Разработка станочного приспособления для обработки детали 'Звездочка' на фрезерную операцию

Разработка станочного приспособления для обработки детали 'Звездочка' на фрезерную операцию

Содержание

Введение

Техническое задание

Назначение, устройство, принцип работы приспособления

3 Назначение режимов резания, определение сил резания

4 Расчет нормы штучного времени

5 Расчет усилия закрепления детали

6 Расчет исходного усилия зажимного устройства

7 Расчет пневматического привода

8 Расчет приспособления на точность

9 Расчет экономической эффективности приспособления

9.1 Годовая технологичность себестоимость

9.2 Стоимость приспособления

9.3 Годовая экономия при применении приспособления

9.4 Срок окупаемости приспособления

Заключение

Литература

Введение

Станочное приспособление - приспособление предназначенное для установки и закрепления детали на станке в процессе обработки (они являются неотъемлемой частью станка).

Без применения технологической оснастки в производстве обойтись практически невозможно. Так при выполнении абсолютно любой технологической операции требуется использовать различную оснастку, например: приспособления, вспомогательные инструменты, транспортную и загрузочную оснастку и др. . Причем это относится как единичному, так и к серийному производству. Наиболее широко используемая разновидность оснастки - станочные приспособления. Их назначение состоит в базировании и закреплении заготовок на станках.

При изготовлении деталей в машиностроении большое значение имеет технологическая подготовка производства, основную долю затрат по стоимости и трудоемкости в которой вносит проектирование и изготовление технологической оснастки, в частности, затраты на создание станочных приспособлений. Одним из возможных решений этой задачи является применение унифицированных, стандартизированных функциональных элементов, позволяющие сократить комплект станочных приспособлений и увеличить срок их эксплуатации.

Несмотря на большие различия в конструктивном оформлении, обусловленные многообразием технологических процессов, конструктивных форм и размеров изготавливаемых деталей, типов станков и других факторов, приспособления имеют практически одинаковую структуру, куда входят различные элементы, механизмы и детали.

Приспособления применяют при выполнении различных производственных процессов (при транспортировке, контроле, сборке к г. п.), но наибольшее значение в процессе изготовления деталей машин имеют станочные приспособления. Их число, характер, степень сложности зависят от объекта изготовления и программы выпуска. Чем больше программа выпуска изготовляемых машин, тем труднее применять приспособления (часто даже весьма сложные). Наоборот, чем меньше программа выпуска, тем менее вы-|и'(по применение приспособлений, в особенности специальных. Последние изготовляют единицами и они обычно дороже нормальных, изготовляемых серийно.

Темой данного курсового проекта является: разработка станочного приспособления для обработки детали «Звёздочка» на фрезерную операцию.

станочный приспособление деталь обработка

1 Техническое задание

Таблица 1 - Техническое задание

2 Назначение, устройство, принцип работы приспособления

Движение поршня происходит под действием сжатого воздуха. Подавая воздух через отверстие корпуса (позиция А) крышки, для чего в это резьбовое отверстие ввинчивается наконечник шланга компрессора, шток с поршнем движется вверх, тем самым разжимается заготовка, и снимается быстросъёмная шайба.

Кольца поршня имеют прорезь под углом 450 . .Поршень 3 закреплен на шток гайкой , шайбой и шплинтом. .В корпусе 1 в месте выхода штока расположено уплотняющее устройство (сальник), предупреждающее просачивание воздуха через зазор между штоком и отверстием в крышке сальника . крепление крышки сальника к корпусу осуществляется шпильками. крышка крепится к корпусу шпильками . Выпуская воздух из камеры, за счёт пружины поршень опускается вниз, вставляется быстросъёмная шайба, заготовка зажимается.

Пневматические зажимные устройства используют сжатый воздух давлением 0,4 … 0,5 МПа от цеховых сетей. Такие приводы не нуждаются в специальных источниках энергии , не требуют возвратных трубопроводов, т.к. отработанный воздух выпускается в окружающую среду.

3 Назначение режимов резания, определение сил резания

Требуется нарезать зубья звёздочки с шагом 25,4, числом зубьев 20.

