Проектирование приспособления для обработки детали "серьга"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Бийский Государственный Колледж»

Курсовой проект

Проектирование приспособления для обработки детали "серьга"

Бийск 2013



Содержание

Введение

1. Проектирование приспособлений

1.1 Описание конструкции детали и её назначение в механизме

1.2 Анализ технологичности детали

1.3 Схема базирования детали в соответствии с ГОСТ 21495-76

1.4 Расчет погрешности базирования

1.5 Обоснование и выбор установочных элементов приспособления

1.6 Выбор МРС для обработки детали в приспособлении

1.7 Разработка схемы взаимодействия сил резания и сил зажима

1.8 Расчет сил резанья

1.9 Расчет усилия зажима

1.10 Обоснование и выбор зажимного устройства приспособления. Расчет основных параметров силовых приводов

1.11 Обоснование и выбор приспособления служащих для направления и настройки режущего инструмента на размер

1.12 Расчет экономической эффективности приспособления

1.13 Технические требования на приспособление

1.14 Описание конструкции и принцип действия приспособления. Спецификация на сборочный чертеж

Заключение

Список литературы



Введение

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

При изготовлении деталей в машиностроении большое значение имеет технологическая подготовка производства, основную долю затрат по стоимости и трудоемкости в которой вносит проектирование и изготовление технологической оснастки, в частности, затраты на создание станочных приспособлений. Одним из возможных решений этой задачи является применение унифицированных, стандартизированных функциональных элементов, позволяющие сократить комплект станочных приспособлений и увеличить срок их эксплуатации.

Станочные приспособления по назначению и конструкции подразделяются на следующие группы:

1. Специальные

2. Универсально-сборочные

3. Агрегатированные

4. Специализированные наладочные

5. Универсальные приспособления

Специальные приспособления - для установки заготовок одного типа размера.

Универсально-сборочные - для обработки разнообразных заготовок.

Агрегатированные - в этих приспособлениях имеется базовая нормализованная часть, на которой монтируются сменные наладки.

Специализированные наладочные - для многократного применения заготовок разного типа размера.

Универсальные - для установки заготовок различных размеров и формы в пределах определенных габаритных размеров.

По целевому назначению различают пять групп приспособлений:

1. Станочные приспособления для установки заготовок на станках, которые в зависимости от вида обработки делят на токарные, фрезерные, сверлильные, шлифовальные, расточные, протяжные, строгальные и другие.

2. Станочные приспособления для установки обрабатывающих инструментов (вспомогательный инструмент), характеризующиеся большим числом нормализованных конструкций в силу применения нормализованных и стандартных рабочих инструментов. В состав этой группы входит 70...80 % от общего количества приспособлений.

3. Сборочные приспособления для обеспечения правильного взаимного положения деталей и сборочных единиц, предварительного деформирования собираемых упругих элементов (резиновых деталей, пружин, рессор), напрессовки, запрессовки, вальцовки, клепки, гибки по месту и других сборочных операций.

4. Контрольные приспособления, предназначенные для проверки точности заготовок, промежуточного и окончательного контроля изготавливаемых деталей, проверки сборочных операций, сборочных единиц и машин (к этой группе относятся также испытательные и контрольно-измерительные стенды).

5. Транспортно-кантовальные приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и собираемых изделий (обычно тяжелых), применяемые в основном в автоматизированном массовом и крупносерийном производствах.

Применение станочных приспособлений позволяет:

· Устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить её точность.

· Снизить себестоимость продукции.

· Облегчить условия работы и обеспечить её безопасность.

· Расширить технологические возможности оборудования.

· Организовать многостаночное обслуживание.

Технический прогресс требует непрерывного совершенствования и разработки новых типов машин. Основной задачей при подготовке производства к выпуску новых машин является разработка и внедрение более прогрессивных способов проектирования и изготовления технологической оснастки.

серьга технический базирование резание



1. Проектирование приспособлений

1.1 Описание конструкции детали и её назначение в механизме

Деталь «Серьга» относится к группе крепёжных деталей сложной формы с габаритными размерами L150, h80., состоящая из хвостовика ШМ24*2, L75; и рабочей части с размером L75.

На рабочей части имеется паз шириной L44^+0,25 , два отверстия Ш25^+0,052 и левая часть рабочей части имеет скругление R25.

Таблица 1 - Механические и физические свойства углеродистой качественной стали.

Марка	Механические свойства	Физические свойства
	?Т	?В	д,%	ан, кДж/м2	HB	Y, г/см3	л	А*106,1/0С
	МПа
45	353	598	16	490	197*2	7,814	60	11,649

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

В комплексе требований, предъявляемых к технико-экономическим показателям изделий, важное место вопросы технологичности конструкций.

Технологичность конструкции изделия определена ГОСТ 14.205-83 как совокупность свойств конструкции изделия, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Технологичность конструкции детали.

1. Конструкция детали.

2. Технологические процессы изготовления детали.

3. Заготовка для изготовления детали.

4. Жесткость и виброустойчивость конструкции при обработке.

5. Режимы обработки.

6. Наличие надежных технологических баз.

7. Степень точности и шероховатости.

8. Четкое разграничивание обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей.

9. Свойства материала.

· Конструкция детали состоит из стандартных и унифицированных элементов и все обрабатываемые поверхности легко доступны для обработки.

· Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов её изготавления.

· Учитывая конфигурацию детали, её размеры, форму и материал, а так же программу выпуска делаю предложение о том, что заготовкой для данной детали может быть отливка.

· Конструкция детали обеспечивает жесткость и виброустойчивость конструкции при обработки.

· Материал детали и её конструкция позволяет использовать Высокопроизводительные режимы при обработке металлов резанием.

· Данная деталь имеет надежные технологические базы.

· Размеры и поверхности детали имеют оптимальные степени точности и шероховатости.

· На детали четко разграничены обрабатываемые и необрабатываемые поверхности.

· Физико-химические и механические свойства материала, жёсткость детали, её размеры и форма соответствуют требованиям технологии изготовления.

Деталь достаточно технологична, допускает применение высоко - производительных режимов обработки и сложна в конструкции.



1.3 Схема базирования детали в соответствии с ГОСТ 21495-76

Базирование - придание заготовки или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Конструкторскими базами называются базы, используемые для определения положения детали в изделии или узле.

Технологическими базами называются поверхности используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления.

Измерительными базами называются поверхности от которых производится отсчет размеров при её обработки.

Установочная поверхность - это такая поверхность, которой заготовка устанавливается в приспособление.

Направляющая поверхность - это поверхность, которая имеет наибольшую площадь.

Опорная поверхность - это любая не обрабатываемая поверхность.

Рисунок 1 - Базирование детали.

Данная деталь базируется четырьмя точками:

Направляющей поверхностью является левая часть детали.

1.4 Расчет погрешности базирования

Сумма всех погрешностей определяется и выражается:

?Е=К*Е_баз+Е_уст+Е_обр (2.1)

К - коэффициент (0.8-0.85)

Е_баз - погрешность базирования

Е_уст - погрешность установки

Е_обр - погрешность обработки: Е_обр=К*щ , где

К - коэффициент уменьшения величины (0.6-0.8)

щ- табличное значение средней экономической точности.

Из полученных сведений рассчитаем погрешность:

Е_обр=0.6*0.75=0.45мкм

Е_Уст=0.50мкм

Е_баз=0мкм

?Е=0.8*0+0.50+0.6*0,025+0=0,50мкм

д??Е

д=0,52мкм

?Е=0,50?0.52

Вывод: Данная схема базирования обеспечивает полноценное закрепление заготовки.

1.5 Обоснование и выбор установочных элементов приспособления

Установочные элементы приспособления служат для установки на них базовыми поверхностями деталей. Установочные призмы применяют для закрепления наружных цилиндрических поверхностей. Данная деталь устанавливается на установочную поверхность с отверстием для выхода сверла и призмой под хвостовик, по бокам зажимается в тиски.

Рисунок 2 - Установочный элемент.

Требования к установочным элементам:

1. Конструкция установочных элементов должна предусматривать быструю их замену при износе или повреждении.

2. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью.

3. Установочные элементы не должны портить базовые поверхности при установки на обрабатываемую поверхность.

4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать жесткость их сопряжения с корпусом приспособления.

5. Рабочие поверхности установочных элементов должны быть по возможности небольших размеров, чтобы исключить влияние микрогеометрии базовой поверхности на точность установки.

Материал установочных элементов: инструментальная углеродистая сталь с последующей закалкой до HRC 50-55.

1.6 Выбор МРС для обработки детали в приспособлении

Необходимо просверлить два отверстия Ш25мм на наружной поверхности.

Выбираю вертикально-сверлильный станок 2А135

Технические характеристики:

Наибольший условный диаметр сверления 35 мм

Рабочая поверхность стола 450х500

Вылет шпинделя 300мм

Наибольший ход шпинделя 750 мм

Конус Морзе отверстия шпинделя 4(5)

Число скоростей шпинделя 9

Частота вращения шпинделя 68 -1100

Мощность электродвигателя привода 4,5

Габаритные размеры:

Длина 810

Ширина 1240

Высота 2500

Масса 1300кг.



1.7 Разработка схемы взаимодействия сил резанья и сил зажима

W =5КP, где:

К- коэффициента запаса.

Р-крутящий момент.

Рисунок 3 - Взаимодействие сил резания и сил зажима

1.8 Расчет сил резанья

1.Глубина резания:

t=0.5D (2.3)

t=0.5*25=12,5мм\

2.Подача: S=0.56мм/об

3.Скорость резанья:

V=(C_v*D^qv/T^mv*S^yv )*K_v (2.4)

K_v=K_mv*K_iv*K_lv

K_mv=1.07; K_iv=1; K_lv=1

K_v=1.07*1*1=1.07

C_v=9.8; T=30; qv=0.4; mv=0.2; yv=0.5

V = (9.8*25^0.4/30^0.2*0.56^0.5)*1.07=22,5м/мин.

4.Крутящий момент:

М_кр=10*С_м*D^qh*S^ym*k_p (2.5)

k_p=K_mp=0.95; С_м=0.034; ym=0.8; qm=2.

М_кр=10*0.034*25²*0.56^0.8*0.95= 127,2 Н*м

5.Осевая сила:

Р_о=10*C_p*D^qp*S^yp*K_p (2.6)

K_p=0.95; C_p=68; yp=0.7; qp=1

P_o = 10*68*25*0.56^0.7*0.95 = 11305 Н

6.Частота вращения:

n=1000V/рD (2.7)

n=1000*22,5/3.14*25=286,6 об/мин.

n_кор=200об/мин.

V_кор=рDn_кор/1000

V_кор=3.14*25*200/1000=15.7м/мин.

7.Мощность резания:

N_e=M_кр*n/9750 (2.8)

N_e=127,2*200/9750=2.6кВт



1.9 Расчет усилия зажима

W =5КP (2.9)

Расчет коэффициента запаса:

К=К₀*К₁*К₂*К₃*К₄ , где (2.10)

К₀ - гарантированный коэффициент (К₀=1.5)

К₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (К₁=1.5)

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении режущего инструмента (К₂=1)

К₃ - коэффициент, учитывающий постоянство сил зажима (К₃=1)

К₄ - коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку вокруг своей оси (К₄=1)

К=1.5*1.5*1*1*1=2.25

W= 5*2.25*127,2=1434,4 H

Вывод: Приспособление обеспечивает достаточное усилие зажима для данного вида обработки заготовки.

1.10 Обоснование и выбор зажимного устройства приспособления. Расчет основных параметров силовых приводов

Определить основные параметры пневмоцилиндра для станочного приспособления. Операция - сверление. Материал сталь 45 ГОСТ 1050-74. Осевая сила Р_о=11305Н. Давление сжатого воздуха Р=0.39 Мпа.

1.Коэффициент запаса:

К=К_о*К₁*К₂*К₃*К₄ (2.11)

К=1.5*1.5*1*1*1=2.25

2.Необходимая сила зажима:

W_п= Р_о*К_зап (2.12)

W_п= 11305*2.25= 25436 Н.

3.Диаметр пневмоцилиндра:

D_п=vW_п/0.785Рз ,где з= 0.85 (2.13)

D_п=v25436/0.785*0.39*0.85= 313 мм

Принимаем стандартный диаметр пневмоцилиндра по ГОСТу D_п= 350 мм.

4.Действительная сила зажима:

W_п=0.785*D_п*P*з (2.14)

W_п=0.785*350*0.39*0.85= 91 H.

5.Время срабатывания пневмопривода:

Т_с=(D_ц*L_x)/(d_o²*V_c) , где (2.15)

L_x - длина хода поршня (L_x=105мм)

d_o - диаметр воздухопровода (d_o=9мм)

V_c - скорость перемещения сжатого воздуха (V_c=180м/c)

Т_с= (350*105)/(9²*180)= 2,5 с.



1.11 Обоснование и выбор элементов приспособления служащих для направления и настройки режущего инструмента на размер

Приспособления, служащие для обработки заготовок на сверлильных станках, и имеющие кондукторные втулки для направления режущего инструмента, называют кондукторами. Иногда при обработке отверстий, расположенных на различных поверхностях заготовок, требуется изменять её положение на станке относительно режущего инструмента. Для этого применяют кондукторы различных видов: накладные, стационарные, передвижные, поворотные.

В зависимости от связи с корпусом кондуктора плиты могут быть:

1. Жестко закрепленными

2. Откидными

3. Съемными

4. Подвесными

5. Подъемными.

Жестко закрепленные плиты отливают за одно целое с корпусом или прикрепляются к нему сваркой, а чаще при помощи винтов; в последнем случае для точной фиксации плиты при сборке предусматриваются контрольные штифты.

Откидные плиты позволяют открывать кондуктор для установки и снятия обрабатываемых деталей.

На нижней плоскости кондукторной плиты установлена и закреплена сменная кондукторная плита с кондукторными втулками. Сменная накладка для установки и закрепления заготовок помещается на плоскости стола корпуса приспособления. На столе имеется два фиксирующих пальца и четыре отверстия, которые служат для фиксации и закрепления сменных накладок.

Съемные кондукторные плиты обычно используются для обработки систем отверстий в крупных деталях на радиально-сверлильных станках. Они накладываются непосредственно на деталь и после необходимой ориентировки прикрепляются к ней.

Подвесные плиты применяют при сверлении многошпиндельными головками. Плита вместе с головкой подвешивается на шпиндель станка и через направляющие колонки связывается с корпусом приспособления.

Подъемные плиты устанавливаются на уступах колонок скальчатых кондукторов и с помощью рукоятки или пневмопривода и реечной передачи поднимаются и опускаются, осуществляя одновременно и зажим детали.

Плиты изготовляются из высококачественного чугуна, реже из стали. Толщина плит согласовывается с высотой кондукторных втулок и обычно колеблется в пределах от 15 до 30 мм.

Рисунок 4 - кондукторная плита

1.12 Расчет экономической эффективности приспособления

При выборе или конструировании приспособления должна достигаться экономическая эффективность от этих приспособлений.

Основное время Т₀:

Т₀=L_p.x/S_мин. , где (2.16)

L_p.x - длина рабочего хода инструмента

S_мин. - подача

L_p.x= L_рез.+у , где (2.17)

L_рез. - длина резанья (36мм)

у - длина подвода, перебега и врезания (3мм)

L_p.x=36+3= 39мм

S_мин=S₀*n (2.18)

S_мин=0.56*2000=1120мм/мин.

Т₀=39/1120=0.03мин.

Вспомогательное время Т_всп.:

Т_всп.=t₁+t₂+…….t_i (2.19)

t₁ - вспомогательное время на установку и снятие детали (0.15мин.)

t₂ - вспомогательное время на установку и снятие кондуктора (0.15мин.)

t₃ - время на замеры (0.08мин)

t₄ - время на очистку приспособления от стружки (0.05мин.)

t₅ - включить и выключить станок (0.02мин.)

t₆ - время на вывод сверла (0,02 мин.)

t₇ - время на подвод и отвод инструмента (0.14мин)

Т_всп.=0.15+0.15+0.08+0.05+0.02+0,02+0.14=0,61мин

Штучное время Т_шт:

Т_шт=(Т₀+Т_всп)*(1+а_абс%+а_отл%/100%), где (2.20)

Т₀ - основное время на операцию, мин.

