Разработка компоновки приспособления для выполнения операции сверление

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Федеральное агентство по образованию

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева

Кафедра ТАД и ОМ

курсовая работа

по дисциплине

Основы проектирования технологической оснастки

Тема:

Разработать компоновку приспособления для выполнения операции:

сверление 5 отверстий 10 мм

Студент группы ТИ-04:

Золотилов Л.С.

Руководитель:

Болотеин А.Н.

Рыбинск 2008



Содержание

Задание на курсовую работу

1. Чертеж детали с указанием всех обрабатываемой (ых) поверхностей

2. Разработка схемы базирования детали

3. Расчет режимов механической обработки поверхности(ей)

4. Разработка схемы закрепления детали и расчет потребной силы закрепления

5. Обоснование однопозиционной или многопозиционной, одноместной или многоместной компоновки приспособления

6. Разработка и описание конструкции корпуса и схемы базирования приспособления на оборудовании

7. Расчет основных параметров силового узла

8. Разработка компоновки приспособления и описание принципа его работы

9. Расчет на точность

Список использованных источников



1. Исходные данные к курсовой работе (КР):

1. Чертеж детали 000.013.004 Крышка

2. Тип производства среднесерийное

2. Разработка схемы базирования детали

Геометрически деталь представляет собой тело вращения, с наибольшим диаметром D=60,8 мм и длиной L=73 мм. В связи с этим целесообразно при выполнении операции фрезерования в качестве основных баз использовать торец и цилиндрическую поверхность детали 42.

Возможны следующие варианты базирования:

Схема 1:

Рисунок 2.1 - Схема базирования 1

Опорные точки 1,2,3,4 определяют двойную направляющую базу, которая лишает деталь четырех степеней свободы: перемещения вдоль осей Oх и Oy, вращения вокруг осей Oх и Oy.

Опорная точка 5 определяет опорную базу, которая лишает деталь одной степени свободы - перемещения вдоль оси Oz.

Опорная точка 6 определяет опорную (скрытую) базу, которая лишает деталь одной степени свободы - вращения вокруг оси Oz.

Схема 2:

Рисунок 2.2 - Схема базирования 2

Опорные точки 1, 2, 3 определяют установочную базу, которая лишает деталь трех степеней свободы: перемещения вдоль оси Oz,вращения вокруг осей Ox, Oy.

Опорные точки 4, 5 определяют направляющую базу, которая лишает деталь двух степеней свободы - перемещения вдоль осей Ox, Oy.

Опорная точка 6 определяет опорную базу (скрытую), которая лишает деталь одной степени свободы - вращения вокруг оси Oz.

При рассмотрении данных схем базирования видно, что и в схеме 1,и в схеме 2 базой является ось детали, тем самым конструкторская и технологическая базы совпадают. В соответствии со схемой базирования 2 ориентируется положение торца заготовки, и координируется положение плоскости симметрии цилиндрической поверхности для всех деталей в одной горизонтальной плоскости. Возможность вращения детали вокруг оси исключается моментом трения. При базировании детали по схеме 2 необходима большая сила закрепления детали в процессе обработки. Поэтому, в качестве схемы базирования, выбираем схему 2.

3. Расчет режимов механической обработки поверхности(ей)

Для выполнения операции фрезерование применяем горизонтально-фрезерный станок модели 6Р80. Режущий инструмент - фреза Р6М5. Конфигурация обрабатываемой поверхности и вид оборудования определяют тип применяемой фрезы (дисковая). Ее размеры определяются размерами обрабатываемой поверхности и глубиной срезаемого слоя.

Диаметр фрезы: D=90 мм.

Ширина фрезы: В=30 мм.

Глубина фрезерования: t=2,9 мм.

Подача: S_z=0.06 мм/зуб (табл. 36 [3]), S=1,0 мм/об (табл. 37 [3]), z=10.

Скорость резания:

,

где Кн = Кmн* Кuн* Кnн=1,0*0,95*1,0=0,95,

Сн=75,5, x=0.3, y=0.2, m=0.2, q=0.25, p=0,1, u=0,1 (табл. 41 [3]),

Т=120 мин (табл. 42 [3]).

м/мин.

