Проектирование технологической оснастки (станочных приспособлений)

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СНЕЖИНСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Филиал федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Курсовая работа

Проектирование технологической оснастки

Работу выполнил

Колясников А.В.

2016



Оглавление

1. Анализ объекта производства

1.1 Соответствие чертежа детали требованиям ЕСКД и ЕСТД

1.2 Служебное назначение детали

1.3 Технологичность конструкции детали

2. Проектная часть

2.1 Описание технологической операции

2.2 Разработка схемы базирования заготовки на технологической операции

2.3 Анализ возможных вариантов конструкции приспособления

2.4 Составление конструктивной и расчетной схемы приспособления

2.5 Расчет режимов резания и выбор оборудования

2.6 Выбор подачи

2.7 Расчет усилия зажима

2.8 Расчет приспособления на точность

2.9 Описание, служебное назначение и принцип действия приспособления

3. Конструкторская часть

3.1 Разработка технических требований приспособлений

3.2 Обоснование выбора материала деталей приспособления

3.3 Расчет слабого элемента на прочность

Заключение

Список литературы



Введение

Строительство материально-технической базы современного общества и необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства ставит перед машиностроением весьма ответственные задачи.

К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления, нормализация и унификация их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов. Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства. Большое значение в совершенствовании производства машин имеют различного рода приспособления.

Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки, сборки и контроля; облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; строгой регламентации длительности выполняемых операций; расширению технологических возможностей оборудования; повышению безопасности работы и снижению аварийности.

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, удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений в серийном производстве, простыми и дешевыми в изготовлении, доступными для ремонта и замены изношенных деталей.



1. Анализ объекта производства

1.1 Соответствие чертежа детали требованиям ЕСКД и ЕСТД

Требования, предъявляемые к рабочему чертежу:

- Рабочий чертеж детали должен содержать необходимое количество изображений и размеров, определяющих форму детали. Изображения должны с наибольшей выразительностью и в удобном масштабе передавать формы наружных и внутренних поверхностей детали.

- На чертеже деталь должна быть изображена в том виде, в котором она поступает на сборку.

- Размеры, определяющие форму и положение всех рабочих сопряженных и присоединительных поверхностей, должны иметь предельные отклонения (допуски и посадки), зависящие от служебной функции каждой поверхности. - Также должна быть указана шероховатость поверхностей.

- Предельные отклонения в многократно повторяющихся размерах относительно низкой точности и свободных размеров на изображение детали не наносят, а оговаривают в технических требованиях общей записью

- Материал, из которого изготовлена деталь, на чертеже должен быть графически обозначен на всех сечениях детали. Если материал детали подлежит термической обработке или на поверхность его должно быть нанесено покрытие, то об этом на чертеже необходимо сделать соответствующие надписи.



1.2 Служебное назначение детали

Деталь «Фланец». Как правило, фланцы используют попарно и с элементом уплотнения. Фланцы в основном изготавливают из металла. Они бывают нескольких видов. Самыми распространенными на сегодняшний день являются стальные фланцы. Они используются для соеденений герметичного и прочного соединения труб различного диаметра и трубопроводной арматуры, а также подсоединения их к любым емкостям, машинам и агрегатам.

Деталь изготовлена из стали 10 ГОСТ 1050-88.

1.3 Технологичность конструкции детали

Цель анализа технологичности - выявление недостатка конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях и возможное улучшение технологичности изделия.

Под технологичностью конструкции понимают совокупность свойств детали, позволяющих изготовить ее наиболее рациональными способами. Технологичной можно считать такую конструкцию детали, которая, будучи эффективной и надежной в эксплуатации, является вместе с тем наименее трудоемкой и металлоемкой в изготовлении. Изделие можно считать технологичным, если оно не только соответствует современному уровню техники, экономично и удобно в эксплуатации, но в нем учтены и возможности применения наиболее экономичных, производительных процессов изготовления, ремонта и утилизации. Из этого следует, что технологичность -- понятие комплекс



2. Проектная часть

2.1 Описание технологической операции

По заданию необходимо обработать четыре отверстия диаметром 10Н7 мм. Технологическая операция будет состоять из двух переходов: сверления и развертывания.

