Разработка фрезерного приспособления

Размещено на http://allbest.ru

Разработка фрезерного приспособления

Аннотация

Курсовой проект по предмету: технологическая оснастка. Тема проекта: спроектировать фрезерное приспособления для обработки детали корпус.

В данной работе рассматривается назначение, устройство и принцип работы приспособления. Проверяются условия лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении. Рассматривается анализ проектируемого приспособления с целью уменьшения его металлоемкости.

Также проведена расчетная часть проекта: расчет погрешности базирования, расчет усилия зажима заготовки на приспособление, расчет основных параметров зажимного механизма и основных элементов приспособления, расчет прочности деталей приспособления, расчет экономической эффективности приспособления.

Графическая часть работы составляет: сборочный чертеж, операционный чертеж и чертеж двух деталей приспособления. В своей работе я использовала специальную литературу и справочники: конструктора машиностроителя, технолога машиностроителя, станочные приспособления.

Введение

фрезерный погрешность деталь

Машиностроение - ведущий комплекс отраслей в промышленности. Его уровень определяет дальнейшее развитие всего народного хозяйства. Технологический прогресс в машиностроении предполагает необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства и ставит перед машиностроением ответственные задачи:

- повышение качества машин;

- снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления;

- нормализация и унификация деталей;

- внедрение рациональных методов производства.

Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства. Большое значение в совершенствование производства машин имеют различного рода приспособления.

Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства, используемые при механической обработки, сборке и контроле изделий. Приспособления, рабочие и контрольные инструменты вместе взятые называют технологической оснасткой, причем приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой ее частью.

Технологическая оснастка является важнейшим фактором успешного осуществления технического 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 качество технологической оснастки стала одной из важнейших народнохозяйственных проблем.

По специализации приспособления делят на:

- универсальные приспособления (УП), применяются в единичном и мелкосерийном производстве;

- переналаживаемые приспособления (ПП), применяют в мелкосерийном и среднесерийном производстве;

- специальные приспособления (СП), предназначены для выполнения определенных операций и представляет собой не переналаживаемые приспособления одного - целевого назначения. Их используют в основном в массовом производстве.

При разработке приспособлений имеются широкие возможности для проявления творческой инициативы по созданию конструкций, обеспечивающих наибольшую эффективность и рентабельность производства, по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Приспособления должны быть удобными и безопасными в работе, быстродействующими, достаточно жесткими для обеспечения заданной точности обработки.

Применение приспособления позволяют:

- установить разметку заготовок перед обработкой;

- повысить ее точность;

- увеличить производительность труда на операции;

- снизить себестоимость продукции;

- облегчить условия работы и обеспечивать, расширять технологические возможности оборудования;

- организовать многостаночное обслуживание;

- применить обоснованные нормы времени;

- сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

1.Общая часть

На данной операции производится растачивание отверстия 40 мм детали корпус на горизонтально - расточном станке мод. 2А622Ф3-1.

Тип компоновки станка - А.

Диаметр выдвижного шпинделя, мм: 110.

Размеры поворотного стола, мм: 1120 ч 1250.

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки, кг: 4000.

Число скоростей шпинделя - б/с.

Частота вращения шпинделя, об/мин: 10 ч 1250.

Подача, мм/мин:

- шпинделя: 2 ч 2000;

- шпиндельной бабки: 1,25 ч 1250;

- стола (продольная и поперечная): 1,25 ч 1250.

Дискретность задания размеров: 0,001. Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт - 11. Деталь изготавливается из серого чугуна марки СЧ 15 ГОСТ1412-85. Химический состав представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав серого чугуна марки СЧ 15 ГОСТ1412-85, %

C (углерод)	Si (кремний)	Mn (марганец)	P (фосфор)	S (сера)
			не более
3,5 - 3,7	2,0 - 2,4	0,5 - 0,8	0,2	0,15

Механические свойства СЧ 15 ГОСТ1412-85: в = 150 МПа (предел кратковременной прочности); НВ = 1630 ч 2290 МПа (твердость по Бринеллю).

