Проектирование специального станочного приспособления для обработки детали «втулка»

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….2

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ………………………………………………3

  1.1 Анализ технологичности конструкции детали………………………3

      1.2 Выбор метода получения заготовки………………………………….7

      1.3Проектирование операционного технологического процесса механической обработки детали………………………………………………..7

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ  ЧАСТЬ……………………………………………...14

      2.1 Формулирование служебного назначения  станочного приспособления, разработка  его принципиальной схемы……………………14

          2.2 Описание конструкции и принципа работы приспособления……..15

      2.3 Расчет усилия закрепления…………………………………………..15

      2.4 Расчет приспособления на точность…………………………………16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….18

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………19

ПРИЛОЖЕНИЕ 1……………………………………………………………….20

ПРИЛОЖЕНИЕ 2……………………………………………………………….21

ПРИЛОЖЕНИЕ 3……………………………………………………………….22 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

      Интенсификация  производства в машиностроении связана  с модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.

      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 изготовлений, доступными для ремонта и замены изношенных деталей.

      Основными задачами курсовой работы являются закрепление  и развитие теоретических знаний и навыков самостоятельного практического применения полученных знаний по проектированию приспособлений.

    Целью курсовой работы является спроектировать специальное станочное приспособление для обработки детали «втулка». 
 

   1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

   1.1 Анализ технологичности  конструкции детали.

    Данная  деталь представляет собой тело вращения, имеющее основное центральное отверстие. Длина втулки 50 мм. Наибольший диаметр Æ40 мм. Наибольший квалитет исполнения размеров 7 (Æ32). Остальные размеры выполнены по 14 квалитету точности. Наиболее высокое качество поверхности R_a = 2,5 мкм (40 мм и 32 мм). Остальные поверхности обрабатываются с шероховатостью R_a = 10,0 мкм.

   Втулка выполнена из среднеуглеродистой качественной конструкционной стали 45 ГОСТ 1050-88. Годовая программа выпуска деталей 5000 штук.

Рисунок 1 Втулка

Для назначения технических требований детали, необходимо проанализировать поверхности детали. Для этого охарактеризуем каждую поверхность по признакам: размеры, качество и точность. Представим результаты в виде таблицы 1. 
 

Таблица 1

Технологичность изделия 

   Согласно  ГОСТ  14.205-83 под технологичностью конструкций понимается совокупность свойств, определяющих её приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатаций и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и выполнения работ.

     Отработка конструкций на технологичность ведется по выполненным чертежам и должна предшествовать разработке технологических процессов, и представляют собой часть работ по обеспечению технологичности на этапах разработки конструкций изделия и постановке её на производство.

    1) качественная оценка  технологичности  детали.

    На  основании изучения детали получили, что

    - упрощение конструкции и замены  материала детали не требуется;

    - в качестве технологических баз  можно использовать цилиндрические поверхности детали

    - труднодоступных и труднообрабатываемых  поверхностей деталь не имеет;

    - возможно применение высокопроизводительных  методов обработки;

    - все поверхности детали удобны  и доступны для контроля;

    - конструкция детали жесткая

   Таблица 2

   Качественная  оценка технологичности детали

   Количественная  оценка технологичности.

   Коэффициент точности обработки:

    = 1-     (1) ,где А – средний квалитет поверхностей детали. 
        А =    (2)

    - количество поверхностей с  i-квалитетом.

    -квалитет.

   А= =10,875

    =1- =0,91

   Нормативное значение =0.8

                                              >0.8

    =0.91 – технологичность соблюдается.

   Коэффициент шероховатости обработки:

    =1-         (3), где Ra – средняя шероховатость поверхностей.

   Ra=     (4)

   Ra= =3,75

    =1- =0,73

   Нормативное значение    ≥0.32

                                              =0,73 – технологичность соблюдена.

    Деталь  «Втулка» имеет конструкцию, которую надо признать технологичной, т.к. удовлетворяет 89% требований при отработке конструкции на технологичность. 
 

   1.2 Выбор метода получения  заготовки.

   Заготовка – это предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и  свойств материала, изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.

     Метод изготовления заготовки определяется формой и размерами детали, технологическими свойствами материала, его температурой плавления, структурной характеристики, учитывается производственная программа, тип производства. При выборе заготовки учитывают:

- тип производства;

- материал заготовки;

- массу;

- размеры;

- форму.

