Разработка приспособления для обработки шпоночного паза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Станочное приспособление -- устройство для базирования и закрепления заготовки при обработке на металлорежущем станке.

Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства, используемые при механической обработке; сборке и контроле изделий. Приспособления, рабочие и контрольные инструменты вместе взятые называют технологической оснасткой, причем приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой ее частью. Наиболее значительную их долю (80 - 90%) составляют станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.

Цель данной курсовой работы по «Технологической оснастке» заключается в разработке приспособления для обработки шпоночного паза.

Задачи для выполнения курсовой работы:

Спроектировать фрезерное приспособление для обработки шпоночного паза.

Предоставить чертежно-техническую документацию приспособления.

Выполнить расчеты погрешностей установки, расчет сил закрепления, прочностной расчет и экономический расчет.

В зависимости от типа станка станочные приспособления подразделяются на токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и т.д. В общем объеме средств технологической оснастки примерно 50% составляют станочные приспособления.

С помощью станочных приспособлений можно решить 3 основные задачи:

- базирование обрабатываемых деталей на станках производится без выверки, что ускоряет процесс установки и обеспечивает возможность автоматического получения размеров на настроенных станках;

- повышается производительность, и облегчаются условия труда рабочих на счет применения многоместной, многопозиционной и непрерывной обработки;

- расширяются технологические возможности станков, что позволяет на обычных станках выполнять такую обработку или получать такую точность, для которой эти станки не предназначены.

Приспособления выбираются в зависимости от типа производства. В массовом и крупносерийном производстве в основном применяются специальные приспособления. В условиях серийного производства применяются агрегатированные приспособления. В мелкосерийном производстве широко распространены универсальные приспособления.

Проектирование приспособлений находится в зависимости не только от типа производства, но и от технологического процесса изготовления детали, что обеспечивает на производстве тесную связь между технологом и конструктором

Тип производства - серийный

Выбор технологического оборудования

Согласно задания применяем для фрезерования паза горизонтально-фрезерный станок 6Р12Б со следующей технической характеристикой:

Размеры стола - 320/1250мм.

Число степеней числа оборотов - 18

Число оборотов - 50/2500об/мин.

Подача стола:

Продольная - 40/2000мм.

Поперечная - 40/2000мм.

Вертикальная - 13,3/666,6мм

Мощность электропривода - 11квт

Габаритные размеры:

Длина - 2750мм.

Ширина - 2230мм.

Высота - 2450мм.

Масса без выносного оборудования - 2650кг

Выбор режущего и измерительного инструмента

В качестве режущего инструмента принимаем дисковую фрезу ГОСТ 3755-78 диаметром D=80мм., шириной В=20мм., число зубьев - 18.

В качестве измерительного инструмента принимаем штангельциркуль ЩЦ - 2 ГОСТ166-80 с предельными измерениями 0/180мм. И с точностью отсчета 0,02.

1. Описание конструкции и принцип действия приспособления

Приспособление служит для фрезерования различных деталей, но в данном случае шпоночного паза.

1.1 Расчет и проектирование фрезерного приспособления

Расчёт силы резания при фрезеровании шпоночного паза

Примем следующие параметры обработки:

По таблице 36 [1, 285] определяем подачу на зуб Sz= 0,01 мм/зуб.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

(1.2)

где D - диаметр фрезы;

Т - период стойкости;

t - глубина фрезерования;

Sz - подача на зуб;

В - ширина фрезерования;

Z - число зубьев фрезы;

Kv - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Кv= Кмv* Кпv* Киv (1.3)

где KMV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [1, 262] ;

KПV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

KИV - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Используя табл.1, 5, 6 [1, 262-263] получим:

Кv= Кмv* Кпv* Киv = 1*0,9*1=0,9.

Используя табл.39 и 40 [1, 286-290] найдём значения коэффициентов и показатели степени в формуле (1.2):

Частоту вращения фрезы найдём по формуле:

(1.4)

,

Ближайшая стандартная частота по паспорту станка nст=250об/мин, ввиду этого скорректируем значение скорости:

(1.5)

Определим окружную силу при фрезеровании по формуле:

(1.6)

По табл.9 [1, 264] определим, что Кмр=1

Используя табл.41 [1, 291] найдём значения коэффициентов и показатели степени в формуле (1.5):

Величины остальных составляющих силы резания найдём через окружную силу, используя табл.42.

Горизонтальная сила (подачи) Ph=0,4*Pz =139 Н.

Вертикальная сила Pv=0,9*Pz =314 Н.

Радиальная сила Py=0,4*Pz =139 Н.

Осевая сила Px=0,55*Pz =192 Н.

1.2 Расчет усилия зажима заготовки

Сила подачи P_h стремится сдвинуть заготовку с призм, но этому препятствуют силы трения Т и Т₁, возникающие на зажимаемой шейке вала и на рабочей поверхности призм.

Из уравнения равновесия сил определим величину усилия зажима [6]:

= (1.7)

где f и f₁ - коэффициенты трения в местах приложения усилия W и на призмах. К - коэффициент запаса, в свою очередь находится по формуле:

К=К₀* К₁* К₂* К₃, (1.8)

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса, равный 1,5. К₁ - коэффициент, учитывающий вид технологической базы, для чистовых баз, как в данном случае, К₁=1. К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, при фрезеровании чугуна и стали К₂=1,2. К₃ - коэффициент, учитывающий прерывистость резания, при фрезеровании К₃=1,3.

К=1,5*1*1,2*1,3=2,34

Коэффициент трения f примем равным 0,14, тогда f₁=1,41Ч0,14=0, 1974.

=

Сила P_v стремится повернуть заготовку вокруг оси вращения фрезы, но этому препятствуют моменты от сил трения Т и Т₁. Из условия равновесия заготовки и с учётом коэффициента запаса определим величину усилия зажима:

= (1.9)

где l₁ - расстояние от оси фрезы до оси приложения усилия прижима.

l₂, l₃ - расстояния от оси фрезы до осей установочных призм. И равны:

l₁ = 110 мм; l₂ = 13 мм; l₃ = 199 мм.

D_ф - диаметр фрезы.

При обработке паза:

=

Из двух значений усилия прижима выбираем для дальнейшего расчёта максимальное: =964 Н.

1.3 Расчет силового привода

Для закрепления заготовки будем использовать рычажный зажимной механизм. В зажимных механизмах обычно применяются пневматические, гидравлические и смешанные типы приводов.

Пневматический привод при своей простоте и удобстве эксплуатации имеет ряд недостатков: во-первых, воздух сжимаем и при переменных нагрузках пневмопривод не обеспечит достаточной жёсткости закрепления. Во-вторых, данный вид привода развивает меньшее усилие, нежели гидропривод; и в третьих, из-за мгновенного срабатывания пневмопривода прижим будет резко ударять по детали, что отрицательно скажется и на заготовке, и на зажимном механизме, и на условиях труда рабочего. Соответственно, применим в нашем приспособлении гидравлический привод. Диаметр поршня гидроцилиндра находим по формуле:

D_п=1,13·, (1.10)

где P - рабочее давление масла, принимаемое в расчетах равным 1 МПа, Q - усилие на штоке силового привода, определяется для выбранного нами механизма по формуле:

, , (1.11),

где W- усилие зажима, - передаточное отношение по силе зажимного механизма. Отсюда:

Н.

D_п=1,13·=23мм.

Конструктивно с учетом обработки других заготовок принимаем D_п=60 мм, S_Q=30 мм.

2. Разработка конструкции корпуса приспособления

Для приспособлений данного типа могут применяться литые, сварные и сборные корпуса. Ввиду того, что наша конструкция проста по конфигурации, а также из условий максимальной прочности и точности примем в качестве базового варианта литой корпус .

2.1 Расчет точности приспособления

Сборка шпоночных соединений производится по методу полной взаимозаменяемости без дополнительной доработки шпонки или паза.

Точность паза определяется точностью размеров.

При работе на настроенном оборудовании точность размеров d-t и t зависит от точности настройки режущего инструмента и от точности выполнения элементов приспособления.

Рис.1.7

Точность элементов приспособления в направлении размера d-t рассчитывается по формуле:

(1.12)

где Тd-t - операционный допуск на размер d-t, мм;

КТ - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения, КТ=1;

КТ1 - коэффициент, учитывающий уменьшение погрешности базирования при работе на настроенном оборудовании, КТ1=0,8;

еб - погрешность базирования в направлении операционного размера;

ез - погрешность закрепления;

еу. э - погрешность, зависящая от точности изготовления установочного элемента (призмы) по размеру В;

еи - погрешность износа установочного элемента;

щ - экономическая точность обработки, равна допуску на размер в;

КТ2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности метода, вызываемой факторами не зависящими от приспособления, КТ2=0,6.

При установке в призму нарушается принцип единства баз и по размеру d-t появляется погрешность (см. п.1.1):

В данном приспособлении зажим совпадает с направлением оси паза заготовки и величина ез рассчитывается по формуле:

ез (1.13)

где ДW- непостоянство силы зажима.

