Разработка детали "Стакан"

Пробка ПР - НЕ

-

Специальная

17

М16-7Н

Пробка резьбовая со вставками, двухсторонняя

ПР - НЕ

-

ГОСТ17758-72

18

49Н12

Штангенциркуль ШЦ-125-0,1

0,1

ГОСТ166-73

1.16 Расчёт наладочных размеров

На операциях 005 и 010 режущие инструменты настраиваются по контрольным оправкам. Исполнительный размер наладочной оправки определяется методом статической наладки по формуле:

(1.16.1)

где - среднее значение размера настройки

(1.16.2)

- поправка, учитывающая деформацию упругой технологической системы

- поправка, учитывающая шероховатость поверхности контрольной оправки

- поправка, учитывающая радиальное и торцевое биение шпинделя станка

(1.16.3)

где Р_у - составляющая сил резания по оси У-У,

j - жесткость технологической системы, j= 1500 кН/мм

(1.16.4)

 =0,04 - биение шпинделя станка нормального класса точности

Определим размер наладки резца на черновое растачивание Ш80 в размер 77Н14 (77^+0,74)

мм. мм.

мм.

где; t=1.5 мм.; S=0,63 мм/об.; V=79.1 м/мин.

С_р=243; х=0,9; y=0,6; n=-0,3; [стр. 273]

К_м -поправочный коэффициент на составляющую силу резания Р_y;

К_р=

где К_мр=1,0; К_р=0,75;

5385н.

?₃=2д; д=0,04 мм - для станков нормальной точности;

?₃=2·0,04=0,08 мм

?=0,004+0,05+0,08=0,134 мм

Расчетный размер диаметра контрольной оправки

На остальные размеры настроечных оправок расчет ведется аналогичным образом.

2. Проектирование технологической оснастки

2.1 Техническое задание на проектирование приспособления

Раздел	Содержание раздела
Наименование и область применения	Приспособление для фрезерования двух пазов на агрегатно-фрезерном станке (операция 015).
Основание для разработки	Операционная карта технологического процесса механической обработки детали «Стакан»
Цель и назначение разработки	Проектируемое приспособление должно обеспечить: - Точную установку и надежное закрепление заготовки, а также постоянство во время положения заготовки относительно стола станка и режущего инструмента с целью получения необходимой точности размеров паза - Удобство установки, закрепления и снятия заготовки - Время установки 0,03 мин; - Рост производительности труда на данной операции 15-20%.
Технические требования	Тип производства - крупносерийное производство; программа выпуска - 2281 штук в год. Установочные и присоединительные размеры приспособления должны соответствовать станку агрегатному. Регулирование конструкции приспособления не допускается. Время закрепления заготовки не более 0,03 мин. Уровень унификации и стандартизации деталей приспособления 60%. Входные данные о заготовке, поступающей на операцию 015: - наружный диаметр заготовки Ш140f9, Ra=1.6 мкм - длина заготовки 220 мм, шероховатость торцов заготовки Ra=1,6 мкм Выходные данные: - ширина паза 8+0,1; 12+0,1; шероховатость 3,2 - глубина паза 5+0,5мм
Документация, используемая при разработке	Правила выбора технологической оснастки ГОСТ 14.305-73. ЕСТПП. Общие правила обеспечения технологичности конструкции изделия. ГОСТ 14201-83.
Документация, подлежащая разработке	Пояснительная записка (раздел конструкторской части), чертежи общего вида для технического проекта фрезерного приспособления, спецификация.
Экономические показатели	Ориентировочный экономический эффект спроектированного приспособления Срок окупаемости затрат на разработку и основание производства продукции 2 года.

2.2 Оценка рентабельности приспособления

Проектирование приспособления начинают с расчета его рентабельности при заданном объеме выпуска изделий.

Условием рентабельности применения приспособления служит неравенство:

(З_п+Н_п+W/m)<(З+Н),

где W - стоимость приспособления, руб.

m - количество деталей, обрабатываем в нем, шт.

З_п, Н_п - расходы по заработной плате станочника и накладные расходы, приходящиеся на одну деталь при работе приспособления, руб.

З, Н - тоже самое, но при обработке детали без приспособления, руб.

Данные для выявления рентабельности приспособления приведены в [27]. Для перерасчета в современные рубли приводимых справочных данных в указанной литературе, следует ввести увеличивающий коэффициент К=10ч15.

