Проектирование и расчет приспособления для фрезерования лыски

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Реферат

Тема курсового проекта «Проектирование и расчет приспособления для фрезерования лыски».

Объем расчетно-пояснительной записки: 18 с., 4 рис., 4 библ. назв.

Объем графической части: 1 лист ф. А1, 1 лист ф. А4, 2 стр. спецификаций.

Ключевые слова: технологический процесс, операция, инструмент, приспособление, оснастка, деталь, пневмопривод, отверстие, база.

Цель курсовой работы освоение методики и приобретение навыков проектирования технологической оснастки.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: выполнен анализ исходных данных; разработан эскиз компоновки; произведен силовой прочностной и точностной расчет приспособления; выполнен расчёт на смятие резьбы.

Содержание

Введение

1. Описание детали

2. Описание работы приспособления

3. Расчет приспособления на точность

4. Силовой расчет приспособления

4.1. Определение потребных сил зажима

4.2 Расчет необходимого усилия для получения заданной силы зажима

5. Расчет приспособления на прочность

Заключение

Список литературы

Введение

С появлением станков с ЧПУ, к станочным приспособлениям стали предъявляться особые требования. Это связано с тем, что точность станков растет год от года, но точность изготовления детали зависит не только от точности станков. Приспособления во многом определяют точность обработки. Станочные приспособления в автоматизированном производстве имеют ряд функций:

1) Повышение точности обработки;

2) Снижение затрат времени на смену заготовки;

3) Комплексная автоматизация производства и т.д.

Автоматизация производства подразумевает применение автоматизированных загрузчиков заготовок (различного рода роботы и манипуляторы). Разработка безопасных и надежных приспособлений снижает травматизм на производстве, так как сводит до минимума участие человека в процессе обработки. Важным направлением в развитии приспособлений является создание быстро переналаживаемых универсальных приспособлений, что существенно снижает себестоимость обработки детали. Приспособления должны иметь простую конструкцию, быть удобными для переналадки и обслуживания.

В настоящее время широко применяются различные механизированные приспособления с пневматическим, гидравлическим и электроприводом. Пневматические приспособления наиболее дешевы, однако не обладают высокой силой зажима, как гидравлические. Приспособления с электроприводом удобны для автоматизации и интегрирования в систему ЧПУ станка. Выбор того или иного типа привода приспособления должен быть обоснован.

1. Описание детали

Деталь представляет собой вал приводной (общий вид рисунок 1), изготовленный из стали 40 ГОСТ 1050-88. Данная сталь относится к группе хорошо обрабатываемых материалов. Для фрезерования лысок в операции фрезерной используется станок универсально-фрезерный модели ФУ-676n. Станок не отвечает современным требованиям, и возможна замена данного станка на аналогичное оборудование. Альтернативой использования станка модели ФУ-676n может служить использование станка модели 2С150ПМФ4 с ЧПУ или другого вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ. Такое нововведение позволит повысить качество изготавливаемых деталей и сократить время на их обработку.

Рисунок 1 - Общий вид детали.

Предельное отклонение позволяет выполнять операцию фрезерования лысок на выбранном оборудование.

2. Описание работы приспособления

Разработка приспособления начинается с определения способа базирования. Пластина неподвижной губки выполнена в виде призмы, подвижной - в виде призмы. Пластины сменные, устанавливаются на пальцах и прикрепляются болтами, смена пластин - наилучший способ сохранить точность приспособления и практически исключить фактор износа при расчете приспособления на точность. На столе устанавливается опорная призма. Предполагается, что деталь заводится роботом манипулятором между пластинами, положение которых настроено заранее. При зажиме заготовки происходит точное базирование по граням призм. Таким образом, время, затрачиваемое на установку детали в приспособления, занимает секунды. В данном случае применение дорогостоящего станка с ЧПУ оправдывает себя. Кроме того, квалификация работающего и так называемый «человеческий фактор» не имеют никакого значения. Следовательно, точность обработки повышается. Зажимное устройство выполнено в виде поворотных пневматических тисков. Поворотные тиски - широкоуниверсальное оборудование, которое повсеместно применяется на станках сверлильно-фрезерно-расточной группы.

Конструкция тисков приведена на рисунке 2. Предварительная настройка тисков для свободной установки заготовки между губками выполняется при помощи винта 1 с левой и правой нарезками. Это позволяет базировать заготовки различного диаметра, при этом требуется только заменить пластину неподвижной губки, которая изготавливается в соответствии с диаметром заготовки. Заготовка закрепляется за счёт подачи воздуха в верхнюю полость пневмокамеры. При этом шток 10, перемещаясь вниз, поворачивает рычаг 9 по часовой стрелке, который перемещает толкатель 8 влево. Последний, упираясь в стенку полости подвижной губки 7, сдвигает её в направлении неподвижной губки 6. Пружина 11 предназначена для возвращения подвижной губки в исходное положение при раскреплении заготовки.

Конструкция данных тисков позволяет закреплять не только детали типа «вал», а также детали произвольной формы для осуществления комплексной фрезерной обработки. Такая универсальность достигается за счет использования сменных пластин губок.

Рисунок 2 - Тиски пневматические.

