Технологическая оснастка деталь "Клин"

Министерство  общего и профессионального образования  РФ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка

к курсовой работе по технологической оснастке 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Проект  выполнил

      Дата 

Проект  принял

      Дата  

 
 
 
 
 
 
 

Министерство  общего и профессионального образования  РФ 
 
 
 

Задание

на курсовую работу по

предмету  «Технологическая оснастка» 
 

Срок исполнения проекта: 20% к 2 неделе, 40% к 3 неделе, 60% к 4 неделе, 80% к 5 неделе, 100% к 6 неделе. 

Защита проекта 20__г. 
 

1. ТЕМА ПРОЕКТА:  Разработать конструкцию станочного приспособления для установки детали «Клин»

      № чертежа детали  
 

Операция горизонтально расточная

Тип производства среднесерийное 

2. ОБЪЕМ ПРОЕКТА:

2.1. Пояснительная  записка 13…15 листов формата А4.

2.2. Графическая  работа 1,5…2,0 листов формата А1.

2.3. Технологическая  документация: операционная карта,  карта эскизов. 

Дата выдачи     Преподаватель  (Н.Ю.Кудрина) 

Рассмотрено и  утверждено цикловой комиссией спец.дисциплин. 

Протокол №  от  2004г. 

Председатель цикловой комиссии    
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тольятти 2004г.

Содержание

 

1. Введение
2. Выбор типа приспособления
3. Выбор способа монтажа приспособления на станке
4. Выбор схемы базирования заготовки
5. Выбор конструкции установочных элементов
6. Расчет сил резания
7. Выбор схемы закрепления заготовки, расчет усилия зажима
8. Выбор конструкции и расчет зажимного механизма
9. Выбор конструкции и расчет силового привода
10. Расчет погрешности базирования
11. Расчет на прочность детали приспособления
12. Описание устройства и принципа действия приспособления
13. Литература
14. Приложения

 

Список использованной литературы.

Приложения.

1. Спецификация на сборочный чертёж.

2. Операционная карта на выполняемую операцию.

3. Карта эскизов на операцию.

Графическая часть.

1. Сборочный чертёж станочного приспособления.
2. Деталировка двух трёх деталей приспособления

 

  
 
 
 
 
 
 

1. Введение

 

Станочное приспособление – это вспомогательное орудие производства для установки заготовок с целью обработки на металлорежущих станках.

В зависимости  от типа станка станочные приспособления подразделяются на токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и  т.д. В общем объеме средств технологической  оснастки примерно 50% составляют станочные  приспособления.

С помощью  станочных приспособлений можно  решить 3 основные задачи:

- базирование  обрабатываемых деталей на станках  производится без выверки, что  ускоряет процесс установки и  обеспечивает возможность автоматического  получения размеров на настроенных  станках;

- повышается  производительность, и облегчаются  условия труда рабочих на счет  применения многоместной, многопозиционной  и непрерывной обработки;

- расширяются  технологические возможности станков,  что позволяет на обычных станках  выполнять такую обработку или  получать такую точность, для  которой эти станки не предназначены.

Приспособления  различают от типа производства. В  массовом и крупносерийном производстве в основном применяют специальные  приспособления, предназначенные для  выполнения определенных операций для  заданных заготовок на конкретном станке. В условиях серийного производства применяют агрегатированные приспособления, состоящие из базовой части и  сменных наладок. В мелкосерийном  производстве широко распространены универсальные  и универсально – сборные приспособления.

Проектирование  приспособлений находится в зависимости  не только от типа производства, но и  от технологического процесса изготовления детали, что обеспечивает на производстве тесную связь между технологом и  конструктором.

Темой данного  курсового проекта является разработка станочного приспособления для установки  детали «Клин» на сверлильной операции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. Выбор  типа приспособления

По степени  механизации приспособления подразделяют на:

• ручные;
• механизированные;
• полуавтоматические;
• автоматические.

По специализации  приспособления подразделяют на:

• универсальные;
• специализированные;
• специальные.

Существует семь стандартных систем станочных    приспособлений.

  Универсальные безналадочные приспособления - предназначены  для установки и закрепления разнообразных деталей, отличающихся размерами и конфигурацией.

