III Расчет блока плоских протяжек

3.1. Исходные данные

Обрабатываемый материал С418;

Длина заготовки, l_и 55мм;

Припуск на обработку заготовку, А 2^+0,3мм;

Шероховатость, R_a 1,25мм;

Д опуск, δ 0,1мм.

Рис. 3.1. Обрабатываемая заготовка

3.2 Расчет плоских протяжек

Выбираем последовательность обработки поверхностей. Вначале одновременно обрабатываем поверхности I и IV, затем – III и II. Это даст возможность сократить длину рабочего хода и уменьшить время обработки.

Для обработки поверхностей I и IV принимаем трапециидальную схему резания с углом наклона зубьев w = 0, а для обработки поверхностей II и III профильную схему резания (так как в изготовлении сложного профиля протяжки ее легче изготовить) с углом наклона зубьев: для обработки поверхности II: w = 0, а для поверхности III: w = γ = 10˚.

Определяем осевой шаг зубьев:

(3.1)

По табл. 1.1 [2, стр.8] принимаем t₀ = 12мм;

Определяем шаг зуба по нормали и глубину зубьев по табл. 1.1 [2, стр.8]:

t_{H I,II,IV} = t₀ = 12мм (w = 0) и h = 4,5мм;

t_{H III} = 11,8мм и h = 4,5мм;

Определяем предварительную суммарную длину одновременно работающих лезвий:

∑Б_n = l_u / t_o ∙ B / cos w · 1 / Z_c , (3.2)

где В – ширина протягиваемой плоскости;

Z_c – число зубьев в секции; для трапециидальной схемы резания /Z_c = 2 /, для профильной - /Z_c = 1/, [2, стр.35]

∑Б_I,IV = 55 / 12 ∙ 20 / cos 0 ∙ ½ = 50мм;

∑Б_II = 55 / 12 ∙ 30 / cos 0 ∙ 1 = 150мм;

∑Б_III = 55 / 12 ∙ 10 / cos 45 ∙ cos 10 · 1 = 65,8мм;

Определяем предварительную расчетную силу протягивания:

• определяем подачу, допускаемую условиями сворачивания и размещения стружки:

S_c = F / K₁ · l_u (3.3)

где К₁–коэффициент размещения: при S_c< 0,1–K₁=3, при S_c >0,1мм –К₁=2,5;

F – площадь впадины, F = 32мм² [2, стр.15]

S_c = 32 / 2,5 · 55 = 0,23мм;

Т.о. для трапециидальной схемы резания S_c = 0,1мм [2, стр.15];

- Определяем наибольшую подачу:

для трапециидальной схемы резания S_cx = 0,4мм [2, стр.38];

для профильной схемы резания S_cx = 0,15мм [2, стр.38];

- Определяем силы резания для каждой обрабатываемой поверхности:

P = p · S_лим · ∑Б_n, (3.4)

где p · S_лим – сила резания, приходящаяся на 1мм длины лезвия при подаче, равной лимитирующей,

p · S_{лим т} = 395Н/мм при НВ< 180, табл 1.7 [2, стр.18];

p · S_{лим п} = 207Н/мм при НВ< 180, табл1.7 [2, стр.18];

P_I,IV = 395 · ∑Б_I,IV = 395 ∙ 50 = 19750H;

P_II = 207 · ∑Б_II = 207 ∙ 150 = 31050H;

P_III = 207 · ∑Б_III = 207 ∙ 65,8 = 13620,6H;

- Определим суммарное значение силы резания по участкам протяжного блока:

P₁ = P_I + P_IV = 19750 + 19750 = 39500H;

P₂ = P_II + P_III = 31050 + 13620,6 = 44670,6H;

- Определяем тяговую силу станка при протягивании:

P_ст = P_{n max}/ 0,7 = P₂/ 0,7 = 44670,6 / 0,7 = 63815,14H; (3.5)

- Определяем модель станка:

по табл 1.14 [2, стр.24] выбираем вертикально-протяжной станок модели 7Б74, Р_ст = 100КН, а длина хода рабочего стола l_хс = 1250мм;

- Определяем высоту протяжки по нулевому зубу: Н₀ = 30мм;

Принимаем припуск А_проф = 0, т.е. считаем, что поверхности перед протягиванием уже предварительно обработаны.

