Проектирование приспособления для растачивания отверстий в корпусе подшипника на токарной операции

Размещено на http://www.allbest.ru/

13

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Разработка технического задания на проектирование приспособления

1.2 Основание для разработки приспособления

1.3 Цели и назначение разработки

1.4 Технические требования

1.5 Исходные данные и выходные по заготовке

1.6 Характеристика станка

1.7 Характеристика режущего инструмента

1.8 Назначение устройства и принцип работы приспособления

2. Технологическая часть

2.1 Разработка схемы базирования детали в приспособлении

2.2 Обоснование выбора баз

2.2.1 Выбор места и направления сил зажима

2.2.2 Проверка лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении по шести степеням свободы

2.3 Выбор установочных элементов

2.4 Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении

2.5 Расчет усилий зажима

2.6 Разработка схемы приспособления

2.7 Определение основных параметров зажимного механизма

3. Конструкторская часть

3.1 Проектирование общего вида приспособлении

3.2 Проектирование корпусной детали

3.3 Проектирование нестандартных деталей

3.4 Анализ спроектированного приспособления с целью уменьшения его металлоемкости

4. Экономическая часть

4.1 Расчёт экономической эффективности от применения приспособления по сравнению с альтернативным вариантом

4.1.1 Определение часовые затраты по эксплуатации рабочего места

4.2 Определение штучного времени выполнения операции без использования приспособления

4.2.1 Определение основного времени обработки

4.2.2 Определение вспомогательного времени обработки на универсальном приспособлении

4.3 Определение штучного времени выполнения операции после внедрения приспособления

4.3.1 Определение вспомогательного времени обработки после внедрения разработанного приспособления

4.4 Определение годовых затрат

4.4.1 Определение экономического эффекта от применения приспособления

5. Требования техники безопасности

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Технологическая оснастка является средством технического оснащения, дополняющим технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса.

Среди задач, решение которых достигается применением приспособлений, можно выделить три основных:

1.Установка на станках без выверки. Применение приспособлений для установки заготовок ликвидирует дорогостоящую и трудоемкую опрацию разметки, устраняет выверку детали на станке.

2. Повышение производительности труда. Малая трудоемкость (высокая производительность) в равной степени зависит как от высокопроизводительного оборудования, так и от высокопроизводительного приспособления. деталь зажим заготовка приспособление

3. Расширение технологических возможностей оборудования. В серийном производстве каждый станок предназначен для выполнения какой - то определенной работы с заданной точностью. Для таких станков применение специальных приспособлений расширяет технологические возможности станка.

Конструкции станочных приспособлений непрерывно совершенствуются вместе с развитием технологии и методов организации производства в металлорежущей промышленности.

Целью курсового проекта является проектирование приспособления для растачивания отверстий в корпусе подшипника на токарной операции. Необходимо рассчитать погрешность базирования заготовки, усилие зажима, экономическую эффективность приспособления.

1. Общая часть

1.1 Разработка технического задания на проектирование приспособления

Спроектировать приспособление для растачивания отверстий на токарной операции.

Деталь - корпус подшипника.

Операция 010 Токарная.

Оборудование - станок токарно-винторезный 16К20.

1.2 Основание для разработки приспособления

Техническое задание, технологический процесс механической обработки корпуса подшипника, операционная карта на данную операцию.

1.3 Цели и назначение разработки

Проектируемое приспособление должно обеспечивать точную установку и надежное закрепление заготовки во время процесса растачивания отверстий, а также постоянное положение заготовки относительно шпинделя станка и режущего инструмента с целью получения необходимой точности размеров.

1.4 Технические требования

1) Наружные диаметры для базирования Ш10; Ш92 мм;

2) Тип производства - среднесерийный;

3) Программа выпуска, (N) - 50000 шт. в год.

4) Установочные и присоединительные размеры приспособления должны соответствовать присоединительным размера планшайбы станка 16К20.