Приспособление на расточную операцию представляет собой центровину с базированием детали по торцу и отверстию 200Н11. Для круговой ориентации детали в одно из отверстий устанавливается фиксирующий палец. Зажим осуществляется пневмоцилиндром через тягу прижимной планкой. Данное приспособление является быстродействующим и не требует больших физических усилий рабочего при закреплении детали.

1.1 Назначение, устройство и принцип работы приспособления

Данная деталь называется Корпус, в котором нужно фрезеровать поверхность. Приспособление предназначено для закрепления данной детали для последующего фрезерования.

Рисунок 1 - Принципиальная схема

Приспособление устанавливается на стол станка с помощью двух проушин в данные проушины будут вворачиваться два установочных болта диаметром резьбы 24мм с шестигранной головкой. Так же приспособление будет устанавливаться на два круглых пальца.

В приспособление деталь устанавливается на несущий корпус пневмоцилиндра 1, после чего зажимается прижимной планкой 6.

Усилие зажима на планке создаётся при помощи пневмоцилиндра 3.

Данное устройство имеет в основании установочную плиту 2. Плиту устанавливают на стол станка. Усилие зажима на планке создаётся с помощью пневмоцилиндра 3.

В цилиндре перемещается уплотненный кольцами поршень 4, соединенный со штоком 5. Шток в свою очередь соединен с прижимной планкой 6 и быстросъёмной шайбой 7. Крышка цилиндра закрепляется при помощи винтов. Цилиндр неподвижно закреплён на несущем корпусе 1 при помощи винтов.

Принцип работы приспособления: после того как заготовку установили, прижимную планку закрепляют на штоке цилиндра с помощью быстросъемной шайбы, после чего в верхнюю полость цилиндра подаётся воздух под давлением 0,6Мпа, за счет давления создаётся усилие зажима.

После фрезерования детали подаётся воздух под давлением в нижнюю полость. После того, как планка ослабла подачу воздуха нужно прекратить, снять быстросъёмную шайбу и убрать планку после чего снимают заготовку.

Данную операцию производим на станке с ЧПУ 2А22Ф3-1

Основные характеристики станка с ЧПУ 2А22Ф3-1

Размеры рабочей поверхности поворотного стола 2А622, мм	1120х1250
Грузоподъемность стола, кг	4000
Диаметр шпинделя	110 мм
Конус шпинделя станка 2А622	ISO 50
Скорость вращения шпинделя	10 - 1250 об./мин
Поперечное перемещение стола Х	1250 макс. мм
Вертикальное перемещение шпиндельной бабки Y	1000 макс. мм
Продольное перемещение стола Z	1000 макс. мм
Перемещение шпинделя W	710 макс.мм
Пределы рабочих подач по осям: X, Y, Z	1,25 - 1250 мм/мин
Пределы рабочих подач по осям: W	2,0 - 2000 мм/мин
Пределы рабочих подач по осям: В	1 - 360 град.
Скорости быстрых установочных перемещений X, Y, Z, W	6000 мм/мин
Мощность главного привода, не менее	18 кВт
Габаритные размеры 2А622 - длина	7600 мм
Габаритные размеры 2А622 - ширина	3730 мм
Габаритные размеры - высота	3220 мм
Вес станка	17000 кг

1.2 Проверка условия лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении по шести степеням свободы в соответствии с ГОСТ 21495-76

Правило шести точек: для того, чтобы лишить тело (заготовку, деталь) всех шести степеней свободы необходимо и достаточно шести опорных точек.

Если тело (заготовку, деталь) лишают всех шести степеней свободы, то это тело полностью удовлетворяет требованиям по лишению его возможности перемещения в приспособлении (ГОСТ 21495-76), а, значит, это тело (заготовка, деталь) полностью пригодно для механической обработки.

Деталь Корпус базируется по торцу и отверстию. Торец является опорной базой и лишает заготовку трех степеней свободы; 4-ой и 5-й степени свободы заготовку лишаем за счёт базирования по отверстию.

Шестую степень свободы отнимаем у заготовки за счёт усилия зажима.

Рисунок 2 - Теоретическая схема базирования

Вывод: заготовка полностью готова для механической обработки.

