Расчёт основных конструктивных элементов инструмента

Методика расчёта и все справочные, и табличные материалы для расчёта основных конструктивных элементов комбинированной шлицевой протяжки производятся по методу изложенному в справочнике [5] разработанному в МГТУ им. Н.Э. Баумана 2008 год.

1) Исходные данные для расчета:

1.1) Параметры шлицевой втулки: d = 56^+0,190 мм; D = 65^+0,030 мм; b = мм; r ≤ 0,5 мм; f = 56^+0,20 мм (шлицевое соединение D - 8´56´65 ´10 ).

1.2) Длина протягивания: l _o = 50 мм.

1.3) Материал втулки – сталь 45 группа обрабатываемости У2 ([5], таблица 3).

2) Выбираем комбинированную протяжку, групповую схему срезания припуска, с последовательностью секций Ф – Ш – К.

3) Диаметр отверстия под протягивание:

d _o = d - A_i (4.1)

d _o = 56 – 1,3 = 54,7 мм (припуск A_i = 1,3 мм выбран по [5] таблице 5 с учетом протягивания отверстия без последующей его обработки).

4) Выбор размера хвостовика:

D ₁ = d _o – (1...2) мм (4.2)

D ₁₌54,7 – (1...2) = 53,7...52,7 мм. Выбираем D ₁ = 50 мм, F _ox = 1134,1 мм ([2] таблица 6).

5) Допустимая сила протягивания:

P = F _ox × [s_p] × K _и (4.3)

P = 1134,1 × 250 × 0,9 = 255173Н = 255,2 кН > 200 кН (200 кН – наибольшее тяговое усилие вертикально протяжных станков по [5] таблица 11), поэтому допустимая сила протягивания, назначенная для дальнейшего проектирования, не должна превышать величину:

P = P_T × k (4.4)

P = 200000 × 0,9 = 180000 Н.

Рассчитаем также предельно допустимое усилие в сечении по дну канавки у первого зуба:

P ₁ = F ₁ × [s_p] × K _и (4.5)

P ₁ = × 400 × 0,9 = 90 × p × (d _o – 2 h)², (4.6)

где h – высота стружечной канавки.

6) Шаг режущих зубьев:

t = k _{cp t} × (4.7)

t = 2,0 × = 14,14 мм.

Назначаем шаг режущих зубьев t = 14 мм ([2] таблица 7). При этом высота стружечной канавки h = 6 мм. Таким образом: P ₁ = 90 × p × (54,7 – 2 × 6)² = 515523 Н = 515,5 кН > 180 кН.

7) Число одновременно режущих зубьев:

Z _po = (4.8)

Z _po = = 4,57 зуба. Округляем до меньшего целого числа и получаем Z _po = 4 зубьев.

8) Проверка числа зубьев на центрирование: 2 < 4 < 6... 7 – проходит.

9) Суммарный периметр режущих кромок:

9.1) По шлицевой части:

(4.9)

мм;

9.2) По круглой части:

(4.10)

мм.

10) Удельная сила резания на 1 мм длины режущей кромки протяжки:

10.1) Для шлицевой секции:

p = (4.11)

p = 180000 / 160 = 1125 Н/мм;

10.2) Для круглой секции:

p = (4.12)

p= 180000 / 384 = 469 Н/мм.

11) По [5] таблице 8 для группы обрабатываемости У2 – подача на зуб для шлицевой секции > 0,3 мм, а для круглой секции – = 0,19 мм.

12) Подача на зуб по условию размещения стружки в стружечной канавке:

(4.13)

мм.

Принимаем решение: подача на зуб для фасочной секции S_{z ф} = 0,21 мм;

подача на зуб для шлицевой секции S_{z ш} =0,21 мм;

подача на зуб для круглой секции S_{z к} =0,19 мм.

13) Расчет числа зубьев протяжки:

Расчетный внутренний диаметр:

d _p = d + d _d – a (4.14)

d _p = 56 + 0,19 – 0,03 = 56,16 мм;

Диаметр фаски: d_f = d + 2× f + d _f (4.15)

d_f = 56 + 2×0,5 + 0,2 = 57,2 мм;

Наибольший диаметр фасочной секции:

d_{f k} = d_f + 2 × i × S_z (4.16)

d_{f k} = 57,2 + 2 × 3 × 0,21 = 58,46 мм;

Расчетный наружный диаметр:

D _p = D + d _D – a (4.17)

D _p = 65 + 0,03 – 0,004 = 65,026 мм.

