1 Расчет шлицевой протяжкиИсходные данные: материал заготовки - СЧ 15; Do = 50 Н11; L = 65 мм; c = 0,5; r = 0,5 мм;D - 8 х 50H11 х 56H8 х 6В9.Расчёт:1. Расстояние до первого зуба:l1 = 280 + L = 280 + 65 = 345 мм2. Припуск на протягивание:А = 0,005D + (0,1? 0,2) = 0.005*50 + 0.15= 1.5 мм3. Диаметр отверстия до протягивания: D01 = Dп = 50 мм4. Диаметр хвостовика: d1 = 45 мм5. Площадь хвостовика [1., табл. 8.3, с. 217]: Fx = 907.9 мм26. Шаг режущих зубьев: tp = m= (1,25?1,5)= 10?12 мм7. Принятый шаг зубьев [1., табл. 8.6, с. 219]: tp = 10 мм8. Наибольшее число одновременно работающих зубьев:Zmax = 9. Глубина стружечной канавки [1., табл. 8.6, с. 219]:h K = 4 мм.10. Площадь стружечной канавки [1., табл. 8.6, с. 219]:FK = 12,56 мм.11. Коэффициент заполнения стружечной канавки [1., табл. 8.8, с. 220]: К = 2.512. Подача, допустимая по размещению стружки в канавке:13. Допустимая сила резания по хвостовику [1., табл. 8.9, с. 220]:Px = Fx·?x= 907.9·300 = 272370 Н14. Допустимое усилие по прочности первого зуба:P1 = F1·?1 = ?·(D01-2hK)2· ?1 / 4 =(3,14·(50-2·4)2·400 / 4 = 164025 Н,где ?1 = 400 МПа [1., табл. 8.9, с. 220].15. Расчетная сила резания: Рр = 164025 Н16. Наибольшая ширина срезаемого слоя:Вр = (bш + 2f + 0,5)·nz = (6 + 2·0,5 +0,5)·8 = 60 мм17. Подача, допустимая по расчетному усилию:где Ср. = 2040 Н/мм2 - при НВ > 190 [1., табл. 8.7, с. 220].Так как Szp > Szk принимаем одинарную схему резания.18. Наибольшая ширина слоя при нарезании: Вр ш = bш · nz = 8 · 6 = 48 мм19. Подача, допустимая по расчетному усилию:20. Шаг режущих зубьев для групповой схемы резания:tp = m= (1,45?1,9)= 11,69?15,32 мм21. Принятый шаг: tp =12 мм [1., табл. 8.6, с. 220].24. Глубина стружечной канавки [1., табл. 8.6, с. 219]:h K = 4 мм.25. Максимальное число одновременно работающих зубьев:Zmax = 26. Допустимая подача по размещению стружки:27. Допустимое усилие по прочности первого зуба:P1 = F1·?1 = ?·(d_2hK)2· ? / 4 =(3,14·(50-2·5)2·400 / 4 = 553896 Н28. Расчетная сила резания: Рр = Рx= 164025 Н29. Допустимая подача по усилию резания:30. Расчетная подача для групповой схемы резания:SZP = 0,096 мм/зуб31. Припуск, снимаемый фасочными зубьями: = dВ min + 2f +0,3 - D01 = 50 + 2·0,5 + 0,3 - 50 = 1,3 мм32. Число фасочных зубьев при одинарной схеме резания:Zф = 33. Длина режущей части фасочных зубьев:lРФ = tP·(zФ-1) = 12·(11 - 1) = 120 мм34. Число фасочных зубьев для групповой схемы резания:ZФГ = 35. Длина режущей части фасочных зубьев:lРФГ = tP·(zФГ -1) = 10·(22 - 1) = 210 мм
Так как длина режущей части фасочных зубьев при групповой схеме резания больше длины, чем при одинарной схеме, то окончательно выбираем одинарную схему резания.
56. Расстояние между стружкоразделительными канавками:
b = 1,7 = 1,7 = 12,02 мм
57. Число стружкоразделительных канавок:
nc = = 13,06 13
2. Расчет червячной модульной фрезы
Спроектировать дисковую зуборезную фрезу для нарезания прямозубого цилиндрического колеса с эвольвентным профилем, для чего необходимо:
- определить профиль рабочего и переходного участков зуба фрезы;
- выбрать геометрические параметры зубьев;
- рассчитать конструктивные элементы фрезы;
2.1 Исходные данные для проектирования
Параметры нарезаемого колеса:
- модуль m=14
- число зубьев z=45
-угол главного профиля исходного контура =20
Профилирование зубьев фрезы.
