Міністерство освіти російської федерації
Тольяттінського державного університету
Кафедра "Технологія машинобудування"
Курсова робота
з дисципліни "Технологічна оснастка"
Студент: Колеконова Ю.М.
Група: ТМ-502
Викладач: Миколаїв С.В.
Тольятті, 2006р.
Завдання для курсового проектування по технологічної оснастки
Проектування верстатного пристосування для фрезерного верстата.
Розрахунок точності елементів пристосування.
Варіант № 11.
Зміст розрахунково-пояснювальної записки:
Розрахунок фрезерного пристосування
Збір вихідних даних
Розробка схеми установки заготовки
Розрахунок сили різання при фрезеруванні шпоночно паза
Розрахунок зусилля затиску заготовки
Розрахунок силового приводу
Розробка конструкції корпусу пристосування
Розрахунок точності пристосування
Опис конструкції пристосування
Висновок
Рішення задач по розрахунку точності елементів пристосування.
Список використаної літератури
Графічна частина: робоче креслення фрезерного пристосування.
Термін здачі роботи: 24 грудня 2006
Студент групи: ТМ-502 Колеконова Ю.М.
Викладач: Миколаїв С.В.
Введення
Будівництво матеріально-технічної бази сучасного суспільства і необхідність безперервного підвищення продуктивності праці на основі сучасних засобів виробництва ставить перед машинобудуванням дуже відповідальні завдання. До їх числа належать підвищення якості машин, зниження їх матеріаломісткості, трудомісткості і собівартості виготовлення, нормалізація та уніфікація їх елементів, впровадження потокових методів виробництва, його механізація і автоматизація, а також скорочення термінів підготовки виробництва нових об'єктів. Вирішення зазначених завдань забезпечується поліпшенням конструкції машин, удосконаленням технології їх виготовлення, застосуванням прогресивних засобів і методів виробництва. Велике значення у вдосконаленні виробництва машин мають різного роду пристосування.
Використання пристосувань сприяє підвищенню продуктивності і точності обробки, збирання і контролю; полегшення умов праці, скорочення кількості та зниження необхідної кваліфікації робітників; суворої регламентації тривалості виконуваних операцій; розширенню технологічних можливостей обладнання; підвищення безпеки праці та зниження аварійності.
При розробці пристосувань є широкі можливості для прояву творчої ініціативи зі створення конструкцій, що забезпечують найбільшу ефективність і рентабельність виробництва, по зниженню вартості пристроїв та скорочення термінів її виготовлення. Пристосування повинні бути зручними і безпечними в роботі, швидкодіючими, досить жорсткими для забезпечення заданої точності обробки, зручними для швидкої установки на верстат, що особливо важливо при періодичній зміні пристосувань у серійному виробництві, простими і дешевими у виготовленні, доступними для ремонту і заміни зношених деталей .
1. Розрахунок і проектування фрезерного пристосування
1.1 Збір вихідних даних
Зміст технологічного переходу: фрезерувати послідовно 2 шпонкових паза, витримуючи розміри, зазначені на рис.1.1
Операційний ескіз
Рис.1.1
Матеріал заготовки - Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Металоріжучий верстат: вибирається в залежності від схеми установки заготовки [6]. У свою чергу схема установки визначається величиною похибки базування , Яка не повинна перевищувати половини допуску на розмір 69 -0,3, тобто величину 0,15 мм. Похибка базування розраховується:
(1.1)
де Td - допуск діаметра, яким вал базується на призму.
Після точіння чистового по 9-му квалітету допуск на диметр 75 мм складає Td = 0,074 мм.
- Половина робочого кута призми. Оскільки робочий кут стандартної призми становить 90 °,
= 45 °.
Бачимо, що менше 0,1 мм, значить ми можемо застосувати вертикальну схему обробки на вертикально - фрезерному верстаті.
Верстат: вертикально - фрезерний 6Р12 [1].
Розміри робочої частини столу: 320 * 1250, частота обертання шпинделя 31,5-1600 об / хв, число подач столу 18; 8,3-416,6 мм / хв, потужність електродвигуна приводу головного руху - 11 кВт.
Ріжучий інструмент: вибираємо з необхідної точності обробки. При допуск на ширину шпонкових пазів 0,052 мм вибираємо фрезу шпонкову циліндричну фрезу ГОСТ 9140-78 Æ 20; Z = 2. [1]
Допоміжний інструмент: патрон цанговий 191113050 Æ 5-25 ТУ 2-035-986-85. [2]
Тип пристрої: - спеціалізоване безналадочное для фрезерування шпонкових пазів у деталях типу валів.