Первый переход: выполняется разметка и центрирование заготовки под будущее отверстие на расстоянии 20 мм с каждой стороны от края детали

Второй проход: Сверлить четыре отверстия диаметром 9.5H12 ММ. В качестве инструмента выбирается спиральное сверло с коническим хвостовиком Гост: 10903-77 из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 12 ММ, которые обеспечивают двенадцатый квалитет точности и шероховатость поверхности по параметру Rz= 160 мкм.

Третий проход: развернуть четыре отверстия диаметром 10H12 мм. В качестве инструмента выбирается развертка ГОСТ 1672-80 из стали марки P9 , диаметром 10 мм, обрабатывающая отверстие по седьмому квалитету и обеспечивающая шероховатость Rz= 80 мкм.

Все выше перечисленные операции повторяются для изготовления четырех отверстий 10Н12мм

2.2 Разработка схемы базирования заготовки на технологической операции

Выбор технологических баз является весьма ответственным моментом в разработке технологического процесса изготовления детали, так как во многом определяет точность изготовления детали и экономичность ее изгото Мой фланец имеет следующие конструктивные поверхности:

- наружную плоскую поверхность размером 100мм,

- 4 отверстия диаметром 10Н12 мм

- в центре имеется втулка диаметром 60 мм со сквозным отверстием диаметром 50мм,

- внутренняя поверхность отверстий имеет Rz= 80 мкм

Выбор технологических баз является весьма ответственным моментом в разработке технологического процесса изготовления детали, так как во многом определяет точность изготовления детали и экономичность ее изготовления.

Деталь «Фланец» базируется по схеме:

- установочная (опорные точки 1,2,3);

- направляющая (опорные точки 4,5)

- опорная(опорная точка 6)

Установочная база является технологической явной и лишает заготовку трех степеней свободы (одного перемещения и двух вращений). Направляющая база является технологической явной и лишает заготовку двух степеней свободы (двух перемещений). Опорная база является технологической скрытой и лишает заготовку одной степени свободы (одного вращения).



2.3 Анализ возможных вариантов конструкции приспособления

Технологическая оснастка и специальные приспособления для сверлильных станков предназначены для выполнения сверлильных операций с высокой производительностью, а также для расширения технологических возможностей сверлильных станков для возможности выполнения расточных, резьбонарезных и других работ, для производства которых необходимы другие типы металлообрабатывающего оборудования. Оснастку и приспособления к сверлильным станкам удобно разделить на две категории: первая, непосредственно режущий инструмент и оснастка, предназначенная для его крепления и расширения возможностей, вторая, приспособления для фиксирования и позиционирования в различных положениях заготовок или деталей.

Операцию сверления можно производить на станках сверлильной и токарной группы. Поскольку отверстия имеют небольшой диаметр и небольшую точность, то операцию сверления целесообразно производится на станках сверлильной группы.

Для обработки отверстий на станках сверлильной группы проектируется и изготавливается различная оснастка: кондукторы, поворотные столы и стойки, многошпиндельные и револьверные головки, всевозможные вспомогательные инструменты и т.д.

Так как заданием предусмотрено, что производство единичное, выбирается специальное приспособление: станочные поворотные тиски , потому что они обладает следующими преимуществами перед другими приводами:

Повышенное усилие зажима обеспечивает пригодность для фиксации крупных металлических деталей.

- Высокопрочный корпус выдерживает серьезные механические нагрузки.

- Пригодны для проведения работ повышенной точности.

- Отсутствует люфт - фиксация заготовок жесткая.

