Проектирование приспособления для фрезерования квадрата

1. Технологическая часть

1.1. Введение

1.2. Выбор оборудования и инструмента

1.3. Расчёт режимов резания, усилий резания

1.4. Составление расчетной схемы, выбор базирующих и установочных элементов

1.5. Проверка условия лишения заготовки шести степеней свободы

2. Расчетная часть

2.1. Расчет усилия зажима и основных параметров зажимного устройства

2.2. Расчет на прочность одной-двух деталей

3. Назначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления

4. Заключение

5.Литература

1. Технологическая часть

1.1 Введение

Быстрый рост машиностроения — важнейшей отрасли промышленности — определяет темпы переоснащения народного хозяйства новой техникой и вызывает необходимость дальнейшего совершенствования технологии машиностроения.

Первоочередной задачей остается ускорение научно-технического процесса. Технический прогресс требует непрерывного совершенствования, разработки новых типов машин. При подготовки производства к выпуску новых машин ставятся требования максимального сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства.

Новые станки по сравнению со старыми, являются более сложными и точными по конструкции и поэтому обеспечивают повышение качества выпуска машин. Основной задачей при подготовке производства к выпуску новых машин являются разработка и внедрение более прогрессивных способов проектирования и изготовления технологической отрасли.

Проектирование и изготовление технологической оснастки могут составлять до 80 °/о трудоемкости и 90 °/о длительности технологической подготовки производства к выпуску новых машин. Затраты на оснастку составляют 10- 15 °/о себестоимости машин. Наиболее значительными являются затраты на станочные приспособления. Опыт передовых машиностроительных заводов показывает, что стандартизация и нормализация элементов приспособлений позволяют резко сократить сроки проектирования и изготовления станочных приспособлений.

Важным мероприятием по внедрению новых эффективных методов проектирования и изготовления станочных приспособлений является решение Государственного комитета стандартов о разработки и утверждении единой системы технологической подготовки производства (ECT1llI) изделий машиностроения, приборостроения и средств автоматики. Эта система устанавливает единый порядок разработки технологической документации и типовые технологические процессы, а также стандартную технологическую оснастку. При внедрении ЕСТПП предусматривается использование оборудования, технологической оснастки на основе их комплексной стандартизации.

В связи с изменением методов проектирования и структуры технологической оснастки широкое применение получит оснастка многократного использования. Опыт работы заводов показывает, что внедрение переналаживаемых станочных приспособлений в два-три раза сокращает трудоемкость проектирования и в три-четыре раза цикл изготовления станочных приспособлений. Технологическая оснастка многократного использования успешно применяется в различных типах производства.

Создание материально-технической базы и необходимость непрерывного повышения производительности труда ставит перед машиностроителями весьма ответственные задачи.

Основное требование к современному производству — дать как можно больше продукции лучшего качества и с наименьшей стоимостью — относится, прежде всего, к машиностроению, призванному обеспечить технический прогресс всех отраслей народного хозяйства. Выполнение этого требования обеспечивается не только за счет простого количественного роста производства (нового капитального строительства, увеличение рабочей силы, модернизации устаревшего оборудования и создания нового), но и путем лучшего использования имеющейся техники, хорошей организации труда, внедрения передовой технологии, распространения передового опыта и применения прогрессивной оснастки.

Интенсификация производства в машиностроении связана с модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.

В машиностроении в общем объеме средств технологического оснащения примерно 50 °/о составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:

надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки;

стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего;

повысить производительность и облегчить условия труда в результате механизации приспособлений;

расширить технологические возможности используемого оборудования.

В настоящее время в области конструирования и эксплуатации приспособлений накоплен большой опыт, как в отечественной, так и в зарубежной машиностроительной промышленности. Созданы типовые конструкции высокопроизводительных приспособлений обеспечивающие высокую точность и экономичность изготовления деталей.

Некоторые вопросы конструирования приспособлений получили научное обоснование. К ним относятся вопросы принципов базирования и расчета погрешностей изготовления деталей в приспособлениях, создание методики расчета усилий закрепления и обеспечения прочности зажимных устройств. Разработана методика расчета экономической целесообразности выбора того или иного варианта приспособлений.

Большой вклад в совершенствование учения о приспособлениях внесли наши ученые Б. С. Балакшин, А. В. Яхин, Д. И. Решетов.М.А. Ансеров, В. С. Корсаков и др.

Цель преподавания дисциплины Решение задач, поставленных перед машиностроителями, неразрывно связано с необходимостью проектирования и внедрения прогрессивной технологической оснастки для гибких производственных систем (ГПС) и автоматических линий механосборочного производства. Правильно спроектированная и изготовленная технологическая оснастка служит высокоэффективным средством повышения производительности автоматизированного оборудования, обеспечения требуемой точности изделий, снижения их себестоимости, облегчения и повышения безопасности труда рабочих.