Расчетная частота вращения фрезы:

об/мин.

По паспорту станка принимаем n=250 об/мин.

Фактическая скорость резания:

м/мин.

Сила резания:

где C_p=68.2, x=0.86,y=0.72, n=1.0, q=0.86, w=0 (табл. 44 [3]).

H.

Крутящий момент:

Н*м.

Сила в направлении подачи:

Н.



Мощность резания:

кВт.

Паспортная мощность станка 6Р80 N_П=3 кВт.

Мощности резания не превышают мощности электродвигателя используемого станка, следовательно, расчетные режимы резания удовлетворяют условиям обработки.

4. Разработка схемы закрепления детали и расчет потребной силы закрепления

Схема закрепления детали должна удовлетворять следующим требованиям:

1) в процессе зажима не должны нарушаться положение детали, заданное ей при базировании;

2) силы зажима должны быть достаточными, чтобы исключить возможность смещения и вибрации детали;

3) силовые механизмы должны быть быстродействующими и легко управляемыми.

При выполнении операции фрезерования возможны следующие схемы закрепления:

Для реализации используются опора и две призмы, одна неподвижная, другая подвижная, которые зажимают заготовку с помощью направляющей и двухсторонней шпильки с левой и правой резьбой.



Схема 1

Рисунок 4.1 - Закрепление детали с помощью призм

Схема 2

Рисунок 4.2 - Закрепление детали в цанговом патроне

Для реализации используется цанговый патрон, который зажимает заготовку за счёт действия пневмопривода.

Из сопоставления рассмотренных вариантов предпочтение следует отдать второму, так как он более производителен, а так же для первого варианта трудно реализовать устройство поворота заготовки. Следовательно, выбираем в качестве схемы закрепления детали схему 2.

На заготовку при обработке в приспособлении действуют силы обработки, объемные силы (вес заготовки, центробежные и инерционные силы), силы случайного и второстепенного характера, а также силы зажима и реакции элементов приспособления. При этом заготовка должна находится в равновесии. Для обеспечения определенности базирования обрабатываемой детали на установочных элементах приспособления требуется силовое замыкание, которое обеспечивается зажимным устройством. При фрезеровании шестигранника деталь, установленная в приспособлении, находится под действием момента М, осевой силы Р_Z и силы в направлении подачи Р_S. Однако осевая сила P_Z выполняет полезную функцию и не будет включена в формулу расчёта потребного усилия закрепления, поскольку она способствует прижатию заготовки к установочным элементам. Для обеспечения необходимой жесткости системы усилие закрепления распространим равномерно по всему диаметру детали.

Для расчета потребной силы закрепления Q представим расчетные схемы (рисунок 4). Обозначим на схеме все силы и моменты, действующие на заготовку в процессе обработки.

Произведём расчёт потребного усилия закрепления для двух схем нагружения: крутящим моментом и силой в направлении подачи.

Рисунок 4.1 - Расчётная схема для определения потребного усилия закрепления

Уравнение равновесия для обеспечения непроворота детали под действием М запишется следующим образом:

где k - коэффициент запаса закрепления:

f - коэффициент трения в контакте заготовки с установочными элементами.

Значение коэффициента запаса закрепления определим как произведение первичных коэффициентов [4]:

=

Приняв коэффициент трения f = 0,16, по табл. 6 [4]

Подставив значения, имеем:

Н

Рассчитаем силу закрепления цанги.



где Р₁- сила, сжимающая лепестки цанги до их соприкосновения с поверхностью заготовки,.

Силу Р₁ можно найти из равенства для трехлепестковой цанги [2, с.107]:

,

где D -наружный диаметр детали, D=42 мм;

- зазор между цангой и заготовкой в исходном состоянии, =0,1 мм

s - толщина стенки лепестка цанги, s=3 мм;

l - длина лепестка от места задела до середины конуса, l=50 мм.

Н

Сила зажима Р₂ определяется по формуле [2, с.106]:

М=Р_zr₁ - момент резания,

Р_s -сила в направлении подачи, сдвигающая заготовку при обработке, Р=1214,4 Н.

r₁ - расстояние от оси до точки приложения силы резания, r₁=27,5 мм,

r - радиус заготовки на участке зажима, r =21 мм,

К = 1,5 - 2,0 - коэффициент запаса.