- Определяем припуск, срезаемый основной частью комплекта:

А₀ = А – А_проф – А_ч – А_перех, (3.6)

где А – заданный припуск на обработку заготовки, А = 2+0,3+0,1=2,4мм;

А_ч – припуск на обработку чистовой протяжки, А_ч = 0,25мм [2, стр.37];

А_перех – припуск для переходной секции, А_перех = (0,6 –0,4)S_лим (3.7)

А_{перех т} = 0,6 ∙ 0,23 = 0,14мм;

А_{перех п} = 0,6 ∙ 0,1 = 0,06мм;

А_{0 т} = 2,4 – 0 – 0,25 – 0, 14 = 2,01мм;

А_{0 п} = 2,4 – 0 – 0,25 – 0,06 = 2,09мм;

Определение комплекта, с которого следует вести дополнительный расчет:

На первом участке блока протяжек работают два одинаковых комплекта, поэтому расчет проводим для одного из них.

На втором участке работает только один комплект протяжек, который и будем рассчитывать.

Определяем подачу, допускаемой силы резания для всех участков:

p ∙ S_p = P_ст ∙ 0,7/ ∑Б_n , (3.8)

p ∙ S_p1 = 100 ∙ 10³ ∙ 0,7/ (50 +50) = 700Н/мм; по табл 1.7 [2, стр.18] S_p1 = 0,5мм;

p ∙ S_p2 =100 ∙ 10³ ∙ 0,7/(150+65,8)=325Н/мм; по табл 1.7 [2, стр.18] S_p1 = 0,18мм;

Определение лимитирующей подачи S_лим:

из трех подач: S_c, S_cx, S_p выбираем самую наименьшую. Самая наименьшая для всех участков является S_c: S_{c проф} = 0,1мм/зуб, S_{c трап} = 0,23мм/зуб;

Выбор оптимального варианта шага зубьев комплекта протяжек для первого участка:

Таблица 3.1

Таблица вариантов для первого участка

№ вар.	t0	h	Sp	Sc	Scк	Sлим	Zc	A0
1	12	4,5	0,5	0,23	0,4	0,23	2	2,01	18	216
2	10	3,5	0,4	0,13	0,4	0,13	2	2,01	31	310
3	14	5,5	0,5	0,27	0,4	0,27	2	2,01	16	224

Так как число зубьев 18 и длина комплекта черновой протяжки в первом варианте меньше, чем в остальных, то принимаем: S_лим = 0,23мм/зуб, Z_p = 18, l_p = 216мм – он наиболее экономичен.

Выбор оптимального варианта шага зубьев комплекта протяжек для второго участка:

Таблица 3.2

Таблица вариантов для второго участка

№ вар.	t0	h	Sp	Sc	Scк	Sлим	Zp	Ap
1	12	4,5	0,18	0,10	0,15	0,10	1	2,09	21	252
2	10	3,5	0,14	0,08	0,15	0,08	1	2,09	27	270
3	14	5,5	0,24	0,12	0,15	0,12	1	2,09	18	252

Так как число зубьев и длина комплекта в третьем варианте меньше, чем в остальных, то принимаем: S_лим = 0,12мм/зуб, Z_p = 18, l_p = 252мм – он наиболее экономичен.

Выбираем конструкцию и размеры профиля протяжек:

• трапециидальная схема резания:

Рис. 3.2 Профиль черновой протяжки для обработки поверхностей I, IV (А – трапециидальная часть, Б – сплошная часть)

Размеры профиля протяжки (рис. 3.2):

h₁ – глубина трапециидального шлица [2, стр.21];

В – ширина протягиваемой плоскости;

е – величина перекрытия на одну сторону [2, стр.16];

u₁ – расстояние до первой впадины;

δ – ширина при вершине шлица [2, стр.19];

β – угол профиля шлица [2, стр.21];

Заносим все размеры в таблицу 3.3:

Таблица 3.3