Проектирование станочного приспособления для токарной операции технологического процесса изготовления детали "Переходник"

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Назначение и описание детали

1.2 Технологический процесс изготовления детали (маршрутный)

1.3Описание технологической операции

1.4 Применяемое оборудование

1.5 Схема базирования заготовки на операции

2. Расчетная часть

2.1 Расчет режимов обработки

2.2 Расчет усилия зажима

2.3 Расчет привода

3. Конструкторская часть

3.1 Описание конструкции приспособления

3.2 Описание работы приспособления

3.3 Разработка технических требований на приспособление чертеж

Заключение

Список литературы

Приложение (спецификация сборочного чертежа)

Введение

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. Технологическая часть

1.1 Назначение и описание детали

Деталь “Переходник” предназначена для присоединения электродвигателя к корпусу редуктора и защиты места соединения вала двигателя с валом редуктора, от возможных механических повреждений.

Переходник устанавливается в отверстие корпуса редуктора гладкой цилиндрической поверхностью диаметром 62h9 и крепится четырьмя болтами через отверстия диаметром 10+0,36 . В отверстие 42Н9 устанавливается манжета, а четыре отверстия диаметром 3+0,25 служат, при необходимости, для ее демонтажа. Отверстие диаметром 130Н9 предназначено для базирования присоединительного фланца электродвигателя, а проточка диаметром 125-1 для установки накидного фланца, соединяющего электродвигатель с переходником. В отверстии диаметром 60+0,3 располагаются соединительные муфты, а два паза 30х70 мм предназначены для крепления и регулировки муфт на валах.

Деталь переходник изготавливается из Cтали 20, которая обладает следующими свойствами: Сталь 20 - углеродистая, конструкционная, качественная, углерода ? 0,20 % , остальное железо (более подробно химический состав стали 20 дан в таблице 1, а механические и физические свойства в таблице 2)

Таблица 1. Химический состав углеродистой конструкционной стали 20 ГОСТ 1050 - 88

Содержание элементов, %
Углерод C	Марганец Mn	Кремний Si	Хром Cr	Никель Ni	Сера S	Фосфор P
0,18-0,22	0,50-0,80	0,17-0,37	?0,25	-	0,04	0,035

Кроме углерода в углеродистой стали всегда присутствуют кремний, марганец, сера и фосфор, которые оказывают различное влияние на свойства стали.

Постоянные примеси стали обычно содержатся в следующих пределах (%): кремния до 0,5; серы до 0,05; марганца до 0,7; фосфора до 0,05.

ь С повышением содержания кремния и марганца увеличивается твердость и прочность стали.

ь Сера является вредной примесью, она придает стали хрупкость, понижает пластичность, прочность и коррозионную стойкость.

ь Фосфор придает стали хладноломкость (хрупкость при обычной и пониженной температуре)

Таблица 2. Механические и физические свойства стали 20 ГОСТ 1050-88

увр , МПа	ут , МПа	д5 , %	ан , кДж/м2	ш, %	Твердость HB, не более	г, г/см2	л, Вт/(м•?С)	б?106 , 1/?С
410	245	25	-	55	163	7,82	78,5	11,1

у_вр - временное сопротивление разрыву (предел прочности

при растяжении);

у_т - предел текучести;

д₅ - относительное удлинение;

а_н - ударная вязкость;

ш - относительное сужение;

HB - твердость по Бринеллю;

г - плотность;

л - теплопроводность;

б - коэффициент линейного расширения

1.2 Технологический процесс изготовления детали (маршрутный)

Деталь обрабатывается на операциях:

010 Токарная операция;

020 Токарная операция;

030 Токарная операция;

040 Фрезерная операция;

050 Сверлильная операция.

1.3 Описание технологической операции

030 Токарная операция

Точить по контуру поверхность начисто

1.4 Применяемое оборудование

Станок 12К20Ф3.

