Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ технологичности конструкции детали

1.2 Выбор метода получения заготовки

1.3 Проектирование маршрутного технологического процесса механической обработки детали

1.4 Проектирование операционного технологического процесса

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Формулирование служебного назначения станочного приспособления, разработка его принципиальной схемы

2.2 Расчет усилия закрепления

2.3 Расчет параметров силового привода

2.4 Описание конструкции и принципа работы приспособления

2.5 Прочностные расчеты деталей приспособления

2.6 Расчет погрешности установки заготовки в приспособлении

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Быстрый рост современного машиностроения - важнейшей отрасли промышленности - определяет темпы переоснащения новой техникой других отраслей народного хозяйства и ведет к дальнейшему совершенствованию технологии машиностроения.

Технический прогресс, в свою очередь, требует непрерывного совершенствования, разработки новых типов машин. При подготовке производства к выпуску новых машин ставятся требования максимального сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства.

Новые станки по сравнению со старыми являются более сложными и точными по конструкции и поэтому обеспечивают повышение качества выпускаемых машин. Основной задачей при подготовке производства к выпуску новых машин являются разработка и внедрение более прогрессивных способов проектирования и изготовления технологической оснастки.

Проектирование и изготовление технологической оснастки могут составлять до 80% трудоемкости и 90% длительности технологической подготовки производства к выпуску новых машин. Затраты на оснастку составляют 10-15% себестоимости машин. Наиболее значительными являются затраты на станочные приспособления. Опыт передовых машиностроительных заводов показывает, что стандартизация и нормализация элементов приспособлений позволяют резко сократить сроки проектирования и изготовления станочных приспособлений.

В связи с изменением методов проектирования и структуры технологической оснастки широкое применение получила оснастка многократного использования. Опыт заводов показывает, что внедрение переналаживаемых станочных приспособлений в два-три раза сокращает трудоемкость проектирования и в три-четыре раза цикл изготовления станочных приспособлений. Технологическая оснастка многократного использования успешно применяется в различных типах производства.

Постоянно увеличивающееся количество применяемых приспособлений и значительный удельный вес их стоимости в общих затратах на подготовку производства требуют создания наиболее рациональных конструкций приспособлений, экономического обоснования разработанных вариантов приспособлений, снижения их металлоемкости, рационального применения материалов для деталей приспособлений и назначения наиболее целесообразных видов термической обработки.

Цель проектирования и создания станочного приспособления состоит в следующем: создать работоспособное, высокопроизводительное и экономичное приспособление.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Анализ технологичности конструкции детали

Данная деталь относится к деталям типа вал.

Изготавливается из стали 45 ГОСТ 4543-71, которая имеет следующий химический состав: С=0.45%, Cr около 1%, Ni около 1%, остальное Fe. Эта сталь относится к конструкционным улучшаемым сталям и имеет следующие физико-механические характеристики: _в =600МПа, _т =400МПа, =16% [2], стали данного состава обрабатываются резанием удовлетворительно.

Данная деталь имеет все размеры, которые необходимы для изготовления. На все размеры указаны предельные отклонения и параметры шероховатости. Все требования шероховатости соответствуют точности размеров.

На чертеже указаны все виды сечения необходимые для анализа обработки детали и представления деталей.

На чертеже в качестве конструкторской базы представлено ось детали.

Данная деталь является жесткой, так как отношение длины детали к диаметру не больше 10. Следовательно, для обеспечения жесткости при обработки нет необходимости применение люнета или специальной оснастки.

Данную деталь, учитывая режимы и условия работы, нецелесообразно заменить сборочным узлом.

Данная деталь подвергается термообработке- нормализация. Нормализация проводиться для снятия внутренних напряжений после черновой и перед чистовой лезвий обработки.

Для всех поверхностей выполнены условия врезания и выхода инструмента. Для измерения доступны не все поверхности:

- длина шпоночного паза обеспечивается при обработке;

- размеры канавки обеспечивается инструментом.

Для изготовления детали возможно применение высоко продуктивных технологических методов и технологической оснастки.

Самая точная поверхность o50к6. Точность обеспечивается черновым и чистовым точением с последующим двойным шлифованием. Поверхность o64h8, o55h8, o50h8, o40h8 достигают черновым и чистовым точением с последующим черновым шлифованием. Точность остальных поверхностей можно достичь после черновой легвийной обработки.

