Разработка приспособления

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Строительство материально-технической базы современного общества и необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства ставит перед машиностроением весьма ответственные задачи.

К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления, нормализация и унификация их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов.

Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства.

Большое значение в совершенствовании производства машин имеют различного рода приспособления.

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 изготовлении, доступными для ремонта и замены изношенных деталей.

1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Анализ чертежа детали

Деталь – бобышка – представляет собой деталь циллиндрической формы со сквозным отверстием.

Деталь довольно проста по конфигурации, но требует применения разнообразных режущих инструментов для обработки формообразующих поверхностей, образования внутренней полости и сквозного отверстия.

Рисунок 1.1. Деталь

Обрабатываемые поверхности с точки зрения обеспечения точности и шероховатости не представляют технологических трудностей, доступ режущего инструмента ко всем поверхностям свободный, материал детали легко обрабатывается и является широкораспростаненным, конфигурация детали позволяет провести обработку набором стандартного инструмента, у детали четко выраженные базы и признаки ориентации, а также однородные по форме и расположению поверхности для базирования и захвата, конструкция детали обеспечивает возможность надежного захвата, удержания и переноса захватными устройствами промышленного робота.

Таким образом, можно сделать вывод, что деталь технологична.

Это дает возможность использовать высокопроизводительные методы ее обработки.

1.2 Анализ предшествующих операций и определение размера заготовки для проектируемого приспособления

На выбор метода получения заготовки оказывают влияние: материал детали; её назначение и технические требования на изготовление; объём и серийность выпуска; форма поверхностей и размеры детали.

Таблица 2.1. Экономическое обоснование способа получения заготовки

По 1 варианту

<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>

где kт − коэффициент, зависящий от класса точности;

kс − коэффициент, зависящий от группы сложности;

kм – коэффициент зависящий от материала;

kп − коэффициент, учитывающий объем производства;

q − масса готовой детали

<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>

Коэффициент использования материала

<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>

По 2 варианту

<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>

где kт − коэффициент, зависящий от класса точности;

kс − коэффициент, зависящий от группы сложности;

kм – коэффициент зависящий от материала;

kп − коэффициент, учитывающий объем производства;

q − масса готовой детали

<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>

Коэффициент использования материала

<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>

Так как стоимость заготовки при литье в ПГФ выше стоимости заготовки второго варианта (круг), принимаем способ получения заготовки из проката круглого сечения (материал заготовки – сталь 45.

Ниже рассматриваются ее свойства.

Основу сплава составляет Fe с содержанием элементов, указанных в таблице 1.

Таблица 2.2. Химический состав, в % (Сталь 45)

Механические свойства круга из стали 45 по ТУ 14–1–151–72 в нормализованном состоянии или после высокого отпуска следующие:

σ0,2=32 МПа; σв=70 МПа; δ=13%; ψ=40% Е=20000 МПа.

Плотность ρ=7850 кг/м2.

Таблица 2.3. Коэффициент термического линейного расширения

Таблица 2.4. Коэффициент теплопроводности (после отжига при 860 оС)

Таблица 2.5. Удельная теплоемкость

Таблица 2.6. Удельное электросопротивление (после отжига при 860 оС)

Критические точки: Ас1=720 оС; Ас3=770 оС, Мн=330 оС.

Рисунок 1.1. Заготовка

По массе детали, группам С1 и М2 определяем допуски на размеры по табл.3.3 2:

- на наружный диаметр 36

Допуск составит (- 0,016) мм. Принимаем <Object: word/embeddings/oleObject7.bin>

- на линейный размер 36

Допуск составит (- 0,016) мм. Принимаем <Object: word/embeddings/oleObject8.bin>

Выполняем эскиз заготовки.

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Разработка операции, для которой проектируется приспособление

Как показал анализ технологичности детали, затраты на механическую обработку могут быть снижены путем использования современного оборудования.

Предлагаем использовать двухоперационную обработку на РТК (или ГПМ).

Маршрут обработки:

020 Операция: Сверление отверстия Ø12 на вертикально-сверлильном станке модели 2Н135 в условиях серийного производства.