2.4 Составление конструктивной и расчетной схемы приспособления

Конструктивная схема приспособления - это упрощенное изображение приспособления, с его основными элементами. Данным приспособлением являются тиски универсальные. Схема представнлена на рисунке ниже

1-Плита основания

2- Поворотная часть

3-Неподвижная губка

4-Подвижная губка

5- Гайка ходового винта

6-Направляющая призма

7-Ходовой винт

8 - Т- образный круговой паз

9 - Ось

10 - Болт

11- Рукоятка

12- Гайка



2.5 Расчет режимов резания и выбор оборудования

Обработка отверстия производится за 2 перехода: сверление, развертывание.

Далее рассчитаем режимы резания для сверления.

1-й переход: сверление отверстия Ш 9.5 мм на глубину L=10 мм; сверло спиральное Ш 9.5 мм из стали Р6М5.

Выбор подачи. По нормативам определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности ув = 330 МПа.

При сверлении отверстия с припуском под последующую обработку устанавливается подача, равная 0,28. Принимаем ближайшее значение подачи по паспорту станка, равное 0,28 мм/об.

Определение скорости резания. По нормативам определяем скорость резания для стали 10 с пределом прочности ув= 330 МПа.

При сверлении отверстия Ш 9.5 мм на глубину 30 мм сверлом из стали Р6М5 с подачей 0,28 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле

, (1)

где Сv- коэффициент, зависящий от обрабатываемого и инструментального материалов;

D - диаметр сверла, 9.5 мм;

Т - период стойкости инструмента, 25 мин;

S - подача, 0.28 мм?об;

y=0.5, q=0.4, m=0.2 - показатели степеней;

- общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.



где - коэффициент на обрабатываемый материал;

- коэффициент на инструментальный материал;

- коэффициент учитывающий глубину сверления.

Подставляя в формулу получается:

vmin = * 1 =23.1мм/мин

Величину скорости резания принимаем v = 23.1мм/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле:

n=

где - постоянная 3,14,

v-величина скорости резания 23.1

D-диаметр сверла 9.5 мм

n == 774 об/мин.

Принимаем по паспорту станка ближайшее n = 960 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания:

v = (5),



где - постоянная 3,14,

D- диаметр сверла,

n-частота вращения шпинделя

v= = 28 м/мин.

Определение основного (технологического) времени.

Основное (технологическое) время определяется по формуле

Tо == (6)

гдеL -- глубина обрабатываемого отверстия, мм;

l 1,-- длина врезания и перебега сверла, мм (L1 устанавливается по нормативам для сверла Ш 9.5 мм; l 1 = 500 мм);

i -- число рабочих ходов.

Tо= = 1,4мин

Проверка выбранного режима по мощности станка. По нормативам определяем мощность, необходимую для резания.

При обработке сталиув= 450МПа сверлом Ш 24,5 мм с подачей S = 0,36 мм/об и со скоростью резания v = 34,9 м/мин мощность, необходимая для резания, N = 2,8 кВт. Согласно паспортным данным мощность на шпинделе по приводу станка N= 1,7 кВт, т.е. по слабому звену станка в данном случае мощность не лимитирует режим резания.

Следовательно, установленный на станке режим резания осуществим.

2-й переход: развертывание отверстия Ш 10 мм H12 на глубину L= 10 мм, развертка из стали Р9.



2.6 Выбор подачи

По табличным данным нормативов определяем величину подачи при обработке стали с пределом прочности у в = 330 МПа разверткой машинной из стали Р9.

При развертывании отверстия по 12-му квалитету устанавливается подача, равная 0,5 мм/об. По паспорту станка принимаем ближайшее значение подачи 0,62 мм/об.

Определение скорости резания. По нормативам определяем скорость резания для стали 10 с пределом прочности у в = 330 МПа.

При развертывании отверстия Ш 10 мм H12 на глубину L=30 мм разверткой из стали P9 с подачей по паспорту станка равна 0,36 мм/об, величина скорости резания v = 25 мм/мин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле

n = (7),

где - постоянная 3,14,

v-величина скорости резания.