В результате изучения дисциплины «Технологическая оснастка» студент должен овладеть знаниями теоретических основ и методики проектирования для автоматизированного производства изделий, что позволит ему сознательно и творчески подходить к созданию работоспособной, надежной, высокопроизводительной и экономической технологической оснастки.

Служебное назначение приспособлений Технологическая оснастка является важнейшим фактором успешного осуществления технологического прогресса в машиностроении. В промышленности эксплуатируется более 25 миллионов специальных станочных приспособлений. Затраты на изготовление технологической оснастки приблизились к затратам на производство металлорежущих станков. Задача повышения эффективности и качества технологической оснастки стала одной из важнейших народнохозяйственной проблем.

Для современного этапа развития машиностроения характерен быстрый рост выпуска новых видов продукции. В настоящее время смена новых моделей машин, оборудования, аппаратов, приборов происходит значительно быстрее, чем 10−15 лет назад. Ускорение оснащения новых видов продукции и сокращение цикла ее производства, как правило, требует и создания новых приспособлений, так как при изменении номенклатуры выпускаемых машин и приборов специальная оснастка становится непригодной, и ее каждый раз приходится проектировать и изготавливать заново. Значительные трудовые и материальные затраты определяются тем, что технологическая оснастка оказывает влияние на производительность труда, качество и сокращение сроков освоения производства новых изделий.

Задача повышения производительности труда в машиностроении не может быть решена только за счет ввода в действие даже самого совершенного оборудования. Смена моделей станков в производстве происходит в среднем через 6−8 лет, поэтому наряду с высокопроизводительными современными станками эксплуатируются и станки устаревших моделей.

Технологическая оснастка способствует повышению производительности труда в машиностроении и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения. На предприятиях машиностроения до 90 °/о организационно-технологических мероприятий, направленных на обеспечение роста производительности труда рабочих-станочников, связано либо с изменением конструкций, либо с изготовлением новых видов инструментов и приспособлений. 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.

1.2 Выбор оборудования и инструмента

Для фрезерования квадрата 11×11 в детали «Винт» необходимо применить горизонтально фрезерный станок 6Р81

Паспортные данные станка

Выбор фрезы Для фрезерования квадрата 11×11 целесообразно применить фрезу дисковую.

Выбираем фрезу дисковую трехстороннюю из твердого сплава ГОСТ 5808–77

Рис 1.

1.3 Расчёт режимов резания и сил резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания при фрезеровании обычно устанавливают в порядке, указанном ниже:

Глубина резания t, подача s, скорость резания V, стойкость T, сила резания

1) Определяем глубину и ширину резания t=1.5мм B=19мм

2) Подача определяется по таблице, и выбранное значение корректируется по станку, при этом принимается ближайшее меньшее значение S0=0.04?0.06мм/об.

Принимаем S0=0.04мм/зуб. [1,c.283, табл. 34]

3) Определяем скорость резания

V =, м/мин [1,с.282]

Где:, q, y, m — коэффициент и показатели в формуле скорости резания

— общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий условия резания [1,c.286, табл. 39]

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала

= [1,с.264,табл.9]

— коэффициент, в формуле обрабатываемости стали

— показатель степени в формуле расчёта обрабатываемости стали =1 [1,с.262]

=-0.9

=0.75

=0.75

— коэффициент учитывающий материал инструмента =1 [ 1, с.265]

— коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки

= [1,с.264,табл.9]

=0.85 [1,с.263]

V = м/мин.

4) Определяем число оборотов шпинделя и корректируем по паспорту станка

n= об/мин [1,с.280]

n= =756 об/мин Корректируем по паспорту станка n=700 об/мин Рассчитываем действительную скорость Vд

Vд=

Vд==54,9м/мин

5) Рассчитываем окружную силу Pz

Pz= [1,с.282]

коэффициент и показатели степени в формуле окружной силы [1`, c291]

Pz==2567н

6) Определяем крутящий момент

Mкр = [1,с.290]

Mкр = =320Н

7)Находим мощность необходимая для резания и сравниваем с мощностью станка.

Np= Квт [1,с.290]

Np==2.30квт

Nшп==2.70квт При полученной мощности резания и мощности станка можно применить горизонтально фрезерный станок 6Р81

8) Определяем основное времяZ

To=, мин.