Стоимость проектирования и изготовления приспособления рассчитываются нормативным методом, используя рекомендации справочных таблиц. Себестоимость приспособления определяется по формуле

С_о= С_п + С_из + А,

где С_п - стоимость проектирования приспособления,

С_из - стоимость изготовления,

А - расходы на эксплуатацию приспособления.

Расчет экономической эффективности приспособления основывается на сопоставлении затрат и получаемой экономии. Экономия достигается за счет сокращения штучного времени технологических операций.

Исходные данные по базовому варианту технологического процесса:

t _шт-к = 8,5 мин., разряд рабочего 4, тарифная ставка q_б=0,15 руб./мин, приспособление - III группы сложности, стоимостью 1400 руб. Срок амортизации Т=5 лет.

По новому варианту:

t _шт-к = 2,42 мин., разряд рабочего 2, тарифная ставка q_б=0,11 руб./мин, приспособление имеет 30 наименований деталей, группа сложности V. Годовая программа N=2281 шт. Срок службы 5 лет. Амортизационные отчисления 25%, годовой фонд времени работы станка Fq=2007 часов.

1. Приспособление относится к V группе сложности. Стоимость проектирования и изготовления 1290 руб.

2. Годовые затраты на эксплуатацию приспособления

Сэ = 1290 (1/5 + 25/100) = 1290?0,45=405 руб.

3. Полная стоимость 1290+405=1695 руб.

4. Определяем годовую технологическую стоимость операции по базовому и новому варианту, без учета накладных расходов.

Базовый: С_б = t _шт-кб ?q_б?N = 8,5 ?0,15?2281 = 2908 руб.

Новый: С_н = t _шт-кн ?q_н?N = 2,42?0,12?2281 = 662 руб.

5. Годовая экономия 2908 - 662 = 2246 руб.

6. Экономическая целесообразность применения определяется при выполнении условия

2246 руб.>1695 руб.

7. Сокращение времени на операцию при использовании нового приспособления:

К = 100 (Т_бшт-к-Т_ншт-к)/Т_бшт-к, откуда К = 100 (8,5-2,42)/8,5 = 71,5%

8. Рост производительности труда

Р = 100?71,5/(100-71,5) = 250%.

2.3 Принципиальная схема приспособления и базирования в нем заготовки

Разрабатываем конструкцию станочного приспособления для операции

015 - Агрегатно-фрезерная.

На данной операции фрезеруется два паза шириной 8 и 12 мм.

Инструмент - концевые фрезы Ш8 и Ш12 мм, Z= 4, материал - Р6М5, ГОСТ17025-71

Зажим заготовки в приспособлении осуществляется костылями, нежестко соединенными со штоком пневмокамеры через планшайбу. Спиральные пазы в костылях обеспечивают их автоматический поворот при зажиме или разжиме заготовки, что позволяет свободно устанавливать или снимать заготовку.

Исходными данными для выбора баз являются чертеж детали и заготовки, а также условия работы и установки детали в приспособлении.

Способ базирования определяет конструкцию опорных элементов приспособления. Для конструктивного оформления принятой схемы используется установка заготовки по наружному диаметру во втулку с упором в торец фланца стакана (рис. 2.3.1).

Деталь представляет собой тело вращения типа стакан. Все поверхности обработаны предварительно и могут служить чистовыми базами.

Согласно рекомендациям [1] схемы базирования назначаем по следующему принципу: торцовая поверхность детали является установочной базой. Короткая цилиндрическая поверхность - направляющей базой.

Базирующими элементами приспособления является втулка. Во втулку сажается деталь по посадке F8/f8 (посадка с гарантированным натягом) и может быть использована в качестве направляющей базы, лишая заготовку 2-х степеней свободы, торец втулки является установочной базой и лишает деталь 3-х степеней свободы.

Приспособление размещается на столе Агрегатно-фрезерного станка.

Рис. 2.3.1 Фрагмент приспособления фрезерного

Центрируется приспособление двумя привертными шпонками, заходящими в Т-образный паз стола, имеющий посадочный размер 18Н8.

Пневмокамера должна обеспечить надежное закрепление заготовки, ее неподвижность при фрезеровании двух крепежных пазов в стакане с размерами В=8 мм. и В=12 мм. концевыми фрезами.

2.4 Расчет зажимного устройства

При обработке заготовки на нее действуют силы резания. Их величина, направление и место приложения могут изменяться в процессе обработки одной поверхности. Направление и точка приложения силы резания изменяются вследствие перемещения инструмента вдоль обрабатываемой поверхности и изменения условий обработки. Силы резания и моменты, создаваемые ими, стремятся переместить и повернуть заготовку. Несмотря на это, заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов. Для этого ее необходимо надежно закреплять.

