 1.2) принимаем: шаг зубьев протяжки 
; глубину канавки 
; длину задней поверхности 
; радиус скругления канавки 
и 
.
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Шаг калибрующих зубьев 
круглых протяжек принимаем равным 0,6 – 0,8 шага режущих зубьев. Принимаем 
.
Рисунок 1.3 – Эскиз профиля калибрующих зубьев
На калибрующих зубьях делается ленточка с углом 
Ширина ленточки 
мм (рис. 1.3).
Шаг зачищающих зубьев протяжки делают переменным: от 
до 
. Принимаем изменение шага 
мм. Тогда из двух смежных шагов один равен 
мм, а второй 
мм.
4) Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев выбираем по таблицам 6 и 7 [4]: передний угол 
; задний угол: для черновых зубьев 
, для калибрующих 
.
Число стружкоразделительных канавок выбираем по таблице 2 [4]: число канавок 
. Предельное отклонение передних углов всех зубьев 
, задних углов режущих зубьев 
, задних углов калибрующих зубьев 
.
Рисунок 1.4 – Эскиз стружкоразделительных канавок
5) Максимальное число одновременно работающих зубьев:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
(1.5)
.
6) Определяем размеры режущих зубьев. Диаметр первого зуба принимаем равным диаметру передней направляющей части: 
. Диаметр каждого последующего зуба увеличиваем на 
. На последних трех зачищающих зубьях, предшествующих калибрующим зубьям, подъем на зуб постепенно уменьшаем по данным п. 2.
7) Число режущих зубьев подсчитываем по формуле и затем уточняем по таблице размеров зубьев:
, (1.6)
где 
– величина припуска под протягивание на сторону.
.
Принимаем 
.
8) Диаметр калибрующих зубьев определяем по формуле:
, (1.7)
где 
– максимальный диаметр обрабатываемого отверстия;
– изменение диаметра отверстия после протягивания, определяется для каждого материала опытным путем, при протягивании стали наблюдается разбивание в пределах 0,005…0,01 мм.
.
9) Число калибрующих зубьев принимаем по таблице 12 [4].
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
. Принимаем число калибрующих зубьев 
, а число зачищающих зубьев 
.
10) Число выглаживающих зубьев принимаем 
. Размеры отдельных элементов выглаживающих зубьев зависят от шага зубьев, а шаг от длины протягиваемого отверстия. По таблице 13 [4] при длине протягиваемого отверстия , принимаем шаг 
. Выбираем второй тип зубьев (рис. 1.5), который применяется при шаге больше 6 мм для обработки незакаленных сталей. Для этого типа размеры выглаживающих зубьев:
,
,
.
Рисунок 1.5 – Эскиз выглаживающих зубьев
Диаметр выглаживающих зубьев принимаем равным 
мм.
11) Вычисленные размеры зубьев сводим в таблицу 2, помещаемую на рабочем чертеже протяжки.
Таблица 2 – Диаметры зубьев протяжки
Номер зуба | Диаметр, мм | Номер зуба | Диаметр, мм |
11,200 11,262 11,324 11,386 11,448 11,510 11,572 11,634 11,696 11,758 11,820 11,882 11,944 11,975 | 11,996 12,006 | ||
12,014 | |||
12,016 |
12)
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
, (1.8)
где 
– длина входа хвостовика в патрон, зависящая от конструкции патрона, принимаем 
;
– зазор между патроном и стеной опорной плиты станка, равной 5…20 мм, принимаем 
;
– толщина стенки опорной плиты станка, принимаем 
;
– высота выступающей части планшайбы, принимаем 
;
– длина передней направляющей с учетом зазора ∆:
, (1.9)
где 
мм.
.
Находим 
, принимаем 
. Длина 
должна быть проверена по станку с учетом длины протягиваемого изделия согласно таблицы 23 [4]: 
; так как 
, то 
, принимаем 
.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Рисунок 1.6 – Схема для определения длины протяжки от торца хвостовика до первого зуба
13) 
Выбираем конструктивные размеры хвостовой части протяжки по ГОСТ 4044-70. 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.
Рисунок 1.6 – Основные размеры хвостовика
Длина переходного конуса равна 5…40 мм, принимаем 
. Диаметр передней направляющей принимаем равным диаметру предварительного отверстия заготовки с предельным отклонением по 
: 
; длина передней направляющей до первого зуба 
. Длину шейки 
принимаем конструктивно в зависимости от габаритов станка:
, (1.10)
,
принимаем 
.
Диаметр задней направляющей протяжки должен быть равен диаметру протягиваемого отверстия с предельным отклонением по 
, прочие размеры задней направляющей даны в таблице 24 [4].
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Задний хвостовик протяжки делаем аналогично переднему с теми же размерами.
14) Определяем общую длину протяжки 
:
. (1.11)
Длина рабочей части:
, (1.12)
где 
- количество черновых зубьев;
– количество зачищающих зубьев.