1.3 Анализ проектируемого приспособления с целью уменьшения его металлоемкости

С целью уменьшения металлоемкости приспособления необходимо добиться оптимальных размеров приспособления, способных выдержать нагрузки связанные с резанием металла. А, следовательно, найти «золотую середину». В целях достижения максимального экономического эффекта использования приспособления необходимо как можно полнее использовать стандартизованные изделия. Стандартные детали облегчают ремонт приспособления, а так же снижаются затраты на его эксплуатацию.

На установочной плите выполняются скосы под углом 45°, что уменьшает вес плиты и металлоемкость приспособления. Размеры пневмоцилиндра и штока выбраны минимальными, но удовлетворяющими условию прочности штока. Выбираются толщина стенок пневмоцилиндра и корпуса приспособления, толщина крышек согласно требованиям справочников [].

Так как детали зажимного приспособления к фрезерному станку 2A622Ф3-1 оптимально унифицированы, то дальнейшее уменьшение металлоемкости проектируемого приспособления проводить нецелесообразно, так как это может повлиять на механическую прочность деталей проектируемого приспособления.

2. Расчетная часть проекта

2.1 Расчет погрешности базирования

Базирование - придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Погрешностью базирования - называется разность предельного расстояния и базой относительно установок на размер инструмента; отклонение фактического положения заготовки от требуемого. Погрешность базирования имеет место при несовпадении измерительного и установочной базой заготовки

Измерительная база - база, используемая для определения относительного положения заготовки и средств измерения.

Установочная база - база лишающая заготовку трех степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух осей.

Погрешность установки, как одна из составляющих общей погрешности выполненного размера, суммируется из погрешностей базирования, закрепления погрешности положения заготовки, вызывается не точностью приспособления.

Погрешность базирования возникает при несовпадении измерительной и технологической баз заготовки, по своему физическому смыслу величина погрешности выражает погрешность положения заготовки. В том случае положительное измерение баз отдельных заготовок в партии будет различным относительно обрабатываемой поверхности. Погрешность базирования влияет на точность выполнения размеров, на точность формы последних. Для уменьшения погрешности базирования следует совмещать технологические и измерительные базы, выбирать рациональные размеры и расположение установочных элементов, устранять или уменьшать зазоры при посадке на охватываемые или охватывающие установочные поверхности.

При базирование заготовки в призмы (рисунок 3) погрешность базирования для размера сорок один будет равна нулю, так как исходя из схемы базирования заготовки видно, что установочная и измерительная базы совпадают, а если они совпадают, то погрешность базирования для данного размера будет равна нулю. На рисунке 3 показано, где совпадают измерительная и установочная базы.

= , (1)

где - минимальный радиальный зазор, мм;

Dmax -допуск на диаметр отверстия

Dmin -допуск на диаметр базовой поверхности

=

Рисунок 3 - Схема базирования заготовки, при расчете погрешности базирования

2.2 Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

Для того чтобы определить усилия зажима заготовки в приспособлении необходимо знать с какой силой будет действовать режущий инструмент (концевая фреза) при обработке.

Рассчитаем силы резания.

Режимы резания можно рассчитать по формулам. [6]

(2)

где t - глубина резания, t = 3 мм.

S - подача на один оборот, S = 0,03 мм.

Z - число зубьев, Z = 3.

D - Диаметр концевой фрезы, D =24 мм

Силы резания:

Таблица 2 - Коэффициент и показатели степеней

Cp	х	у	m	q	nw=n0
12,5	0.86	0.72	0.33	0.86	1

Н

Рисунок 4 - Расчётная схема

Определяем момент резания:

Мрез = Pz*l (3)

Мрез = 1558 * 0,165 = 257,07 Н * м

Определяем частоту вращения шпинделя:

(7)

р=3,14

(об/мин)

По паспорту станка скорректируем частоту вращения шпинделя n=500 об/мин

Определяем усилие зажима

W= , (9)

где K_з - коэффициент запаса;

- коэффициент трения сталь по стали; = 0,2

F - площадь касания прижимной планки и заготовки

F = (25*40)*2*2 = 0,004 (м²)

K = K₀K₁K₂K₃K₄K₅K₆ , (10)

где K₀ - гарантирующий коэффициент запаса = 1,5;

K₁ - учитывает состояние технологической базы (черная =1,2; чистая =1);

