В промышленности в текущее время эксплуатируется более 25 млн. станочных приспособлений. Затраты на изготовление технологической оснастки при этом приближаются к затратам на производство самих металлорежущих станков.

Важность технологической оснастки определяется тем, что она повышает производительность труда и создает предпосылки для механизации и автоматизации производства.

Повышение производительности труда при применении технологической оснастки обеспечивается следующим:

– сокращением вспомогательного времени на установку и закрепление заготовки;

– интенсификацией режимов резания за счет увеличения жесткости и виброустойчивости системы СПИД;

– сокращением пригоночно-слесарных работ при сборке изделия;

– расширением многостаночного обслуживания;

– устранением разметки заготовок перед обработкой;

– повышением точности изготовления и т.д.

Целью данного курсового проекта является разработка технологической оснастки (станочного приспособления) для операции сверления отверстий в детали ХХХ (заводской номер 741158). Деталь является составной частью кронштейна и участвует в сборке, как показано на рис. 1.

До обработки в данном приспособлении заготовка получается литьем, обрабатываются боковые поверхности 1 (см. Приложение, лист 1), чистовой обработке подвергаются поверхности 2 и 3. В данном приспособлении обработка производится в два этапа, по числу высверливаемых отверстий (соответственно, перемещений инструмента). Таким образом, основным элементом данного приспособления является кондуктор, устраняющий необходимость предварительной разметки заготовки.

Деталь ХХХ изготавливается в серийном производстве, годовой объем выпуска – партия … штук.

Таким образом, проектируемое приспособление является простейшим ручным специальным приспособлением, применяемым для выполнения одной определенной операции над конкретной деталью в составе ТП, и содержит:

– установочные эл-ты;

– зажимные эл-ты;

– эл-ты для направления режущего инструмента;

– корпус.

1. Исходные данные для проектирования

Деталь ХХХ (741158):

– материал – сталь …, …, твердость обрабатываемой поверхности HRC

– обрабатываемая поверхность:

– масса заготовки …г, размеры …x…x… (см. Приложение, лист 2).

Заготовка:

– предшествующие операции: обработка поверхностей 1, 2 и 3; в приспособлении производится сверление отверстий 4.

– базы

– припуск в отверстии снимается на всю толщину заготовки.

2. Описание устройства и работы приспособления

Проектируемая оснастка является специальным станочным приспособлением. Корпус приспособления 1 имеет выполненное под режущий инструмент окно, исключающее возможность повреждения корпуса и облегчающее удаление металлической стружки. На корпусе неподвижно закреплены 6 опорных штырей 2, лишающие заготовку всех степеней свободы. В состав приспособления входит кондуктор 3, укладываемый на заготовку и исключающий ее предварительную разметку. Фиксирование заготовки с кондуктором производится тремя винтовыми зажимами 4, 5 и 6, являющимися элементарными зажимами со сферической точкой контакта с заготовкой.

На наружной поверхности корпуса имеются два отверстия М… для закрепления болтами на рабочем столе станка.

Приспособление функционирует следующим образом. Корпус приспособления 1 с помощью двух болтов М… крепится к рабочему столу сверлильного станка. Винтовые зажимы 4,5,6 предварительно отводятся в крайнее открытое положение, и заготовка подводится вручную до полного соприкосновения базовых поверхностей с опорными штырями 2. Заготовка фиксируется зажимами 4,5 в горизонтальной плоскости. Затем на заготовку накладывается кондуктор 3 и фиксируется вместе с заготовкой в вертикальной плоскости зажимом 6.

Снятие заготовки производится, соответственно, в обратной последовательности.

Для демонтажа приспособления необходимо отвернуть болты М…, закрепляющие корпус на столе станка.

Для правильной работы приспособления необходимо:

– убедиться в отсутствии посторонних предметов и загрязнений между корпусом приспособления и станком;

– убедиться в отсутствии посторонних предметов и загрязнений в рабочем окне корпуса приспособления;

– убедиться в отсутствии зазора и свободного хода приспособления относительно рабочего стола сверлильного станка.

Установку заготовки выполняют, осуществляя плотный контакт базовых поверхностей с установочными элементами приспособления, жестко закрепленными в его корпусе. Это обеспечивается приложением к заготовке соответствующих сил закрепления. Для полной ориентации заготовки число и положение опор должно быть таким, чтобы при соблюдении условия неотрывности баз от опор заготовка не могла сдвигаться и поворачиваться относительно координатных осей. При выполнении условия неотрывности заготовка лишается всех степеней свободы.

Число опор (точек), на которые устанавливается заготовка, не должно быть больше шести (правило шести точек). Для обеспечения устойчивого положения заготовки в приспособлении расстояние между опорами следует выбрать возможно большим; при установке заготовки на опоры не должен возникать опрокидывающий момент. С увеличением расстояния между опорами уменьшается влияние погрешностей формы базовых поверхностей на положение заготовки в приспособлении. Основные опоры жестко связаны с корпусом приспособления.

В данном случае применяется схема установки заготовки по внешнему контуру. В качестве баз используются три поверхности заготовки: нижняя 2, боковые 1 – без скоса и со скосом. В данном варианте базирования заготовки нижняя поверхность является технологической базой, боковые – конструкторскими, т. к. определяют положение отверстий в детали и, соответственно, положение всей детали в сборке (см. Приложение). Все выбранные базы чистовые.