Где: — минутная подача, мм/мин.

nz Z

L- длина резания

L=y2+l+y1

y1-= =15,5

y2- =1?5)=15.5мм

l=11

L=15.5+11+15.5=45мм

iколичество обрабатываемых поверхностей i=2

To=

1.4 Выбор базовых и установочных элементов

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

При установке детали в приспособлении за технологические базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с установочными элементами приспособления.

Детали, устанавливаемые в станочные приспособления, имеют различные базирующие поверхности по форме и виду.

Черновыми базами называются необработанные поверхности детали, используемые для её установки в приспособлении, при обработке на первой операции, когда обработанных поверхностей нет.

Чистовыми базами называются обработанные поверхности детали, служащие для её установки в приспособлениях при обработке на всех последующих операциях механической обработки.

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

Опорными установочными базами называется совокупность поверхностей обрабатываемой детали.

Измерительными базами называются поверхности детали, от которых производят отсчёт размеров при её обработке.

Из механики известно, что твёрдое тело имеет шесть степеней свободы: три связаны с перемещением тела вдоль трёх взаимно перпендикулярных осей координат Ох, Оу, Oz и три с возможным его поворотом относительно этих осей. Детали приспособлений, несущие установочные поверхности, применяются в виде опорных штырей, пластин, призм, установочных пальцев и т. п. В ряде случаев в установочную систему входят ориентирующие или центрирующие механизмы и механизмы опор.

Основные предусматриваются схемой базирования и определяют положение детали в соответствии с правилом шести точек.

Вспомогательные вводятся иногда в установочную систему не для целей базирования, а лишь для повышения устойчивости и жёсткости обрабатываемой детали и противодействия силам резания.

Конструкции и размеры установочных деталей должны выбираться по ГОСТ или нормативам машиностроения, так как большинство из них гостированы или нормализованы. Поверхности установочных деталей должны обладать большой износоустойчивостью. Поэтому их обычно изготовляют из сталей 15 и 20 с цементацией на глубину 0,8 — 1,2 мм и с последующей закалкой до твёрдости HRC 50+ 55.

Особо ответственные детали, например, установочные пальцы, изготовляются из сталей У7А или 20Х; при использовании стали 20Х детали перед закалкой цементируют. В качестве главной базы принимаем наружную цилиндрическую поверхность детали которая лишает заготовку четырёх степеней свободы. Первая опорная база на торцевой поверхности, вторая опорная база в отверстии, обе лишают 1 степеней свободы.

Для базирования детали «Втулка» применяем опорную призму ГОСТ 12 195–66. цилиндрический палец срезанный короткий постоянный 7030−0903, ГОСТ 12 209–66 опору постоянную 7034−0271 ГОСТ 13 440–68

Рис. 2 Базирование детали Рис 3. цилиндрический палец срезанный короткий постоянный 7030−0903, ГОСТ 12 209

Рис. 4 Опора 7030−0926 12g6 ГОСТ 13 440–68

Рис. 5 Призма опорная 7133−0032 ГОСТ 12 195–66

1.5 Проверка условия лишения заготовки шести степеней свободы. Расчет на точность

В процессе обработки заготовки возникает отклонение геометрической формы и размеров, заданных чертежом, который должен находится в пределах допусков. Окончательная погрешность складывается из первичных погрешностей, которые образуются из погрешностей установки настройки станка и самой установке. Погрешность установки Е_у есть отклонение фактически достигнутого положения заготовки при установке специального приспособления от требуемого. Возникает вследствие не совмещения измерительных и технологических баз, неоднородностей качества поверхностей заготовки, неточностей изготовления и износа опор СП, нестабильности сил закрепления.

Погрешность базирования Е_б возникает в результате базирования заготовки в приспособлении по технологическим базам. Погрешности базирования можно определить с расчетом геометрических связей принятой схемы базирования. Погрешность Е_б возникает и при зажатии под действием сил зажатия, контактных деформаций заготовки и упругих деформаций приспособления.

Погрешность закрепления Е_з образуется из погрешностей, возникающих до приложения сил зажатия и при зажатии.

Где E_зI— погрешность, возникающая из-за непостоянства сил закрепления

R_max— наибольшая высота неровностей профиля R_max=11,2 мкм

V_з— безразмерный параметр опорной прямой V_з=1,65

Qусилие закрепления заготовки Q=W

Аноминальная площадь опор С?- безразмерный коэффициент теснения С?=5

?_т— коэффициент текучести материала ?_т=550 МПа

b_?— безразмерный приведенный параметр кривой опорной поверхности b_?=52

R_BЗ— длина волны поверхности R_BЗ=600 мкм

W_З— высота волны поверхности W_З=5 мкм

?- упругая постоянная материала, контактирующая заготовки и опоры

?=1,1/10³ [1/ГПа]

?Q=(Q/100)*10

где Е_ЗII— погрешность, возникающая из-за неоднородностей шероховатости базы заготовок

R_max— отклонения от высоты неровностей профиля

R_max=7,5 мкм Где Е_ЗIII— погрешность, возникающая из-за неоднородностей волнистой базы заготовок

2. Расчетная часть

2.1 Расчет усилия зажима и основных параметров зажимного устройства

Необходимое усилие закрепления — это усилие, которое необходимо для того, чтобы предотвратить смещение заготовки под действием сил резания.

