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;

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

T=25 [табл.30; 3];

К_v = К_мvК_иvК_йv=0,57·1·1=0,57

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

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

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

, =- 0,9 [табл.1; 3];

К_мv=1 [табл.6; 3];

К_йv=1[табл.31; 3];

Частота вращения шпинделя :

об/мин,

Где v_p - скорость резания, м/мин;

D - диаметр отверстия, мм.

об/мин,

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

Действительная скорость резания:

V = 15,71(м/мин)

Крутящий момент M_кр, Н?м, и осевая силаР_о, Н:

М_кр = 10 С_мD^qs^yК_р;

Р₀ = 10 С_рD^qs^yК_р;

С_р=68, q=1, y=0,7

С_м=0,0345, q=2, y=0,8[табл.31; 3]

К_р = К_мр

К_р=0,62;

n=0,75 [табл.11; 3]

М_кр=10 0,03459²0,12^0,80,62=4,78 Н/м;

Р_o=10 68 9¹0,12⁰⁷⁸0,62=1229,8 Н/м;

Мощность резания N_e, кВт:

где n_пр - 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;

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

T=45 [табл.30; 3];

К_v = К_мvК_иvК_йv=0,57·1·1=0,57

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

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

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

, =- 0,9 [табл.1; 3];

К_мv=1 [табл.6; 3];

К_йv=1[табл.31; 3];

Частота вращения шпинделя :

об/мин,

гдеv_p - скорость резания, м/мин;

D - диаметр отверстия, мм.

об/мин,

Принимаем по паспорту станка частота вращения шпинделя n_пр = 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:P_О = 1229,8Н, М_К=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 P_oи крутящий момент M_{кр. .}Осевая сила стремится повернуть заготовку относительно точки О, этому противодействуют моменты сил, возникающих от усилия закрепления Q .

Крутящий момент M_кр стремится повернуть заготовку относительно оси, этому противодействует моменты сил трения F_тр, 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 цилиндраD_ц. Так как давление подается в штокавую полость то D_ц 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.

е_у.доп. = 1/3·2000 = 667 мкм

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

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

е_пр = 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