Проектирование фрезерного приспособления для обработки шпоночного паза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Основная часть

1.Назначение приспособления и анализ исходных данных

2. Устройство и работа приспособления

3.Точность обработки

3.1 Расчет точности приспособления

3.2 Схема базирования детали «Вал» в приспособлении

3.3 Расчет погрешности базирования

3.4 Погрешности приспособления при установке на станке

4. Зажимные элементы приспособления

4.1 Определение формулы расчета силы закрепления

4.2 Определение действующих сил резания

4.3 Определение силы на прихвате

5. Расчет экономической эффективности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В машиностроении заданные формы и размеры деталей с требуемой точностью их параметров и необходимым качеством поверхностного слоя обеспечивается в основном путем механической обработки.

Для выполнения механической обработки любой детали необходимы:

1. технологическое оборудование - металлорежущие станки

2. технологическая оснастка, включающая в себя :

- режущие и вспомогательные инструменты,

- приспособления для установки и закрепления обрабатываемых деталей,

- контрольно-измерительные средства

Применение приспособлений позволяет:

1. устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить её точность,

2. увеличить производительность труда на операции,

3. снизить себестоимость продукции,

4. облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность,

5. расширить технологические возможности оборудования,

6. организовать многостаночное обслуживание,

7. применить технически обоснованные нормы времени и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства связанная с нарастанием темпов технического прогресса требует создания конструкций приспособлений, метода их расчета, проектирования и изготовления обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

В данном проекте занимаемся проектированием фрезерного приспособления для обработки шпоночного паза.

вал базирование резание

1. Назначение приспособления и анализ исходных данных

Данное приспособление предназначено для фрезерования шпоночного паза.

Для обеспечения обработки необходимо :

1. установить деталь относительно горизонтальной плоскости станка в положение, при котором в процессе обработки будет получено его пространственное расположение.

2. расположить деталь на столе станка относительно шпинделя таким образом, чтобы при фрезеровании её ось симметрии была параллельна оси симметрии вала.

3. закрепить деталь для обработки.

Исходными данными является чертеж обрабатываемой детали.

Анализ исходных данных:

1. Обрабатываемый вал жесткий

2. по форме паза устанавливается, что она выполняется дисковой фрезой шириной b=20мм и = 80 мм, т.к. паз имеет выход R=40мм

3. в качестве технологических баз принимаются шейки вала диаметром 69f7 и диаметром 58,2h8. Кроме этого, установочной базой будет принят торец, от которого задан размер длины канавки.

4. местом зажимного усилия может быть принята поверхность шейки вала диаметром 92.

5. для фрезерования выбран горизонтально-фрезерный станок модели 6М82Г, имеет следующие параметры:

- размеры прямоугольного стола L* B= 1250 * 320 мм

- количество Т-образных пазов -3, шаг пазов -90мм

- размер верхней части паза a=18h8, e=18мм (высота)

- размер нижней части паза b=30мм, f =14мм (высота)

2. Устройство и работа приспособления

Корпусом приспособления является плита 1, на которой установлены и закреплены установ 4 с опорой 13, две призмы с прокладками 2 и 3, а также комплект деталей зажимного механизма.

Деталь «Вал» с шейками диаметрами 69 и 58,2 установлена на две призмы 14. В связи с разными размерами шеек детали «Вал» требуемая высота призм обеспечивается прокладками 2 и 3. Призмы с прокладками по штифтам 23 винтами 8 крепятся к плите 1.

Для обеспечения точного положения детали «Вал» в осевом направлении служит опора 13, монтируемая в установе 4. Установ также предназначен для настройки положения фрезы под щуп.

Для крепления детали применяется прихват 15, установленный на шпильке 20 с шайбой 18 и гайками 10 и 11. В комплект крепления входит опора 12 с гайкой 11 и пружина 16.

Для центрирования приспособления на столе станка используются две шпонки 21 с винтом 7.

Для крепления приспособления к столу станка используются четыре болта с шайбой 17 и гайками 9.

3. Точность обработки

3.1 Расчет точности приспособления

Для обеспечения заданной точности обработки при работе на настроенном станке необходимо выдержать следующую зависимость:

,

Где - допуск на размер детали,

- допуск на неточность изготовления установочных элементов приспособления, влияющих на точность обработки, принимается

- сумма погрешностей, зависящая от принятого метода обработки (у нас фрезерная обработка).

- погрешность установки

Подставляем значения:

Таким образом, приспособление обеспечивает необходимую точность обработки.

3.2 Схема базирования детали «Вал» в приспособлении

Деталь «Вал» устанавливается в призмы. При этом базирование выполняется по двойной направляющей базе - опорные точки 1,2 и 3,4, которые лишают её четырех степеней подвижности. Перемещение вдоль оси ограничивает опорная точка 5. Поворот вокруг оси ограничивает прихват при закреплении - опорная точка 6.

Таким образом, деталь при обработке не подвижна.

3.3 Расчет погрешности базирования

Базирование обрабатываемого вала производится по призмам с углом .

Размер глубины шпоночной канавки задан от верхней образующей 7 мм.

Рассматриваемая погрешность определяется по формуле:

, отсюда

Схема для расчета погрешности базирования

В данном случае для размера шейки диаметром 69 допуск равен 0,03мм и погрешность равна:

Такая величина погрешности базирования по высоте укладывается в допуск размера 7, который составляет 0,05мм.

Определяется правильное положение призм по высоте: ось обрабатываемого вала должна быть горизонтальна, а так как размеры шеек вала разные, то правая призма должна стоять выше левой на величину А

Искомый размер можно определить следующим образом:

Разность толщины прокладок должна быть 7,63 мм.

