Проектирование и технология изготовления формообразующих инструментов - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Проектирование и технология изготовления формообразующих инструментов

Расчет и проектирование фасонного резца. Проектирование шаблона и контршаблона. Проектирование протяжки и патрона для крепления ее на станке. Расчет фасочной части протяжки. Аналитический расчет профиля фасонного резца. Углы режущих зубьев протяжки.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки РФ
Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н.Туполева-КАИ
Кафедра Технологии машиностроения и приборостроения
«Проектирование и технология изготовления формообразующих инструментов»
Часть I. Проектирование круглого фасонного резца
Фасонные резцы это дорогой и сложный инструмент. У круглого резца только сам резец изготовлен из быстрорежущей стали, а державка, на которой он крепиться изготовлена из конструкционной стали. Для того чтобы резец не поворачивался на державке, делается зубчатая рифленая поверхность.
Для изготовления круглых резцов целесообразно применять многоцелевые станки с ЧПУ.
При обработке на данных станках отмечается простота изготовления даже самых сложных фасонных профилей.
Основными конструктивными элементами фасонного круглого резца, которые необходимо определить, являются:
Наружный диаметр резца задается с учетом:
расстояния необходимого для отвода стружки L,
минимальное значение величины стенки резца М.
Рисунок 1. Типоразмер фасонной поверхности
Размеры детали: D - 42 мм; D 1 - 45 мм; l 1 = 3 мм; l 2 -- 18 мм; l 3 = 33 mm;
Обрабатываемый материал - сталь 20XГ
Длину резца берем увеличенную по сравнению с длиной детали на 4 мм для компенсации неточности установки прутка относительно резца.
На поверхности, соприкасающейся с прутком делаем угол поднутрения для исключения затирания боковой поверхности резца об пруток.
Для облегчения точной установки резца на высоте центра изделия на теле резца должны быть сделаны насечки. Для удобства заточки рекомендуется на резце дать контрольную круговую риску, радиус которой равен hp.
Допуски на точность изготовления всех линейных размеров резца непосредственно не задаются. Задаются обычно допуски на изготовления всех размеров шаблона для данного резца, и профиль резца измеряется шаблоном. Допуски на изготовление шаблона принимаются в пределах 0,01-0,02мм.
Сталь Р6М5 в основном вытеснила стали Р18, Р12иР9и нашла применение при обработке цветных сплавов, чугунов, углеродистых и легированных сталей, а также некоторых теплоустойчивых и коррозионно-стойких сталей.
Прочность данного материала удовлетворительная. Износостойкость при малых и средних скоростях резания повышенная. Данный материал обладает широким интервалом закалочных температур.
Сталь Р6М5 используется для производства всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.
Твердость материала Р6М5 после отжига - НВ 10 -1 = 255 МПа.
Фасонный резец, так же как и любой другой резец, должен быть снабжен соответствующими задними и передними углами с тем, чтобы процесс снятия стружки проходил при достаточно выгодных условиях.
Геометрические параметры режущей части - углы б и г - задают в базовой точке (или на базовой линии) режущей кромки в плоскости n, перпендикулярной базе крепления резца. За базовую принимают точку А, наиболее удалённую от базы крепления.
Рисунок 2. Геометрические параметры режущей части
Передний угол радиального круглого резца выполняют при его изготовлении, располагая переднюю поверхность на расстоянии h от оси резца, а задний угол получают за счёт установки оси резца выше оси детали на величину h р .:
где R = D/2 - радиус резца в базовой точке (D - максимальный диаметр резца).
Значение передних углов радиальных резцов назначают по табл. 5 [3] в зависимости от обрабатываемого материала и материала резца.
Задний угол режущей кромки резца зависит от формы фасонного резца и от его типа, для круглых фасонных резцов задний угол выбирают в пределах 10 0 -15 0 . Для расчетов примем 15 0 .
Приведенные величины заднего и переднего углов относится только к наружным точкам профиля резца. С приближением рассматриваемых точек к центру круглого резца задний угол непрерывно возрастает, а передний угол уменьшается.
