Расчет протяжки шлицевой

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1 Расчет протяжки шлицевой……………………………………………..…4

2 Расчет червячной фрезы…………………………………………………...16

3 Расчет дисковой фрезы……………………………………………………23

Заключение……………………………………………………………………....34

 Перечень ссылок………………………………………………………………..35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Развитие машиностроения напрямую связано с совершенствованием конструкций машин, металлорежущих станков и в частности режущего инструмента.

Большая часть изделий, получаемых в машиностроительной отрасли подвергаются механической обработке, особенно в тех случаях, когда требуется получить детали с высокой точностью и малой шероховатостью обработанных поверхностей.

Неотъемлемой частью механической обработки является обработка металла резанием, которая осуществляется на металлорежущих станках путём внедрения инструмента в тело заготовки с последующим выделением стружки и образованием новой поверхности. При этом используется разнообразный режущий инструмент, с различными геометрическими параметрами.

Данный курсовой проект включает в себя расчет и проектирование трех режущих инструментов: протяжки шлицевой, червячной фрезы и дисковой модульной фрезы.

Графическая часть проекта состоит из рабочих чертежей спроектированных инструментов.

1. РАСЧЕТ ПРОТЯЖКИ ШЛИЦЕВОЙ

 

 

Исходные данные:

материал заготовки –СЧ 28;

 Do = 82Н8 мм;

 L = 65 мм;            

 c = 0,5 мм;

 r = 0,5 мм;

 d –10×82H8×88H12×12F10.

1) Наружный  диаметр шлицевого отверстия:   Dн = 88Н12 = 88 +0,25 мм.

2) Внутренний  диаметр шлицевого отверстия:  dв = 82H8=82 +0,025 мм.

3) Ширина  шлицев: bш = 12F10 =12 мм.

4) Фаска  по внутреннему диаметру: f  = 0,5 мм.

5) Число  шлицев: Nz = 10.

6) Длинна обрабатываемого отверстия:  L = 65 мм.

7) Твердость: НВ = 229

 

 

 

Расчёт:

Расстояние до первого зуба:

 

l1 = 280 + L = 280 + 65 = 345 мм

 

Припуск на протягивание:

 мм

 

Диаметр отверстия до протягивания:  D01 = D0 – A =82-3= 79 мм.

Диаметр хвостовика [1., табл. 8.2и 8.3, с. 217]:  d1 = 70е8 мм

Площадь хвостовика [1., табл. 8.3, с.217]:  Fx = 2206,2мм2.

Шаг режущих зубьев:

 

tp = m· = (1,25÷1,5) · = 10,075÷12,09 мм.

 

Принятый шаг зубьев [1., табл. 8.6, с. 219]:  tp = 12 мм.

Наибольшее число одновременно работающих зубьев:

 

Zmax = .

 

9. Глубина  стружечной канавки [1., табл. 8.6, с. 219]:  hк = 3 мм.

10. Площадь  стружечной канавки [1., табл. 8.6, с. 219]:  Fк = 7,07 мм.

11. Коэффициент  заполнения стружечной канавки[1., табл. 8.8, с. 220]:

К = 2,5.

12. Подача, допустимая по размещению стружки  в канавке:

 

  .

 

13. Допустимая  сила резания по хвостовику [1., табл. 8.9, с. 220]:

 

Px = Fx · σx = 2206,2 · 250 = 551550 Н.

 

14. Допустимое  усилие по прочности первого  зуба:

 

,

 

где  σ1 = 400 МПа , материал режущей части протяжки – быстрорежу-щая сталь [1., табл. 8.9, с. 220].

 

15. Расчетная  сила резания:   Рр =  551550 Н.

16. Наибольшая  ширина срезаемого слоя:

 

Вр = (bш + 2f + 0,5) · nz = (12 + 2 · 0,5 + 0,5) · 10 = 135 мм.

 

17. Подача, допустимая по расчетному усилию:

 

,

 

где    Ср = 2040 Н/мм2 – при НВ 180 [1., табл. 8.7, с. 220].