3.4 Погрешности приспособления при установке на станке

Перекос шпоночного паза у детали может возникнуть в связи с наличием зазоров между стенками среднего паза стола, имеющего ширину и установочными шпонками приспособления шириной , находящимися друг от друга на расстоянии 380мм.

Возможная угловая погрешность определяется по формуле:

,

Где - наибольший зазор в соединении шпонки с пазом, мм

l- расстояние между шпонками, мм

Это значит, что на длине 56 мм перекос шпоночного паза состоит 0,01мм, что вполне укладывается в допуск, оговоренный техническими требованиями.

4. Зажимные элементы приспособления

Зажим осуществляется винтовым механизмом с отводным прихватом, следовательно это комбинированный механизм.

4.1 Определение формулы расчета силы закрепления

При фрезеровании шпоночного паза дисковой фрезой возникает горизонтальная, действующая вдоль оси детали, сдвигающая сила- окружная сила резания . Под действием силы зажима от прихвата возникают силы трения, удерживающие деталь, которые должны быть в к раз больше, чем окружная сила .

На деталь, лежащую на призмах и находящуюся под действием силы зажима, действует силы, составляющие общую силу трения:

,

Где - сила трения между деталью и прихватом,

- сила трения между деталью и призмой.

Сила трения между деталью и прихватом:

Где f - коэффициент трения ( f=0.16)

Сила трения между деталью и призмой:

Где R=sin

После подстановки значений и , приняв угол призмы = 90:

Подстановка суммы сил трения даёт:

Если к получается меньше 2, то принимаем равный 2,5

Отсюда

Окружная сила резания при фрезеровании паза определяется в зависимости от его размеров, материала вала, режимов резания.

4.2 Определение действующих сил резания

В соответствии с методикой расчета режимов резания дисковыми фрезами определяют по паспортным данным станка:

- подача S=0.024мм/ зуб

- скорость резания v= 35 м/мин

- мощность N=1,45 кВт

- Частота вращения:

Через мощность резания можно определить окружное усилие:

После подстановки значения окружная сила получается



Сравним сдвигающую силу Рзакр с полученной суммой силы трения: . Из расчета следует, что надежность закрепления стали обеспечена.

4.3 Определение силы на прихвате

Рассмотрим схему сил, действующих на прихват:

Момент сил относительно точки 0 будет равен:

Передаточное число плеч прихвата 1:2, тогда L=2l

Подставив значения, получим:

Это соответствует усилию, развиваемому винтом М16 , который и будет принят в нашей конструкции.

5. Расчет экономической эффективности

Экономическая эффективность применения приспособления основывается на сопоставлении годовых затрат и экономии при его использовании. Годовые затраты слагаются из расходов на амортизацию приспособления (амортизационные исчисления) и расходов на его содержание и эксплуатацию. Экономия достигается за счет снижения трудоемкости изготовления деталей, а , следовательно, за счет сокращения заработной платы станочника (а иногда снижение разряда). Приспособление считается рентабельным, если годовая экономия, получаемая от его применения, больше связанных с ним годовых затрат.

При оснащении технологического процесса изготовления средней по трудоемкости и массе детали, выпускаемой в количестве 2500 деталей в год.

Рассмотрим 2 варианта приспособления : I -разработанное приспособление с ручным креплением, II - средней сложности с пневмоприводном.

Проработка этих предложений дала исходные данные приведенные в таблице:

Тип приспособления	Норма времени, мин	Разряд работы	Сложность приспособления	Стоимость приспособления	Срок амортизации
I	5.5	3	2	25	1
II	3	2	4	175	3

Накладные расходы цеха- 200%; годовые расходы на эксплуатацию приспособления - 20% от его стоимости.

Определяем годовую экономию от применения разных приспособлений путем сравнения годовой технологической себестоимости.

При использовании приспособления первого типа годовая себестоимость:

При использовании приспособления второго типа:

Годовая экономия при применении приспособления, более сложного типа, составляет 101руб. 70коп. Экономически более эффективен второй вариант, при котором даже более дорогое приспособление дает экономию вследствие снижения времени выполнения операции и возможности использовать рабочего более низкой квалификации (разряда).

Срок окупаемости более дорогого приспособления определяется по формуле:

Такой срок окупаемости вполне удовлетворителен, т. к. срок амортизации этого приспособления принят 3 года и, следовательно, в течение периода, равного 1,5 года, применение этого приспособления будет давать прибыль.

Размер критической годовой программы определяется по формуле:

На основании размера критической годовой программы устанавливаем, что при годовой программе выпуска меньшей 3000шт. (при детали средней сложности тип производства будет тяготеть к среднесерийному) целесообразно применять более простое и дешевое приспособление и, наоборот, про программе более 3000шт. ( производство тяготеет к крупносерийному) целесообразно применять более дорогое производство.

Заключение

В курсовом проекте выполнены работы по проектированию приспособления для фрезерного станка.

Исходя из этого была выявлена схема базирования и рассчитана ее погрешность, также погрешность установки приспособления на станке. Затем были произведены расчеты зажимных элементов.

Проект выполнялся в системе автоматизированного проектирования «Компаc».

Список использованной литературы

1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Расчеты и конструкции.- М, Машиностроение, 1975

2. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник.- М, Машиностроение, 1979

3. Справочник технолога- машиностроителя. В 2-х томах. Под редакцией Дальского А.М., Косиловой А.Г., Мещярякова Р.К., 1972

4. Станочные приспособления. Справочник. Б.Н. Вардашкин- М, 1984

5. Харламов Г.А., Тарапанов А.С. Припуски на механическую обработку. Справочник.М.,2006

Размещено на Allbest.ru

...