Проектирование приспособления для выполнения операции сверления отверстия под коническую резьбу

1. Общий раздел

1.1 Назначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления

2. Разработка схемы базирования детали в приспособлении

2.1 Обоснование выбора баз и точечных опор в соответствии с правилом шести точек

2.2 Определение типа и размеров установочных элементов, их количество и взаимное расположение. Выполнить эскиз установочного элемента

2.3 Расчет погрешности базирования

3. Расчет режимов резания

4. Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

4.1 Расчет требуемой силы зажима

4.2 Разработка передаточной схемы приспособления, выбор зажимного механизм

4.3 Расчет основных параметров зажимного механизма

5. Требования безопасности, предъявляемые к проектируемому приспособлению Вывод Список использованной литературы

Станочные приспособления — это дополнительные устройства к станку, служащие для установки и закрепления заготовки в соответствии с требованиями технологического процесса.

Классификация станочных приспособлений:

1. По виду механической обработки: сверлильные, токарные, расточные и так далее.

2. По виду, эксплуатации:

а) универсальные, предназначенные для разнообразной обработки заготовок, универсальные безналадочные приспособления и универсальные наладочные приспособления;

б) специализированные — это специализированные наладочные приспособления, предназначенные для обработки заготовок определенного вида;

в) специальныеэто универсально-сборные приспособления, сборно-разборные, неразборные специальные приспособления, предназначенные для выполнения определенной операции.

Для современного этапа развития машиностроения характерен быстрый ход выпуска новых видов продукции.

Современное освоение новых видов продукции и сокращение цикла её производства, как правило, требует создания новых приспособлений, применение технологической оснастки должно решать задачу повышения производительности труда, поэтому при проектировании стальных приспособлений к данной курсовой работе должны учитывать следующие требования:

1. Повысить производительность труда, благодаря сокращению времени на установку и закрепление заготовок, при частичном или полном перекрытии вспомогательного времени в машинном и при уменьшении последнего путем многоместной обработки, совмещения технологических переходов и решения режимов резания.

2. Повышение точности обработки, благодаря устранению выверки при установке и связанных с ней погрешностей.

3. Облегчение условий труда станочников.

4. Расширение технологических возможностей оборудования.

5. Повышения безопасности труда.

1. Общий раздел

1.1 Назначение устройства и принцип работы проектируемого приспособления

Приспособление предназначено главным образом для установки заготовки и ее закрепления. Поэтому основными частями приспособления являются корпус, базирующий (установочные) и зажимные элементы.

Проектируемое приспособление применяется при сверлении отверстия диаметром 11 мм на глубине 22 мм, на расстоянии от торца 20 мм в детали типа «Корпус-шестерня» из стали 45 ГОСТ 1050–74 на вертикально сверлильном станке 2Н135, при помощи спирального сверла.

Принцип работы:

Заготовка устанавливается цилиндрической поверхностью на призму 1, которая насажена на плиту 3. Заготовка зажимается при помощи прихвата 2. Упирается на пластину 4 и опору 5. На кондукторную плиту установлена кондукторная втулка 6, которая предназначена для направления оси сверла относительно оси обрабатываемого отверстия. На плите сделаны проушины для установки его на столе станка.

2. Разработка схемы базирования детали в приспособлении

2.1 Обоснование выбора баз и точечных опор в соответствии правил шести точек

Базаплоскость, поверхность, ось, линия, принадлежащие заготовке, используемые для базирования, то есть для предания определенного положения заготовки в приспособлении.

Базирование — предание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат X, Y, Z.

Чтобы произвести базирование детали необходимо лишить её шести степеней свободы.

Для данной детали предлагается следующий вариант базирования для сверления отверстия диаметром 11 мм. Заготовка устанавливается на призму, лишающая заготовку 4 степеней свободы — вращение вокруг оси X, Y, Z, перемещение вдоль оси Z. Пластина лишает заготовку 5 степени свободы — перемещения вдоль оси X. Опора лишает заготовку 6 степени свободы — перемещения вдоль оси Y. заготовка лишается всех 6 степеней свободы

Заготовка в процессе обработки должна занять и сохранять в течении всего времени обработки определенное положение относительно деталей и инструмента. Для этого необходимо исключить возможность трех прямолинейных движений заготовки в направлении выбранных координатных осей и трех вращательных движений вокруг этих или параллельных им осей.