 

18. Наибольшая  ширина слоя при нарезании:

 

Врш = bш · nz = 12 · 10 = 120 мм.

 

19. Подача, допустимая по расчетному усилию:

 

 

 

 

20. Наибольшая  ширина срезаемого слоя круглых  зубьев:

 

21. Подача, допустимая по усилию резания  для круглых зубьев:

 

 

Окончательно можно принять для шлицевых и круглых зубьев одинарную схему резания, т.к. Szp ≥ Szk. Для фасочных зубьев нужно проверить целесообразность применения групповой схемы резания.

22. Шаг  режущих зубьев для групповой  схемы резания:

 

tp = m· = (1,45÷1,9) · = 11,69÷15,318 мм

 

23. Принятый  шаг:  tp =12 мм [1., табл. 8.6, с. 219].

24.  Глубина  стружечной канавки [1., табл. 8.6,с. 219]:   hк = 3 мм.

25. Максимальное  число одновременно работающих  зубьев:

 

Zmax =

 

26. Допустимая  подача по размещению стружки:

 

 

27.  Допустимое  усилие по прочности первого  зуба:

 

 

28.  Расчетная  сила резания:   Рр = Рx = 551550 Н

29. Допустимая  подача по усилию резания:

 

30. Расчетная  подача для групповой схемы  резания:  Szp  = 0,054 мм/зуб

31. Припуск, снимаемый фасочными зубьями:

 

D = dВ min + 2f +0,3 – D01 = 82+ 2 · 0,5 + 0,3 – 79 = 4,3 мм

 

 

32. Число  фасочных зубьев при одинарной схеме резания:

 

Zф =

 

33. Длина  режущей части фасочных зубьев:

 

lрф = tр · (zф – 1) = 12 · (54 – 1) = 636 мм

 

34. Число  фасочных зубьев для групповой схемы резания:

 

Zфг =

 

35. Длина  режущей части фасочных зубьев:

 

lрфг = tр · (zфг – 1) = 12 · (81 – 1) = 960 мм

 

Так как длина режущей части фасочных зубьев при групповой схеме резания больше длины, чем при одинарной схеме, то окончательно выбираем одинарную схему резания.

 

 

36. Диаметры  фасочных зубьев (Szp = 0,08 мм/зуб):

 

Dф1 = 79 мм	Dф2 = 79,08 мм	Dф3 = 79,16 мм
Dф4 = 79,24 мм	Dф5 = 79,36 мм	Dф6 = 79,40 мм
Dф7 = 79,48 мм	Dф8 = 79,56мм	Dф9 = 79,64 мм
Dф10 = 79,72 мм	Dф11 = 79,80 мм	Dф12 = 79,88 мм
Dф13   = 79,96 мм	Dф14 = 80,04 мм	Dф15 = 80,12 мм
Dф16 = 80,20 мм	Dф17 = 80,28 мм	Dф18  = 80,36 мм
Dф19  = 80,44 мм	Dф20  = 80,52 мм	Dф21  = 80,60 мм
Dф22  = 80,68 мм	Dф23  = 80,76 мм	Dф24  = 80,84 мм
Dф25  = 80,92 мм	Dф26  = 81,00 мм	Dф27  = 81,08 мм
Dф28  = 81,16 мм	Dф29  = 81,24 мм	Dф30  = 81,32 мм
Dф31  = 81,40 мм	Dф32  = 81,48 мм	Dф33  = 81,56 мм
Dф34  = 81,64 мм	Dф35  = 81,72 мм	Dф36  = 81,80 мм
Dф37  = 81,88 мм	Dф38  = 81,96 мм	Dф39  = 82,04 мм
Dф40  = 82,12 мм	Dф41  = 82,20 мм	Dф42  = 82,28 мм
Dф43  = 82,36 мм	Dф44  = 82,44 мм	Dф45  = 82,52 мм
Dф46  = 82,60 мм	Dф47  = 82,68 мм	Dф48  = 82,76 мм
Dф49 =  82,84 мм	Dф50  = 82,92 мм	Dф51  = 83,00 мм
Dф52  = 83,08 мм	Dф53  = 83,16 мм	Dф54 = 83,24 мм