Параметры станка:

1. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной: 400;

над суппортом: 220;

2. Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстия шпинделя: 20;

3. Наибольшая длина обрабатываемой заготовки: 1000;

4. Шаг нарезаемой резьбы:

метрической до 20;

дюймовой, число ниток на дюйм: - ;

модульной, модуль: - ;

5. Шаг нарезаемой резьбы:

питчевой, питч: - ;

6. Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5 - 2000;

7. Число скоростей шпинделя: 22;

8. Наибольшее перемещение суппорта:

продольное: 900;

поперечное: 250;

9. Подача суппорта, мм/об ( мм/мин ):

продольная: (3 - 1200);

поперечная: (1,5 - 600);

10. Число ступеней подач: Б/с;

11. Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:

продольного: 4800;

поперечного: 2400;

12.Мощность электродвигателя главного привода, кВт: 10;

13.Габаритные размеры (без ЧПУ):

длина: 3360;

ширина: 1710;

высота: 1750;

14.Масса, кг: 4000;

1.5 Схема базирования заготовки на операции

Рисунок 1. - схема базирования детали

поверхность А - установочная с тремя опорными точками: 1,2,3;

поверхность Б - двойная направляющая с двумя опорными точками: 4,5.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет режимов обработки

Режимы обработки определяются двумя методами:

1. Статистическим (по таблице)

2. Аналитическим методом по эмпирическим формулам

К элементам режимов резания относятся:

1. Глубина резания - t, мм

где di1-диаметр поверхности полученный на предыдущем переходе, мм;

di-диаметр поверхности на данном переходе, мм;

;

где Zmax-максимальный припуск на обработку.

t при отрезании и прорезании канавок равна ширине резца t=H

2. Подача - S, мм/ об.

3. Скорость резания-V, м/мин.

;

4. Число оборотов шпинделя, n, об/мин;

;

Определить режимы обработки для токарной чистовой операции наружного точения поверхности O62h9_{-0,074 ,} определить силу резания Pz, основное время на обработку To, и возможность выполнения данной операции на заданном станке.

Исходные данные:

1.Станок 16К20Ф3

2.Получаемые параметры: O62h9_{-0,074 ;} Lобр = 18+0,18 ; шероховатость

Ra 3,2;

Zmax = 1,5;

3.Инструмент: резец проходной упорный, ц = 90?; ц1 = 3?; r = 1 мм; L = 170;

H?B = 20?16; Т15К6; стойкость Т 60 мин.

4. Материал: сталь 20 ГОСТ 1050-88 ( двр = 410МПа);

Ход работы

1. Определить глубину резания: ;

где Zmax - максимальный припуск на обработку; мм;

2. Подача выбирается по таблицам, справочникам: [2, с.268; т.14]; ( черновая обработка ).

Sтабл = 0,63, с учетом поправочного коэффициента: Кs = 0,48;

(т. к двр = 410МПа);

S = Sтабл ? Кs; S = 0,63?0,45 = 0,3 мм/об ;

3. Скорость резания [2, с.265].

;

где С_v - коэффициент; x, y, m - показатели степеней. [2, т.17,с.269].

C_v = 420; m = 0,20; x = 0,15; y = 0,20;

Т - стойкость инструмента; Т = 60 мин;

t - глубина резания; t = 0,75 мм;

S - подача; S = 0,3 мм/об;

;

V = 247?К_V ;

где К_V - поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки.

К_V = К_мv ? К_nv ? К_иv? К_mv;

где К_мv - коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания [2, т.1 - 4,с.261 - 263 ].

Для стали

К_мv = К_r ? n_v ;

n_v = 1,0; К_r = 1,0; К_мv = 1 ? = 1,82;

К_nv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки; [2, т.5,с. 263 ].

К_nv = 1,0 ;

К_иv - коэффициент, учитывающий влияние инструмента материала на скорость резания. [2, т.6,с. 263 ].

К_иv=1;

К_V = 1,82 ? 1,0 ? 1,0 = 1,82;

V = 247 ? 1,82 ? 450 ^м/_{мин ;}

4. Частота оборота шпинделя определяется по формуле:

N = ; n = ^об/_мин.

Для повышения стойкости инструмента принимаем n = 1000 об/мин.

5. Определяем фактическую скорость резания:

V_ф = ; V_ф = = 195 м/мин;

6. Определяется сила резания:

Р_z по формуле; [2, с. 271 ].