Для определения положения заготовки необходимо наличие шести опорных точек. Для их размещения требуется три координатные поверхности. В зависимости от формы и размеров заготовки эти точки могут быть расположены на координатной плоскости различно.

Рисунок 1 — Схема базирования заготовки

2.2 Определение типа, размеров установочных элементов, их количество и взаимное расположение. Выполнить эскиз установочного элемента

Установочные элементы приспособления — это элемент, обеспечивающий правильное и неизменное расположение обрабатываемой детали относительно режущего инструмента.

Заготовка устанавливается цилиндрической поверхностью на призму опорную 7033−40 А.31.0175.41−91, материал призмы сталь 45 ГОСТ 1050–88, упирается торцом на пластину 7034−0040 А.31.0175.41−91, прямоугольной поверхностью упирается на опору 7035−0480 А.31.0175.41−91

Рисунок 2- Эскиз приспособлений

2.3 Расчет погрешности базирования

Погрешность базирования — это величина отклонения фактически достигнутого положения достигнутого положения заготовки, при базировании от требуемого. Определяется как предельное поле расстояний между технологической и измерительной базой в направлении выдерживаемого размера. Погрешность базирования возникает, когда технологическая база не совпадает с измерительной.

Технологическая базабаза, используемая для определения положения заготовки и изделия относительно средств измерения. Конструкторская база — поверхности определяющие положение детали в машине или узле, относительно других деталей.

При выполнении данной операции выдерживается размер l = 20 мм. Измерительной базой служит торец заготовки. Технологическая — база торец заготовки. Базы совпадают, погрешность базирования заготовки отсутствует.

3. Расчет режимов резания

3.1 Анализ исходных данных Отверстие 11,2 мм. L=22мм Станок 2Н135, Nэдс=4,5 кВт, ?=0,8

где Nэдсмощность электродвигателя станка,

?- коэффициент полезного действия КПД.

Обрабатываемый материал Сталь 45 ГОСТ 1058–74, 200НВ

3.2 Выбор режущего инструмента.

3.2.1 Выбор материала режущего инструмента.

марка Р6М5[6] с. 115 т.2

3.2.2 Выбор типа инструмента сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком 11 мм ГОСТ 4010–77; L=95мм, l=47мм, где L-общая длина сверла[6]с.145 т.41

3.2.3 Выбор геометрии сверла.

2=118, ?=60, ?=12[6]с.147 т43

3.2.4 Выбор формы заточки сверла.

Форма заточки — нормальная, с подточкой поперечной кромки и ленточки НПЛ. 6] с. 151 т.43

3.3 Расчет режимов резания .

3.3.1 Выбор глубины резания.

t=0,5D[6] с. 276 (1)

t=0,5· 11=5.6мм

3.3.2 Выбираем подачу.

So=0.26мм/об. 6] с. 277 т.25

3.3.3 Корректируем подачу по паспорту станка.

So=0.28мм/об с.422

3.3.4 Определяем допустимую скорость резания.

Uдоп =[6]с.276 (2)

[6]с.276 (3)

= 9,8; q=0,4; y=0,50; m=0,20[6] с. 276 т.28

T=45 мин. 6]с.279 т.30

[6] с. 276 т.1 (4)

=1, nu=0,9[6] c.277 т.1

=1,0· (750/800)

[6] с. 263 т.6

[6] с. 280 т.31

Vдоп=()· 0,94=21,74 м/мин.

3.7.5 Определяем частоту вращения шпинделя станка.

n=1000v/?D (5)

Vдопустимая скорость, м/мин

n=21,74· 1000/3,14·11,2=618 об/мин.

3.7.6 Корректируем частоту вращения по паспорту станка.

об/мин [13]с.422

3.7.7 Определяем действительную скорость

U=?Dnкор/1000, м/мин. [6]

=3,14· 11,2·500/1000=17,58 м/мин.

3.8 Проверочный расчет.

N>Nрез, Рмах>P0,

где с.280

Nрез=Мкр· n/9750, где

Мкркрутящий момент,

n — частота вращения шпинделя станка.

Мкр=10См· [6]с.277 (7)

Cм=0,0345; q=2,0; y=0,8. 6]с.281 т.32

(с.280) (8)

[6] с. 264 т.9

K?==1,11.

М =10· 0,0345···1,05=42,5 Н· м

Р=10Ср· [6]с.277 (9)

Ср=68;q=1,0; y=0,7. с. 281 т.32

Po=10· 68·11,2 Н

Pmax станка=15 000 Н

15000H>3248 H

Pmax > Poусловие выполняется, так как станок выдерживает данную нагрузку.