Н.



Н.

Минимальная сила, требующаяся для закрепления заготовки во время фрезерования шестигранника, равна Q₁=436,4 Н. Сила закрепления цанги Q₂=2153,7 Н. Очевидно, что Q₁ < Q₂, следовательно цанга обеспечивает необходимое потребное усилие.

5. Обоснование однопозиционной или многопозиционной, одноместной или многоместной компоновки приспособления

Согласно заданию тип производства деталей мелкосерийное, характерная особенность серийного производства заключается в том, что изготовление изделий ведется партиями. При серийном производстве, каждая операция технологического процесса закрепляется за определенным рабочим местом. В связи с этим нет необходимости многопозиционного приспособления, которое бы обеспечивало возможность выполнения и других операций технологического процесса производства данной детали. Поэтому выбираем однопозиционное приспособление, применяемое только для фрезерования шестигранника.

В многоместном приспособлении производится обработка одновременно нескольких деталей. Так как при фрезеровании шестигранника необходимо производить поворот детали относительно оси, многоместное приспособление для выполнения этой операции будет иметь большие габариты и сложный конфигурацию В связи с тем, что тип производства в нашем случае мелкосерийное, выбираем однопозиционную одноместную компоновку приспособления.

деталь корпус силовой закрепление



6. Разработка и описание конструкции корпуса и схемы базирования приспособления на оборудовании

Так как обрабатываемая деталь представляет собой тело вращения целесообразно и корпус приспособления спроектировать как тело вращения, это позволяет свести к минимуму расход материала для производства корпуса приспособления.

Рисунок 6.1 - Базирование приспособления на столе станка

Опорные точки 1, 2, 3 определяют установочную базу, которая лишает деталь трех степеней свободы: перемещения вдоль оси Oz,вращения вокруг осей Ox, Oy.

Опорные точки 4, 5 определяют опорную базу, которая лишает деталь двух степеней свободы - перемещения вдоль осей Ox, Oy.

Опорная точка 6 определяет опорную базу (скрытую), которая лишает деталь одной степени свободы - вращения вокруг оси Oz.

Приспособление на столе станка крепится при помощи болтов, заводимых в Т-образные пазы стола. В условиях серийного производства, когда на одном и том же станке периодически выполняют различные операции, крепление корпуса приспособления должно быть удобным и быстродейственным. Корпус кондуктора имеет литые ушки для крепежных болтов.

7. Расчет основных параметров силового узла

Приводить в действие базирующе-зажимное устройство можно также несколькими вариантами. Использовать электропривод в данном случае, когда перемещение планки незначительно, нежелательно ввиду больших габаритов такого привода. Поэтому сначала оценим возможность использования пневмокамеры.

Поскольку усилие Q передаётся на зажимной элемент от пневмокамеры напрямую, можно сразу рассчитать диаметр диафрагмы.

Приняв коэффициент полезного действия базирующее-зажимного устройства с пневмоприводом з = 0,8, находим диаметр диафрагмы камеры при давлении воздуха р = 0,5МПа [1, с. 235]:

мм

Полученное значение диаметра поршня приемлемо по габаритам. Выбираем пневмоцилиндр по [1], с.235, таблица 19 с основными рабочими параметрами:

Диаметр диафрагмы D = 125 мм

Диаметр опорной шайбы d = 88 мм

Толкающее теоретическое усилие на штоке в исходном положении

350 кГ = 3500 Н

при ходе 0,3D 270 кГ = 2700 Н

Пневмокамера обеспечивает необходимое толкающее усилие на штоке и при давлении воздуха 0,5 МПа, т.к.



Н.

8 Разработка компоновки приспособления и описание принципа его работы

Компоновка приспособления представлена на чертеже КР.11.002.00.

Перед началом работы сжатый воздух из сети через штуцер 17 подается в пневмокамеру, образованную в корпусе 1, и действует на диафрагму 2. Развиваемая в результате этого сила передается через грибок 3 и упорный шарикоподшипник 4 на три штыря 5,которые поднимают стакан 6, помещенный в направляющей стальной гильзе 9. Поднимаясь, стакан конусным отверстием сжимает конус цанги 7; обрабатываемая деталь при этом закрепляется.

