Технологическая оснастка

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Камбарский машиностроительный колледж (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т Калашникова»

Курсовой проект

Технологическая оснастка

Студент: Д. Сопачев

Руководитель: Т.Г.Гущина

Н.контроль: Т.Г.Гущина

2023

СОДЕРЖАНИЕ

станочное приспособление деталь прижим чертеж

Введение

1. Общий раздел

1.1 Описание конструкции детали, операции, для которой необходимо разработать приспособление

1.2 Разработка схемы базирования детали на данной операции

1.3 Выбор типа приспособления и описание принципы его работы

2. Специальный раздел

2.1 Операционные эскизы на предшествующую операцию и операцию, для которой проектируется приспособление

2.2 Расчет погрешности базирования

2.3 Разработка схемы силового замыкания заготовки в приспособлении

2.4 Расчет сил резания, крутящего момента для заданной технологической операции

2.5 Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

2.6 Определение основных параметров привода приспособления

2.7 Прочностные расчеты 1-2 деталей приспособления

2.8 Анализ проектируемого приспособления и расчет его экономической эффективности

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Станочное приспособление-это вспомогательное инструмент производства для установки заготовок с целью обработки на металлорежущих станках.

В зависимости от типа станка станочные приспособления подразделяются на токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и т.д. В общем объёме средств технологической оснастки 50% составляют станочные приспособления.

С помощью станочных приспособлений можно решить три основные задачи:

-базирование обрабатываемых деталей на станках производится без выверки, что ускоряет процесс базирования и обеспечивает возможность автоматического получения размеров на настроенных станках;

-повышается производительность, и обеспечиваются условия труда рабочих за счет применения многоместной, многопозиционной и непрерывной обработки;

-расширяются технологические возможности станков.

Приспособления различают в зависимости от типа производства. В массовом и крупносерийном производствах в основном применяют специальные приспособления, предназначенные для выполнения определенных операций для заданных заготовок на конкретном станке. В условиях серийного производства применяют агрегатированные приспособления, состоящие из базовой части и сменных насадок. В мелкосерийном производстве широко распространены универсальные и универсально-сборные приспособления.

Темой данной курсовой работы является разработка станочного приспособления для обработки детали Наладка на вертикально сверлильной операции.

Целью выполнения курсовой работы является закрепление учебного материала предмета, проверка способности студентов самостоятельно проанализировать назначения и условия, в которых находится каждая проектируемая деталь, и дать наиболее рациональное конструкторское решение с учетом технологических, эксплуатационных и экономических требований.

В процессе выполнения курсового проекта студенты приобретают навыки пользования технической и справочной литературой, развивают умение вести вычислительную работу. Курсовая работа должна соответствовать современному уровню проектирования технологической оснастки.

1.ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Описание конструкции детали, операции, для которой необходимо разработать приспособление

Обрабатываемая деталь называется Прижим КМКД.КП3116.00012-9 входит в конструкцию штампа для передачи давления на соответствующие детали штампа штифтами, пропускаемыми через отверстия плиты стола пресса. Материал детали сталь малоуглеродистая обычного качества Ст3 ГОСТ 380-2005. Заготовкой детали является штамповка в штампах

Рисунок 1- прижим 3д

Исходя из годовой программы выпуска 3000шт. применяется среднесерийное производство.

Деталь прижим удобна для обработки.

Жесткость, удобство и надежность базирования и закрепления при обработке обеспечиваются. Геометрическая форма и взаимное расположение поверхностей детали достаточно обусловлены. Шероховатость отдельных поверхностей не завышена.

Для фрезерования паза в размер 14h14 на глубину 65мм применим станок высокой производительности -Вертикально-фрезерный Optimum F4 с ЧПУ - с ЧПУ Siemens.



