Проектировка приспособления для обработки детали «Фланец»

  ВВЕДЕНИЕ 
 

     Машиностроение  занимается производством машин и оборудования, различного рода механизмов для материального производства, науки, культуры, сфер услуг. Следовательно, продукция машиностроения потребляется всеми без исключения отраслями народного хозяйства. Металлообработка занимается производством металлических изделий, ремонтом машин и оборудования. Структура машиностроения очень сложна, в состав этой отрасли входят как самостоятельные отрасли, такие как тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение; электротехническая промышленность; химическое и нефтяное машиностроение; станкостроение и инструментальная промышленность; приборостроение; тракторное и сельскохозяйственное машиностроение; машиностроение для легкой и пищевой промышленности и т.д., так и множество специализированных под- отраслей и производств.

     Машиностроение  также производит предметы потребления, в основном длительного пользования. Это отрасль имеет огромное значение для народного хозяйства страны, так как служит основой научно-технического прогресса и материально-технического перевооружения отраслей народного  хозяйства.

     В современном машиностроении широко применяют дополнительные устройства к металлорежущим станкам, расширяющие  технологические возможности станков, повышающие их производительность и  точность обрабатываемых заготовок  и режущих инструментов, без которых при современных требованиях и точности деталей производительности труда не может обходиться ни одно машиностроительное предприятие.

     Дополнительные  устройства к металлорежущим станкам, предназначенные для установки и закрепления обрабатываемых заготовок в определенном, соответствующем технологическому процессу положении относительно режущих инструментов и рабочих органов станка, называется станочным приспособлениями. Устройства предназначенные для установки и закрепления режущих инструментов, называется вспомогательными инструментами. 
 

     Применение  приспособления при обработки заготовок создает преимущество:

1) Значительно повышается качество и точность обработки деталей. Сокращается брак. При установке заготовки и ее закреплении в приспособлении исключаются ошибки и неточности, зависящие от квалификации и внимательности рабочего, обеспечивает правильное взаимное положение обрабатываемой заготовки и режущих инструментов.

2) Сокращается трудоемкость обработки заготовок в основном результате резкого уменьшения времени, затрачиваемого на установку, выверку и закрепления обрабатываемых заготовок и режущих инструментов. В многоместных приспособлениях сокращается и основное время.

3)  В  большинстве случаев отпадает  необходимость в разметке заготовок  перед их обработкой.

4) Облегчается труд рабочих вследствие механизации и создания удобных условий для установки и закрепления заготовок.

5) Расширяются технологические возможности станков оснащения станков приспособлениями и вспомогательными инструментами позволяет во многих случаях производить на них такие операции, которые без оснащения делать нельзя.

6) Снижается требования к точности станков. Во многих случаях детали с необходимой точностью можно получить на старых станках путем оснащения этих станков приспособлениями.

7) Создаются  возможность одновременной обработки  нескольких заготовок, закрепленных  в общем приспособлении.

8) Снижаются  требования к квалификации станочников.  Правильный выбор  конструкции  приспособления и вспомогательных  инструментов имеет первостепенное  значение для осуществления процесса  изготовления деталей. 

     Целью курсовой работы является спроектировать приспособления для обработки детали «Фланец». Для серийного производства при изготовлении своей детали на вертикально- сверлильной операции я применяю кондуктор для сверления 12 отверстий 22Н12.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Анализ  исходных данных

Описание  детали

Деталь “Фланец” имеет габаритные размеры: наибольший Ø 670мм, наименьший Ø490мм длинна L=520мм. В детали имеется  ступенчатое отверстие, сквозное наибольший Ø440мм, наибольший 460 H8. На большом диаметре расположены 12 отверстий Ø 22. Квалитет точности отверстий и меньшего цилиндра – 8. Шероховатость этих поверхностей должна соответствовать Ra6,3мкм левый торец большего диаметра Ra6,3 мкм, правого торца – Ra3,2 мкм. Остальные поверхности должны соответствовать Ra12,5

Технические требования : Не указанные предельные отклонения размеров: валов по h14, отверстий H14, остальных  
 

Материал  детали 

Деталь  «Фланец» изготовлена из материала - сталь 25 (ГОСТ1050-88) 

     Назначение- оси, валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики, болты, фланцы, тройники, крепежные детали и другие неответственные детали : после ХТО - винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляется требования высотой поверстной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.  

