Проектирование шпоночных протяжек для протягивания шпоночных канавок в цилиндрических отверстиях

2 Проектирование протяжек

          Шпоночные протяжки предназначаются для протягивания шпоночных канавок в цилиндрических отверстиях. По принципу своей работы шпоночная протяжка занимает промежуточное положение между внутренними и наружными протяжками: с одной стороны, подобно внутренними протяжками, она имеет хвостовик, а с другой, как и наружная протяжка, она протягиваетнезамкнутый контур, координированный относительно оси детали, и не имеет направляющих – передней и задней.

          Исходные данные для проектирования протяжек:

- обработанная  поверхность – шпоночный паз в отверстии;

-материал детали – Сталь 45;

-диаметр вала – 58 мм;

-размер шпонки - 16×10;

-длина втулки – 28 мм;

-соединение – свободное.

          Эскиз обработанной поверхности показан на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Эскиз обработанной поверхности

          Рабочая часть протяжки состоит из секций черновых зубьев, из секций чистовых зубьев, из секций калибрующих зубьев.

          Выбираем конструкцию протяжки – плоская протяжка с тонким телом. Эскиз выбранной конструкции шпоночной протяжки показан на рис.2.2.

Рисунок 2.2 – Эскиз шпоночной протяжки с плоским телом

          Схема резания – одинарная. Метод формообразования поверхности – генераторный.

          Определяем подъем на зуб: а=0,08 мм.

          Определяем количество зубьев черновой секции. При одинарной схеме резания количество зубьев для черновой секции определяем по формуле:

,                                             (2.1)

где a – подъем на зуб;

А_чист – припуск на чистовую секцию, принимаем А_чист=а;

А – общий припуск, который определяем по формуле

,                                          (2.2)

где D^/ – размер, получаемый после обработки, D=62,3 мм;

d^/ – наименьший размер до обработки,

.

          Выполняем расчеты согласно формулам (2.2) и (2.1):

;

.

          Определяем шаг зубьев черновой секции. При одинарной схеме резания шаг зубьев определяем по формуле:

,                                             (2.3)

где L – длина обрабатываемой детали, L=28 мм.

          Тогда по формуле (2.3):

          Округляем полученное значение шага до ближайшего стандартного значения t=8 мм. В зависимости от шага протяжки определяем конструкторские параметры стружковой канавки:

;

.

;

.

Рисунок 2.1 – Эскиз стружечной канавки

          Проверим глубину стружковой канавки по коэффициенту заполнения. Данная проверка заключается в выполнении следующего условия:

h_p>h,                                                    (2.4)

где h_p – расчетная высота канавки, которую можно определить по формуле:

,                                           (2.5)

где k – коэффициент заполнения стружечной канавки протяжки, принимаем k=2,5

          Выполняем расчет по формуле (2.5):

          Проверяем выполнение неравенства (2.4):

2,93>3,2.

          Очевидно, данное неравенство выполняется. Соответственно, условия размещения стружки в спроектированной стружечной канавке – нормальные, и не требуется дополнительная конструкторская доработка канавки.

          Проверяем протяжку на прочность, исходя из условия:

,                                                             (2.6)

где P_Z – усилие протягивания, определяем по формуле

,                                            (2.7)

где p – удельная сила резания при протягивании, p=23,5 кгс/мм²;

 Z_max – максимальное число зубьев, одновременно работающих под стружкой, определяем по формуле

,                                                        (2.8)

где L – длина протягиваемой поверхности;

       t – шаг зубьев;

F – площадь опасного сечения, принимается по размеру первой впадины, мм².

          Выполняем расчет по формулам (2.8) и (2.7):

, принимаем Z_max=4;

.

          Определяем размер первой впадины и ее площадь:

,                                                (2.9)

где h₁ – высота протяжки по первому зубцу, h₁=35 мм.

          Выполняем расчет по формуле (2.9):

.

          Проверяем условие прочности протяжки согласно (2.6):

>,

где  - допустимое напряжение, для шпоночных протяжек .

          Очевидно, условие прочности выполняется при принятых параметрах.

Назначаем геометрию режущей части протяжки:

-величина переднего угла протяжек определяем в зависимости от обрабатываемого материала – γ=15˚.

-величина заднего угла зависит от вида протягивания, для внутреннего протягивания:

-для зубьев черновой секции – α=2˚;

-для зубьев чистовой и калибрующей секций α=1˚.

          Определяем длину рабочей части протяжки:

.

          Подбираем станок для протяжки – станок модели 7Б55:

1. Номинальная тяговая сила, кН – 100.

2. Наибольшая длина хода, мм – 1250.

3. Размер рабочей поверхности опорной плиты, мм² – 450х450.

4. Скорость рабочего хода протяжки, м/мин – 1,5 – 11,5.

5. Рекомендуемая скорость обратного хода протяжки, м/мин – 20 – 25.

6. Мощность электродвигателя, кВт – 18,5.

          Выбираем плоский хвостовик для протяжки согласно ГОСТ 4043-70. Эскиз хвостовика протяжки показан на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 – Эскиз хвостовика протяжки

          Общая длина гладких частей:

,                                    (2.10)

где l₁ – длина хвостовика, l₁=200 мм;

l₃ – длина входа патрона в отверстие станка, l₃=15 мм;

l_с – толщина опорной плиты станка, l_с=70 мм;

l_к – длина выступающей части опорного кольца, l_к=20мм;

l_б – длина фланца направляющей оправки, l_б=60 мм;

l_в – длина посадочной части оправки, l_в=60 мм;

l₄ – длина, необходимая для беспрепятственного насаживания изделия, l₄=30 мм.

.

Общая длина:

Принимаем L_п=910 мм; допуск ±2 мм.

          Материал протяжки – инструментальная легированная сталь ХВГ (ГОСТ 5950-51).