Р_z = 10 ? C_p ? t^x ? S ^y ?Vфⁿ ? K_p;

где C_p - постоянная;

x, y, n - показатели степени; [2, т.22,с. 273 ].

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

V - фактическая скорость резания, м/мин;

C_p= 300; x = 1,0; y = 0,75; n = -0,15;

K_p = 10 ? 300 ? 0,75 ? 0,41 ? 0,44 ? K_p = 406 ? K_p ;

K_p - поправочный коэффициент; [2, с. 271 ].

K_p = K_мр? K_цр? K_гр? K_лр? K_rр;

где К_мр - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости. [2, т.9, с. 264 ].

К_мр=; n = 0,75; К_мp=;

K_цр; K_гр; K_лр; K_rр; - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания [2, т.23,с. 275 ]

K_цр = 0,89; K_гр = 1,0; K_лр = 1,0; K_rр = 0,93;

K_p = 0,85 ? 0,89 ? 1,0 ? 1,0 ? 0,93 = 0,7;

Р_z = 406 ? 0,7 = 284 H;

7. Проверим режимы резания по мощности на шпинделе станка, для этого определяется мощность резания по формуле:

N_рез.;

где Рz сила резания; м;

V - фактическая скорость резания; м/мин;

60?1200 - переводной коэффициент;

N_рез=;

Kz = 406 ?0,7 = 284 Н;

Определяем N на шпинделе станка с учетом коэффицента полезного действия; КПД (з);

N_шп. = N_дв.?з;

где N_шп - мощность на шпинделе; кВт;

N_дв - мощность электродвигателя станка; кВт;

N_дв 16К20Ф3 = 10кВт;

З - для металлорежущих станков; 0,7/0,8;

N_шп = 10 ? 0,7 = 7 кВт;

Вывод

Т.к. условие N_рез< N_шп; соблюдается ( 0,9 < 7 ) ,то выбранные режимы обработки осуществимы на станке 16К20Ф3;

9. Определяем основное время по формуле:

Т_o = i ;

где L_расч. - расчетная длина обработки; мм;

Которую рассчитывают по формуле:

L_расч. = lобр + l₁+ l₂+ l_3;

где lобр - длина обрабатываемой поверхности; мм;( lобр = 18мм );

l₁+l₂ - -еличина врезания и величина перебега инструмента; мм; (равно в среднем 5мм);

l₃ - дополнительная длина на взятие пробной стружки. (т.к. обработка на автоматическом режиме, то l₃ = 0);

i - количество проходов;

Т_o = = 0,07мин;

Все полученные выше результаты сведем в таблицу;

Таблица 1 - Параметры обработки на токарной операции

D, мм	L, мм	t, мм	S, мм/об	n, об/мин	i,	Pz, Н	Nрез, кВт	То, мин
62	18	0,75	0,3	1023	1	284	0,9	0,07

2.2 Расчет усилия зажима

Расчетная схема приспособления - это схема, на которой изображаются все усилия , действующие на заготовку: сила резания, крутящий момент, зажимное усилие. Расчетная схема приспособления приведина на рисунке 2.



Рисунок 2

Конструктивная схема приспособления - это упрощенное изображение приспособления, с его основными элементами.

Приложенные к заготовке силы должны предотвратить возможный отрыв заготовки, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление заготовки в течение всего времени обработки.

Сила зажима заготовки при данном способе закрепление определяется по следующей формуле:

.

где n - число прихватов.

f - коэффициент трения на рабочей поверхности зажима f=0,25

Рz - сила резания Рz =284 Н

K - коэффициент запаса, который определяют по формуле:

,

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

K1 - поправочный коэффициент, учитывающий

вид поверхности детали, K1=1;

K2 - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента, K2 = 1,4;

K3 - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при обработке прерывистых поверхностей детали (в данном случае отсутствует);

K4 - поправочный коэффициент, учитывающий непостоянность силы зажима, различаемой силовым приводом приспособления K4=1;

K5 - поправочный коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукоятки в ручных зажимных устройствах (в данном случае отсутствует);

К6 - поправочный коэффициент, учитывающий неопределенность места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность, К6 = 1,5.