Для механизированных приводов ДW=0,1ЧW=75,6 Н; СМ - поправочный коэффициент, учитывающий вид материала заготовки, для стали СМ=0,026.

ез

еу. э (1.14)

Погрешность ДВ=0,05 мм.

еу. э

Погрешность износа установочного элемента рассчитывается:

еи= (1.15)

где И0-средний износ установочного элемента при усилии зажима Р=10 кН и при базовом числе установок N=100000, И0=115 мкм;

К1 - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, К1=0,97;

К2 - коэффициент, учитывающий вид оборудования, К2= 1;

К3 - коэффициент, учитывающий условия обработки, К3= 0,94;

К4 - коэффициент, учитывающий число установок заготовки (NФ), отличающееся от принятого (N), К4=2,4.

еи=115*0,97*1*0,94*2,4*0,1=25,17мкм?0,025мкм.

Определим погрешность по (1.12):

мм.

Несимметричность паза относительно оси вала зависит от погрешности изготовления половины угла паза призмы.

sinДб= (1.16)

sinДб=

б= 0,038° = 2'

Отсюда угол б=45°±2'

Погрешность формы в продольном направлении зависит от перекоса призм совместно с корпусом приспособления относительно паза станка, вследствие наличия зазора между пазом и шпонками корпуса.

Величина угла перекоса корпуса рассчитывается по формуле:

tg бпер= (1.17)

Перекос паза Дф. п. определяется:

Дф. п. =LП* tg бпер= (1.18)

где Lшп -расстояние между базовыми шпонками, мм;

Lп - расстояние от края обрабатываемого шпоночного паза до наиболее удаленной направляющей шпонки.

Lшп =315 мм.

Lп =175 мм.

Заданный перекос паза Дф. п. =0,05 мм.

Определим максимальный зазор Smax:

мм.

Подбираем подходящую посадку в сопряжении шпонка - паз станка:

Посадка в системе отверстия H7/е8 обеспечивает

Smaxф=0,027+0,059=0,086мм.

Отсюда запас точности:

Smaxр - Smaxф = 0,090 - 0,086 = 0,004 мм.

3. Экономический расчёт

Экономическое обоснование применения приспособления сводится к оценке экономической эффективности его применения. Эффективность основывается на сопоставлении затрат и экономии, возникающих при его использовании в течение года. Приспособление считается рентабельным, если годовая экономия, получаемая от применения приспособления больше связанных с ним затрат.

Расчет основан на сопоставлении затрат и получаемой экономики. Приспособление эффективно если:

Эn>/P

Где: Эn - годовая экономия, руб.

Р - годовые расходы на приспособление, руб.

Эn = (Tшт - Тштn)*Cuz*N, руб.

Где: Тшт = 65 мин. - время обработки в универсальном приспособлении;

Тштn = 50 мин. - время обработки детали в проектированном приспособлении;

N = 1800шт. - годовая программа

Cuz - часовые затраты по эксплуатации рабочего места.

Cuz = Cbnz*Km,kon/4

Где: Cbuz = 95kon - практически скорректированные часовые затраты на базовом рабочем месте:

Km = 0.7*машинокоэффициент, показывающий, восколько раз затраты связанные с работой данной установки больше чем у базовой.

Cuz = 95*0.7 = 66.5kon/u

Эn = (65-50)*66.5*1800=299,9

Готовые затраты на приспособление

P=Snp*(A+B)

Где: Snp=2000руб, - стоимость приспособления

А=0,5 - коэффициент амортизации при окупаемости в 2 года:

В=0,1/0,2 - коэффициент учитывающий ремонт и хранение приспособления

Р=2000(0,5+0,2)=1400 руб.

Эn>p

4156>1400

Приспособление экономически эффективно.

Заключение

фрезерный оборудование технологический погрешность

В результате проделанной работы нами разработано приспособление для обработки шпоночных пазов на вертикально - фрезерном станке 6Р12Б. Простота конструкции, использование типовых и стандартных деталей и узлов существенно облегчает изготовление приспособление, а использование гидравлического силового привода облегчает труд рабочего, уменьшает вспомогательное время и увеличивает точность изготовления детали. Всё это в совокупности приводит к снижению себестоимости изготовления детали или повышению её качества.

Литература

1. Справочник технолога - машиностроителя. Т2\ под ред.А.Г. Косиловой и др. - М.: Машиностроение, 1985 г.496 с., ил.

2. Станочные приспособления: Справочник. В 2х томах. - Т1 \ под ред. Б.Н. Вардашкина и др., 1984, 592с., ил.

3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога \ А.А. Панов и др. - М.: Машиностроение, 1988, 736 с., ил.

Размещено на Allbest.ru

...