2. Розрахунок і конструювання круглої протяжки
Задание: Рассчитать и сконструировать круглую протяжку для обработки цилиндрического отверстия (рисунок 2.1) на горизонтально – протяжном станке 7Б520. Диаметр отверстия D = 25H7(+0.21)мм, длина протягивания L = 80мм, диаметр отверстия до протягивания d = 24мм. Материал заготовки Сталь 45, σв=750 МПа.
Исходные данные: D = 25H7(+0.21) мм, d = 24 мм, L = 80 мм,
σв = 750 МПа.
Рисунок 2.1 – Эскиз детали
2.Решение. Расчет круглой протяжки
2.1.
Припуск на диаметр под протягивание:
A = D – d = 25 – 24 = 1 мм.
2.2. Подъем на зуб на сторону sz =0,03 мм по [1 с.275 табл. 105].
Между режущими и калибрующими зубьями делаем 3 зачищающих зуба с постоянно убывающим подъемом на строну:½ sz =0,015; 1/3 sz =0,01; 1/6 sz =0,005.
2.3. Профиль, размеры зуба и впадины между зубьями выбираем по [1 с.276 табл. 106] в зависимости от сечения металла снимаемого одним режущим зубом протяжки. Площадь сечения впадины между зубьями должна отвечать условию:
,
где k = 3 – объемный коэффициент заполнения впадины [1 с.277 табл.107];
Fb – площадь сечения впадины, мм2;
Fc – площадь сечения металла снимаемого одним зубом, мм2.
,
.
По [1 с.232 табл.100]
для большего ближайшего значения
,
при прямолинейной форме впадины зуба
принимаем: шаг протяжки t
= 10 мм, глубина
впадины h =
3,6 мм,
длина задней поверхности b
= 4,0 мм, радиус
закругления впадины r
= 2,0 мм.
Шаг калибрующих зубьев принимаем равным tк = 0,6...0,8 шага режущих зубьев:
.
Для получения лучшего качества обработанной поверхности шаг режущих зубьев протяжки сделаем переменным: от t + (0,2÷1) до t – (0.2÷1). Принимаем изменение шага ±0,2 мм. Тогда из двух смежных шагов один равен 10 + 0,2 = 10,2 мм, а второй 10 – 0,2 = 9,8 мм. Фаска f на калибрующих зубьях плавно увеличивается от первого к последнему с 0,2 до 0,6 мм.
2.4. Геометрические параметры зубьев выбираем по литературе:
– [3 с.228 табл. .11] передний угол γ =15˚;
– [3 с.228 табл. .12] задний угол α = 3˚30', αк =1˚.
Число стружкоразделительных канавок выбираем по [1 с.278 табл.108]: n = 12, ширина m = 1мм, глубина впадины hK = 0,5мм, r = 0,3. Предельные отклонения передних углов всех зубьев ±2˚, задних углов режущих зубьев ±30', задних углов калибрующих зубьев ±15'.
2.5. Максимальное число одновременно работающих зубьев:
2.6. Определяем размеры режущих зубьев. Диаметр первого зуба принимаем равным диаметру передней направляющей части: Dз = D – A = 25 – 1 = 24 мм. Диаметр каждого последующего зуба увеличиваем на 2sz. На последних трёх зачищающих зубьях, предшествующих калибрующим зубьям, подъем на зуб постепенно увеличиваем по данным пункта 2.2.
2.7.
Диаметр
калибрующих
зубьев:
.
Вычисленные размеры зубьев сводим в таблицу 2.1, помещаемую в рабочем чертеже протяжки. Предельные отклонения диаметров режущих зубьев не должны превышать –0,01 мм, а калибрующих зубьев –0,005 мм.
Таблица 2.1 – Размеры (диаметры) зубьев протяжки, мм
|
№ зуба |
Размер |
№ зуба |
Размер |
№ зуба |
Размер |
№ зуба |
Размер |
|
1 |
24,0 |
8 |
24,42 |
15 |
24,84 |
22 |
25,016 |
|
2 |
24,06 |
9 |
24,48 |
16 |
24,90 |
23 |
|
|
3 |
24,12 |
10 |
24,54 |
17 |
24,96 |
24 |
|
|
4 |
24,18 |
11 |
24,60 |
18 |
24,99 |
25 |
|
|
5 |
24,24 |
12 |
24,66 |
19 |
25,01 |
26 |
|
|
6 |
24,3 |
13 |
24,72 |
20 |
25,016 |
27 |
|
|
7 |
24,36 |
14 |
24,78 |
21 |
2.8. Число режущих зубьев подсчитывают по формуле и затем уточняют по таблице 2.1 размеров зубьев
Исходя из данных
таблицы 2.1, принимаем
2.9. Число калибрующих зубьев зависит от типа протяжки.