Так как значение коэффициент K меньше 2,5 , то принимается полученное значение 3,15.

.

2.3 Расчет силового привода

Так как зажим заготовки осуществляется без промежуточного звена, то усилие на штоке будет равно силе зажима заготовки, то есть

Н.

Диаметр пневмоцилиндра двух стороннего действия при подаче воздуха бесштока, определяется по следующей формуле:

где p - давление сжатого воздуха, p=0,4 МПа;

- КПД, =0,8

d - диаметр штока.

.

мм;

Диаметр пневмоцилиндра принимается равным 150 мм.

Диаметр штока будет равен 30 мм.

Действительное усилие на штоке:

Н.

3. Конструкторская часть

3.1 Описание конструкции и работы приспособления

На чертеже показана конструкция пневматического приспособления для осевого зажима тонкостенной втулки с буртиком. Втулку центрируют в выточке диска 7, прикрепленного к корпусу 1, и зажимают вдоль оси тремя рычагами 6, посаженных на оси 5. Рычаги приводят в действие тягой, соединенной с винтом 2, при перемещении которой передвигается коромыслом 4 вместе с рычагами 6, зажимающими обрабатываемую заготовку. При движении тяги слева направо винт 2 посредством гайки 3 перемещает в сторону коромысло 4 с рычагами 6. Пальцы, на которые посажены рычаги 6, скользят по косым пазам диска 7 и таким образомпри раскреплении обработанной заготовки несколько приподнимаются, позволяя освободить обработанную деталь и установить новую заготовку.

Заключение

Приспособление - это технологическая оснастка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении технологической операции.

Использование приспособлений способствует повышению точности и производительности обработки, контроля деталей и сборки изделий, обеспечивает механизацию и автоматизацию технологических процессов, снижение квалификации работ, расширение технологических возможностей оборудования и повышение безопасности работ. Применение приспособлений может существенно снизить время установки и тем самым повысить производительность процесса там, где время установки объекта соизмеримо с основным технологическим временем.

Снижение времени на обработку детали, увеличение производительности труда обеспечило - разработка специального станочного приспособления - патрона с пневмозажимом.

Список литературы

1. Филонов, И.П. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для вузов / И.П. Филонов, Г.Я. Беляев, Л.М. Кожуро и др.; Под общ. ред. И.П. Филонова.- +СФ.-Мн.: "Технопринт", 2003.- 910 с.

2. Павлов, В.В. Основные задачи технологического проектирования: Учебное пособие / В.В.Павлов, М.В.Пожидаев, Э.П.Орловский и др. - М.: Станкин, 2000.- 115 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1 / Под ред. А. М. Дальского, Косиловой А. Г., Мещерякова Р.К., Суслова А.Г., - 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение -1, 2001.- 912с.,ил.

4. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 /Под ред. Дальского А.М., Суслова А.Г., Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К. - 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение-1, 2001.- 944с.. ил.

5. Суслов, А.Г. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов.- М.: Машиностроение, 2004.- 400 с.

6. 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.

Кн.1: Основы технологии машиностроения.- 278 с.

Кн. 2. Производство деталей машин .- 248 с.

7. Схиртладзе, А.Г.Технологическое оборудование машиностроительных производств / А.Г. Схиртладзе, В.Ю. Новиков; Под ред. Ю.М. Соломенцева.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2001.- 407 с.

9. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управление. ч.2. Нормативы режимов резания.- М.: Экономика, 1990.

8. Схиртладзе, А. Г. Станочник широкого профиля: Учебник для проф. учеб, заведений / А. Г. Схиртладзе, Новиков В. Ю. - 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2001.- 464 с.

11. Прис, Н. М. Базирование и базы в машиностроении: Методические указания к выполнению практических занятий по курсу "Основы технологии машиностроения" для студентов дневного и вечернего отделений спец. 120100 "Технология машиностроения" / Н. М. Прис. - Н.Новгород.: НГТУ, 1998. - 39 с.