  Универсальные наладочные приспособления - предназначены  для закрепления различных заготовок с различными технологическими базами.

 Специализированные  безналадочные приспособления - предназначены  для закрепления однотипных заготовок с различными размерами, но идентичными технологическими базами, требующими одинаковой обработки.

 Специализированные  наладочные приспособления - предназначены  для закрепления однотипных заготовок с различными размерами и различными технологическими базами.

  Универсально-сборные  приспособления - предназначены для  закрепления заготовок широкой  номенклатуры при выполнении различных  операций.

 Сборно-разборные  приспособления - собираются из стандартных  деталей и узлов, плюс, специально изготовленные или доработанные детали.

 Неразборные специальные приспособления - используют для выполнения определённой операции при обработки конкретных деталей на долгий срок службы.

 В соответствии с исходными данными для заданного  крупносерийного производства принимается неразборное специальное приспособление с механизированным приводом.

 

3. Выбор способа монтажа приспособления  на станке

Согласно  исходным данным монтаж разработанного приспособления осуществляется на столе станка модели 2М615, размеры которого изображены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1.-Размеры стола станка

На столе  имеются Т-образные пазы, размеры  которых представлены на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2.-Размеры пазов в столе станка 

Установка приспособления происходит путём центрования  двумя привёртными шпонками, по центральному пазу стола станка. Закрепление производится с помощью двух         Т-образных болтов. 
 
 
 
 
 
 
 

4. Выбор схемы базирования заготовки

Базирование - придание заготовке требуемого положения  относительно выбранной системы координат станка или инструмента.

На рисунке 4.3 представлена схема базирования  детали на сверлильной операции. 
 
 

Рисунок 4.3.-Схема  базирования 

Таблица 4.1.-Лишаемые степени свободы 

 

1,2,3,4-двойная направляющая  база (ДНБ)-ось заготовки.

5-опорная база-торец  заготовки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Выбор  конструкции установочных элементов

Установочные  элементы приспособлений предназначены  для материализации теоретической схемы базирования.

В качестве установочных элементов принимаются  призма и прихват.

Призма 7033-0035 ГОСТ 12195-66*

Прихват        ГОСТ 15608-81 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Расчет  сил резания 

6.1. Исходные данные:

6.1.1. Марка обрабатываемого  материала – Сталь 19ХГН по ТУ-14-1-261-72 (σ_в = 900 МПа)

6.1.2. СПИД – средняя

6.2. Выбор режущего  инструмента

6.2.1. Спиральное  сверло: D = 4.25 мм по ГОСТ 10903 – 77 [3, с. 144, табл. 41]

6.2.2. Материал режущей  части сверла – быстрорежущая сталь Р6М5 (3, с. 115, табл. 2)

6.3. Выбор оборудования 

6.3.1. Координатно-расточной  станок 2М615

6.3.2. Паспортные  данные: N_эл.дв. = 4.5 кВт, η = 0.8, Р_max = 15 000 Н [3, с. 20, табл. 11]

6.4. Режимы резания

6.4.1. Подача, мм/об 

So = S_табл. * K_s, мм/об 

где,  K_s = 0,50 [3, с. 277, табл. 25]

      S_табл. = 0,1 мм/об

So = 0,1 * 0,50 = 0,05 мм/об

Корректируем по паспорту станка и определяем Sд = 0,1 мм/об [3, с. 23, табл. 13]

6.4.2. Осевая сила  Po, H 

Po = 10 * Cp * D^q * S^y * Kp, H 

где, Cp = 68      q = 1,0   y = 0,7                 [3, с. 281, табл. 32]    

Kp = Kмp = ﴾ σв/750﴿ⁿ = (900/750)^0,75 = 1,146

где, n = 0,75 [3, с. 264, табл. 9]

Po = 10 * 68 * 4,25^1,0 * 0,1^0,7 * 1,146 = 661 H

Po = 661 H < Pmax = 15 кН – следовательно обработка возможна

6.4.3. Период стойкости  сверла, мин

Т = 15 мин [3, с. 279, табл. 30]