Таким образом, в основании корпуса закреплены неподвижно три установочных штыря, базирующие заготовку по нижней плоскости и лишающие ее трех степеней свободы (перемещения по оси OZ, вращения вокруг оси OX, вращения вокруг оси OY). В задней стенке корпуса располагаются два установочных штыря, базирующие заготовку по одной из конструкторских баз и лишающие ее двух степеней свободы (перемещения по оси OY, вращения вокруг оси OZ). В боковой стенке корпуса закреплен один установочный элемент, базирующий заготовку по второй конструкторской базе и лишающий ее одной степени свободы (перемещения по оси OX).

Закрепление заготовки осуществляется с помощью трех элементарных винтовых зажимов (см. Приложение). После фиксации заготовки зажимами вручную исключается какое-либо ее перемещение относительно корпуса приспособления. Винтовые зажимы имеют сферическую рабочую поверхность, закаленную до твердости HRC 48 – 52. За счет такой формы рабочих поверхностей уменьшается площадь соприкосновения зажимного элемента с заготовкой, увеличиваются контактные нагрузки в месте стыка.

Наиболее действенным способом уменьшения деформаций заготовки под воздействием усилий закрепления является направление усилий, если возможно, на опору. Это избавляет заготовку от воздействия изгибающих моментов.

В данном случае использование кондуктора позволяет применить это правило при фиксации заготовки двумя зажимами 4 и 6 (см. Приложение) и получить равномерное распределение усилий зажима при базировании по технологической и одной из конструкторских баз. Особенность формы заготовки не позволяет выполнить вышеприведенное условие для зажима 5. При этом необходимо помнить о некоторых путях уменьшения возможных деформаций: например, не стоит прилагать большее усилие, чем необходимо для надежной фиксации заготовки.

станочное приспособление заготовка зажим

Для расчета сил закрепления при конструировании нового приспособления необходимо знать условия проектируемой обработки – величину, направление и место приложения сил, сдвигающих заготовку, а также схему ее установки и закрепления. Расчет сил закрепления может быть сведен к задаче статики на равновесие заготовки под действием приложенных к ней внешних сил.

К обрабатываемой заготовке приложены силы, возникающие в процессе обработки, искомые силы закрепления и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна находиться в равновесии. Сила закрепления Q должна быть достаточной для предупреждения смещения установленной в приспособление заготовки.

При работе осевым инструментом (сверло, зенкер) на заготовку действуют крутящий момент Мкр и осевая сила Ро. Их величины могут быть вычислены на основе компьютерных расчетов или по справочникам. Связь между мощностью N в кВт и моментом Мкр в кН*м выражается следующей зависимостью:

где n – частота вращения инструмента, об/мин.

Отсюда:

Связь между мощностью и осевой силой Ро – соотношением:

где v – скорость резания, м/мин.

Отсюда:

Исходя из схемы I, сила P, возникающая в процессе обработки, и сила закрепления Q1 прижимают заготовку к опорам приспособления. При постоянном значении P сила Q1 = 0. Т. к. в данном случае сила P может быть нестабильной, выбираем Q1 > 0 для предупреждения вибраций, зазоров в системе и для повышения ее жесткости.

где kз – коэффициент запаса;

P – сила, расчитанная в п. 5.2.

Исходя из схемы II закрепления заготовки в горизонтальной плоскости, момент M, возникающий в процессе обработки, стремится повернуть заготовку вокруг оси высверливаемого отверстия. Отсюда:

где kз – коэффициент запаса;

M – момент, расчитанный в п. 5.2;

L – расстояние от центра масс заготовки до предполагаемого отверстия;

f1 – коэффициент трения в зоне контакта прижим – заготовка;

f2 – коэффициент трения в зоне контакта опора – заготовка;

– угол между базовыми поверхностями.

Примем

Коэффициент запаса kз учитывает неточность расчетов, непостоянство условий установки заготовки и обработки. Он равен произведению шести первичных коэффициентов запаса k1 – k6 :

где – k1 – коэффициент неточности расчета (1.5 – 2.0), примем k1 = 1.5;

– k2 – коэффициент случайных неровностей на поверхности заготовки, при чистовой обработке k2 = 1.0;

– k3 – коэффициент затупления и выкрашивания режущей кромки инструмента, см. табл. 1;

– k4 – коэффициент прерывистости резания (1.0 – 1.2), примем k4 = 1.1;

– k5 – коэффициент нестабильности усилия, при ручном зажиме k5 = 1.2;

– k6 – коэффициент крутящего момента, примем k6 = 1.5.

Таблица 1.

Метод обработки	Силовые компоненты резания	Коэффициент kз	Материал заготовки
Сверление	Mкр P0	0.15 1.0	Чугун
Зенкерование	Mкр P0	1.3 1.2	– <> –
Предварительное точение	Px Py Pz	1.0 1.0 1.4 (1.1) 1.2 (1.4) 1.6 (1.0) 1.25 (1.3)	Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун
Фрезерование	Pz	1.7 1.3	Сталь Чугун
Шлифование	Pz	1.2	–
Протягивание	Pz	1.5	–

Соответственно, k31 = 1.0; k32 =0.15.

Таким образом:

В винтовых зажимах определяют наружный диаметр винта, обеспечивающего необходимое усилие зажима Q.

где – допускаемое напряжение на растяжение (сжатие) материла винта с учетом износа резьбы.

Диаметр округлим до ближайшего большего стандартного значения (из ряда М8 – М42).