При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила:

- не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при ее базировании;

- закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным;

- возникающие при закреплении смятие поверхности заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными и находиться в допустимых пределах.

Несоблюдение любого из этих правил может привести к возникновению погрешностей обработки, а изменение положения заготовки в процессе резания - к поломке инструмента.

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и момент резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными элементами и зажимными устройствами.

Рассчитаем усилие закрепления заготовки в приспособлении и силовой привод.

Усилие закрепления заготовки определяется наибольшей силой резания.

Наибольшая составляющая силы резания при данном виде фрезерования - горизонтальная R (Н) [15, c. 211]

(2.4.1)

где R_z=185Н - окружная сила, определена в разделе 1.11

Рисунок 2.4.1. Схема зажима детали в приспособлении

, Н (2.4.2)

где Р=R=203,5 Н

l=35 мм;

Н=60 мм

f=0,1 - коэффициент трения на направляющей поверхности зажимающего звена;

- коэффициент, учитывающий потери от трения, =0,9

Выбираем диаметр мембраны

при давлении сжатого воздуха p=4н/мм² и усилии на штоке Q=513,8Н, диаметр мембраны составляет D=250 мм.

2.5 Расчет точности приспособления

Погрешность базирования в приспособлении детали является случайной величиной, так как ее появление связано с погрешностью размеров сопрягаемых поверхностей приспособления, а также размеров, полученных заготовкой на предыдущих операциях.

Так как при выполнении данной операции требуется выдержать длину паза в размер 8 мм. по 14 квалитету точности, () то при расчете погрешности базирования учитываются только погрешность в радиальном направлении.

т.е.

где д₁ - погрешность установки стакана в приспособлении

Характер сопряжения ш140Н9/f9; ш140Н9 () ш140f9 ()

Допуск длины паза составляет

Таким образом, допуск обрабатываемого размера больше погрешности базирования детали в приспособлении. >

2.6 Разработка требований статической точности приспособления

При оформлении сборочного чертежа приспособления необходимо учитывать требования технической эстетики, удобство и безопасность работы, собираемость и ремонтопригодность.

Разработку требований к точности приспособления ведут исходя из того, что оно является составной частью технологической системы, используемой для осуществления операции. Поэтому, прежде всего, должны быть рассмотрены размерные цепи, в которых линейные и угловые размеры детали, выдерживаемые при обработке заготовки, являются замыкающими звеньями, а размеры приспособления - составляющими звеньями. Отдельными составляющими звеньями следует учесть погрешность установки приспособления на станке.

Станочное приспособление должно обеспечивать строго определенное положение поверхности, подлежащей обработке, которое определяется точностью их координирующих размеров, а также точностью геометрической формы (параллельностью, соосностью, перпендикулярностью и др.).

В кондукторе заготовка устанавливается на торец и поджимается к нему. От этого торца задаются и выдерживаются координаты осей обрабатываемых отверстий. Применение такого кондуктора обеспечивает меньше погрешности обработки.

Координаты осей отверстий с отклонениями в пределах 0,01 мм можно выдержать в кондукторе с цилиндрическим центрирующим элементом (срезанный палец), применяя сменные втулки. Подвижное соединение кондукторной плиты с корпусом приспособления не допускается.

Чем точнее закоординировано отверстие относительно базы, тем точнее инструмент направляется по кондукторной втулке.

Точность позиционирования инструмента зависит также от величины расстояния L от торца кондукторной втулки до обрабатываемой поверхности и длины направляющей части втулки. В приспособлении L=5 мм.

Основными факторами, определяющими точность размеров отверстий и их взаимное расположение в детали, является: точность геометрических форм базовых поверхностей кондуктора и направляющих втулок. Погрешности, возникающие при центрировании втулок, непосредственно влияют на точность координат отверстий.

В приспособлении:

- допуск перпендикулярности опорной вертикальной поверхности к базовой не более 0,03 мм;

- допуск параллельности горизонтальной опорной поверхности к базовой поверхности не более 0,03 мм;

- допуск параллельности оси сверла относительно оси отверстия кондукторной втулки не более 0,03 мм.

3. Проектирование средств автоматизации производственного процесса

3.1 Средства автоматизации контроля качества детали

Технический контроль представляет собой комплекс взаимосвязанных кон-трольных операции.