.
Длина калибрующей части:
, (1.13)
.
Длина выглаживающих зубьев:
, (1.14)
.
Длина задней направляющей 
принимается в зависимости от диаметра задней направляющей 
(таблица 24 [4]). Этот диаметр равен диаметру протянутого отверстия:
,
выполненного с полем допуска , т.е. 
; 
.
Длину заднего хвостовика принимаем 
.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
.
Принимаем 
.
1.4Расчет силы резания и проверка протяжки на прочность
1) Определяем максимально допустимую силу резания 
:
, (1.15)
где 
– коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала и формы протяжки;
– ширина срезаемого слоя, равная диаметру чернового режущего зуба, имеющего наибольший диаметр;
– толщина срезаемого слоя (подъем на зуб );
– показатель степени;
– максимальное число зубьев, одновременно находящихся в работе;
– поправочные коэффициенты соответственно на передний угол, на изнашивание инструмента и на СОЖ.
Для круглых протяжек, при работе ст. 30 
. При переднем угле 
, 
; 
– для зубьев протяжки с острыми режущи кромками; 
- при применении СОЖ; 
.
Тогда сила резания
.
Полученная сила не должна превышать тяговую силу станка, приведенную в его паспортных данных. В данном случае тяговая сила станка равна 100000 Н, следовательно, обработка возможна.
2) Проверяем конструкцию протяжки на прочность.
Рассчитываем конструкцию на разрыв во впадине первого зуба по формуле:
, (1.16)
где площадь опасного сечения
;
напряжение в опасном сечении
.
Напряжение в опасном сечении 
не должно превышать допустимого 
.
Приведем аналогичный расчет для сечения хвостовика (
):
;
.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
также является допустимым. Оно не должно превышать допустимого 
.
3) Рассчитываем хвостовик на смятие:
, (1.17)
где 
– опорная площадь замка
,
где 
и 
- размеры хвостовика.
Откуда допустимое напряжение при смятии
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
.
Допустимое напряжение на смятие не должно превышать 600 МПа, что выполняется.
Для данных условий работы режущую часть протяжки изготавливают из стали Р9, а хвостовик – из стали 40Х.
1.5Выбор предельных отклонений на основные элементы протяжки и другие технические требования.
1) Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования выбираем по ГОСТ 9126-76.
2) Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034-74, форма В.
2 Расчет и проектирование канавочного резца
2.1 Исходные данные
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Разраб. |
Ганина М.С.
|
Провер. |
Кузнецова В.В.
|
Реценз. |
|
Н. Контр. |
|
Утверд. |
|
|
Расчет и проектирование канавочного резца |
Лит. |
Листов |
АПИ НГТУ АСМ 09-1
|
Диаметр заготовки 
;
Наименьший диаметр обработки резанием 
;
Величина допуска на диаметр 
;
Ширина нарезаемой канавки 
;
Величина допуска на ширину канавки 
;
Длина нарезания канавки от торца заготовки 
мм;
Скругления в углах канавки 
мм;
Марка обрабатываемого материала: сталь 30Х
Твердость материала: 
;
Предел прочности материала: 
;
Модель станка: станок токарный с ЧПУ 16К20Ф3;
Шероховатость 
;
Глубина резания 
;
Подача при черновом точении 
Рисунок 2.1 – Эскиз обрабатываемой детали
2.2 Разработка эскиза канавочного резца
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Канавочный резец состоит из корпуса и рабочей части (рис. 2.2). Рабочая часть представляет собой пластину из твердого сплава, которая припаивается к корпусу резца. В качестве присоединительного элемента используют медные и латунные припои.
Рисунок 2.2 – Эскиз токарного канавочного резца
2.3 Выбор марки материалов инструмента
Для режущей части выбираем титано-вольфрамовый твердый сплав Т15К6. В его состав входят карбиды титана и карбиды вольфрама в соединении с кобальтом. Химический состав твердого сплава Т15К6 приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав твердого сплава Т15К6
Содержание элементов, % | ||
TiC | WC | Co |
Механические характеристики твердого сплава Т15К6:
- твердость НRA 90;
- предел прочности на изгиб 
.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Таблица 2 – Химический состав стали марки 40Х
Содержание элементов, % | ||||||||
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | Fe |
0,36 - 0,44 | 0,17 - 0,37 | 0,5 - 0,8 | до 0,3 | до 0,035 | до 0,035 | 0,8 - 1,1 | до 0,3 | около 97 |
Механические характеристики стали 40Х:
- твердость НВ 217;
- предел прочности 
;
- предел прочности на изгиб 
.
2.4 Расчет конструктивных элементов канавочного резца
1) Расчет габаритных размеров корпуса
По ГОСТ 18884-73 выбираем исполнение 2. По таблице 2 в приложении определяем габаритные размеры корпуса в зависимости от наибольшего диаметра отрезки.