При ручных приводах усилие рабочего составляет 140 – 200 Н. Винтовой зажим со сферической точкой контакта с заготовкой развивает усилие W при приложении на рукоятке усилия Q:

где l – длина рукоятки зажима;

rср – средний радиус резьбы винта;

– угол подъема резьбы винта, < 6030';

пр – приведенный угол трения в резьбовой паре, пр = 6040'.

Выберем Q = 160 H и выразим l:

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта были изучены методы проектирования и разработки технологической оснастки в соответствии с данными технического задания. Был произведен анализ работы приспособления, схемы базирования и закрепления заготовки, расчет параметров зажимного устройства.

В ходе курсового проектирования была проведена конструкторская разработка станочного приспособления. Для моделирования был использован пакет инженерной графики AutoCAD 2000.

Список литературы

1. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений. Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1983.

2. Альбом по проектированию приспособлений: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / Б.М. Базров, А.И. Сорокин, В.А. Губарь. М.: Машиностроение, 1991. 121 с.

3. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983. 431 с.

4. Станочные приспособления: Справочник. В 2 т. М.: Машиностроение, 1983.

5. Технологическая оснастка машиностроительных производств: Учеб. пособие: В 2 ч. / Сост. А.Г. Схиртладзе. М.: МГТУ СТАНКИН, 1998.

www.ronl.ru

Курсовая работа - Расчет и конструирование специального станочного приспособления

Специальность 1201 Оценка________

Дисциплина 35 («Технологическая оснастка»)

Курсовой проект

Тема: «Расчет и конструирование специального станочного приспособления»

Пояснительная записка

АКТУ 1201.0034.25.000 ПЗ

Руководитель – преподаватель ______________________

Студент группы ______________________.

Содержание

стр.

Введение 4

Расчетная часть 5

1 Назначение комплекта баз при полной ориентации заготовки в СП 5

2 Выбор установочных элементов СП 6

3 Расчет погрешности базирования 7

4 Расчет усилия зажима заготовки в СП 8

5 Выбор конструкции зажимного механизма 9

6 Расчет силового механизма 10

7 Расчет на прочность двух деталей СП 11

8 Разработка спецификации приспособления 12

9 Разработка схемы сборки приспособления 14

10 Расчёт коэффициента стандартизации СП 15

Заключение 15

Список используемых источников 19

Приложения

1 Приложение А. Рабочий чертёж детали

2 Приложение Б. Чертёж заготовки для операции

3. Приложение В. Операционная карта операции

Введение

Станочные приспособления являются важной составной частью материального обеспечения технологического процесса. Они предназначены для обеспечения заданного положения заготовки относительного режущего инструмента .

Настоящий курсовой проект содержит разработку специального станочного приспособления, предназначенного для выполнения одной или нескольких операций технологического процесса механической обработки детали «Цапфа», операция вертикально фрезерная 035.

Применение специальных СП позволяет обеспечивать стабильно высокое качество выполнения операции.

Выполнение курсового проекта производится на основе меж предметных связей с дисциплиной «Технология машиностроения» и является важной составной частью подготовки к дипломному проектированию.

Расчетная часть

1 Назначение комплекта баз при полной ориентации заготовки в СП.

Назначение комплекта баз производится с целью обеспечения неподвижности заготовки в СП путём лишения её 6 степеней свободы в соответствии правилу 6 точек.

Схема базирования заготовки на операции вертикально фрезерная 035 представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1

2 Выбор установочных элементов

Выбор установочных элементов проектируемого СП выполняется с целью конструктивного оформления пространства для расположения заготовки в СП и реализации схемы базирования заготовки (рисунок 1.1)

Предпочтение отдаётся стандартным элементам.

Взаимное расположение установочного элемента цанга и заготовки показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1

3 Расчёт погрешности базирования.

Расчёт погрешности базирования заготовки в СП выполняется с целью выяснить, насколько принятая схема базирования удовлетворяет требованиям точности на данной операции.

Для расчёта используется типовая расчётная схема с расчётной формулой [1, c. 523, т. 8].

Выбранная расчетная схема представлена на рисунке 3.1

Рисунок 3.1

Исполнительный размер h4 = Ø50

Допуск на исполнительный размер IT = +0,25 мм.

Погрешность базирования

Таким образом, >, значит точность выбранной схемы базирования удовлетворительна.

4 Расчет усилия зажима заготовки в СП.

Расчёт производится в целях определения силы закрепления заготовки PЗ обеспечивающей надёжную установку в заданном положении.

Выбираю по справочнику [1, c. 376, т. 1] расчётную схему, представленную на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1

Сила закрепления заготовки в этом случае вычисляется по формуле

Где

Pz = 2091 H – сила резания

Мкр = 62,7 — крутящий момент резания

К =

К0= 1,5 – гарантированный коэффициент запаса

К1 = 1 – обработка по чистовой базе

К2 = 1,2 – учет износа фрезы

К3 = 1,2 – резание прерывистое

К4 = 1,2 – привод пневматический мембранный

К5 = 1 – механизированный ЗМ

К6 = 1 – опорные поверхности установочных элементов прерывистые

5 Выбор конструкции зажимного механизма

Выбор конструкции зажимного механизма производится в целях обеспечения кинематической и динамической связи между исполнительным звеном ЗМ и штоком пневмоцилиндра.