K₂ - учитывает затупление инструмента = 1,7;

K₃ - учитывает ударную нагрузку на инструмент = 1,2 (при работе

инструмента на удар);

K₄ - учитывает стабильность силового привода:- ручной - 1,3;

- механизированный - 1;

K₅ - характеризует зажимные механизмы с ручным приводом (при

удобном зажиме = 1; при неудобном =1,2);

K₆ - учитывает определенность опорных точек (=1)

К=К₀К₁К₂К₄К₆ (11)

К=1,5Ч1Ч1,7Ч1Ч1=2,55

W = ==260958,79 (H)

Определяем силу зажима Q на штоке

Q ? W

Q = 26095,79 (Н)

2.3 Расчет основных параметров зажимного механизма и основных элементов приспособления

Определим усилие на штоке пневмоцилиндра

Q=P=р (12)

Из данной формулы найдем диаметр поршня

D=

где, P_в - давление в системе пневмопрвода; P_в = 0,4 (МПа)

- к.п.д. пневмоцилиндра; = 0,85

D====0,127=130

Определим диаметр поршня пневмоцилиндра:

? Q(H) (17)

Минимальное усилие, развиваемое пневмоцилиндром:

(Н)

Рабочее усилие, развиваемое пневмоцилиндром

(Н)

2.4 Схема компоновки станочного приспособления

Рисунок 5 - Станочное приспособление

опора 5 - шток 9 - гайка 15 - штифт

1- плита 6 - поршень 10, 11 - шайба

2- цилиндр 7 - прижим 12 - штуцер

3- нижняя крышка 8 - винт 13, 14 - уплотнитель

2.5 Расчет приспособления на прочность

В процессе эксплуатации, детали в приспособлении испытывают нагрузки. Поэтому расчет на прочность деталей приспособления просто необходим.

Прочность - это способность материала воспринимать внешние нагрузки, при этом не разрушаться.

Все должно сводиться к следующему условию:

? ? [?] , (18)

где ? - максимальное напряжение, возникающее в процессе эксплуатации приспособления.

[?] - допускаемое напряжение, при котором обеспечивается прочность материала.

Рисунок 6 - Эпюра нормальных сил и напряжений

, (19)

где Q - сила зажима

F - площадь поперечного сечения штока.

(20)

(мм²)

F=37,6 мм²

(21)

G_T - предел текучести (360-400 мПа*Н/мм)

n - коэффициент запаса прочности (=3)

(МПа)

(МПа)

Вывод: Исходя из этих расчетов, делаем вывод, что условие прочности выполняется G?[G].

2.6 Расчет экономической эффективности приспособления

Определим стоимость приспособления

С_пр =С_уд·Д_пр·К_сл , (22)

где С_уд =30рублей,-удельная стоимость одной детали;

Д_пр =12,количество деталей в приспособлении;

К_сл =2,-коэффициент сложности приспособления.

С_пр=30·12·2=720(руб)

С_пр.год =С_пр(1/А+q/100) (23)

q =(10%-20%)С_пр , (24)

где q=20%

С_пр- стоимость приспособления, = 720руб

А =4 года,-срок эксплуатации приспособления

С_пр.год =720(1/4+20%/100%)=324(руб).

Литература

1 Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1975 - 351 с.

2 Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1982-220с.

3 Базаров Б. М. Альбом по проектированию приспособлений - М.: Высшая школа, 1991 - 288 с.

4 Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений. - М.: Высшая школа, 1974-186с.

5 Вардашкин Б. Н. Станочные приспособления, справочник. - М.: Высшая школа, 1984 - 592 с.

6 Горошкин А.К. Приспособление для металлорежущих станков. - М.: Высшая школа, 1979 - 303 с.

7 Дальский А. М. Справочник технолога машиностроителя. - М.: Высшая школа, 2001 - 944 с.

8 Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений. - М.: Высшая школа, 1983 - 274 с.

9 Косилова А.Д. Справочник технолога машиностроителя. - М.: Высшая школа, 1990-264с.

10 Схиртладзе А.Г. Станочные приспособления. - М.: Высшая школа, 2001- 303с.

Размещено на Allbest.ru