6.4.4. Скорость резания,  допускаемая режущими свойствами  сверла, м/мин 

V = Cv * D^q * Kv / S^y * T^m, м/мин 

где. Cv = 7,0      q = 0,40      y = 0,70        m = 0,20  [3, с. 278, табл. 28]

Kv = Kmv * Kиv * Klv

где, Kmv = Kг * (750/ σв)ⁿ = 1,0 * (750/900)^0,9 = 0,84

где, Kг = 1,0     n = 0,9      Kиv = 1,0    [3, с. 262, табл. 2]

Klv = 1,0               [3, с. 280, табл. 3]

Kv = 0,84* 1,0 * 1,0= 0,84

V =7,0* 4,25^0,4*0,84 / (15^0,2*0,1^0,7)=31 м/мин

6.4.5. Частота вращения  сверла, мин^-1 

n = 1000 * V/ π * D, мин^-1 

n = 1000 * 31/ (3,14 * 4,25) = 2100мин^-1

Корректируем по паспорту станка и определяем nд = 1600мин^-1 [3, с. 20, табл. 11]

6.4.6. Действительная  скорость резания, м/мин 

Vд =  π * D * nд / 1000, м/мин 

Vд = 3,14 * 4,25 * 1600 / 1000 = 21 м/мин

6.4.7. Крутящий момент, Н * м 

Мкр = 10 * См * D^q * S^y * Kp, Н * м 

где, См = 0,0345      q = 2,0        y = 0,8    [3, с. 281, табл. 32]

Kp = 1,146

Мкр = 10 * 0,0345 * 4,25^2,0 * 0,1^0,8 * 1,146= 1,13 Н * м

6.4.8. Мощность резания,  кВт 

Nрез = Мкр * nд / 9750, кВт 

Nрез = 1,13 * 1600 / 9750 = 0,18 кВт

6.4.9. Проверка возможности  обработки с заданными режимами  резания

Nст = Nэл.дв. * η = 4,5 * 0,8 = 3,6 кВт

Nрез = 0,18 кВт < Nст = 3,6 кВт – следовательно обработка возможна при данных режимах резания

6.5. Основное время,  мин 

То = Lрх / nд * Sд, мин 

где, Lрх = l + y + ∆, мм – длина рабочего хода

y = 0,4D = 1,7 мм

∆ = 2 мм

Lрх = 15 + 1,7 + 2 = 18,7 мм

То = 18,7 / 1600 * 0,1 = 0,12 мин 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Выбор  схемы закрепления заготовки  и расчёт усилия зажима

Необходимое усилие закрепления заготовки определяем исходя из условия равновесия твердого тела под действием приложенных к нему сил. В процессе обработки на заготовку действует осевая сила Р_о и крутящий момент М_кр.

Схема закрепления  заготовки представлена на рисунке 7.1 

Рисунок 7.1-Схема  закрепления заготовки

Расчет сил зажима: 

Q₁=(К*М_кр)/(fl),Н 

где, 

К=К₀*К₁* К₂* К₃* К₄* К₅* К₆ 

где К₀=1,5-коэффициент гарантированного запаса

     К₁=1,2-коэффициент, учитывает увеличение сил резание из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности

     К₂=1,15-коэффициент, характеризует увеличение сил резание вследствие заступления                                                             режущего инструмента

     К₃=1,0-коэффициент, учитывает увеличение сил резание при прерывистом резании 

     К₄=1,3-коэффициент, характеризует постоянство сил закрепления

     К₅=1,0-коэффициент, характеризует эргономику ручных ЗМ

     К₆=1,0-коэффициент, учитывает наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку

К=1,5*1,2*1,15*1,0*1,3*1,0*1,0=2,691

Q₁=(2,691*1,13)/(0,1*19)=1,6Н 

Q₂=КР₀/f,Н 

где  
 

     К= К₀*К₁* К₂* К₃* К₄* К₅* К₆ 

где К₀=1,5-коэффициент гарантированного запаса

    К₁=1,2-коэффициент, учитывает увеличение сил резание из-за случайных неровностей на     обрабатываемой поверхности

    К₂=1,0-коэффициент, характеризует увеличение сил резание вследствие заступления режущего инструмента