Согласно справочному
материалу [1 с.279] принимаем
=7
2.10. Длину протяжки от торца хвостовика до первого зуба принимают в зависимости от размеров патрона, толщины опорной плиты, приспособления для закрепления заготовки, зазора между ними, длинны заготовки и других элементов (рисунок 2.1) т.е.:
,
где lв – длина входа хвостовика в патрон, зависящая от конструкции патрона (принимаем lв = 120мм);
lз – зазор между патроном и стенкой опорной плиты станка, равный 5–20мм (принимаем lз = 15мм);
lс – толщина стенки опорной плиты протяжного станка (принимаем lс = 65мм);
lп – высота выступающей части планшайбы (принимаем lп = 30мм);
lн – длина передней направляющей с учётом зазора Δ (lн= (0,75...1)·L = 80мм).
Длину
хвостовика
проверяем
с учётом длины протягиваемой заготовки
согласно [1, стр.280, табл.110]:
,
так как в нашем случае h'
= L = 80мм, то
= 220 + 80 = 300мм. Принимаем
=
310мм.
2.11.
Выбираем конструктивные размеры
хвостовой части протяжки. По ГОСТ
4044-70* принимаем хвостовик типа 2, без
предохранения от вращения с наклонной
опорной поверхностью [1, стр. 271, табл.
102] (см. рисунок 2.2): d1
= 22e8(
);
d2
= 17c11(
);
d4
= 22-1=21
мм; c = 0,5мм;
l1
= 140
мм; l2
= 25
мм; l3
= 25
мм; l4
= 16
мм; r1
= 0,3 мм; r2
= 1 мм; α =30˚;
диаметр передней
направляющей d5
принимаем равным диаметру предварительного
отверстия заготовки с предельным
отклонением по e8: d5
= 24e8(
);
длину переходного конуса конструктивно
принимаем lк
= 65 мм; длину
передней направляющей до первого зуба
= L
+ 25 = 80 + 25 =
105 мм.
Рисунок 2.1 – Схема для определения длины протяжки от торца хвостовика до первого зуба
Таким образом, полная длина хвостовика
Диаметр задней направляющей протяжки должен быть равен диаметру протянутого отверстия с предельным отклонением по f7, прочие размеры задней направляющей по [1, стр. 281, табл. 111]:
Dи
= 25f7(
);
lзн
= 25 мм; t =1,5 мм.
2.12. Определяем общую длину протяжки:
Lo = lо + lр + l4 + lк + lзн,
где lр – длина режущих зубьев:
;
l4 – длина зачищающих зубьев:
;
lк
– длина
калибрующих зубьев:
;
lзн – длина задней направляющей (см. п. 2.11): lзн = 25 мм. Тогда:
Lo = 300 + 170 + 30 + 49 + 25 = 584 мм
Принимаем Lo
= 584js17(
).
Рисунок 2.2 – Хвостовик протяжки под быстросменный автоматический патрон
2.13. Максимально допустимая главная составляющая силы резания:
;
где
- постоянная, зависящая от обрабатываемого
материала и формы протяжки.
=700
sz – подача на зуб. sz = 0,03 мм.
D – диамер протяиваемого отверстия. D = 25 мм.
z – наибольшее количество одновременно работающих зубцов. z = 9
kγ = 0,93 – коэффициент, характеризующий влияние переднего угла.
kи = 1 – коэффициент, характеризующий степень износа зубцов
kс = 1 – коэффициент, характеризующий влияние состава СОЖ
Тогда:
Тяговая сила станка равна 100000Н, следовательно, обработка возможна.
2.14.
Проверяем конструкцию протяжки на
прочность. Рассчитываем конструкцию
на разрыв во впадине первого зуба:
,
где F – площадь опасного сечения во впадине первого зуба,
– допустимое
напряжение материала протяжки (Р6М5)
согласно [1, стр. 283, табл. 112]:
Напряжение в опасном сечении:
Проведем аналогично
расчет для сечения хвостовика (
):
,
Полученное напряжение допустимо для хвостовика из легированной стали 40Х.
Рассчитаем хвостовик на смятие:
,
где F1 – опорная площадь замка:
,
Условие выполняется. Режущую часть протяжки изготавливаем из стали Р6М5, а хвостовик – из стали 40Х.
2.15. Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования выбираем по ГОСТ 9126-76*.
2.16. Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034-74*, форма В.
2.17. Выполняем рабочий чертёж протяжки с указанием основных технических требований.