Проетирование станочного приспособления

СОДЕРЖАНИЕ

Введение           

1 Описание и анализ  оснащаемой технологической операции. Выбор баз  

2 Классификация  проектируемого станочного приспособления. Выбор металлорежущего станка        

3 Выбор и  обоснование применяемого режущего 

инструмента            

4 Расчёт необходимой  точности обработки и выбор  базирующих и координирующих устройств         
4.1 Расчет погрешности базирования      

5 Расчёт сил  закрепления и выбор зажимных  устройств.  

5.1 Расчет  сил резания.         

5.2 Расчет  погрешности закрепления.      

6 Выбор и  расчёт силовых устройств.      

7 Разработка  конструктивного исполнения технологической  оснастки.    
7.1 Расчет погрешности установки.      

Введение

В настоящее время  в нашей стране сложилась такая  ситуация, что развитие промышленности является самой приоритетной из всех поставленных задач. Для того, чтобы Россия заняла прочное место среди ведущих мировых держав, в ней должна существовать развитая сфера промышленного производства, которая должна основываться не только на восстановлении основанных в советский период заводов, но и на новых, более современно оборудованных, предприятиях.

Одним из важнейших шагов  на пути к экономическому процветанию  является подготовка специалистов, которые имели бы не строго ограниченные рамками своей профессии знания, а могли комплексно оценить выполняемую ими работу и ее результат.

Целью данной курсовой работы является ознакомление непосредственно с процессом производства детали, а также проектирование оснасти для ее производства и оценка данного приспособления на точность сравнение его эффективности с технологической точек зрения.

Производство изделия, его сущность и методы оказывают  наиболее весомое влияние на технологические, эксплуатационные, эргономические, эстетические и, конечно, функциональные характеристики этой продукции, а, следовательно, на его себестоимость, от которой в прямой зависимости находятся цена изделия, спрос на него со стороны пользователей, объемы продаж, прибыль от реализации, а, следовательно, все экономические показатели, которые и определяют финансовую устойчивость предприятия, его рентабельность, долю рынка и т.д. Таким образом, то, как изготовляется продукция, оказывает влияние на весь жизненный цикл товара.

Сегодня, когда конкурентный рынок вынуждает производителей переходить к наиболее качественным и дешевым продуктам, особенно важно оценить все аспекты производства, проектирование оснасти для его производства, распространения и потребления изделия еще на стадии его разработки, чтобы избежать неэффективного использования ресурсов предприятия. Это помогает также в совершенствовании технологических процессов, которые разрабатываются часто не только исходя из потребностей рынка в изготовлении новый продукции, но и принимая во внимание стремление производителей к более дешевому и быстрому способу получения уже существующей продукции, что сокращает производственный цикл, уменьшает величину связанных в производстве оборотных средств, а, следовательно, стимулирует рост инвестиций в новые проекты.

Итак, проектирование технологического процесса со всеми его составляющими, а именно приспособлениями вспомогательными приспособлениями и инструментом, является важнейшим этапом производства продукции, который влияет на весь жизненный цикл товара и способен стать определяющим при принятии решения о производстве того или иного продукта.

1. Описание и анализ оснащаемой технологической операции. Выбор баз.

1.1 Описание и анализ оснащаемой технологической операции

 Технологический процесс непосредственно связан с изменением, размеров, форм и свойств обрабатываемой детали.

Маршрут обработки выбирают исходя из требований рабочего чертежа и принятой заготовки. При составлении технологического маршрута руководствуются следующими общими правилами:

• каждая последующая операция должна уменьшать погрешность и улучшать качество поверхности;
• в первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологической базой для дальнейших операций;
• отделочные операции производить в самом конце технологического процесса, так как при этом уменьшается опасность повреждения чисто обработанных поверхностей;
• обработку поверхностей с точным взаимным расположением следует по возможности включать в одну операцию и выполнять за одно закрепление заготовки;
• последовательность обработки должна обеспечить требуемое качество выполнения детали.

Произведем планирование технологического процесса обработки детали Фиксатор Таблица 1

Маршрут обработки        Таблица 1

При выполнения расчета  приспособления в данном курсовой работе необходимо произвести анализ оснащаемой операции базового технологического процесса изготовления детали «Крышка». В технологическом процессе, а именно оснащаемой операции, которая мне предложена в курсовом проектирование (Вертикально-сверлильная) на которой производиться обработка отверстия в детали в детали. Данная операция представлена на рисунке

Рисунок 1 - Операционный эскиз

Данная обработка производиться  по следующей схеме:

1. Устанавливается приспособление на стол станка,
2. Закрепляется приспособление,
3. Устанавливается сверло в шпиндель станка,
4. Закрепляется заготовка в приспособление,
5. Производиться сверление отверстия,
6. Раскрепляем деталь и укладываем ее в тару.

1.2 Выбор баз.

Базой называется поверхность  или совокупность поверхностей, ось, точку детали или сборочные единицы по отношению, к которой ориентируются другие детали изделия или поверхности детали, образуемые или собираемые на данной операции. По назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные. Конструкторские базы разделяются на основные и вспомогательные, учет которых при конструировании имеет существенное значение. Основная база определяет положение самой  детали в изделии, а вспомогательная база – положение присоединяемой детали относительно данной.Технологической базой называют поверхность, определяющую положение детали в процессе их изготовления. Измерительной базой называют поверхность, определяющую положение детали и средств контроля. По числу лишаемых деталь степеней свободы базы делят на: направляющие, опорные, установочные. Для повышения точности обработки а, следовательно и лучших эксплуатационных результатов следует стремиться к выполнению принципа постоянства баз, заключенного в сохранении базовых поверхностей во время всей обработки детали и принципе совмещения баз конструкторских, измерительных и технологических и поверхностей. В зависимости от служебного назначения все поверхности детали по ГОСТ 21495-76 подразделяются на основные, вспомогательные, исполнительные и свободные.

При выборе баз необходимо руководствоваться следующими правилами.

Во-первых, в качестве исходных следует принимать только конструкторские размеры, т. е. задавать положение обрабатываемой поверхности по возможности теми же размерами, которые проставляются на чертеже детали и относительно тех же её элементов. В этом случае исходная база будет совпадать с конструкторской.

Во-вторых, в качестве базы для ориентирования заготовки  следует выбирать исходную базу, если она является поверхностью. Если же исходная база представляет собой линию или точку то базой для ориентирования заготовки надо выбирать поверхность, на которой расположена исходная база.

Отступление от первого правила  приводит к ужесточению допусков на исходные размеры, так как вм есто конструкторских приводится вводить так называемые технологические размеры, на которые назначаются меньшие допуски. Это удорожает обработку детали.

При отступление от второго правила  увеличивается погрешность исходного размера из-за несовмещения баз. Это связано с тем, что увеличивается погрешность базирования исходной базы.

Базирование детали по операциям     Таблица 2

2. Классификация проектируемого станочного приспособления. Выбор металлорежущего станка.

2.1 Классификация производиться по двум основным критериям: по группам станков и степени специализации.

2.1.1 Классификация по группам станков.

Имеется некоторая общность в конструктивных элементах приспособлений применяемых на станках одной и той же группы или родственных групп. На этой основе и производиться их классификация. Наиболее характерными и распостранёными является приспособления для с следующих групп станков: токарных, револьверных, круглошлифовальных, сверлильных, расточных, фрезерных, протяжных, зубообрабатывающих. Приспособление которое проектируется в данной курсовой работе относится к сверлильным.

2.1.2 Классификация по степени специализации.

По этому же признаку приспособления можно разделить на следующие пять групп: уневерсально-безналадочные; универсально-нададочное; универсально-сборные и сборно-разорнык; специализированные наладочные и неразборные специальные. Это наименования соответствуют наименованиям систем технологической оснастки по ГОСТ 14.305-73. Приспособления последней пятой группы часто называют специальными приспособлениями.

