Курсовая работа: Проектирование металлорежущих инструментов
Название: Проектирование металлорежущих инструментов Раздел: Промышленность, производство Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Министерство образования Российской Федерации Московский Государственный Технический Университет Калужский филиал Кафедра М4-КФ Курсовой проект Проектирование металлорежущих инструментов Пояснительная записка КП по ОПРИ Калуга 2008 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. 6 1. Проектирование фасонного резца. 8 1.1. Подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца. 8 1.2. Выбор типа фасонного резца. 8 1.3. Определение углов режущей части. 9 1.4. Определение габаритных и присоединительных размеров резца. 9 1.5. Коррекционный расчет профиля фасонного резца. 9 1.6. Расчет допусков на размеры профиля, углы заточки и установки резца. 11 1.8. Проектирование державки фасонного резца. 14 2. Расчет круглой протяжки. 15 2.1. Определение группы обрабатываемости. 15 2.2. Определение группы качества. 16 2.3. Определение материала режущей части. 16 2.4. Определение материала хвостовика. 16 2.5. Определение переднего и заднего углов. 16 2.6. Определение скорости резания. 16 2.7. Определение подачи черновых зубьев. 17 2.8. Определение глубины стружечной канавки. 17 2.9. Определение шага зубьев. 18 2.10. Определение силы резания. 18 2.11. Определение числа зубьев в группе. 18 2.12. Определение расчетной силы протягивания. 19 2.13. Определение припуска. 19 2.14. Определение числа групп черновых зубьев. 19 2.15. Определение чисел зубьев. 20 2.16. Определение длины режущей части. 20 2.17. Определение диаметра калибрующих зубьев. 22 2.18. Определение числа выкружек на черновых зубьях. 22 2.19. Определение числа выкружек на переходных и чистовых зубьях. 22 2. 20. Определение диаметра и длины передней направляющей. 22 2.21. Определение длины переходного конуса. 22 2.22. Определение расстояния от переднего торца протяжки до первого зуба. 23 2.23. Определение диаметра и длины задней направляющей. 23 2.24. Определение общей длины протяжки. 23 2.25. Принцип работы патрона. 23 ВВЕДЕНИЕПроектируются инструменты для четырех видов металлообработки: призматический фасонный резец, круглая протяжка, долбяк. Фасонные резцы - это инструмент, режущие кромки которого имеют форму, зависящую от формы профиля обрабатываемой детали. Фасонные резцы работают в трудных условиях, так как все режущие кромки одновременно вступают в резание и создают большие усилия резания. Их применение не требует высокой квалификации рабочего, а точность обрабатываемых деталей обеспечивается конструкцией самого резца. Тщательно рассчитанные и точно изготовленные фасонные резцы при правильной установке их на станках обеспечивают высокую производительность, точную форму и размеры обрабатываемых деталей. Точность изготовления деталей фасонными резцами может быть достигнута до 9-12 квалитетов точности. Протягивание является высокопроизводительным и сравнительно точным способом обработка материалов резанием, применяемым обычно для окончательного получения отверстий и наружных поверхностей различной формы. По производительности протягивание стоит выше других процессов обработки металлов резанием (до 750-1000 заготовок в смену). Это связано со специфическими особенностями процесса протягивания по сравнение с другими процессами обработки материалов резанием. Протягивание широко используется не только в массовом и крупносерийном производстве. Его применение является рентабельным также и при малых сериях. Протягиванием сравнительно легко достигается получение 7-9 квалитетов точности и 7-9 классов шероховатости обработанной поверхности. Зуборезный инструмент относится к категории наиболее сложного и специфичного в проектировании, изготовлении и эксплуатации, поэтому все вопросы, связанные с его созданием, должны решаться комплексно с учетом его конструктивных особенностей и назначения. Зуборезные инструменты разделяются на две группы: работающие по методу копирования и методу обкатки. К первой группе относятся, например, пальцевые модульные фрезы, дисковые модульные фрезы, зубодолбежные головки и др., ко второй группе - червячные модульные фрезы, долбяки, шеверы, зубообкаточные головки и др. Применение современных методов многовариантных расчетов связано с возрастанием объема вычислений, поэтому расчеты целесообразно проводить на ЭВМ. Эффективное использование ЭВМ возможно лишь при условии знания положений изложенной в указаниях записки расчета, которая легла в основу соответствующего программного обеспечения. проектирование фасонного резца Задание. Сконструировать фасонный резец для обработки выделенной части контура детали, изображённой на эскизе. Неуказанные предельные отклонения размеров: диаметров Н14, h14; остальных Поверхности, отмеченные знаком *, предварительно обработаны. Исходные данные. Обрабатываемая заготовка: материал – сталь 45; предел прочности материала 1. Проектирование фасонного резца1.1. Подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца.Для расчета размеров профиля резца необходимо задать расчетные или теоретические размеры детали. Для того, чтобы при обработке детали каждый размер можно было легче получить внутри своего поля допуска, за теоретические размеры детали принимаются ее средние размеры. Задаем базовую и промежуточные точки. Радиусы для каждой точки приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1
Максимальная глубина фасонного профиля: 1.2. Выбор типа фасонного резца.Т. к. длина фасонного профиля более 50 мм, то выбираем призматический резец. Круглые резцы имеют большую жёсткость корпуса, жёстче крепятся в державке, поэтому применяются при обработке деталей с большими размерами фасонного профиля. Кроме того, они имеют меньшие органические погрешности, поэтому применяются при повышенных требованиях к точности профиля детали. 1.3. Определение углов режущей части.Величины углов Т. к. 1.4. Определение габаритных и присоединительных размеров резца.Обычно габаритные и присоединительные размеры резцов определяются из конструктивных соображений в зависимости от глубины фасонного профиля изделия Согласно таблице получаем следующие размеры резца:
1.5. Коррекционный расчет профиля фасонного резца.Из-за наличия переднего и заднего углов профиль резца в осевом сечении не совпадает с профилем детали. Высота профиля резца в осевом сечении получается меньше высоты профиля детали. Цель общей части коррекционного расчета – определение высотных размеров профиля фасонного лезвия, лежащих в передней плоскости резца.