Профиль фасонного резца, как правило, не совпадает с профилем обрабатываемой детали, что требует корректирования профиля резца.
Для этого определяют размеры нормального сечения для призматических и осевого сечения - для круглых резцов.
Корректирование профиля фасонного резца производится двумя способами:
Графические методы обеспечивают наибольшую точность, вместе с тем просты и приемлемы при корректировании профиля несложных по конфигурации резцов, при низких точностных требованиях и для ориентировочного определения профиля сложных и точных фасонных резцов. Все они основаны на нахождении натуральной величины плоской фигуры, определяемой нормальным или осевым сечением фасонного резца. В практике корректирование профиля фасонного резца производят аналитическим методом, обеспечивающим высокую точность.
При заднем и переднем угле равным 0 профиль резца будет в точности совпадать с профилем детали.
В нашем же случае углы не равняются 0, в этом случае можно заметить, что профиль резца по сравнению с профилем детали изменяться, все размеры профиля, измеряемые перпендикулярно оси детали, на резце изменяться.
Определим для нашего резца профиль режущей кромки двумя способами и сравним их.
Профилирование сводится к следующему. Характерные точки 1, 2, 3... горизонтальной проекции детали переносят на горизонтальную ось вертикальной проекции детали, а затем радиусами, описанными из центра вертикальной проекции детали, переносят на след передней поверхности резца. Этим достигают коррекции от наличия переднего угла. Полученные точки переносят со следа передней поверхности радиусами, описанными из центра резца, на горизонтальную ось его вертикальной проекции. В результате этого переноса вносится коррекция от наличия заднего угла. Полученные точки опускают вниз до пересечения с горизонтальными линиями, проведенными из характерных точек горизонтальной проекции детали.
На рис. 4 кроме профилирования, даны дополнительные режущие кромки резца, размеры которых могут быть учтены при оформлении его конструкции: S 1 - режущая кромка, подготавливающая отрезку детали от заготовки (как правило -- прутка); вершина ее не должна выступать за пределы рабочего профиля резца, т. е. t - должно быть меньше (или равно) t m ах . При этом ширина канавки под отрезку должна быть на 0,5... 1 мм шире длины главной режущей кромки отрезного резца. Угол ц должен быть не менее 15°.
Дополнительная режущая кромка S 2 необходима для обработки фаски или подрезки детали; S 5 = 1...2 мм -- перекрытие; S 4 = 2...3 мм -- упрочняющая часть.
Рисунок 4. Графический метод профилирования резца с заточкой под углом г
Диаметр круглого фасонного резца определим графическим методом. Наибольшая глубина обрабатываемого профиля
d min , d max - наибольший и наименьший диаметры профиля обрабатываемой детали.
По наибольшей глубине обрабатываемого профиля по табл. 3[3] находим
где, R= D/2- радиус резца в базовой точке (D - максимальный диаметр резца).
Для получения заднего угла круглого фасонного резца вершина его в работе устанавливается ниже оси резца на расстоянии h.
Рисунок 5. Определение задних углов фасонного резца
Рассчитываем высоту заточки фасонного резца с базовой точкой относительно оси детали:
Фасонный контур разбивается на отдельные участки, базовые точки, характеризующие концы участков, обозначаются цифрами и определяются координаты всех базовых точек, т.е. составляется таблица 1 (см. рисунок 5).
Базовые точки желательно расположить так, чтобы они попарно имели одни и те же радиусы r, что сокращает объем коррекционных расчетов. Неизвестные координаты точек определяются путем решения прямоугольных треугольников. Например: задается размер l i , после этого определяется радиус точки r 1 , а затем, имея радиус, аналогичным способом получают размер l i ” . Точность расчета координат точек детали 0,01 мм.
Так как фасонный резец обычно должен быть рассчитан по целому ряду узловых точек, то для удобства расчеты можно представить в виде таблицы
Аналитический расчет профиля фасонного резца
Решая элементарные геометрические задачи, Количество характерных точек по которым определим радиусы точек профиля детали, как и в геометрическом методе - 8.
