Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Кафедра технологии машиностроения,
металлообрабатывающих станков и комплексов
И. П. Никитина
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ШЛИЦЕВОЙ ПРОТЯЖКИ
Методические указания
к курсовому проектированию
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
2010
УДК 621.919.2 (07)
ББК 34.63
Н 62
Рецензент – А.А. Терентьев
|
Н62 |
Никитина, И. П. Проектирование комбинированной шлицевой протяжки : методические указания к курсовому проектированию / И. П. Никитина; |
Методические указания рекомендуется использовать при выполнении курсового проектирования по дисциплине «Проектирование инструментов» для студентов специальностей 151001.65, 151002.65, 050501.65, 230104.65 очной, очно-заочной и заочной форм обучения.
УДК 621.919.2 (07)
ББК 34.63
© Никитина И.П., 2010
|
|
Содержание
Введение. 5
1 Проектирование комбинированной шлицевой протяжки. 7
1.1 Определение типа протяжки. 8
1.2 Определение припуска под протягивание и размера предварительно обрабатываемого отверстия. 12
1.2.1 Определение величины припуска на диаметр для круглой части. 12
1.2.2 Определение величины припуска на диаметр для шлицевой части. 13
1.2.3 Определение наименьшего диаметра предварительно обрабатываемого отверстия 14
1.3 Определение подачи на зуб для черновых и чистовых режущих зубьев. 14
1.4 Определение профиля зубьев стружечных канавок в радиальном сечении. 15
1.4.1 Определение величины шага черновых зубьев. 16
1.4.3 Определение величины шага чистовых зубьев. 18
1.4.4 Определение величины шага калибрующих зубьев. 19
1.4.5 Определение параметров канавки зубьев. 19
1.4.6 Определение количества одновременно работающих черновых и чистовых зубьев 19
1.4.7 Определение передних и задних углов. 20
1.5 Определение поперечных размеров зубьев круглой части. 21
1.5.1 Определение диаметра первого режущего круглого зуба. 22
1.5.2 Определение диаметра последнего режущего круглого зуба. 22
1.5.3 Определение диаметров круглых калибрующих зубьев. 22
1.6 Определение поперечных размеров зубьев фасочной части. 23
1.6.1 Определение диаметра первого режущего фасочного зуба. 23
1.6.2 Определение диаметра последнего режущего фасочного зуба. 24
1.7 Определение поперечных размеров зубьев шлицевой части. 25
1.7.1 Определение диаметра первого режущего шлицевого зуба. 26
1.7.2 Определение диаметра последнего режущего шлицевого зуба. 27
1.8 Определение ширины шлицев и фасочных выступов протяжки. 28
1.9 Определение поперечного размера окружности впадин. 28
1.10 Определение числа и размеров канавки для деления стружки. 29
1.11 Определение количества режущих и калибрующих зубьев. 31
1.11.1 Определение количества черновых зубьев фасочной части. 31
1.11.2 Определение количества черновых, переходных, чистовых и калибрующих зубьев круглой части. 32
1.11.3 Определение количества черновых, переходных, чистовых и калибрующих зубьев шлицевой части. 34
1.12 Определение длины рабочей части протяжки. 35
1.13 Определение размеров хвостовика. 36
1.14 Определение размеров шейки. 37
1.15 Определение размеров переходного конуса. 37
1.16 Определение размеров передней направляющей. 37
1.17 Определение размеров задней направляющей. 38
1.18 Определение размеров заднего хвостовика. 39
1.19 Определение общей длины протяжки. 40
1.20 Проверка протяжки по длине. 41
1.21 Проверка протяжки на прочность. 42
1.22 Инструментальный материал протяжек. 47
2 Технические условия на шлицевые протяжки с прямобочным профилем (ГОСТ 28442-90) 48
3 Маркировка протяжек. 50
Список использованных источников. 51
Приложение А Справочные таблицы.. 53
Введение
Протягивание является высокопроизводительным и сравнительно точным способом обработки материалов резанием, применяемым обычно для окончательного получения отверстий и наружных поверхностей различной формы.
Обработка протягиванием производительнее других процессов обработки металлов резанием (до 750 – 1000 заготовок в смену). Это связано со специфическими особенностями процесса протягивания по сравнению с другими процессами обработки материалов резанием [8]:
– срезание заданного припуска производится большим числом зубьев, имеющих значительную длину лезвий;
– за один ход протяжкой осуществляется комбинированная обработка черновыми, чистовыми и калибрующими зубьями.
Протягивание широко используется не только в массовом и крупносерийном производстве. Его применение является рентабельным также и при малых сериях, насчитывающих:
– до 200 деталей в год с круглым отверстием;
– до 50 деталей в год с фасонным отверстием.
Протягиванием сравнительно легко достигается получение 7–9 квалитетов точности и шероховатость обработанной поверхности Ra 2,5–0,32 мкм.
