1.1. Начальные данные

• Вариант11

• Условное обозначение шлицевого отверстия: D-6x28H11x34H7x7F8

• Длина отверстия: L=34мм

• Материал детали: Сталь 35

• Протяжной станок: 7А510

1.2.Материал протяжки

Для изготовления протяжек применяют в основном инструментальную сталь и быстрорежущие стали. Для обработки твердых материалов, имеющих включения, используют сборные протяжки, оснащенные твердым сплавом.

В любом случае, для обработки заданной детали из Стали 35 подойдет любой из вышеперечисленных материалов.

В условиях мелкосерийного и единичного производства для изготовления протяжек применяется более дешевая легированная инструментальная сталь 9ХВГ, ХВГ, ХГ. 

Для крупносерийного и массового производства целесообразнее изготовлять протяжки из быстрорежущей стали, несмотря на более высокую ее стоимость: Р9, Р12 и Р18. Особенно это относится к протяжкам, работающим по литейной корке стали и по чугуну, а также к протяжкам с фасонным, сложным профилем. 

В массовом и крупносерийном производстве для рабочих частей применяют быстрорежущие стали марок Р6М5, Р9К5, Р9Ф5, Р9К5Ф5 и др. (стр. 463, [4]).

Таким образом для обработки заданной детали, изготовленной из Стали 35, целесообразнее выбрать материалом протяжки инструментальную сталь ХВГ. Ввиду её дешевизны она отлично подходит в условиях мелкосерийного производства потом, что окупит себя быстрее, чем более дорогая, быстрорежущая сталь.

1.3. Расчет шлицевой проятжки

Исходные данные для расчета:

• Наружный диаметр шлицевого отверстия: D_H=34^+0,025мм.

• Внутренний диаметр шлицевого отверстия: d_B=28^+0,130мм.

• Ширина шлицев: b_Ш=7^+0,035_+0,013мм.

• Длина обрабатываемого отверстия: L=34мм.

• Твердость обрабатываемого матреала: 163НВ.

• Тяговая сила станка: Р_С=102кН.

• Рабочий ход ползуна: 1250мм.

Расстояние до первого зуба должно быть суммой длины протягиваемого отверстия и длины тягового патрона станка (для станка 7А510 это значение 280мм) (стр. 201, [1]):

L₁=280+L,

L₁=280+34=314мм.

Припуск под протягивание (стр. 201, [1]):

А=0,

т.к. отверстие по внутреннему диаметру обрабатывается окончательно до протягивания, соответственно (стр. 201, [1]):

D₀₁=28 мм.

Диаметр хвостовика выбирается наибольший, который сможет пройти через отверстие, (стр. 188 [1]):

D₁=25мм,

соответственно, площадь сечения (стр. 202, [1]):

F_X=283,5мм².

Шаг режущих зубьев (стр. 202, [1]):

t_P=mL^0,5 , где:

m=1,25…1,5 – коефициент, соответствующий одинарной схеме резания,

L=34мм – длина отверстия, тогда:

t_P=(1,25…1,5) ·34^0,5 =7,29…8,75мм.

Согласно таблице 8.6 [1] принимаем:

t=8мм,

h_K=3мм,

C=3мм,

r=1,5мм,

R=5мм,

F_K=7,07мм².

Рисунок 1 – Размеры стружечных канавок.

Наибольшее число зубьев, находящихся в работе (стр. 203, [1]):

Z_max=L/t_P+1,

Z_max=34/8+1=5.

Коэфициент заполнения канавки, табл 8.8, для стали [1] принимаем:

К=4.

Подача, допустимая по размещению стружки (стр. 203, [1]):

S_ZK=F_K/(KL), где:

F_K=7,07 – площадь стружечной уанавки, тогда:

S_ZK=7,07/(4·34)=0,052мм/зуб.

Допустимая сила резания по хвостовику (таблица 8.9 [1]):

P_X=F_X_X, где:

_X=250МПа – допустимое напряжения на растяжение хвостовой части, тогда:

P_X=283,5·250=70875Н.