Выбор фрезы

Выбираем фрезу червячную для нарезания зубьев звёздочки :

t = 25,4 ; d = 15.88 ; обозначение : 2523 - 0043 ; 2523 - 0143 ;

ГОСТ 15127 - 83 ; материал фрезы - быстрорежущая сталь марки Р6М5;

диаметр посадочного отверстия = 40мм, наружный диаметр фрезы

D= 112мм, общая длина L = 112мм, вес = 4,9кг, производители :

«ЛИЗ», «СИЗ», «Фрезер»

Определяем глубину резания

t = 5

(где 5 - это слой материала, срезаемый за один проход )

Определяем подачу на зуб (величина перемещения)

Величину технологически допустимой подачи выбирают с учетом следующих факторов:

заданного качества поверхности и требуемой точности;

мощности станка;

размеров нарезаемого зуба;

количества зубьев колеса.табл = 0,12 - 0,18 мм/зуб= 0,15 мм/зуб (среднее значение подачи)

Sтабл.- табличное значение подачи, мм/об ;  

Расчитываем скорость резания по формуле

где :- поправочный коэффициент

D - диаметр инструмента = 112мм- стойкость инструмента = 180 мин (выбирается по справочнику Кассиловой

Ср = 101

показатели степени:

х = 0,88= 0,75= 1,0

р = 0,1= 0,87= 0,33

являются табличными значениями и находятся по справочнику Кассиловой.

= Kmv x Kпv х Kuv

где Kmv = 0,6 - коэффициент учитывающий обрабатываемый материал;пv = 1,0 - коэффициент учитывающий инструментальный материал;

Kuv = 0,65 - коэффициент учитывающий условия обработки

где Qв - коэффициент текучести или вязкости обрабатываемого материала

Кr - (по таблице)= 0,6 X 1,0 x 0,65 = 0,39

Расчитываем частоту вращения шпинделя по формуле

Корректируем по паспортным данным станка (ПДС)д = 160 об/мин

Расчитываем действительную скорость резания по формуле

где П = 3,14

D - диаметр фрезы = 112мм

n - действительная частота вращения шпинделя

Расчитываем минутную подачу по формуле

м = Sz x z x n = 0,15 х 20 х 160 = 480 мм/мин

Корректируем по паспортным данным станка (ПДС)м = 400 мм/мин

Расчитываем мощность затрачиваемую на резание по формуле

где : Рz - сила резания

V - скорость резания

где Qв - коэффициент твёрдости обрабатываемого материала

Проверяем достаточность мощности привода станка

Расчитываем основное время по формуле- врезание и перебег фрезы, мм;- ширина зубчатого венца колеса, мм (при одновременной

обработке нескольких зубчатых колес умножается на их

количество);- число зубьев нарезаемого колеса;- частота вращения фрезы, мин-1о - подача, мм/об;

К - число заходов червячной фрезы.

4 Расчёт нормы штучного времени

Рассчитываем норму штучного времени по формуле

Тшт = То + Тв + Тобс + Тотд (мин)

Тшт = 49 + 2,1 + 2,3 + 2,04 = 55,4 мин

где То - основное время = 49 мин

Тв - вспомогательное время = 2,1 мин

Тобс - время на обслуживание рабочего места = 2,04 мин

Тотд - время на отдых = 2,04 мин

Рассчитываем вспомогательное время по формуле

Вспомогательное время на зубофрезерную операцию устанавливают в зависимости от способа установки детали, типа станка, вида подачи, числа проходов, длины обработки и массы детали.

При установке на оправке нескольких деталей на каждую последующую добавляется 0,18 мин.

Время на обслуживание рабочего места

где Топ - оперативное время = 51,1 мин

аобс - коэффициент времени на обслуживание = 4,5

где То - основное время = 49 мин

Тв - вспомогательное время = 2,1 мин

Время перерывов на отдых и личные надобности

где аотд - коэффициент времени на отдых = 4

Топ - оперативное время = 51,1 мин

Определяем подготовительно-заключительное время

Подготовительно-заключительное время Тпз рассчитывают с учетом группы станка по соответствующим таблицам нормативов и включает время:

на наладку станка, инструмента и приспособлений;

на настройку станка для обработки колеса с косым зубом;

на пробную обработку деталей;

на получение инструмента и приспособлений до начала и сдачу их после окончания обработки партии деталей.