D-диаметр сверла

n = = 815 об/мин

По паспорту станка выбираем ближайшую частоту вращения п = 960 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания

v = (8),



где - постоянная 3,14,

D- диаметр сверла,

n-частота вращения шпинделя.

v == 30 м/мин.

Определение основного (технологического) времени.

Основное (технологическое) время определяется по формуле

Tо == (9),

гдеL -- глубина обрабатываемого отверстия, мм;

l 1,-- длина врезания и перебега сверла, мм (L1 устанавливается по нормативам для сверла Ш 10 мм; l 1 = 325 мм);

i -- число рабочих ходов.

Tо= = 0.9 мин.

Таблица 1 - Режимы резания для каждого технологического перехода

Названиетехнологического перехода	Матер. инстр.	L,мм	S,мм/об	V,м/мин	n,об/мин	Tо,мин.
Сверление	Р6М5	10	0,28	28	774	1,4
Развёртывание	P9	10	0,62	30	815	0.9

Следовательно выбирается вертикально-сверлильный станок модели 2Н118 со следующими параметрами:

- наибольший условный диаметр сверления в стали, мм	18
- рабочая поверхность стола, мм	320360
- наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	650
- вылет шпинделя, мм	200
- наибольшее вертикальное перемещение сверлильной головки.	300
- конус Морзе отверстия шпинделя, мм	2
- число скоростей шпинделя	9
- частота вращения шпинделя, об/мин	180-2800
- подача шпинделя (револьверной головки), мм/об	Автоматическая
- мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	1,5
- габаритные размеры: длина, мм ширина, мм высота, мм	870 590 2080
- масса, кг ……	450



2.7 Расчет усилия зажима

Расчет усилия зажима с помощью тисков.

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.

Весь дальнейший расчет проводится для операции - сверление, так как на данном технологическом переходе возникают большие силы резания, чем при развертывании. деталь заготовка резание зажим

, (10)

где:

Мкр-крутящий момент при сверлении, Мкр=6,4 Нм;

f - коэффициент трения на рабочей поверхности зажима,

f =0,2;

r - расстояние от точки приложения силы до осевой линии обрабатываемого отверстия,

r =20 мм;

P - осевая сила,

Р=1932 Н.

К - коэффициент запаса, который находится по формуле

гдеK0 - гарантированный коэффициент запаса,

K0=1,5;

- поправочный коэффициент, учитывающий вид поверхности детали, К= 1,2;

- поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента, К= 1,2;

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

K4поправочный коэффициент, учитывающий непостоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления, K4= 1;

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

К6поправочный коэффициент, учитывающий неопределенность места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность, К6= 1,5.

Тогда коэффициент запаса по формуле (11) будет равен

.

Так как значение коэффициента запаса К больше 2,5, то согласно ГОСТ 12.2.029 - 88 принимается полученное значение 2,7.

Подставляя все значения в формулу (10), получим

w= -1932=2388H

Расчет силы закрепления заготовки с помощью прижимов.

Рассчитываем для станочных плиточных прижимов.



W = , (12)

где М - крутящий момент на сверле;

n - число одновременно работающих сверл;

f - коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов, для гладких поверхностей f = 0,25;

k - коэффициент запаса.

D - диаметра сверла.

W= = 1024 * 2.7 = 2764H

Сведем в таблицу полученные значения:

Таблица 3 - полученные значения.

Наименование	Требуемое значение,Wт.	Действительное значение,Wд.
		Прижимы	Тиски
Сила зажима (Н)	1524 Н	2764Н	2388 Н

Приспособление тиски обеспечивает необходимую силу зажима заготовки, так как действительная сила зажима Wд = 2388 Н больше требуемой Wт = 1524 Н. Следовательно выбираем тиски так как в детали «фланец» 4 отверстия и будет проще зажимать заготовку в тисках чем в прижимах это скажется на технологичном времени изготовлении детали.

2.8 Расчет приспособления на точность

Расчет приспособления на точность. тиски

Расчет приспособления на точность ведется согласно рекомендациям источника [6].