Протяжки, применяемые в современном машиностроении, разделяются в основном на два вида [5, 6, 7]:
– внутренние, которыми обрабатываются отверстия самой различной формы (замкнутые контуры);
– наружные, используемые для обработки наружных поверхностей (незамкнутые контуры).
Протяжки для обработки отверстий можно по форме обрабатываемых отверстий разделить на следующие виды [5, 6, 7]: круглые, шлицевые (прямобочные, эвольвентные, спиральные и остроугольные), многогранные (квадратные, шестигранные и т.д.), комбинированные .
Кроме этого, протяжки разделяются по схеме протягивания: одинарная и групповая (или прогрессивная).
Создание протяжного инструмента обуславливает повышенные требования по прочности и точности.
1 Проектирование комбинированной шлицевой протяжки
Протягивание шлицевых отверстий возможно двумя методами [3, 9]:
– раздельным, при котором предварительно обрабатывается внутренний диаметр чистовым инструментом (не исключая и круглой протяжки), а затем одновременно прорезаются все шлицы шлицевой протяжкой;
– комбинированным, при котором внутренний диаметр и шлицы обрабатываются одной протяжкой, снабженной круглыми и шлицевыми зубьями, за один проход.
Инструмент используемый при комбинированном методе называется комбинированной шлицевой протяжкой, которая обеспечивает более высокую производительность труда, более качественные шлицевые отверстия .
Настоящие методические указания посвящены расчету комбинированных шлицевых протяжек, наиболее сложных по конструкции, и предназначенным для обработки шлицевого отверстия с прямобочным профилем шлицев (ГОСТ 1139-80).
Исходными данными для проектирования являются параметры шлицевой втулки (рисунок 1):
1) внутренний и внешний диаметры шлицевого отверстия (d, D, мм);
2) квалитет, верхнее (ES, мм) и нижнее предельные (EI, мм) отклонения размеров:
Рисунок 1 – Шлицевая втулка
– для внешнего диаметра (D) шлицевого отверстия;
– для внутреннего диаметра (d) шлицевого отверстия;
– для ширины (b) шлица;
3) тип протяжки: 1,2,3,4,5 (п.1.1.1);
4) число шлицев (n =4, 6, 8, 10, 16, 20);
5) ширина шлица (b, мм);
6) длина протягиваемого отверстия (L, мм);
При протягивании протяжками 2, 4 и 5 типов образуется фаска (рисунок 2а). При протягивании протяжками 1 и 3 типов фаска отсутствует (рисунок 2б).
а б
Рисунок 2 – Шлицевый паз
7) величина фаски (f, мм) определяется в зависимости от наружного диаметра:
– при D < 30 мм, f = 0,3 мм,
– при D = 30…50 мм, f = 0,4 мм,
– при D > 50мм, f = 0,5 мм.
8) угол фаски равен b = 45°.
1.1 Определение типа протяжки
Режущая часть комбинированных шлицевых протяжек состоит из трех основных частей: шлицевой (для обработки шлицев), круглой (для обработки круглого отверстия) и фасочной (для обработки фасок у основания шлицев).
В соответствии с классификацией НИИАВТОПРОМ различают пять типов шлицевых комбинированных протяжек, в зависимости от вида режущей части протяжки [1, 2, 4]:
а) 1 тип – круглая и шлицевая части;
б) 2 тип – круглая, шлицевая и фасочная части;
в) 3 тип – шлицевая и круглая части;
г) 4 тип – фасочная, шлицевая и круглая части;
д) 5 тип – фасочная, круглая и шлицевая части.
Протяжки первого типа, приведенные на рисунке 3, состоят из двух частей: круглой и шлицевой. Каждая из частей имеет черновые, чистовые и калибрующие зубья. Черновые и чистовые зубья каждой из частей имеют подъем на каждый зуб и стружкоделительные канавки, расположенные в шахматном порядке. Калибрующие зубья не имеют подъема на зуб. Протяжки первого типа не имеют фасочных зубьев. Форма задней направляющей – шлицевая. Протяжки первого типа обеспечивают высокое качество обработки шлицевых отверстий в короткой детали с длиной протягивания (L) не более 30 мм. При больших значениях L увеличивается опасность перекоса детали.
1 – круглые зубья; 2 – шлицевые зубья.
Рисунок 3 – Комбинированная шлицевая протяжка 1 типа
Протяжки второго типа, приведенные на рисунке 4, аналогичны по конструкции протяжкам первого типа, но дополнительно снабжаются фасочными зубьями, которые выполняются только черновыми и без стружкоделительных канавок. Шаг между последним шлицевым зубом и первым фасочным следует принимать равным от 15 до 20 мм, что необходимо для свободного выхода шлифовального круга, обрабатывающего шлицевые зубья. Форма задней направляющей – фасочная. Протяжки второго типа обеспечивают более высокое качество обработки шлицевых отверстий при длине протягиваемого отверстия (L) от 25 до 30 мм.
1 – круглые зубья; 2 – шлицевые зубья; 3 – фасочные зубья.