В качестве заготовки выбираем круглый прокат, т.к. для деталей формы вала в большинстве случаев они более целесообразны, чем кованые или штампованные заготовки. Форма и размер заготовки максимально приближена к параметрам готовой детали Втулка, что ведет к снижению трудоемкости. Этот вид заготовки применяют в единичном и серийном производстве. Также важную роль играет материал детали - Сталь 45. 

1.3 Проектирование операционного  технологического  процесса механической  обработки детали

     Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение  производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

     Базовой исходной информацией для проектирования технологического процесса служат: рабочие  чертежи деталей, технические требования, регламентирующие точность, параметр шероховатости поверхности и другие требования качества; объем годового выпуска изделий, определяющий возможность организации поточного производства.

     Для разработки технологического процесса обработки детали требуется предварительно изучить ее конструкцию и функции, выполняемые в узле, механизме, машине, проанализировать технологичность конструкции и проконтролировать чертеж. 

     Маршрутную  технологию разрабатывают, выбирая  технологические базы и схемы базирования для всего технологического процесса. Выбирают две системы баз: основные и черные базы, используемые для базирования при обработке основных баз.

Рисунок 2 Обрабатываемые поверхности 
 
 
 
 
 

Технологический маршрут обработки детали стакан 

1. Расчет  режимов резания

По заданию  на проектирование необходимо сверлить отверстие, обрабатываемый материал – Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Обработку будем вести на радиально-сверлильном станке модели 2Н125Л, так как на нем осуществляется автоматическая подача. Принимаем сверло спиральное из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 10902 [1, с. 137, табл. 40]. Материал режущей части – быстрорежущая сталь Р6М5.

    Параметры сверла: диаметр сверла d=4 мм, длина сверла L=75 мм, длина рабочей части l=43 мм.

2. Глубина резания. При сверлении глубина резания . Получаем мм.
3. Определение рациональной подачи. При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу. [1, табл. 25] При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз. При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны. Их определяют умножением табличного значения подачи на соответствующий поправочный коэффициент, приведенный в примечании к таблице. [1, c. 276]

      Выбираем из таблицы для диаметра 4 мм и твердости НВ<170 подачу  S=0,25 мм/об.

4. Скорость резания при рассверливании

     ,  (5)

    Значения  коэффициентов  и показателей степени приводятся в [1, с. 279, табл. 29], а значения периода стойкости Т – в [1, с. 279, табл. 30].

    Принимаем следующие значения коэффициентов, показателей степени и периода стойкости:

     ; ; ; ; мин.

    Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

     - коэффициент, учитывающий качество  обрабатываемого материала. 

     - коэффициент на инструментальный  материал [1, c. 263, табл. 6];

      – коэффициент, учитывающий  глубину сверления [1, c. 280, табл. 31].

    Подставим численные значения в формулу, для  определения скорости резания:

      м/мин.

    Тогда частота вращения определится как:

     об/мин.  (6)

    После согласования с паспортом станка принимаем частоту вращения n=1000 об/мин.

    Тогда скорость резания определится как:

      м/мин.

5. Рассчитаем мощность резания, осевую силу.

    Мощность  резания, кВт, определяется по формуле: [1, с. 280]

     ,  (7)

    где М_кр – крутящий момент, Н·м.

     , (8)

    Значения  коэффициента и показателей степени  в формуле приведены в [1, с. 281, табл. 32].

     , , .

    Коэффициент, учитывающий фактические условия  обработки, в данном случае зависит  только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением . [1, с. 280]. Значения коэффициента приведены для медных и алюминиевых сплавов в [1, с. 265, табл. 10].

    Подставим численные значения:

     Нм.

    Таким образом, мощность резания определится:

     кВт.

    Осевая  сила рассчитывается по формуле: [1, с. 277]

    Значения  коэффициента и показателей степени  в формуле приведены в [1, с. 281, табл. 32].

     , , .

    Подставим численные значения:

     Н.

    2. Нормирование технологического процесса

1. Основное время

    ,      (9)

    = 2 мм – длина рабочего хода инструмента;

    = 1000 об/мин – частота вращения;

    = 0,25 мм/об – подача на оборот.

2. Вспомогательное время, связанное с переходом

     = 0,06 мин.