Под точностью приспособления понимается свойства его конструкции обеспечивать в процессе эксплуатации заданную точность обрабатываемой детали.

Заданная точность обрабатываемой детали будет обеспечена, если суммарная погрешность обработки не превышает допуск на удерживаемый при операции размер, то есть должно соблюдаться следующее условие:

?е < ТН, (24)

где ?е - суммарная погрешность обработки;

ТН - допуск на координирующей размер, который связывает опорную базу заготовки с осью обрабатываемого отверстия (20±0,1) ТН = 0,2 мм.

Суммарная погрешность обработки является следствием различных факторов и определяется по следующей формуле

(25)

где - погрешность совокупного влияния отклонения от перпендикулярности рабочей поверхности стола станка к оси вращения шпинделя и отклонения

от перпендикулярности перемещения гильзы шпинделя рабочей поверхности стола станка (ввиду малой длины отверстия данными погрешностями можно пренебречь);

- погрешность расположения приспособления на станке. В нашем случае =0, так как совмещение оси сверла с осью кондукторной втулки достигается путем настройки;

дп.у. - погрешность расположения установочных поверхностей относительно поверхностей, которыми приспособление ориентируется на станке, зависит от отклонений относительного расположения установочных элементов. Для приспособлений допуск обычно в 2…4 раза меньше, чем на соответствующий размер заготовки. В нашем случае это погрешность вызванная отклонением от параллельности установочной поверхности стакана относительно поверхности корпуса кондуктора, поэтому примем дп.у. = 0,005 мм;

- погрешность базирования исходной базы заготовки в приспособлении. Определяется величиной максимального зазора между установочной поверхностью заготовки выполненной по Н7 и установочной поверхностью в пальце по g6, тогда ==0,061 мм;

- погрешность, вызываемая закреплением заготовки в приспособлении, = 0,005- из опыта эксплуатации аналогичных приспособлений;

- погрешность расположения направляющих элементов относительно опорных элементов приспособления. В нашем случае является суммой действия трех факторов: - погрешность размера от установочной базы заготовки до оси сменной втулки, уменьшенная в 2…4 раза на допуск этого размера, =0,005 мм; - погрешность, связанная с биением внутреннего диаметра быстросменной втулки относительно наружного, =0,005 мм; - погрешность, возникающая вследствие зазора между быстросменной и постоянной втулками, определяется максимальной его величиной =0,018+0,017=0,035 мм, следовательно, =0,054 мм;

ди. - погрешность инструмента, порождаемая погрешностью его изготовления, учитывается только в том случае, когда размеры и профиль инструмента переносятся на деталь (копируется). Устраняется настройкой станка или инструмента на заданный размер, ди. = 0;

Погрешности и определяются одной и той же величиной - зазором между втулкой и сверлом, так как положение на столе станка приспособлению придается при настройке путем совмещения оси сверла с осью кондукторной втулки. При расчете следует учитывать какую-то одну из этих погрешностей, например, погрешность . Определим максимальный зазор между втулкой и сверлом. Отверстие диаметром 10Н12 обрабатывается за два перехода: сверление до диаметра 9.5Н12 и развертывание на окончательный размер. Диаметр в быстросменной втулке . Максимальный зазор между втулкой и разверткой будет составлять: =0,023+0,015=0,038 мм, следовательно =0,038;

- погрешность, возникающая вследствие деформации технологической системы, в нашем случае = 0;

- погрешность, вызываемая износом режущего инструмента, можно пренебречь данной погрешностью, потому что она практически не влияет на выдерживаемый размер = 0;

К - коэффициент, учитывающий закон распределения составляющих погрешностей, К = 1,1.

Суммарная составляющая погрешности будет следующая:

??=0.179 мм.

Результирующая погрешность меньше допуска на координирующий размер, то есть

?е = 0,179 мм < ТН =0,2 мм.

Следовательно, приспособление будет обеспечивать заданную точность.

Расчет на точность с применением прижимов.