Проектирование зажимного приспособления для детали корпуса

1. Расчетная часть

1.1 Анализ исходных данных

1.2 Выбор схемы установки заготовки

1.3 Назначение режима обработки заготовки

1.4 Расчет усилий и моментов резания

1.5 Расчет усилий закрепления заготовки

1.6 Расчет зажимного механизма

1.7 Расчет силового привода

2 Описательная часть

2.1 Описание контрукции станочного приспособления

2.2 Описание работы приспособления Заключение Литература Приложения

заготовка резание привод станочный

Технологическая основа является важнейшим фактором успешного осуществления технического прогресса в машиностроении. На современном этапе развития машиностроения необходимо обеспечить быстрый рост выпуска новых видов продукции, ускорение её обновленности, сокращение продолжительности нахождения в производстве. Задача повышения производительности труда в машиностроении не может быть решена только за счет ввода в действие даже самого совершенного оборудования. Применение технологической оснастки способствует повышению производительности труда в машиностроении и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения.

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить её точность, увеличить производительность труда на операции, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить её безопасность, расширить технологические возможности оборудования, организовать многостаночное обслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Эффективными методами, ускоряющими и удешевляющими проектирование и изготовление приспособлений является унификация, нормализация и стандартизация. Нормализация и стандартизация дают экономический эффект на всех этапах создания и использования приспособлений.

1. Расчетная часть

1.1 Анализ исходных данных

— Деталь — Корпус

— Материал — Сталь 40Х ГОСТ 4543–71 ?в= 655 МПа Твердость 42±3 HRC

— Операция — Токарная

— Размер обработки: 50+0.025; 70−0,74;

— Тип производства — среднесерийное

Рисунок 1.1 Эскиз обработки на токарной операции

1.1.2 Анализ исходных данных На основе анализа исходных данных определяем стратегию конструирования станочного приспособления. Для достижения этой цели решаем задачи подраздела:

1.1.2.1 Определение типа производства Принимаем тип производства — среднесерийное.

1.1.2.2. Выбор металлорежущего станка для выполнения технологической операции Принимаем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3

1.2.2.3 Изучение рабочей зоны станка Определим габариты рабочего пространства, конфигурацию и размеры установочных баз станка.

Модель Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм:

над станиной 400

над суппортом 220

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм 1000

Наибольшее перемещение суппорта, мм:

продольное 900

поперечное 250

Количество инструментов 6

Число ступеней частоты вращения шпинделя (общее/по программе) 22/9

Пределы частоты вращения шпинделя, об/мин 12,5−2000

Пределы рабочих подач, мм/мин:

продольная 3−1200

поперечная 1,5−600

Дискретность отсчета по осям координат, мм:

продольной 0,01

поперечной 0,005

Скорости ускоренных перемещений, мм/мин:

продольных 4800

поперечных 2400

Шаг нарезаемых резьб, мм 0,1 -10

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 10

Габаритные размеры станка, мм 3360 X 1710 X 1750

Масса станка, кг 4000

1.1.2.4 Выбор типа приспособления Для среднесерийного типа производства принимаем: самоцентрирующее, зажимного кулачковое устройство.

1.1.2.5 Выбор схемы приспособления Для данной структуры тех. Операции применяем приспособление, схема которого характеризуется следующими признаками:

— одноместная

— двухинструментальная

— последовательная

— двухпозиционная

1.1.2.6 Состояние поверхностей к моменту выполнения операции Состояние предполагаемых базовых поверхностей и поверхностей, по которым будет производиться закрепление заготовки: шероховатость Ra 8мкм, Твердость 240 НВ, Диаметр 196 мм.

1.1.2.7 Задачи курсового проекта Для успешного выполнения курсового проекта необходимо решить следующие задачи:

1. Построить схему установки заготовки.

2. Рассчитать усилия резания.

3. Рассчитать усилия закрепления заготовки.

4. Выбрать тип привода и определить его параметры.

5. Разработать конструкцию и выполнить сборочный чертеж приспособления.

6. Выполнить описание конструкции и работы станочного приспособления.

1.2 Выбор схемы установки заготовки

Задачи подраздела:

— разработать теоретическую схему базирования;

— разработать схему установки заготовки;

1.2.1 Разработка теоретической схемы базирования Теоретическую схему базирования заготовки по рассматриваемой технологической операции следует разработать в соответствии с требованиями ГОСТ 2149–76 «Базирование и базы в машиностроении»

Схема базирования приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Схема базирования опоры на токарной операции.

В таблице 1.1 приводятся степени свободы, лишаемые с помощью опорных точек.

Таблица 1.1 — Лишаемые степени свободы

Точки 1, 2, 3 — установочная база (опора по торцу), 4, 5 — направляющая база (центровка по оси), точка 6 — опорная база (место контакта с зажимными элементами приспособления).

1.2.2 Разработка схемы установки заготовки На основании теоретической схемы базирования выбираем приспособление трехкулачковый самоцентрирующийся пневмопатрон.

1.3 Назначение режима обработки заготовки

Задачи подраздела:

— выбрать режущий инструмент;

— определить элементы режима обработки при выполнении технической операции.

1.3.1 Исходные данные для расчета

— Деталь — Корпус;

— Материал — Сталь 40Х ГОСТ 4543–71 ?в= 655 МПа Твердость 42±3 HRC

-Заготовка — Прокат

-Обработка — токарная черновая

-Тип производства — серийное

-Смена детали — ручная

-Жесткость станка — средняя

1.3.2 Структура операций Операция: токарная Точить поверхности, выдерживая размеры: 50+0,025; 70−0,74;

1.3.3 Выбор режущих инструментов Инструмент-резец проходной упорный, с трехгранной пластиной из тв. Сплава (ТУ2−035−892−82) ГОСТ 19 046–80 Т15К10. Обозначение резца: 2101−0601 ГОСТ 20 872–80 h*b=25Ч25мм.

1.3.4 Расчет режимов резания

1.3.4.1 Глубина резания t, мм

t= (196−191)/2=2мм

1.3.4.2 Подача на оборот заготовки По таблице определяем продольную подачу проходного резца при черновом точении резцами с пластинами из твердого сплава и при диаметре обрабатываемой поверхности от 100 до 400 мм:

So= 0.8 мм/об

1.3.4.3 Скорость резания, V м/мин определяется по формуле [6, c.286]

где — коэффициент: m, x, y — показатели степени, Cv= 340; x= 0,15; y= 0,45 m= 0,2; Т — стойкость инструмента, Т= 30 мин., t — глубина резания, t= 2 мм., S — подача, S= 0,8 мм/об

где — поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки

где — коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатывания момента

для стали ,

; ;

— коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки [2, c.263], так как обработка не чистовая с коркой, — коэффициент влияния инструментального материала[2, c.263] ,

1.3.4.4 Частота вращения шпинделя Где v-расчетная скорость резания, м/мин;

Dдиаметр обработки, мм.

об/мин

1.3.4.5 Корректировка режимов резания по паспортным данным станка.

По паспорту станка фактическая частота вращения шпинделя n=345об/мин Тогда фактическая скорость резания м/мин

1.4 Расчет усилий и моментов резания

Задачей подраздела является расчет координатных составляющих усилия резания, действующего на заготовку в процессе обработки.

Главная составляющая силы резания определяется по формуле:

где — постоянная,

— показатели степеней [2, с. 273]

— поправочный коэффициент

гдекоэффициент, учитывающий влияния качества обрабатываемого материала на силовые зависимости

n= 0,75,

где — поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания.

;;; ;

Н Мощность резания определяется по формуле где — сила резания, Н;

V — факторы скорости резания, м/мин.

601 020 — переводной коэффициент кВт Проверяем достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20Ф3 Nшп = NдЧ?=10Ч0.7 = 7кВт;

5.14<7 => обработка возможна.

1.5 Расчет усилий закрепления заготовки

Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания Pz стремится повернуть заготовку в кулачках и равен по

где d1- обрабатываемый диаметр заготовки, d1=191мм.

Провороту заготовки препятствует момент силы зажима определяемый по следующим образом:

где W — суммарное усилие зажима приходящееся на три кулачка, H.

f — коэффициент трения на рабочей поверхности сменного кулачка,

d2 — установочный диаметр, по которому идет закрепление заготовки, d2= 190 мм.

Схема закрепления заготовки, включающая схему установки заготовки, разработанную на основе теоретической схемы базирования представлена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 — Схема закрепления заготовки Из равенства моментов Мр и Мз определим необходимое усилие зажима препятствующее провороту заготовки в кулачках.

Значение коэффициента запаса К определим по, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции определяется по формуле:

где K0 — гарантированный коэффициент запаса K0=1,5;

K1 — поправочный коэффициент, учитывающий вид поверхности детали K1=1,0

K2 — поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента.

K2Pz = 1,05 — для силы Рz,

K2Py = 1,4 — для силы Рy,

K3 — поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при обработке прерывистых поверхностей детали K3=1,2

K4 — поправочный коэффициент, учитывающий непостоянность силы зажима различаемой силовым приводом приспособления K4=1,0

K5 — поправочный коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукоятки в ручных зажимных устройствах K5 =1,0

Так как значение коэффициент K меньше 2,5, то принимается значение 2,5.

Коэффициент трения между заготовкой и сменными кулачками fпримем f= 0,18 [1, с. 384 ].

Н Величина усилия зажима W1, прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с силой зажима W определим по.

где lk — вылет кулачка, мм;

Hk — длина направляющей постоянного кулачка, мм;

f — коэффициент трения направляющих.

f = 0.1 — для полусухого кулачка, bc =30 мм.

Постоянного кулачка Вс = 50 мм.

Длина кулачка Нк = 55 мм, вылет lк = 35 мм.

Подставив в формулу получим:

1.6 Расчет зажимного механизма

При расчете зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается кулачку определим по.

где ic — передаточное отношение по силе зажимного механизма.

Данное соотношение для клинового мезанизма.

где б — угол наклона клина б = 15°.

ц, ц1 - углы трения на поверхности кулачка и втулки и определяются по формуле ц =arctg f = arctg0,1 =5°, 43'.

Можно принять ц=ц1=6°, тогда

Принимаем клиновой механизм с iс =2,3

Нужный диаметр патрона можно определить по формуле:

1.7 Расчет силового привода

В качестве привода принимаем пневмоцилиндр двустороннего действия с рабочим давлением 0.4 мПа Диаметр пневмоцилиндра двух стороннего действия определяется по следующей формуле:

== 200 мм.

Принимаем по ГОСТ 15 608–81 ближайшее значение 200 мм.

Определяем ход поршня по формуле:

Sw - свободный ход кулачков, принимаем Sw = 5 мм.

— передаточное отношение зажимного механизма по преремещениию.

Значение Sq принимаем с запасом 10…15 мм. Sq = 20 мм.

2. Описательная часть

2.1 Описание конструкции станочного приспособления

Патрон кулачковый самоцентрирующийся, предназначен для установки, базирования и надежного закрепления заготовки на шпинделе токарного станка 16К20Ф3.

Патрон кулачковый самоцентрирующийся, предназначен для установки, базирования и надежного закрепления заготовки при токарной обработки детали на токарном станке.

Приспособление содержит корпус 1 в направляющих которого перемещаются сменные быстропереналаживаемые кулачки 3 они крепятся с помощью винтов 8 к постоянным кулачкам 2. Постоянные кулачки 2 через вал 4 клинового зажимного механизма связанны с тягой силового привода приспособления.

Силовой привод приспособления содержит корпус, который жестко закреплен на заднем конце шпинделя станка. В полости корпуса расположен поршень и соединенный с ним шток. В левой части силового привода расположена муфта для подачи воздуха.

2.2 Описание работы приспособления

Приспособление работает следующим образом. При подаче воздуха в поршневую полость цилиндра поршень вместе со штоком, тягой и валом патрона перемещается налево и за счет радиального смещения кулачков происходит закрепление заготовки.

Чертеж приспособления предоставлен в графической части курсавой работы.

Заключение

В данном курсовом проекте решены следующие задачи:

-выбран тип приспособления

-разработана схема установки заготовки

-рассчитаны усилия резания и закрепления заготовки

-выбран тип привода и определены его параметры

-предложена конструкция и выполнено описание работы приспособления

-разработан сборочный чертеж приспособления Выполнена цель проектасоздано механизированное станочное приспособление для установки заготовки корпус для выполнения токарной операции.

1. Гжиров Р. Н. Краткий справочник конструктора. -Л.: Машиностроение, 1984;464с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2х томах. Т. 2/Под. ред. А. Г. Косиловой и Р. Г, Мещерякова — М.: Машиностроение 1985;496с.

3. Станочные приспособления: Справочник. В 2х томах. Т1/Под. ред Б. Н ВардашкинаМ.: Машиностроение 1984;592с.

4. Белоусов, А. П Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для техникумов. М.: Высш. Школа, 1980;240с.

5. Жуков Э. Л. Технология машиностроения: Учебное пособие для вузов / Э. Л. Жуков, И. И. Козарь, С. Л. Мурашкин и др.; Под ред. С. Л. Мурашкина. — М.: Высшая школа, 2003.

6. Михайлов, А. В Методические указания для студентов по выполнению курсового проекта по специальности 151 001 Технология машиностроения по дисциплине «Технологическая оснастка» / А. В Михайлов, — Тольятти ТТК, 2007, 40с.