Обозначим цифрами 1,2,...., i условно точки заданного профиля, радиусы r 1 ,r 2 .... узловых точек и расстояния вдоль оси между ними l 21 .......l i 1 определены из чертежа детали и сведены в таблицу 1. Пусть точка 1 расположена на высоте центра вращения детали (базовая точка). Через точку 1 проведем переднюю поверхность резца под углом г 1 . Вследствие наклона передней поверхности остальные узловые точки (2, 3, ..., i) располагаются ниже центра вращения детали.
Для расчета профиля круглых и призматических фасонных резцов необходимо определить расстояния C i 1 по передней грани от i точки до точки 1.
Где r 1 , r i - радиусы базовой и i- ой узловой точки соответственно.
Следовательно, величина C i 1 не связана с конструктивной формой резцов, т. е. формула справедлива как для призматических, так и круглых резцов.
Определяем радиус R i резцов для наружной обработки:
где г 1, б 1 - передний и задний углы для базовой точки 1;
Определяем расстояние глубины профиля в осевом сечении круглого фасонного резца:
Сравним размеры резца, полученные двумя методами :
Таким образом, максимальное расхождение между двумя методами составило 1,163 % .Сопоставляя эти два метода расчёта профиля фасонного резца, определяем, что наиболее точным является аналитический метод.
Погрешность не большая, поэтому для мелкосерийного производства можно использовать графический метод.
Проектирование шаблона и контршаблона
По результатам коррекционного расчета строится профиль шаблона для контроля точности профиля фасонной поверхности резца после шлифования, и контршаблон для контроля профилей шлифовального круга для обработки профиля резца. Для этого через базовую точку параллельно оси проводят координатную прямую, от которой откладывают вычисленные значения высоты профиля резца в характерных точках ДR i . Осевые размеры профиля резцов с осью, параллельной оси детали, равны осевым размерам детали.
Криволинейные участки профиля заданы в виде дуги радиуса r, величина которого определяется с использованием координат трех характерных точек, расположенных на криволинейном участке, либо координатами ряда точек, через которые проходит кривая.
Точность изготовления профиля ±0,01. Для облегчения шлифования по профилю выполняется фаска под углом 30°. Материал шаблона - сталь 20ХГ, твердость HRC 58...62.
Часть II. Проектирование протяжки и патрона для крепления ее на станке
Внутренний диаметр шлицевого отверстия:
Наружный диаметр шлицевого отверстия:
Размер фаски по внутреннему диаметру ѓ=0,4 +0.2 мм 2 ,
Радиус скругления r не более 0,3 мм
Передний угол должен обеспечить хорошие резания и стружкообразования, при обработке заготовки из стали.
Задний угол принимаю = 3 0 это связано с необходимостью небольшого изменения положения режущих кромок при переточках протяжек(переточка производиться по передней поверхности).
Протяжка цельная выполнена из углеродистой конструкционной качественной стали 20. Материал рабочей части - быстрорежущая сталь Р6М5.
Проектируемая протяжка ведет нарезание прямобочных шлицевых пазов в круглом отверстии заранее протянутом на внутренний диаметр.
Длина протягивания больше 30 мм, центрирование шлицевого соединения, в котором будет работать обрабатываемая деталь, осуществляется по внутреннему диаметру, поэтому назначаем следующий порядок расположения зубьев протяжки по ее длине: фасочные, шлицевые зубья.
Центрование протяжки происходит по внутреннему диаметру =42мм.
По этому диаметру подбираем хвостовик, Диаметр хвостовика по ГОСТ4043-70 принимаем равным 40мм.