При изготовлении данной детали, учитывая серийность и конструктивные особенности, нет необходимости использовать высокопроизводительние методы обработки- станки с ЧПУ.

В целом деталь технологична.

1.2 Выбор метода получения заготовки

В качестве критериев выбора метода получения заготовки принимаем: во-первых - возможность получения детали из определенного материала, т. е. соответствие физико-механических свойств материала требованиям метода (жидкотекучесть, пластичность и т.д.). Во-вторых - коэффициент использования материала. Еще одним, пожалуй, наиболее веским критерием, является себестоимость заготовки.

Основными способами получения заготовки данной детали являются штамповка, ковка и прокат.

Наиболее рационально получение штампованной заготовки, так как форма такой заготовки наиболее приближена к форме готовой детали, что позволяет значительно сократить припуски на механическую обработку, а также, с учетом партии выпуска данных деталей это наиболее производительный метод.

Использование кованых заготовок и заготовок из проката нерационально, так как значительно увеличиваются припуски под механическую обработку и масса снимаемого металла. Это влечет увеличение себестоимости продукции.

Так как деталь представляет собой тело вращения (вал), то массу заготовки определяем по формуле:

.

где: D- диаметр ступени вала;

L- длина ступени вала;

- плотность материала, из которого изготовлен вал.

Определим массу заготовки получаемой из проката:

Тогда коэффициент использования материала равен:

.

Определим массу заготовки получаемой штамповкой:

Тогда коэффициент использования материала равен:

.

Следовательно, исходя из серийности и К_и , принимаем метод получения заготовки- штамповка в закрытых штампах.

Рисунок 1 - Общий вид заготовки

1.3 Проектирование маршрутного технологического процесса механической обработки детали

Маршрутный технологический процесс обработки шпинделя разработан с учетом производства детали - среднесерийное. Последовательность и содержание операций обусловлены способом получения заготовки, необходимостью достижения заданного качества и точности поверхностей детали, а также стремлением изготовить деталь заданного качества с минимальной себестоимостью и заданной производительностью.

005 - Заготовительная (штамповка)

010 - Фрезерно- центровальная

Оборудование: фрезерно - центровальный станок.

Оснастка: призмы 2 шт. ГОСТ 12196 - 66, прихват.

Инструмент: фреза 2210-0063 ГОСТ 9304 - 69 Т5К10,

сверло центровочное 2317-0104 ГОСТ 14952-75.

За базу принимается наружная поверхность и торец.

А. - установить и снять заготовку

1. Фрезеровать торцы одновременно, выдерживая размер 245 мм.

2. Сверлить два центровых отверстия

015 - Токарно- винторезная

Оборудование: токарно-винторезный станок.

Оснастка: 3-х кулачковый патрон.

Инструмент:

резец 2101-0637 ГОСТ 20872-80 Т15К6,

Мерительный инструмент:

штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89.

А. Установить, снять заготовку (база - левый торец, 50)

1. Точить 40 предварительно.

2. Точить торец 40/50.

3. Точить 50 предварительно.

4. Точить 55 предварительно.

5. Точить торец 55/64.

6. Точить 64 предварительно.

Б. Переустановить заготовку (база - правый торец, 40)

7. Точить 50 предварительно.

8. Точить торец 50/64.

020 - Т.О. (нормализация)

025 - Токарно- винторезная

Оборудование: токарно-винторезный станок.

Оснастка: 3-х кулачковый патрон.

Инструмент:

резец 2103-0713 ГОСТ 20872-80 Т5К10,

резец канавочный специальный .

Мерительный инструмент:

штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89.

А. Установить, снять заготовку (база - правый торец, 180)

1. Точить фаску 2х45.

2. Точить 40h8 окончательно.

3. Точить 50h8 окончательно.

4. Точить 50k6 окончательно.

5. Точить канавку.

6. Точить 55h8 окончательно.

7. Точить 64 окончательно.

Б. Переустановить заготовку (база - правый торец, 40)

8. Точить 50 окончательно.

9. Точить фаску 2х45.

10. Точить канавку.

030 - Вертикально- фрезерная

Оборудование: вертикально- фрезерный станок.

Оснастка: приспособление специальное.

Инструмент: концевая фреза 2223- 0003 ГОСТ 17026-71

Мерительный инструмент:

штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89.

А. Установить, снять заготовку (база - 50к6, левый торец)

1. Фрезеровать шпоночный паз, выдерживая размер 50мм.

035 - Круглошлифовальная

Оборудование: круглошлифовальный станок.