Режущий инструмент: cверло спиральное Ø12 035-2300-1326 с цилиндрическим хвостовиком Р12М5 ОСТ2 И20-1-80;

Таблица 2.1. Разработка технологической операции сверления

Рассчитаем режим резания для сверление отверстия ø6мм

Принимаем

t = 9 мм

S =0,45 мм/об

<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>

где

Т = 60 мин

СV = 17,1

q = 0,25

у = 0,4

m = 0,125

<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>

KV = 0,92∙1,0∙1,0= 0,92

<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>

Частота вращения шпинделя

<Object: word/embeddings/oleObject13.bin>

Крутящий момент и осевая сила

<Object: word/embeddings/oleObject14.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject15.bin>

См=0,021

q=2

у=0,8

<Object: word/embeddings/oleObject16.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject17.bin>

Сp = 42,7

q=1

y=0,8

<Object: word/embeddings/oleObject18.bin>

Мощность N рассчитывают по формуле

<Object: word/embeddings/oleObject19.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject20.bin>

2.2 Разработка схемы установки и проверка условия лишения возможности перемещения заготовки в приспособлении по ГОСТ 21 495-76.

Назначение зажимных механизмов (ЗМ) станочных приспособлений состоит в надёжном закреплении, предупреждающем вибрации и смещения заготовки относительно опор приспособления при обработке.

Заготовка установлена по плоской поверхности и наружной цилиндрической поверхности. Сила резания R создает силу Р, которая стремится оторвать заготовку, чему препятствует сила трения (сила закрепления заготовки Р3).

Главная составляющая силы резания R при сверлении – окружная сила

<Object: word/embeddings/oleObject21.bin>

Тогда формула для расчета силы закрепления заготовки примет вид:

<Object: word/embeddings/oleObject22.bin>,

где <Object: word/embeddings/oleObject23.bin>– коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку, вводимый при вычислении силы Р3 для обеспечения надежного закрепления;

<Object: word/embeddings/oleObject24.bin> и <Object: word/embeddings/oleObject25.bin>– жесткости ЗМ и опор соответственно, если неизвестны, то принимать <Object: word/embeddings/oleObject26.bin>.

Определим коэффициент запаса <Object: word/embeddings/oleObject27.bin> по формуле:

<Object: word/embeddings/oleObject28.bin>,

где <Object: word/embeddings/oleObject29.bin>– гарантированный коэффициент запаса;

<Object: word/embeddings/oleObject30.bin> – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок при чистовой обработке;

<Object: word/embeddings/oleObject31.bin> – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания в следствие затупления режущего инструмента;

<Object: word/embeddings/oleObject32.bin> – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании (в данном случае резание не является прерывистым);

<Object: word/embeddings/oleObject33.bin> – коэффициент, характеризующий постоянство силы, развиваемой ЗМ с немеханизированным приводом;

<Object: word/embeddings/oleObject34.bin> – коэффициент, характеризующий эргономику немеханизированного ЗМ при удобном расположении рукоятки и малом и малом угле ее поворота;

<Object: word/embeddings/oleObject35.bin> – коэффициент, учитывающийся только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку.

Таким образом, коэффициент запаса составляет

<Object: word/embeddings/oleObject36.bin>

Теперь мы можем определить силу закрепления заготовки Р3

<Object: word/embeddings/oleObject37.bin>

2.3 Расчет погрешности базирования

Общая погрешность находится по формуле

<Object: word/embeddings/oleObject38.bin>

Находим погрешность базирования

<Object: word/embeddings/oleObject39.bin>

где х – радиальное биение, в нашем случае примем равным 0, так как не задано по условию.

<Object: word/embeddings/oleObject40.bin>

Находим погрешность закрепления

<Object: word/embeddings/oleObject41.bin>

где <Object: word/embeddings/oleObject42.bin> – погрешность закрепления из-за непостоянства силы зажима;

<Object: word/embeddings/oleObject43.bin> – погрешность закрепления из-за неоднородности шероховатости и твердости поверхностного слоя заготовки;

<Object: word/embeddings/oleObject44.bin> – дополнительная составляющая погрешность закрепления из-за смещения заготовки.

