Приспособление для механической обработки детали «Червяк» на сверлильной операции

Содержание Введение

1. Описание конструкции, назначения, принципа действия приспособления

2. Проверка условия лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении по шести степеням свободы в соответствии с ГОСТ 21 495–76

3. Расчёт приспособления на точность

4. Расчёт усилия зажима заготовки в приспособлении

5. Прочностные расчёты одной детали приспособления

6. Расчёт экономической эффективности от применяемого приспособления Литература Приложение А. Расчет режимов резания на операцию с применением приспособления Приложение Б. Расчёт норм времени на операцию с применением приспособления и без применения приспособления деталь приспособление заготовка прочность Введение

Основную роль в машиностроении играет станкостроение, производящее средства производства, приспособления и инструменты для машиностроительных предприятий. Затраты на технологическую оснастку составляют до 20% от себестоимости изделия.

Приспособлениями в машиностроении называют дополнительные устройства к оборудованию, применяемые при выполнении операций обработки, сборки, контроля изделий. За счет используемых приспособлений устраняется необходимость разметки заготовок, расширяются технологические возможности металлорежущего оборудования, возрастает производительность труда, повышается точность обработки и качества изделий, обеспечивается возможность применения многостаночного обслуживания, применения прогрессивных норм времени, снижения потребной квалификации и численности рабочих.

В настоящее время в СНГ эксплуатируется более 20 млн. приспособлений, 90% от общего числа приспособлений составляют станочные приспособления, предназначенные для установки и обработки заготовок, установки инструмента.

Широко распространена в машиностроении оснастка многократного использования. При внедрении переналаживаемых приспособлений в 2−3 раза уменьшается трудоемкость проектирования и в 3−4 раза цикл изготовления станочных приспособлений.

Задание на курсовой проект было: спроектировать приспособление для механической обработки — сверления отверстия в детали «Червяк». Программа выпуска детали в задании дано N=10 000шт./год. Деталь взята с базового предприятия завода «Измеритель».

В процессе выполнения курсового проекта были произведены следующие расчеты:

1 Расчет приспособления на точность;

2 Расчет усилия зажима;

3 Прочностной расчет одной детали приспособления;

4 Расчет экономической эффективности от применения приспособления.

Курсовой проект содержит следующие чертежи:

1 Чертеж детали;

2 Сборочный чертеж приспособления;

3 Деталировка нестандартных деталей приспособления;

4 Операционные эскизы на операции с применением приспособления и на предшествующую операцию.

1. Описание конструкции, назначение и принципы действия приспособления Данное приспособление, кондуктор, предназначено для сверления одного отверстия, диаметром пять миллиметров в детали? Червяк?.

Оно состоит из следующих основных частей: Гайки 1, Корпуса 2,

Призмы 3, Прихвата 4, Шпильки 5, Винта 6, Втулки 7, Пружины 8, Штифта 9.

Принцип действия приспособления следующий: Деталь устанавливается в корпусе 2 приспособления на призму 3 до упора в торец и прижимается сверху прихватом 4 с помощью гайки 1.

Кондуктор устанавливается на вертикально-сверлильном станке. Сверление осуществляется через отверстие кондукторной втулки 7, которая служит для направления сверла в зону резания.

Рисунок 1 — Эскиз приспособления

2 Проверка условия лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении по 6-ти степеням свободы в соответствии с ГОСТ 21 495–76

Для обеспечения неподвижности заготовки или изделия в избранной системе координат на них необходимо положить шесть двухсторонних геометрических связей, для создания которых необходим комплект баз.

Рисунок 2 — Практическая схема базирования заготовки в приспособлении

I — Установочная база, лишает трёх степеней свободы: перемещения вдоль оси X, вращения вокруг осей Y, Z.

II — Двойная опорная база, лишает двух степеней свободы: перемещения вдоль осиY и вдоль оси Z.

III — Опорная база (силовой зажим), лишает одной степени свободы: вращения вокруг оси X.

