Проектирование механизированного фрезерного приспособления

Проектирование механизированного фрезерного приспособления

Курсовая работа

Проектирование механизированного фрезерного приспособления

1. Краткое описание приспособлений

фрезерный силовой привод резание

Данное фрезерное приспособление предназначено для обработки корпуса.

В приспособление устанавливаются заготовка, закрепляемая винтом.

Принцип работы:

Немеханизированное приспособление:

Рабочий устанавливает заготовку, затем ключом вращает винт и зажимает её. Происходит фрезерование плоскости. Далее рабочий снимает заготовку. Цикл повторяется.

Механизированное приспособление:

Рабочий устанавливает заготовку, включает гидроцилиндр на её зажим, далее происходит фрезерование плоскости, затем включает гидроцилиндр на отжим заготовки, снимает ее, и устанавливает следующую. Цикл повторяется.

2. Силовой расчёт

2.1 Расчёт режимов и сил резания

Торцевая фреза Р6М5: D=50; z=12; B=36 мм

. Глубина фрезерования: t=3 мм

. Подача: S_z=0,06 мм/зуб.

. Скорость резания

                                   u=0,15  m=0,2

К_МV - коэффициент на обрабатываемый материал.

К_ПV=1,0 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности.

К_ИV=1,0 - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

По полученной скорости рассчитаем число оборотов фрезы n:

Полученное значение n округляем по паспорту станка n=200 об/мин

Фактическая скорость резания равна

. Определение силы резания

Сила резания - окружная сила

Значение всех коэффициентов и степеней определяем по таблицам.

5. Определение крутящего момента

. Мощность резания:

Для последующих расчетов нам потребуется знать составляющие силы резания.

При фрезеровании торцевой фрезой относительные значения составляющих сил имеют вид:

P_H/P_z=0.3 P_H=0.3* P_z=0.3*1939,77=581,93H

Pv/Pz=0.9 P_v =0.9 *P_z=0.9*1939,77=1745,79H

2.2 Определение потребной силы закрепления

Проверка на сдвиг под действием горизонтальной и вертикальной нагрузки P_H и P_V.

Уравнения равновесия:

K·P_H·l+k·P_V·x-W·f₁·l₁-N·f₂·l₂=0-N=0

Решая совместно два уравнения, найдем потребную силу закрепления:

W=

К - коэффициент запаса который находится по формуле:

4,32

Где: К₀ =1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К₁ =1,6 - коэффициент, учитывающий возрастание сил обработки при затуплении инструмента;

К₂ - 1,2 коэффициент, учитывающий непостоянство сил резания из-за непостоянства снимаемого при обработке припуска;

К₃ =1 - коэффициент, учитывающий изменение сил обработки при прерывистом резании;

К₄ =1 - коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых приводами сил зажима;

К₅ =1 - коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых сил зажимных устройств с ручным приводом;

К₆ =1 - коэффициент отражающий неопределенность положения мест контакта заготовки с установочными элементами и изменение связи с этим элементом трения, противодействующих повороту заготовки на базовой плоскости.

Потребная сила закрепления W=15,6кН

2.3 Выбор и расчет силового привода

Для обеспечения усилия выбираем гидропривод, а в качестве двигателя берем гидроцилиндр для уменьшения габаритов и легкого монтажа фрезерного приспособления.

Вбираем гидроцилиндр по потребной силе закрепления W.

Для нашего случая походит гидроцилиндр 7021-0121 ГОСТ19899-74

с параметрами:

. Давление в гидросистеме р=10МПа

. Усилие на штоке цилиндра W_ц=12,3кН

. D_порш=

Выбираем ближайший стандартный диаметр.

D_порш=40 мм; d_шток=20 мм

2.4 Расчет на прочность наиболее нагруженной детали

Наиболее нагруженной деталью приспособления являются винты крепления гидроцилиндра к плите.

Рассчитаем вал на сжатие по формуле:

,

где: i=4-количество винтов; Р=12300Н-сила на штоке цилиндра; d=0,00414 мм-внутренний диаметр резьбы М5

[σ]=610МПа-допускаемое напряжение на растяжение (материал сталь45)

Условие выполняется, значит, исполнительные размеры приспособления выбраны правильно.

3. Расчёт точности приспособления

При обработке заготовки необходимо выдержать следующий размер высоту детали 118±0,04

Расчет на точность приспособления будем вести на высоту 118±0,04 по формуле:

где:   - допуск выполняемого при обработке размера заготовки

=1,2 - коэффициент, учитывающий, что не все параметры, входящую в формулу, подчиняются нормальному распределению

=0,8 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках

=0,7 коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в случайной погрешности, вызываемой от приспособления

=0,08 мм - погрешность закрепления выбирается по таблице П4 [3]

=0 - погрешность базирования

=0 - погрешность установки приспособления на станке

- погрешность положения заготовки, возникающая в результате изнашивания элементов приспособления

где β₂=0,25 - коэффициент ля установочного элемента: вкладыш из стали У8А;

N=88600 шт./год-количество контактов заготовки с опорой (см. пункт 4); n=0,4 - коэффициент по износу.