 

 

                                                                     

37. Число  фасочных зубьев:   Zф = 54

38. Длина  фасочной части:  lрф = 636 мм

39. Диаметры  шлицевых зубьев (Szp = 0,04 мм/зуб):

Dш1 = d + 2·f

Dш1 =83	Dш2 =83,08	Dш3 =83,16
Dш4 =83,24	Dш5 =83,32	Dш6 =83,40
Dш 7 =83,48	Dш 8 =83,56	Dш9 =83,64
Dш10 =83,72	Dш11 =83,80	Dш12 =83,88
Dш13 =83,96	Dш14 =84,04	Dш15 =84,12
Dш16 =84,20	Dш17 =84,28	Dш 18 =84,36
Dш 19 =84,44	Dш 20 =84,52	Dш 21 =84,60
Dш 22 =84,68	Dш 23 =84,76	Dш 24 =84,84
Dш 25 =84,92	Dш 26 =85,00	Dш 27 =85,08
Dш 28 =85,16	Dш 29 =85,24	Dш 30 =85,32
Dш 31 =85,40	Dш 32 =85,48	Dш 33 =85,56
Dш 34 =85,64	Dш 35 =85,72	Dш36 =85,80
Dш37 =85,88	Dш38 =85,96	Dш39 =86,04
Dш40 =86,12	Dш41 =86,20	Dш42 =86,28
Dш43 =86,36	Dш44 =86,44	Dш45 =86,52
Dш46 =86,60	Dш47 =86,68	Dш48 =86,76
Dш49 =86,84	Dш50 =86,92	Dш51 =887,00
Dш52 =87,08	Dш53 =87,16	Dш54 =87,24
Dш55 =87,32	Dш56 =87,40	Dш57 =87,48
Dш58 =87,56	Dш59 =87,64	Dш60 =87,72
Dш61 =87,80	Dш62 =87,88	Dш63 =87,96
Dш64 =88,04

 

 

40. Число  шлицевых зубьев:   Zрш = 64

41. Длина  режущей  шлицевой части:

 

lрш = tр · zрш = 12 · 64 =768 мм

 

42. Шаг  калибрующих зубьев:

 

tк  ≈ 0,7 · tр =0,7 ·12= 8,4 мм

 

принимаем tк =8 мм

 

43. Число  калибрующих зубьев  для шлицевой  части:

 

Zкш =6 [1., табл. 8.11,с. 221]

 

44. Длина  калибрующей шлицевой части:

 

lкш = tк · zкш = 8 · 6 = 48 мм

 

45-49  -

50. Длина  заднего направления:

 

lз = L = 65 мм

 

51. Общая  длина протяжки:

 

Lпр = S l = 345+636+768+20+65+28=1862мм

 

52. Допустимая  длина протяжки:

 

LПР max = 40 · Dо < 2000 = 40 · 88 = 3520 мм

 

53. Необходимая  длина рабочего хода для работы:

 

lРХ = S lр + S lк + L =636+768+20+65= 1489 мм

 

 

Протяжка первого прохода:

 

54. Длина  фасочной части:         lрф = 636 мм

55. Диаметры  режущих фасочных зубьев:

 

