Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Автоматизация сварочных процессов

ЗАДАНИЕ 1

Проектируем призматический резец для получения детали.

Рисунок 1.1. Обрабатываемая деталь

Материал детали Сталь 35

НВ 180

Допуски и размеры Н14

1.1 Выбор геометрических параметров

Назначаются геометрические параметры в базовой точке режущей кромки. За базовую точку принимают ближайшую к оси детали и лежащую на наиболее важном участке профиля.

Передний угол выбирают в зависимости от обрабатываемого материала.

Для твердосплавных резцов при обработке чугуна выбираем = _.

Задний угол в базовой точке для призматического резца выбираем

= _.

1.2 Конструкторское оформление резца

Длину призматического резца выбираем 90 мм, ширина резца складывается из длины профиля детали и двух дополнительных режущих кромок, мм:

_(1.1)

Призматический резец выполнен с ласточкиным хвостом под углом . Для уменьшения опорной плоскости делаем выемку 0,5 мм. Конструкторские размеры принимаем в зависимости от глубины профиля t = 14 мм.

Рисунок 1.2. Конструкторское оформление призматического резца

1.3 Расчёт профиля призматического резца

Для нахождения профиля резца используем аналитический метод, так как он более точен. Из-за наличия передних и задних углов профиль резца в его осевом сечении будет отличаться от профиля детали, перпендикулярном оси детали. Для обеспечения необходимой точности фасонного профиля детали высотные размеры профиля резца необходимо корректировать. Осевые размеры не искажаются.

Корректировки профиля резца производят по характерным точкам детали. Эти точки находятся на стыках участков профиля с различным характером образующих.

Аналитический метод заключается в точном определении высот характерных точек Р, Р, Р, Р.

Таблица 1

Пример расчёта профиля призматического резца

Расчетная формула

Значение

Для точки 2

Для точки 3

Для точки 4

Рисунок 1.3. Коррекционный расчёт профиля резца

1.4 Точность изготовления резца

Допуск на высотные размеры профиля резца определяется как треть допуска на

изготовление детали:

Т_(1.2)

= *0,740 = 0,246 = 0,123

Профиль резца контролируется шаблоном. На каждый шаблон существует контршаблон, который проверяет износ шаблона. И шаблон, и контршаблон должны иметь твёрдость не ниже HRC 30 и точность изготовления выше точности изготовления резца. Шаблон – это пластина толщиной 3-5 мм с профилем, соответствующим профилю резца. Он прикладывается к задней поверхности и проверяет на просвет профиль резца. Контршаблон аналогично проверяет на просвет шаблон.

Т= (1.3)

= *0,246 = 0,082 = 0,041

Таким образом, произвели все необходимые расчёты конструкции призматического резца.

ЗАДАНИЕ 2

Проектирование комбинированной протяжки для обработки шлицевого отверстия.

Исходные данные:

Материал детали – Сталь 40;

Наружный диаметр шлицев D= 72H7;

Внутренний диаметр шлицев d = 62H12;

Ширина шлицев b=12 F10;

Длина детали L = 90мм;

Величина фаски f = 0,5+0,3

Число шлицев n = 8

Станок: тип – автоматический;

Модель – 7А510

Тяговое усилие G = 100000H;

Длина хода штока – 1250 мм.

2.1 Выбор схемы срезания припуска

Выбираем последовательность зубьев протяжки: первые – фасочные, вторые – шлицевые и последними идут круглые зубья, так как в данном случае центрирование по внутреннему диаметру.

D*8*62H12*72H7*12F10

При такой схеме загрузка всех секций одинакова, так как фасочные зубья срезают значительную часть припуска. Благодаря этому длина круглой части протяжки уменьшается.