1.5 Исходные данные и выходные по заготовке

Таблица 1 - Исходные данные о заготовке

Материал	Габаритные размеры заготовки. мм	Состояние поверхности	Размер базовой поверхности, мм
Сталь 25Л ГОСТ 977 - 88	160Ч44Ч120	Обработанная Rа12,5 мкм	160Ч120

Таблица 2 - Выходные данные о заготовке после операции 010

Выдерживаемый размер, мм	Размер обрабатываемого отверстия, мм	Шероховатость обрабатываемого отверстия, мкм
27±0,42; 1Ч16є; угол 16є; 2; 3±0,5	Ш72+0,046; Ш58+0,046; Ш54+0,046	Ra1,6; Rz20; Rz40: Rz80

1.6 Характеристика станка

Станок 16К20 - станок токарно - винторезный предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: обтачивания и растачивания цилиндрических и конических поверхностей, нарезания наружных и внутренних метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб, а также сверления, зенкерования, развертывания, и т.п. Отклонение от цилиндричности 7 мкм, конусности 20 мкм на длине 300 мм, отклонение от прямолинейности торцевой поверхности на диаметре 300 мм - 16 мкм.

Станки оснащены механическим фрикционом, приводом быстрых перемещений суппорта, задняя бабка имеет аэростатическую разгрузку, направляющие станины закалены HRC 49...57.

Таблица 3 - Техническая характеристика станка 16К20

Наименование параметров	Ед.изм.	Величины
Класс точности		Н
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной	мм	400
Наибольший диаметр точения над поперечным суппортом	мм	220
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка	мм	50
Наибольшая длинна обрабатываемого изделия	мм	710
Предел числа оборотов шпинделя	об/мин	12,5-1600
Пределы подач
- продольных	мм/об	0,05-2,8
- поперечных	мм/об	0,025-1,4
Наибольшее усилие допускаемое механизмом подач на упоре
- продольное	кгс	800
- поперечное	кгс	460
Наибольшее усилие допускаемое механизмом подач на резце
- продольное	кгс	600
- поперечное	кгс	360
Мощность электродвигателя главного движения	кВт	11
Габариты станка , мм		2505Ч1190Ч1500
Масса станка	кг	2835

1.7 Характеристика режущего инструмента

Таблица 4 - Характеристика режущего инструмента

Инструмент	Материал пластинки инструмента
Резец расточной для обработки сквозных отверстий 2140-0027 ГОСТ18882 - 73 Резец расточной для обработки глухих отверстий 2141-0028 ГОСТ 18883 - 73	Т15К6 Т15К6

Таблица 5 - Режимы резания

Параметры	Резец черновой	Резец чистовой
Подача sz, мм/об	0,35	0,2
Скорость резания V, м/мин	130	200
Частота вращения шпинделя n, мин-1	500	800

1.8 Назначение устройства и принцип работы приспособления

Приспособление предназначено для установки и зажима заготовки на токарной операции.

Устройство: планшайба (1), два установочных пальца (2, 3), два прижима в виде планок (10) и противовес в виде набора шайб. В планшайбе выполнено отверстие для выхода расточного резца. Для фиксации заготовки в правильном положении на диаметре 92±0,01 мм под углом 120є расположены два цилиндрических пальца Ш10d9 по отверстию в заготовке. Два прихвата (10) установлены на шпильки (8), винты (6), прижим заготовки осуществляется при помощи гайки (7).

Принцип работы: для установки заготовки в приспособление необходимо ослабить прихваты, предварительно ослабив гайки на шпильках. затем заготовку устанавливаем в отверстиями Ш10 на два цилиндрических пальца (поз. 2, 3). Прихваты устанавливаем на заготовку, закручиваем гайки на шпильках гаечным ключом.

2. Технологическая часть

2.1 Разработка схемы базирования детали в приспособлении

Рисунок 2 - Схема базирования

Схема базирования: по плоскости и двум отверстиям (с использованием коротких цилиндрических пальцев).

Точки 1, 2, 3 - установочная база; точка 4, 5 - двойная опорная база; точка 6 - опорная база.

2.2 Обоснование выбора баз

Так как ось обрабатываемых отверстий и ось расположения трёх резьбовых отверстий, расположенных на диаметре 92 мм находятся на одной оси, то при обработке центральных отверстий за технологическую базу принимаем заднюю стенку корпуса подшипника, а за двойную опорную базу и опорную базу ось отверстий Ш10Н9.

2.2.1 Выбор места и направления сил зажима

Заготовка базируется по плоскости и двум отверстиям. Силы зажима прижимают заготовку к опоре (в данном случае к планшайбе). Такая система установки соответствует основным требованиям, предъявляемым к выбору точки зажима детали, то есть обеспечения наименьшей деформации детали от зажима.

Принцип постоянства баз соблюдается, что обеспечивает выполнение конструкторских и технологических требований.

2.2.2 Проверка лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении по шести степеням свободы

Лишение пяти степеней свободы заготовки осуществляется за счет её установки на плоскость и два установочных пальца.

2.3 Выбор установочных элементов

Установочными элементами (опорами) называются детали и механизмы приспособления, обеспечивающие правильное и однообразное положение заготовки относительно инструмента или ориентирующего устройства сборочного исполнительного механизма.

Установочные элементы в приспособлении :

- планшайба;

- два цилиндрических пальца.

2.4 Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении

Погрешность базирования будет осуществляется от установки заготовки по отверстию на жёстком пальце со свободной посадкой. В этом случае погрешность базирования определяется по формуле:

где Smin - минимальный зазор между отверстием и установочным пальцем;

д1 - допуск на размер отверстия в заготовке, мм;

д - допуск на размер цилиндрического пальца, мм.

Посадка:

Для отверстия: Ш10Н9(+0,036)

ES=+0,036

EI=0

Допуск д1=0,036 - 0 = 0,036 мм

Для пальца:

es=-0,040

ei=-0,076

Допуск д2=-0,040 - (-0,076) = 0,036 мм.

Минимальный зазор.

-

2.5 Расчет усилий зажима

Сила зажима от двух прихватов и сила резания одинаково направлены и прижимают заготовку к планшайбе. При этом для зажима заготовки требуется минимальная сила зажима.

Требуемая сила зажима: [1 с.14]

где Р - сила резания, Н;

К - коэффициент запаса.

Коэффициент запаса

,

где К0 = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса при всех случаях обработки;

К1 - коэффициент, зависящий от вида базовой поверхности заготовки;

К2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента;

К3 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при обработке прерывистых поверхностей;

К4 - коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима. развиваемой силовым приводом приспособления;

К5 - коэффициент учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь вокруг её оси.

Наибольшая сила резания на данной операции - при черновом растачивании отверстия Ш72 мм.

Силу резания находим по номограмме [2], задаваясь режимами резания: s0 = 0,35 мм/об; Ррез = 6000Н;

Сила зажима должна быть

2.6 Разработка схемы приспособления

В соответствии с заданием на проектирование приспособления принимаем схему одноместного однопозиционного приспособления.

Конструкция зажимного устройства выбираем исходя из годовой программы выпуска деталей. Принимаем зажимное устройство - два прижима, зажим гаечным ключом.

2.7 Определение основных параметров зажимного механизма

Определяем номинальный (наружный) диаметр резьбы двух шпилек

,

где С - коэффициент, для основной метрической резьбы С = 1,4;

W - потребная сила зажима, Н;

[уР] = 80…100 МПа - допускаемое напряжение растяжения для материала направляющей, учитывающее вид нагружения. Выбираем материал для направляющей - сталь 45, термообработка - улучшение, нагружение - статическое.

Применяем в качестве зажимного элемента две шпильки диаметром М12-8g.

3. Конструкторская часть

3.1 Проектирование общего вида приспособлении

Проектирование общего вида приспособления начинаем с прочерчивания обрабатываемой заготовки в тонких линиях, далее чертим установочные, прижимные элементы приспособления, присоединительные элементы к планшайбе станка, компонуем общий вид приспособления.

Общий вид спроектированного приспособления - документ, отражающий комплектование его элементов, их взаимное расположение, и поясняющий принцип работы данного приспособления. Сборочный чертеж приспособления содержит изображение сборочных единиц, дающее представление о расположении и взаимной связи составных частей и способах их соединения, обеспечивающих возможность сборки и контроля сборочной единицы.

Чертёж общего вида приспособления выполнен в соответствии с нормами и требованиями ЕСКД в масштабе 1:1.

3.2 Проектирование корпусной детали

В качестве корпусной делали начерчена планшайба. Планшайба изготовлена из стали марки 35 ГОСТ 1050 - 88. Габаритные размеры планшайбы соответствуют габаритным размерам планшайбы станка. Высотный размер планшайбы выполнен согласно высотному размеру обрабатываемой заготовки.

3.3 Проектирование нестандартных деталей

Спроектирована нестандартная деталь - палец.. Палец изготовлен из стали 40Х ГОСТ4543 - 71, для повышения износостойкости - термообработан до 42…46 HRC.

3.4 Анализ спроектированного приспособления с целью уменьшения его металлоемкости

Все детали приспособления выполнены с минимальными габаритными размерами.

Планшайбу по окружности можно выполнить с занижением на некоторую величину так, что бы это не мешало установки винтов для прижимов.

4. Экономическая часть

4.1 Расчёт экономической эффективности от применения приспособления по сравнению с альтернативным вариантом

Расчёт экономической целесообразности применения приспособления основывается на сопоставлении затрат и получаемой экономии.

Условие эффективности:

Эп > Р.

где Эп - годовая экономия (без учёта годовых затрат на приспособление), руб.

Р - годовые затраты на приспособление, руб.

Определение годовой экономии

где Тш - штучное время выполнения операции без приспособления, или в универсальном приспособление, мин

ТшП- штучное время выполнения операции после внедрения приспособления, мин

Сч.з - часовые затраты по эксплуатации рабочего места, руб/час

N - годовая программа выпуска, шт, N=50000 шт.

4.1.1 Определение часовые затраты по эксплуатации рабочего места

Сч.з. = Сч.з.бу kм, руб/час

где Сч.з.бу - практические спроектированные часовые затраты на базовом рабочем

месте.

Сч.з.бу = 36,3 руб/час

kм = 0,5 - машинно-коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты,

связанные с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы у базового станка.

Сч.з. = 36,3 • 0,5 = 18,15 (руб.)

4.2 Определение штучного времени выполнения операции без использования приспособления

Тшт=(То+Тв)(1+б/100)

где Т0 - основное время обработки, мин

Тв - вспомогательное время, мин

4.2.1 Определение основного времени обработки

где Lр.х. - длина рабочего хода инструмента. Мм

Lрез. - длина обрабатываемой поверхности, мм

l1, l2 - величина врезания и перебега инструмента, мм.

i - число проходов инструмента

Рассчитаем основное (технологическое) время обработки отверстий: Ш72 L=27 мм; Ш58 L-14 мм: Ш54 L=3 мм.

-

4.2.2 Определение вспомогательного времени обработки на универсальном приспособлении

Тв=УТвn

Вспомогательное время при работе на токарных станках [3]:

Тв=0,25 мин. - на установку и снятие детали вручную;

Тв=0,23 мин. - связанное с переходом;

Тв=0,02 мин. - опускание загородительного щитка;

Тв=0,02 мин. - включение и выключение станка;

Тв=0,19 мин. - настройка резца на размер по лимбу;

Тв=0,08 мин. - изменение частоты вращения;

Тв=0,07 мин. - изменение подачи;

Тв=0,07 мин. - поворот резцовой головки:

Тв=0,5 мин. - время разметочной операции

Тв=1,43 мин.

Тшт=(0,9+1,43)(1+8/100)=2,52 мин.