При отключении подачи воздуха пальцы 11 под действием пружин 10 возвращают стакан 6 и остальные детали с диафрагмой в исходное положение.

Для перехода на следующую позицию цангу вместе с обрабатываемой деталью поворачивают рукояткой 14. При движении рукоятки по часовой стрелке эксцентриковый диск 13 выталкивает фиксатор 18 из паза делительного диска 16, а собачка 15 под действием пружины 19 попадает в очередной его паз.

При обратном движении рукоятки собачка поворачивает делительный диск с диском 12 и укрепленной на нем цангой с обрабатываемой деталью до тех пор, пока фиксатор 18 не попадет в следующее гнездо делительного диска и тем самым не зафиксирует поворот детали на 60⁰.

9. Расчет на точность

Для расчета станочного приспособления на точность воспользуемся расчетно-аналитическим методом определения требований к размерам приспособления. Для нахождения точности отдельных элементов находим суммарную погрешность Д_пр=?Д_i, которую можно допустить в собранном приспособлении для обеспечения точности заданного размера детали. Эта погрешность не должна превышать величины заданного допуска Т_оп=0,74 мм

Т_оп??_пр.

Погрешность приспособления определяем по формуле

где ?_з - погрешность закрепления детали в приспособлении.

Согласно рекомендациям [4, с.41] погрешность закрепления детали, установленной на плоскость можно определить по формуле:

,

где K_Rz=0,004,

K_HB=-0,0016,

n=0.7, m = 0,7,

С₁=0,4+0,012F (табл.2 [5]),

Где F - площадь контакта опоры с заготовкой, см²

см².

С₁=0,4+0,012*10,7=0,53

мм

?_баз - погрешность базирования детали в приспособлении.

Величина погрешности базирования согласно табл.4 [5] ?_баз=0.

?_ПИ - погрешность от перекоса или смещения инструмента, определяется точностью направления или настройки инструмента относительно положения обрабатываемой детали.

?_ПИ=?_н+Т_щ,

где ?_н - погрешность установки инструмента по щупу, зависящая от точности перемещения инструмента, принимаем ?_н =0,03 мм;

Т_щ - допуск на изготовление щупа, принимаем Т_щ=0,01 мм;

?_ПИ=0,03+0,01=0,04 мм.

?_уст - погрешность установки приспособления на столе станка. Так как приспособление на горизонтальный стол горизонтально-фрезерного станка устанавливается по Т - образному пазу, то согласно табл. 5 [5] принимаем ?_уст =0,01 мм.

?_н - погрешность настройки инструмента на заданный размер (настройка технологической системы), в соответствии с рекомендациями [5, с.36]

?_н=0,2*Т_оп=0,2*0,74=0,148 мм.

?_изн - погрешность от размерного износа инструмента, в соответствии с техническими требованиями ?_изн=0,005 мм.

Таким образом, погрешность расположения отверстия по отношению к оси детали равна

мм.

Вывод: 0,34<0,74 мм, следовательно, точностные показатели станочного приспособления удовлетворяют необходимым требованиям.



Список использованных источников

1) Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. - Л.: Машиностроение, 1975. - 322 с.

2) Основы конструирования приспособлений в машиностроении. В.С. Корсаков - М.: Машиностроение, 1971. - 288 с., ил.

3) Бакунина Т.А., Чистяков Ю.П. Методика назначения режимов резания для наиболее распространенных методов обработки: Пособие для выполнения курсовых и дипломных проектов инженеров и выпускной работы бакалавров. - Рыбинск: РГАТА, 2001. - 71 с.

4) Безъязычный В.Ф. Технологическая оснастка в авиадвигателестроении: Учебное пособие. - Рыбинск: РГАТА, 2007 - с.

5) Технология машиностроения: Учебное пособие по выполнению курсового проекта/ В.Ф. Безъязычный, В.Д. Корнеев, Ю.П. Чистяков, И.Н. Аверьянов. - Рыбинск: РГАТА, 2001. - 72 с.

Размещено на Allbest.ru