Допустимое усилие по прочности первого зуба (таблица 8.9 [1]):

P₁=₁π(D₀₁-2 h_K)²/4, где:

₁=300МПа – допустимое напряжения на растяжение режущей части,

h_K=3мм – высота зуба, тогда:

P₁=300·3,14(28-2·3)²/4=114039H.

Расчетная сила резания Р_Р выбирается как минимальная среди Р₁, Р_Х, 0,9*Р_С (стр. 202, [5]):

0,9·Р_С =0.9·102000=91800Н,

P_X=70875Н,

P₁114039H, тогда:

Р_Р=Р_Х=70875Н.

Припуск, снимаемый фасочными зубьями (стр. 205, [1]):

Δ=d_Bmin+2f+0,3+D₀₁, где:

f=0,4^+0,2мм – высота фаски,

d_Bmin=28мм – минимальное значение внутреннего диаметра шлицевого отверстия, тогда:

Δ= 28+0,4·2+0,3-28=0,8мм.

Число фасочных зубьев (стр. 202, [1]):

Z_ф= Δ/(2· S_ZK)+1,

Z_ф=0,8/(2·0,052)+1=8.

Длина режущей части фасочных зубьев (стр. 205, [1]):

L_рф=tp(Z_ф -1),

L_рф= 8(8-1)=56мм.

Dф1	Dф2	Dф3	Dф4	Dф5	Dф6	Dф7	Dф8
28,0	28,1	28,2	28,3	28,4	28,5	28,6	28,7

Таблица 1 – Диаметры фасочных зубьев.

Диаметр шлицевых зубьев (стр. 206, [1]):

D_ш1=d + 2 f,

Dш1=28 + 2·0,4 = 28,8мм.

Число шлицевых зубьев (стр. 206, [1]):

Z_р.ш. = + 1, где:

D_Hmax=34,025мм – наибольший размер внешнего диаметра шлицевого отверстия,

D_фmax=28,7мм – наибольший диаметр фасочных зубьев, тогда:

Z_р.ш.= +1 = 53 зубьев.

У рассматриваемых протяжек толщины среза или подъем зубьев режущей части принимаются постоянными, за исключением нескольких последних зачищающих (чистовых) зубьев, на которых подъем на зуб постепенно уменьшается до 0,025—0,015 мм. Чистовые зубья необходимы для обеспечения плавного падения усилий резания в конце протягивания и получения требуемой чистоты обработанной поверхности, их число колеблется от 2 до 5. Оно должно быть тем больше, чем больше подъем, на зуб и выше требования к чистоте протянутой поверхности. Принимаем:

Z_{р.ш. чист.}=4, тогда:

Z_{р.ш. черн.}=51.

Длина режущей части (стр. 206, [1]):

l_p.ш = t_p ·Z_р.ш ,

l_p.ш = 55·8 = 440мм.

Dш1	Dш2	Dш3	Dш4	Dш5	Dш6	Dш7	Dш8
28,8	28,9	29,0	29,1	29,2	29,3	29,4	29,5

Dш9	Dш10	Dш11	Dш12	Dш13	Dш14	Dш15	Dш16
29,6	29,7	29,8	29,9	30,0	30,1	30,2	30,3

Dш17	Dш18	Dш19	Dш20	Dш21	Dш22	Dш23	Dш24
30,4	30,5	30,6	30,7	30,8	30,9	31,0	31,1

Dш25	Dш26	Dш27	Dш28	Dш29	Dш30	Dш31	Dш32
31,2	31,3	31,4	31,5	31,6	31,7	31,8	31,9

Dш33	Dш34	Dш35	Dш36	Dш37	Dш38	Dш39	Dш40
32,0	32,1	32,2	32,3	32,4	32,5	32,6	32,7

Dш41	Dш42	Dш43	Dш44	Dш45	Dш46	Dш47	Dш48
32,8	32,9	33,0	33,1	33,2	33,3	33,4	33,5

Dш49	Dш50	Dш51
33,6	33,7	33,8

Таблица 2 – Диаметры черновых шлицевых зубьев.

Dз1	Dз2	Dз3	Dз4
33,88	33,93	33,97	34,0

Таблица 3 – Диаметры чистовых шлицевых зубьев.