4.3 Определение штучного времени выполнения операции после внедрения приспособления

Тшт=(То+Тв)(1+б/100)

4.3.1 Определение вспомогательного времени обработки после внедрения разработанного приспособления

Тв=УТвn

Вспомогательное время при работе на сверлильных станках:

Тв=0,2 мин. - на установку и снятие детали вручную;

Тв=0,07 мин. - изменение частоты вращения, изменение подачи;

Тв=0,08 мин. - связанное с переходом;

Тв=0,02 мин. - опускание загородительного щитка;

Тв=0,02 мин. - включение и выключение станка;

Тв=0,4 мин.

Тшт=(0,9+0,4)(1+8/100) = 1,4 мин.

Экономическая эффективность от внедрения приспособления

4.4 Определение годовых затрат

Р = Sпр.(А + В), руб.

где Sпр. = 30000 руб. - стоимость изготовления приспособления;

А = 0,5 - коэффициент амортизации;

В = 0,1- коэффициент учитывающий ремонт и хранение приспособления;

Р = 30000 • (0,5 + 0,1) = 18000 (руб.)

Условие эффективности

16940 < 18000

4.4.1 Определение экономического эффекта от применения приспособления

?п = - Р.

?п = 16940 - 18000 = 1060 (руб.)

5. Требования техники безопасности

1) Общие требования безопасности к станочным приспособлениям:

Наружные элементы конструкций приспособлений не должны иметь острых углов, кромок и других поверхностей с неровностями, представляющими источник опасности, если их наличие не определяется функциональным назначением. Радиусы скругления и размеры фасок наружных поверхностей должны быть не менее 1 мм, если их размеры не оговорены особо.

Элементы приспособлений не должны препятствовать работе станка, ограничивать доступ к органам управления, создавать опасность работе станочника.

Конструкция приспособлений должна обеспечивать надежное и удобное соединение со станком и сменными наладочными элементами (при помощи болтов к станочным пазам, прижимных планок, винтов и т.п.). Способ соединения должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления и смещения приспособлений и его элементов в процессе эксплуатации.

Приспособления, устанавливаемые на оборудовании вручную без средств механизации, должны иметь устройства или поверхности, обеспечивающие безопасность и удобство их захвата, подъема, установки и снятия. Масса перемещаемого приспособления не должна превышать 16 кг. При использовании труда женщин, масса перемещаемого приспособления не должна превышать 15 кг, а при подъеме на высоту более 1,5 м - 10 кг.

Масса приспособления (при эксплуатации), кантуемого вручную и кантуемого вручную совместно с закрепленной в нем заготовкой, должна быть указана в маркировке и не превышать 16 кг.

В массу приспособления, кантуемого совместно с закрепленной в нем заготовкой, должна включаться масса заготовки

. Приспособления, имеющие массу, превышающую указанную выше, должны иметь устройства (рым-болты, цапфы и т.д.), обеспечивающие механизацию их перемещения и кантования или замену кантования поворотом и сохранение устойчивости при механизированном перемещении.

Конструкция приспособлений должна обеспечивать свободный выход стружки, сток смазочно-охлаждающей жидкости, а в случае необходимости, иметь устройства для их удаления и обеспечивать возможность подвода дополнительного отсоса загрязненного воздуха непосредственно от зоны обработки.

2) Требования к основным частям приспособлений:

Базовые и опорные поверхности конструкций приспособлений должны располагаться против направления сил резания.

Усилия механизмов зажима заготовок должны быть направлены на опорные поверхности.

Механизм зажима заготовок должен исключать самопроизвольный разжим заготовки при обработке.

Расчетные усилия зажимных элементов приспособлений (если они не установлены стандартами, техническими условиями и эксплуатационной документацией) должны превышать максимальные силы резания не менее чем в 2,5 раза. В случае установления в стандартах (технических условиях) и (или) эксплуатационной документации значений усилия приводных частей зажимных элементов приспособлений, немеханизированный (ручной) зажим заготовок должен проводиться с использованием динамометрических ключей; Зажимные рукоятки не должны создавать опасность травмы при работе станка, в противном случае, их следует выполнять съемными, откидными и т.п. Усилия, прилагаемые к рукояткам ручного зажима, не должны быть направлены в зону обрабатывающего инструмента.