Рисунок 2.1. Схема срезания припуска

2.2 Выбор материала протяжки

Учитывая материал обрабатываемой детали (Сталь 35), диаметр протяжки < 100 мм, тип производства, выбираем материал протяжки Р6М5 по ГОСТу 19265-73

2.3 Выбор геометрических параметров

Назначаем передний угол для режущих и калибрующих зубьев =

Главный задний угол выбирается в следующих пределах:

Для режущих =

Для калибрующих =

Размеры с предельными отклонениями:

12F10 = 12; 62Н12=62; 72Н7 = 72

2.4 Распределение припуска под протягивание между частями протяжки

2.4.1 Определение припуска под протягивание круглой частью

А0,005d+(0,1…0,2) (2.1)

где А – припуск на диаметр, мм;

d – номинальный диаметр, d=92 мм;

L – длина протягиваемого отверстия, L = 120 мм;

0,005*62+(0,1) = 1,25(мм)

Фактический припуск:

d= d- А, (2.2)

где d - диаметр отверстия, подготовленного под протягивание, мм;

d- верхний предельный размер внутреннего диаметра,

d= 62.3мм;

= 62.3– 1.25 = 61.05 (мм)

2.4.2 Определение припуска под протягивание фасочной частью

Если фасочные стоят на протяжке первыми, то:

А= D- d, (2.3)

где D- диаметр последнего фасочного зуба, мм.

D= d+ 0,5, (2.4)

где d - диаметр по фаскам при n = 20, =36^о.

d= (2.5)

с = (2.6)

с =

= 036 (мм)

е = 0,5 (2.7)

= 30.41(мм)

= = 63.2 (мм)

=63,2 + 0,5 = 63,7 (мм)

=93,603 – 90,795 = 2,8 (мм)

2.4.3.Определение припуска под протягивание шлицевой частью

, (2.8)

где = 102.035 мм – верхний предельный размер наружного диаметра шлицевого отверстия;

- диаметр, с которого начинается обработка шлица, мм. Его величина зависит от последовательности расположения зубьев на протяжке.

Так как шлицевые зубья расположены после фасочных, то:

= d- 0,1 (2.9)

=63.2 – 0,1 = 63.1 (мм)

= 72.03 – 63.1 = 8,93 (мм)

2.5 Определение максимальной длины режущих кромок

Максимальная длина режущих кромок круглой, фасочной и шлицевой частях В_max, B_maxФ, B_maxШ зависят от принятой последовательности срезания припуска.

Суммарная длина режущих кромок для одного зуба круглой части:

Σ В_{max
к} = πd – (b+2f)·n (2.10)

Σ В_max = 3,14·62– (12+2·0,5) · 8 = 90.68 (мм)

Суммарная длина режущих кромок фасочных зубьев

B_maxФ = (b + 2f + (d - dо)) · n (2.11)

B_maxФ = (12+2 · 0,5+(62-61,05)) · 8 = 19,6 (мм)

Суммарная длина режущих кромок шлицевых зубьев для всех протяжек

ΣB_maxШ = b · n (2.12)

ΣB_maxШ = 12·8=96 (мм)

В_к = (2.13)

В_к =

В_ф = (2.14)

В_ф =

В_ш = (2.15)

В_ш =

2.6 Выбор хвостовика

Для того, чтобы хвостовик свободно проходил через отверстие в детали и чтобы он был достаточно прочным, диаметр его выбирают ближайшим меньшим к диаметру отверстия до протягивания., мм.

D_хв ≤ (d_о – 0,5), где D_хв - диаметр хвостовика.

D_хв ≤ (90,79-0,5) = 90,29 мм.

Выбираем D_хв = 80 мм; D₁ = 60 мм.; l₃= 32 мм.; l₁ = 50 мм.; l₂ = 50 мм.;

r = 0,8 мм.; r₁ = 2мм.;F=2827,4мм; l_х = 115 мм.

Рисунок 2.2. Хвостовик

2.7 Определение формы и размеров зубьев протяжки

2.7.1 Определяем подъем на зуб S_z для круглой части протяжки (S_z=0,08).

2.7.2 Стружкоделительных канавок нет, так как В_к<7.