Таблица 1.1                      Химический состав, % (ГОСТ1050-88) 

где:

С – углерод

Mn – марганец

Si – кремний

Р – фосфор

S – сера

Сr – хром

Ni – никель

Сu – медь

As – мышьяк 

Таблица 1.2                                 Механические свойства поковок 

   - предел текучести, МПа.

   - временное сопротивление разрыву  (предел прочности при растяжении), МПа.

   - относительное удлинение после  разрыва, %.

  KCU – ударная вязкость, определенная на образце с концентратами соответственно вида U и V, Дж/см

НВ – твердость  по Бринеллю 

 Таблица1.3             Технологический маршрут обработки детали 

 Для сверления  отверстий в  детали «Фланец»  выбираем вертикально-сверлильный  станок модели 2Н135  
 

Паспортные  данные вертикально - сверлильного станка 2Н135 

Наибольший диаметр  обрабатываемого отверстия в  заготовке из стали 35мм. Мощность двигателя  Nд=4.5 кВт; КПД станка=0.8

Частота вращения шпинделя, об/мин:315; 45; 63; 90;125;180;250;355;500;710;1000;1440:

Подачи, мм/об:0.1;0.14;0.2;0.28;0.4;0.56;0.8;1.12;1.5.

Максимальная  осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи станка, Рmax=1500 кгс. 
 
 

Определяем  режимы резания операцию 015-вертикально-сверлильная 

1)Определяем глубину резания

2)Определяем подачу S=0.23-0.26мм/об

3)Определяем скорость резания                                         (1)

Определяем коэффициент 

Kм*-коэффициент учитывающий внешние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания             (2)

[л, 2, стр261]

Кг =1

n* =1

Km* ==2.1

Km*-коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания Kп =0.9    [л, 5, стр263]

Kи* =1.0

K* =1.0

(3)

Cu =9.8                                   [л, 28, стр278]

q =0.4

y =0.5

m =0.2

t =

S =0.24-0.29 мм/об                [л, 25, стр 278]

Sn = 0/24 мм/об

4)Определяем  частоту вращения шпинделя 

n=

по паспорту nп =63 об/мин

5)Определяем  фактическую скорость резания

*ф =

9) Определяем основное время , где             (4)

L – длина обрабатываемого отверстия

i - 35мм

S =0.24мм/об

То = 
 

2. Назначение, устройство и принцип  работы проектируемого приспособления

Сверление отверстий по кондуктору 

     Для повышения производительно труда  и точности сверления отверстий  применяют специальные приспособления-кондукторы.

Их использование  исключает необходимости разметка отверстий с накерниванием центров, значительно сокращает время  на установку и выверку деталей  при подготовки к сверлению. Точность сверления обеспечивается направление сверла через направляющие закаленные втулки, укрепленные в корпусе кондуктора.

     Щеткой  очищают плоскость стола станка и кондуктора от стружек и грязи, по чертежу подбирают сверло требуемого диаметра и устанавливают в шпиндель станка, проверяют правильность установки  сверла на биение. Кондуктор устанавливают  таким образом, чтобы опорная  часть кондуктора плотно прилегала к плоскости стола, и налаживают станок на заданную глубину сверления, выбирают наиболее производительный режим резания и производят наладку станка на определенную частоту вращения.

     Деталь  устанавливают в кондукторе и  надежно закрепляют с помощью  крепежных приспособлений.

     Кондуктор на столе станка перемещают так, чтобы при подводе сверла к втулке кондуктора оно точно входило в нее. Удерживая левой рукой

кондуктор, сверло через направляющую втулку подводят к детали и начинают сверление отверстий.

     Во  время ручной подачи не следует сильно нажимать на рукоятку управления так как сверло может сломаться или затупиться от нагрева.

После окончания сверления сверло отводят  в верхние положение, а диаметр  отверстия контролируют калибром пробкой…. 

