Проектирование технологической наладки для обработки детали на металлорежущем станке

Проектирование технологической наладки для обработки детали на металлорежущем станке

Содержание

Введение

1. Карта операционных эскизов детали с выбором припуска на обработку

2. Расчёт режимов резания

3. Разработка технического задания на проектирование приспособления по ГОСТ 15.201-2000

4. Разработка эскизного проекта

4.1 Расчёт силы резания

4.2 Расчёт потребной силы зажима

4.3 Выбор видов установочных элементов

4.4 Расчет погрешности установки детали в приспособлении

4.5 Выбор силового зажима

4.6 Расчёт создаваемой силы зажима

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Станочные приспособления являются одним из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства, позволяющих эффективно использовать в производственном процессе станки общего назначения.

Применение приспособлений позволяет:

повысить производительность труда;

повысить точность (жёсткость);

снизить количество рабочих и облегчить условие их труда;

регламентировать время на обработку;

расширить технологические возможности станка;

повысить безопасность и безаварийность работы.

Таким образом, следует сделать вывод о том, что применение приспособлений даёт возможность специализировать и настраивать станки на заданные процессы обработки, обеспечивающие выполнение технологических требований и сокращении времени на установку детали в приспособлении.

Целью данного курсового проекта является проектирование технологической наладки для обработки детали «Ось» на металлорежущем станке и исследование спроектированной наладки на точность выполняемых размеров.

1. Составить операционную карту обработки детали с выбором

припуска на обработку

Для детали «Ось» фрезеровать две лыски, выерживая размер 30-0,28 мм.

Операция: горизонтально-фрезерная.

Оборудование: горизонтально-фрезерный станок, модель 6Р80Ш.

Приспособление: специальное.

Режущий инструмент: набор из дисковых фрез D=100 мм ,Z=20,ГОСТ 3755-78.

Переход 1: Установить, закрепить, открепить деталь, снять после обработки.

Переход 2: фрезировать две лыски одновременно в размер 30-0,28 мм ,=3.2 мкм.

Переход 3: Технический контроль.

Операционная карта обработки двух лысок в размер 30-0,28 мм.

Деталь «Ось» изготавливается из круглого проката из стали 45 ГОСТ 1050-88.

Таблица 1. Химический состав стали 45 ГОСТ 1050-88.,% [2]

Таблица 2. Механические свойства стали 45 ГОСТ 1050-88. [2]

При фрезеровании двух лысок на детали «Ось» применяем горизонтально-фрезерный широкоуниверсальный станок 6Р80Ш.Данный станок предназначен для фрезерования различных деталей из стали, чугуна и цветных металлов цилиндрическими дисковыми фрезами в условиях единичного и серийного производства. На станке можно обрабатывать горизонтальные плоскости, пазы быстрорежущим и твердосплавным инструментом.

Основные характеристики станка: [3]

Размеры рабочей поверхности стола, мм 280×800

Наибольшее перемещение стола, мм

продольное 500

поперечное 160

вертикальное 300

Расстояние, мм

от оси горизонтального шпинделя до поверхности стола 50÷350

от оси вертикального шпинделя до направляющих станины 205 (наим.)

от торца вертикального шпинделя до поверхности стола 50÷350

Угол поворота вертикальной фрезерной головки, в плоскости,

параллельной:

продольному ходу стола 45

поперечному ходу стола:

от станины 45°

к станине 30°

Число скоростей шпинделя:

горизонтального 12

вертикального 12

Частота вращения шпинделя, об/мин

горизонтального 50...2240

вертикального 56...2500

Число рабочих подач стола 12

Подача стола, мм/мин

продольная 25...1120

поперечная 25...1120

вертикальная 12,5...560

Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин

продольного 2300

поперечного 2300

вертикального 1120

Мощность эл. двигателя привода главного движения, кВт 3,0

Габаритные размеры, мм

длина 1525

ширина 1875

высота 1765

Масса, кг 1340

2. Режимы резания

Произведём расчёт режимов резания для операции фрезирования двух лысок в размер 30-0,28 мм(см. карту наладки).

Глубина фрезерования t=18 мм [4]

Подача на один зуб =0.04÷0.06 мм/зуб [4]

При диаметре фрезы D=100 мм и t=2,5 мм принимаем t=0,005 мм/зуб.