Dф1 = 79 мм	Dф2 = 79,08 мм	Dф3 = 79,16 мм
Dф4 = 79,24 мм	Dф5 = 79,36 мм	Dф6 = 79,40 мм
Dф7 = 79,48 мм	Dф8 = 79,56мм	Dф9 = 79,64 мм
Dф10 = 79,72 мм	Dф11 = 79,80 мм	Dф12 = 79,88 мм
Dф13   = 79,96 мм	Dф14 = 80,04 мм	Dф15 = 80,12 мм
Dф16 = 80,20 мм	Dф17 = 80,28 мм	Dф18  = 80,36 мм
Dф19  = 80,44 мм	Dф20  = 80,52 мм	Dф21  = 80,60 мм
Dф22  = 80,68 мм	Dф23  = 80,76 мм	Dф24  = 80,84 мм
Dф25  = 80,92 мм	Dф26  = 81,00 мм	Dф27  = 81,08 мм
Dф28  = 81,16 мм	Dф29  = 81,24 мм	Dф30  = 81,32 мм
Dф31  = 81,40 мм	Dф32  = 81,48 мм	Dф33  = 81,56 мм
Dф34  = 81,64 мм	Dф35  = 81,72 мм	Dф36  = 81,80 мм
Dф37  = 81,88 мм	Dф38  = 81,96 мм	Dф39  = 82,04 мм
Dф40  = 82,12 мм	Dф41  = 82,20 мм	Dф42  = 82,28 мм
Dф43  = 82,36 мм	Dф44  = 82,44 мм	Dф45  = 82,52 мм
Dф46  = 82,60 мм	Dф47  = 82,68 мм	Dф48  = 82,76 мм
Dф49 =  82,84 мм	Dф50  = 82,92 мм	Dф51  = 83,00 мм
Dф52  = 83,08 мм	Dф53  = 83,16 мм	Dф54 = 83,24 мм

 

                                                                                

 

56. Диаметры  режущих шлицевых зубьев:

 

Dш1 = 83 мм
Dш2 = 83,08 мм
Dш3 = 83,16мм
Dш4 = 83,24 мм
Dш5 =83,32 мм

 

 

57. Число  шлицевых режущих зубьев:         Zрш = 5

58. Число  фасочных режущих зубьев:        Zрф = 54

59. Диаметр  калибрующих зубьев:

 

Dкш = 83,08мм

 

60. Длина  шлицевых режущих зубьев:

 

lрш = tр · zрш = 12 · 5 = 60 мм

          61-62  -

 

63. Длина  протяжки:

 

Lпр = 345+636+24+65=1070мм

 

64. Форма  переднего направления протяжки  для первого прохода: круглая.

65. Форма  заднего направления протяжки:  круглая с центрированием по  внутреннему диаметру.

 

Протяжка второго прохода:

 

66. Диаметры  шлицевых режущих зубьев:

Dш6 =83,40	Dш 7 =83,48	Dш 8 =83,56
Dш9 =83,64	Dш10 =83,72	Dш11 =83,80
Dш12 =83,88	Dш13 =83,96	Dш14 =84,04
Dш15 =84,12	Dш16 =84,20	Dш17 =84,28
Dш 18 =84,36	Dш 19 =84,44	Dш 20 =84,52
Dш 21 =84,60	Dш 22 =84,68	Dш 23 =84,76
Dш 24 =84,84	Dш 25 =84,92	Dш 26 =85,00
Dш 27 =85,08	Dш 28 =85,16	Dш 29 =85,24
Dш 30 =85,32	Dш 31 =85,40	Dш 32 =85,48
Dш 33 =85,56	Dш 34 =85,64	Dш 35 =85,72
Dш36 =85,80	Dш37 =85,88	Dш38 =85,96
Dш39 =86,04	Dш40 =86,12	Dш41 =86,20
Dш42 =86,28	Dш43 =86,36	Dш44 =86,44
Dш45 =86,52	Dш46 =86,60	Dш47 =86,68
Dш48 =86,76	Dш49 =86,84	Dш50 =86,92
Dш51 =887,00	Dш52 =87,08	Dш53 =87,16
Dш54 =87,24	Dш55 =87,32	Dш56 =87,40
Dш57 =87,48	Dш58 =87,56	Dш59 =87,64
Dш60 =87,72	Dш61 =87,80	Dш62 =87,88
Dш63 =87,96	Dш64 =88,04

 

                                                                                              

 

 

67. Длина  режущей части:

 

lр = tр · (Zр – 1) = 12 · (59 – 1) = 696мм

 

68. Диаметр калибрующих зубьев:

 

Dшк=88,04мм

 

69. Длина  калибрующей части:

 

lкш = tк · Zк = 10 · 2 = 20мм

 

70. Длина  протяжки второго прохода:

 

Lпр = 345+696+20+65= 1126 мм

 

71. Форма  переднего направления протяжек  для второго прохода: шлицевая  с центрированием по внутреннему  диаметру.