- перекос инструмента

- погрешность настройки станка

= 0,01 мм-допуск на координату установки

=0,006 мм-допуск на щуп;

=0,035 погрешность настройки, вносимая рабочим

=0,12 экономическая точность данного метода обработки

По этой формуле мы определили погрешность изготовления приспособления

=0,71 мм для выдерживания размера заготовки 118±0,04

4. Технико-экономическое сравнение двух вариантов приспособления

Сравнение будем вести по технологической себестоимости при использовании немеханизированного и механизированного приспособления.

Себестоимость изготовления деталей для немеханизированного приспособления определяется по формуле:

;

Для механизированного приспособления:

.

где:   - заработная плата рабочего, отнесённая к одной детали

где:   - штучное время изготовление партии деталей

- тарифная ставка рабочего первого разряда (300 рублей/час)

- тарифный коэффициент (третьего разряда - 1.3)

Р - годовые затраты на эксплуатацию приспособления

;

n - коэффициент использования источника давления.

;

n=1 - число обрабатываемых заготовок в приспособлении

-основное время; S_z-подача на зуб; z-число зубьев фрезы; n-число оборотов фрезы; l-длина обрабатываемой поверхности; l₁, l₂-длина врезания перебега соответственно

t_ус=0,18 - время на установку и снятие заготовки;

t_зо - время на закрепление и открепление заготовки(t_зо=0,25 мин для ручного и t_зо=0,12 мин для механизированного приспособления);

t_ос=0,08 мин - время на очистку станка от стружки;

tп=0,09 мин - время на управление станком по переходу;

Для немеханизированного приспособления:

t_в1=0,18+0,25+0,08+0,09=0,6 мин

Для механизированного приспособления:

t_в2=0,18+0,12+0,08+0,09=0,47 мин

t_{О.О,;Т,О,;ОТ}=8% t_опер=0,08*(t₀₊ t_в) - время на организационное технологическое обслуживание и отдых.

Для немеханизированного приспособления:

t_{О.О,;Т,О,;ОТ1}=8% t_опер=0,08*(1,92+0,6)=0,2 мин

Для механизированного приспособления:

t_{О.О,;Т,О,;ОТ2}=8% t_опер=0,08*(1,92+0,47)=0,17 мин

Для немеханизированного приспособления:

Для механизированного приспособления:

Заработная плата рабочего, отнесенная к одной детали:

Для немеханизированного приспособления:

Для механизированного приспособления:

=250% - цеховые накладные расходы

- себестоимость изготовления приспособления

;

где С₀-стоимость одной условной детали приспособления;

Z_n-число деталей приспособления;

Z_с-количество десятков крепёжных деталей в приспособлении;

k₀ - коэффициент сложности приспособления.

Для немеханизированного приспособления:

Количество деталей в приспособлении Z_n= 19, следовательно, группа сложности 3

Коэффициент сложности приспособления k₀=1,7

Количество десятков крепёжных деталей в приспособлении Z_c = 2,4

Для механизированного приспособления:

Количество деталей в приспособлении Z_n= 25, следовательно, группа сложности 3

Коэффициент сложности приспособления k₀=1,7

Количество десятков крепёжных деталей в приспособлении Z_c = 2,8

Для привода:

Количество деталей в приспособлении Z_n= 6, следовательно, группа сложности 2

Коэффициент сложности приспособления k₀=1,5

Количество десятков крепёжных деталей в приспособлении Z_c = 0,4

Для немеханизированного приспособления:

А₁ = (19+2,4)·100·1,7 = 3638 руб.

Для механизированного приспособления:

А₂ = (25+2,8)·100·1,7 = 4726 руб.

Стоимость изготовления привода:

960 руб.

- годовая программа выпуска деталей изготовленных данным приспособлением.

Для немеханизированного приспособления:

Для механизированного приспособления:

=0,5 - коэффициент проектирования

=3 года - срок эксплуатации приспособления

=0,3 - коэффициент эксплуатации

Себестоимость изготовления деталей.

Для немеханизированного приспособления:

Для механизированного приспособления:

;

2291,3 руб.

Определение годового экономического эффекта:

(61,9-57,4)·95688=440164 руб.

Определение срока окупаемости приспособления в годах:

Вывод: механизированное приспособление использовать выгодно, так как оно быстро окупается (с экономической точки зрения) и позволяет повысить годовую программу выпуска с 87948 шт. /год до 95688 шт./год.

Список литературы

1. Ваганов В.М., Гринёв Д.В. «Технологическая оснастка. Технико-экономические расчёты». Псков «Издательство ППИ» 2010 г.

. Горохов В.А. Проектирование и расчёт приспособлений. Минск «Высшая школа» 1986 г. 233 с.

. Справочник технолога машиностроения. В 2-х т. Т2 под редакцией

А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерикова 4-е изд. Переработанное и дополненное. М.; Машиностроение 1985 г.