По справочнику [1, c. 410, т. 16] выбираю типовую схему ЗМ ( см. рисунок 5.1)

Рисунок 5.1

Где

1 – Цанга; 2 – Втулка; 3 – Шток; 4 – Плунжер; 5 — Пневмоцилиндр

Сила на штоке пневмоцилиндра

Где Р1 – сопротивление лепестков цанги

— половина угла конуса цанги

— угол трения

6 Расчет силового механизма.

Для привода проектируемого приспособления применяется одинарный мембранный пневмоцилиндр двустороннего действия. Расчёт диаметра мембраны пневмоцилиндра выполняется с учётом величины рабочего давления в пневмосистеме p = 0,63 МПа.

Диаметр опорной шайбы пневмоцилиндра.

Рабочий диаметр резиновой мембраны

Где

с – толщина мембраны

с = (2…4) принимаю с = 3

Принимаем D = 125мм согласно стандартному ряду диаметров мембран.

Согласно принятому диаметру мембраны D усилие на штоке принимаю равным PШ = 3750 Н [1, c. 450, т. 11]

Согласно принятому усилию на штоке, РЗ = 3700 Н

Согласно рисунку 5.1 ход штока L принимаем равным 4 мм.

7 Расчёт на прочность двух деталей СП

Расчёт на прочность деталей СП носит проверочный характер и производится по законам сопротивления материалов (согласно дисциплине «Техническая механика»). В настоящей работе выполняются расчёты штока пневмоцилиндра на сжатие и на срез.

7.1 Расчёт штока на сжатие.

— диаметр штока dш = 20 мм

— материал штока – сатль 20 ГОСТ 1050 – 74, [δсж ] = 115 МПа;

— сила на штоке РШ = 3750 Н

Расчётный диаметр штока

Таким образом, dр > dш; прочность штока удовлетворительна.

7.2 Расчёт втулки на срез

Исходные данные:

— диаметр втулки dв = 55 мм

— материал втулки – сталь 45 ГОСТ 1050 – 74 (HRC 35 – 38), [τср ] = =181МПа;

— сила среза – Рср = РШ = 3750 Н

Действительные напряжения среза

Таким образом, τср > [τср ], поэтому прочность втулки считаем достаточной.

8 Разработка спецификации приспособления.

Специальное СП – это сборочная единица, поэтому для него первичным документом согласно ЕСКД является спецификация. Для составления спецификации разработан эскиз приспособления, представляющий его конструкцию и содержащий все его составные элементы (см. рисунок 8.1).

Перечень сборочных единиц, деталей и стандартных изделий приведён в таблице 8.1

Таблица 8.1 Перечень сборочных единиц, деталей и стандартных изделий СП

Поз.	Наименование	Кол.	Источник
Сборочные единицы
Сборочный чертёж	1
Всего сборочных единиц	1
Детали
1	Крышка	1
2	Основание	1
3	Мембрана	1
4	Корпус	1

5	Плунжер	3
6	Шарик	4
7	Сухарь	4
8	Цанга	1
9	Втулка	1
10	Пружина	4
11	Шток	1
12	Диск	1
13	Штуцер	1
Всего деталей	24
Стандартные изделия
14	Винт М 6 × 25 ГОСТ 11738 – 72	19
15	Болт М 5 × 12 ГОСТ 1805 – 70	2
16	Винт М 6 × 20 ГОСТ 11738 — 72	4
17	Болт М 10 × 30 ГОСТ 1805 – 72	2
18	Винт М 12 × 20 ГОСТ 17475 – 73	4
19	Винт М 3 × 10 ГОСТ 11738 — 72	1
20	Шпонка 7031 – 8601 ГОСТ 14737 — 69	1
21	Палец 7030 – 0907 ГОСТ 12209 — 66	1
Всего стандартных изделий Qст	35
Всего Q	59

Продолжение таблицы 8.1

Таблица 8.1 является основной для составления спецификации сборочного чертежа (см. графическую часть настоящего проекта).

Рисунок 8.1

9 Разработка схемы сборки приспособления.

Схема сборки позволяет проверить технологичность сборки СП, его собираемость, ремонтопригодность и выявить резервы для уменьшения продолжительность сборки. Схема сборки составлена согласно типовым правилам и представлена на рисунке 9.1.

10 Расчёт коэффициента стандартизации СП.

Коэффициент стандартизации СП представляет собой один из показателей уровня изделия.

Расчёт коэффициента стандартизации производится в целях предварительного определения прогрессивности проектируемого приспособления, так как чем больше примерно стандартных изделий, тем выше долговечность, безотказность и ремонтопригодность приспособления..

Где Qст = 35 – количество стандартных изделий в СП.

Q = 59 – общее количество изделий в СП.

Базовый коэффициент задан в размере КстБ = 0,65

Таким образом, Кст > КстБ, что доказывает прогрессивность проектируемого приспособления.

Заключение.

В ходе проектирования специального станочного приспособления выполнен полный объём предусмотренных задание расчётов и разработок.

Характеристика спроектированного СП представлена в таблице 11.1.

Таблица 11.1 Основные параметры спроектированного приспособления.