<Object: word/embeddings/oleObject45.bin> и <Object: word/embeddings/oleObject46.bin> являются функциями зажимной силы.

А т.к. при использовании пневматических и гидравлических зажимных механизмов прямого действия колебания зажимной силы незначительны, то в данном случае <Object: word/embeddings/oleObject47.bin> + <Object: word/embeddings/oleObject48.bin> можно принять равным нулю.

Пусть качество базовых поверхностей заготовок однородно.

Тогда

<Object: word/embeddings/oleObject49.bin> = 0

а значит

εз = 0

Находим погрешность положения заготовки

<Object: word/embeddings/oleObject50.bin>

где εУС – погрешность при изготовлении и сборке приспособления. Т.к. приспособление одно, то εУС = 0 – устраняется настройкой станка;

εИ – погрешность, вызванная износом установочных элементов приспособления;

εИ = <Object: word/embeddings/oleObject51.bin>

где β – постоянная, зависящая от вида опор и условий контакта, β = 0,3÷0,8. Примем β = 0,8.

N – количество контактов заготовки с опорой.

εИ = <Object: word/embeddings/oleObject52.bin>мкм

εС – погрешность установки приспособления на станок, εс =0,1÷0,2 мм. Примем εС = 0,02 мм = 20 мкм

<Object: word/embeddings/oleObject53.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject54.bin> мкм

<Object: word/embeddings/oleObject55.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject56.bin> мкм

Т.к. технологический допуск на выполняемый размер равен 530 мкм и существенно больше общей погрешности εдоп εобщ , т.е 530 > 269 – спроектированное приспособление (кондуктор) обеспечивает требуемую точность получения отверстий ø6<Object: word/embeddings/oleObject57.bin>.

2.4 Описание назначения и принципа работы проектируемого

приспособления

Тиски станочные с ручным механизированным приводом – это универсальное приспособление для крепления заготовок на станках и обеспечения правильного положения инструмента относительно поверхностей обработки.

На корпус стандартизованных тисков устанавливается призма, позволяющая надежно закрепить деталь цилиндрической формы. Закрепляется призма двумя винтами и двумя штифтами.

Правильное расположение режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки обеспечивается установом, закрепляемым на призме двумя штифтами и винтом. Установка обеспечивает соосность паза детали и режущего инструмента при фрезеровании.

Закрепление заготовки в тисках осуществляется вручную при помощи винтовой рукоятки.

Ориентирование тисков на столе станка происходит по пазам тисков и направляющим станка. Крепление тисков на столе станка осуществляется с помощью двух болтов.

Наружные элементы конструкций станочного приспособления не должны иметь поверхностей с неровностями (острые кромки, углы и др.), представляющими источник опасности, если их наличие не вызывает функционального назначения. Радиусы округлений, размеры фасок наружных поверхностей должны быть не менее 1 мм (если они не оговорены особо).

Параметры шероховатостей наружных поверхностей вращения патронов, оправок, планшайб и других приспособлений не должны превышать Ra=1,25 по ГОСТ 2789-73.

Способ соединения станочного приспособления со станком должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления, а так же смещения станочного приспособления в процессе эксплуатации.

Конструкция станочного приспособления должна обеспечивать свободное удаление смазывающе-охлаждающей жидкости и стружки, а так же загрязненного воздуха из зоны обработки, если в рабочей зоне возможно появление вредных аэрозолей, газов, концентрация которых превышает норму, установленную ГОСТ 12.1.05-76.

Должны обеспечиваться безопасность установки и снятие заготовок, устраняющая возможность их самопроизвольного падения на опоры.

Станочное приспособление массой до 16 кг должны иметь конструктивные элементы для безопасной и удобной их установки и снятия вручную.

В станочном приспособлении должна предусматриваться возможность периодического смазывания всех трущихся поверхностей с помощью смазочных каналов.

Не допускается уплотнение краской, лаком и подобными средствами устройств, которые периодически вскрываются при регулировании и наладке.

Зажимы рукоятки не должны создавать опасности при работе станка.