Различают три вида контроля обрабатываемых деталей: до начала, во время и после обработки.

Контроль первого вида направлен, прежде всего, на создание условий для беспере-бойной работы оборудования, так как детали с повышенным припуском могут вызвать поломку инструментов.

Контроль второго вида (наиболее важный) проводится в процессе работы и предназначен для предотвращения брака. По данным измерения непосредственно в процессе обработки производится корректировка параметров наладки станка.

Контроль третьего вида предусмотрен главным образом для гарантии качества изготовлений продукции. Контрольно-измерительные операции выполняются вне станка. Контрольно-измерительные операции вне станка проводятся в специальных контрольных приспособлении.

В ходе дипломного проекта предлагается контрольно-измерительное приспособление для контроля радиального биения наружной поверхность Ш80Н9, радиального биения канавок Ш130,8.

Данное приспособление состоит из основания 3, на которое устанавливаются две призмы. В призму встроены 4-е ролика, которые обеспечивают вращение детали вокруг своей оси. В верхней части приспособления установлены индикаторные головки при помощи которых определяются отклонения. В верхней части приспособления для удобства установки детали «Стакан» на ролики предусмотрена откидная плита.

Расчет контрольного приспособления на точность.

Расчет погрешности изготовления приспособления е_пр можно свести к вычитанию их допуска составляющих общей погрешности.

,

где К_Т - коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения; К_Т=1,0;

К_Т2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обрабатываемой суммарной погрешности; К_Т2=0,6;

TD - позиционный допуск на радиальное биение; TD=0,05 мм;

е_б - погрешность базирования; е_пр=0,025

е_б=

е_з - погрешность закрепления заготовки в результате сил зажима; е_з=0;

е_у - погрешность положения заготовки, возникающая в результате изнашивания элементов приспособления;

е_у?0,007 мм

е_п - погрешность от перекоса инструмента; е_п=0, так как приспособление предназначено для контроля заданных размеров, а не для обработки.

щ=0,05 - экономическая точность обработки.

Следовательно, контрольное приспособление изготовлено согласно допуску на радиальное биение.

TD> е_п; 0,0157<0.05.

3.2 Промышленные роботы в производственной системе обработки детали

деталь заготовка автоматизация приспособление

Промышленные роботы это автоматическая машина, стационарная или подвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

По характеру выполняемых операций промышленные роботы подразделяют на три группы:

1. Производственные роботы, служащие для автоматизации основных операций технологического процесса (сборка, сварка, окраска и т.д.).

2. Подъемно-транспортные роботы, служащие для автоматизации вспомогательных операций (установка, снятие заготовок и инструмента, удаление стружки и т.д.).

3. Универсальные роботы, выполняющие как основные, так и вспомогательные операции.

Модель ПР для использования в конкретных производственных условиях выбирают по технологическим показателям, к которым относятся:

1. Номинальная грузоподъемность ПР.

2. Усилие зажима (захвата, удержания) объекта манипулирования захватным устройством.

3. Число степеней подвижности ПР - сумма возможных координатных движений объекта манипулирования относительно основания ПР.

4. Рабочая зона ПР - пространство, в котором может находиться исполнительное устройство при функционировании ПР. Рабочая зона характеризуется формой и геометрическими размерами.

5. Погрешность позиционирования ПР (отклонения положения рабочего органа ПР от заданного УП).

6. Мобильность - способность ПР совершать движения.

По мобильности ПР подразделяют на две группы: стационарные (обеспечивающие, ориентирующие и транспортирующие движения); передвижные (обеспечивающие дополнительно к указанным еще и координатные движения).

Важной характеристикой манипулятора является число степеней подвижности, определяемое числом степеней свободы кинематической цепи относительно неподвижного звена. Для обеспечения перемещения захватного устройства ПР в любую точку рабочего пространства манипулятор должен иметь три степени подвижности. Еще три такие степени нужны для обеспечения захватному устройству любой ориентации в этой точке. В зависимости от конкретных условий производства манипуляторы ПР имеют от двух до семи степеней подвижности.

В зависимости от конструктивной схемы захватное устройство манипулятора ПР может располагаться в рабочей зоне, имеющей ту или иную форму, а его движения осуществляться в различных системах координат, которые бывают двух видов: прямоугольные и криволинейно пространственная) объект манипулирования помещается в определенную точку рабочей зоны за счет прямолинейных перемещений звеньев манипулятора ПР по двум (или трем) взаимно перпендикулярным осям. В криволинейной системе координат наиболее распространены полярные плоские, цилиндрические и сферические координаты. К разновидностям криволинейной системы относятся ангулярная, плоская и пространственная (цилиндрическая и сферическая) координаты, которые характерны для многозвенных манипуляторов ПР.