Т_всп. - вспомогательное время на операцию, мин.

а_абс - время на обслуживание рабочего места (4%)

а_отл - время на отдых и личные надобности (4%)

Т_шт=(0.03+0,61)*(1+4%+4%/100%)= 0,7мин.

Годовая экономия Э_п:

, где (2.21)

Э_п - годовая экономия

N - количество выпускаемых изделий в год.

руб.

1.13 Технические требования на приспособление

Общие требования к приспособлению:

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

2. Наружные элементы конструкции приспособления 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 наружних поверхностей должны быть не менее 1мм, если их размеры не оговорены особо.

3. Части приспособления, нагревающиеся в процессе эксплуатации свыше 45⁰С, должны быть теплоизолированы или ограждены.

4. Конструкция приспособления должна обеспечивать надежное и удобное соединение со станком и сменными наладочными элементами. Способ соединения должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления и смещения приспособлений и его элементов в процессе эксплуатации.

5. В конструкции станочных приспособлений должна быть предусмотрена возможность периодического смазывания всех трущихся поверхностей при помощи масленок, смазочных отверстий, каналов и т.п.

Вывод:

На основании всего изложенного выше, делаю вывод, что выбранное мной приспособление способно обработать заданную деталь в полном объеме с необходимой точностью и шероховатостью поверхности. Зажимной механизм совершенен и обеспечивает требуемое постоянное усилие зажима.

1.14 Описание конструкции и принцип действия приспособления. Спецификация на сборочный чертеж

Рисунок 5 - Сборочный чертёж

Выбранное мной приспособление для сверления отверстия диаметром 25мм состоит из следующих элементов:

1. Основание

2. Гайки

3. Стойки

4. Мембрана

5. Корпус

6. Шток

7. Кондукторная плита

8. Кондукторная втулка

9. Призма

10. Рукоятка

Выбранное приспособление - кондуктор с пневмоприводом для установки на сверлильный станок 2А135

Принцип работы приспособления:

Заготовка устанавливается на установочную плиту с призмой.

Сжатый воздух, по воздуховоду, поступает в штоковую полость пневмоцилиндра и перемещает поршень вниз. Поршень передает движение штоку, который в свою очередь прижимает кондукторную плиту к заготовке. Происходит зажим детали.

После обработки сжатый воздух поступает через воздуховод в бесштоковую полость пневмоцилиндра. Поршень под давлением перемещается вверх, через шток движение передается кондукторной плите и происходит отжим детали.



Заключение

В процессе выполнения курсовой работы, мной было выбрано станочное приспособление «Кондуктор с пневмоприводом», предназначенное для базирования и закрепления детали «Серьга» на сверлильной операции.

Данное приспособление позволяет закреплять заготовки различной конфигурации и размеров за счет сменных установочных элементов. Экономически выгодно применять в серийном и массовом производстве.



Список используемой литературы

1. Белоусов А.П «Проектирование станочных приспособлений» / А.П. Белоусов - Санкт-Петербург: 1980-534с

2. Ансеров М.А. «Приспособления для МРС» / М.А. Ансеров - Москва: 1960-625с

3. Литвинова Л. А. «Учебно-механическое пособие для студентов» / Л.А. Литвинова

4. Солнышкин И.П., Чижевский А.Б. «Технологические процессы в машиностроение» / И.П. Солнышкин, А.Б. Чижевский - Санкт-Петербург: 2001-335с

5. Ревин С.А. «Методические указания по проектированию технологических процессов механической обработки деталей машин» Часть VII Станочные приспособления, и их расчет и проектирование. / С.А. Ревин

6. Ансеров М.А «Приспособления для МРС» г. Москва 625с

7. Фрумин Ю.Л. «Комплексное проектирование инструментальной оснастки» г. Москва

8. Логачев Н.П. , Садовников В.И. «Режимы резанья металлов техническое нормирование в машиностроении» г. Красноярск 2004-195с

Размещено на Allbest.ru

...