Тпз = 20 + 8,5 + 4,5 + 7 = 40 мин

Рассчитываем штучно - калькуляционное время

Штучно - калькуляционное время рассчитывается для планирования

и подетальной калькуляции производственных затрат, когда Тп.з

не включено в норму Тшт:

где Тшт - штучное время = 55,4 мин

Тпз - подготовительно-заключительное время = 40 мин

Определяем норму выработки

Норма выработки, т.е. количество единиц продукции, которое

должно быть изготовлено за расчетный период времени.

Где Тсм - продолжительность смены в минутах = 180 мин.

Тпз - подготовительно-заключительное время = 40 мин.

Тшт - штучное время = 55,4 мин.

5 Расчёт усилия закрепления детали

При вычислении силы зажима W для обеспечения надёжного закрепления вводится коэффициент запаса К, который учитывает нестабильность силовых воздействий на заготовку.

Расчет зажимного усилия

Где К - коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку

f - коэффициент трения (выбирается по таблице) = 0,16

К = К0 х К1 х К2 х К3 х К4

где К0 = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса

К1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности заготовки = 1,2 (при черновой обработке)

К2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (по таблице) = 1

К3 - коэффициент, учитывающий непостоянство зажимного усилия = 1 (при пневмозажиме)

К4 - коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании = 1,2

К = 1,5 х 1,2 х 1 х 1 х 1,2 = 2,16

6       Расчет приспособления на точность

где К = 1,2 - коэффициент зависящий от случайных погрешностей,

 с = 0 - погрешность станка в ненагруженном состоянии вызываемая погрешностями изготовления и сборки, мм;

пр = 0,05- погрешность расположения на станке посадочных поверхностей, мм;

 оп = 0 - погрешность расположения опорных точек поверхностейотносительно посадочных поверхностей приспособления, мм;

 биб - погрешность базирования заготовки в приспособление, мм;

 з = 0 - погрешность вызываемая закреплением заготовки, мм;

 и = 0 - погрешность изготовлении инструмента, мм;

 ри = 0 - погрешность расположения инструмента в станке, мм;

 д = 0 - погрешность вызываемая деформацией при обработке, под действием сил резания, мм;

 = 0 - погрешность вызываемая износом инструмента, мм;

Погрешность базирования

Определяем наибольший зазор в соединении отверстия, диаметром равным 50H8, с втулкой диаметром равным 50е8 :

Smax = ES - ei = 39 - (-89) = 128 мкм = 0,128 мм

7 Расчет исходного усилия зажимного устройства

Расчёт исходного усилия Q

где W - зажимное усилие, Н;

µ - К.П.Д. силового привода.

Проверка диаметра штока на прочность и устойчивость

 , (24)

где [σ]= 340 - допустимое напряжение материала штока на растяжение (смятие), МПа;

где D - диаметр цилиндра, мм;

d - диаметр штока, мм;

p = 6,3 - давление масла в гидросистеме, МПа;

µ = 0,95 - КПД силового привода.

 Н

 ,

 ,

Диаметр штока d удовлетворяет условию прочности и устойчивости, так как диаметр штока больше минимального возможного диаметра штока

8 Расчёт приспособления на точность

При установке приспособление выверяется и устанавливается на стол станка по техническим требованиям: отклонение от перпендикулярности осей установочных пальцев относительно основной поверхности не более 0,05 мм на длине 100 мм.

