"Цанговая делительная головка" для шлицефрезерной операции

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Общая часть

Анализ исходных данных и подготовка дополнительных материалов для проектирования приспособления

Разработка технического задания на проектирование приспособления

Разработка схемы станочного приспособления

Специальная часть

Расчет сил резания, действующих на заготовку

Расчет потребных сил зажима

Расчет установочных баз детали. Выбор вида установочных элементов

Расчет погрешности установки детали в приспособлении

Выбор вида силового зажима, расчет создаваемых сил зажима

Конструкторская часть

Назначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Технологическая оснастка - важнейший фактор успешного осуществления технического прогресса в машиностроении. Она представляет собой совокупность рабочего, измерительного инструмента и приспособлений, используемых для базирования, закрепления и контроля обрабатываемых деталей на различном технологическом оборудовании.

Применение технологической оснастки, особенно переналаживаемого типа не только обеспечивает, но и расширяет технологические возможности как универсальных, так и станков с ЧПУ, гибких производственных модулей и робототехнических систем.

Станочное приспособление - это вспомогательное орудие производства для установки заготовок с целью обработки на металлорежущих станках.

С помощью станочных приспособлений можно решить три основные задачи:

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

- повышает производительность, и обеспечиваются условия труда рабочих за счет применения многоместной многопозиционной и непрерывной обработки;

- расширяются технологические возможности станков.

Согласно заданию необходимо рассчитать и сконструировать «Цанговую делительную головку» для шлицефрезерной операции.

Делительные головки применяют для установки, зажима и периодического поворота или непрерывного вращения небольших деталей, обрабатываемых на фрезерных станках.

цанговая делительная головка



Общая часть

Анализ исходных данных и подготовка дополнительных материалов для проектирования приспособления

Деталь представляет собой тело вращения и относится к классу валов. Служит для передачи крутящих моментов.

Деталь «Вал - шестерня» это вал с наибольшим наружным диаметром Ш138,58 мм, общей длиной L = 300 мм. На валу имеются зубья, число зубьев z=14, модуль в нормальном сечение m=8, угол наклона по делительному цилиндру B= и шлицы на поверхности Ш78h6D10х72х78h6х12h6.

Деталь «Вал - шестерня» изготовлена из материала 40Х ГОСТ 4543-71.

Таблица 1 - Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543 - 71, %

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,36 - 0,44	0,17 - 0,37	0,5 - 0,8	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,8 - 1,1	до 0,3

Таблица 2 - Механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543 - 71

Сечение	ур ,МПа	ув ,МПа	у ,%	Ш ,%	KCU, Дж/см2
25	780	980	10	45	59

Маршрут обработки детали

005. Фрезерно - центровальная операция. Фрезеровать торцы 1,2 с двух сторон одновременно в размер эскиза.

010. Токарная операция. Точить поверхности 3,4,5 в размер эскиза, предварительно.

015. Токарная операция. Точить поверхности 6,7,8 в размер эскиза, предварительно.

020. Токарная операция. Точить поверхности 3,4,5 окончательно и 3 фаски 2Ч450 в размер эскиза.

025. Токарная операция. Точить поверхности 6,7,8 окончательно и 4 фаски 2Ч450 в размер эскиза.

030. Зубофрезерная операция. Фрезеровать зубья на поверхности 5, m=8, z=14 в размер эскиза.

035. Шлицефрезерная операция. Фрезеровать шлицы 9 в размер эскиза.

040. Термическая обработка. Закалка

045. Шлифовальная операция. Шлифовать поверхность 8 в размер эскиза.

050. Шлифовальная операция. Шлифовать поверхность 3 в размер эскиза.

Рисунок 1 - Чертеж детали

Расчет режимов резания на 035 фрезерную операцию. На данной операции фрезеруются шлицы шириной 12h8,глубиной 3 мм на длине 55мм.

Оборудование: шлицефрезерный станок 5350

Приспособление: цанговая делительная головка

Режущий инструмент: дисковая фреза

Определяем глубину резания

Определяем подачу на зуб

Sz= 0,15 мм/зуб [5, с.23]

Определяем скорость резания:

(1)

где Сv - коэффициент;

диаметр фрезы;

T - период стойкости;

S - подача на зуб;

В - ширина паза;

Z - число зубьев фрезы;

p,q,m,y,x,z,u - поправочные коэффициенты;

(2)

где Kмv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

Kпv - коэффициент, учитывающий состояние заготовки, Kпv=0,8 [5, с.361];

Kиv - коэффициент, учитывающий материал инструмента, Kиv=1,0 [5, с.361];

(3)