 

 

14) Определение числа зубьев в секциях протяжки:

14.1) Фасочная секция:

(4.18)

зубьев

14.2) Шлицевая секция Ш₁:

(4.19)

зуба

14.3) Шлицевая секция Ш_2р:

(4.20)

зубьев

14.4) Шлицевые переходные зубья: Ш_2п: Z _ш2п = 6 зубьев.

14.5) Шлицевые калибрующие зубья: Z _ш2к = 5 зубьев.

14.6) Круглая секция К:

(4.21)

зуба

14.7) Круглые переходные зубья: Z _кп = 3.

14.8) Круглые калибрующие зубья: Z _кк = 5.

15) Определение диаметров режущих зубьев:

№ зуба

Диаметр зуба, мм

№ зуба

Диаметр зуба, мм

Таблица 6 – Фасочная секция Ф: (от d_o = 54,7 мм до d_fk = 58,46 мм)

	d 1 = d o + 2 Sz ф = 54,7 + 2×0,21 = 55,12			d 2 = d 1 – 0,04 = 55,12 – 0,04 = 55,08
	d 3 = d 1 + 2 Sz ф = 55,12 + 2×0,21 = 55,54			d 4 = d 3 – 0,04 = 55,54 - 0,04 = 55,50
	d 5 = d 3 + 2 Sz ф = 55,54 + 2×0,21 = 55,96			d 6 = d 5 – 0,04 = 55,96 - 0,04 = 55,92
	d 7 = d 5 + 2 Sz ф = 55,96 + 2×0,21 = 56,38			d 8 = d 7 – 0,04 = 56,38 - 0,04 = 56,34
	d 9 = d 7 + 2 Sz ф = 56,38 + 2×0,21 = 56,80			d 10 = d 9 – 0,04 = 56,80 - 0,04 = 56,76
	d 11 = d 9 + 2 Sz ф = 56,80 + 2×0,21 = 57,22			d 12 = d 11 – 0,04 = 57,22 - 0,04 = 57,18
	d 13 = d 11 + 2 Sz ф = 57,22 + 2×0,21 = 57,64			d 14 = d 13 – 0,04 = 57,64 - 0,04 = 57,60
	d 15 = d 13 + 2 Sz ф = 57,64 + 2×0,21 = 58,06			d 16 = d 15 – 0,04 = 58,06 - 0,04 = 58,02
	d 17 = d 15 + 2 S ' z ф = 58,06 + 2×0,2 = 58,46 = dfk			d 18 = d 17 – 0,04 = 58,46 - 0,04 = 58,42

Таблица 7 – Шлицевая секция Ш1 (от d_f = 57,2 мм до d_fk = 58,46 мм)

	d 19 = df + 2 Sz ш = 57,2 + 2×0,21 = 57,62
	d 20 = d 19+ 2 Sz ш = 57,62 + 2×0,21 = 58,04
	d 21 = d 20+ 2 Sz ш = 58,04 + 2×0,21 = 58,46 = df k

Таблица 8 – Шлицевая секция Ш2 (от d_fk = 58,46 мм до D_р = 65,026 мм)

	d 22 = dfk + 2 Sz ш = 58,46 + 2×0,21 = 58,88			d 23 = d 22 – 0,04 = 58,88 – 0,04 = 58,84
	d 24 = d 22 + 2 Sz ш = 58,88 + 2×0,21 = 59,30			d 25 = d 24 – 0,04 = 59,30 – 0,04 = 59,26
	d 26 = d 24 + 2 Sz ш = 59,30 + 2×0,21 = 59,72			d 27 = d 26 – 0,04 = 59,72 – 0,04 = 59,68
	d 28 = d 26 + 2 Sz ш = 59,72 + 2×0,21 = 60,14			d 29 = d 28 – 0,04 = 60,14 – 0,04 = 60,10
	d 30 = d 28 + 2 Sz ш = 60,14 + 2×0,21 = 60,56			d 31 = d 30 – 0,04 = 60,56 – 0,04 = 60,52
	d 32 = d 30 + 2 Sz ш = 60,56 + 2×0,21 = 60,98			d 33 = d 32 – 0,04 = 60,98 – 0,04 = 60,94
	d 34 = d 32 + 2 Sz ш = 60,98 + 2×0,21 = 61,40			d 35 = d 34 – 0,04 = 61,40 – 0,04 = 61,36
	d 36 = d 34 + 2 Sz ш = 61,40 + 2×0,21 = 61,82			d 37 = d 36 – 0,04 = 61,82 – 0,04 = 61,78
	d 38 = d 36 + 2 Sz ш = 61,82 + 2×0,21 = 62,24			d 39 = d 38 – 0,04 = 62,24 – 0,04 = 62,20
	d 40 = d 38 + 2 Sz ш = 62,24 + 2×0,21 = 62,66			d 41 = d 40 – 0,04 = 62,66 – 0,04 = 62,62
	d 42 = d 40 + 2 Sz ш = 62,66 + 2×0,21 = 63,08			d 43 = d 42 – 0,04 = 63,08 – 0,04 = 63,04
	d 44 = d 42 + 2 Sz ш = 63,08 + 2×0,21 = 63,50			d 45 = d 44 – 0,04 = 63,50 – 0,04 = 63,46
	d 46 = d 44 + 2 Sz ш = 63,50 + 2×0,21 = 63,92			d 47 = d 46 – 0,04 = 63,92 – 0,04 = 63,88
	d 48 = d 46 + 2 Sz ш = 63,92 + 2×0,21 = 64,34			d 49 = d 48 – 0,04 = 64,34 – 0,04 = 64,30