Рисунок 2-Чертеж детали

Таблица 1 - Химический состав стали

Углерод С	Марганец Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Cu	As
		не более
0,14-0,22	0,30-0,60	0,07	0,4	0,05	0,30	0,30	0,30	0,08

Таблица 2-Механические свойства стали

Состояние поставки	0,2	В	5, (4), %
	не менее
Штамповка в штампах	235	360-460	27

Таблица3-Техническая характеристика Вертикально-фрезерного станка Optimum F4 с ЧПУ - Siemens

ХАРАКТЕРИСТИКА	ЗНАЧЕНИЕ
Общая потребляемая мощность	8,5 кВт 380 В ~50 Гц
Привод шпинделя	2,2 кВт
Крутящий момент шпинделя	14 Нм
Насос подачи СОЖ	95 Вт
Шпиндель
Число оборотов шпинделя	50 - 9 000 об/мин
Конец шпинделя	BT 30
Максимальный диаметр торцевой фрезы	60 мм
Максимальный диаметр концевой фрезы	30 мм
Координатный стол
Размер стола, Д х Ш	690 х 210 мм
Расстояние шпиндель-стол	90 - 390 мм
Размер Т-пазов, ширина / количество / между	16 мм / 3 / 63 мм
Максимальная нагрузка на стол	100 кг
Сменщик инструмента
Количество инструмента	8
Максимальный диаметр инструмента	70 мм
Перемещения
Ось X	310 мм
Ось Y	200 мм
Ось Z	300 мм
Подача по осям
Рабочая подача (оси X, Y, Z)	10 000 мм/мин
Точность
Повторяемость	0,015 мм
Позиционирование	± 0,015 мм
Габаритные размеры
ДхШхВ	1800x1640x2000 мм
Емкость бака СОЖ	50 литров
Масса Opti F4 CNC станка	1800 кг

1.2 Разработка схемы базирования для данной операции

Чертеж детали прижим 12-9 . Заданная операция фрезерования паза в размер 14h14 на глубину 65мм. Анализ обрабатываемой заготовки, выбор элементов приспособления и схем установки. Из чертежа следует, что обрабатываемый паз. выполняются по 14 квалитету (h14) точности. Точность выдерживаемого размера обеспечивается концевой фрезой из быстрорежущей стали.

Рисунок 3 - Теоретическая схема базирования

Точки 1,2 и 3- установочная база - лишает деталь 3х степеней свободы: одного перемещения вдоль оси Z и 2х поворотов вокруг осей x и y.

Точки 4 и 5- двойные опорные базы - лишают деталь 2х степеней свободы: 2х перемещений вдоль осей Y и X.

Рисунок 4 - Практическая схема базирования

Для базирования по нижней поверхности применяются штыри, чтобы деталь не устанавливалась на поверхность оправки

Данная схема установки лишает деталь 3х степень свободы (точки 1,2 и 3) - возможности перемещаться вдоль оси OZ и вращаться вокруг осей OY и OX.

Боковая поверхность является двойной опорной базой (точки 4 и 5) и лишает деталь 2х степеней свободы - вращения вокруг оси OZ и перемещения вдоль оси OY.

1.3 Выбор типа приспособления и описание принципа его работы

Данное приспособление предназначено для установки и зажима детали прижим на вертикально-фрезерный станок Optimum F4 с ЧПУ.

В приспособлении можно устанавливать заготовки размером 100-250 мм. Для закрепления заготовки на поворотной части на верхней поверхности подвижной и неподвижной губок устанавливаются две призмы.

При поступлении сжатого воздуха в нижнюю полость пневмоцилиндра поршень движется вверх, через рычаг перемещает подвижную губку, и обрабатываемая деталь зажимается. При разжиме обрабатываемой детали поворотом рукоятки распределительного крана, находящегося на питающих трубопроводах отключают сжатый воздух поршень опускается вниз, подвижная губка перемещается вправо. Подвижная губка при зажиме детали перемещается пневмоприводом влево на 5-6 мм.

Зажим заготовки в тисках регулируется с помощью приставки силой 4900-334800 Н (500-3600кгс) при давлении сжатого воздуха в пневмокамере

0,39 МН\м І(4кгс/см І). Приспособление устанавливают на вертикально-фрезерного станка Optimum F4 с ЧПУ и закрепляют болтами.