2.7.3 Расчет глубины стружечной канавки:

2.7.3.1 Определение глубины стружечной канавки h_стр, обеспечивающей размещение стружки, производится по формуле:

h_стр = 1,13_(2.16)

где d - толщина срезанной стружки, равная S_z;

к – коэффициент заполнения канавки, к = 3,5.

h_стр = 1,13

= 6,14 мм

2.7.3.2 Определение глубины стружечной канавки h_ж из условия обеспечения жесткости:

h_ж ≤ 0,17d, (2.17)

h_ж ≤ 0,17·62

h_ж≤ 10.54 (мм)

2.7.3.3 Максимальная стандартная глубина канавки h_max = 14мм. За расчетную h принимаем наименьшую из найденных глубин и округляет ее до наименьшего стандартного значения. Принимаем h = 3,6 мм. Так как принимается h<h_стр, то для того, чтобы стружка размещалась в канавке, подачу уменьшают по формуле:

S_z = (2.18)

S_z =

2.7.4 Определение шага и числа, одновременно работающих зубьев производится в следующем порядке:

2.7.4.1 Шаг черновых зубьев выбираем в зависимости от принятой глубины стружечной канавки h, t = 18 мм.

2.7.4.2 Определяем максимальное число зубьев, работающих одновременно:

(2.19)

2.7.5 Размеры профиля канавки протяжки выбираем в соответствии с найденным ранее t и h:

h = 6 мм.

t = 18 мм.

r = 3

g = 6,5

R = 10

F = 28,3

f = 0.5

α = 2^o

γ = 15^o

Рисунок 2.3. Форма стружечной канавки

2.7.6 Расчет силы резания и проверка на прочность.

2.7.6.1 Сила P_z вычисляется по следующей формуле:

P_z = C_pш · Σ В_{max
к}· S_z^,0,85 · Z _max · K_r· K_v · K_c, (2.20)

где C_pш = 2120 – зависит от свойств обрабатываемого материала;

K_r, K_v , K_c - поправочные коэффициенты.

K_r = 0,93; K_v = 1; K_c = 1.

P_z = 2120 · 128,88 · 0,0875^0,85 · 7 · 0,93 · 1· 1 = 224289,6442 Н.

2.7.6.2 Силы резания ограничивается тяговым усилием станка Р_ст. и прочностью протяжки в опасных сечениях: по хвостовику Р_хв. и по впадине перед первым режущим зубом P_вn. В качестве максимально допустимой силы резания P_max принимается наименьшее из этих усилий.

Р_ст = 0,9Q, (2.21)

где Q = 100000 H – паспортное тяговое усилие станка.

Р_ст = 0,9· 100000 = 90000 (Н)

Р_хв = [δ] · F_{oп, ,} (2.22)

где F_oп - площадь опасного сечения хвостовика, F_oп = 2827.4 мм²;

[δ] - допустимое напряжение; [δ] = 300МПа.

Р_хв = 2827.4 · 300 = 848220 (Н)

F´_oп = 0,785 · (d_о – 2h)² (2.23)

F´_oп = 0,785 · (90.79-2·6)² = 4873,1733 мм²

P_доп = [δ] · F´_oп,_, (2.24)

где F´_oп - площадь опасного сечения по первой впадине.

P_доп = 300 · 4873,1733 = 1461951 (Н)

P_z<P_доп

Следовательно условие работы станка выполняется.

2.7.7 Расчет калибрующих зубьев.

Z_k – число калибрующих зубьев.

Z_k= 5 – в зависимости от квалитета тонности отверстия. Шаг калибрующих зубьев t_k , так как отверстия 12- го квалитета, то шаги калибрующих зубьев делаются неравномерно, их значения выбираем в зависимости от шага зубьев t.

t = 15мм; t₁ = 11мм; t₂ = t₁ + 1 = 11 + 1 = 12 мм; t₃ = t₁ + 2 = 11 + 2 = 13 мм.

t = 18мм; t₁ = 13мм; t₂ = 14мм; t₃ = 15мм; h = 6мм; r = 3мм; g = 6.5мм; R = 10 мм.

