Проектирование протяжки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Целью работы является ознакомление с различными формами и видами протяжек, правилами установки, правилами назначения передних и задних углов, алгоритмом проектирования протяжек. Задача работы состоит в проектировании шлицевой протяжки и выполнении рабочего чертежа протяжки.

Исходные данные

Спроектировать шлицевую протяжку при условии:

Обрабатываемое отверстие:

Д–8x32H11x36H8x6F10;

Z = 8; d = 32 мм; D = 36 мм; b = 6 мм;

C = 0,4+0,2 мм; r = 0,3 мм; L = 50 мм;

Материал: с. ч. 18-36 (рисунок 2.1)

 

Рисунок 2.1 – обрабатываемое

отверстие

 

1. Определение припуска под протягивание

 

При проектировании шлицевых протяжек припуск на диаметр определяется по формуле:

,

где – наибольший внешний диаметр;

 – наименьший внутренний  диаметр. 

 

2. Назначение материала протяжки

 

При выборе материала для изготовления протяжек следует руководствоваться следующим:

1) протяжки  должны иметь высокую стойкость;

2) после  термической обработки протяжки долины иметь наименьшую деформацию.

С целью экономии инструментального материала протяжки диаметром свыше 15 мм рекомендуется изготовлять составными. Для хвостовика чаще всего применяют сталь 40Х ГОСТ 4543-88. В качестве материала для изготовления режущей части протяжки используется быстрорежущая сталь марки Р6М5 ГОСТ 19265-73.

Принимаем материал хвостовика сталь 40Х ГОСТ 4543-88, материал режущей части Р6М5 ГОСТ 19265-73.

 

3. Выбор величины подачи на зуб

 

Величина  подъема на зуб выбирается в зависимости от типа протяжки и обрабатываемого материала. Назначая подъем на зуб, необходимо учитывать, что меньшие толщины стружки способствуют снижению шероховатости обработанной поверхности, требуют меньших усилий.

При выборе больших величин S_z протяжки получается более короткими, но требуют больших протяжных усилий и испытывают большие напряжения. Для протяжек, работающих по одинарной схеме резания, следует избегать величин S_z, превышающих 0,15 мм при протягивании, т.к. при этом резко возрастает износ зубьев протяжки и ухудшается качество обработанной поверхности. В то же время очень тонкие стружки, толщиной менее 0,015 мм требуют частой переточки протяжек.

При проектировании круглых, шлицевых, шпоночных и некоторых других видов протяжек подъем на зуб принимается одинаковым для всех режущих зубьев, за исключением нескольких последних зубьев (от двух до пяти), на которых подача на зуб постепенно уменьшается.

В соответствии со свойствами обрабатываемого материала (с. ч. 18-36) принимаем величину S_Z = 0,08 мм на сторону.

 

 

4. Определение высоты режущих зубьев из условия свободного размещения стружки во впадине

 

При протягивании стружка не имеет свободного выхода и поэтому она должна свободно размещаться в канавке между зубьями. Исходя из этого условия, высота режущих зубьев определяется по формуле:

,

где = 0,08 - подъем на зуб на сторону в мм;

 = 50 - длина обрабатываемой поверхности детали в мм;

 = 2 - коэффициент заполнения впадины зуба стружкой.

Величина  коэффициента заполнения выбирается в зависимости от величины подъема на зуб (толщина срезаемого слоя) и обрабатываемого материала.

 

5. Определение  шага режущих зубьев из условия  свободного размещения стружки  во впадине

 

Величина  шага устанавливается по следующей  формуле:

.

 

6. Определение  максимального числа одновременно  работающих зубьев

 

Максимальное  число одновременно работающих зубьев подсчитывается по формуле:

 

 

 

7. Определение фактического шага режущих зубьев

 

При определении  фактического шага режущих зубьев необходимо учитывать, что действительная длина протягиваемой поверхности всегда отличается от номинального его значения на величину допуска. При положительном допуске может случиться, что в работу вступит еще один зуб сверх расчетных. Это может явиться причиной разрыва протяжки вследствие её перегрузки. Чтобы этого не случилось, при определении фактического шага в качестве расчетной длины протягиваемой поверхности берут не номинальную, а несколько большую величину (обычно на одну десятую шага).

С учетом всего оказанного, фактическая величина шага определяется по формуле:

.

Полученная  величина шага корректируется до ближайшего большего значения из следующего ряда: 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 18; 20; 22; 24; 25; 26; 28; 30.

Принимаем

 

8. Выбор  формы стружечной канавки

 

Стружечная  канавка служит для образования передней поверхности зуба протяжки и для размещения срезаемой стружки.

Для шлицевых протяжек при обработке серого чугуна используют канавку с прямолинейной спинкой.

Рисунок 8.1 – Канавка с прямолинейной спинкой.

 

9. Определение  размеров профиля зубьев

 

9.1. Фактическая  высота режущих зубьев (глубина канавки) определяется по формуле:

;

9.2. Ширина  спинки определяется по формуле:

;

9.3  Радиус закругления для впадины определяется по формуле:

;

9.4. Угол спинки принимаем η = 50°.

Расчетные значения h_P, q_P, R_p округляется до 0,5 мм. Значение r_p округляется до 0,1мм. В соответствии с нормализованными размерами канавок получаем: ; ;.

 

10. Определение наибольшей силы протягивания

 

Силу  резания при протягивании рекомендуется  определять по следующей зависимости:

,

где = 200 н/мм - сила резания, приходящаяся на 1 мм длины режущей кромки протяжки, при данной величине подъема на зуб;

 - наибольшая суммарная длина режущих кромок всех одновременно работающих зубьев в мм.