Скорость резания - окружная скорость фрезы, м/мин

=  ,

где ,𝑥,𝑦,𝑢,𝑝,𝑞 - коэффициент и показатели степени [4,стр.286,табл.39].

T - период стойкости фрезы, мин; [4,стр.290,табл.40] T=120 мин

Z - число зубьев фрезы; Z=20

B - ширина фрезерования, мм; B=2,5 мм

Рисунок 3.Фрезерование дисковой фрезой.

 - общий поправочный коэффициент на скорость резания

 = ∙  ∙  [4,стр.282]

 - коэффициент,учитывающий качество материала.

= ∙  [4,табл.1,стр.261]

 - фактический параметр,характеризующий обрабатываемый материал , для которого расчитывается скорость резания.

 - коэффициент,характеризующий группу стали по обрабатываемости.

 - показатель степени.

=1 ; =1,0 [4,стр.263]

=1 ∙ =1,23

 - коэффициент,учитывающий состояние поверхности заготовки.

=0,9 [4,табл.5,стр.263]

 - коэффициент,учитывающий материал инструмента.

 =1 [4,табл.6,стр.263]

= 1,23 ∙ 0,9 ∙ 1 =1,1

 [4,табл.39,стр286]

𝑣 = ∙ 1,1=51,02 м/мин

Число оборотов фрезы,

Уточняем число оборотов фрезы по паспорту станка и принимаем ближайшее значение.

=160 об/мин.

Тогда фактическая скорость резания

 = =  = 50 м/мин.

Главная состовляющая силы резания при фрезировании - окружная сила, H

 =  ∙ ,

где 𝑛 - частота вращения фрезы, об/мин

 - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала

=

𝑛 = 0,3 [4,табл.9,стр.264]

 = = 0,94

 [4,табл.41,стр.291]

 =  ∙ 0,94 = 806 Н

Крутящий момент на шпинделе, Н∙м

 =  [4,стр290]

 =  = 40,3 Н∙м

Эффективная мощность резания, кВт

 =  [4,стр.290]

 =  = 1,3 кВт

Мощность станка ( = 3 кВт) достаточно для фрезирования двух лысок размер 30-0,28 мм.

Основное технологическое время.

 =  [5,стр.75]

 - длина рабочего хода, мм

 = +𝑦, мм [5]

 - длина резания, мм

= 18 мм

𝑦 - длина подвода,врезания и перебега инструмента, мм

𝑦 = 21 мм

 - минутная подача, мм/мин

 =  ∙ 𝑛 ∙ Z = 0,05 ∙ 160 ∙ 20 = 160 мм/мин

 =  = 0,25 мин

3. Техническое задание на проектирование приспособления по

ГОСТ 15.201-2000

1. Разработать конструкцию приспособления для фрезирования двух лысок в размер 30-0,28 мм (чертёж детали прилогается).

2. Приспособление, предназначенное для зажима детали при фрезировании лысок, должно обеспечить совмещение конструкторской и технологической базы по размеру 30-0,28 мм.

. Приспособление будет эксплуатироваться в условиях крупносерийного производства.

. Приспособление должно быть ремонтнопригодным и давать возможность замены запасных частей без применения промышленной технологии.

5. Предусмотреть возможность на переналаживание приспособления на обработку других деталей аналогичной конструкции.

. Приспособление должно обеспечить безопасность и доступность эффективного использования в процессе обработки.

. В конструкции приспособления для повышения производительности необходимо предусмотреть мехнизированный привод.

. При проектировании приспособления необходимо предусмотреть обработку заготовок,получаемых штамповкой.

Станочное приспособление для фрезирования двух лысок в размер 30-0,28 мм устанавливается в пазы на столе станка и крепится шпонками поз.10, фиксируется болтами поз.11.

На основание поз.7 устанавливаются призмы поз.5,6, которые крепятся четырмя винтами поз.13 каждая. На основание устанавливается пневмоцилиндр поз.1 .

На ось поз.3 устанавливается пружина поз.4 и упор поз.2, фиксируемые гайкой поз.15 . Один конец упора установлен на шток пневмоцилиндра, другой конец фиксирует и зажимает обрабатываемую деталь.

Деталь устанавливают на призмы до упора в установочный палец поз.8 ,который крепится в планку поз.9 . При подаче сжатого воздуха в нижнюю полость цилиндра происходит движение поршня вверх. Деталь зажимается упором. При подаче воздуха в верхнюю полость цилиндра шток движется вниз,пружина разжимается и деталь раскрепляется.