72. Форма  заднего направления протяжки:  круглая с центрированием по  внутреннему диаметру.

 

Расчёт размеров фасочных зубьев:

73. Определим  угол b1:

 

b1 = 45 - arcsin = 45 - arcsin = 36°36΄

 

74. Вспомогательная  величина N:

 

N = = =41,063 мм

 

75. Величина М:

 

М = N · sinb1 + · сosb1 = 41,063 · sin36°36΄+ · cos36°36΄= 29,285 мм

 

76. Угол b :

 

b = + 2 · b1 = + 2 · 36°36΄ = 108°7΄

 

77. Ширина  площадки:

 

P = – bш – 2·Dh – 2·f – 0,5 = – 12 – 2 · 0,8 – 2 · 0,5 – 0,5 =

= 5,94 мм

 

2.Расчет червячной  фрезы

Исходные данные:

  - количество  зубьев зубчатого колеса: z = 16;

- модуль: m = 8;

- угол  зацепления: ;

- степень  точности зубчатого колеса: 9;

Расчет

Расчет параметров зубчатого колеса:

- высота  головки зуба:;

- высота  ножки зуба: ;

- толщина  зуба по делительной окружности:

 

- число  заходов фрезы: N = 1.

     2.  Расчет профиля фрезы:

- величина шага по нормали:

- толщина зуба в нормальном  разрезе на делительной прямой:

 

- высота ножки зуба фрезы  и головки фрезы:

 

 

 

- высота зуба фрезы:

 

- радиус закругления головки  зуба фрезы:

 

 

- радиус закругления ножки зуба  фрезы:

 

 

 

- толщина зуба на вершине  фрезы:

 

- ширина впадины между зубьями:

 

- элементы канавок фрезы:

- ширина канавки:

- глубина канавки: ,

принимаем .

- радиус канавки: , принимаем

3.  Определение  элементов режущей части

- передний угол:  принимаем

- задний угол:  принимаем

- величина заднего угла на  боковых сторонах профиля фрезы:

 

 

- число зубьев фрезы:

 

Принимаем

            - расчетный наружный диаметр  фрезы:

 

- средний расчетный диаметр  фрезы:

 

- расчет предварительного падения  затылка фрезы.

 

Принимаем

            - величина дополнительного затылования (для фрез с шлифованным профилем):

 

 

Принимаем

Расчет параметров новой фрезы

- назначаем  смещение:

 

 

 

- наружный  диаметр новой фрезы:

 

 

 

- уточняем  величину падения затылка:

 

 

           - уточняем величину заднего угла:

 

- уточним  расчет в расчетном сечении:

      

    - наружный диаметр фрезы:

 

 

- средний диаметр фрезы:

 

 

- угол наклона винтовой канавки:

 

 

определяем шаги:

- осевой  шаг:

 

 

- нормальный  шаг:

 

 

 

Выполняем проверочные расчеты:

- условие 1:   

 

 

 

 

 

 

                                    - условие выполняется.

 

 

- условие 2:  

 

 

 

  - условие выполняется.

 

- условие 3:

 

 

 

 

 - условие выполняется.

 

Расчет элементов стружечной канавки:

- глубина  канавки

 

- радиус  закруглений:   Принимаем 

- угол  профиля канавки:

      6.1 Расчет задних углов в осевом  сечении:

 

 

 

 

 

 

Длина шлифованной части зуба:

 

 

Длина фрезы:

 

 

 

Коэффициент: при

 

Длина бурта: принимаем

 

Диаметр посадочного отверстия:

 

 

 

 Диаметр  бурта:

 

 

Примем 

 

 

 

3. Расчет дисковой фрезы

 

Задание

     Спроектировать дисковую зуборезную  фрезу для нарезания прямозубого

цилиндрического колеса с эвольвентным профилем, для чего необходимо:

- определить профиль как рабочего, так и переходного участков зубе

фрезы; 

- выбрать геометрические параметры зубьев;

- рассчитать конструктивные элементы фрезы;

- выполнить рабочий чертеж дисковой зубофрезерной фрезы.