При наибольшем диаметре отрезки 
габаритные размеры корпуса резца:
,
,
.
2) Выбор формы пластины
По ГОСТ 18884-73 по таблице 2 в приложении определяем обозначение пластины для выбранных габаритных размеров. Выбираем пластину 13612 ГОСТ 17163-90. Исполнение 2 пластины (рис. 2.3). В зависимости от ширины нарезаемой канавки принимаем габаритные размеры:
мм,
мм,
мм.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Ориентировочная масса пластины № 13612 из твердого сплава Т15К6 
.
3) Выбор расположения пластины в корпусе
По ГОСТ 18884-73 по таблице 2 в приложении выбираем размеры гнезда под пластину (рис. 2.4). Для габаритных размеров корпуса 
:
,
.
По таблице 8.9 [3] для напаянных пластинок из твердого сплава принимаем криволинейную форму заточки передней поверхности резцов с отрицательной фаской типа V (рис. 2.5).
Рисунок 2.4 – Гнездо под пластину
Рисунок 2.5 – Эскиз расположения пластины в корпусе
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
4) Назначение геометрических параметров режущего клина
По таблицам 8.12, 8.13 и 8.14 [3] принимаем следующие значения углов:
главный передний угол: 
;
главный задний угол: 
;
вспомогательный задний угол: 
;
угол наклона режущей кромки: 
;
главный угол в плане: 
;
вспомогательный угол в плане: 
;
радиус скругления: .
5) Оформление передней поверхности пластины
Рисунок 2.6 – Эскиз точения канавки с сечением передней поверхности пластины
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
6) Выбор способа стружкодробления
При обработке стали 30Х образуется сливная стружка. Она сходит в виде ленты, закручивающейся в спираль. Поверхность ее, обращенная к резцу, чистая и гладкая. С обратной стороны она имеет небольшие зазубрины. Она образуется при обработке пластичных материалов со значительными скоростями скольжения и небольшими подачами инструмента с оптимальными передними углами. Наиболее известны следующие способы дробления (завивания) сливной стружки:
- управление геометрией режущего инструмента,
- назначение режимов резания в пределах области устойчивого стружколомания,
- использование инструментов с лунками, уступами и накладными стружколомами на передней поверхности,
- использование схем резания, позволяющих получить стружку заданных размеров,
- управление динамикой резания,
- управление кинематикой резания.
Наиболее часто используют инструменты с лунками, уступами и накладными стружколомами на передней поверхности. Эти изменения конструкции инструмента дают возможность устанавливать при резании удобные форму, размеры и направление движения стружки, за счет резкого увеличения деформаций по ее ширине и толщине. Лунки и уступы формируются как на инструментах, подвергаемых заточке, так и на сменных многогранных пластинках.
Поэтому для данного канавочного резца применяем лунку на передней поверхности пластины. Ее размеры показаны на рисунке 2.5.
2.5 Расчет державки на прочность и изгиб
1) Режимы обработки
Глубина резания .
Подача выбирается по таблице 11 [5, с. 266] в зависимости от глубины резания, диаметра детали и материала заготовки. Для чернового точения принимаем подачу 
Скорость резания определяется по формуле:
, (2.1)
где 
– коэффициент, определяется в таблице 17 [5, с.269]; 
;
– определяются также по таблице 17 [5]; 
;
– глубина резания;
– подача;
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
– период стойкости инструмента; среднее значение стойкости при одноинструментной обработке 45 мин;
– поправочный коэффициент, определяется по формуле
, (2.2)
где 
– коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки; для стали (таблица 1 [5, с.261]) равен
, (2.3)
– коэффициент, характеризующий группу стали по степени обрабатываемости; 
(таблица 2 [5, с. 262]);
– степень обрабатываемости; 
;
.
– коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; для проката (таблица 5 [5, с. 263]) равен 
;
– коэффициент, учитывающий материал инструмента; по таблице 6 [5, с. 263] 
;
Тогда
.
Скорость резания
.
2) Условие прочности определяется соотношением:
, (2.4)
где 
– максимальная сила резания;
– площадь опасного сечения;
– допустимый предел прочности; для стали 40Х 
.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
КР-АПИ НГТУ-150900.62-(АСМ 09-1)-01-2012
|
Максимальная сила резания определяется соотношением:
, (2.5)
где 
– допускаемая стрела прогиба резца при чистовом точении, 
мм;
– вылет резца;
– модуль упругости материала корпуса резца, 
;
– момент инерции.
Для прямоугольного сечения корпуса момент инерции равен:
, (2.6)
.
Вылет резца определяется как:
, (2.7)
.
Тогда максимальная сила резания:
.
Площадь опасного сечения определяется по формуле:
, (2.8)
.
.
Таким образом, условие прочности выполняется.
3) Условие прочности на изгиб записывается следующим образом:
Изм. |
Лист |
№ докум. Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 47 | Нарушение авторских прав
|