Параметр	Обозначение	Ед. изм.	Величина
1 Станок:
— марка	6Р13Ф3
— наименование	Вертикально фрезерный, консольный с ЧПУ
— мощность	Nст	кВт	7,5
— КПД	ή	0,8
2 Инструмент:

— наименование	фреза концевая Ø6 ГОСТ 18372 — 73
— материал	Р6М5 ГОСТ 19265 — 75
3 Режим резания:
— глубина резания	t	мм	4,5
— подача	S	мм/об	0,06
— частота вращения инструмента	nст	мин-1	1000
— действительная скорость резания	Vд	м/мин	30
4 Основное время	To	мин	0,11
5 Заготовка:
— наименование детали	Цапфа
— материал	Сталь 20Х13 ГОСТ 5632 – 72
— масса	кг	0,8
— состояние обрабатываемой поверхн.	обработанная
— размеры обработанной поверхности	Ø41Н12
— габаритные размеры	Ø76,5 × 66
6 Сила резания	Pz	Н	2091
7 Комплект баз
— Двойная установочная	1, 2, 3, 4
— Опорная	5, 6
8 Сила закрепления заготовки	Pз	Н	3700
9 Сила на штоке пневмоцилиндра	Рш	Н	3750
10 Давление пневмосети	р	МПа	0,63
11 Размеры пневмоцилиндра
— длина	мм	40
— диаметр	мм	125
— ход штока	мм	4

Продолжение таблицы 11.1

12 Тип пневмоцилиндра	одинарный мембранный, двустороннего действия
13 Коэффициент стандартизации	Кст	0,68
14 Базовый коэф. Стандартизации	КстБ	0,65
15 Габаритные размеры СП
— длина	мм	316
— ширина	мм	217
— высота без заготовки	мм	129,5
— высота с заготовкой	мм	192
16 Масса СП без заготовки	Кг	12,5

Характеристика СП позволяет предполагать его реальность.

Список использованных источников.

1 «Станочные приспособления»: справочник. В 2-х т. – Т. 1 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А. А. Шатилова – М.: Машиностроение, 1984

2 «Станочные приспособления»: справочник. В 2-х т. – Т. 2 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А. А. Шатилова – М.: Машиностроение, 1984

3 «Приспособления для металлорежущий станков»: справочник. Под ред. Горошкин А. К. – М.: Машиностроение, 1971.

4 «Справочник конструктора – машиностроителя»: Т. 1 / Анурьев В. И. – М.: Машиностроение, 1978.

5 «Справочник технолога – машиностроителя»: В 2-х т. – Т.2/ Под. ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1986.

www.ronl.ru

Проектирование станочного приспособления для фрезерного станка

Министерство образования российской федерации

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Технология машиностроения"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "Технологическая оснастка"

Студент: Колеконова Ю.Н.

Группа: ТМ-502

Преподаватель: Николаев С.В.

ТОЛЬЯТТИ, 2006г.

Задание для курсового проектирования по технологической оснастке

Проектирование станочного приспособления для фрезерного станка.

Расчёт точности элементов приспособления.

Вариант № 11.

Содержание расчётно-пояснительной записки:

Расчёт фрезерного приспособления

Сбор исходных данных

Разработка схемы установки заготовки

Расчёт силы резания при фрезеровании шпоночного паза

Расчёт усилия зажима заготовки

Расчёт силового привода

Разработка конструкции корпуса приспособления

Расчёт точности приспособления

Описание конструкции приспособления

Заключение

Решение задач по расчету точности элементов приспособления.

Список используемой литературы

Графическая часть: рабочий чертёж фрезерного приспособления.

Срок сдачи работы: 24 декабря 2006 г.

Студент группы: ТМ-502 Колеконова Ю.Н.

Преподаватель: Николаев С.В.

Введение

Строительство материально-технической базы современного общества и необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства ставит перед машиностроением весьма ответственные задачи. К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления, нормализация и унификация их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов. Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства. Большое значение в совершенствовании производства машин имеют различного рода приспособления.

Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки, сборки и контроля; облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; строгой регламентации длительности выполняемых операций; расширению технологических возможностей оборудования; повышению безопасности работы и снижению аварийности.

При разработке приспособлений имеются широкие возможности для проявления творческой инициативы по созданию конструкций, обеспечивающих наибольшую эффективность и рентабельность производства, по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Приспособления должны быть удобными и безопасными в работе, быстродействующими, достаточно жесткими для обеспечения заданной точности обработки, удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений в серийном производстве, простыми и дешевыми в изготовлении, доступными для ремонта и замены изношенных деталей.

1. Расчет и проектирование фрезерного приспособления

1.1 Сбор исходных данных

Содержание технологического перехода: фрезеровать последовательно 2 шпоночных паза, выдерживая размеры, указанные на рис.1.1

Операционный эскиз

Рис.1.1

Материал заготовки - Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Металлорежущий станок: выбирается в зависимости от схемы установки заготовки [6]. В свою очередь схема установки определяется величиной погрешности базирования, которая не должна превышать половины допуска на размер 69-0,3, т.е. величину 0,15 мм. Погрешность базирования рассчитывается:

(1.1)

где Td - допуск диаметра, которым вал базируется на призму.

После точения чистового по 9-му квалитету допуск на диметр 75 мм составляет Td=0,074мм.

- половина рабочего угла призмы. Т.к. рабочий угол стандартной призмы составляет 90°,=45°.

Видим, чтоменьше 0,1мм, значит мы можем применить вертикальную схему обработки на вертикально - фрезерном станке.

Станок: вертикально - фрезерный 6Р12 [1].

Размеры рабочей части стола: 320*1250, частота вращения шпинделя 31,5-1600 об/мин, число подач стола 18; 8,3-416,6 мм/мин, мощность электродвигателя привода главного движения - 11 кВт.