4. Разработать эскизный проект

4.1 Расчёт силы резания

При фрезеровании двух лысок в размер 30-0,28 мм на заготовку действует окружная сила резания (см. Расчёт режимов резания).

4.2 Расчёт потребной силы зажима

Обрабатываемая деталь наружной цилиндрической поверхностью установлена в призме с углом ⍺=90 и зажата силой W. Повороту детали около её оси противодействуют силы трения, возникающие на поверхностях контакта детали с установочными и зажимными элементами приспособления. Без учёта трения на торце детали

KM=W∙ 𝑟+W∙∙𝑟 [7]

откуда

W=

Рис. 5. Взаимодействие сил резания и сил зажима на деталь,установленную в приспособление.

где K - коэффициент запаса; K =1,4 [7,стр.32]

, - коэффициенты трения между деталью и установочными зажимными элементами приспособления; ,=0,1

⍺=90

M - момент крутящий; M = 40,3 Н∙м

𝑟 - 12,5 мм

Тогда===1909,7

Т.к. сила зажима детали обеспечивается пневмоцилиндром двухстороннего действия,то необходимо определить диаметр цилиндра.

Усилие зажима,создаваемое пневмоцилиндром,определяется по формуле:

 ; [8,стр.222]

где  - диаметр цилиндра,см

р -давление сжатого воздуха, р=4

η - коэффициет полезного действия цилиндра, η=0,85 [8]

,7=0,785 ∙ ∙ 4 ∙ 0,85

 = 8,4 см

Из стандартного ряда выбираем цилиндр =100 мм с действительным толкающим усилием на штоке 435

Установка детали «Ось» во фрезерном приспособлении производится на цилиндрические поверхности 25 и ∅20 мм,предварительно обработанные на предыдущих токарных операциях.Обработанными цилиндрическими поверхностями деталь устанавливается на две установочные призмы,изготовленные из стали 20Х ГОСТ4543-71 [9],которые крепятся к основанию приспособления винтами.

Для точной установки детали с торца устанавливается в планку палец установочный.Пальцы установочные состоят из сферической головки и хвостовика,запресованного в планку.

Чтобы сохранить положение детали во время процесса обработки применяем зажимы,зажим в разрабатываемом приспособлении пневматический (применяем пневмоцилиндр).Силы зажатия достаточно,чтобы обеспечить неизменность положения детали при обработки(см.п.6.2.). Зажим является быстродействующим, безопасным, легко доступным и удобным в использовании.

Для зажима детали применяем зажим,изготовленный из стали 45 ГОСТ 1050 - 74.Приспособления устанавливаются в пазы стола при помощи шпонок.

4.4 Расчет погрешности установки детали в приспособлении

Обрабатываемая деталь «Ось» устанавливается цилиндрическими поверхностями 25 и ∅20 мм на установочные призмы.

Погрешность установки заготовки в приспособлении  вычисляется с учётом погрешностей : ∆ - базирования, ∆ - закрепления заготовок, ∆ - изготовления и износа опорных элементов приспособлений[10]

 = [10,стр.40]

Погрешность приспособления не связана с процессом установки заготовок в приспособлениях, ∆=0.

Тогда

=

Погрешность базирования по наружной цилиндрической поверхности в призме при обработке плоской поверхности при β=0 определим по [10,табл.18,стр.45]

Рис.6. Погрешность базирования при обработке деталей в приспособлениях.

где TD - поле допуска на диаметр детали.

∅258 TD = -0,113 мм.

∆=

Погрешность базирования ∆=  0,0565 мм=56,5 мкм

Погрешность закрепления заготовки при установке на призму определяется по формуле

∆=∙ мкм, [10,стр.52]

где

- твёрдость материала заготовки по Бринеллю

Q - сила, действующая по нормам к опоре, H

 - длина образующей, по которой происходит контакт, см

 - параметр шероховатости поверхности заготовки, мкм

 = 0,086 + = 3,446 мкм

 = 0

HB = 241

 = 20 мкм

∆ =

 =  = 56,62 мкм =0,05662 мм

Рис.7. Погрешность закрепления заготовки при установки на призму.

Погрешность установки обрабатываемой детали на призмах   0,057 мм, что меньше поле допуска на данный размер.