Рисунок 3 — Теоретическая схема базирования заготовки в приспособлении

3. Расчёт приспособления на точность Расчёт производим по формуле:

где Т — допуск выполняемого размера;

Еб — погрешность базирования детали в приспособлении;

Ез — погрешность закрепления детали в приспособлении;

Еу — погрешность установки приспособления на станке;

Еи — погрешность от износа опор;

Епи — погрешность от износа инструмента;

Кt1 — коэффициент учитывающий отклонение рассеяния значений

составляющих величин от закона нормального распределения;

kt1 — коэффициент учитывающий уменьшение предельного значения

погрешности базирования при работе на настроенных станках;

Kt2 — коэффициент учитывающий долю погрешности обработки в

суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления;

щ — экономическая точность обработки.

Рисунок 4- Эскиз детали на допуск выполняемого размера

1)Выбираем допуск выполняемого размера, с чертежа.

Т=0,3 мм

2) Выбираем погрешность базирования детали в приспособлении Еб=0 [1, табл.74,с.160]

3)Находим погрешность закрепления детали в приспособлении Ез=0,08 мм [1, табл.75, с.162]

4)Находим погрешность установки приспособления на станке Еу=0,01…0,03

Принимаем Еу=0,01 мм [1, табл.79, с.171]

5)Находим погрешность от износа опор гдеUo — средний износ установочных элементов;

k1, k2, k3, k4 — коэффициенты учитывающие влияние материала заготовки, оборудования, условий обработки, число установок заготовки.

Uo=0,065 мм [1, табл.81, с.174]

k1=0,97

k2=1

k3=0,94

k4=2,4 [1, табл.82, с.176]

Еи== 0,014 мм

6)Определяем погрешность от износа инструмента Епи=0,5•S+S· (??1+m)/?? (3)

где S — максимальный диаметральный зазор между кондукторной втулкой и инструментом, мм;

??1 — длина обрабатываемого отверстия, мм;

m — расстояние от поверхности заготовки до кондукторной втулки, мм;

?? — длина кондукторной втулки, мм.

S=40мкм=0.04мм [1, табл.83, 84, с. 178, 180]

??1=15мм

m=0мм

??=8,3 мм

Епи =0,5•0,04+0,04· (15+0)/8,3=0,09 мм

7)Находим экономическую точность обработки

щ=0,12 мм [таблица допусков]

8) Назначаем коэффициенты

K1=1

kt1=0, 8

kt2=0, 6 [1, стр.151]

=0,2 мм Вывод: в результате расчета получили, что данное приспособление обеспечивает точность необходимую для изготовления детали, т.к. Епр>0.

4. Расчёт усилия зажима заготовки в приспособлении Обрабатываемая деталь находится в равновесии вследствие действия сил как возникающих в процессе обработки, так и зажима и реакций опор. Основными силами процесса обработки являются силы резания.

Рисунок 5- Схема действия сил

1)Расчёт ведём по формуле:

W= (4)

Где — коэффициент запаса;

М — крутящий момент, Н•м;

f?коэффициент трения в месте контакта детали и приспособления (для гладких поверхностей) ;

d?расстояние от центра приложения силы до оси отверстия, мм

2)Находим коэффициент запаса по формуле:

(5)

где 0 — гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

1 — коэффициент учитывающий состояние поверхности;

2- коэффициент учитывающий увеличение сил резания от

прогрессирующего затупления инструмента;

3 — коэффициент учитывающий увеличение силы резания при

прерывистом резании;

4 — коэффициент учитывающий постоянство силы резания

развиваемой силовым приводом приспособления;

5 — коэффициент учитывающий эргономику ручных зажимных

элементов;

6 — коэффициент учитывается только при наличии крутящих моментов стремящихся провернуть деталь.

0=1,5

1=1

2- [1, табл.95, с.206]

3;

4=1,3

5=1

6= 1,5

3)Находим коэффициент трения:

f=0,25

4) Определяем крутящий момент:

Мкр=1,12Н· м [приложение А]

5) Определяем расстояние от центра приложения силы до оси отверстия

d=17 мм [сборочный чертёж приспособления]

W==

Вывод: в результате расчёта получили, что при сверлении отверстия диаметром пять миллиметров, необходимо зажать заготовку с силой 764,23 Ньютон.

Расчёт зажимного механизма

В данном приспособлении деталь закрепляется с помощью винтового зажима с резьбой М6.

Винтовые зажимы являются наиболее простыми универсальными устройствами для станочных приспособлений. Они широко применяются в единичном и серийном производстве.