Оснастка: центр, штырьковый центр.

Инструмент: шлиф. круг ПП 320?63?63 4А М28 ГОСТ 2424-83.

Мерительный инструмент: микрометр.

А. Установить, снять заготовку (база - левый торец, центровые отверстия)

1. Шлифовать 40h8 окончательно.

2. Шлифовать 50h8 окончательно.

3. Шлифовать 50k6 предварительно.

4. Шлифовать 55h8 окончательно.

5. Шлифовать 64h8 окончательно.

6. Шлифовать 50k6 предварительно.

040 - Круглошлифовальная

Оборудование: круглошлифовальный станок.

Оснастка: центр, штырьковый центр.

Инструмент: шлиф. круг ПП 320?63?63 4А М28 ГОСТ 2424-83.

Мерительный инструмент: микрометр.

А. Установить, снять заготовку (база - левый торец, центровые отверстия)

1. Шлифовать 50k6 окончательно.

2. Шлифовать 50k6 окончательно.

1.4 Проектирование операционного технологического процесса

Согласно заданию выполняем детальное проектирование операции 030 вертикально-фрезерной.

Для выполнения данной операции принимаем вертикально-фрезерный станок- 6Р13 , со следующими характеристиками:

- размер рабочей поверхности стола: 400х1600мм;

- частота вращения шпинделя: 2000об/мин;

- максимальная скорость перемещения: 2400 мм/мин;

- мощность двигателя: 7,5 кВт;

- масса станка: 5650 кг;

Для заданной операции принимаем следующую схему базирования:

Рисунок 1.4 - теоретическая схема базирования.

Расчет режимов резания на фрезерную операцию.

Определяем подачу при фрезеровании стальной заготовки концевой твердосплавной фрезой [8]: S_z=0,18 (мм/зуб).

Скорость резания:

[8];

где : C_v=234- табличный коэффициент [8],

q= 0.44, x=0.24, y=0.26, u=0,1, p=0,13; m=0,37 - показатели степени [8],

T=120мин - период стойкости инструмента [8],

D=16мм - диаметр фрезы,

Z=4 - количество зубьев фрезы,

t= 3мм - глубина резания,

B=16мм - ширина фрезерования,

K_v - поправочный коэффициент,

K_v=K_мv K_пv K_иv, где:

K_мv=К_г (750/_в) , где:

K_мv - коэффициент, зависящий от материала заготовки,

К_г=0.7 [8], n_v=1.35,

_в= 600МПа - предел прочности материала заготовки.

K_мv=0.7(750/600)^1.35=0.95,

K_пv =1 - коэффициент, зависящий от состояния поверхности заготовки,

K_иv=1 - коэффициент, зависящий от геометрии инструмента, K_v=0.95.

 м/мин.

Частота вращения инструмента рассчитывается по следующей зависимости:

(об/мин).

Рассчитаем силы резания:

;

гдеz - число зубьев фрезы;

n - частота вращения фрезы;

t - глубина резания; (t=3мм)

значения коэффициента С_р и показателей степени приведены ниже [8].

С_р=12.5; х=0,85; y=0,75; u=1,0; q=0,73; w=-0.13.

- поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [3, с.264, т.9].

Размещено на http://www.allbest.ru/

.

(Н).

Для данной схемы фрезерования:

Ph/Pz=0.6…0.8 [8, с.292],

Ph=Pz*0.7=2025*0.7=1418H.

Px/Pz=0.5…0.55 [8, с.292],

Px=Pz*0.5=2025*0.55=1114H.

Эффективная мощность резания [8]:

Nрез== кВт.

Крутящий момент на шпинделе [8]:

(Н?м).

По принятой из паспорта станка частоте вращения шпинделя рассчитываем фактическую скорость резания, а также эффективную мощность резания:

(об/мин);

(м/мин);

(кВт).

Сравним полученную мощность с паспортной мощностью станка: . Для вертикально-фрезерного станка модели 6Р13 мощность главного привода электродвигателя (кВт).

Нормирование операции

Определение штучно-калькуляционного времени:

, где:

N=100 шт.

.

Основное время при фрезеровании концевой фрезой определяется следующим образом:

;где

(мм/м) - минутная подача.

(мм);

l - длина фрезеруемой поверхности;

l₁ - врезание фрезы [3].

(мин).