где К = 1,2 - коэффициент зависящий от случайных погрешностей,

 с = 0 - погрешность станка в ненагруженном состоянии вызываемая погрешностями изготовления и сборки, мм;

пр = 0,05- погрешность расположения на станке посадочных поверхностей, мм;

 оп = 0 - погрешность расположения опорных точек поверхностей относительно посадочных поверхностей приспособления, мм;

 биб - погрешность базирования заготовки в приспособление, мм;

 з = 0 - погрешность вызываемая закреплением заготовки, мм;

 и = 0 - погрешность изготовлении инструмента, мм;

 ри = 0 - погрешность расположения инструмента в станке, мм;

 д = 0 - погрешность вызываемая деформацией при обработке, под действием сил резания, мм;

 = 0 - погрешность вызываемая износом инструмента, мм;

Погрешность базирования

Определяем наибольший зазор в соединении отверстия, диаметром равным 8H8, с пальцем диаметром равным 8g6:

 мм.

где Smax - наибольший зазор, мм;

L - межцентровое расстояние между отверстиями, мм.

где a =38, b =132,5 - расстояния между центрами отверстий, мм.

 мм

 ,

Возможный перекос 0,03 мм на длине 100 мм.

Необходимо соблюдение условия на точность

σs ≤ а

где а = 0,1 - допуск на размер по 10 квалитету

,092 ≤ 0,1

Условие выполняется.

9 Расчет экономической эффективности

.1 Годовая технологичность себестоимость

где С - годовая технологическая себестоимость, у.е.;

Сс - себестоимость одного станкочаса или часовая ставка рабочего, у.е./час;

Тшт - штучное время, мин;- размер годовой программы, шт;

Н - накладные расходы цеха, %;

Спр - стоимость приспособления, у.е.;

А - срок амортизации приспособления, год;- годовые расходы, связанные с эксплуатацией приспособления, %;

9.2 Стоимость приспособления

 ,

где k - стоимость одной детали приспособления, у.е.;- количество деталей в приспособлении, шт.

Таблица 2 - Данные по вариантам

По проектируемому приспособлению

По существующему приспособлению

9.3 Годовая экономия при применении приспособления

где С1 - годовая технологическая себестоимость по проектируемому приспособлению, у.е.;

С2- годовая технологическая себестоимость по существующему приспособлению, у.е.;

Э = 2565 -1737,3 = 827,7 у.е.

.4 Срок окупаемости приспособления.

. Применения приспособления к станку считается экономичным, если ,

0,225г 3 г - приспособление считается экономичным

Заключение

В данном курсовом проекте разработано приспособление для сверления отверстия. Выполнен расчёт на точность в зависимости от конструкции приспособления, применяемого инструмента и оборудования. Приведён расчёт усилия закрепления обрабатываемой детали в приспособлении, расчёт гидропривода и его штока на прочность, расчёт режимов резания для сверления отверстия детали «Корпус». Разработаны технические требования на приспособление, устройство и принцип его работы.

Приспособление удовлетворяет требованиям точности базирования и закрепления.

Литература

. Н. П. Косов. Станочные приспособления. «Машиностроение» , 1977г.

.М. А. Ансеров. Приспособления для металлорежущих станков. «Машиностроение» ,1975 г.

. Ю. И. Кузнецов. Справочник. Оснастка для станков с ЧПУ. Москва. «Машиностроение» ,1990 г..

. А. К. Горошкин. Справочник. Приспособления для металлорежущих станков. Москва. «Машиностроение» , 1979 г.

. В.С. Корсаков. Основы конструирования приспособлений в машино-

строении .М., «Машиностроение», 1983 г.

. А.П. Белоусов. Проектирование станочных приспособлений. М.,

В.ш. 1980 г.

. Справочник технолога-машиностроителя в 2х томах. Под ред.

А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, М., Машиностроение,1985.

. Б. Н. Вардашкин , В. В. Данилевский. Справочник. Станочные приспособления. 1; 2 том. Москва . «Машиностроение» 1984 г.

. Б. И. Черпаков . Технологическая оснастка. Москва. ACADEMA 2005г.

. В. А. Ванин, А. Н. Преображенский. Приспособления для металлорежущих станков.

. С. М. Зонненберг, А.С. Лебедев. Пневматические зажимные приспособления ,1953 г.

. Г. Г. Овумян ,Я. И. Адам. Справочник зубореза. Москва. «Машиностроение», 1983 г.

. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство. Москва. «Машиностроение», 1984 г.