Курсовая Тех оснастка. Оснастка 2015. 1 Описание и анализ оснащаемой технологической операции. Выбор баз. 4
 Скачать 350.31 Kb.
|
 СодержаниеВведение 2 1 Описание и анализ оснащаемой технологической операции. Выбор баз. 4 2 Выбор и обоснование применяемого режущего инструмента 4 3 Выбор и обоснование применяемого оборудования 5 4 Выбор и обоснование схемы базирования и схемы приспособления. Классификация проектируемого станочного приспособления 7 5 Технологические расчеты 8 5.1 Расчет режимов резания 8 5.2 Расчет сил резания 10 6 Выбор и обоснование конструкции приспособления 10 6.1 Базовые элементы 10 6.2 Установочные элементы 12 6.3 Направляющие элементы 12 6.4 Опорные элементы 12 6.5 Зажимные элементы 13 6.6 Элементы механизации и автоматизации 14 7 Расчет погрешности базирования 14 8 Расчет сил закрепления 15 9 Расчет погрешности закрепления 17 10 Выбор и расчет силовых устройств 19 11 Описание работы, обслуживания и наладки приспособления 20 Заключение 21 Список использованных источников 22 ВведениеСтаночные приспособления применяют на конкретной технологической операции (станке) для решения следующих основных технологических задач: 1. Повышение точности обработки: например, использование цангового патрона по сравнению с 3-х кулачковым позволяет повысить точность формы обработанных наружных и внутренних цилиндрических поверхностей деталей типа втулки. Это объясняется равномерным распределением давления на заготовку со стороны патрона и соответственно меньшей деформацией; 2. Повышение производительности: например, использование многоместных приспособлений позволяет обработать за одну установку несколько деталей; использование агрегатной сверлильной головки позволяет выполнить одновременно сверление нескольких отверстий; 3. Расширение технологических возможностей станка: например, использование специальных сверлильных головок на фрезерных станках позволяет выполнить сверление с высокими скоростями резания Как правило, использование станочных приспособлений может решать сразу несколько технологических задач. Станочная оснастка имеет широкое применение в современной металлообрабатывающей промышленности и играет в ней огромную роль. В наше время в данной промышленности применяется порядка 15 миллионов специальных и универсальных приспособлений. В массовом и крупносерийном производстве в обработке одной детали задействовано порядка 10 специальных дополнительных приспособлений. Оснастка для станков увеличивает производительность труда и улучшает качество изготовляемых и обрабатываемых деталей. 1 Описание и анализ оснащаемой технологической операции. Выбор баз.Для получения шпоночного паза применяем вертикально-фрезерную операцию с ЧПУ. Предварительно выбираем оборудование, в нашем случаи необходимо применить вертикально-фрезерный станок с ЧПУ 6Р13Ф3. В качестве режущего инструмента применяем твердосплавную концевую фрезу. Для обеспечения наибольшей точности необходимо стремиться к тому, чтобы конструктивная, технологическая и измерительная базы представляли собой одну и туже поверхность детали. Разработаем схему базирования конкретно для нашей детали.  Рисунок 1 – Схема базирования детали 2 Выбор и обоснование применяемого режущего инструментаВыбор режущих инструментов следует производить исходя из условия снижения основного времени при скоростных или силовых режимах резания. Конструкция и размеры инструмента для заданной операции зависят от вида обработки, размеров обрабатываемой поверхности, свойств материала заготовки, требуемой точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности. В данном случае я применяю твердосплавную концевую фрезу с параметрами: Фреза концевая D12 z4 Т15К6 ГОСТ 17026-71  Рисунок 2 – Общий вид инструмента 3 Выбор и обоснование применяемого оборудованияСтаночные приспособления являются одним из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства. В зависимости от масштабов производства и технологических факторов станочные приспособления по назначению и конструкции подразделяют на различные группы. Проектируемое приспособление по целевому назначению относится к станочным приспособлениям для установки и закрепления заготовки. По степени специализации приспособление является специальным. Оно имеет постоянные установочные базы и зажимающие элементы, предназначено для установки одинаковых по форме и размерам заготовок. Выбор и обоснование применяемого металлорежущего станка Вертикально-фрезерный станок 6Р13Ф3 Вертикальный фрезерный станок 6Р13Ф3 предназначается для обработки разнообразных деталей сложного профиля из стали, чугуна, труднообрабатываемых цветных металлов, главным образом торцовыми и концевыми фрезами, сверлами в среднесерийном и мелкосерийном производстве. Фрезерный станок модели 6Р13Ф3 оснащен устройством ЧПУ НЗЗ-2М, позволяющим вести обработку изделий в режиме программного управления одновременно по трем координатам: продольной и поперечной (перемещение стола и салазок с обрабатываемой деталью) и вертикальной (перемещение ползуна с инструментом). Программируемое вертикальное перемещение (координата Z) осуществляется движением ползуна. Консоль фрезерного станка с ЧПУ 6Р13Ф3 имеет только установочное перемещение, исключающее позиционирование и работу в следящем режиме консоли, имеющей значительную массу. Повышается точность обработки, так как в процессе резания консоль всегда зажата.