1.2 Розробка схеми установки заготовки
Згідно з попереднім розрахунком, поданим у пункті 1.1, похибка базування не перевищує половини допуску на діаметр шийки.
Тому приймемо схему установки, показану на рис.1.2 Заготівля встановлюється на призми шийками Æ 60 і Æ 70 мм, обробка ведеться при вертикально розташованої осі обертання фрези.
Схема установки заготовки
Рис.1.2
1.3 Розрахунок сили різання при фрезеруванні шпоночно паза
Враховуючи рекомендації [1] приймемо такі параметри обробки:
По таблиці 36 [1, 285] визначаємо подачу на зуб S z = 0,01 мм / зуб.
Розраховуємо швидкість різання за формулою:
(1.2)
де D - діаметр фрези;
Т - період стійкості;
t - глибина фрезерування;
S z - подача на зуб;
В - ширина фрезерування;
Z - число зубів фрези;
K v - загальний поправочний коефіцієнт, що враховує фактичні умови різання.
До v = К м v * К п v * К і v (1.3)
де K MV - коефіцієнт, що враховує якість оброблюваного матеріалу [1, 262];
K П V - коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки;
K І V - коефіцієнт, що враховує матеріал інструменту.
Використовуючи табл.1, 5, 6 [1, 262-263] отримаємо:
До v = К м v * К п v * К і v = 1 * 0,9 * 1 = 0,9.
Використовуючи табл.39 і 40 [1, 286-290] знайдемо значення коефіцієнтів і показники ступеня у формулі (1.2):
Частоту обертання фрези знайдемо за формулою:
(1.4)
,
Найближча стандартна частота за паспортом верстата n ст = 250об/мін, зважаючи на це скорегуємо значення швидкості:
(1.5)
Визначимо окружну силу при фрезеруванні за формулою:
(1.6)
За табл.9 [1, 264] визначимо, що К мр = 1
Використовуючи табл.41 [1, 291] знайдемо значення коефіцієнтів і показники ступеня у формулі (1.5):
Величини інших складових сили різання знайдемо через окружну силу, використовуючи табл.42.
Горизонтальна сила (подачі) P h = 0,4 * P z = 139 Н.
Вертикальна сила P v = 0,9 * P z = 314 Н.
Радіальна сила P y = 0,4 * P z = 139 Н.
Осьова сила P x = 0,55 * P z = 192 Н.
1.4 Розрахунок зусилля затиску заготовки
На рис.1.3 представлена схема силової взаємодії фрези, заготівлі та пристосування при обробці 1-го і 2-го паза.
Схема затиску заготовки
Мал.1.3
Як видно з малюнка 1.3, сила подачі P h прагне зрушити заготівлю з призм, але цьому перешкоджають сили тертя Т і Т 1, що виникають на затискаємо шийці валу і на робочій поверхні призм.
З рівняння рівноваги сил визначимо величину зусилля затиску [6]:
=
(1.7)
де f і f 1 - коефіцієнти тертя в місцях прикладення зусилля W і на призмах. К - коефіцієнт запасу, у свою чергу знаходиться за формулою:
К = К 0 * К 1 * К 2 * К 3, (1.8)
де К 0 - гарантований коефіцієнт запасу, який дорівнює 1,5. До 1 - коефіцієнт, що враховує вид технологічної бази, для чистових баз, як в даному випадку, К 1 = 1. К 2 - коефіцієнт, що враховує збільшення сил різання внаслідок затуплення ріжучого інструменту, при фрезеруванні чавуну і сталі К 2 = 1,2. До 3 - коефіцієнт, що враховує уривчастість різання, при фрезеруванні До 3 = 1,3.
К = 1,5 * 1 * 1,2 * 1,3 = 2,34
Коефіцієнт тертя f приймемо рівним 0,14, тоді f 1 = 1,41 × 0,14 = 0, 1974.
=
Сила P v прагне повернути заготовку навколо осі обертання фрези, але цьому перешкоджають моменти від сил тертя Т і Т 1. З умови рівноваги заготовки і з урахуванням коефіцієнта запасу визначимо величину зусилля затиску:
=
(1.9)
де l 1 - відстань від осі фрези до осі прикладення зусилля притиску.
l 2, l 3 - відстані від осі фрези до осей настановних призм. І рівні:
l 1 = 110 мм; l 2 = 13 мм; l 3 = 199 мм.
