Васильев 8.12. 1. 1 Служебное назначение и описание детали
 Скачать 285.65 Kb.
|
 Содержание
Введение Технологическая оснастка – это станочные, контрольные и сборочные приспособления, а также приспособления для установки и закрепления инструмента, схваты промышленных роботов. Она играет значительную роль в улучшении конструкции машин, совершенствовании технологии их изготовления, необходимости непрерывного повышения производительности труда. Станочными приспособлениями называются дополнительные устройства к металлорежущим станкам, позволяющие наиболее экономично в заданных условиях обеспечить заложенные в конструкции детали требования к точности размеров, формы и взаимного положения обрабатываемых поверхностей детали. Приспособления позволяют повысить точность обработки, увеличить производительность труда, обеспечить механизацию и автоматизацию технологических процессов, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность, расширить технологические возможности оборудования, организовать многостаночное обслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции. 1 Технологическая часть 1.1 Служебное назначение и описание детали Цапфа—деталь, предназначенная для соединения друг с другом концов валов, а также самих валов и свободно сидящих на них деталей и передачи крутящего момента. Цапфа представляет собой ступенчатый валик со следующими размерами: - первая ступень - Ø48h12 мм длиной 60 мм, шероховатость поверхности Rа2,5 мкм. На этой поверхности имеются два призматических выступа 20 × 50мм, служащие для фиксации положения детали в сборочном узле; - вторая ступень (фланец) Ø240h14. На нем выполнены 8 ступенчатых сквозных отверстия Ø22Н14 и Ø33Н14 необходимые для присоединения цапфы к последующим деталям; - третья ступень - Ø130d11 мм длиной 59,5 мм, шероховатость поверхности Rа2,5мкм; - четвертая ступень - Ø70p6 мм длиной 31 мм, шероховатость поверхности Rа1,25мкм; - пятая ступень – резьбовая поверхность М47×3-8g. На этой поверхности имеется глухой шпоночный паз шириной 4Н11 мм, длиной 17 мм и глубиной 3мм. Согласно данным чертежа для изготовления детали «Цапфа» используется сталь 40Х ГОСТ 4543-2016. Сталь 40Х ГОСТ 4543-2016 легированная, конструкционная, качественная, применяется для деталей средних размеров с твердой износоустойчивой поверхностью, работающей при средних скоростях и средних удельных давлениях. Более подробно химический состав и механические свойства стали представлены в таблице 1.1 и таблице 1.2 соответственно. Назначение стали 40Х – изготовление осей, валов, штоков, червячных валов, шпинделей – деталей повышенной прочности. Таблица 1.1 – Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-2016
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. С повышением содержания кремния и марганца увеличивается твердость и прочность стали. Сера является вредной примесью, она придает стали хрупкость, понижает пластичность, прочность и коррозионную стойкость. Фосфор придает стали хладноломкость (хрупкость при обычной и пониженной температуре). Таблица 1.2 – Механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-2016
1.2 Описание технологической операции Технологическая операция – фрезерная с ЧПУ. На операции фрезеруется шпоночный паз шириной 4Н11 мм, длиной 17Н11 мм на глубину 3 мм. Фрезерование осуществляется фрезой шпоночной Ø3,5мм с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 17025-71, материал фрезы твердый сплав для обработки стали. Рисунок 1.1 – Эскиз операции 055 Фрезерная с ЧПУ 1.3 Выбор технологических баз Базирование – это придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат. В данном случае необходимо выбрать схему базирования цилиндрических деталей. На фрезерной операции заготовка устанавливается в специальном приспособлении на призмы, положение заготовки фиксируется при помощи пальца через отверстие Ø22+0,52 мм на фланце детали. На этой операции базирование происходит по ранее обработанным наружным цилиндрическим поверхностям Ø130 d11 мм, торцу заготовки и отверстию Ø22. Рисунок 1.1 – Схема базирования заготовки на операции Фрезерная с ЧПУ Комплект баз: А – наружная цилиндрическая поверхность – двойная направляющая база, четыре опорные точки 1, 2, 3, 4 лишает заготовку четырех степеней свободы. Б – торцовая поверхность – опорная база, одна опорная точка 5, лишает заготовку одной степени свободы. Г – отверстие Ø22 – опорная база, одна опорная точка 6, лишает заготовку одной степени свободы. Таким образом заготовка лишена всех шести степеней свободы, во время обработки на фрезерном станке заготовка неподвижна. 