Искомые размеры 1. 2. 3. 4. 5. "+" – резцы для наружной обработки; "–" – резцы для внутренней обработки; 1 – базовая точка резца, 2 – любая вторая точка резца, обрабатывающая на детали окружность радиуса
Получаем: Величины 1.5.1. Определение размеров профиля фасонного резца.При расчете размеров профиля призматического фасонного резца в нормальном сечении заданными величинами являются углы Величины Таблица 1.2
1.6. Расчет допусков на размеры профиля, углы заточки и установки резца.Расчет допусков на высотные размеры профиля производим из расчета на то, что при настройке резца на суппорте станка во время обработки деталей обычно измеряется наиболее точный из всех диаметров фасонной детали. Следует иметь ввиду, что допуск на диаметр не должен быть меньше 0,04…0,05 мм. Поэтому, если при обработке детали базовый диаметр получен годным, то есть лежит внутри своего поля допуска, то все остальные размеры диаметров должны лежать внутри своих полей допусков. Участок или точка профиля резца в технологическом сечении, обрабатывающие базовый диаметр, называют базовым участком (точкой). Точка 1 – базовая точка детали и профиля резца при коррекционном расчете, D1 – базовый измерительный диаметр детали, т.1 – базовая точка профиля резца. Pi - размеры высот профиля, полученные при коррекционном расчете. hi – размеры перепадов (высот профиля) детали, переносимые с резца на деталь в процессе обработки. Погрешности каждого i–го радиуса детали, кроме базового R3 = R4 = R7= R8 будет складываться из погрешности базового радиуса δRб и погрешности высотного размера δhi, переносимого с резца на деталь. Следовательно δhi = δRi - δRб то есть известно, какая погрешность может быть допущена при переносе каждого высотного размера с резца на деталь. Эта погрешность возникает как сумма погрешностей, вызванных неточностями высоты профиля резца δPi и неточностями заточки и установки резца на станке. При расчете допусков на высотные размеры резца из всех допустимых погрешностей δhi выбирать наименьшую δmin и половину ее отводят на погрешности соответствующего размера hi, возникающие от неточности заточки и установки резца. Погрешности от заточки и установки для других точек: Допустимые погрешности высот hi от неточного выполнения высотных размеров профиля Pi: Эта величина является допуском на соответствующую высоту профиля резца Pi. Верхнее и нижнее отклонения проставляются симметрично. Рассчитав допуска по вышеуказанным формулам, сведем полученные значения в таблицу 1.3 Таблица 1.3
Допуски на продольные размеры профиля резца берутся в 2…3 раза жестче, чем допуски соответствующих размеров детали. Расчет допусков на параметры заточки и установки резцов. На все углы, определяющие установку и заточку резца (ε=α+γ, λ0, ψ, αб) принимаются допуски в угловых минутах, численно равные наименьшему допуску на высотный размер профиля, выраженному в микрометрах. Таким образом, принимаем допуски на вышеуказанные углы равным ±42’. 1.7. Проектирование шаблона и контршаблонаШаблон имеет те же номинальные размеры профиля, что и фасонный резец, однако допуски на размеры профиля шаблона должны быть в 1,5. .2 раза жестче, чем допуски на соответствующие размеры профиля фасонного резца. Для контроля шаблона в процессе его эксплуатации, если он работает длительное время, применяют контршаблон. Его профиль одинаков с профилем резца, но допуски на размеры профиля в 1,5. .2 раза жестче, чем допуски на размеры шаблона. Шаблон и контршаблон изготавливают из листового материала толщиной 1. .3 мм в зависимости от размеров. Для увеличения износостойкости их закаливают до твердости HRC = 56. .64. 1.8. Проектирование державки фасонного резца.Державки фасонных резцов должны удовлетворять следующим требованиям: А. Конструкция державки должна быть простой и обеспечивать надежность и жесткость закрепления резца. Б. Необходима быстрая предварительная установка и точная регулировка высоты базовой точки лезвия резца по высоте оси детали. В. Для державок, предназначенных для различных круглых фасонных резцов с разной высотой оси резца над осью детали /универсальные державки/ необходима точная регулировка этой высоты. Г. Для державок, используемых на автоматах, необходима быстрая точная установка базовой точки лезвия резца на высоте оси детали. Д. Для державок всех типов необходимо согласование размеров державки с размерами рабочего пространства и суппорта применяемого станка. Проектируемая державка для универсального токарно-винторезного станка модели 16К20. Посадочный хвостовик выполняют в виде ласточкина хвоста и крепят сбоку Г-образной губкой 2, зажимаемой гайкой 5. Регулировку резца по высоте в процессе наладки производят винтом 1 с мелким шагом резьбы, снабжённым головкой со шкалой. Хвостовая часть резца имеет радиусные канавки с шагом 2. Р асчет круглой протяжкиЗадание. Сконструировать протяжку для обработки выделенной поверхности детали, изображённой на эскизе.