D ф - діаметр фрези.
При обробці паза:
=
Із двох значень зусилля притиску вибираємо для подальшого розрахунку максимальне: = 964 Н.
1.5 Розрахунок силового приводу
Для закріплення заготовки будемо використовувати важільний затискний механізм. У затискних механізми зазвичай застосовуються пневматичні, гідравлічні і змішані типи приводів.
Пневматичний привід при своїй простоті і зручності експлуатації має ряд недоліків: по-перше, повітря стискаємо і при змінних навантаженнях пневмопривід не забезпечить достатньої жорсткості закріплення. По-друге, даний вид приводу розвиває менше зусилля, ніж гідропривід; і в третіх, через миттєвого спрацювання пневмопривода притиск буде різко вдаряти по деталі, що негативно позначиться і на заготівлі, і на затискному механізмі, і на умовах праці робітника. Відповідно, застосуємо в нашому пристосуванні гідравлічний привід. Діаметр поршня гідроциліндра знаходимо за формулою:
D п = 1,13 · , (1.10)
де P - робочий тиск масла, яке приймається в розрахунках рівним 1 МПа, Q - зусилля на штоку силового приводу, визначається для обраного нами механізму за формулою:
,
, (1.11),
де W - зусилля затиску, - Передавальне відношення по силі затискного механізму. Звідси:
Н.
D п = 1,13 · = 23мм.
Висновок:
Конструктивно з урахуванням обробки інших заготовок приймаємо D п = 60 мм, S Q = 30 мм.
Розробка конструкції корпусу пристосування.
Для пристосувань даного типу можуть застосовуватися литі, зварні та збірні корпусу. З огляду на те, що наша конструкція проста по конфігурації, а також з умов максимальної міцності і точності приймемо як базового варіанту литий корпус (рис.1.5).
Розрахунок точності пристосування
Збірка шпонкових з'єднань здійснюється за методом повної взаємозамінності без додаткового доопрацювання шпонки або паза.
Точність паза визначається точністю розмірів.
Рис.1.6
При роботі на налаштованому обладнанні точність розмірів d - t і t залежить від точності налаштування різального інструменту і від точності виконання елементів пристосування.
Ріс.1.7
Точність елементів пристрою в напрямку розміру d - t розраховується за формулою:
(1.12)
де Т d - t - операційний допуск на розмір d - t, м м;
До Т - коефіцієнт, що враховує відхилення розсіювання значень складових величин від закону нормального розподілу, К Т = 1;
До Т1 - коефіцієнт, що враховує зменшення похибки базування при роботі на налаштованому обладнанні, До Т1 = 0,8;
ε б - похибка базування в напрямку операційного розміру;
ε з - похибка закріплення;
ε у. е. - похибка, яка залежить від точності виготовлення інсталяційного елемента (призми) за розміром В;
ε і - похибка зносу інсталяційного елемента;
ω - економічна точність обробки, дорівнює допуску на розмір в;
До Т2 - коефіцієнт, що враховує частку похибки обробки в сумарної похибки методу, що викликається факторами не залежними від пристосування, До Т2 = 0,6.
При установці в призму порушується принцип єдності баз і за розміром d - t з'являється похибка (див. п.1.1):
У даному пристосуванні затиск збігається з напрямком осі кутового паза заготівлі та величина ε з розраховується за формулою:
ε з (1.13)
де Δ W - мінливість сили затиску.
Для механізованих приводів Δ W = 0,1 × W = 75,6 Н; З М - поправочний коефіцієнт, що враховує вид матеріалу заготовки, для сталі С М = 0,026.
ε з
ε у. е. (1.14)
Похибка Δ В = 0,05 мм.
ε у. е.
Похибка зносу інсталяційного елемента розраховується:
ε і = (1.15)
де І 0-середній знос інсталяційного елемента при зусиллі затиску Р = 10 кН і при базовому числі установок N = 100000, І 0 = 115 мкм;
До 1 - коефіцієнт, що враховує вплив матеріалу заготовки, К 1 = 0,97;
К 2 - коефіцієнт, що враховує вид обладнання, К 2 = 1;
До 3 - коефіцієнт, що враховує умови обробки, К 3 = 0,94;
К 4 - коефіцієнт, що враховує число установок заготовки (N Ф), відмінне від прийнятого (N), К 4 = 2,4.
ε і = 115 * 0,97 * 1 * 0,94 * 2,4 * 0,1 = 25,17 мкм ≈ 0,025 мкм.
Визначимо похибка по (1.12):
мм.