Рисунок 2.4. Форма канавок чистовых и калибрующих зубьев

2.7.8 Определение диаметров зубьев.

2.7.8.1 Диаметр калибрующих зубьев и диаметр последнего калибрующего зуба:

для круглых:

d_кк = d_кz = d_max ± δ, (2.25)

где δ – величина усадки отверстия после протягивания, δ = 0,01 мм.

d_кк = d_kz =

(мм)

2.7.8.2 Диаметр первого режущего зуба принимаем равным диаметру передней направляющей или диаметру отверстия до протягивания d_к1 = 20,324 мм.

2.7.8.3 Диаметр каждого последующего режущего зуба увеличивает на 2S_z по сравнению с предыдущим.

2.7.8.4 На двух последних режущих зубьях подъем постепенно уменьшается, т.е.

d_pz-1 = d_pz – 0,8S_z.; (2.26)

d_pz-2 = d_pz – 1,2S_z., (2.27)

где d_pz – диаметр последнего режущего зуба.

Вычисленные диаметры сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Диаметры режущих зубьев

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
d	61.05	61.13	61.22	61.39	61.47	61.56	61.64	61.72	61.8	61.88	6.96

2.7.9 Определение длины круглой части протяжки.

2.7.9.1 Длина режущей части

l_p = Zp · t (2.28)

где Zp – число режущих зубьев (Zp = 11).

l_p = 11 · 18 = 198 (мм)

2.7.9.2 Длина калибрующей части протяжки

l_к = z_n · t_n (2.29)

l_к = 5 · 18 = 90 (мм)

2.7.9.3 Максимальная длина круглой части

l_{кр =} l_p+ l_к (2.30)

l_кр = 198+90 = 288(мм)

2.8 Расчет шлицевой части одинарного резания

2.8.1. Определение подъема на зуб:

S_z = 0,08 (мм) (2.31)

2.8.2 Стружкоделительных канавок нет.

2.8.3 Расчет глубины стружечной канавки:

h_cтр = 1,13_, (2.32)

где d = S_z - толщина срезанной стружки;

к = 3,5 – коэффициент заполнения канавки.

h_стр = 1,13

= 6.55 (мм)

2.8.3.1 Определение глубины стружечной канавки h_ж из условия обеспечения жесткости:

h_стр =0,17d (2.33)

h_ж = 0,17·92= 15.64(мм)

2.8.3.2 Максимальная стандартная глубина канавки h_max = 14мм. h = 6 мм – принято для расчетов. Так как h ≤ h_стр, то для того чтобы стружка размещалась в канавке уменьшаем подачу

2.8.4 Определение шага и числа одновременно работающих зубьев.

2.8.4.1 Шаг черновых выбираем в зависимости от h; t = 8 мм.

2.8.4.2 Определяем максимальное число зубьев, работающих одновременно:

Z_{p
max} = (2.34)

Z_p =

2.8.5. Размеры профиля канавки шлицевой части, как и у круглой: h= 3,6 мм; t = 8 мм; g = 2,5 мм; R = 5.5 мм; F = 9.6 мм; f = 0,3 мм; α = 2^o; γ= 15^o;

2.8.6 Сила резания при работе шлицевой части зубьев подсчитывается по формуле:

P = P_z = C_pш · Σ В_{max
к}· S_z^,0,85 · Z _max · K_r· K_v · K_c (2.35)

P = 2120 · 128,88 · 0,0875^0,85 · 7 · 0,93 · 1· 1 = 224289,6442(Н)

Так как P_z≤ P_max, следовательно, условие прочности выполняется.

2.8.7. Расчет размеров шлицевых зубьев в поперечном сечении ширина шлицев:

в_ш = в_max – δ (2.36)

где в_max – верхний предельный размер шлицевого паза обрабатываемой детали;

δ – величина разбивки по ширине по ширине шлица; δ = 0,01 мм.

в_ш = 6,028 - 0,01 = 6,018 мм.

Внутренний диаметр шлицевых зубьев d_вн.ш = d_min=92 мм.

Вспомогательный угол в плане φ₁ = 2^о. Поднутрение начинается на расстоянии 1,0 мм от вершины выступа и делается на тех зубьях, высота шлицевого выступа которых > 1 мм. Для увеличения стойкости шлицевых зубьев на уголках делают переходную кромку радиусом r_n = 0,2 …0,3 мм.

У основания шлицевых выступов протяжки предусматривают продольные канавки для вывода шлиф – круга при их обработке.

Рисунок 2.5. Поперечное сечение шлицевых зубьев

2.8.8. Определение диаметров шлицевых диаметров зубьев. Диметр первого шлицевого зуба:

D_ш1 = D_ш + 2S_z (2.38)

D_ш1 = 23,9 + 2 · 0,06 = 24,02 (мм)

Диаметры остальных зубьев определяются аналогично диаметром круглых зубьев и заносятся в таблицу 3.

Таблица 3

Диаметры шлицевых зубьев

№	d мм	№	d мм	№	d мм
1	63,27	20	66,31	39	69,35
2	63,43	21	66,47	40	69,51
3	63,59	22	66,63	41	69,67
4	63,75	23	66,79	42	69,83
5	63,91	24	66,95	43	69,99
6	64,07	25	67,11	44	70,15
7	64,23	26	67,27	45	0,31
8	64,39	27	67,43	46	70,47
9	64,55	28	67,59	47	70,63
10	64,71	29	67,75	48	70,79
11	64,87	30	67,91	49	70,95
12	65,03	31	68,07	50	71,11
13	65,19	32	68,23	51	71,27
14	65,35	33	68,39	52	71,43
15	65,51	34	68,55	53	71,59
16	65,67	35	68,71	54	71,75
17	65,83	36	68,87	55	71,9
18	65,99	37	69,03	56	72,035
19	66,15	38	69,19

2.8.9 Расчет калибрующих зубьев.

Z_k – число калибрующих зубьев

Z_k = 7, т.к. центрирование по внутреннему диаметру.

t_k = шаг калибрующих зубьев;

t_k = t =18, т.к. отверстие грубее 10 – го квалитета.

2.8.10 Определение длины шлицевой части.

2.8.10.1 Длины режущей части:

l_р = z_p · t (2.39)

l_р =56 · 18 = 1008(мм)

2.8.10.2 Длины калибрующей части:

l_к = z_к · t_к (2.40)

l_{к =} 5· 18 = 90 (мм)

2.8.10.3 Общей длины шлицевой части:

l_ш = l_к + l_р (2.41)

l_ш = 90 + 1008 =1098 (мм)

2.9 Расчет фасочной части одинарного резания

2.9.1 Определение размеров в поперечном сечении

2.9.2. Определение подъема на зуб.

(2.42)

2.9.3. Определение размеров фасочных зубьев:

(2.43)

Окончательное число фасочных зубьев уточняет по составлению таблице диаметров.

Рисунок 2.6. Поперечное сечение фасочных зубьев

2.9.4 Определение диаметров фасочных зубьев

Диаметр последнего фасочного зуба:

(2.44)

Диаметр первого фасочного зуба . Диаметр каждого последующего фасочного зуба больше предыдущего на 2S. Диаметры этих зубьев заносим в таблицу 4.

2.9.5 Определение общей длины фасочной части

L_ф = z_ф · t_ф (2.45)

L_ф = 33.67 · 18=606.06(мм)

Таблица 4

Диаметры фасочных зубьев

№	d, мм	№	d, мм
1	60,79	11	62,39
2	60,95	12	62,55
3	61,11	13	62,71
4	61,27	14	62,87
5	61,43	15	63,03
6	61,59	16	63,19
7	61,75	17	63,35
8	61,91	18	63,51
9	62,07	19	63,69
10	62,23	20	63,87

Автоматизация сварочных процессов 📙 Контрольная → 🆔 954