В винтовых зажимных устройствах рекомендуется применять высокие гайки (h ?1,5d, где h - высота гайки, d - диаметр резьбы) для удобства захвата их ключом.

Для предотвращения изгиба винтовых приводных устройств (болтов, шпилек и т.п.) при зажиме заготовок следует применять самоустанавливающиеся шайбы и другие элементы.

3) Контроль выполнения требований безопасности

Контролю выполнения требований безопасности должны подвергаться вновь изготовленные, модернизированные и прошедшие ремонт приспособления в процессе приемочных, приемосдаточных, периодических испытаний по ГОСТ 15.001 и других видов испытаний.

На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 15.201-2000.

Приспособления, имеющие массу, превышающую указанную выше, должны иметь устройства (рым-болты, цапфы и т.д.), обеспечивающие механизацию их перемещения и кантования или замену кантования поворотом и сохранение устойчивости при механизированном перемещении.

Конструкция приспособлений должна обеспечивать свободный выход стружки, сток смазочно-охлаждающей жидкости, а в случае необходимости, иметь устройства для их удаления и обеспечивать возможность подвода дополнительного отсоса загрязненного воздуха непосредственно от зоны обработки.

2) Требования к основным частям приспособлений:

Базовые и опорные поверхности конструкций приспособлений должны располагаться против направления сил резания.

Усилия механизмов зажима заготовок должны быть направлены на опорные поверхности.

Механизм зажима заготовок должен исключать самопроизвольный разжим заготовки при обработке.

Расчетные усилия зажимных элементов приспособлений (если они не установлены стандартами, техническими условиями и эксплуатационной документацией) должны превышать максимальные силы резания не менее чем в 2,5 раза. В случае установления в стандартах (технических условиях) и (или) эксплуатационной документации значений усилия приводных частей зажимных элементов приспособлений, немеханизированный (ручной) зажим заготовок должен проводиться с использованием динамометрических ключей; Зажимные рукоятки не должны создавать опасность травмы при работе станка, в противном случае, их следует выполнять съемными, откидными и т.п. Усилия, прилагаемые к рукояткам ручного зажима, не должны быть направлены в зону обрабатывающего инструмента.

В винтовых зажимных устройствах рекомендуется применять высокие гайки (h ?1,5d, где h - высота гайки, d - диаметр резьбы) для удобства захвата их ключом.

Для предотвращения изгиба винтовых приводных устройств (болтов, шпилек и т.п.) при зажиме заготовок следует применять самоустанавливающиеся шайбы и другие элементы.

3) Контроль выполнения требований безопасности

Контролю выполнения требований безопасности должны подвергаться вновь изготовленные, модернизированные и прошедшие ремонт приспособления в процессе приемочных, приемосдаточных, периодических испытаний по ГОСТ 15.001 и других видов испытаний.

Определение видов испытаний - по ГОСТ 16504.

Заключение

В курсовом проекте был спроектировано приспособление для растачивания отверстий в корпусе подшипника на токарной операции.

Были рассчитаны сила зажима заготовки, выбран зажимной механизм, определены мероприятия по безопасной работе на приспособлениях.

Экономическая целесообразность применения станочного приспособления выражается в повышении точности обработки, производительности труда за счет сокращения разметочных операций.

Применение приспособлений расширяет технологические возможности оборудования.

Список используемой литературы

1. Рекомендации по организации выполнения и защиты курсового проекта. Дисциплина: «Технологическая оснастка». Специальность: (151001) Технология машиностроения/разработал Подольный В.Ф. - Красноярск, 2005 г.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/Под ред. А.М.Дальского, А.Г.Суслова, А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. - 5-е изд., исправл. - М.: Машиностроение-1, 2003 г. 944 с., ил.

3. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Выш. школа, 1983. - 256 с., ил.

4. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 303 с., ил.

Размещено на Allbest.ru

...