Несиметричність паза щодо осі валу залежить від похибки виготовлення половини кута паза призми.
sin Δα = (1.16)
sin Δα =
α = 0,0 38 ° = 2 '
Звідси кут α = 45 ° ± 2 '
Похибка форми в поздовжньому напрямку залежить від перекосу призм спільно з корпусом пристосування щодо паза верстата, внаслідок наявності зазору між пазом і шпонками корпусу.
Величина кута перекосу корпусу розраховується за формулою:
tg α пер = (1.17)
Перекіс паза Δ ф. п. визначається:
Δ ф. п. = L П * tg α пер = (1.18)
де L шп-відстань між базовими шпонками, мм;
L п - відстань від краю оброблюваного шпоночно паза до найбільш віддаленої направляючої шпонки.
L шп = 315 мм.
L п = 175 мм.
Поставлене перекіс паза Δ ф. п. = 0,05 мм.
Визначимо максимальний зазор S max:
мм.
Рис.1.8 Схема полів
Підбираємо підходящу посадку в сполученні шпонка - паз верстата:
Посадка в системі отвори H 7/е8 забезпечує
S max ф = 0,027 +0,059 = 0,086 мм.
Звідси запас точності:
S max р - S max ф = 0,090 - 0,086 = 0,004 мм.
Опис конструкції пристосування.
Пристосування призначено для базування і закріплення вала при фрезеруванні шпонкових пазів шпоночной фрезою на вертикально - свердлильному верстаті 6Р12.
Пристосування містить корпус поз.2, до якого жорстко прикріплені гвинтами призми поз.4. Також на корпусі закріплена шпилька поз.3, до якої у свою чергу прикріплені прихват поз.7; гідроциліндр поз.1. На нижній частині корпусу закріплюються гвинтами напрямні шпонки поз.6, за допомогою яких пристосування базується на столі верстата. Закріплення пристосування на столі здійснюється за допомогою болтів поз.16.
Пристосування працює наступним чином. При подачі масла під тиском 1 МПа у нижню порожнину гідроциліндра поз.1, поршень разом зі штоком рухається вгору, тиснуть на прихват поз.7, який, притискає з необхідним зусиллям заготовку до призмам поз.4; таким чином здійснюється затиск заготовки. Для разжима масло подається в верхню порожнину гідроциліндра, штовхач відходить назад, тягне за собою прихват і віджимає вал.
Висновок
У результаті проведеної роботи нами розроблено пристосування для обробки шпонкових пазів на вертикально - фрезерному верстаті 6Р12. Простота конструкції, використання типових і стандартних деталей і вузлів істотно полегшує виготовлення пристосування, а використання гідравлічного силового приводу полегшує працю робітника, зменшує допоміжний час і збільшує точність виготовлення деталі. Все це в сукупності призводить до зниження собівартості виготовлення деталі при підвищенню її якості.
Рішення задач по розрахунку точності елементів пристосування.
Завдання № 1.65. Визначити виконавчий розмір циліндричного інсталяційного пальця d, що забезпечує задану точність виконання розміру А1 при фрезеруванні поверхонь втулки (рис.2.1).
Вихідні дані:
Рис.2.1
Рішення. Точність механічної обробки повинна бути менше допуску на розмір.
, Де
У свою чергу на точність механічної обробки впливають точність методу обробки, знос інсталяційного пальця, а також зазор між розмірами D і d. Максимальна похибка обробки буде дорівнює:
Звідси:
У граничному разі:
,
мм.
Для забезпечення умови складання приймаємо
У результаті аналізу розміру полів допусків приймаємо встановлений діаметр пальця Ø 30
Завдання 1.75. Визначаємо ширину стрічки циліндричної поверхні зрізаного пальця, що забезпечує вільну установку шатуна для обробки його поверхонь за два установа (рис.2.2).
Вихідні дані:
Рис.2.2 Схема обробки шатуна
Рішення. Ширина стрічки 2 е циліндричної поверхні зрізаного пальця дорівнює:
, Де
Звідси:
Література
Довідник технолога - машинобудівника. Т2 \ під ред.А.Г. Косилової и др. - М.: Машинобудування, 1985 г.496 с., Іл.
Верстатні пристосування: Довідник. У 2х томах. - Т1 \ під ред. Б.М. Вардашкіна та ін, 1984, 592с., Іл.
Обробка металів різанням: Довідник технолога \ А.А. Панов та ін - М.: Машинобудування, 1988, 736 с., Іл.