Где — коэффициент трения

Коэффициент запаса K вводят в формулу при вычислении силы Pz для обеспечения надежного закрепления заготовки:

[1, c.85]

В формуле используются следующие коэффициенты:

— коэффициент гарантированного запаса =1,5 [1, c.85]

— коэффициент учитывающий увеличение сил резания =1,2 [1, c.85]

характеризует увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента [1, c.85]

— учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании =1,2 [1, c.85]

— характеризует постоянство сил закрепления в зажимном механизме =1,3 [1, c.85]

— характеризует эргономику зажимного механизма =1 [1, c.85]

— учитывают при наличии моментов =1,5 [1, c.85]

К=1,51,2

=30=2576н•м

=31 410,74н Рассчитываются основные параметры зажимного устройства.

Назначаются размеры: d=M16?2;=14,3 мм; D=24мм; d=18мм;=0.16;=0.1

W'-усилие закрепления

W'=•?

=70;=59; ?=0.9

W'=•0.9=20 071,46

Где Lдлинна рукоядки;= средний диаметр резьбы; Qусилие рабочего нормируется от 100 до 150н, Q=150Н; ?- угол наклона винтовой канавки tg ?=, где

P-шаг резьбы tg ?=0.3156, ?=2.55

— приведенный угол трения в резьбе

tg =,

где — угол профиля, для метрической резьбы

tg ==0.1149

=6,58°

=295,24 мм

2.2 Расчет на прочность одной-двух деталей

3. Назначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления

Приспособление предназначено для фрезерования квадрата 11×11 в детали «Винт»

В качестве главной базы выбираем призму, которая базирует заготовку по наружной цилиндрической поверхности и лишает заготовку четырех степеней свободы. В качестве второй упорной базы выбираем опору постоянную которая базирует заготовку по торцу и лишает одной степени свободы.

Заготовку устанавливают на палец и призму до упора в опору.

Деталь закрепляют прижимной планкой через качающийся прижим 6 по средствам специальной гайки на откидном болте.

Обработка происходит инструментом установленным по угловому установу.

Приспособление состоит из основных элементов: корпуса 2 с проушинами и установом 11, шпонками 12 на котором крепится рычажный механизм с маятниковым устройством 3. Для закрепления детали используется откидной болт закреплённый по оси 5 с гайкой крыльчатой. Так же на корпусе располагаются установочные элементы — опора 8, палец 9, призма опорная 10 и направляющие элементыугловой установ 11

Для снятия детали «Винт» по средствам поворота специальной гайки в противоположную сторону снимается откидной болт и снимается деталь.

Простота конструкции, надежность закрепления и фиксирования детали являются преимуществами данного приспособления. Приспособление может быть использовано как универсальное при групповом методе обработки.

4. Заключение

В ходе проделанной работы сделано следующее:

— выбрано оборудование и инструмент для работы;

— рассчитаны режимы резания и условия лишения заготовки 6 степеней свободы;

— выбрано приспособление, для него были рассчитаны усилия зажима и основные параметры, а именно длина рукоятки зажимного устройства, рассчитан диаметр на растяжение;

— произведен расчет экономической эффективности.

В графической части работы: разработаны чертежи:

— деталь «Винт»;

— общий вид приспособления в двух проекциях;

— деталировка приспособления;

— для приспособления написана спецификация.

5. Литература

1. «Справочник технолога машиностроителя» В 2-х т./Под редакцией Косиловой А. Г. и Мещерякова Р. К. — М.: «Машиностроение», 1986.

2. Нефедов Н. А., Осипов К. А. «Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту». — М.: «Машиностроение», 1990

3. Ансеров М. А. «Приспособление для металлорежущих станков». — М.: «Машиностроение», 1996

4. Ансеров М. А. «Станочные приспособления»

5. А. К. Горошкин «Приспособления для металлорежущих станков» Москва «Машиностроение», 1979

6. Б. Н. Вардашкин «Станочные приспособления» Москва «Машиностроение», 1984 Том 1,2.

7. А. П. Белоусов «Проектирование станочных приспособлений» Высш. школа, 1980