Исходные данные для проектирования

Параметры нарезаемого колеса:

- модуль  – m=14

- число  зубьев – Z=25

- угол  главного профиля исходного контура  – α=20

- степень  точности-8

2.1 Определение  профиля эвольвентного участке:

   Для  нахождения координат точек эвольвентного участка профиля впадины зубьев нарезаемого колесе введем прямоугольную систему координат            Х' О' У'.При этом начало координат поместим в центр изделия О', а

ось О' У' совместим с осью симметрии впадины между зубьями (рис.2.1).

    Тогда координаты произвольной  точки My эвольвенты впадины зуба

находят по формулам:

             (2.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где - радиус произвольной точки ;

 - угол между радиусом - вектором, проведенным в точку и осью

ординат

 

 

 

 

 

 

 

Угол определяют из уравнения:

         (2.2)

 

(рад.)     

0,052193 (рад.)                         

(рад.)       

(рад.)   

0,06612 (рад.) 

0,07175 (рад.) 

0,07883 (рад.)

0,0847 (рад.)

0,09175 (рад.)       

0,09927 (рад.)       0,10667 (рад.)

0,11483 (рад.)

  Угол  давления в рассматриваемой точке  профиля зуба находят из

выражения :

    (2.3)

      

             

                      

                       

                     

                       

                      

                       

                      

                       

                                                    

                                             

                                           

где - радиус основной окружности.

     

 

 

 

 

 

 

 Так  как в данном случае начальная  и основная окружности совпадают, то

    (2.4)

Полученное в радианах значение переводят в градусы:

 

   (2.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Посторение графика построения эвольвенты зуба нарезаемого колеса приведены на чертеже.

     Тогда координаты профиля шаблоне для проверки эвольвентной части

профиля впадины прямозубого цилиндрического колеса и соответствующего

участка дисковой модульной фрезы находят по формулам:

   (2.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где - радиус впадины зубьев нарезаемого колеса;

   (2.7)

где r - радиус делительной окружности колеса;

=175    (2.8)

C* - коэффициент радиального зазора зубчатой передачи,

С*= 0,25.

     Число точек  My следует брать 10...20 в зависимости от величины модуля. Наименьшая величине должна соответствовать радиусу основной

окружности, а наибольшая - превышать радиус окружности вершины зубьев

нарезаемого колеса на 2...3 мм.  Точность расчетов должна быть -

0,001.....0,0001 мм. Величине шага изменения радиуса  текущей точки ∆r

зависит от принятого числа их.

 

2.2 Упрощенный способ построения переходной кривой

При построении нерабочего участка, профиля зуба нарезаемого колеса можно воспользоваться рекомендациями, изложенными в ГОСТе 10996-64 с учетом изменения №2 к указанному ГОСТу.

        Координаты точек неэвольвентного участка профиля зуба фрезы и угол

наклона участка ВС даны в таблице 2.1. Приведенные значения справедливы

для случая m = 14 мм, α = 20° и . Для фрез других модулей табличные значения необходимо умножить на модуль ( - высота ножки зуба колеса).

 

                Таблица 2.1 –Таблица координатных  параметров фрезы 

Число зубьев нарезаемого колеса Z	Координаты точки В		Координаты точки С		Координаты центра окружности		Угол наклона участка ВС
25	0.5535	0,4603	0.3679	0.5379	0	0.5629	10

 

 

2.3 Выбор геометрических параметров фрезы

     Передний угол γ у чистовых  дисковых зуборезных фрез обычно  принимают равным нулю.

   Задние  угол αа на наружном диаметре фрезы определяют из выражения

(3.1)

где αб - задний угол не боковой стороне зуба, принят 4

φ - угол наклона профиля у наружного диаметра фрезы.

    Величину угла αб следует принимать, исходя из минимального допустимого, равного 3-4°. Значение угла наклоне профиля у наружного диаметра φ берется в соответствии с выбранным методом профилирования переходной кривой. Однако во всех случаях этот угол не должен быть меньше 5-10°. Если угол αa получается больше 15° следует увеличить угол φ.