1. Основное время

 ,     (10)

Тосн=0,008 мин

2. Вспомогательное время

     (11)

3. Оперативное время

           (12)

4. Время на обслуживание рабочего места

                                                (13)

5. Время на отдых

                                                    (14)

6. Штучное время

     (15) 

    Схема базирования детали при обработке, все рассчитанные параметры режимов  резания и технического нормирования указываются в операционной карте (Приложение 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

     2.1 Формулирование служебного  назначения станочного  приспособления, разработка  его принципиальной  схемы

       В качестве проектируемого приспособления применяем приспособление для сверления отверстия, расположенного под углом 65̊ к основной поверхности втулки. Данное приспособление позволяет упростить процесс сверления отверстия Æ4  в стенке втулки. 

       Рисунок 3 Приспособление для сверления отверстия Æ4 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Описание конструкции и принципа работы приспособления 

    На  плите 1 располагается корпус 2, на ней  размещена плита кондукторная 3, в которой установлена  втулка кондукторная 6. Так же в корпус установлена оправка 4, на которую устанавливается деталь. После сверления отверстия деталь снимается и устанавливается следующая.

       2.3 Расчет усилия  закрепления

Рисунок 4 – Схема для  расчета сил зажима.

Формула для расчета зажимного усилия имеет вид

где - коэффициент запаса, - крутящий момент, - плечо, - коэффициент трения между заготовкой и шайбой.

(16)

Выбор силового привода

    Применяем поршневой пневматический привод. Он представляет собой поршневое устройство, приводимое в действие от цеховой пневмосети.

    Тянущая сила на штоке поршневого пневмоприводова  определяются по формуле:

       ₍₁₇₎

    где F_{шт. тян.} – тянущая сила, развиваемая на штоке, Н (F_{шт. тян.}=W);

      – диаметр поршня пневмоцилиндра, мм;

    p – давление сжатого воздуха, Па (p=0,6·10⁶ Па);

      – диаметр штока пневмоцилиндра, мм;

    η – КПД пневмоцилиндра (η=0,95);

    Определим диаметр пневмоцилиндра по формуле:

        ₍₁₈₎

    Исходя  из конструкционных соображений, выбираем цилиндр диаметром 40  мм. Диаметр  штока при этом будет равняться .

    2.4 Расчет приспособления на точность 

Точность  обработки напрямую зависит от точности изготовления приспособления.

 (19)

где: d – допуск, выполняемого при обработке размера заготовки;

d – допуск на размер 14 по 14 квалитету(d=430мкм);

К_Т=1 – коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значений составляющих величин от значения нормального распределения;

К_Т1=0,8 – коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенном станке;

К_Т2=0,6 – коэффициент, учитывающий погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления;

e_d=36 мкм – погрешность базирования;

e_з – погрешность закрепления(e_з=80 мкм);

 мкм – погрешность установки  приспособления на станке.

Погрешность установки приспособления может  возникнуть вследствие возникновения  зазора между пазами станка и базирующими  элементами приспособления.

, так как направляющий элемент  – втулка;

Погрешность от изнашивания установочных элементов определяется по формуле:

где: b₂=0,01 – постоянная зависящая от условий контакта;

N=5000 – количество контактов в год.

Определяем  экономическую точность обработки. Заготовки из стали, сверление, размер 4; мкм – экономическая точность.

    Вывод: изготовление выполняемого диаметра должно быть выполнено с погрешностью не больше 322 мкм. 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Спроектированное  приспособление – приспособление для сверления отверстия Æ4. Оно удобно в использовании, обеспечивает получение необходимых параметров точности, легко и быстро переналаживается, ремонтоспособно.

    Выбрано приспособление с механизированным зажимом, так как оно более экономично и обладает большей пропускной способностью. Рассчитав силу зажима, в качестве силового привода был применен поршневой пневматический привод, приводимый в действие от цеховой пневмосети. После расчета на точность выполняемого размера, было установлено, что изготовление выполняемого диаметра должно быть выполнено с погрешностью не более 322 мкм.

     При обработке деталей используется всего одна продольная подача, что сводит обработку деталей к элементарному процессу, и позволяет обслуживать процесс обработки рабочими невысокой квалификации. Для закрепления заготовки используется невысокая физическая сила станочника, что увеличивает эргономику спроектированного приспособления