Техническая характеристика станка приведена в таблице 1.12. Таблица 1.12 – Техническая характеристика станка
4 Выбор и обоснование схемы базирования и схемы приспособления. Классификация проектируемого станочного приспособленияДля обработке различных деталей применяют приспособления различных видов, стационарные, передвижные, поворотные. Разрабатываемое приспособление содержит пневмоцилиндры. Такие пневмоцилиндры применяются для сокращения вспомогательного времени на установку и снятие детали, а также имеет постояную силу зажима. Данное приспособление состоит из основания, передвижного прихвата, установочной призмы и пневмоцилиндра. Для данного вида установи выбираем схему базирования для установочной призмы. Погрешность базирования по наружной цилиндрической поверхности в призму с углом 2α при обработке под углом к оси симметрии призмы [4]  Рисунок 3 – Эскиз для определения погрешности базирования Классификация приспособления - по группам станков – сверлильное приспособление; - по степени специализации – специальное приспособление; - по типу привода – приспособление с пневмо приводом; - по зажимным механизмам – с рычажно-винтовым зажимом. 5 Технологические расчеты5.1 Расчет режимов резанияВ данном подразделе проводится расчет сил резания, действующих на деталь со стороны режущего инструмента. Режущий инструмент – фреза концевая Ø12мм, материал режущей части Т15К6, число зубьев  .Глубина резания  . Ширина фрезерования  . Рекомендуемая подача зуб  .[4]. Скорость резания рассчитывается при обработке заготовки по формуле  (1)Значение периода стойкости  , коэффициента  и показателей степеней [4] равны  Коэффициент  находится по формуле (2)где  – поправочный коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;  – коэффициент, учитывающий конкретную марку инструментального материала. (3)где  – коэффициент для расчета для коэффициента обрабатываемости стали; – показатель степени коэффициент для расчета для коэффициента обрабатываемости стали; – временное сопротивление разрыву.   Частота вращения шпинделя определяется по формуле  (4) Округлим частоту вращения шпинделя для удобства ввода в СЧПУ станка  .Следовательно, фактическая скорость резания равна  (5) 5.2 Расчет сил резанияГлавная составляющая силы резания при фрезеровании – тангенциальная сила определяется по формуле  (5) Значения коэффициента  и показателей степени [4]  (6)где  – показатель степени при определении составляющей силы резания. Следовательно, сила резания  будет равна Находим крутящий момент, определяется по формуле  (7) Определить мощность резания определяется по формуле  (8) что меньше мощности привода станка  .6 Выбор и обоснование конструкции приспособления6.1 Базовые элементыКорпус является базовой деталью приспособления; в нем монтируют зажимные устройства, установочные и направляющие элементы, а также вспомогательные детали и механизмы. Корпус воспринимает силы, возникающие при обработке, а также зажимные силы. Корпус приспособления должен иметь минимальную массу, быть жестким и прочным. Конструкция его должна быть удобна для быстрой установки и съема заготовок, для очистки от стружки и отвода охлаждающей жидкости. Корпус должен быть простым и50 дешевым в изготовлении и обеспечивать соблюдение требований техники безопасности. Корпуса передвижных и кантуемых приспособлений выполняют с отлитыми или вставными ножами, ограничивающими поверхность контакта со столом станка. Размеры и конфигурация ножек в плаке должны обеспечивать при любом положении корпуса перекрытие Т-образных пазов стола. Корпус крепят на станке обычно болтами, которые заводят в Т-образные пазы стола. В серийном производстве, где на одном станке периодически выполняют различные операции, затраты времени на крепление корпуса к станку должны быть минимальны. Для этого на корпусе изготовляют либо полки для крепления его прихватами, либо литые ушки для крепежных болтов. Быстрая и точная установка приспособления на столе станка без выверки обеспечивается обычно направляющими