1. Протягиваемая заготовка: материал – Сталь 20Х; твёрдость при протягивании HB 220; диаметр отверстия до протягивания (мм) Ø 2. Станок: горизонтально-протяжной, модель 7Б55; тяговая сила станка 3. Характер производства – массовый. Рис.2.1. Эскиз детали 2.1. Определение группы обрабатываемости.Сталь 20Х с твердостью HB 220 относится к I группе обрабатываемости. 2.2. Определение группы качества.Принимаем 1-ую группу качества по шероховатости. 2.3. Определение материала режущей части.Согласно рекомендациям выбираем быстрорежущую сталь Р6АМ5. 2.4. Определение материала хвостовика.Конструкцию протяжки принимаем с приваренным хвостовиком, материал хвостовика – 40Х. Размеры по ГОСТ 4044-70. Диаметр переднего хвостовика 2.5. Определение переднего и заднего углов.Передний угол для черновых и переходных зубьев 2.6. Определение скорости резания.Устанавливаем скорость резания. 2.7. Определение подачи черновых зубьев.Подъём черновых зубьев 2.8. Определение глубины стружечной канавки.Глубину стружечной канавки h, необходимой для размещения стружки при подъёме По таблице выбираем ближайшую большую глубину стружечной канавки 2.9. Определение шага зубьев.По таблице шаг черновых зубьев 2.10. Определение силы резания.Максимально допустимую силу резания берём минимальной из трёх: Величину
2.11. Определение числа зубьев в группе.Число зубьев в группе может меняться от 2 до 5; его определяем по формуле:
Т. к. 2.12. Определение расчетной силы протягивания.Расчётную силу протягивания определяем по формуле:
2.13. Определение припуска.Полный припуск определяем по формуле:
Припуск на черновых зубьях находим по формуле: 2.14. Определение числа групп черновых зубьев.Число групп черновых зубьев определяем по формуле:
Остаточную часть припуска находим по формуле:
2.15. Определение чисел зубьев.Число черновых зубьев определяем по формуле: Общее число всех зубьев находим по формуле: 2.16. Определение длины режущей части.Длину режущей части протяжки определяем по формуле: Новые два варианта рассчитываем для Из формулы В третьем варианте значение шага Сравнив основные показатели, видим, что оптимальный вариант – II. Определение остальных элементов конструкции протяжки производим только для этого варианта. Таблица 2.1
2.17. Определение диаметра калибрующих зубьев.2.18. Определение числа выкружек на черновых зубьях.Число выкружек и их ширину на черновых зубьях определяем по таблице: 2.19. Определение числа выкружек на переходных и чистовых зубьях.Число выкружек на переходных и чистовых зубьях определяем по таблице: 2. 20. Определение диаметра и длины передней направляющей.
2.21. Определение длины переходного конуса.2.22. Определение расстояния от переднего торца протяжки до первого зуба.Определение расстояния от переднего торца протяжки до первого зуба определяем по формуле 2.23. Определение диаметра и длины задней направляющей.
2.24. Определение общей длины протяжки.Общую длину протяжки рассчитываем по формуле: 2.25. Принцип работы патрона.Данный патрон предназначен для горизонтального протяжного полуавтомата для внутреннего протягивания модели 7Б55. Патрон состоит из следующих деталей: корпус патрона, стакан, кольцо упорное, четырех кулачков, пружины. Порядок закрепления протяжки в патрон: ослабить пружину 7 путем отвинчивания упорного кольца 4, до отскакивания кулачков 5 в предусмотренную для этого полость в корпусе патрона. Вставить протяжку в патрон. Закрутить упорное кольцо 4 до создания максимального усилия закрепления, при этом происходит сжатие пружины 6, данное сжатие вытягивает закрепленные на стакане 2 кулачки 5 из полостей корпуса, тем самым происходит закрепление протяжки. При создании максимального натяжения пружины 7 происходит надежное закрепление протяжки в патроне. Затем патрон необходимо установить на станок, по средствам метрической резьбы расположенной на хвостовой части стакана 2. |