Площадь хвостовика: Fx= 804.2мм 2 . (табл.1 [2])
3. Припуск под протягивание внутреннего диаметра
4. Диаметры отверстия в заготовке D 01 , переднего направленияD n и первого режущего зуба D 1 равны
5. Расстояние до первого зуба протяжки:
L--длина обрабатываемой поверхности,
Согласно стандартного ряда шаг режущих зубьев принимаем
t p = 8мм и h k =2,5 мм (табл.2 [2])
7. Наибольшее число одновременно работающих зубьев:
L--длина обрабатываемого отверстия,
9.Коэффициент заполнения канавки(табл.3 [2]) К = 4
10.Подача допустимая по размещению стружки в канавке:
11. Наибольшее усилие, допустимое прочностью хвостовика:
где - площадь поперечного сечения хвостовика;
- допускаемое напряжение на растяжение материала хвостовика
12. Наибольшее усилие, допускаемое прочностью протяжки в сечении перед первым зубом:
где - допускаемое напряжение на растяжение материала режущей части протяжки (табл.5 [2])
13. В качестве расчетной силы резания принимаем минимальное значение из сил , и
Расчетная сила резания, развиваемая станком
Рисунок 8. Фасочные зубья шлицевой протяжки одинарной схемы действия.
14. Наибольшая ширина слоя, срезаемого фасочными зубьями протяжки структуры ФШК, равна:
15. Подача, допустимая по расчетной силе резания:
где - постоянный коэффициент, характеризующий условия обработки (табл.4 [2]);
Поскольку , для фасочных зубьев принимаем одинарную схему резания. Расчетное значение
16. Припуск, снимаемый фасочными зубьями:
D ф4 =41,24мм ; D ф5 =41,32мм ; D ф6 =41,40мм; D ф7 =41,48мм ; D ф8 =41,56мм;
D ф9 =41,64мм; Dф 10 =41,72мм; D ф11 =41,80мм; D ф12 =41,88мм; D ф13 =41,96мм;
D ф14 =42,04мм; D ф15 =42,12мм; D ф16 =42,20мм; D ф17 =42,28мм; D ф18 =42,36мм;
D ф19 =42,44мм; D ф20 =42,52мм; D ф21 =42,60мм; D ф22 =42,68мм; D ф23 =42,76мм;
D ф24 =42,84мм ; D ф25 =42,92мм ; D ф26 =43,00мм ; D ф27 =43,08мм ;
19. Диаметр последнего фасочного зуба:
21. Расчет размеров фасочных зубьев:
Расположение фаски относительно центра отверстия
Рисунок 9. Шлицевые зубья протяжки.
22. Наибольшая ширина слоя, срезаемого шлицевыми зубьями протяжки структуры, равна:
23. Подача, допустимая по расчетной силе резания:
Поскольку , для шлицевых зубьев принимаем одинарную схему резания. Расчетное значение
24. Диаметр первого шлицевого зуба:
25. Диаметр последнего чистового режущего шлицевого зуба равен диаметру калибрующих щлицевых зубьев
D шпч = D шк = D max -0,3д D =46,25-0,3*0,25=46,175 =46,17
26. Припуск, снимаемый черновыми шлицевыми зубьями:
27. Число черновых шлицевых зубьев:
28. Диаметры шлицевых черновых зубьев:
D ш4 =43,04мм ; D ш5 =43,12мм ; D ш6 =43,20мм ; D ш7 =43,28мм ; D ш8 =43,36мм ;
D ш9 =43,44мм ; D ш10 =43,52мм ; D ш11 =43,60мм ; D ш12 =43,68мм ; D ш13 =43,76мм ;
D ш14 =43,84мм ; D ш15 =43,92мм ; D ш16 =44,00мм ; D ш17 =44,08мм ; D ш18 =44,16мм ;
D ш19 =44,24мм ; D ш20 =44,32мм ; D ш21 =44,40мм ; D ш22 =44,48мм ; D ш23 =44,56мм ;
D ш24 =44,64мм ; D ш25 =44,72мм ; D ш26 =44,80мм ; D ш27 =44,88мм ; D ш28 =44,96мм ;
D ш29 =45,04мм ; D ш30 =45,12мм ; D ш31 =45,20мм ; D ш32 =45,28мм ; D ш33 =45,36мм ;
D ш34 =45,44мм ; D ш35 =45,52мм ; D ш36 =45,6мм ; D ш37 =45,68мм ; D ш38 =45,76мм ;
D ш39 =45,92мм ; D ш40 =45,99мм ; D ш41 =46,05мм ;
На последних зубьях постепенно уменьшаем подъем на зуб, для подготовки под калибрующие зубья.