Kr=0,85

nv=1,45

Разработка технического задания на проектирование приспособления

Раздел	Содержание операции
Наименование и область применения	Приспособление для фрезерования шлицов вала шириной 12h8,глубиной 3 мм на длине 55мм, на шлицефрезерном станке 5350.
Основание для разработки	Операционная карта технологического процесса механической обработки вала.
Цель и назначение разработки	Проектируемое приспособление должно обеспечить установку и надежное закрепление заготовки вала, а также постоянное во времени положение заготовки относительно стола станка и режущего инструмента с целью получения необходимой точности размеров шлицов и его положения относительно других поверхностей заготовки: удобство установки, закрепления и снятия заготовки; время установки заготовки не должно превышать 0,05мин; рост производительности труда на заданной операции на 10…15%
Технические требования	Тип производства-серийный, программа выпуска-200 тыс.штук в год. Установочные и присоединительные размеры должны соответствовать станку 5350. Регулирование конструкции приспособления не допускается. Время закрепления заготовки не более 0,05 мин. Уровень унификации и стандартизации деталей приспособления 70%. Входные данные о заготовке: наибольшей Ш заготовки 143,58; Ra 10 мкм; длина заготовки 305 мм; шероховатость торцов заготовки Ra 5 мкм. Выходные данные операции 035: шлицы на поверхности Ш78h6; длина поверхности 55 мм; шириной 12h8 мм; Ra 5 мкм; глубина шлица 3 мм; Техническая характеристика станка 5350: Рабочая поверхность стола 2330х1550 мм, наибольшая длина фрезерования 675 мм; Характеристика режущего инструмента: диаметр дисковой фрезы D=100 мм, z=14, материал фрезы Р6М5. Операция выполняется в один проход. Режимы резания, штучное время на операцию приведены в операционной карте. Коэффициент загрузки на данной операции равен 80% или 0,8.
Документация, использованная при разработке	Общие правила обеспечения технологичности конструкций изделий. ГОСТ 14.201-83.ГОСТ 14.205-83

Разработка схемы станочного приспособления

Рисунок 2 - Схема детали

На операции 035 на Ш78h6 мм фрезеруются шлицы шириной 12h8, длиной 10 глубиной 3 мм. Деталь закрепляется в цанговой делительной головки за поверхность Ш 70 мм.

Специальная часть

Расчет сил резания, действующих на заготовку

Рассчитываем силу резания:

(4)

где диаметр детали;

S - подача на зуб;

В - ширина паза;

Z - число зубьев фрезы;

q,y,x,z,u,w,n - показатели степени;

Cv - коэффициент;

t - глубина фрезерования

(5)

где временное сопротивление, мПа;

поправочный коэффициент;



Расчет потребных сил зажима

Закрепление производится в цанговой делительной головки. Необходимо рассчитать силы зажима, которые влияют на обработку детали.

Крепление в цанговой делительной головки:

(6)

Требуемая суммарная сила зажима:

(7)

(8256 Н)

Сила, необходимая для сжатия лепестков цанги до соприкосновения с поверхностью детали:

(8)

(6365 Н)

(6167,1 Н)

Расчет установочных баз детали. Выбор вида установочных элементов

Базирование - придание заготовке или изделию, установленному в приспособлении, требуемого положения относительно режущего инструмента и неподвижных частей станка в выбранной системе координат.

База - это поверхность, сочетание поверхностей, ось, точка принадлежащая заготовке или изделию, которые используются для базирования.

Комплект баз - это совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия.

Различают следующие базы:

- конструкторская - база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии;

- основная - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии;

- вспомогательная - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия;

- технологическая - база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта;

- измерительная;

- двойная направляющая;

- двойная опорная.

Установочные элементы (опоры) служат для ориентации, базирования заготовок, деталей, сборочных единиц в пространстве при обработке, сборке,контроле. Опоры могут быть неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми.

По внешним цилиндрическим поверхностям заготовки (детали) устанавливаются в призмы, втулки, полу-втулки, цанги, кулачки самоцентрирующихся патронов.

Установочные элементы для базирования заготовок (деталей) по наружным и внутренним цилиндрическим и коническим поверхностям могут быть:

1) Призмы (длинные, широкие)

2) Втулка

3) Пальцы постоянные с буртом и без бурта и т.д

На операцию 035 принимаем чистовую установочную базу на поверхности Ш70.

Расчет погрешности установки детали в приспособлении

Погрешностью базирования называется проекция смещения измерительной базы на направление заданного размера детали.

Сумма всех погрешностей определяется:

(9)

где К=0,8…0,85 - коэффициент уменьшения погрешности базирования вследствие того, что действительные размеры установочной поверхности редко равны предельным.

?баз - погрешность базирования при выполнении данной операции [1,с.75] принимаем значение равное 0.

?уст - погрешность установки, возникающая под действием зажимных сил и сил резания [1, с.79] принимаем значение равное 40;

?обр - погрешность обработки детали на предыдущих операциях;

(10)

где щ - табличное значение средней экономической точности [1, с.39] принимаем 60;

К - 0,6…0,8 -коэффициент уменьшения велечины щ, которым учитывается изменение табличных данных;принимаем 0,6

Вывод: на данном приспособление точность обеспечена

Выбор вида силового зажима, расчет создаваемых сил зажима

Пневматические приводы предназначены для обеспечения необходимых усилий и скоростей рабочих органов, экономичности, надежности и долговечности, безопасности и быстродействия при использовании сжатого воздуха с заданными параметрами и при заданных условиях эксплуатации.

Пневмопривод - это специальных пневмоагрегат, применяемый для перемещения зажимных устройств в различных станочных приспособлениях.

Предварительный расчет диаметра поршня:

(11)

где Q - расчетное усилие зажима, Н;

p - давление сжатого воздуха, кгс/см2

n -а КПД, n=0,85

Принимаем диаметр поршня равный 200 мм. Значит диаметр штока равен, d=40 мм.

Расчет силы Q на штоке поршневых приводов производится для привода двустороннего действия:

1) толкающая сила:

(12)

где D - диаметр поршня, см;

p - давление воздуха в системе;

- КПД

2) тянущая сила:

(13)

1018,37 кгс > 616,71 кгс

Требуемые параметры зажима обеспечивают необходимую силу зажима заготовки (детали).



Конструкторская часть

Назначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления

Рассчитанное приспособление представляет собой цанговую делительную головку, предназначенное для фрезерования шлицов в детали «Вал - шестерня»

Делительная головка имеет пневмоцилиндр 3,крышку 4, полый шток 6, на котором закреплен поршень 5 и установлен шариковый упорный подшипник 7. Уплотнение поршня и штока выполнено кольцами из маслобензостойкой резины круглого сечения.

Зажимной механизм головки состоит из упорной гайки 9, втулки , имеющей конусную расточку под цангу 10, винтов и толкателей 8, передающих движения поршня втулке. При закреплении детали сжатый воздух поступает в полость пневмоцилиндр 3 и перемещает поршень 5 вверх. При этом втулка 8 перемещается также вверх и своей конусной частью сжимает цангу 10, чем достигается закрепление обрабатываемой детали.

При разжиме детали сжатый воздух поступает в полость, а отработанный из полости выходит в атмосферу. Под давлением воздуха поршень перемещается вниз и тянет за собой втулку , вследствие чего цанга 10 под влиянием упругих сил разжимается и освобождает обрабатываемую деталь. Воздух из сети подводится к головке через резьбовое присоединительное отверстие.

Работа цилиндра управляется распределительным краном 1. Поворот шпинделя головки на нужный угол осуществляется рукояткой 2, выполненной за одно целое с кольцом 11, имеющим форму эксцентрика. При повороте рукоятки 2 по часовой стрелке до упора кольцо своей спиральной поверхностью выводит зуб фиксатора 15 из паза делительного диска 12, а собачка 13 под воздействием пружины 14 заскакивает в следующий паз делительного диска. При повороте рукоятки 2 против часовой стрелки собачка 13 тянет за собой делительный диск до тех пор, пока зуб фиксатора не попадает в паз делительного диска и этим не зафиксирует его положение. Так как делительный диск закреплен на шпинделе головки, то при его вращении осуществляется и поворот цанги 10, в которой зажата обрабатываемая деталь.

В головке обычно установлен делительный диск, обеспечивающий деление на углы 45 и 600. В случае необходимости он может быть заменен специальным диском с необходимыми углами деления.

Для закрепления заготовок различных размеров и профилей к головке прилагается комплект цанг и упоров.

Рисунок 3 - Чертеж приспособления



Заключение

В данном курсовом проекте был рассчитана делительная цанговая головка. При этом были рассчитаны: сила зажима Q=616, кгс; расчет установочных баз деталей; погрешность установки=0,076 мм; выбор силового зажима, при этом усилие зажима заготовки должно быть меньше чем расчетного усилия пневмопривода.

Разработка станочного приспособления должно обеспечивать:

Надёжное базирование и закрепление обрабатываемой детали с сохранением её жёсткости в процессе обработки;

Стабильно высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости от квалификации рабочего;

Повышение производительности и облегчение условий труда рабочего благодаря механизации обработки;

Расширение технологических возможностей используемого оборудования.

Список использованной литературы

1 Антонюк В. Е. В помощь молодому конструктору станочных приспособлений. Редактор Издательство «Беларусь» 1975

2 Андреев Г.Н. Новиков В.Ю. Схиртладзе А.Г. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: Учеб. Пособие для машиностроит. спец. Вузов./ Под редакцией Ю. М. Соломенцева -2-е изд., испр.-М.: Высшая школа, 1999

3 Курсовое проектирование по технология машиностроения. Издание 3-е,дополн. и переработ. Под общей редакцией канд. техн. Доп. А.Ф. Горбацевича. Издательство «Высшая школа» Минск 1975

4 Нефёдов Н.А. Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту.: Учебное пособие для техникумов по предмету «Основы учения и резании металлов и режущий инструмент». 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1990

5 Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технологического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть II. Редактор В. И. Яковлева. Издательство «Машиностроение», М.: 1967

6 Проектирование приспособлений. Белоусов А.П. Редактор В.А. Семенченко. М.: машиностроение 1973

7 Ординарцева. Ленинградское отделение ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение»

8 Справочник технолога - машиностроителя в 2 томах. Том 2. Под редакцией А.Н. Малова/ В.Н. Гриднёв, В.В. Достчатов, А.С. Замятин и др. М.: Машиностроение 1972

9 Черпаков Б.И. Технологическая оснастка: учебник для учреждений сред. проф. образования/ Борис Ильич Черпаков. - М.: Издательский центр «Академия», 2003

Размещено на Allbest.ru

...