Сила зажима винтового механизма производится по формуле:

(6)

где — средний радиус резьбы;

— угол подъема витка резьбы, с круглым шагом;

— угол трения в резьбовом соединении для метрической резьбы;

— коэффициент, зависящий от формы и размеров поверхности соприкосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью с плоским опорным торцом:

(7)

где — коэффициент трения на торце винта или гайки;

— радиус опорного торца винта;

ап=2є30?

цт=6є34'

fт=0,1…0,15 [10, с. 109, 110]

1)Определяем радиус опорного торца винта

(8)

где — диаметр внешней резьбы

2)Определяем коэффициент, зависящий от формы и размеров поверхности

3)Определяем крутящий момент

(9)

где — длина рукоятки ключа, мм;

— cила, приложенная к рукоятке ключа, Н;

Lp=14· D

Lp=14· 6=84мм

Qp=140 Н

4) Определяем силу зажима винтового механизма

Wв=

Вывод: в результате расчета получили, что винт М6 обеспечивает усилие зажима 24 500 Ньютон.

5. Прочностные расчёты одной детали приспособления Прочность — одно из основных требований предъявляемых к станочным приспособлениям и их деталям. Прочность детали может рассматриваться коэффициентом запаса или по номинальным допускаемым напряжениям. Расчёты по номинальным допускаемым напряжениям менее точны и прогрессивны, но значительно проще.

С помощью расчёта деталей приспособлений на прочность можно решать две задачи: а) проверку на прочность уже существующих деталей с определёнными размерами сечений путём сравнения фактических напряжений, моментов, сил с допускаемыми — проверочный расчёт, б) определение размеров сечений детали — предварительный проектный расчёт.

Проводим расчёт на прочность детали прижим опасное сечение диаметром М6:

(10)

где Ро — расчётная осевая сила, Н;

d — диаметр опасного сечения, мм;

у — фактическое напряжение на растяжение — сжатие, МПа;

[у] - допускаемое напряжение на растяжение — сжатие, МПа;

[у]=88…100 МПа — для стали.

Ро=557.99Н [приложение А]

d=6мм [ чертёж детали приспособления ]

Вывод: условие удовлетворяется, т.к. расчётное напряжение меньше

допустимого.

6. Расчёт экономической эффективности от применяемого приспособления Годовая экономическая эффективность рассчитывается по формуле:

(11)

где N — программа выпуска деталей шт/год;

С2 — технологическая себестоимость операции без применения специального приспособления, руб;

С1 — технологическая себестоимость операции при использовании приспособления — кондуктор, руб.

Технологическая себестоимость операции определяется по формуле:

(12)

где Тшт — штучное время на операцию, час;

Ср — часовая заработная плата станочника с учётом доплат и начисления на социальное страхование, руб;

Кс, Кп — поправочные коэффициенты.

Нс — себестоимость одного часа работы станка, руб.

Нп — расходы, приходящиеся на один час работы приспособления, руб.

Поправочные коэффициенты определяем по формуле:

(13)

где nз — коэффициент загрузки оборудования;

Себестоимость одного часа работы станка определяется по формуле:

(14)

где К0 — затраты на станок, руб.

Расходы, приходящиеся на один час работы приспособления, определяются по формуле:

(15)

где Кпр — затраты на изготовление специального приспособления, руб.

Производим расчёт технологической себестоимости операции без применения специального приспособления:

Часовая заработная плата станочника:

Ср=0,67 руб [2,табл.2.14,с.40]

с учётом коэффициента инфляции з=8000

Ср=0,67•8000=5360 руб Определяем поправочные коэффициенты Кс и Кп:

Коэффициент загрузки оборудования принимаем:

nз=0,8

Определяем себестоимость одного часа работы токарного станка 16К20:

Затраты на станок:

Ко=1420 руб. [2,табл.4.11,с.167]

с учётом коэффициента инфляции з=3000

Ко=1420=11 360 000руб Определяем расходы, приходящиеся на один час работы приспособления:

Кпр=18руб [3,с.197]

с учётом коэффициента инфляции з=8000

Кпр=18•8000=144 000 руб

[приложение Б]

Тшт = 0,006 ч Производим расчёт технологической себестоимости операции с применением специального приспособления:

Часовая заработная плата станочника:

Ср=0,67 руб [2,табл.2.14,с.40]