К₃=1,0-коэффициент, учитывает увеличение сил резание при прерывистом резании 

К₄=1,3-коэффициент, характеризует постоянство сил закрепления

К₅=1,0-коэффициент, характеризует эргономику ручных ЗМ

К₆=1,0-коэффициент, учитывает наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку

К=1,5*1,2*1,0*1,0*1,3*1,0*1,0=2,34

Q₂=2,34*661/0,1=15467,4Н 

Q= Q₁+Q₂=1,6+15467,4=15469Н 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

8. Выбор конструкции и расчёт зажимного механизма

В качестве зажимного механизма принимаем рычаг с отношением плеч i=a/b=1,33

Произведем расчет зажимного механизма.

8.1. Исходные данные

Q=15469Н-сила закрепления заготовки, б=0,2-допуск на размер заготовки.

8.2.Вычисляем ход 

S_P(Q)=б+ Δ_гар+Q/J_p+ ΔSp(Q) 

где Δ_гар=0,3мм  ΔSp(Q)=0,3мм  J_p=20000кН/м  [      ]

S_P(Q)=0,2+0,3+15469/20000000+0,3=0,8мм

8.3. Вычисляем силу  на привод Q₁ и ход Sp(Q₁)

Q₁=Q*l₂/l₁=15469*60/45=20625Н

Sp(Q₁)= S_P(Q)* l₂/l₁=0,8*60/45=1,06мм 

Рисунок 8.1-Схема  действия сил на рычаг.

8.4. Реакция R в опоре рычага, Н

R=√ (Q₁²- Q²)= √ (20625²-15469²)=13642Н

8.5. Диаметр  

d=0,226*√R=0,226*√13642=29,4мм

Принимаем стандартный  d=30мм

8.6. В качестве  привода принимаем клиноплунжерный  ЭЗМ

Сила на плунжере

Р_з=Q₁=20625Н

S_P(Р_з)=Sp(Q₁)=1,06мм

8.7. Принимаем угол  скоса клина α=12° φ=φ₁=5°50`  φ<sub>гар</sub>=2°50`

8.8. Ход плунжера

S_P(W)=1,3ctg12°=6,12мм

W=20625((1-tg(12°+2°50`)+tg2°50`)/(tg(12°+2°50`)+tg2°50`))=6849Н 
 
 
 

9. Выбор  конструкции и расчёт силового  привода 

Принимается пневмоцилиндр двойного действия с рабочим давлением

Р_м=1 МПа и η=0,95

Диаметр поршня пневмоцилиндра

D=√4W/(π* Р_м*η)= √4*6849/(3,14*1*0,95)=95мм

Принимаем диаметр  поршня D=100мм с учетом закрепления более крупных заготовок

Принимаем диаметр штока   d=30мм

Ход поршня            S_P(W)=6,12мм 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. Расчет погрешности базирования 

Погрешность базирования - это отношение фактически допустимого положения при базировании от требуемого 

    

Рисунок 10.5-Схема  установки базирования 

Погрешность базирования  на длину

ЕбА=ТL=0,25мм 

Погрешность базирования  на призме

ЕбН=TD/2sin α/2=0,0148мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

11. Расчёт на прочность детали приспособления

Расчет рычага на изгиб

W= π/4*(D²-d²)p η=3,14/4*(100²-30²)*1*0,95=6786Н

Определяем реакции  опор

∑М_А=0

-W*60+V_B*105=0

V_B=3878H

∑М_B=0

-V_A*105+W*45=0

V_A=2908H

Проверка: ∑Fy=0

V_A-W+V_B=2908-6786+3878=0

Эпюра Qy

Qy_A=0

Qy_c^л= V_A=2908H

Qy_c^п=V_A- W=2908-6786=-3878Н

Qy_В=0

Эпюра Mx

Mx_A=0

Mx_C=V_A*60=2908*60*10^-3=174Н*м

Mx_В=0

Проверка на прочность:

Условие прочности: б=Mx/Wx≤[ б]

Wx= πd³/32=2649мм³

б= 174*10⁹/2649=64МПа≤160Мпа

Недогрузка

([ б]- б)/ [ б]*100%=(160-64)/160*100%=60%