Ввиду того, что дисковая зуборезная фреза работает по методу копирования, то при нарезании цилиндрического прямозубого колеса задача профилирования ее режущих кромок сводится к определению формы впадины зубьев обрабатываемого изделия. Обычно профиль зуба фрез, кроме эвольвентного (ВС) содержит еще и неэвольвентный участок (СО) (рис. 2.1).
2.2 Определение профиля эвольвентного участка
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 Му эвольвенты впадины зуба находят по формулам.
Найдем диаметры фрезы:
d = m*z =14*45 = 630 мм r = 315 мм
d= m*z*cos = 14* 45* cos20 =592 мм r= 296 мм
d = m*(z+2) =14*(45+2)= 658 мм r= 329 мм
r = r - (1+c)*m =315 - (1+0,25)*14 = 297,5 мм
X'=r* sin
У'= r* cos
где r - радиус произвольней точки;
-угол между радиусом-вектором, проведенным в точку иосью координат.
Угол определяют из уравнения.
=
=
=
=
=
=
=
=
=
где invи inv-эвольвентные функции (инволюты этих углов)
inv= tg -
Здесь угол в радианах.
Рисунок 2.1 - Профилирование эвольвентного участка впадины зуба колеса.
Угол давления в рассматриваемой точке Му профиля зубьев находят из выражения.
=arcos
= arcos
= arcos
= arcos
= arcos
= arcos
= arcos
= arcos
= arcos
где в-радиус основной окружности.
Так как в данном случае начальная и основная окружности совпадают, то
r=
Значения эвольвентных функций (инволют) даны в приложении А методички. Полученное в радианах значение переводим в градусы.
=
Для построения профиля шаблона введем новую систему координат Х' О' У'. Она отличается от старой системы X' О «У ' смещением центра по оси О» У' на величину радиуса впадин зубьев колеса r. При этом направление осей обеих систем координат совпадают (рис. 2.1).
Тогда координаты профиля шаблона для проверки эвольвентой части профиля впадины прямозубого цилиндрического колеса и соответствующего участка дисковой модульной фрезы находят по формулам:
х =r* sin (2.7)
у = r* cos-r
где r- радиус впадины зубьев нарезаемого колеса;
r = r - (1+c)*m
где r -радиус делительной окружности колеса;
c - коэффициент радиального зазора зубчатой передачи,
с= 0,25
Найдем координаты точек профиля зуба фрезы из формулы (2.1)
х= 296 * sin 1,19 = 6,12
у= 296 * cos 1,19 =295,9
х= 300* sin 1,27 = 6,64
у= 300* cos 1,27 =299,9
х= 310* sin 1,73 = 9,35
у= 310* cos 1,73 = 309,8
х= 315* sin 2,04 = 11,23
у= 315* cos 2,04 =314,79
х= 320* sin 2,39= 13,3
у= 320* cos 2,39 =319,7
х= 330* sin 3,19 =18,4
у= 330* cos 3,19 =329,5
х= 340* sin 4,1 = 24,32
у= 340* cos 4,1 = 339,1
х= 360* sin 6,14 = 38,5
у= 360* cos 6,14 = 357,9
2.3 Выбор геометрических параметров зубьев фрезы
Передний угол у чистовых дисковых зуборезных фрез обычно принимают равным нулю. = 0
Задний угол на наружном диаметре фрезы определяют из выражения
tg=
где = 3?4 - задний угол на боковой стороне зуба;
>5?10 - угол наклона профиля у наружного диаметра фрезы.
Угол = 1133'< 15, условие выполнено.
2.4 Определение конструктивных элементов фрезы
К конструктивным элементам относят наружный диаметр фрезы d, диаметр отверстия под оправку d, число зубьев z, радиус закругления , угол V и форма впадины между зубьями, а также ширина зуба В.
Высота зуба
= h +K+ = 33,5+11+5 =49,5
где h - высота затылуемого профиля
h = h + (1…3) = 31,5+2 =33,5
h - высота зуба нарезаемого колеса,
h= или
h=h+h=14+17,5 = 31,5 мм h=мм
h=мм
К - величина затылования
К = =
Значение К определяем в соответствии из ряда стандартных кулачков - К = 11.