29. Уточняем диаметральный припуск на переходные зубья:
30. Определяем подъемы на переходные зубья и их диаметры:
Чистовой зуб: S z =0,035-0,02=0.015 мм/зуб
31. Диаметры переходных шлицевых зубьев:
32. В зависимости от квалитета точности принимаем количество калибрующих шлицевых зубьев (табл.7 [2]);:
33. Диаметры калибрующих шлицевых зубьев:
34. Длина шлицевой режущей части протяжки:
Рисунок 10. Круглые зубья шлицевой протяжки.
35. Наибольшая ширина слоя, срезаемого круглыми зубьями протяжки структуры ФШК, равна:
36. Подача, допустимая по расчетной силе резания:
Поскольку , для круглых зубьев принимаем одинарную схему резания. Расчетное значение
37. Диаметр последнего чистового режущего круглого зуба равен диаметру калибрующих круглых зубьев:
D кпч = D кк = d max -0,3д d =42,025-0,3*0,025=42,0175 =42,01
38. Припуск, снимаемый черновыми шлицевыми зубьями:
39. Число черновых шлицевых зубьев:
40. Диаметры черновых круглых зубьев:
D к4 =41,24мм; D к5 =41,32мм; D к6 =41,40мм; D к7 =41,48мм; D к8 =41,56мм;
D к9 =41,64мм; D к10 =41,72мм; D к11 =41,80мм;
41. Уточняем диаметральный припуск на переходные зубья:
42. Определяем подъемы на переходные зубья:
Первый получистовой зуб: S z =0,03 мм/зуб
Второй чистовой зуб: S z =0,02 мм/зуб
Третий чистовой зуб: S z =0,065-0,03-0,02=0,015 мм/зуб
43. Диаметры переходных круглых зубьев:
44. В зависимости от квалитета точности принимаем количество калибрующих шлицевых зубьев(табл.7 [2]):
45. Диаметры калибрующих круглых зубьев:
Шаг между ними t k =0,75t p =6мм; h k =2мм.
46. Длина шлицевой режущей части протяжки:
47. Необходимость стружкоразделительных канавок на зубьях:
По (табл.8 [2]), при S z =0,05мм/зуб h k = 3мм, близким к нашим значениям
48. Ширина режущей кромки круглого зуба равна расстоянию между шлицами
Поскольку b k Проектирование и технология изготовления формообразующих инструментов курсовая работа. Производство и технологии.
Практическая Работа По Обществознанию Экономика
Реферат: Соціологічне дослідження права як форма пізнавальної діяльності
Контрольная работа: Гендерная сегрегация в школе
Доклад: Конфликты их классификация и причины возникновения
Реферат: Блюда и гарниры из овощей
Тұлғалық Құндылықтар Мен Қағидалар Тақырыбына Эссе
Реферат На Тему Построение Моделей Развития России И Направления Ее Реформирования
Дипломная Работа На Тему Метод Дегазации Угольных Шахт С Помощью Сепаратора Сцв-7
Доклад: Walt Disney Уолт Дисней
Реферат: Композиция танца
История Развития Олимпийского Движения Древняя Греция Реферат
Контрольная работа: Организация и регулирование биржевой торговли
Курсовая работа: Порівняльний аналіз туристичної привабливості країн південно-східної Европи
Курсовая работа по теме Внутренний аудит материально–производственных запасов, их движение и использование
Курсовая работа по теме Христианский эволюционизм П. Тейяра де Шардена
Конфликт Поколений Неизбежен Сочинение
Реферат: «Эффективное лидерство: свойства менеджера исследовательского типа и система Майерс-Бриггс для анализа лидерских качеств на примере»
Статья: Великая теорема Ферма два коротких доказательства
Дипломная работа: Звуко-аромотерапия в системе физкультурно-оздоровительных занятий в школе ЗОЖ
Дипломная работа по теме Деятельность государственных и благотворительных организаций в решении проблем и поддержке бездомных
Правила проведения экспертизы лекарственных средств - Медицина презентация
Стоунхендж: тайны, гипотезы, легенды - Культура и искусство презентация
Управление и оптимизация сроков проекта - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа