Розрахунок і конструювання циліндричної протяжки

 

Мета роботи:	Навчитися виконувати розрахунок і конструювання циліндричної протяжки.
Виховна мета:	Розвиток навичок самостійного мислення і бережного відношення до майна коледжу.
Література:	1. ² Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту ², Нефедов Н.А., Машиностроение, 1984 г.
	2. ² Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту ², Нефедов Н.А., Машиностроение, 1990 г.
	3. Алексеев Г.А., Аршинов В.А. Конструирование инструмента.
	4. Справочник технолога-машиностроителя т.2. Под редакцией Косиловой А.Г., 1985 р.
	5. Щеглов А.В. Конструирование протяжок, 1960 р.

 

Загальні відомості

Розрізняють протяжки для внутрішнього (для обробки отворів) і зовнішнього протягування. До цієї групи ріжучого інструменту для обробки отворів відносяться прошивки. В порівнянні з протяжками, які працюють на розтяг, прошивки працюють на стискання. Найбільше використовують протяжки діаметром 10-75 мм, але вони можуть також бути діаметром 3-300 мм.

       Протяжки для внутрішнього протягування. Для обробки отворів протягування заготовку зазвичай попередньо свердлять або зенкерують. Протягують також попередньо необроблені заготовки. В більшості випадків поверхні послідуючої обробки не потребують, так як після обробки досягається 7-9-й квалітет (Н7-Н9), а параметри шорсткості обробленої поверхні = 2,5¸0,2мкм.

       Матеріалом для протяжки служить легована сталь ХВГ або швидкоріжучі сталі Р9К5, Р6М5, Р9 та Р18. При використанні швидкоріжучої сталі використовують зварну конструкцію, при цьому хвостовик роблять із сталі 45Х і сталі вищих марок.

       Протяжки з швидкоріжучої сталі діаметром 50 мм і більше допускається виготовляти цільними або з механічним кріпленням хвостовика. В залежності від типу патрона, який використовується для кріплення протяжки на верстаті (див. ГОСТ 16885-71), хвостовик протяжки виконують різних конструкцій. Хвостовики для круглих і шпоночних протяжок можуть бути виконані по ГОСТ 4043-70 та ГОСТ 4044-70. В нормалях приводяться конструкції хвостовиків інших типів. Технічні вимоги до протяжок для шліцьових отворів приведені в ГОСТ 6767-79, для циліндричних отворів – в ГОСТ 9126-76, для шпон очних протяжок в ГОСТ 16491-80Е, для отворів – в ГОСТ 16492-70.

       В робочій і задній направляючій повинна бути HRCе 62-65.

       Параметри шорсткості повинні бути слідуючи: задніх і передніх поверхонь всіх зубів Rа 1,6 мкм, поверхонь зубів, радіусів впадин Rа 6,3 мкм, поверхонь передньої і задньої направляючих Rа 6,63 мкм, поверхонь хвостовика Rа 1,25 мкм.

 

Методика розрахунку і конструювання протяжок

Розрахунок протяжок.

1. Призначити припуск на протягування A=D-D₀; D – діаметр після обробки; D₀ – діаметр до обробки.

2. Призначити величину підйому на зуб S_zj; (табл. 105, ст. 275 [2]).

Протяжки	при обробці
	вуглецевої та низьколегованої сталі			високолегованої сталі		чавуну	алюмінію	бронзи і латуні
	З  МПа (кгс/мм^2)
	до 500 (до 50)	500-700	>750 (>75)	до 800 (до 80)	>800 (>80)
Круглі	0,015-0,02	0,025-0,03	0,015-0,025	0,025-0,03	0,01-0,025	0,03-0,1	0,02-0,05	0,05-0,12
Шлицьові	0,04-0,06	0,05-0,08	0,03-0,06	0,04-0,06	0,025-0,05	0,04-0,1	0,02-0,1	0,05-0,12
Шпоночні	0,05-0,15	0,05-0,2	0,05-0,12	0,05-0,12	0,05-0,1	0,06-0,1	0,05-0,08	0,08-0,2
Прямокутні і квадратні	0,03-0,12	0,05-0,15	0,03-0,12	0,03-0,12	0,03-0,1	0,05-0,2	0,05-0,08	0,06-0,2
Багатогранні	0,015-0,08	0,02-0,15	0,015-0,12	0,015-0,1	0,015-0,08	0,03-0,15	0,02-0,1	0,06-0,2
Одношлицеві і евольвентні	0,03-0,05	0,04-0,06	0,03-0,05	0,03-0,05	0,02-0,04	0,04-0,08	--	--
Фасонні	0,02-0,05	0,03-0,06	0,02-0,05	0,02-0,05	0,02-0,04	0,03-0,1	0,02-0,5	0,05-0,12
Для змінного різання (обдирочні секції)	0,03-0,3	0,03-0,2	0,03-0,12	0,03-0,2	0,03-0,1	0,03-0,3	0,03-0,5	0,03-0,5