Режущий инструмент: выбираем по необходимой точности обработки. При допуске на ширину шпоночных пазов 0,052 мм выбираем фрезу шпоночную цилиндрическую фрезу ГОСТ 9140-78 Æ20; Z=2. [1]

Вспомогательный инструмент: патрон цанговый 191113050 Æ 5-25 ТУ 2-035-986-85. [2]

Тип приспособления: - специализированное безналадочное для фрезерования шпоночных пазов в деталях типа валов.

1.2 Разработка схемы установки заготовки

Согласно предварительному расчёту, представленному в пункте 1.1, погрешность базирования не превышает половины допуска на диаметр шейки.

Поэтому примем схему установки, показанную на рис.1.2 Заготовка устанавливается на призмы шейками Æ60 и Æ70 мм, обработка ведётся при вертикально расположенной оси вращения фрезы.

Схема установки заготовки

Рис.1.2

1.3 Расчёт силы резания при фрезеровании шпоночного паза

Учитывая рекомендации [1] примем следующие параметры обработки:

По таблице 36 [1, 285] определяем подачу на зуб Sz= 0,01 мм/зуб.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

(1.2)

где D - диаметр фрезы;

Т - период стойкости;

t - глубина фрезерования;

Sz- подача на зуб;

В - ширина фрезерования;

Z - число зубьев фрезы;

Kv- общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Кv= Кмv*Кпv*Киv(1.3)

где KMV- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [1, 262] ;

KПV- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

KИV- коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Используя табл.1, 5, 6 [1, 262-263] получим:

Кv= Кмv*Кпv*Киv= 1*0,9*1=0,9.

Используя табл.39 и 40 [1, 286-290] найдём значения коэффициентов и показатели степени в формуле (1.2):

Частоту вращения фрезы найдём по формуле:

(1.4)

Ближайшая стандартная частота по паспорту станка nст=250об/мин, ввиду этого скорректируем значение скорости:

(1.5)

Определим окружную силу при фрезеровании по формуле:

(1.6)

По табл.9 [1, 264] определим, что Кмр=1

Используя табл.41 [1, 291] найдём значения коэффициентов и показатели степени в формуле (1.5):

Величины остальных составляющих силы резания найдём через окружную силу, используя табл.42.

Горизонтальная сила (подачи) Ph=0,4*Pz=139 Н.

Вертикальная сила Pv=0,9*Pz=314 Н.

Радиальная сила Py=0,4*Pz=139 Н.

Осевая сила Px=0,55*Pz=192 Н.

1.4 Расчет усилия зажима заготовки

На рис.1.3 представлена схема силового взаимодействия фрезы, заготовки и приспособления при обработке 1-го и 2-го паза.

Схема зажима заготовки

Рис.1.3

Как видно из рисунка 1.3, сила подачи Phстремится сдвинуть заготовку с призм, но этому препятствуют силы трения Т и Т1, возникающие на зажимаемой шейке вала и на рабочей поверхности призм.

Из уравнения равновесия сил определим величину усилия зажима [6]:

=(1.7)

где f и f1- коэффициенты трения в местах приложения усилия W и на призмах. К - коэффициент запаса, в свою очередь находится по формуле:

К=К0* К1* К2* К3,(1.8)

где К0- гарантированный коэффициент запаса, равный 1,5. К1- коэффициент, учитывающий вид технологической базы, для чистовых баз, как в данном случае, К1=1. К2- коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, при фрезеровании чугуна и стали К2=1,2. К3- коэффициент, учитывающий прерывистость резания, при фрезеровании К3=1,3.

К=1,5*1*1,2*1,3=2,34

Коэффициент трения f примем равным 0,14, тогда f1=1,41×0,14=0, 1974.

Сила Pvстремится повернуть заготовку вокруг оси вращения фрезы, но этому препятствуют моменты от сил трения Т и Т1. Из условия равновесия заготовки и с учётом коэффициента запаса определим величину усилия зажима:

=(1.9)

где l1- расстояние от оси фрезы до оси приложения усилия прижима.

l2, l3- расстояния от оси фрезы до осей установочных призм. И равны:

l1= 110 мм; l2= 13 мм; l3= 199 мм.

Dф- диаметр фрезы.

При обработке паза:

Из двух значений усилия прижима выбираем для дальнейшего расчёта максимальное:=964 Н.

1.5 Расчет силового привода

Для закрепления заготовки будем использовать рычажный зажимной механизм. В зажимных механизмах обычно применяются пневматические, гидравлические и смешанные типы приводов.

Пневматический привод при своей простоте и удобстве эксплуатации имеет ряд недостатков: во-первых, воздух сжимаем и при переменных нагрузках пневмопривод не обеспечит достаточной жёсткости закрепления. Во-вторых, данный вид привода развивает меньшее усилие, нежели гидропривод; и в третьих, из-за мгновенного срабатывания пневмопривода прижим будет резко ударять по детали, что отрицательно скажется и на заготовке, и на зажимном механизме, и на условиях труда рабочего. Соответственно, применим в нашем приспособлении гидравлический привод. Диаметр поршня гидроцилиндра находим по формуле:

Dп=1,13·, (1.10)

где P - рабочее давление масла, принимаемое в расчетах равным 1 МПа, Q - усилие на штоке силового привода, определяется для выбранного нами механизма по формуле:

,, (1.11),

где W- усилие зажима,- передаточное отношение по силе зажимного механизма. Отсюда:

Н.

Dп=1,13·=23мм.

Вывод:

Конструктивно с учетом обработки других заготовок принимаем Dп=60 мм, SQ=30 мм.