Шаг калибрующих зубьев (стр. 207, [1]):

t_к = 0,7· t_p ,

t_к = 0,7*86мм,

следовательно:

h=2.5 мм,

С=2мм,

R=4мм,

r=1.25мм.

Число калибрующих зубьев (стр. 207, [1]):

Z_к = 7

Длина калибрующей части (стр. 207, [1]):

l_к = t_к· Z_к,

l_к =6·7 =42мм.

Диаметр калибрующих зубьев (стр. 207, [1]):

D_{к =} D_max , где:

D_max=34,025 – максимальный диаметр наружного отверстия,

=0,02 – допуск на усадку, тогда:

D_к=34,025 0,02.

Длина задней направляющей (стр. 208, [1]):

l_з = L = 34 мм.

Общая длина протяжки (стр. 208, [1]):

L_пр. = _,

L_пр. =314 + 56 + 440+ 42 + 34 = 886мм.

Допустимая длина протяжки (стр. 208, [1]):

L_пр.max =40 ·D₀ , где:

D₀=34мм – номинальный наружный диаметр протяжки, тогда:

L_пр.max =34·40=1360мм.

Необходимая длина рабочего хода (стр. 208, [1]):

l_p.х = + + L,

l_p.х = 56 + 440 + 42 + 34=572мм.

Определение β₁⁰ (стр. 210, [1]):

β₁ = 45⁰ - arcsin , где:

в_ш=7мм – ширина шлица,

d_в=28мм – внутренний диаметр шлицевого отверстия, тогда:

β₁ =45⁰ - arcsin = 30.52⁰.

Вспомогательная величина N (стр. 210, [1]):

N = ,

N = =13,97.

Величина М (стр. 210, [1]):

М= N·sinβ₁+ ,

М= 13,97·sin30.52⁰+ *cos30.52⁰= 7,2+2,54= 10,11мм.

Угол β (стр. 210, [1]):

β = +2· β₁ , где:

n_ш=6 – количество шлицев, тогда:

β = +2·30.52⁰ = 121,04⁰.

Ширина площадки (стр. 210, [1]):

Р = -в_ш - 2 Δh – 2f -0,5 , где:

Δh=0,8мм – высота площадки, тогда:

Р = -7 -2·0,8 – 2·0,4 – 0,5 = 4,76мм

Рисунок 2 – Фасонные зубья Рисунок 3 – Зубья шлицевой шлицевой протяжки. протяжки высотой более 1.5 мм

Диаметр задней направляющей (стр. 211, [1]):

D_з.н = D_о-(0,5…0,8),

D_з.н = 34 – 0,7 =33,3мм.

Размер фаски 1,5х45⁰ (согласно ГОСТ 24818-81)

Принимаем передний угол протяжки для обрабатываемого матриала с (НВ<190 [2], стр. 171):

=16…20⁰,

=20⁰.

Принимаем задний угол  для зубьев ([2], стр. 170):

• черновых: 3⁰

• чистовых: 2⁰

• калибрующих: 1⁰

Основные размеры стружечных канавок обеих форм определяются следующими соотношениями, установленными экспериментально: глубина стружкоразделительных канавок h_k = (0,4…1 )мм, а их ширина S_k = (0,6…1,2) мм. Профиль стружкоразделительных канавок может быть прямоугольным и угловым с углом ω = 45…60°. Радиус закругления дна канавки r_k = (0,2…0,5) мм.

Принимаем:

h_k =0,6мм,

S_k =0,8мм,

r_k =0,4мм,

ω=60 ⁰.

Рисунок 4 – Стружкоразделительные канавки

Расстояние от края главных режущих кромок до первой канавки должно быть не менее 2...2,5 мм, так как при меньших значениях будет ослабленный участок режущей кромки и этот участок быстро изнашивается. В=4,5мм.

Рисунок 5 – Геометрические параметры хвостовика протяжки, ГОСТ 4044-70

Принимаем:

d₁=25мм,

d₂=19мм,

d₄=25^-0,5_-1,0 мм,

l₁=140мм,

l₂=25мм,

l₃=25мм,

l₄=16мм,

l₅=120мм,

r₁=0,3мм,

r₂=1мм,

c=1мм,

=30.