 

3. Визначити профіль зуба протяжки, розміри зуба і впадини між зубами (т. 106 ст. 276 [2]).

Розрахунок розмірів профіля зуба виконати в наступній послідовності:

а) Визначити площу перерізу впадини;

мм², де - площа перерізу металу знімає мого першим зубом;

мм², де - довжина протягуємої поверхні. К-об‘ємний коефіцієнт К = 3.. 5;

З т. 106 вибираємо найближче більше значення  для відповідної форми впадини зуба, призначити крок зубців , глибину впадини , довжину задньої поверхні  радіус r.

 

а)                                       б)                                   в)

 

Крок протяжки	Криволінійна форма стружкової канавки (ескіз а і б)					Прямолінійна форма стружкової канавки (ескіз а)
	мм					мм
4	1,6	1,5	0,8	2,5	1,91	--	--	--	--
5	2,0		1,0	3,5	3,14	--	--	--	--
6	2,5	2	1,25	4	4,91	2,0	2,5	1,0	3,0
7	3	2,5	1,5		7,06	2,3	3,0	1,25	5,8
8		3		5	7,06	2,7	3,5	1,5	7,0
10	4		2,0	7	12,56	3,6	4,0	2,0	12,5
12	5	4	2,5	8	19,62	4,5	4,5	2,5	19,3
14	6		3,0	10	28,25	5,4	5,0	3,0	27,9
16	7		3,5	12	38,46	6,3	5,5	3,5	38,0
18	8	6			50,0	7,2	6,0	4,0	49,6
20	9		4,5	14	63,58	8,1	6,5	4,5	62,7
22	10		5,0	16	78,5	9,0	7,0	5,0	78,0

           

б) Визначити крок калібруючих зубців  мм

4. Призначити геометричні параметри ріжучих і калібруючих зубців  і . (ст.170-171 [4]).

 

Обробляємий матеріал		Обробляємий матеріал
Сталь з НВ≤ 197	20-16	Алюміній і сплави на його основі, червона мідь, бабіт	20
198-229	15	Титанові сплави	10
>229	10	Латунь, бронза з НВ: ≤100	10
Сірий чавун з НВ≤ 180	10	>100	5
>180	6	Порошкові матеріали	15
Ковкий чавун	10

 

Величина заднього кута  протяжок.

Протяжки	Зуби
	чорнові і перехідні (гран. відх. ±30)	чистові (гран. відх. ±30)	калібруючі (гран. відх. ±30)
Внутрішні: круглі, шлицьові, шпонкові	3	2	1
Зовнішні: регулюємі	8-10	8-10	--
Нерегулюємі	3-5	2	1-2

 

5. Визначаємо число ріжучих зубців для:

– протяжок односторонньої дії (шпоночні)

– двухсторонньої дії (круглі, шлицьові)

6. Визначаємо кількість калібруючих зубців (ст. 279 [2])

Протяжка
Циліндрична для отворів 7і 8-го квалітетів	7-8
Циліндрична для отворів 11-17-го квалітетів	5-6
Шлицьова, гострошлицева, евольвентна	5
Шпоночна, прямокутна	4
Попередня (з комплекту) всіх типів	2-4

 

7. Визначити розміри ріжучих зубців (розмір першого зуба приймається рівним діаметру передньої направляючої );

8. Визначаємо діаметри калібруючих зубів;  мм; де  - максимальний діаметр протягуємого отвору;  - зміна діаметру отвору після протягування. При протягуванні тонкостінних деталей знак “+”, товстостінних - “-”.  мм.

9. Вибирати розміри хвостовика протяжки (т. 102, ст. 270, 271[2]).

 

 

12	8	12	0.5	120	20	20	12	0.2	0.6	10
14	9.5	14						0.3		20
16	11	16
18	13	18
20	15	20		140	25	25	16		1.0	30
22	17	22
25	19	25	1
28	22	28		160
32	25	32			32	32	20	0.4	1.6
36	28	36	1.5
40	32	40		180				0.5	0.25
45	34	45
50	38	50
56	42	56		210	40	40	25	0.6	4.0
63	48	63
70	53	70
80	60	80	2	240	50	50	32	0.8	6.0
90	70	90
100	75	100

 

 

 

4	2,5	14	20	16	180	0,5	0,1	0,2	0,6
5	3,2
6	4					0,8
7	4,5
8	5
10	7
12	8	17	25	18	200	1	0,15	0,3	1,0
14	10
16	12
18	13			22
20	15
22	16,5
24	18
25	19
28	21	20	30	28	220		0,2	0,4	0,6
32	24
36	28
40	32				250		0,25	0,5	2,5
45	36
50	40	28	40	36

 

10. Розрахувати розміри (довжини) хвостовика протяжки (ст. 279 [2])

Довжину протяжки від торця хвостовика до першого зуба приймають в залежності від розмірів патрона, товщини опорної плити, приладу для закріплення заготовки, зазору між ними, довжини заготовки і інших елементів.

l ₀ = l _в + l _з + l _с + l _п + l _н, де l _в – довжина входу хвостовика в патрон; l _з – зазор між патроном і стінкою опорної плити верстата (5-20 мм); l _с – товщина стінки опорної плити верстата; l _п – висота виступаючої частини планшайби; l _н – довжина передньої направляючої (з урахуванням зазору ), l _н =(0,75 … 1).

11. Виконати розрахунок на міцність по небезпечному перерізу протяжки (шийка і впадина першого зуба).

  де: - сила різання;  мм.

F-площа небезпечного перерізу впадини першого зуба.

  мм²;  - висота зуба,  - напруження в небезпечному перерізі (т. 112, ст. 283 [2])

Інструмент	, Мпа (кгс/мм^2), для матеріалу ріжучої частини
	Швидкоріжучі сталі	Леговані сталі
Круглі, шлицьові, евольвентні, елочні протяжки	350(35)	300(30)
Шпоночні, плоскі і інші протяжки з несиметричним прикладенням навантаження	220(20)	150(15)
Прошивки	600(60)	600(60)

12. Граничні відхилення на основні елементи протяжки та інші технічні вимоги вибираємо по ГОСТ 9126-76.

13. Центрові отвори виконуються по ГОСТ 14034-74.

14. Виконати робоче креслення протяжки.

 

ЗАВДАННЯ

Варіант №1

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 32Н7 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 70мм. Параметр шорсткості R_a = 2,0 мкм., d₀ = 30,8

Варіант №2

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 36Н7 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 75мм. Параметр шорсткості R_a = 2,0 мкм., d₀ = 34,8

Варіант №3

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 45Н8 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-230 НВ,  довжиною 90мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 43,7

Варіант №4

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 55Н8 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 90мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 53,6

Варіант №5

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 65Н9 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-230 НВ, довжиною 120мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 63,6

Варіант №6

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 30Н8 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 50мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 28,9

Варіант №7

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 27Н9 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 45мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 25,9

Варіант №8

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 25Н9в в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 40мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 23,9

Варіант №9

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 22Н8 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 35мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 20,9

Варіант №10

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 20Н7 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 30мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 19,1

Варіант №11

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 16Н8 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 30мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 15,4

Варіант №12

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 18Н9 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 35мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 17,4

Варіант №13

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 20Н7 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 50мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 19,2

Варіант №14

Розрахувати і сконструювати круглу протяжку для обробки циліндричного отвору діаметром 22Н8 в заготівці з сталі У10А твердістю 202-239 НВ,  довжиною 50мм. Параметр шорсткості R_a = 2 мкм., d₀ = 21,2