шпонками, вводимыми в Т- образный паз стола. Шпонки выполняют в виде коротких сухарей, привернутых к нижней плоскости корпуса, для того чтобы уменьшить перекосы приспособления из-за зазоров в шпоночных соединениях, расстояние между шпонками следует выбирать, возможно, большим. Корпуса тяжелых приспособлений для удобства захвата при установке и снятии со станка снабжают рым-болтами. Простейшие корпуса приспособлений представляют собой прямоугольную плиту. Корпус может иметь форму планшайбы, угольника, тавра, корыта и т. д. В приспособлениях для сверления заготовок с нескольких сторон корпуса имеют коробчатую форму. Корпуса изготовляют из серого чугуна СЧ12-28, стали СтЗ, в некоторых случаях используют алюминиевые сплавы. Корпуса приспособлений изготовляют литьем, сваркой, ковкой, а также сборкой из отдельных элементов на винтах или с натягом. Литье применяют в основном для корпусов сложной конфигурации. С помощью сварки также можно получать корпуса сложных конфигураций, при этом сокращаются сроки и снижается себестоимость их изготовления. Применяя усилительные ребра, уголки и косынки, можно получать жесткие сварные корпуса. Стоимость сварных корпусов в отдельных случаях может быть снижена вдвое по сравнению с литыми, а масса уменьшена на 40%. Конфигурация сварного корпуса мало отличается от литого, конфигурации сборного, а также кованого корпусов наиболее просты. 6.2 Установочные элементыПо наружным цилиндрическим поверхностям заготовки устанавливают в призмы. Для чисто обработанных баз применяют широкие призмы, для черновых – узкие. В приспособлениях применяют главным образом жесткие призмы с углом 90°. 6.3 Направляющие элементыПри выполнении некоторых операций механической обработки (сверление, растачивание) жесткость режущего инструмента и технологической системы в целом оказывается недостаточной. Для устранения отжима инструмента используют направляющие элементы. Они должны быть точными, износоустойчивыми и при большой производственной программе - сменными. Такими элементами приспособлений являются кондукторные втулки для сверлильных и расточных приспособлений. Конструкция и размеры кондукторных втулок для сверления стандартизованы. Втулки бывают постоянные и сменные. Постоянные втулки применяют в мелкосерийном производстве при обработке отверстия одним инструментом. Сменные втулки используют в массовом и крупносерийном производстве. Быстросменные втулки с замком употребляют при обработке отверстия несколькими последовательно сменяемыми инструментами. Сменные и быстросменные втулки вставляют в постоянные втулки, запрессовываемые в корпус приспособления. 6.4 Опорные элементыДля установки на черновые базы применяют постоянные и регулируемые опоры. Установку на чисто обработанные базы осуществляют с помощью опорных пластинок и штырей с плоской и сферическими головками. Опоры бывают постоянные, регулируемые опоры. 6.5 Зажимные элементыОсновное назначение зажимных устройств — обеспечить надежный контакт заготовки с установочными элементами и предотвратить ее смещение относительно них и вибрацию в процессе обработки. Введением дополнительных зажимных устройств увеличивают жесткость технологической системы и этим достигают повышения точности и производительности обработки, уменьшения шероховатости поверхности. Зажимные устройства в ряде случаев используют, чтобы обеспечить правильность установки и центрирования заготовки. В этом случае они выполняют функцию установочно-зажимных устройств. К ним относятся самоцентрирующиеся патроны, цанговые зажимы и др. Зажимные устройства не применяют при обработке тяжелых, устойчивых заготовок, по сравнению с массой которых силы, возникающие в процессе резания, относительно невелики и приложены так, что не могут нарушить установку заготовки. Зажимные устройства приспособлений должны быть надежны в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании; они не должны вызывать деформаций закрепляемой заготовки и порчи ее поверхности, не должны сдвигать заготовку в процессе ее закрепления. На закрепление и открепление заготовок станочник должен затрачивать минимум времени н сил. Для упрощения ремонта наиболее изнашиваемые детали зажимных устройств целесообразно делать сменными. При закреплении заготовок в многоместных приспособлениях их зажимают равномерно; при ограниченном перемещении зажимного элемента (клин, эксцентрик) его ход должен быть больше допуска на размер заготовки от установочной базы до места приложения зажимной силы. 6.6 Элементы механизации и автоматизацииНаибольшую часть вспомогательного времени обычно затрачивают на установку, зажим заготовки и раскрепление обработанной детали, поэтому наряду с сокращением машинного времени