Базирование заготовки происходит по цилиндрической поверхности на призмы при помощи точек 1, 2, 3, 4. Базирование по длине осуществляется упором в торец точка 5

Рисунок 3 - Базирование детали.

3. Расчет приспособления на точность

Приспособление для обработки заготовок является звеном системы СПИД. От точности его изготовления и установки на станке, износостойкости установочных элементов и жесткости в значительной мере зависит точность обработки заготовок. При обработке партии заготовок, имеющих погрешности формы, каждая из них и ее измерительная база при установке в приспособлении занимают различное положение. Поэтому погрешность положения заготовки в приспособлении следует рассчитывать с учетом ее расположении в пространстве, что значительно усложняет расчеты.

Цель расчета на точность заключается в определении требуемой точности изготовления приспособления по выбранному параметру и заданий допусков размеров деталей и элементов приспособления.

Погрешность изготовления приспособления определяется по формуле /1/:

;

где д - допуск выполняемого при обработке размера заготовки;

kт - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения: kт=1…1,2 (в зависимости от количества значимых слагаемых);

kт1- коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках: kт1=0,8…0,85;

kт2- коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления: kт2=0,6…0,8;

е - погрешность базирования заготовки в приспособлении;

ез - погрешность закрепления заготовки, возникающая в результате действия сил зажима;

еу - погрешность установки приспособления на станке;

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

еп. - погрешность от перекоса инструмента;

щ- экономическая точность обработки.

Расчет точности изготовления приспособления из условия обеспечения размера отклонения заготовки 0,1 мм на длину 100 мм и получение размера 17-0.18 мм.

Определяется погрешность базирования в каждом конкретном случае. Так как в данном случае:

;

где - допуск на размер;

мм;

Определим погрешность закрепления. Для заготовки с предварительно обработанной посадочной поверхностью, с поперечным размером 40 мм ез=0,055 мм /1/.

Определим погрешность установки приспособления на станке. Так как осуществляется надежный контакт установочной плоскости приспособления с установочной плоскостью цанги станка, то у=0.

Выявляется погрешность от перекоса (смещения) инструмента. п=0, так как в приспособлении отсутствуют направляющие элементы.

Определяется погрешность от изнашивания установочных элементов. Износ установочных элементов приближенно определяется по формуле /1/

;

где - размерный износ опоры, мкм;

2 - постоянная, зависящая от вида установочных элементов и условий контакта 2=0,002…0,004; принимаем 2=0,003.

N - количество контактов заготовки с опорой (установок в приспособление, снятий с него) в год. Так как приспособление имеет сменные призмы, принимаем количество контактов 1000.

мкм;

Погрешность от изнашивания установочных элементов еи можно принять равной ;

мкм;

Принимаем значения kт, kт1, kт2. Выбираем следующие значения коэффициентов kт=1,1 kт1=0,8; kт2=0,7.

Уточняется допуск на обработку. В данном случае =0,18.

Находим экономическую точность обработки. Для принятых условий (заготовка из стали, обработка фрезой, размер 74 мм) находим =0,08мм /1/.

После подстановки значений величин в формулу выявляется погрешность изготовления:

мм.

Таким образом, при погрешности изготовления приспособления епр?0,116 мм, обеспечивается размер детали мм.

4. Силовой расчет приспособления

Расчет потребных сил зажима

Эффективность зажима в значительной мере зависит от направления и места приложения силы. При выборе ее направления необходимо учитывать приведенные ниже правила:

а) сила зажима должна быть направлена перпендикулярно к плоскостям установочных элементов, чтобы обеспечить контакт с опорами базовых поверхностей и исключить при зажиме сдвиг заготовки;

б) при базировании заготовки по нескольким базовым плоским поверхностям сила зажима должна быть направлена к тому установочному элементу, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта.

На практике редко можно выбрать направление силы зажима, удовлетворяющее всем перечисленным правилам. Поэтому после анализа имеющихся вариантов следует принять наиболее приемлемое (оптимальное) решение.

На рисунке 4 изображена схема действия сил при закреплении цилиндрической заготовки в призме. Окружная сила резания стремится повернуть заготовку относительно оси режущего инструмент. Крутящий момент при этом невелик, т.к. область фрезерования находится вблизи от места зажима. Поэтому в данном случае расчет ведется из условия действия осевой силы Px, которая стремится сместить заготовку в осевом направлении.

Рисунок 4 - Схема действия сил при закреплении заготовки.

Определим потребную силу зажима по /1/:

;

где k - коэффициент запаса. Коэффициент k является произведением семи первичных коэффициентов /1/:

;

k0 - гарантированный коэффициент запаса; k0=1,5.

k1 - коэффициент, учитывающий возрастание сил обработки при затуплении инструмента: при концевом фрезеровании k1=1,7.

k2 - коэффициент, учитывающий неравномерность сил резания из-за непостоянства снимаемого при обработке припуска; k2=1,2 при черновой обработке.

k3 - коэффициент, учитывающий изменение сил обработки при прерывистом резании; при концевом фрезеровании k3=1,2.

k4 - коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых приводами сил ажима. Для пневматических зажимных устройств k4 =1,0.

k5 - коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых сил зажимных устройств точным приводом; k5=1,0.

k6 - коэффициент, учитывающий неопределенность положения мест контакта заготовки с установочными элементами и изменение в связи с этим моментов трения, противодействующих повороту заготовки на базовой плоскости. k6=1,0.