Использование тисков для операции сверления значительно сокращает время, необходимое на установку и выверку деталей при подготовке к сверлению, позволяет добиться и обеспечить необходимую точность обработки.

Подготовка к работе и сверление с помощью тисков проводятся в следующем порядке:

– щеткой очищают плоскость стола станка и тисков от стружек и грязи и по чертежу подбирают сверло необходимых геометрических размеров и устанавливают на шпиндель станка;

– при запуске станка, проверяют отсутствие биения сверла, т.е. правильность ее установки;

– тиски устанавливают и закрепляют на столе станка таким образом, чтобы исключить возможное смещение тисков при обработке;

– выбирают наиболее производительный режим резания и производят наладку станка на определенную частоту вращения;

– деталь устанавливают в тиски и надежно закрепляют с помощью зажимных механизмов;

– включают станок, перемещают сверло над столом станка так, чтобы оно точно встала на установ;

– начинают сверление отверстия.

После окончания сверления сверло отводят в исходное положение и освобождают деталь из тисков. Тиски очищают от стружек, устанавливают следующую деталь и продолжают сверление в той же последовательности.

3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Анализ проектируемого приспособления с целью уменьшения его металлоёмкости и унификации

Стоимость изготовления и эксплуатации приспособления определяем по формуле

<Object: word/embeddings/oleObject58.bin>

где Sизг – стоимость изготовления приспособления, (по данным производителей), руб;

Sрем – стоимость одного ремонта с учетом поправочного коэффициента, руб;

k – коэффициент, учитывающий категорию сложности ремонта

<Object: word/embeddings/oleObject59.bin>

<Object: word/embeddings/oleObject60.bin>

Условие выполняется, следовательно, применение приспособления при станочной обработке экономически целесообразно.

3.2 Расчет экономической целесообразности применения проектируемого приспособления

Применение приспособлений при станочной обработке экономически целесообразно при условии

<Object: word/embeddings/oleObject61.bin>

где Э – величина ожидаемой экономии цеховой себестоимости обработки детали в результате применения приспособления;

Sобщ. – стоимость изготовления и эксплуатации приспособления

Э = [Т·Ч·Q)]-[Т'·Ч·Q']

где Т, Т' – нормируемая трудоемкость операции до и после оснащения ее приспособлением, ч;

Ч – тарифная часовая ставка рабочего, с учетом поправочного коэффициента, руб;

Q, Q' – цеховые накладные расходы до и после оснащения операции приспособлением, руб;

n – количество обрабатываемых деталей с применением приспособ-ления (принимаем среднее для среднего завода отрасли),шт

<Object: word/embeddings/oleObject62.bin>

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проектирование технологических процессов является важным элементом процесса производства.

От степени рациональности технологических процессов зависят качество и затраты на изготовление продукции, производительность труда.

Проектирование технологических процессов (ТП) имеет целью дать описание порядка и последовательности изготовления (ремонта) деталей, сборочных единиц и изделий с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого решения.

Разработка ТП позволяет выявить необходимые средства производства, трудоемкость и себестоимость изделий.

На основе спроектированного ТП организуется снабжение материалами, планирование и технический контроль.

Степень детализации разработки ТП и порядок их построения определяется типом производства.

При проектировании технологического процесса в курсовом проекте были решены следующие основные задачи:

1. Технологический процесс для заданных условия и масштаба производства обеспечивает надежное (без брака) осуществление всех требований рабочего чертежа и технических условий на изделие.

2. Данный технологический процесс является наиболее экономичным.

3. Было спроектировано станочное приспособление для операции сверления – кондуктор.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аверченков В.И., Гордиленко О.А. и др. Сборник задач и упражне-ний по технологии машиностроения. М: Машиностроение, 1988. 192 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1. /А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков. М.: Машиностроение. 1986. 656 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2. /А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков. М.: Машиностроение. 1986. 496 с.

4. Гельфгат Ю.И. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения. М.: Высшая школа. 1986. 271 с.

5. Справочник контролёра машиностроительного завода. Допуски, посадки, линейные измерения/ А.Н. Виноградов, Ю.А. Воробьёв, Л.Н. Воронцов. М.: Машиностроение. 1980. 527 с.