большое значение имеет сокращение вспомогательного времени. Вспомогательное время можно сократить, применяя механизированные приводы, которые подразделяют на механические, пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромеханические и электромагнитные. Область применения механических приводов с ручным управлением ограничена небольшими достижимыми зажимными силами. Использование их в многоместных приспособлениях связано с созданием сложных и громоздких конструкций, требующих больших затрат времени на зажим и освобождение обработанных заготовок. Наибольшее распространение на заводах машиностроения получили приспособления с пневматическим и гидравлическим приводами, которые посредством механических передач обеспечивают при постоянной силе надежный зажим заготовки. Пневматические приводы Принцип работы пневматического привода заключается в том, что сжатый воздух из заводской магистрали подается в рабочую полость пневмоцилиндра, давит на поршень и заставляет его совершать поступательное движение, необходимое для зажима заготовки. При возвращении поршня в исходное положение деталь освобождается из приспособления. Пневматические цилиндры бывают двустороннего и одностороннего действия: в первом случае поршень со штоком, воздействующим на зажимной элемент, возвращается в исходное положение сжатым воздухом, а во втором — пружиной. 7 Расчет погрешности базированияПогрешность базирования – это отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого. Определяется как предельное расстояние между технологической и измерительной базами в направлении выдерживаемого размера. Погрешность базирования по наружной цилиндрической поверхности в призму с углом 2α при обработке под углом к оси симметрии призмы [24]  Рисунок 4 – Эскиз для определения погрешности базирования  (7.1) (7.2) (7.3)где  – погрешность базирования для данного базирования заготовки; – погрешность базирования для данного базирования заготовки; – погрешность базирования для данного базирования заготовки; – поле допуска устанавливаемого диаметра; – поле допуска устанавливаемого диаметра;  Точность базирования удовлетворяет условию. 8 Расчет сил закрепленияУсилие закрепления определяется по формуле  (8.1)где Q – усилие закрепления, Н; P – сила закрепления, Н; l1 и l2 – длины плеч рычага, мм; η =0,97 – к.п.д. передачи. Усилие закрепления определяется по формуле  , (8.2)где K – гарантированный коэффициент запаса; Мкр – крутящий момент; f оп=0,16 - коэффициент трения опорных элементов; f зм=0,16 - коэффициент трения зажимных элементов; D – диаметр заготовки; α=90º - угол в призме. Коэффициент запаса определяется по формуле [1] K = K0 K1K2K3K4K5K6, (8.3) где К0 = 1,5 - коэффициент гарантированного запаса; К1– коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности, принимаем К1 = 1 при чистовой обработке; К2– коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, принимаем К2 = 1,3 при фрезеровании стали; К3– коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, принимаем К3 = 1,2 при фрезеровании; К4 – коэффициент учитывающий постоянство силы зажима, принимаем К4 = 1,3 при закреплении пневмоцилиндром одностороннего действия; К5 – коэффициент учитывающий эргономику (удобство), принимаем К5 = 1 при пневматическом зажиме детали; К6 – коэффициент учитывающий наличие моментов стремящихся повернуть заготовку, принимаем К6 = 1 при установки детали на призмы. Подставляя значения в формулу, получим K = 1,5 · 1 · 1,3· 1,2 · 1,3 · 1 · 1 = 3,04. На заготовку будет действовать крутящий момент, возникающий при фрезеровании паза D = 12мм. Крутящий момент фрезы рассчитывают по формуле  (8.4)где Pz – сила резания, Н; D – диаметр фрезы, D =0,012м.  Подставим значения в формулу   9 Расчет погрешности закрепленияПогрешность базирования – это отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого. Определяется как предельное расстояние между технологической и измерительной базами в направлении выдерживаемого размера. Любая схема базирования может обеспечить одинаковое положение всех заготовок партии только в том случае если у них не будет погрешностей в размерах и во взаимном расположении баз. В действительности же погрешности всегда имеют место и влияют на положение заготовки в приспособлении. Практически каждая заготовка из партии занимает свое положение, в приспособлении несколько отличающееся от положения других. Отклонение положения заготовки при базировании от требуемого и в первую очередь отклонение ее исходной базы влияет на точность выдерживаемых, на операции исходных размеров. Поэтому в каждом случае базирование необходимо определять смещение исходной базы заготовки в направление исходного размера. Это смещение будем называть погрешностью базирования исходной базы и обозначается  .