     Компоновка  специализированного переналаживаемого  приспособления деталей типа втулок и фланцев при обработке отверстий  по накладным кондукторам, устанавливаемым  на подставке. В данной конструкции  применена универсальная подставка  под накладные кондукторы, состоящая  из плиты 1, поворотной части 2 и зажимного  узла.

Наладка состоит из подставки 8, кондукторной плиты 6 и откидной шайбы 5.    

   Устанавливается наладка на верхней  плоскости поворотной части приспособления, а центрируется по хвостовику  плунжера 7. Закрепляется она вместе  с деталью при помощи рукоятки 9, поворачивающий вал-эксцентрик 10, конец которого входит в паз  плунжера. При повороте рукоятки 9 плунжера перемещается вниз  и вместе с ним перемещается  тега 4, которая с помощью шайбы  5 закрепление деталь и накладку  на приспособлении. С помощью  рукоятки 3 поворотная часть кондуктора устанавливается в требуемое положение и затем закрепляется на подставке.

Расстояние  от установочной поверхности приспособления до головки теги 4 позволяет изменять высоту наладки вместе с деталью  от 60 до 150 мм; ход тяги в вертикальном направлении 2 мм. 

3.Составление схемы базирования и схемы действия  сил на заготовку 

Схема базирования и действия сил 

     Положение заготовки относительно приспособлению определяет комплектам баз. Комплект баз  это совокупность 3 баз образующих систему координат заготовки. Каждая опорная точка, то есть точка, символизирующая  одну из связей заготовки с выбранной  системой координат, лишает заготовку  только одной степени свободы. 

Операция 015 вертикально сверлильная 
 

     Кондукторы - это приспособления, снижающие для установки детали, обрабатываемых на сверлильных станках  и имеющие кондукторные втулки для направления режущего инструмента.

Кондукторы  бывают: накладные, стационарные, передвижные  и поворотные. 
 

4.Расчет сил резания 

 1)Определяем силу резания Ро =10 Ср   (5)

Kp  = Кмр             [л, 9, стр 264]                   (6)

Kмp =

Cp =68

q =1.0

y =0.7

Po =

2)Определяем крутящий момент

Мкр =                       (7)

Кр = Мкр = 0.77                         [л, 9, стр264]           

Кр = (

См =0.0345

q = 20                                           [л,. 32, стр281]

y =0.8

Мкр =

Мкр =

3) Определяем достаточно ли мощность резания

Nрез =

Nшп = Nдв∙ŋ=4.5       0.26 
 

5.Расчет погрешности установки заготовки в приспособлении 

       Погрешность дельта обработка должна быть меньше допуска на выполняемой на данной операции в размер .

Для точного  определения погрешности правильно составить схему установки.

     Погрешность установки     (8)

     Погрешность базирования ℇб представляет собой отклонения фактического положения установленной в приспособлении детали от требуемого теоретического. Определяется она как придельный допуск рассеяния расстояния между измерительной и технологической базами в направлении выполняемого размера. Для уменьшения погрешности базирования совместим установочные базы, выбираем рациональные размеры и расположение установочных элементов, уменьшаем зазоры при посадки на установочные элементы ℇз = 280 мкм = 0,28 мм

     Погрешность базирования ℇб

ℇб = 0.5 бД+2у+0.5б2     (9) 

ℇб = 0.5 
 
 

6.Расчет усилий зажима заготовки в приспособлении 

     Для определения усилия зажима необходимо определить крутящий момент и силу резания

      Расчет зажимного усилия производим по формуле , где м - коэффициент сцепления, равный 0.15….0.2 Kc=1.5 R- расстояние от центра сверления до центра детали, в мм, r- расстояние от середины до опорной площади до центра детали (мм)

Определяем усилия зажима

  Н 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

     Использование кондукторов исключает необходимости разметки отверстий с накерниванием центров, значительно сокращает время на установку и выверку деталей при подготовки к сверлению. Точность сверления обеспечивается направлением сверла через направляющие закаленные втулки, укрепленные в корпусе кондуктора.

Деталь  устанавливают в кондукторе и  надежно закрепляют с помощью  крепежных приспособлений.

     В результате применения кондуктора повышается производительность труда: уменьшается время на установку и снятие детали; облегчается труд станочника.