Nрез = Мкр· n/9750, (10)

Nрез=16,1· 500/9750=0,82 кВт;

Nэдс=4,5кВт, ?=0,8.

N=4,5 · 0,8=3,6 кВт.

3,6кВт>0,8кВт

N > Nрез — условие выполняется так как станок выдерживает данную нагрузку.

3.9 Основное время.

[7] с. 78 (11)

L=l+y+?; (12)

где lглубина сверления, у=0,4· D=0,4·11=3мм; ?-1…5мм.

L=18+4,48+3=22,48 мм;

Т=(22,48/500· 0,28)·1=0,16 мин.

3.10 Вывод: отверстие ф=11мм, глубиной сверления l=22мм., можно просверлить в Стали 45 ГОСТ 1058–74 на станке 2Н135 за 0,16 мин.

4. Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

4.1 Выбор мест приложения и направления усилия зажима

При обработке заготовки на нее действует сила резания. Их величина, направление и места приложения могут изменяться в процессе сверления. Направление и точка приложения силы резания изменяются вследствие перемещения инструмента вдоль обрабатываемой поверхности и изменения условий обработки. Сила резания и моменты резания могут переместить и повернуть заготовку, несмотря на это, заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов. Для этого необходимо ее надежно закрепить.

При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила:

1. Не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при ее базировании.

2. Закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным.

3. Возникающие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными и находится в допустимых пределах.

Рисунок 3- Схема расчетная.

Возникающая сила резания Pz создает крутящий момент Mкр, который стремится повернуть заготовку вокруг оси. Этому моменту противодействует момент трения создаваемой силой зажима и осевой силой Ро. Поэтому величина силы зажима будет незначительна, она должна надежно зажать заготовку в момент сверления.

4.2 Расчет требуемой силы зажима

Сила зажима заготовки при торцовом закреплении определяется из уравнения:

K· Pz=F + Fтр (12)

Fтр = W· f

где fкоэффициент трения (f= 0.1 … 0.9)

F = N· f

Pz =

kкоэффициент запаса = 2.5

2· = 3675 +0,8W

0,8W = 2074

W = 2593 H

4.3 Разработка передаточной схемы приспособления

Расчет основных параметров зажимного механизма.

Необходимый момент составляет:

М = [13]

Q = W = 2593 H;q = 50 H; dср = 9,8 мм; =60; =10;d = 10 мм;D = 14 мм;

М = 1321[0,82 + 0,907]

М = 2281 Н/м Рисунок 4 Схема закрепления детали

5. Требования безопасности предъявляемые к проектируемому приспособлению

Необходимо применять в соответствии назначения и обеспечить:

1. Установку и закрепление приспособления на столе станка, желательно без выверки;

2. Быструю и удобную установку и съем заготовки.

3. Устанавливать и снимать заготовку при выключенном станке, а также обеспечивать условие, сила зажима больше силы резания, чтобы при работе не вылетела заготовка;

4. Притупить острые кромки приспособления ;

5. Корпус приспособления должен быть удобен для очистки от стружки и отвода охлаждающей жидкости, то есть обеспечить удобную и безопасную эксплуатацию.

Вывод

При выполнении курсового проекта приобрел навыки в конструировании специального приспособления, разработке схем базирования и передаточной схемы приспособления. Ознакомились стандартами на детали и узлы станочных приспособлений. Научились применять и рассчитывать зажимные механизмы.

1. Анурьев В. И. Справочник конструктора машиностроителя, том 1, машиностроение 1992 г.

2. Анурьев В. И. Справочник конструктора Машиностроителя, том 2, Машиностроение 1979 г.

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора Машиностроителя, том 3, Машиностроение 1979 г.

4. Бажров Б. М. Альбом по проектированию приспособлений М.: Машиностроение, 1991 г.

5. Методическая разработка по зажимным элементам станочных приспособлений.

6. Косилова А. Г. Справочник технолога — машиностроителя М.: Машиностроение, 1986 г.

7. Андреев Г. Н. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства М.: Высшая школа2001г.

8. Нефедов Н. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту М.: Машиностроение, 1990 г.

9. Ю. Ицкович Г. М. Сопротивление материалов М.: Машиностроение, 1997 г.

10. Андреев Г. Н. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства М.: Высшая школа 2001 г.