Специальное зажимное приспособление для обработки заготовки на вертикально-сверлильной операции с ЧПУ

Проектирование маршрутного и операционного технологического процесса механической обработки детали. Конструкция и принцип работы приспособления. Расчет усилия закрепления и параметров силового привода. Погрешность установки заготовки в приспособлении.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 21.08.2015
Размер файла 200,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Цель работы: спроектировать специальное зажимное приспособление для обработки заготовки на вертикально-сверлильной операции с ЧПУ.

Разработано: сборочный чертеж приспособления, карта наладки на вертикально-сверлильную операцию с ЧПУ, маршрутный и операционный технологические процессы.

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА, СВЕРЛЕНИЕ, СХЕМА БАЗИРОВАНИЯ, ОПЕРАЦИОННЫЙ ТЕХ. ПРОЦЕСС, МАРШРУТНЫЙ ТЕХ. ПРОЦЕСС, КАРТА НАЛАДКИ.

Содержание

  • Введение
  • 1. Технологическая часть
    • 1.1 Анализ технологичности
    • 1.2 Выбор метода получения заготовки
    • 1.3 Проектирование маршрутного технологического процесса механической обработки
    • 1.4 Проектирование операционного технологического процесса обработки детали
  • 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 Погрешность установки заготовки в приспособлении
  • Заключение
  • Список литературы
  • Введение
  • Без применения технологической оснастки в производстве обойтись практически невозможно. Так при выполнении абсолютно любой технологической операции требуется использовать различную оснастку, например: приспособления, вспомогательные инструменты, транспортную и загрузочную оснастку и др. Причем это относится как к единичному, так и к серийному производству. Наиболее широко используемая разновидность оснастки - станочные приспособления. Их назначение состоит в базировании и закреплении заготовок на станках.
  • Проектирование любого станочного и контрольно-измерительного приспособления характеризуется большим объемом работы, в особенности это касается проектно-конструкторских расчетов.
  • Работы по проектированию оснастки обычно включают анализ ее служебного назначения и имеющихся требований к технологическим операциям, разработку принципиальной схемы (компоновки) приспособления, силовые расчеты и расчеты на точность, выбор силового привода и определение его параметров, технико-экономическое обоснование спроектированного приспособления и его модернизации при изменении номенклатуры выпускаемой продукции. Оптимальная конструкция приспособления позволяет получить требуемую точность обработки заготовки при высокой производительности процесса, обеспечивая безопасности работы и снижение утомляемости рабочего.

1. Технологическая часть

1.1 Анализ технологичности

Данная деталь является телом вращения.

Материал данной детали - ст 3 ГОСТ 380-88,сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, химический состав которой: С0,14-0,22%, Si0,15-0,3%, Mn0,4-0,65%, остальное - железо. Механические свойства: в=400МПа, т=1080Мпа. Данный материал хорошо обрабатывается резанием. Данная деталь не нуждается в термообработке, достаточное количество свойств достигнуто при получении заготовки.

Представленный чертеж детали имеет все необходимые виды, разрезы, сечения, имеет всю информацию для ее изготовления. На чертеже данной детали указаны все размеры с допусками. На каждой поверхности указана шероховатость. Шероховатость всех поверхностей соответствует точности размеров, кроме Ш60Н11 и Ш100е9.Простановка размеров позволяет совмещать конструкторскую и технологическую базы и обеспечить автоматическое достижение точности на настроенных станках.

Конструкция данной детали позволяет ее обработку с применением стандартного и стандартизованного режущего и мерительного инструмента, а также универсальной оснастки. Конструкция детали позволяет вести обработку на универсальном металлорежущем оборудовании.

Не технологичными является : форма канавки ,не соответствует ширина форме стандартного режущего инструмента , на поверхности отсутствуют фаски и скругления.

Наиболее точными поверхностями детали являются поверхности: Ш60Н11 и Ш100е9. Остальные поверхности можно получить однократной механической обработкой.

В целом, деталь - технологична и не представляет трудностей при ее изготовлении.

1.2 Выбор метода получения заготовки

Учитывая материал детали, конструкцию детали, массу детали, а также серийность выпуска (тип производства - среднесерийное) заготовку целесообразно получать штамповкой в закрытом штампе, поскольку этот метод позволяет значительно снизить припуски под обработку и уменьшить трудоемкость обработки.

Общий вид заготовки с размерами и допусками приведен на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Общий вид заготовки.

1.3 Проектирование маршрутного технологического процесса механической обработки

010 Токарная с ЧПУ (станок:Токарный с ЧПУ 16К20Ф3; приспособление: патрон 7100-0013 ГОСТ2575-80;инструмент: - резец контурный PDINR3225P15 ТУ - 035-892-82,резец расточной К.01.5036.000-06 ТУ 2-035-861-82,канавочный резец 035-2128-0545 ОСТ 2И10-8-84 штангенциркуль ШЦ-М-125-0,1 ГОСТ 166-89, база: Ш 160 и торец, Ш60Н11 )

А. Установить и закрепить заготовку

1. Точить торец Ш100е9, цил. поверхность Ш100е9,торец Ш100/ Ш160,цил.пов-ть Ш160 последовательно по программе.

2. Расточить цил.повть Ш60Н11предворительно по программе.

3. Расточить цил.повть Ш60Н11окончательно по программе.

4.Расточить цил.пов-ть Ш90 последовательно по программе.

5. Точить канавку последовательно по программе.

Б. Установить и закрепить заготовку

6.Точить цил.пов-ть Ш100е9, цил.пов-ть Ш160 последовательно по программе.

7. Точить цил.пов-ть Ш100е9 окончательно по программе.

015 Токарно-винторезная (станок: Токарный 16К20; приспособление: патрон 7100-0013 ГОСТ2575-80; инструмент:

- резец 2141-0057 Т5К10 ГОСТ 18883-73 ,штангенциркуль ШЦ-М-125-0,1 ГОСТ 166-89, база: Ш 160 и торец)

А. Установить и закрепить заготовку

1. Подрезать торец Ш160 ,

2.Точить цил.поверхность Ш160,начерно.

020 Вертикально - фрезерная с ЧПУ (станок: Вертикально фрезерный с ЧПУ 6Р11МФ3-1, приспособление: специальное, инструмент: фреза концевая 035-2223-0104 ОСТ 2И62-2-75, тип 2, штангенциркуль ШЦ-М-125-0,1 ГОСТ 166-89, база: Ш60Н11.)

А. Установить и закрепить заготовку

1.Фрезеровать два паза последовательно по программе.

025 Вертикально-сверлильная с ЧПУ (станок вертикально-сверлильный 2Р135Ф2-1, приспособление специальное, сверло спиральное 2300-7005 ГОСТ 686-77, цековка 2350-0683 ГОСТ26258-87 , штангенциркуль ШЦ-М-125-0,1 ГОСТ 166-89, базы: Ш60 и торец. )

А. Установить и закрепить заготовку

1. Сверлить 6 отверстия Ш9 последовательно по программе.

2.Развернуть 6 отверстий Ш14 последовательно по программе.

030 Круглошлифовальная (станок: круглошлифовальный 3М151, приспособление специальное, круг шлифовальный 250х40х76 15А40НС1К8 ГОСТ 2424-83, штангенциркуль ШЦ-М-125-0,1 ГОСТ 166-89, базы: Ш60 и торец.)

А. Установить и закрепить заготовку

1.Шлифовать цил.пов- ть Ш100е9 окончательно.

1.4 Проектирование операционного технологического процесса обработки детали

Выбор основного технологического оборудования

Для вертикально - сверлильной операции выбираем веритикально - сверлильный станок с ЧПУ модели 2Р135Ф2-1.

Вертикально-сверлильный с револьверной головкой, крестовым столом и ЧПУ 2Р135Ф2-1 предназначен для сверления, зенкерования, рассверливания, зенкования, развёртывания, нарезания резьбы, лёгкого прямолинейного фрезерования в условиях мелкосерийного и серийного производства различных отраслей промышленности.

Наличие на станке шестишпиндельной револьверной головки для автоматической смены инструмента, крестового стола с программным управлением позволяет осуществлять координатную обработку заготовок деталей типа крышек, фланцев, панелей без предварительной разметки и применения кондукторов.

Станок имеет большие диапазоны частоты вращения шпинделя и подач, которые полностью обеспечивают выбор нормативных режимов резания при обработке различных конструкционных материалов.

Класс точности станка - Н по ГОСТ 8-77.

Рисунок.1.2 веритикально - сверлильный станок 2Р135Ф2-1

Таблица 1.1 Техническая характеристика станка 2Р135Ф2-1

Наибольший условный диаметр сверления по стали 45, мм

35

Наибольший диаметр нарезаемой резьбы по стали 45, мм

М24

Наибольший диаметр фрезы, мм

100

Наибольшая глубина фрезерования, мм

2

Наибольшая ширина фрезерования, мм

60

Наибольшее усилие подачи при фрезеровании, Н

1500

Наибольший крутящий момент на шпинделе, Нм

200

Количество частот вращения шпинделя

12

Частота вращения шпинделя, мин-1

45-2000, 31-1400

Вылет шпинделя от направляющих колонны, мм

450

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм

40-600

Наибольший ход суппорта по программе, мм

560

Скорость быстрого перемещения суппорта, м/мин.

4

Количество подач суппорта, шт.

18

Рабочая поверхность стола, мм

710х400

Число пазов стола

3

Расстояние между пазами стола, мм

100

Ширина Т-образного среднего паза стола, мм

14А3

Скорость, м/мин.:

быстрого перемещения стола и салазок

7

перемещения стола и салазок при фрезеровании

0,22

Наименьшая скорость перемещения стола, м/мин.

0,05

Поперечный ход по программе, мм:

салазок

360

стола

630

Точность позиционирования стола и салазок на длине хода, мм

0,05

Дискретность задания перемещений, мм

0,01

Мощность электродвигателя, кВт:

привода главного движения

3,7

перемещения суппорта

1,3

поворота револьверной головки

0,75

перемещения стола и салазок

1,1

насоса охлаждения

0,125

Число инструментов в магазине

6

Число одновременно управляемых координат

3

Габариты станка (длина х ширина х высота), мм:

без выносного оборудования

1800х2170х2700

с выносным оборудованием

3500х2450х2700

Масса станка, кг:

без выносного оборудования

4700

с выносным оборудованием

5390

На данной операции контролируется диаметр отверстия. В качестве мерительного инструмента принимаем калибры-пробки гладкие двусторонние со вставками диаметром свыше 3 до 50 мм ГОСТ 14810-69.

1.Переход - сверление

Инструмент: сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 886-77:

Принимаем сверло: 2300-7005 ГОСТ 886-77.

Расчет режимов резания :

1) Глубина резания:

t = 0,5·D мм;

t = 0,5·9=4,5 мм

2) Скорость резания:

м/мин;

Cv=9,8; q=0,40; y=0,5; m=0,20 [табл.28; 3];

T=25 [табл.30; 3];

Кv = КмvКиvКйv=0,57·1·1=0,57

где Кмv - коэффициент на обрабатываемый материал [табл. 1, 3, 7, 8;3];

Киv- коэффициент на инструментальный материал [табл. 4; 3];

Кйv, - коэффициент учитывающий глубину сверления [табл. 29; 3];

, =- 0,9 [табл.1; 3];

Кмv=1 [табл.6; 3];

Кйv=1[табл.31; 3];

Частота вращения шпинделя :

об/мин,

Где vp - скорость резания, м/мин;

D - диаметр отверстия, мм.

об/мин,

Принимаем по паспорту станка частота вращения шпинделя nпр = 800 об/мин.

Действительная скорость резания:

V = 15,71(м/мин)

Крутящий момент Mкр, Н?м, и осевая силаРо, Н:

Мкр = 10 СмDqsyКр;

Р0 = 10 СрDqsyКр;

Ср=68, q=1, y=0,7

См=0,0345, q=2, y=0,8[табл.31; 3]

Кр = Кмр

Кр=0,62;

n=0,75 [табл.11; 3]

Мкр=10 0,0345920,120,80,62=4,78 Н/м;

Рo=10 68 910,120780,62=1229,8 Н/м;

Мощность резания Ne, кВт:

где nпр - частота вращения инструмента или заготовки, об/мин.

2. Переход - цекование

Инструмент: цековка с постоянной направляющей цапфой и цилиндрическим хвостовиком/

Принимаем цековку: 2350-0678 ГОСТ 26258-87.

Расчет режимов резания:

3) Глубина резания:

t = 0,5·D мм;

t = 0,5·5=3 мм

4) Скорость резания:

м/мин;

Cv=16,2; q=0,40;х=0,2, y=0,5; m=0,20 [табл.28; 3];

T=45 [табл.30; 3];

Кv = КмvКиvКйv=0,57·1·1=0,57

где Кмv - коэффициент на обрабатываемый материал [табл. 1, 3, 7, 8;3];

Киv- коэффициент на инструментальный материал [табл. 4; 3];

Кйv, - коэффициент учитывающий глубину сверления [табл. 29; 3];

, =- 0,9 [табл.1; 3];

Кмv=1 [табл.6; 3];

Кйv=1[табл.31; 3];

Частота вращения шпинделя :

об/мин,

гдеvp - скорость резания, м/мин;

D - диаметр отверстия, мм.

об/мин,

Принимаем по паспорту станка частота вращения шпинделя nпр = 800 об/мин.

Действительная скорость резания:

V = 8,73(м/мин)

Расчёт основного времени:

Та=То.а.+Тв.а.,

,

где Li-длина пути проходимого инструментом ,

Smi-минутная подача на данном участке,

n- число технологических участков обработки

Тв.а.=Тв.х.а.+Тост,

где Тв.х.а - время на выполнение автоматических вспомогательных ходов,

Тост.- время технологических пауз. (0,2 мин)

?Lх.х.=(l1+l2+l3+l4+l5+l6)·2

?Lх.х.=(70+70+70+70+70+70)·2=980 мм.

Тв.а.=0,25+0,2=0,45мин.

Время вспомогательной ручной работы ,не перекрываемое временем автоматической работы станка :

Тв= tуст+tв.оп.+ tконтр.

Вспомогательное время на установку и снятие детали :

tв.оп - вспомогательное время связанное с выполнением операции (0,5мин)

Тв= 0,12+0,5+0,14=0,76 мин.

Поправочный коэффициент :

Kсер.=4,17·[(Та+Тв)·nп+Тп-з]-0,216.

Nп-число обрабатываемых деталей в партии (40шт).

Подготовительно заключительное время :

Тп-з=а+b·nи+с·Рр+d·Pnn,

Тп-з=10+1,1·2+0,5·2+0=13,2мин.

Норма штучного времени :

Тш=(Та+Тв·kсер.)·(1+(аобс.+аот.л.)/100),

(аобс.+аот.л.) - время на организационно - техническое обеспечение ,отдых,и личные надобности (10%).

Тш=(1,77+0,76·1,5)·(1+10/100)=2,19мин.

Норма времени на обработку партии деталей :

Тп=Тш·nп+Тп-з

Тп=3,2·40+13,2=141,24 мин.

Норма штучно - калькуляционного времени на деталь :

Тш-к=Тп/ nп,

Тш-к=141,24/40=3,5мин.

2. Конструкторская часть

2.1 Формулирование служебного назначения станочного приспособления, разработка его принципиальной схемы

Специальное приспособление используется при выполнении вертикально-сверлильной операции с ЧПУ; для установки одной заготовки с габаритными размерами 160х14 мм, при сверлении шести отверстий Ш9мм, заготовка базируется по внутренней цилиндрической поверхности и торцу. После чего происходит зенкерование отверстий на Ш 14 и глубину 9.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема станочного приспособления

2.2 Расчет усилия закрепления

Силу закрепления Q определяют из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку. При расчетах всегда учитывают силы резания, реакции опор, силы трения.

Исходными данными для расчета силы зажима и параметров силового привода являются:PО = 1229,8Н, МК=4,78 Н, f = 0,15, d=160 мм,l1=20 мм.

Составим расчетную схему сил действующих при сверлении (Рис. 2.1).

При сверлении со стороны инструмента на заготовку действует осевая сила Poи крутящий момент Mкр. .Осевая сила стремится повернуть заготовку относительно точки О, этому противодействуют моменты сил, возникающих от усилия закрепления Q .

Крутящий момент Mкр стремится повернуть заготовку относительно оси, этому противодействует моменты сил трения Fтр, которые возникает в точке приложения усилия закрепления Q и имеют плечо , а также момент силы трения , который возникает в точке контакта заготовки с установочным элементом и имеет плечо .

где, К - коэффициент запаса.

К0 - коэффициент гарантированного запаса. К0=1,5;

К1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях. К1=1,2 при черновой обработке;

К2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. К2=1;

К3 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом точении. К3=1,2;

К4 - коэффициент, учитывающий постоянство силы закрепления. К4=1;

К5 - коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных устройств. К5=1;

К6 - коэффициент, который учитывают только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры. К6=1,5.

К = 1,5·1,2·1·1,2·1·1·1,5 = 3,24.

Из полученных уравнений равновесия находим составляющие силы закрепления:

Полное усилие закрепления:

Q = 996H

2.3 Расчет параметров силового привода

После определения усилия закрепления рассчитываем исходное усилие на приводеW.

W=1.15·Q·tg ·(б+ц) =1.15·996· tg· (12+10)=458H.

Так как усилие закрепления меньше 10000 Н, то в качестве привода используем пневмопривод.При расчете параметров привода необходимо определить диаметр цилиндраDц. Так как давление подается в штокавую полость то Dц определяется по формуле:

где, р=0,5МПа - давление в пневмоцилиндре;

- КПД пневмопривода.

Принимаем значение из стандартного ряда

Определяем фактическое усилие на приводе и усилие закрепления:

2.4 Описание конструкции и принципа работы приспособления

Приспособление состоит из корпуса 1, который устанавливается на столе станка, базируясь при помощи двух шпонок 6, которые крепятся к корпусу с помощью двух винтов 7.

В качестве зажимного механизма используется цанговый зажимной механизм, состоящий из цанговой оправки 2, тяги 3 и пневмоцилиндра 5. Цанговая оправка запрессована в корпус приспособления, пневмоцилиндр 5 базируется на корпусе 1 по наружной цилиндрической поверхности и закреплен к нему удлиненными стяжками, входящими в конструкцию пневмоцилиндра. Тяга 3 соединена со штоком пневмоцилиндра через резьбовое соединение.

Заготовка базируется на приспособлении при помощи цанговой оправки 2 и цилиндрического пальца 4, который запрессован в корпус 1.

При подаче давления в штоковую полость поршень вместе со штоком перемещаются вниз. Тяга 3, соединенная со штоком, также перемещается вниз и разжимает цангу, которая закрепляет заготовку.

Для снятия усилия закрепления давление подается в поршневую полость. Поршень вместе со штоком перемещаются вверх и через тягу воздействуют на цанговую оправку, которая сжимается и раскрепляет заготовку.

Рисунок 1 - Эскиз приспособления

2.5 Прочностные расчеты деталей приспособления

В данной конструкции приспособления проверке на прочность будет подлежать элемент: тяга 3.

В качестве материала для тяги 3 принимаем сталь 45 гост 1050-88 со следующими прочностными характеристиками: [у]и = 240 МПа и[у]раст. = 200 Мпа.

Расчет на растяжение ведется по следующей формуле:

мм2

Расчет стойки на кручение ведется по формуле:

Следовательно, условие прочности выполняется.

2.6 Погрешность установки заготовки в приспособлении

Допускаемая погрешность установки в приспособлении должна равняться приблизительно 1/3 от поля допуска выдерживаемого размера 140.

еу.доп. = 1/3·2000 = 667 мкм

еб - погрешность базирования в данном случае равна нулю, т.к конструкторская и технологические базы совпадают .

ез - погрешность закрепления равна нулю, т.к. направление силы закрепления перпендикулярно плоскости в которой лежит контролируемый размер.

епр = 35 мкм [2, с. 41, табл. 12] - погрешность приспособления, равная погрешности установки заготовки в цанговой оправке.

Таким образом условие выполняется, а это значит, что требуемый размер можно получить, используя спроектированное приспособление.

деталь заготовка привод погрешность

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта было спроектировано специальное приспособление для обработки заготовки на вертикально-сверлильной операции с ЧПУ и разработан его сборочный чертеж и спецификация к нему, а также описан принцип работы и конструкция приспособления.

Список литературы

1. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Технологическая оснастка» (для студентов специальности 7.090202 «Технология машиностроения» всех форм обучения)/ Сост. Голубов Н.В. - Донецк, 2003. - 52 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещеряковой. 4-е изд. Перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещеряковой. 4-е изд. Перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 656 с.

4. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для нормирования станочных работ. Серийное производство. - М.: Машиностроение, 1974. - 421 с.

5. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т./Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (перед.) и др. - М.:Машиностроение, 1984. - Т.1/Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. - 592 с.

6. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособления. - М.: Машиностроение, 1983. - 277 с.

7. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т./Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (перед.) и др. - М.: Машиностроение, 1984. - Т.2/Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. - 656 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.