Определение погрешности сводиться к решению чисто геометрических задач. Для упрощения расчетов следует ограничиваться рассмотрением смещений только в одной плоскости – плоской схемой расчетов.Б = 0, если: - совмещены измерительная и технологическая базы; - размер получен мерным инструментом; - направление выдерживаемого размера перпендикулярно направлению размера, характеризующего расстояние между технологическими и измерительными базами. Для обеспечения наибольшей точности необходимо стремиться к тому, чтобы конструктивная, технологическая и измерительная базы представляли собой одну и туже поверхность детали. Заготовка при работе находится на призме с углом 900. Предельно допустимая нагрузка на призму из условий контактной прочности (сталь).  ,где B – длина линии контакта заготовки с призмой, мм; D – диаметр заготовки;  кН.Определяем погрешность установки  ,где Еб – погрешность базирования; Ез – погрешность закрепления; Епр – погрешность сборки приспособления. Погрешность базирования при установке в призму является функцией допуска на диаметр цилиндрической поверхности заготовки и зависит от погрешности её форм.  ,где  – допуск на диаметр заготовки; – угол призмы. мм = 20 мкм.Усилие закрепления заготовки направлено перпендикулярно размеру  ,где Еизн.уэ – износ установочных элементов приспособления; Еп – погрешность положения установочных элементов приспособления; Ес – погрешность установки приспособления на станке.   мм. мм.Точность базирования удовлетворяет условию. 10 Выбор и расчет силовых устройствДиаметр резьбовой части зажима определим по формуле  , где Q - усилие закрепления;  =90МПа – допускаемое напряжение материала болта [4]. . Примем резьбу М10. Определим момент завинчивания в резьбовом зажиме, необходимый для реализации заданного усилия закрепления определяется по формуле  , где Q - усилие закрепления, Н;  =0,217;f =0,15 – коэффициент трения; d1=0,008 м – внутренний диаметр резьбы.  Н·м.11 Описание работы, обслуживания и наладки приспособленияОбщий вид фрезерного приспособления изображен на рисунке 5. Станочные приспособления являются одним из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства. В зависимости от масштабов производства и технологических факторов станочные приспособления по назначению и конструкции подразделяют на различные группы. Проектируемое приспособление по целевому назначению относится к станочным приспособлениям для установки и закрепления заготовки. По степени специализации приспособление является специальным. Оно имеет постоянные установочные базы и зажимающие элементы, предназначено для установки одинаковых по форме и размерам заготовок. Разработаем схему базирования конкретно для нашей детали.  Рисунок 5 - Общий вид приспособления Приспособление закрепляется на столе обрабатывающего цента с помощью Т-образных станочных болтов. ЗаключениеВ курсовом проекте было спроектировано специальное приспособление. Подобрано необходимое оборудование, и режущий инструмент. В практике современного производства в технологическую оснастку вводят контрольные, подналадочные, блокировочные и защитные устройства. Контрольные средства обычно непосредственно связаны с процессом обработки, находятся во взаимосвязи с основным приспособлением. В процессе обработки по достижении заданного размера детали они подают командный импульс для прекращения обработки. Подналадочные устройства контролируют детали непосредственно после обработки и подают командный импульс для автоматической корректировки настройки механизмов. Блокировочные и защитные устройства подают командный импульс для прекращения обработки в случае нарушения настройки, поломки инструмента и т.п. Список использованных источников1 Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учеб. пособие для техникумов. М., «Высш. школа», 1974. – 263 с. 2 Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 303 с. 3 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. – 656 с. 4 Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. – 496 с. 5 Технологическая оснастка: методические указания к выполнению курсового и дипломного проекта / сост.: А.В.Волченков. – Муром: Изд.- полиграфический центр МИ ВлГУ, 2008. – 45 с. 6 Е.И.Федин. Проектирование схем технологических наладок на операции механической обработки резанием 7 В.И. Анурьев. Справочник машиностроителя в трёх томах. Т.3.-М.:Машиностроение, 1992-92с. 8 Справочник металлиста. Под ред. А.Е. Древаля и Е.А. Скороходова – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2005 – 961с. 9 Гузеев, Батуев. Режимы резания для токарных и сверлильно фрезерных, расточных станков с ЧПУ. |