Вспомогательное время равно tв=t_в.у.+t_м.в., где t_в.у.-время на установку и снятие заготовки (принимаем 0,6 мин [8] ); t_м.в.- время, связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхности (принимаем 0,1мин [8]).

Тогда tв=0,6+0,1=0,7мин

tобсл=12 мин [8]- время на обслуживание рабочего места.

t_n- время на личные потребности, мин; назначается в % от оперативного времени: t_оп=t_о+t_в.у.+t_м.в.=0,1+0,6+0,1=0,8 мин. Принимаем t_n=0,1мин.

На основании этого получаем, что штучное время равно:

(мин).

Подготовительно - заключительное время состоит из времени на установку приспособления на столе станка, настройки станка, получение и сдача инструмента и приспособления. Получаем, что Тп..з. = Тп..з.1 +Тп..з.2 +Тп..з.3 =16+14+2.7=32.7 мин [8].

(мин).

2. Конструкторская часть

2.1 Формулирование служебного назначения станочного приспособления, разработка его принципиальной схемы

Проектирование специального зажимного приспособления будем выполнять для вертикально-фрезерной операции для обработки шпоночного паза. Заготовка базируется по наружной цилиндрической поверхности и торцу.

Принципиальная схема приспособления имеет вид:

Рисунок 2.1 Принципиальная схема приспособления.

Как видно из рисунка 2.1, деталь базируется в специальном приспособлении. Установочной базой является цилиндрическая поверхность o50. При данной схеме базирования конструкторская база совпадает с технологической.

2.2 Расчет усилия закрепления

Для определения усилия закрепления составляем расчетную схему:

Рисунок 2.2 - Расчетная схема

Сила Р_х прижимает заготовку к приспособлению - этому противодействовать не стоит. Сила Р_н стремится сдвинуть заготовку вдоль призм. Этому противодействуют силы трения , возникающая в месте приложения усилия закрепления, силы трения - возникающая в месте контакта заготовки с опорами приспособления. Момент силы Р_V стремится повернуть заготовку вокруг оси. Этому противодействуют момент силы трения , возникающая в месте приложения усилия закрепления и моменты сил трения , возникающие в месте контакта заготовки с элементами приспособления.

Составим уравнения равновесия заготовки:



заготовка деталь станочный привод

Откуда:

Откуда:

Рассчитаем усилие закрепления:

где К = k₀k₁k₂k₃k₄k₅k₆[8];

k₀ - коэффициент гарантированного запаса, принимаем k₀=1,5;

k₁ - коэффициент возрастания силы резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях. При чистовой обработке k₁=1,0; k₂ - коэффициент, характеризующий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. При фрезеровании торцевой фрезой k₂=1,7;

k₃ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. Принимаем k₃=1,0;

k₄ - коэффициент, учитывающий постоянство силы закрепления в зажимном механизме. При использовании пневмоцилиндров k₄=1,0;

k₅ - коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток управления, k₅=1,0;

k₆ - коэффициент, учитывающий неопределенность контакта заготовки с установочными элементами. При использовании точечных опор k₆=1,0;

k = 1,51,01,01,71,01,01,0=2,5

Принимаем К = 2,5.

Суммарное усилие закрепления будет рравно:

2.3 Расчет параметров силового привода

Усилие на приводе рычажного механизма определяется по формуле:

W=Q(l₁/l₂)

гдеQ - усилие закрепления; [Н];

l₁,l₂ - длины плеч рычагов (принимаем l₁/l₂=0,5)

Тогда:

W=Q/2=13625/2=6812 (Н).

Зная усилие на приводе, рассчитаем параметры гидроцилиндра, к которым относятся диаметры цилиндра и штока.

Диаметр цилиндра при подаче давления в штоковую полость:

,

где Q - усилие на приводе, [Н];

р - давление в гидросети, р =5 [Мпа];

- КПД привода, = 0,9.

(мм).

Принимаем диаметр цилиндра Dц станд = 50 (мм).

Диаметр штока определяется по следующей зависимости: dшт = 0,5Dц,

Подставив все необходимые значения, получаем: dшт = 0,550 =25 (мм).

Определяем фактические значения усилия на приводе и усилия закрепления:

(Н).

(Н).

2.4 Описание конструкции и принципа работы приспособления

Конструкция приспособления изображена на чертеже

Данное приспособление базируется на стол вертикально-фрезерного станка, базируясь по центральному Т-образному пазу с помощью шпонки 14, которая крепится болтом 15, и крепится на столе при помощи привертных болтов. На основании приспособления 1 крепятся опорные призмы 10 при помощи винтов 13 и штифтов 9. Гидроцилиндр устанавливается с помощью болта 11 и пружинной шайбы 12, в шток гидроцилиндра вкручивается тяга 4, которая фиксируется гайкой 6.