Рисунок 5 - Приспособление для фрезерования

2.ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Операционные эскизы на предшествующую операцию и операцию,для которой проектируется приспособление

Рисунок 6 Эскиз на вертикально фрезерную операцию с ЧПУ

Рисунок 7 Эскиз на вертикально фрезерную операцию с чпу

2.2 Расчет погрешности базирования

Рисунок 8-Схема базирования заготовки с установочными элементами приспособления

При базировании детали на данной операции необходимо обеспечить получение паз в размер 14мм на длину 65 мм по 14 квалитету (шероховатость поверхности Ra 6,3)

Деталь устанавливается по штыри и двум боковым поверхностям. Базирование осуществляется в призму. Приспособление тисочного типа с призматическими губками является самоцентрирующимся, поэтому погрешность базирования будет равна нулю, Е_б =0.

Для обеспечения необходимой точности обрабатываемой детали при конструировании приспособления следует выбрать такую схему в которой будет соблюдено условие:

Е ? [E_б]

где Е и Е_б - соответственно действительное и допускаемое значение погрешности базирования заготовки в приспособлении.

Допускаемое значение [E_б] погрешности базирования обрабатываемой детали в приспособлении определяется по формуле

[E_б] = T-w*K (1)

где Т - допуск получаемого размера детали, Т=0,43мм

w - точность обработки детали, достигаемая при выполнении на данной операции, т.к деталь обрабатывается на станке с ЧПУ, точность обработки будет высокая, значит w = 0,21 мм

К - коэффициент серийности, К = 0,6

[E_б] = 0,43 - 0.21*0.6 = 0,304мм

0<0,304

Так как действительная погрешность базирования заготовки (0мм) меньше допускаемого значения (0,024мм), то выбранная схема базирования приспособления будет обеспечивать точность изготавливаемой детали в приспособлении.

2.3 Разработка схемы силового замыкания заготовки в приспособлении

Рисунок 9- Схема действия сил

2.4 Расчет сил резания, крутящего момента для заданной технологической операции

P = (2)

где z - число зубьев фрезы; n - частота вращения фрезы, об/мин.

С_p = 68.2, q = 0.86, y = 0.72, x = 0.86, w = 0;u = 1; z = 6;

- глубина фрезерования, = 14мм;

- подача на один зуб, = 0,10 мм/мин;

- ширина фрезерования, = 65мм;

- диаметр фрезы; = 14мм

n-частота вращения шпинделя,500об/мин

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала, K_p=K_мр;

ⁿ (3)

где n - показатель степени n=0.3;

ⁿ= 0,89 (4)

P_z = (5)

P_y=P_z*0,3=4661*0,3=1398H

P_x=P_z*0,5=4661*0,5=2330H

Крутящий момент рассчитывается по формуле:

(6)



2.5 Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

Сила зажима рассчитывается по формуле:

W = (7)

где Pz - сила резания;2383Н

f₁ и f₂- коэффициент трения между поверхностью заготовки и приспособлением;f₁= f ₂=0,1

K - коэффициент запаса;K=1,5

W = = 34957 H

2.6 Определение основных параметров привода приспособления

Принимаем давление воздуха в пневмосети Р=0,4 МПа и КПД з=0,95

Определяем диаметр пневмоцилиндра по формуле

, (8)

где Q-сила тяги на штоке, H

, (9)

где W-сила зажима, Н

l - расстояние от оси до середины оси закрепления, l=50мм

Н-высота призмы, Н=40мм

f-коэффициент трения, f=0,1

Принимаем D=80. Остальные параметры пневмоцилиндра принимаем по ГОСТ 15608-81

Определяем действительную силу зажима:

Q_д=D²*P* (10)

Q_д=²*0.4*0.95=1909.12H

Q_дQ (11)

1909.121821.2H

Расчетная сила зажима получилась меньше силы зажима данного приспособления.

Определяем действительное усилие на штоке:

W_д=Q_д*(1 -)=1909,12*(1 - )=1260.0192H (12)

W_дW (13)

1260.01921201.75H

Расчетное усилие на штоке получилось меньше усилия на штоке данного приспособления.

2.7 Прочностной расчет одной, двух деталей приспособления

Рисунок 10- Расчёт оси на срез

Расчет оси на срез.

фср = Q \ р · r І ? [фср], (14)

Материал оси- ст.45 ГОСТ1050-2013

где фср - нагрузка на ось,

Q - усилие на штоке пневмопривода,

р · r І - площадь оси в поперечном сечении,

[фср] - допустимая нагрузка на ось,

[фср]=100 МПа,

фср = 1821.2/3,14·3І =64 МПа

64<100Мпа

2.8 Анализ проектируемого приспособления и расчет его экономической эффективности

Данное приспособление нормализировано и сконструировано с учетом максимального уменьшения его металлоемкости, которое возможно при готовой конструкции данного приспособления.

Основное направление уменьшения металлоемкости - это назначение оптимальных размеров деталей приспособления, при которых возможна нормальная работа приспособления в течение заданного периода времени без отпуска брака.

Для ответственных деталей применяют более прочные материалы, а для не ответственных - более дешевые, что соответственно снижает число остановок при сборке.

Годовой экономический эффект от применения специального станочного приспособления:

Э=N[*(t_c*c_c-t_н*с_н)+]-(a-E)*(K_c-K_н), (15)

где N-годовая программа выпуска деталей, шт; N=3000шт.

t_c - время на закрепление и раскрепление операции на старом ТП, мин; t_c=0.29 мин

t_н - время на закрепление и раскрепление операции по новому ТП, мин; t_н=0,19 мин

с_с-стоимость 1 часа работы станка по старому ТП, руб; С_с=18руб/мин

с_н-стоимость 1 часа работы станка по новому ТП, руб; С_н=13руб/мин

Э - экономия по зарплате на сопутствующих операциях ТП, руб. (

К_с - стоимость приспособления по старому ТП, руб; К_с=30000руб

К_н - стоимость приспособления по новому ТП, руб; К_н=45000руб

а - годовая норма списания стоимости приспособления а0,5

Е - нормативный коэффициент экономической эффективности Е=0,2

Э=3000*[*(0.29*18-0.19*13)+0]-(0.5-0.2)*(30000-45000)=4632руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данного курсового проекта мною было спроектировано специальное станочное приспособление для фрезерования паза концевой фрезой в размер 14h14мм в детали прижим по размерам и с точностью, указанным в техническом задании. Чертеж приспособления и деталировка оригинальных деталей были выполнены в системе трехмерного моделирования KOMPAS-3D-V13.

В ходе выполнения 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.

Годовой экономический эффект от применения специального станочного приспособления составляет 4632 рубля. В результате этого экономического расчета можно сделать вывод, что внедрение данного приспособления будет выгодно для предприятия.

ЛИТЕРАТУРА

1. Учеб. пособие / А.А Гусев, И.А Гусева ; - М . : Машиностроение, 2000. - 152с.

2. Справочник / Ю.И Кузнецов, А.Р Маслов, А.Н Байков ; - М. : Машиностроение, 1999. - 304с.

3. Методические указания / Л.М. Нестеренко ; - Рыбинск : РГАТА, 2007,-28с

4. Под ред. Косиловой А.Г., Мещерекова Р.К - М. : Машиностроение, 2000. - 684с. т1. ; - 486с. т2.

5. Справочник в 2-х т. / Под ред. Вардашкина Б.Н., Шатилова А.А. ; - М. : Машиностроение,1984. - 592с т1. ; - 656с. т2.

6. Учеб. пособие / В.Ф безъязычный, В.Д Корнеев, Ю.П Чистяков, И.Н Аверьянов ; - Рыбинск : РГАТА, 2006. - 95с.

7. ГОСТ 21495-76 Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения - Введ. 1977-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1990. - 38с.

8. ГОСТ 3.1109-82 Единая система технологической документации. Требования и определения основных понятий : - Введ. 1983-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 2003.- 14с

9. ГОСТ 31.010.01 - 84 Приспособления станочные. Термины и определения : - Введ. 2005-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1987.

Размещено на Allbest.ru