При протягивании шлицевых отверстий прямобочного профиля суммарная длина режущих кромок определяется следующим образом:

,

где = 6 мм - ширина шлица; = 8 - число шлицов.

 

11. Выбор  формы и размеров хвостовика

 

Форма хвостовика выбирается в зависимости от типа протяжки и способа её крепления в тяговом патроне протяжного станка.

У цилиндрических протяжек хвостовик выполняется цилиндрическим, форму его рекомендуется принимать под быстродействующие патроны согласно рис. 11.1.

Для протяжек диаметром свыше 10 мм применяется  тип Б.

Рисунок 11.1 – Хвостовик цилиндрический. Тип Б.

    

Диаметр хвостовика:

.

Из размеров стандартных хвостовиков выбираем:

Таблица 11.1

Тип хвостовика	Размеры хвостовика, мм						Площадь опасного сечения
Б	28	22	32	20	8,0	80	380

12. Выбор  формы и определение размеров  передней направляющей

 

Форма передней направляющей части протяжки в поперечном сечении устанавливается в зависимости от формы отверстия под протягивание. Для шлицевых протяжек принимается круглая форма передней направляющей.

Диаметр передней направляющей должен быть таким, чтобы обрабатываемая деталь свободно насаживалась на оправку и в то же время исключалась возможность пропуска деталей с диаметром отверстия меньше допустимого, так как это может привести к перегрузке первого зуба, а иногда к поломке протяжки. По этим причинам диаметр передней направляющей части протяжки принимается равным наименьшему диаметру предварительно обработанного отверстия:

;

Длина передней направляющей принимается равной длине  протягиваемого отверстия:

.

 

13. Назначение  размеров переходного конуса

 

Длина переходного  конуса: = 20 мм,  при диаметре: = 32 мм.

 

14. Определение  расстояния до первого режущего  зуба

 

Для того, чтобы вставленная в деталь протяжка могла быть легко присоединена к тяговому патрону, когда он находится в исходном положении, то есть в наибольшей близости к столу станка, необходимо правильно рассчитать длину протяжки до первого зуба – рисунок 14.1.

Длина протяжки до первого режущего зуба рассчитывается по формуле

_,

где - длина входа хвостовика в патрон, мм;

- зазор между патроном и стенкой стола протяжного станка, равный 5-10 мм;

- толщина стола  протяжного станка;

- высота выступающей  части планшайбы или опорного кольца;

- длина протягиваемой  детали;

Рисунок 14.1 – Исходное положение протяжки.

- зазор между торцом детали и первым зубом, равный 5-10 мм.

Если  сумму слагаемых, зависящих от модели станка, и сумму зазоров обозначить то есть: 

_,

то тогда  расстояние до первого зуба выразится  следующим образом:

.

Размер  l’ = 200 дан для станка модели 7А520.

 

15. Определение  размеров шейки

 

Форма поперечного  сечения шейки, такая же как у хвостовиков (круг). Диаметр шейки обычно берется на 0,3 - 1 мм меньше диаметра хвостовика в зависимости от его величины, то есть

_.

Длина шейки  определяется по следующей формуле:

_,

где - длина протяжки до первого режущего зуба;

- длина хвостовика;

 - длина переходного конуса;

- длина передней направляющей.

 

16. Определение поперечных размеров первого режущего зуба

 

Поперечные  размеры и форма, то есть очертание  режущих кромок первого зуба протяжки соответствует размерам и форме предварительно обработанного отверстия. При протягивании шлицов различных видов предварительно обработанное отверстие имеет круглую форму, поэтому первый режущий зуб будет круглым.

Диаметр первого режущего зуба определяется по формуле:

,

где - минимальный диаметр предварительно обработанного отверстия.

 

17. Определение  площади опасного сечения по  первому режущему зубу

 

Для шлицевых протяжек площадь опасного сечения  по первому режущему зубу определяется по формуле:

.

 

 

 

 

18. Расчет  протяжек на прочность

 

С целью  проверки протяжки на прочность вычисляются  напряжения в наиболее опасных сечениях – по хвостовику и по первому  режущему зубу.

[] = 250 МПа (Сталь 40Х), [] = 350 МПа (Сталь Р6М5)

;

.

 < []; < []

Таким образом, напряжения в опасных сечениях не превышают величин допустимого  напряжения, то есть расчет на прочность  выполнен.

 

19. Определение поперечных размеров режущих зубьев

 

Диаметр первого режущего зуба определяется по формуле:

.

Диаметр каждого последующего зуба получается прибавлением величины 2∙S_Z к диаметру предыдущего зуба:

;

.

Диаметр последнего зуба:

,

где: – максимальный диаметр окончательно обработанного отверстия;

 – величина изменения  диаметра отверстия после протягивания;

На последних  двух зубьях подъем на зуб постепенно уменьшается. Диаметры этих зубьев увеличиваются, соответственно, приблизительно на 1,2S_Z и 0,8S_Z

Расчетные диаметры режущих зубьев сведены  в приложении 1.

20. Определение  поперечных размеров калибрующих  зубьев

 

В соответствии с назначением калибрующей части  поперечные размеры и форма всех калибрующих зубьев выполняется  такими же, как и у последнего режущего зуба, то есть соответствуют форме и поперечным размерам протягиваемой поверхности:

.

 

21. Определение  размеров калибрующих зубьев  в осевом сечении

 

При протягивании точных отверстий шаг калибрующих  зубьев принимается меньше шага режущих  зубьев:

, округляем по  нормальному ряду: = 6 мм;

;

Ширина  спинки определяется по формуле:

;

Радиус  закругления для впадины определяется по формуле:

;

Радиус  спинки подсчитывается по формуле:

.

Расчетные значения , , округляется до 0,5 мм. Значение округляется до 0,1мм. В соответствии с нормализованными размерами канавок получаем: