МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

Филиал  «Кыштымский»

     Специальность «Технология машиностроения»

     Кафедра «Технология обработки материалов» 
 

       тема  «Расчет и проектирование специального

       приспособления для закрепления заготовки на станке при

       механической  обработке на заданную технологическую

       операцию (фрезерование кулачков муфты)» 
 

       ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

       по  курсу «Технологическая оснастка» 

1510.2011.009.00.00 ПЗ 
 
 
 

Кыштым

2011 

АННОТАЦИЯ

Радыгин В.А. Расчет и проектирование специального приспособления для закрепления заготовки на станке при механической обработке на заданную технологическую операцию (фрезерование кулачков муфты). – Кыштым: ЮУрГУ,          КД - 461; 2011, 16 с., 3 илл. Библиография литературы –          4 наименования, 1 лист чертежей ф. А1, 2 листа спецификации ф. А4.

       Цель  курсовой работы состоит в расчете и проектировании специального приспособления для закрепления заготовки на станке при фрезерования кулачков муфты.

       Проектирование  специального приспособления для обработки  детали на данной технологической операции ведется в следующей последовательности:

1. анализ технологической операции:
2. разработка принципиальной схемы СП;
3. определение условий закрепления заготовки;
4. расчет точности обработки;
5. расчет экономической части;
6. конструирование СП,

       В соответствии с заданием выполнена  графическая часть работы.

ОГЛАВЛЕНИЕ

    ВВЕДЕНИЕ 5 

1 НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ, АНАЛИЗ 6 
1.1 схема установки приспособления на станке 6 
1.2 Принцип работы приспособления 7 
2 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ 9 
3 РАСЧЕТ УСИЛИЯ ЗАЖИМА ЗАГОТОВКИ 11 
4 РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ 12 
5 РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СП                               13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 17 

ПРИЛОЖЕНИЯ

          1 Графическая часть  на 1 листе фА2, 1 лист ФА4

          2 Спецификация на  2 листах фА4

ВВЕДЕНИЕ

       Технологическая оснастка – важнейший фактор успешного  осуществления технического прогресса  в машиностроении. Она представляет собой совокупность рабочего, измерительного инструмента и приспособлений, используемых для базирования, закрепления и контроля обрабатываемых деталей на различном технологическом оборудовании. В зависимости от назначения технологического оборудования различается и его оснастка.

       Механизация и автоматизация процесса закрепления  заготовок наряду с ростом производительности обработки обеспечивает:

       - повышение точности благодаря  стабильности силы зажима, снижающей  погрешность закрепления;

       - сокращение доли ручного труда;

       - снижение физической нагрузки  рабочих;

       - возможность многостаночного обслуживания, поскольку рабочий освобождается от необходимости длительного присутствия у одного станка;

       - регламентацию цикла обработки,  являющуюся предпосылкой для  автоматизации процесса в целом.

       Заимствование известных технических решений  при создании оснастки – основной принцип при оснащении приспособлениями технологии изготовления изделия. Это обусловлено высоким удельным весом затрат, связанных с технологическим оснащением, в себестоимости продукции, поскольку проектирование и производство оснастки носит индивидуальный характер и зависит от конкретных конструктивно-технологических параметров каждого обрабатываемого изделия.

       Технологическая оснастка является переменной частью технологического оснащения. Назначение технологической оснастки – обеспечивать, менять и расширять технологические возможности оборудования, поэтому срок ее службы на один порядок и более ниже срока службы оборудования. В действующем производстве требуется постоянное обновление технологической оснастки, а при смене номенклатуры изделий или изменении требований к их изготовлению для заданного оборудования новые производственные условия обеспечиваются благодаря полной или частичной ее замене.

       Разновидность систем технологической оснастки определяется типом производства. В массовом производстве приоритетным является применение специальной неразборной и безналадочной технологической оснастки; в серийном производстве – специализированной и унифицированной технологической оснастки, обладающей свойством обратимости (возможностью многовариантного и многоразового использования ее деталей и сборочных единиц); в единичном производстве – специальной неразборной и универсально-наладочной технологической оснастки.

        1 НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ, АНАЛИЗ

       1.1 Схема установки приспособления на станке

Рисунок 1 – Чертеж детали

       Фрезерование  кулачковых муфт связано с применением  трехкулачкового самоцентрирующего  патрона или специальной оправки, устанавливаемых на шпинделе делительной  головки в вертикальном положении.

       Прямоугольные пазы на торце кулачковых муфт должны располагаться строго радиально. Они  выполняются с помощью дисковой трехсторонней или концевой фрезы. Впадина зуба муфты имеет форму сектора с большей шириной по наружному диаметру и меньшей по внутреннему (радиальное расположение). Ширина дисковой или диаметр концевой фрезы должны равняться наименьшей ширине впадины.

       При фрезеровании муфты с нечетным числом зубьев можно за один проход произвести обработку двух противоположных пазов. Число проходов и соответственно поворотов муфты в этом случае равно числу зубьев.

       При фрезеровании кулачковых муфт с четным числом зубьев (кулачков) сквозной проход фрезы не допускается и впадины  фрезеруются только с одной стороны. В этом случае число проходов должно быть вдвое больше, чем зубьев у  муфты.

Рисунок 2 – Схема фрезерования кулачковой муфты

       Проектируется настольное СП на операцию фрезерования кулачков муфты, операционный эскиз  показан на рисунке 3.

       Производится  установка в трехкулачковый самоцентрирующийся патрон.

       Форма контактной поверхности плоская, силовой  привод пневматический.

Рисунок 3 – Операционный эскиз заготовки

       1.2 Принцип работы приспособления

       Токарный патрон – это конструкционная деталь, назначением которой является фиксация штучных заготовок или прутков.

       Трехкулачковые  токарные патроны незаменимы для  закрепления заготовок круглой  и шестигранной формы. Кроме того, они весьма полезны в случае, когда  нужно закрепить круглые прутки большого диаметра

       В приспособлении заготовка установочной базой опирается на торец.

       Закрепление заготовки осуществляется с помощью  пневмоцилиндра. 
 

Рисунок 4 - Приспособление для базирования заготовки

        2 РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

       Черновое  фрезерование.

       Глубина фрезерования мм.

       Ширина  фрезерования мм.

Диаметр концевой фрезы должен равняться  наименьшей ширине впадины.           По ГОСТ 17025-71 выбирается фреза мм.

       Число зубьев фрезы  .

       Марка инструментального материала Р6М5.

       Период  стойкости  мин.

       Подача  на зуб  мм.

       Скорость  резания – окружная скорость фрезы:

       Значения  коэффициентов и показателей  табличные:

        ,

        ,

        ,

        ,

        ,

        ,

        .

       Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

      где - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

        - коэффициент, учитывающий состояние  поверхности заготовки;

        - коэффициент, учитывающий материал  инструмента.

       Частота вращения фрезы:

       Выбирается  токарно-фрезерный станок с двумя  шпинделями AMADA WASINO G07. По паспорту станка частота вращения шпинделя об/мин, мощность двигателя главного движения кВт.

       Скорость  резания корректируется по принятой частоте вращения фрезы:

       Сила  резания. Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила:

       Значения  коэффициентов и показателей  табличные:

        ,

        ,

        ,

        ,

        ,

        .

       Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого  материала, для стали:

       Крутящий  момент на шпинделе:

       Эффективная мощность резания:

3 РАСЧЕТ УСИЛИЯ ЗАЖИМА ЗАГОТОВКИ

       Коэффициент надежности закрепления

       Усилие  зажима определяется по формуле:

       Тяговое усилие, создаваемое силовым приводом:

     Коэффициент полезного действия, учитывающий  потери на трении во всех структурных элементах зажимного устройства,

       Определение диаметра пневмоцилиндра:

       Давление  в пневмоцилиндре МПа.

        4 РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ

       Расчет  точности обработки заготовки при проектировании СП производится с целью определения условия – будет ли разрабатываемая конструкция СП обеспечивать точность обработки, требуемую технологическим процессом.

       Необходимость таких расчетов связана с тем, что в процессе обработки заготовки в СП неизбежно возникают погрешности, величина которых зависит от многих факторов, в том числе от конструкции СП  и точности его изготовления.

       В основе точностных расчетов используется условие:

     где - суммарная погрешность обработки;

        - допуск на проверяемый параметр (размер или техническое требование).

       Если  условие выполняется, то точность обработки  считается удовлетворительной.

       Погрешности, не зависящие от конструкции СП:

        - погрешность применяемого метода  обработки;

        - погрешность от геометрической  неточности применяемого оборудования;

        - погрешность от неточности  изготовления режущего инструмента  и его износа;

        - погрешность метода измерения.

       Погрешности, зависящие от конструкции СП и  точности его изготовления:

        - настройки СП на станке;

        - погрешности, связанные с  расположением режущего инструмента;

        - погрешности, связанные с  установкой заготовки в СП.

     где - погрешность базирования заготовки в СП;

        - погрешность закрепления заготовки  в СП;

        - погрешность изготовления и  износа рабочей поверхности установочного элемента.

       Суммарную погрешность обработки можно  определить по формулам:

       по  предельным значениям:

       вероятностным методом:

         мм;

        ;

         мм;

        ;

        ;

        .

        ;

         мм. 

       по  предельным значениям:

       вероятностным методом:

5 Расчёт экономической эффективности СП 

     Масса заготовки: 

     Стоимость 1кг стали – 46 руб. 

См=0,52*46=24 руб. – стоимость стали для заготовки 

     Количество  норма часов  для изготовления приспособления – 70 руб.

     Масса приспособления 150 кг.

         Стоимость норма часа – 130 руб. 

И=70*130+(150*46)=16000 руб. 

   Применяя  один из приближенных методов, условие  эффективности конструкции СП может  быть выражено зависимостью:  Э ³ Р_СП,

где Э – годовая экономия, руб.;

     Р_СП – годовые затраты на СП, руб.

   Для определения годовой экономии Э можно воспользоваться следующей

формулой:                             Э = (Т – Т )а_мN_q ,                                       

где Т – штучное время при обработке заготовки без СП или в универсальном

СП, мин;

     Т – штучное время на операцию после внедрения СП, мин;

     а_м – себестоимость одной станко-минуты, руб/мин;

     N_q – годовая программа, шт.

   Штучное время определяется из технологического процесса или по

   нормативам  времени на механическую обработку. Формула для его 

   определения имеет вид:

                                  Т_шт. = (Т_о + Т_в)(1+ ) ,                             

где Т_о – основное (машинное) время выполнения операции, мин;

     Т_в – вспомогательное время на выполнение операции, мин;

     а_обсл. – коэффициент времени на техническое и организационное

   обслуживание  рабочего места, в %;

     а_отд. – коэффициент времени на отдых и естественные надобности, в %.

     Основное время Т_о на выполнение операции рассчитывается по формулам

   нормативной литературы [7]. Например, при токарной обработке формула

основного времени имеет вид:  Т= ,   

где l – длина обрабатываемой поверхности, мм;

    l₁ и l₂ – соответственно длины врезания и перебега инструмента, мм;

    n – частота вращения заготовки, мин⁻¹;

    S_о – подача на оборот, мм/об;

     i – число рабочих ходов.

Для различных  способов обработки длины l₁ и l₂ определяют по нормативам

режимов резания

   Число рабочих ходов определяется из соотношения:    i = ,

где z – припуск на обработку поверхности, мм;

     t – глубина резания, мм.

   Режимы  обработки (скорость резания, подача и  глубина резания) определяются

     из технологического процесса  или по нормативам режимов  резания.

   Вспомогательное время Т_в на выполнение операции определяется из

   технологического  процесса или по нормативам. Формула  для их

   определения имеет вид:

Т_в = Т_уст. + Т_пер. + Т_изм. =0,16+0,1+0=0,26

где Т_уст. – время на установку, закрепления и снятие заготовки, мин.;

    Т_пер. – время, связанное с выполнением переходов, мин.;

    Т_изм. – время, затрачиваемое на измерение размеров переходов, мин.

   Составляющие  вспомогательного времени (Т_уст., Т_пер. и Т_изм.) и значения