Рисунок 4 – Комбинированная шлицевая протяжка 2 типа
Протяжки третьего типа, приведенные на рисунке 5, по конструкции шлицевой части аналогичны конструкции этой же части протяжек первого типа. Черновые и чистовые зубья шлицевой части имеют стружкоделительные канавки Круглые зубья выполняют без стружкоделительных канавок. Шаг между последним шлицевым зубом и первым круглым следует принимать равным от 15 до 20 мм, что необходимо для свободного выхода шлифовального круга, обрабатывающего шлицевые зубья. Форма задней направляющей – круглая.
1– шлицевые зубья; 2 – круглые зубья.
Рисунок 5 – Комбинированная шлицевая протяжка 3 типа
Протяжки третьего типа обеспечивают высокое качество поверхности шлицевых отверстий при длине протягиваемого отверстия (L) более 30 мм. Если деталь короткая, возможен ее перекос в момент перехода протяжки с последних шлицевых на первые круглые зубья.
В протяжках четвертого типа, приведенных на рисунке 6, в отличие от протяжек третьего типа, предусмотрены фасочные черновые зубья, расположенные в начале протяжки. Этими зубьями образуется фаска у основания шлица в отверстии и срезается значительная часть припуска шлицевых зубьев. Длина шлицевой части протяжки уменьшается, что позволяет значительно повысить точность и снизить трудоемкость изготовления протяжки при длине протягиваемого отверстия (L) более 30 мм. Черновые зубья фасочной части, а также черновые и чистовые зубья шлицевой части имеют стружкоделительные канавки. Круглые зубья выполняют без стружкоделительных канавок. Форма задней направляющей – круглая.
1– фасочные зубья; 2 – шлицевые зубья; 3 – круглые зубья.
Рисунок 6 – Комбинированная шлицевая протяжка 4 типа
Протяжки пятого типа, приведенные на рисунке 7, имеют последовательно расположенные фасочные, круглые и шлицевые зубья. Такое расположение не требует применения увеличенного шага между группами зубьев. Протяжки такой конструкции надежны в работе при условии, что длина протягиваемого отверстия (L) более 45 мм. Конструктивное оформление отдельных групп зубьев соответствует группам зубьев протяжек четвертого типа. Форма задней направляющей – шлицевая.
1 – фасочные зубья; 2 – круглые зубья; 3 – шлицевые зубья.
Рисунок 7 – Комбинированная шлицевая протяжка 5 типа {PАGEBREAK}
1.2 Определение припуска под протягивание и размера
предварительно обрабатываемого отверстия
Для работы протяжками необходимо иметь в обрабатываемой детали предварительно обработанное сквозное отверстие круглой формы.
Величина припуска под протягивание определяется в зависимости от типа протяжки и диаметров окончательного отверстия d и D (после протягивания) и предварительно обработанного D0 .
Очевидно, что для различных участков шлицевого отверстия величина припуска будет различной (рисунки 3 – 7).
1.2.1 Определение величины припуска на диаметр для круглой части
, (1)
где d – внутренний диаметр обрабатываемого шлицевого отверстия, мм;
L – длина протягивания, мм.
Внимание: Припуск рассчитывается для нижней и верхней границ диапазона (и для 0,1 и для 0,2).
1.2.2 Определение величины припуска на диаметр для шлицевой части
Величины припуска на диаметр для шлицевой части определяются по формулам (2) – (6):
– для 1, 2 типов протяжек
, (2)
где Dmax – максимальный наружный диаметр обрабатываемого шлицевого отверстия, мм;
, (3)
dmax – максимальный внутренний диаметр шлицевого отверстия, мм;
ES – верхнее отклонение на диаметр, мм [10];
; (4)
– для 3 типа протяжек
; (5)
– для 4, 5 типов протяжек
, (6)
где dф.п. – диаметр последнего режущего фасочного зуба, мм.
1.2.3 Определение наименьшего диаметра предварительно обрабатываемого отверстия
Наименьший диаметр предварительно обрабатываемого отверстия (рисунок 1) определяется по формуле
. (7)
1.3 Определение подачи на зуб для черновых и чистовых режущих зубьев
Выбор подачи на зуб имеет решающее значение для процесса протягивания. Чем толще стружка, снимаемая отдельными зубьями протяжки, тем короче будет протяжка, меньше ее стоимость и выше производительность труда. Но вместе с тем, чрезмерно толстая стружка может вызвать разрыв протяжки или остановку протяжного станка из-за больших усилий резания.
При работе с большей подачей объем канавок между зубьями может оказаться недостаточным, чтобы вместить весь металл, превращаемый в стружку и качество обработанной поверхности будет низким.
Поэтому величину подачи на зуб Sz черн. для черновых зубьев принимают по таблицам нормативов режимов резания, составленным на основании исследований и производственного опыта (приложение А, таблица А.1).
Величину подачи на зуб Sz чист. для чистовых зубьев выбирают в пределах от 0,01 до 0,02 мм/зуб.