2 Расчетная часть 2.1 Составление расчетной схемы приспособления Расчетная схема приспособления – это схема, на которой изображаются все силы, действующие на заготовку: сила резания, крутящий момент, зажимное усилие. Она необходима для обеспечения правильности расчета сил закрепления. Расчетная схема приспособления приведена на рисунке 2.1.  Рисунок 2.1 – Расчетная схема приспособления 2.2 Расчет режимов обработки, выбор и описание технологического оборудования. Правильность выбора режимов обработки обеспечивает выполнение всех требований к качеству детали при ее минимальной себестоимости и максимально возможной производительности. Фрезерование шпоночного паза шириной 4Н11 мм. – Оборудование – Обрабатывающий центр С600U. – Материал – Сталь 40Х ГОСТ 4543-2016 σвр.= 780 МПа. Фрезерование шпоночного паза. – Шероховатость Rz = 20 мкм. – Фреза концевая Ø3.5мм, lраб. =5мм ГОСТ 16463-2016. Материал фрезы – твердый сплав для обработки стали. Количество зубьев Z = 2. – Фрезерование с охлаждением. Глубина резания: t = 2мм (2.1) Ширина фрезерования В = 3мм. Подача на зуб – Sz = 0,002мм/зуб. Подача на оборот Sоб определяется по формуле: Sоб = Sz Z, (2.2) где Z – количество зубьев фрезы. Sоб = 0,002 × 2 = 0,004мм/об. Определяем скорость резания. При фрезеровании скорость резания определяется по формуле:  , (2.3)где Cv – коэффициент; D – диаметр фрезы, мм; T – период стойкости фрезы, мин. Т = 30мин.; Sz – подача, мм/зуб.; В – ширина фрезерования, мм; Z – число зубьев, шт; q, m, x, y, u, p – показатели степеней. Cv = 46,7; q = 0,45; x = 0,5; y = 0,5; u = 0,1; p = 0,1; m = 0,33. КV - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания: КV = Кмv К пv К иv , (2.4) где Кмv – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; Кпv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; Киv – коэффициент, учитывающий материал инструмента.  , (2.5)где Кг – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, Кг = 1,0, nv = 1,0.  Киv = 1,0. Кпv = 1,0. КV = 0,96 × 1,0 × 1,0 = 0,96.  м/мин. 5.Частота вращения шпинделя определяется по формуле:  , (2.6)n =  об/мин.Для повышения стойкости инструмента принимаем n = 1000об/мин. 6.Определяем действительную скорость резания по формуле:  ; (2.7) .7. Определяем силу резания по формуле:  , (2.8)где Cр = 12,5; x = 0,85; y = 0,75; u = 1,0; q = 0,73; w = -0,13.  (2.9) .Определяем крутящий момент по формуле:  ; (2.10) Н·м.Определяем мощность резания, затрачиваемую на фрезерование:  , (2.11)  . .Определяется мощность на шпинделе станка с учетом КПД по формуле: Nшп. = Nдв.×η, (2.12) где η – КПД станка; η =0,75. Nдв – мощность электродвигателя главного движения, Nдв = 11 кВт. Nшп = 11 × 0,75 = 8,25 кВт. Т.к. условие Nс< Nшп; соблюдается (0,1 кВт < 8,25 кВт ) ,то выбранные режимы резания осуществимы на станке. Операция фрезерная с ЧПУ выполняется на обрабатывающем центре С600U с числовым программным управлением. Этот станок обеспечивает возможность обработки одновременно по пяти осям. Некоторые характеристики станка приведены в таблице 2.1, внешний вид станка представлен на рисунке 2.2.  Рисунок 2.2 – Внешний вид станка C600U Таблица 2.1 – Технические характеристики обрабатывающего центра C600U
2.3 Расчет усилия зажима 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 закрепления определяется по следующей формуле:  (2.10)где М  - крутящий момент при фрезеровании, Н∙ м; 1- коэффициент трения на рабочей поверхности зажима, 1= 0,16; 2- коэффициент трения на установочной поверхности заготовки, 2= 0,3;r – радиус базовой поверхности, r = 130 мм = 0,1м; К – коэффициент запаса, который определяют по формуле:  (2.11)где  - гарантированный коэффициент запаса, =1,5; - поправочный коэффициент, учитывающий вид поверхности детали, К = 1; - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента, К = 1,1; - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при обработке прерывистых поверхностей детали (в данном случае отсутствует);К  - поправочный коэффициент, учитывающий непостоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления, К = 1;К  - поправочный коэффициент, учитывающий степень удобства расположения рукоятки в ручных зажимных устройствах (в данном случае отсутствует);К  - поправочный коэффициент, учитывающий неопределенность места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность, К = 1,0. Так как расчетное значение коэффициента К меньше 2,5 (предельно допустимого), то принимается значение 2,5. W = | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||