Конструктивные элементы фрезы принимаем:
=160мм; z=10; d=40мм[2, Т2, с. 191].
Радиус закругления дна впадины , играет существенную роль для затылования фрез. Он необходим не только для предохранения фрезы от трещины при термообработке, но и для того, чтобы обеспечить достаточное место для выхода затыловочного резца.
Приближенно радиус закругления дна впадины можно найти из соотношения:
= =(4.4)
После выбора диаметров фрезы и отверстия, числа зубьев и величины затыловакия производят окончательное определение элементов зуба и впадины. Назначение последних связано с процессом затылования.
Ширину зуба у основания С находит не формуле:
С === 18,24 мм
где - центральный угол между зубьями
==
- угол контакта затыловочного резца с зубом фрезы
=- (+ + ) = 36 - (1+6)=29
- угол холостого хода
= =
Врезание и перебег затыловочного резца характеризуется углами
и. Величина их обычно
+ = (1…2)
Для обеспечения прочности зуба и возможности выполнения дестаточного количества переточек необходимо, чтобы ширина зуба у основания С находилась в пределах:
С = (0,75…1)
Угол впадины между зубьями V определяют по формуле
V = + + + = 2 + 6 + 18= 26
Обычно принимают = = 15…20
Тогда получим
V= + (16…22) =
Ширина дисковой модульной фрезы
В = (0,1…1) b * l =(1,1…11)*15 = 16,5…165
Принимаем В= 40 мм
где l=13 - окружная ширина впадины нарезаемого колеса по вершинам его зубьев
b =11 - коэффициент увеличения ширины профиля, определяемый по графику (рис. 4.4 м/у).
3. Расчет метчика
Исходные данные: М36x3.5; поле допуска - 7G; материал заготовки - Сталь 35; отверстие глухое.3.1Общий расчет:Для нестандартных внутренних резьб рассчитать средний и внутренний диаметры по зависимостям:D2 = D - 0,64952·P = 36 - 0,64952·3,5 = 33.78 ммD1 = D - 1,08253·P = 36 - 1,08253·3,5 = 32.26 ммD = D = 36 ммПредельные отклонения:D1 = 32.26 () мм D1max = 33.023 мм D1min = 32.313 ммD2 = 33.78 () мм D2max = 34.188 мм D2min = 33.833 ммЧисло метчиков в комплекте: 3 штукиМатериал для изготовления метчиков: Р6М5Назначаем геометрические параметры режущей части: = 6°, = 8°Рассчитаем общую длину заборной части метчиков:Lз = = = 23.044 ммгде z=4 - число зубьев метчиков выбирается по приложению 1 ГОСТ 3266-81 [7];Р = 3.5 мм - шаг резьбы;S = Р = 3.5 мм - ход резьбы;Н = = 1,8435 мм - наибольшая фактическая высота профиля резьбы детали;= m · S = 0,02 · 3,5 = 0,07 мм (где m = 0,02) - толщина среза на один зуб.Распределение нагрузки по метчикам в комплекте:Кчерн = 0,6; Кср = 0,3; Кчист = 0,1Распределение общей длины заборной части между метчиками в комплекте:lз i = Кi · lзlз черн = 0,6 · 23,044 = 14 ммlз ср = 0,3 · 23,044 = 7 ммlз чист = 0,1 · 23,044 = 3 ммгде lз черн, lз ср, lз чист - длина заборной части чернового, среднего и чистового метчиковК черн, К ср, К чист - доля нагрузки чернового, среднего и чистового метчиков
Определим длину калибрующей части чернового метчика по зависимости:
lк черн = (6…12)·Р = (6…12)·3,5 = 35 мм
Определим длину рабочей части чернового метчика:
lр = lз черн + lк черн = 14 + 35 = 49 мм
Длина рабочей части метчиков в комплекте должна быть одинаковой, поэтому
длина калибрующей части среднего и чистового метчиков определяется как разность:
lк i = lр - lз I
lк ср = 49 - 7 = 42 мм
lк чист = 49 - 3 = 46 мм
Определим диаметр отсчета:
Dотс = 32,313 + = 32,668 мм
3.2Расчет резьбовых параметров метчиков
Средний диаметр рассчитывают по ГОСТ [8], используя зависимость:
где D2 ном - номинальный средний диаметр резьбы детали
Наружный диаметр метчика должен иметь запас на износ, поэтому расчет ведется по зависимости:
d чист = (Dmin + 0,08- IT9 +T' d чист)-Т'dчист =(36 +0,08-0,052+
+0,248)-0,248 = 36,346 - 0,248 мм
IT9 = 0,052 мм - допуск по СТ СЭВ 145 - 75;
Т?dчист= 0,248 мм - допуск на изготовление наружного диаметра метчика, принимается по [8];
Dmin = 30 мм - наименьший диаметр резьбы.