Приводы ПР классифицируют по ряду признаков. По числу двигателей различают групповой, однодвигательный и многодвигательный привод. Групповой привод обеспечивает одновременное перемещение нескольких звеньев ПР либо может обеспечивать согласованное перемещение звеньев нескольких ПР. Индивидуальный или однодвигательный привод обеспечивает движение только одного звена исполнительного механизма ПР. Это значительно упрощает конструкцию механических передач.

У многодвигательного привода двигатели совместно работают на общий вал, что дает возможность распределить потребляемую мощность между отдельными двигателями и улучшить условия работы механической передачи.

По способу управления приводы делят на нерегулируемые, обеспечивающие движение звеньев с одной рабочей скоростью; регулируемые, обеспечивающие регулирование скорости движения звеньев под воздействием устройств управления; следящие, обеспечивающие отработку перемещений с определенной точностью согласно произвольно меняющемуся задающему сигналу; адаптивные - автоматически избирающие параметры управления при изменении условий работы с целью выработки оптимального режима. Индивидуальный или однодвигательный привод обеспечивает движение только одного звена исполнительного механизма ПР. Это значительно упрощает конструкцию механических передач, а в ряде случаев позволяет отказаться от них. У многодвигательного привода двигатели совместно работают на общий вал, что дает возможность распределить потребляемую мощность между отдельными двигателями и улучшить условия работы механической передачи.

По способу управления приводы делят на нерегулируемые, обеспечивающие движение звеньев с одной рабочей скоростью; регулируемые, обеспечивающие регулирование скорости движения звеньев под воздействием устройств управления; следящие, обеспечивающие отработку перемещений с определенной точностью согласно произвольно меняющемуся задающему сигналу; адаптивные - автоматически избирающие параметры управления при изменении условий работы с целью выработки оптимального режима.

Список использованной литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М., Машиностроение, 1982, 736 с.

2. Схиртладзе А.Г., Пульбере А.И. Чупина Л.А., Чупин И.В. Технологические регламенты процессов металлообработки и сборки в машиностроении. Тирасполь 2005

3. Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения т. 12 М. Машиностроение 1982

4. Горбацевлы А.Ф. и др. Курсовое проектировнаие по технологии машиностроения. Минск. ВШ, 1983, 256 с.

5. Горошин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник, М, 1979

6. Дащенко А.И. Наладка агрегатных станков М. ВШ 1982, 153 с.

7. Дьячков В.Б. и др. Специальные металлорежущие станки общемашиностроительного применения. М. Машиностроение 1983, 287 с.

8. Камышинский Н.И. Стародубов В.С. Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов. М, ВШ 1988

9. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений М. Машиностроение 1983, 277 с.

10. Методика обработки конструкций на технологичность и оценки уровня технологичности изделия в машиностроении. М. Издательство стандартов, 1973, 56 с.

11. Моталин А.А, Технология машиностроения, Л. 1985.

12. Размерный анализ технологических процессов. М. 1982.

13. Режимы резания металлов. Справочник, под ред. Ю.В. Барановского. М. Машиностроение 1972, 407 с.

14. Станочные приспособления. Справочник в 2-х томах. М. Машиностроение 1983.

15. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах под ред. Косиновой А.Г. М, Машиностроение 1985.

16. Худобин Л.В. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. М. Машиностроение 1989, 288 с.

17. Чупина Л.А. Монахова А.Е. Пульбере В.А. Производственный потенциал предприятия и эффективность его использования

18. Великанов К.М. Экономика и организация производства в дипломных проектах. М. Машиностроение, 1973, 256 с.

19. Гармат - Курек Л.Н. Экономическое обоснование дипломных проектов М. высшая школа, 1974, 190 с.

20. Шемешов М.Г. Метрологическое обеспечение токарных работ. Справочник. М. машиностроение, 1989, 160 с.

21. Справочная книга по охране труда в машиностроении. Под ред. О.Н. Руснака, Л.: машиностроение, 1989

22. Охрана труда в машиностроении Под ред. Е.Я. Юдина, М.: Машиностроение, 1976

23. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения. Учебное пособие В.И. Аверченко и др. М.: Машиностроение, 1988, 192 с.

Размещено на Allbest.ru

...