Разработка конструкции корпуса приспособления.

Для приспособлений данного типа могут применяться литые, сварные и сборные корпуса. Ввиду того, что наша конструкция проста по конфигурации, а также из условий максимальной прочности и точности примем в качестве базового варианта литой корпус (рис.1.5).

Расчет точности приспособления

Сборка шпоночных соединений производится по методу полной взаимозаменяемости без дополнительной доработки шпонки или паза.

Точность паза определяется точностью размеров.

Рис.1.6

При работе на настроенном оборудовании точность размеровd-tиtзависит от точности настройки режущего инструмента и от точности выполнения элементов приспособления.

Рис.1.7

Точность элементов приспособления в направлении размераd-tрассчитывается по формуле:

(1.12)

где Тd-t- операционный допуск на размерd-t, мм;

КТ- коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения, КТ=1;

КТ1- коэффициент, учитывающий уменьшение погрешности базирования при работе на настроенном оборудовании, КТ1=0,8;

εб- погрешность базирования в направлении операционного размера;

εз- погрешность закрепления;

εу. э- погрешность, зависящая от точности изготовления установочного элемента (призмы) по размеру В;

εи- погрешность износа установочного элемента;

ω - экономическая точность обработки, равна допуску на размер в;

КТ2- коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности метода, вызываемой факторами не зависящими от приспособления, КТ2=0,6.

При установке в призму нарушается принцип единства баз и по размеруd-tпоявляется погрешность (см. п.1.1):

В данном приспособлении зажим совпадает с направлением оси углового паза заготовки и величина εзрассчитывается по формуле:

εз(1.13)

где ΔW- непостоянство силы зажима.

Для механизированных приводов ΔW=0,1×W=75,6 Н; СМ- поправочный коэффициент, учитывающий вид материала заготовки, для стали СМ=0,026.

εз

εу. э(1.14)

Погрешность ΔВ=0,05 мм.

εу. э

Погрешность износа установочного элемента рассчитывается:

εи=(1.15)

где И0-средний износ установочного элемента при усилии зажима Р=10 кН и при базовом числе установок N=100000, И0=115 мкм;

К1- коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, К1=0,97;

К2- коэффициент, учитывающий вид оборудования, К2= 1;

К3- коэффициент, учитывающий условия обработки, К3= 0,94;

К4- коэффициент, учитывающий число установок заготовки (NФ), отличающееся от принятого (N), К4=2,4.

εи=115*0,97*1*0,94*2,4*0,1=25,17мкм≈0,025мкм.

Определим погрешность по (1.12):

мм.

Несимметричность паза относительно оси вала зависит от погрешности изготовления половины угла паза призмы.

sinΔα=(1.16)

sinΔα=

α= 0,038° = 2’

Отсюда угол α=45°±2’

Погрешность формы в продольном направлении зависит от перекоса призм совместно с корпусом приспособления относительно паза станка, вследствие наличия зазора между пазом и шпонками корпуса.

Величина угла перекоса корпуса рассчитывается по формуле:

tg αпер=(1.17)

Перекос паза Δф. п. определяется:

Δф. п. =LП* tg αпер=(1.18)

где Lшп-расстояние между базовыми шпонками, мм;

Lп- расстояние от края обрабатываемого шпоночного паза до наиболее удаленной направляющей шпонки.

Lшп=315 мм.

Lп=175 мм.

Заданный перекос паза Δф. п. =0,05 мм.

Определим максимальный зазор Smax:

мм.

Рис.1.8 Схема полей

Подбираем подходящую посадку в сопряжении шпонка - паз станка:

Посадка в системе отверстия H7/е8 обеспечивает

Smaxф=0,027+0,059=0,086мм.

Отсюда запас точности:

Smaxр- Smaxф= 0,090 - 0,086 = 0,004 мм.

Описание конструкции приспособления.

Приспособление предназначено для базирования и закрепления вала при фрезеровании шпоночных пазов шпоночной фрезой на вертикально - сверлильном станке 6Р12.

Приспособление содержит корпус поз.2, к которому жёстко прикреплены винтами призмы поз.4. Также на корпусе закреплена шпилька поз.3, к которой в свою очередь прикреплены прихват поз.7; гидроцилиндр поз.1. На нижней части корпуса закрепляются винтами направляющие шпонки поз.6, с помощью которых приспособление базируется на столе станка. Закрепление приспособления на столе осуществляется с помощью болтов поз.16.

Приспособление работает следующим образом. При подаче масла под давлением 1 МПа в нижнюю полость гидроцилиндра поз.1, поршень вместе со штоком движется вверх, давят на прихват поз.7, который, прижимает с необходимым усилием заготовку к призмам поз.4; таким образом осуществляется зажим заготовки. Для разжима масло подаётся в верхнюю полость гидроцилиндра, толкатель отходит назад, тянет за собой прихват и отжимает вал.

Заключение

В результате проделанной работы нами разработано приспособление для обработки шпоночных пазов на вертикально - фрезерном станке 6Р12. Простота конструкции, использование типовых и стандартных деталей и узлов существенно облегчает изготовление приспособление, а использование гидравлического силового привода облегчает труд рабочего, уменьшает вспомогательное время и увеличивает точность изготовления детали. Всё это в совокупности приводит к снижению себестоимости изготовления детали при повышению её качества.

Решение задач по расчету точности элементов приспособления.