Так как режущая кромка, расположенная на внутреннем диаметре метчика не должна резать, то у внутреннего диаметра устанавливается только наибольший диаметр без указания допуска на изготовление. Внутренний диаметр - d 1чист насчитывается по формуле:
d 1чист max = D1min - q = 32,313 - 0,1925 = 32,12 мм,
где q = 0,055 · 3,5 = 0,1925 - уменьшением внутреннего диаметра метчика по сравнению с внутренним диаметром нарезаемой резьбы.
D1min = 32,313 мм - наименьший внутренний диаметр резьбы детали.
Рассчитаем средний диаметр чернового метчика:
d 2черн = (d 2чист min-0,067-IT10)-IT10 = (33,898-0,067-0,084)-0,084=33,688-0,0,84 мм.
Средний диаметр среднего метчика:
d 2 ср. = (d 2чист min-0,067+IT10)-IT10 = (33,898-0,067+0,084)-0,084 =33,856-0,084 мм.
Рассчитать внутренние диаметры предварительных метчиков, которые должны быть не больше внутреннего диаметра чистового метчика. Так как изготовление резьбы всех метчиков комплекта ведется одним инструментом, то для каждого предварительного метчика внутренний диаметр делают меньше внутреннего диаметра чистового метчика на величину понижения средних диаметров. Эта величина определяется по формуле:
d i max = d 1чист - (d 2чист min- d 2 i min)
d черн max =32,12 - (33,898 - 33,604) = 31,826 мм
d ср. max = 32,12 - (33,898 - 33,772) = 31,994 мм
Рассчитать радиус, на котором располагаются вершины теоретического профиля резьбы: R = 0,5·d 2чист + = 0,5·33,945 + = 18,488 мм
Рассчитаем полную площадку впадины резьбы F:
F = (R - )2 - (R - )2· tg/2 = (18,488 - )2 -
- (18,488 - )2· tg30 = 3,524 мм2
Наружный диаметр чернового метчика:
d черн min = 2А - 2=
2·18,36- 2 = 32,02 мм,
где А = 0,5·d2 ЧЕРН + = 0,5·33,688 + = 18,36 мм - радиус, на котором располагаются вершины теоретического профиля чернового метчика
Наружный диаметр чернового метчика:
d черн = (d черн min+IT11) - IT11=(32,02+0,13)-0,13 = 32,15-0,13 мм
Наружный диаметр среднего метчика:
d ср. min = 2В_2 = 2 · 18,44 - 2* *= 35,69 мм
где В = = = 18,44 мм
d ср. = (d ср. min+ IT11) - IT11=(35,69 + 0,13) -0,13= 35,82-0,13 мм
Сведём исполнительные размеры метчиков в таблицу:
Диаметры
Метчик
Черновой
Средний
Чистовой
d
28,13-0,13
29,66-0,13
30,356-0,248
d2
27,302-0,084
27,47-0,084
27,567-0,047
d1
25,148
25,316
25,45
3.3 Расчет угла заборного конуса:Рассчитаем диаметр рабочего торца метчиков по зависимости:dm = d1 - q = 31,826 - 0,2 = 31,626 ммРассчитаем угол заборного конуса по зависимости:tg i = ,где di - наружный диаметр соответствующего метчикаlЗ i - длина заборного конуса соответствующего метчикаtg ЧЕРН = = 568?tg СРЕДН = = 1642?tg ЧИСТ = = 4208?Для оформления чертежа принимаем:Размер квадрата по ГОСТ 9523-67Центровые отверстия формы В по ГОСТ 14034 - 74Рассчитаем падение затылка по зависимости:К = tg? = tg6 = 3 мм
Обратную конусность калибрующей части принимаем по 6: 0,05…0,1 мм на 100 мм длины.
1. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов: Учеб. Пособие для вузов/под общ. ред. Г.Н. Кирсанова - М.: Машиностроение, 1986
2. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова - М.: Машиностроение, 1986