Получаем:

f1,f2 - коэффициенты трения между контактирующими поверхностями заготовки и элементов приспособления. Для установочных элементов типа призм f=0,15 /1/

fп - приведенный коэффициент трения. Рассчитывается из условия действия сил:

;

.

Pх - осевая составляющая силы резания. Определим ее из главной составляющей силы резания:

,

где -

коэффициент и показатели степени в формуле окружной силы при фрезеровании /4/;

t-глубина резания, t=5

подача на один зуб фрезы ;

- диаметр фрезы;

- ширина фрезерования;

Z=4- число зубьев фрезы;

n - частота вращения;

осевая составляющая силы резания:

;

Таким образом, потребная сила зажима:

4.1 Расчет необходимого усилия для получения заданной силы зажима

На рисунке 6. приведена схема действия сил в устройстве приспособления.

Рисунок 6 -. Схема действия сил в приспособлении.

Усилия, необходимого для получения заданной силы зажима /4/:

;

;

где q - сопротивление пружины возврата зажимающей губки; q=100Н;

f - коэффициент трения на направляющей поверхности подвижной губки; f=0,15 /1/

з - коэффициент, учитывающий потери от трения в кулачке, передающем усилие; з=0,9;

Геометрические размеры находим из сборочного чертежа приспособления H = 250мм, L0 = 70мм, L1 = 20мм, L2 = 45мм.

Находим:

.

Отсюда:

.

Для получения силы зажима W необходимо приложить усилие Q?2100Н. Для того чтобы получить на штоке усилие Q, необходимо в полости пневмокамеры создать давление /1/:

;

где D - диаметр пневмокамеры; D=200 мм;

d - диаметр упорной шайбы; d = 140мм;

з - кпд (обычно з=0,85…095); принимаем з=0,9.

Получаем:

.

Таким образом, для получения необходимого усилия зажима W=6730 Н необходимо в полости пневмокамеры создать давление p=0,4 МПа. Данное значение является приемлемым для устройств подобного типа.

5. Расчет приспособления на прочность

Расчет на прочность проводится в заключительной стадии разработки приспособления. В момент, когда известны силы, действующие при работе приспособления, геометрия и условия работы, необходимо провести проверочный расчет на прочность. По результатам данного расчет можно сделать вывод о работоспособности приспособления. Надежность работы приспособления выражается коэффициентом запаса. Однако, если коэффициент запаса имеет большое значение (К>2.5), то можно сделать вывод о том, что приспособление спроектировано не точно, происходит перерасход металла, что повышает металлоемкость и снижает технологичность и повышает цену изделия.

Крепление диафрагмы к основанию осуществляется с помощью четырех винтов. При работе приспособления в полости пневмокамеры действует сила Q, которая стремится раскрыть стык. Нагрузку принимают на себя винты, на них действуют напряжения растяжения. Для расчета на растяжения стержня винта воспользуемся формулой:

,

где - диаметр резьбы, для резьбы М6 - мм.

- действующие напряжения растяжения,

- допускаемые напряжения растяжения, /1/: .

.

Определим коэффициент запаса:

.

Полученное значение коэффициента запаса говорит о надежности стыка. Следовательно, при данной нагрузке герметичность стыка гарантирована, а, следовательно, и работоспособность всего приспособления. Значение коэффициента запаса не превысило 2.5, следовательно, приспособление спроектировано рационально.

Заключение

вал точность фрезерование допуск

В результате выполнения данной курсовой работы были рассмотрены подробно все этапы проектирования приспособления. Расчет на точность установил допуск на изготовление самого приспособления. Расчет усилий в приспособлении позволил определить давление в пневматической системе. Расчет на прочность показал, что приспособление работоспособно и разработано рационально. Автоматизация данного приспособления может быть осуществлена с помощью применения управляемых пневмораспределителей и соответствующих датчиков положения и давления.

Приспособление легко переналаживается на заданный диаметр с помощью регулировочного винта. Приспособление универсально и позволяет зажимать не только цилиндрические детали, но и различного рода корпусные детали, это достигается наличием сменных пластин губок.

Список литературы

Горохов В. А. Проектирование и расчет приспособлений: Учебное пособие для студентов вузов машиностроительных спец.- Мн.: Выш. Шк., 1986. -238 с.: ил.

Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов. - 2 изд., перераб. и доп. - Машиностроение, 1983. - 277 с., ил.

Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей вузов.- 8 изд., испр. - М.: Высш.шк., 2003. - 408 с.: ил.

Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. - Машиностроение, 1982. - 327 с., ил.

5. Справочник технолога - машиностроителя. В двух томах. Изд. 3, переработанное. Том 2. Под ред. Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР д-ра техн. Наук проф. А.Н. Малова. М., «Машиностроение», 1972, стр. 568

Размещено на http://www.allbest.ru

...