По степени специализации  наше приспособление относится к  неразборным специальным приспособлениям. Оно дает возможность повысить производительность труда и снизить разряд работы. Однако оно обладает недостатками, к которым относится то, что их надо проектировать и изготовлять для каждой новой детали, это удлиняет сроки подготовки производства и повышает себестоимость детали. Кроме того, при изменении чертежа детали или снятии изделия с производства приспособление подлежит ликвидации. Однако при крупносерийном производстве указанные недостатки мало отражаются на себестоимости продукции это именно как в нашем случае.

2.2 Выбор металлорежущего  станка.

Вертикально сверлильный  станок 2Н125

с ручным управлением  с откидным подъёмным столом и обработанной фундаментной плитой, предназначен для выполнения следующих операций:

·  сверления

·  зенкерования

·  зенкования

·  развёртывания

·  резьбонарезания в различных материалах.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНОК СВЕРЛИЛЬНЫЙ 2Н125

3. Выбор и обоснование применяемого режущего инструмента.

Основные размеры сверл  приняты по ГОСТ 10902-77. По сравнению  со стандартными сверлами здесь уменьшены  допуски на симметричность сердцевины сверла, осевое биение режущих кромок, радиальное биение по ленточкам. Хвостовики сверл не имеют обратной конусности. Указанные изменения в конструкции позволяют увеличить точность обработки и повысить стойкость сверл по сравнению со стандартными.

Сверло имеет следующие  геометрические параметры: передний угол 18° (постоянный вдоль всех режущих  кромок); передний угол на поперечной кромке равен нулю (постоянный в зоне этой кромки); угол наклона режущих кромок 8°.

Крепление инструмента  осуществляется винтом за специальную  лыску на хвостике. Материал корпуса - инструментальная сталь марки 9ХС твердость HRCэ 50-56.

Рисунок 2 - Режущий инструмент

Сверла можно эффективно использовать на различных станках  с ЧПУ, со специальными патронами для отвода СОЖ в зону резания.

В качестве СОЖ применяются 10%-ные эмульсии типа ЭТ-2, "Аквол-6", "Укринол-1", возможно применение масляных СОЖ. Расход СОЖ составляет 5-15 л/мин, давление 0,2-0,5 МПа.

Режимы резания: скорость для стали 40-60 м/мин, для чугуна 60-80 м/мин, подача для стали 0,16-0,25 мм/об, для чугуна 0,4-0,6 мм/об.

Точность обрабатываемых отверстий:

• предельное отклонение диаметра по 9 - 11-му квалитету;
• допуск круглости по 8 - 10-му квалитету;
• шероховатость поверхности Ra = 1,5-2,0 мкм.

Такие результаты обработки  отверстий соответствуют операции предварительно развертывания.

Профиль сверл, очерченный простыми кривыми, обеспечивает достаточную (до 70%) площадь проходного сечения стружечных канавок для транспортирования длинной стружки большого объема, образующейся при обработке алюминиевых сплавов, и одновременно обильного подвода СОЖ к вершине сверла. В то же время утолщенная (k < или = 0,2d) сердцевина сверла придает конструкции прочность и жесткость. Ширина ленточки j = 0,04 ÷ 0,05d, что уменьшает температурную нагрузку, налипание обрабатываемого металла и крутящий момент. К другим конструктивным особенностям таких сверл относятся: увеличенный до 140° угол при вершине φ, который применяется при любой из рекомендуемых форм заточки (двухплоскостной, двухплоскостной с плоской подточкой и нормальной с плоской подточкой); задний угол увеличен до 18-20°; угол подъема винтовой линии ω = 40° обеспечивает эффективное удаление стружки от вершины сверла и повышает его крутильную жесткость; применение износостойкого покрытия нитридом титана уменьшает налипание стружки на рабочих поверхностях и повышает стойкость сверла.

Общие рекомендации по применению спиральных быстрорежущих сверл (режимы резания и формы заточки вершины сверла в зависимости от обрабатываемого материала, вида СОЖ и т.д.) приведены в ТУ 2-035-1061-86

4. Расчет необходимой точности обработки и выбор базирующих и координирующих устройств.

4.1 Погрешность базирования.

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 .

Погрешность базирования  исходной базы – это расстояние между крайними положениями, которые может занимать исходная база у разных заготовок партии при их базировании в приспособлении измеренное в направлении исходного размера.

Определение погрешности  сводиться к решению чисто геометрических задач. Для упрощения расчетов следует ограничиваться рассмотрением смещений только в одной плоскости – плоской схемой расчетов.

e_Б = 0, если:

1.совмещены измерительная и  технологическая базы;

2.размер получен мерным инструментом;

3.направление выдерживаемого размера  перпендикулярно направлению размера,  характеризующего расстояние между  технологическими и измерительными базами.

Рассмотрим на нашем примере:

Рисунок 3 - Схема базирования детали

В данном случае мы не можем сказать, что погрешность базирования составит ноль. В нашем случае погрешность базирования будет находиться по следующей схеме.

Рисунок 4 - Схема для расчета погрешности базирования

E_б=(0,1T_d)/sina

E_б=(0,1х0,35)/sin90=0,035мм

5. Расчет сил закрепления и выбор зажимных устройств.

5.1 Расчет сил резания

Диаметр сверла 20; глубина сверления 20; подача S = 0.25 мм/об; Материал режущей части инструмента Р6М5,

Глубину сверления принимаем  по формуле

t=0.5d=20 0.5=10,0 мм.

Скорость резания рассчитывается по эмпирическим формулам

,          

К_v=К_мv×К_иv×К_Lv=1×1×1=1,        

где К_мv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. В нашем случае данный коэффициент составит К_мv=1

К _иv =1 (без корки) поправочный коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания.

К_Lv=1 - поправочный коэффициент учитывающий глубину обрабатываемого отверстии

Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания

С_v=7; q=0,4; у=0,7; m=0,2;Т=60 мин;

Принимаем n = 500 об/мин.

Фактическая скорость:

крутящий момент

М_КР = 10С_МD^qS^yK_P.        

Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания С_М=0,03; q=2; у=0,8;

К_Р = 0,96  

М_КР = 10×0,03×10²×0,22^0,8×0,96 = 56,7 Н×м

Мощность резания

5.2 Расчет силы закрепления

При обработке заготовки  на неё действует силы резания. Их величина направление и место приложения могут изменяться в процессе обработки одной поверхности. Направление и точка приложения силы резания изменяется вследствие перемещения инструмента вдоль обрабатываемой поверхности и изменения условий обработки. Силы резания и моменты, создаваемые ими стремиться переместить и повернуть заготовку. Несмотря на это заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов. Для этого ее необходимо надежно закрепить.

При закрепление заготовки в приспособление должно соблюдаться следующее основное правила: не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при ее базирование.

Закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным.

Возникающие при закрепление смятие поверхностей заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными и находиться в допустимых пределах.

Несоблюдение любого типа из этих правил может привести к возникновению погрешностей обработки, а изменение положения заготовки в процессе резания – и к поломке режущего инструмента.

Выполнение указанных  правил закрепления достигается  благодаря рациональному выбору схемы закрепления и величины зажимного усилия Q. Выбор схемы закрепления заготовки производят одновременно с разработкой способа ее базирования добиваясь определенного относительного расположения опорных элементов заготовки точки приложения и направления зажимного усилия. При этом необходимо руководствоваться следующими соображениями.

Для уменьшения величины зажимного усилия (уменьшать зажимного усилия следует, потому что при этом уменьшается смятие поверхностей, и деформация заготовки при закрепление, а также появляется возможность применения более компактных зажимные устройства.

Для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного ее сдвига при закрепление зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента. В отдельных случаях зажимное усилие можно направлять так чтобы заготовка одновременно прижималась к поверхностям двух опорных элементов;

В целях устранения деформации при закрепление точку приложения зажимного усилия надо выбирать так чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность опорного элемента. Лишь при закрепление особо жестких заготовок можно допускать, чтобы линия действия зажимного усилия проходила между опорными  элементами.

Для уменьшения смятие поверхностей заготовки при закрепление необходимо уменьшать удельное давление в местах контакта зажимного устройства с заготовкой путем рассредоточения зажимного усилия. Это достигается применением в зажимных устройствах контактных элементов соответствующей конструкции, которые позволяют распределить зажимное усилие поровну или тремя точками, а иногда даже рассредоточение по некоторой протяженности поверхности.

Для уменьшения вибрации и деформации заготовки под действием  силы резания следует повышать жесткость системы заготовка приспособление путем увеличения числа мест зажатия заготовки и приближения их к обрабатываемой поверхности.

По справочной литературе можно выбрать следующую схему закрепления детали представленную на рисунке приведенном ниже.

      P₃

Тогда сила Р₃ определяется из равенства нулю моментов всех сил относительно точки 0. Формула для расчета будет иметь вид:

где    К – коэффициент  запаса;

R₁ и R₂ – соответствующие силы резания;

Р_з – сила закрепления;

f_оп=0,26 – коэффициент силы трения между зажимным устройствам и опорой находиться по справочной литературе (в нашем случае это сталь об сталь).

Значение коэффициента запаса надежности крепления следует выбирать дифференециально в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способу закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора. Следовательно:

К=К₁ К₂ К₃ К₄ К₅ К₆ К₇

К₁=1,5 гарантированный коэффициент запаса надежности;

К₂=1,2 коэффициент, учитывающий увеличение силы резания;

К₃=1,6 коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента;

К₄=1,0 коэффициент, учитывающий прерывистость резания;

К₅=1,3 коэффициент непостоянства зажимного усилия;

К₆=1,0 коэффициент степени удобства расположения рукоятки;

К₇=1,5 коэффициент неопределенности из-за неровностей места контакта заготовки с опорным элементом.

К=1,5 1,2 1,6 1,0 1,3 1,0 1,5=5,6

Тогда мы имеем:

(Н)

5.3 Погрешность закрепления.

Суммарная погрешность закрепления 

,

где e_3Y - погрешность, вызванная контактными перемещениями в стыке заготовка – опора;

       e₃₀ – основная составляющая погрешности закрепления.

В нашем приспособление погрешность закрепления для горизонтальных размеров будет равна нулю. Так как соблюдается следующее условие при приложение силы закрепления размер, который необходимо выдержать будет перемещаться в той же плоскости, в которой будет действовать сила закрепления.

Однако для вертикальных размеров она будет иметь определенную погрешность. Произведем расчет данной погрешности.

Погрешность, вызванная  контактными перемещениями в  стыке заготовка опора.

- обусловлена изменением силы  закрепления от минимального Q_min до максимального Q_max значения.

Q_max - Q_min = DQ;

DQ следует принимать равной 0,1Q для механизированных приспособлений, оснащенных пневмо- или гидравлическими зажимными устройствами и 0,2Q для приспособлений с ручным закреплением заготовки (винтовые, эксцентриковые, клиновые и т.п.). Для механизированных приспособлений:

  Q_min = Q,

для ручных :

(Q_max + Q_min)/2 = Q

Q=19928 (Н)

Поэтому Q_min = Q=19928(Н)

Q_max - Q_min = DQ=19928 0,1=1992(Н)

Q_max=19928+1992=21920(Н)

Для призм:

Y=1/sin [

где - радиус изношенной поверхности призмы мм.

- так как обрабатываемая поверхность  расположена  с одной стороны. 

Таким образом:

Y=1/sin90

При этом:

Параметры шероховатости  базирующей поверхности призмы при расчете перемещений Y:

 мкм,  , ,K=0.82,a=0.695, , ,

, , .

Основная погрешность закрепления