Задача №1.65.Определить исполнительный размер цилиндрического установочного пальца d, обеспечивающий заданную точность выполнения размера А1 при фрезеровании поверхностей втулки (рис.2.1).

Исходные данные:

Рис.2.1

Решение. Точность механической обработки должна быть меньше допуска на размер.

, где

В свою очередь на точность механической обработки влияют точность метода обработки, износ установочного пальца, а также зазор между размерами D и d. Максимальная погрешность обработки будет равна:

Отсюда:

В предельном случае:

,мм.

Для обеспечения условия сборки принимаем

В результате анализа размера полей допусков принимаем установленный диаметр пальца Ø 30

Задача 1.75.Определяем ширину ленточки цилиндрической поверхности срезанного пальца, обеспечивающую свободную установку шатуна для обработки его поверхностей за два установа (рис.2.2).

Исходные данные:

Рис.2.2 Схема обработки шатуна

Решение. Ширина ленточки 2ецилиндрической поверхности срезанного пальца равна:

, где

Отсюда:

Литература

1. Справочник технолога - машиностроителя. Т2\ под ред.А.Г. Косиловой и др. - М.: Машиностроение, 1985 г.496 с., ил.

2. Станочные приспособления: Справочник. В 2х томах. - Т1 \ под ред. Б.Н. Вардашкина и др., 1984, 592с., ил.

3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога \ А.А. Панов и др. - М.: Машиностроение, 1988, 736 с., ил.

superbotanik.net

Реферат: Курсовая работа: Станочное приспособление

Министерство Образования Российской Федерации

Рязанская Государственная Радиотехническая Академия

Кафедра ТРЭА

Станочное приспособление

Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу

"Проектирование технологической оснастки"

Содержание

Введение

1. Исходные данные для проектирования

2. Описание устройства и работы приспособления

3. Базирование заготовки

4. Закрепление заготовки

5. Расчет надежности закрепления

5.1 Расчетная схема воздействия сил

5.2 Расчет нагрузок, создаваемых силами резания

5.3 Расчет усилий зажима

5.4 Расчет размеров элементов зажима

Заключение

Список литературы

Введение

Повышение производительности труда при применении технологической оснастки обеспечивается следующим:

– сокращением вспомогательного времени на установку и закрепление заготовки;

– интенсификацией режимов резания за счет увеличения жесткости и виброустойчивости системы СПИД;

– сокращением пригоночно-слесарных работ при сборке изделия;

– расширением многостаночного обслуживания;

– устранением разметки заготовок перед обработкой;

– повышением точности изготовления и т.д.

Деталь ХХХ изготавливается в серийном производстве, годовой объем выпуска – партия … штук.

– установочные эл-ты;

– зажимные эл-ты;

– эл-ты для направления режущего инструмента;

– корпус.

Деталь ХХХ (741158):

– материал – сталь …, …, твердость обрабатываемой поверхности HRC

– обрабатываемая поверхность:

– масса заготовки …г, размеры …x…x… (см. Приложение, лист 2).

Заготовка:

– базы

– припуск в отверстии снимается на всю толщину заготовки.

На наружной поверхности корпуса имеются два отверстия М… для закрепления болтами на рабочем столе станка.

Снятие заготовки производится, соответственно, в обратной последовательности.

Для демонтажа приспособления необходимо отвернуть болты М…, закрепляющие корпус на столе станка.

Для правильной работы приспособления необходимо:

– убедиться в отсутствии посторонних предметов и загрязнений между корпусом приспособления и станком;

– убедиться в отсутствии посторонних предметов и загрязнений в рабочем окне корпуса приспособления;

3. Базирование заготовки

4. Закрепление заготовки

станочное приспособление заготовка зажим

5. Расчет надежности закрепления

где n – частота вращения инструмента, об/мин.

Отсюда:

Связь между мощностью и осевой силой Ро – соотношением:

где v – скорость резания, м/мин.

Отсюда:

где kз – коэффициент запаса;

P – сила, расчитанная в п. 5.2.

где kз – коэффициент запаса;

M – момент, расчитанный в п. 5.2;

L – расстояние от центра масс заготовки до предполагаемого отверстия;

f1 – коэффициент трения в зоне контакта прижим – заготовка;

f2 – коэффициент трения в зоне контакта опора – заготовка;

– угол между базовыми поверхностями.

Примем

где – k1 – коэффициент неточности расчета (1.5 – 2.0), примем k1 = 1.5;

– k2 – коэффициент случайных неровностей на поверхности заготовки, при чистовой обработке k2 = 1.0;

– k3 – коэффициент затупления и выкрашивания режущей кромки инструмента, см. табл. 1;

– k4 – коэффициент прерывистости резания (1.0 – 1.2), примем k4 = 1.1;

– k5 – коэффициент нестабильности усилия, при ручном зажиме k5 = 1.2;

– k6 – коэффициент крутящего момента, примем k6 = 1.5.

Таблица 1.

Метод обработки	Силовые компоненты резания	Коэффициент kз	Материал заготовки
Сверление	Mкр P0	0.15 1.0	Чугун
Зенкерование	Mкр P0	1.3 1.2	– <> –
Предварительное точение	Px Py Pz	1.0 1.0 1.4 (1.1) 1.2 (1.4) 1.6 (1.0) 1.25 (1.3)	Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун
Фрезерование	Pz	1.7 1.3	Сталь Чугун
Шлифование	Pz	1.2	–
Протягивание	Pz	1.5	–