4.5 Выбор силового зажима

фрезерование резание зажим лыска

Силовым зажимом в данном приспособлении служит упор, установленный на оси и на штоке пневмоцилиндра. Пневмоцилиндр служит приводом зажимного устройства,осуществляющего исходное усилие, которое далее преобразуется в усилие зажатия.

Привод должен быть: а) надёжным в работе;быстродействующим; обеспечивать постоянство усилия и возможность определить его заранее;  создавать плавность действия;  компактным;  универсальным.

В разрабатываемом приспособлении при фрезеровании двух лысок в размер 30-0,28 мм применяем пневмоцилиндр двухстороннего действия.

Рис.8. Конструкция пневмоцилиндра двухстороннего действия.

Резиновые кольца на крышке цилиндра служат для смягчения ударов при холостых ходах. Для уплотнения поршня и штока применяют манжеты и кольца из маслостойкой резины.

Давление воздуха прижимает поверхность кольца к поверхности цилиндра так-же,как и при манжетном уплотнении,но конструкция поршня получается проще.

Для устранения быстрого износа уплотнений,поверхность цилиндра и штока делают высокой чистоты =0,1 или =0,050 и в цилиндр подают смазку, шток должен передовать только осевые усилия и не подвергаться изгибу. Материал цилиндра-чугун, поршня-чугун или мягкий сплав. Для предохранения поверхности цилиндра и поршня от ржавчины их покрывают хромом, делают бронзовыми или пластмассовыми. Пневмоцилиндры двухстороннего действия позволяют осуществить значительную длину хода поршня при постоянном усилии.[11]

4.6 Расчёт создаваемой силы зажима

При расчёте силы зажима мы установили,что нам потребуется пневмоцилиндр D=100 мм.

, кг∙с

Q = 0,785 ∙ 4 ∙ 0,85 = 266,9 кг∙с = 2615,6 Н

= 43 мм

 = 45 мм

= 21 мм

 = 20 мм= 7,5 мм

Q = P ∙  ,H [9,стр.173]

P = Q ∙ ,Н

где  - коэффициент трения на оси, = 0,15.

 - коэффициент трения на зажимаемой поверхности, = 0,1.

 - коэффициент трения на поверхности толкающего плунжера, = 0,2.

P = 266,9 ∙  = 266,9 0,72 = 192,1 кгс = 1883,2 Н

Сила резания  =806 Н.Усилие, создаваемое зажимом с пневматическим цилиндром в 2,3 раза больше силы резания, что позволяет говорить о надёжности закрепления детали в разработанном приспособлении для фрезирования двух лысок в размер 30-0,28 мм.

Вывод

Исходя из данных на курсовую работу, спроектировано специальное приспособление для фрезирования двух лысок в размер 30-0,28 мм на деталь «Ось».

Приспособление достаточно просто в изготовлении. В нём используются стандартные изделия, что облегчает его сборку и ремонтопригодность.

Приспособление обеспечивает достаточную прочность выдерживаемого размера и имеет небольшие затраты вспомогательного времени на установку и снятия заготовки.

Использование пневмоцилиндра обеспечивает достаточную силу зажима заготовки, что проверено расчётом.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод о том, что поставленная задача - спроектировать приспособление - выполнено.

1.       «Обработка металлов резанием», Справочник технолога под редакцией А.А. Панова, г. Москва,Машиностроение, 1988 год.

.        «Справочник конструктора-машиностроителя» в  томах под редакцией А.А. Анурьева, том 1, г. Москва, Машиностроение, 1980год.

3.       «Курсовое проектирование по технологии машиностроения» А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред, г. Минск, Высшая школа, 1983 год.

4.       «Справочник технолога-машиностроителя» в  томах, том 2 под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, г. Москва, Машиностроение, 1985 год.

.        «Режимы резания металлов» справочник под редакцией Ю.В. Барановского, г.Москва, 1972 год.

.        ГОСТ 15.201-2000 «Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство», г.Москва, Госстандарт России.

.        «Проектирование станочных приспособлений», А.П. Белоусов,Москва,Высшая школа,1980 год.

8.       «Приспособление для металлорежущих станков», М.А. Аксеров, Ленинград, Машиностроение, 1964 год.

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

.        «Справочник технолога-машиностроителя» в  томах, том 1 под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, г.Москва, Машиностроение, 1985 год.

.        «Основы конструирования приспособлений», Учебное пособие, г. Горький, 1963 год.