 

Таблица 9 – Шлицевые переходные зубья

	d 50 = d 48 + 2 S ' z ш = 64,34 + 2×0,15 = 64,64			d 51 = d 50 – 0,04 = 64,64 – 0,04 = 64,60
	d 52 = d 50 + 2 S '' z ш = 64,64 + 2×0,1 = 64,84			d 53 = d 52 – 0,04 = 64,84 – 0,04 = 64,80
	d 54 = d 52 + 2 S ''' z ш = 64,84 + 2×0,09 = 65,02			d 55 = d 54 – 0,04 = 65,02 – 0,04 = 64,98

Таблица 10 – Шлицевые калибрующие зубья

	d 56 = 65,0229
	d 57 = 65,02
	d 58 = 65,02
	d 59 = 65,02
	d 60 = 65,02

Таблица 11 – Круглая секция К:(от d_о=54,7мм до d_р=56,16 мм)

	d 61 = d о + 2 Sz к = 54,70 + 2×0,19 = 55,08
	d 62 = d 61 + 2 Sz к = 55,08 + 2×0,19 = 55,46

Таблица 12 – Круглые переходные зубья

	d 63 = d 62 + 2 Sz к = 55,46 + 2×0,15 = 55,76
	d 64 = d 63 + 2 Sz к = 55,76 + 2×0,11 = 55,98
	d 65 = d 64 + 2 Sz к = 55,98 + 2×0,09 = 56,16

Таблица 13 – Круглые калибрующие зубья

	d 66 = 56,16
	d 67 = 56,16
	d 68 = 56,16
	d 69 = 56,16
	d 70 = 56,16

16) Расчет длины рабочей части протяжки:

L _p = (Z _реж + Z _к × i) × t (4.22)

L _p = 70 × 14 = 980 мм.

17) Выбор модели станка по номинальному тяговому усилию Р_т:

Р _тш = р _ш × S_ш – по шлицевой секции. (4.23)

Р _тш = 488 × 160 = 78080 Н = 78 кН

Р _тк = р _к × S_к – по круглой части. (4.24)

Р _тк = 455 × 384 = 174720 Н = 174,7 кН

где р _ш и р _к – cила резания на 1 мм длины кромки протяжки выбирается в зависимости от подачи на зуб шлицевой и круглой частей протяжки соответственно ([5] таблица 8).

Выбираем вертикально-протяжной станок мод. 7720В с Р _т = 200 кН ([5] таблица 11).

18) Длина протяжки до первого зуба:

l = l _o + l _к + l _п (4.25)

l = 50 + 152 + 40 = 242 мм.

19) Общая длина протяжки:

L = l + L _p + l ₅ + l ₁ + l _т (4.26)

L = 242+980+35+96+20×2 = 1393мм.

20) Проверка длины протяжки L по условию возможности обработки в центрах:

L = 1393 мм < [ L ] = 1500 мм ([5] таблица 13) – условие выполняется.

21) Проверка длины протяжки по рабочему ходу станка:

L _px = 1250 мм > L _p + l ₅ + l ₁ + l _o + D (4.27)

980 + 35 + 96 + 50 + 10 = 1171 мм – условие выполняется.