с учётом коэффициента инфляции з=8000

Ср=0,67•8000=5360руб Определяем поправочные коэффициенты Кс и Кп:

Коэффициент загрузки оборудования принимаем:

nз=0,8

Определяем себестоимость одного часа работы станка:

Затраты на станок:

Ко=1420 руб [2,табл.4.11,с, 167]

с учётом коэффициента инфляции з=8000

Ко=1420•8000=11 360 000 руб Определяем расходы, приходящиеся на один час работы приспособления:

Кпр=16 руб [3,с.211]

с учётом коэффициента инфляции з=8000

Кпр=16•8000=128 000 руб

[приложение Б]

Т шт =0,007 ч

Вывод: В результате расчёта получили, что экономическая эффективность от применения кондуктора составляет 180 000 рублей, то рассчитанное мною приспособление эффективно.

1. Антонюк В. Е. Конструктору станочных приспособлений Текст: справ. пособие. — Мн.: Беларусь, 1991, — 400с

2. Горбацевич А. Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения Текст: учеб. пособие для машиностроительных спец. ВУ3ов./А. Ф. Горбацевич, В. A. Шкред. — 4-е издание, перераб. и доп. — Мн.: Высш. Школа, 1983 — 256c

3. Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков Текст: справочник — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: машиностроение, 1979. — 303с

4. Нефёдов Н. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущим инструментам. Текст/Н. А. Нефёдов, К. А. Осипов 5-е изд. — М.: машиностроение, 1986. — 496с

5. Курсовое проектирование по технологии машиностроения Текст: Мн, «Вышэйш. Школа», 1975. — 288с. А. Ф. Горбацевич, В. Н. Чеботарёв, В. А. Шкред, И. Л. Алешкевич и др.

6. Технологическая оснастка Текст: уч. Для студентов Т38 машиностроительных специальностей /М. Ф. Пашкевич, Ж. А. Мрочик, Л. К. Кожур, М. В. Пашкевич.- Мн.: Адукацыя и выхаванне, 2002 — 320с

7. Общестроительные нормы режимов резания для технологического нормирования работ на МРС. Часть 1.2- изд. — М.: машиностроение, 1974. 400с

8. ГОСТ — 21 495−76. Базирование и базы в машиностроении. — М.: изд. Стандартов, 1976

9. Справочник технолога — машиностроителя. В 2 — х т. т. 2/ Под ред. A.Г. Косиловский и Р.K. Мещаряков 4 — е изд. — М.:Машиностроение, 1986. 496 с.

10. Добрыднев И. С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения»: Учебн. пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием». М.: Машиностроение, 1985. 184 с., ил.

Приложение, А Расчёт режимов резания на операцию с применением приспособления Исходные данные:

Вид обработки — сверление Вид отверстия — сквозное Обрабатываемый материал — сталь легированная

Инструментальный материал — рассверливание

Модель станка — 2Н125

Характер обработки — черновая обработка

Длина обрабатываемой поверхности — 15 мм Твёрдость обрабатываемого материала (НВ) — 170

Диаметр получаемого отверстия — 5,00 мм Рассчитанные данные:

Глубина резания — 2,50 мм Подача — 0.10 мм/об Период стойкости инструмента — 25 мин

Действительная скорость резания — 21.98 м/мин Частота вращения шпинделя — 1400 мин-1

Крутящий момент — 1,12 Н· м Осевая сила — 557,99 Н Мощность двигателя — 0,16 кВт <= 2,69 кВт Основное время — 0,11 мин

Приложение Б Расчёт норм времени на операцию с применением приспособления и без применения приспособления Итого штучное время для операции токарная серийного производства:

Tшт=0,28 мин;

В процессе работы произведены расчеты:

Тобот=0,017 мин;

Тв=0,21 мин;

Введены данные:

Коэффициент=0,9;

То=0,11 мин;

Тус=0,034 мин;

Тзо=0,34 мин;

Тиз=0,11 мин;

Туп=0,03 мин.

Итого штучное время для операции токарная серийного производства:

Tшт=0,34 мин;

В процессе работы произведены расчеты:

Тобот=0,021 мин;

Тв=0,28 мин;

Введены данные:

Коэффициент=0.9;

То=0,11 мин;

Тус=0,06 мин;

Тзо=0,034 мин;

Тиз=0,16 мин;

Туп=0,03 мин.