В поршневую полость гидроцилиндра подается масло, которое перемещает поршень со штоком вверх, тем самым тяга перемещается вверх и поворачивает рычаг 2 относительно оси 5, при этом заготовка закрепляется рычагом. Раскрепляется заготовка подачей в штоковую полость гидроцилиндра масла, который перемещает поршень со штоком вниз, тем самым тяга перемещается вниз и происходит раскрепление заготовки.

2.5 Прочностные расчеты деталей приспособления

Исходя из конструкции приспособления, следует, что наиболее нагруженными элементами являются ось и рычаг. Эти элементы следует рассчитать на прочность.

Рисунок 5 - Эскиз рычага.

Расчёт пальца из условий прочности материала на срез:

,

где: [_ср] - допускаемое напряжение материала на срез

[_ср] =150 МПа [2] ,

А_с - площадь поперечного сечения

А_ср=,

мм,

принимаем: D=16 мм.

Расчёт рычага из условий изгибной прочности материала:

,

где: _и -допускаемое напряжение материала рычага на изгиб,

_и=215 МПа [2],

W - осевой момент сопротивления поперечного сечения рычага (принимаем рычаг квадратного сечения шириной b с отверстием для пальца),

,

Следовательно:

мм,

принимаем b=35мм.

2.6 Расчет погрешности установки детали в приспособление

Погрешность установки определяется следующим образом по [2]:

,

где - погрешность закрепления;

- погрешность базирования;

- погрешность приспособления, возникает при установке заготовки в приспособлении, связана с погрешностью изготовления и сборкой зажимного приспособления, а также с износом установочных элементов и неточностью установки приспособления на станке. Эти составляющие носят случайный характер, и их геометрическая сумма образует погрешность приспособления.

Погрешность закрепления :

[8]

С₁=0,086+8,4/D_заг

Rz-шероховатость поверхности заготовки, которая устанавливается на призмы; НВ- твердость заготовки; l-общая длина контакта поверхности заготовки с призмами;

мм

Погрешность базирования при установке на призмы с углом б=20° равна:

,

TD- поле допуска выдерживаемого размера

мм

Зазоры в элементах приспособления не влияют на погрешность при выдерживании размера 50^+0,62 и тогда погрешность приспособления .

Следовательно погрешность установки равна:

(мм).

Для работоспособности и обеспечения точности выполняемого размера, должно выполняться следующее условие:

,

Где Т - поле допуска выдерживаемого размера- 50Н14^+0,62.

(мм).

Следовательно, условие выполняется.

Выводы

В результате выполнения курсового проекта было спроектировано специальное приспособление для обработки заготовки на вертикально-фрезерном станке, а также разработан сборочный чертеж приспособления, карта наладки на вертикально-фрезерную операцию, спецификация к сборочному чертежу.

Также были проведены расчеты приспособления на точность, проведены расчеты усилия закрепления и усилия на приводе и прочностной расчет наиболее нагруженных деталей. Сделан вывод о пригодности приспособления: применение данного приспособления позволяет выдержать точность получаемого размера, так как погрешность установки заготовки перекрывается третью поля допуска на размер.

Список использованной литературы

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т1, Т2, Т3. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине „Технологическая оснастка" (для студентов специальности 7.090202 „Технология машиностроения" всех форм обучения) / Сост.

Обработка металлов резанием: Справочник технолога/ А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова. - М.: Машиностроение. 1988. - 736 с.: ил.

Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного времени для нормирования станочных работ. Серийное производство. - М.: Машиностроение, 1988. - 736 с.

Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учеб. пособие / П.А. Руденко, Ю.А. Харламов, В.М. Плескач; Под общ. ред. В.М. Плескача. - К.: Выща шк., 1991. - 247 с.: ил.

Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, переработанное и дополненное./ Под ред. Ю.В. Барановского, Л.А. Брахмана и др. - М.: Машиностроение, 1972. - 409 с.

Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.: ил.

Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т1, Т2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М

Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах./Ред. Совет: Б.Н. Вардашкин, (пред.) и др. - М: Машиностроение, 1984. - Т1, Т2/ Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. - 592 с., ил.

Размещено на Allbest.ru