Приспособление фрезерное для обработки трубки из стали 12Х18Н10Т

КЭ.doc

Утверд. Горизонтально-фрезерная 015

Приспособление фрезерное.cdw

Регулировку осевого и радиального положения трубки
осуществлять винтами поз. 11

Приспособление фрезерноеГ.cdw

Регулировку осевого и радиального положения трубки
осуществлять винтами поз. 11

КП.docx

Технологическая часть 3
Конструкторско-технологическая характеристика
детали и технологической операции выполняемой
с применением проектируемого приспособления3
Технологическое назначение и краткое описание
проектируемого приспособления 5
Характеристика используемого технологического
4 Описание используемого режущего инструмента 7
5 Описание используемой вспомогательной
технологической оснастки9
6 Оформление операционной карты технологического
7 Разработка схемы наладки станка на выполнение
рассматриваемой технологической операции11
8 Оформление заказа на проектирование станочного
Конструкторская часть 13
1 Проектирование станочного приспособления 13
2 Анализ конструкции приспособления и его
функциональных элементов13
3 Расчёт погрешности базирования заготовки
4 Расчёт усилия закрепления заготовки в приспособлении 16
Целью курсового проекта является разработка приспособления для сверления отверстий. Разрабатываемое приспособление должно обеспечивать точность расположения отверстий в детали что достигается базированием и закреплением заготовки. По схеме базирования выполняется расчёт точности приспособления по крутящему моменту при сверлении и осевой силе рассчитывается сила зажима заготовки в приспособлении.
Для фрезерования трубки применяем фрезерное приспособление с винтовым зажимом.
Применение фрезерного приспособления позволяет фрезеровать торец трубки без предварительной разметки. Фрезерование в таком приспособлении получается более точным чем по разметке по данному углу. Приспособление ориентирует и закрепляет деталь во время обработки поэтому поворот фрезы на угол 60 не требуется. Приспособление представляет собой металлический ложемент с откидной крышкой. Форма приспособления соответствует обрабатываемой детали. Нижний торец трубки базируется на пальце. Применение фрезерного приспособления значительно сокращает время затрачиваемое на разметку и фрезерование.
Технологическая часть
Конструкторско-технологическая характеристика детали и технологической операции выполняемой с применением проектируемого приспособления
Рисунок 1 - Трубка сталь 12Х18Н10Т
Технические требования анализируются исходя из чертежа детали и её служебного назначения. Оценивается обоснованность предъявляемых требований и их выполнение выбираются способы обеспечения качества в процессе изготовления и методы контроля. Кроме того выявляют наиболее ответственные параметры для которых характерны повышенные требования к шероховатости поверхности точность размеров и формы.
Деталь – составная часть сборочной единицы и многие её размеры являются звеньями сборочных цепей или оказывают влияние на качество сопряжения и взаимное расположение сопрягаемых деталей.
Анализ соответствия требований точности детали её служебному назначению следует выполнять в определенной последовательности.
Рассмотреть требования предъявляемые к твёрдости рабочих поверхностей детали с учётом работы детали в сборочной единице.
Выявить размеры детали имеющие наиболее жёсткие допуски и установить соответствие их служебному назначению исходя из условий эксплуатации детали.
Проверить какие ограничения по отклонениям формы и взаимного расположения поверхностей имеются в технических требованиях. Дать обоснование необходимости их выполнения на основе анализа чертежа сборочной единицы и условий работы детали.
Проверить соответствует ли заданная конструктором шероховатость поверхностей требуемой точности обработки или служебному назначению поверхности детали в сборочной единице.
Проанализируем эти требования с точки зрения служебного назначения трубки. Трубка предназначена для установки в направляющем фланце. Трубка крепится в стакане и фиксирует направляющую стопорным кольцом. Направляющая должна иметь чёткую ориентацию поэтому один торец трубки срезан под углом 60 . Посреди трубки при помощи стопорных колец фиксируется мембрана. По внутренней стороне трубки пропускаются нефтепродукты.
Термическая обработка необходима для снятия внутренних напряжений по лучения требуемой структуры. Трубка изготовлена их коррозионностойкой стали содержащей 18% хрома 10 % никеля и 1% титана. Назначение стали: детали работающие до 600°С. Сварные аппараты и сосуды работающие в разбавленных растворах азотной уксусной фосфорной кислот растворах щелочей и солей и другие детали работающие под давлением при температуре от -196 до +600°С а при наличии агрессивных сред до +350°С. Сталь коррозионно-стойкая аустенитного класса.
Термическая обработка данной стали осуществляется в воде от 1050 до 1080оС после термообработки механические свойства характеризуются максимальной пластичностью и вязкостью невысокими твёрдостью и прочностью.
Наибольшую точность имеют 18f7 26h12 что обусловлено характером сопряжения трубки и фланца при сварке. Базой для обработки служит ось диаметров 18f7.
Погрешности взаимного расположения: радиальное биение относительно базы Г предназначено для предотвращения перекоса детали во время сборки и работы. Допуски биения 003 мм относительно базы Г предназначены для обеспечения работоспособности изделия. Посадочный диаметр 15h8 имеет допуск биения 005 мм.
Заданная шероховатость (Rа = 63 мкм) указывает на черновую обработку большинства конструктивных размеров. Внутренний диаметр трубки обработки не требует. Требования к шероховатости посадочной поверхности (Ra = 08 мкм) обусловлены необходимостью сборки трубки и корпуса. Для обеспечения необходимой шероховатости поверхности после черновой обработки необходимо прошлифовать на бесцентровошлифовальном станке с радиальной подачей шлифовального круга.
Технологическое назначение и краткое описание проектируемого приспособления
Для закрепления заготовки на сверлильной операции проектируем специальное приспособление.
На рис. 2 приведена схема для расчета приспособления.
Рисунок 2 – схема зажимного приспособления
Сила зажима W детали с рычагом-усилителем второго рода (рис. 2)
где W – сила зажима детали в приспособлении Н;
Q – сила на приводе Н;
a и b – длины плеч рычагов
Из рис 3 следует что a = 70 мм b = 55 мм.
Рисунок 3 – Зажимное устройство
Принимаем W = КР = 15 37414 = 563 Н
где К – коэффициент запаса К=15
Тогда сила на резьбе приспособления
Характеристика используемого технологического оборудования
Операция фрезерования контура плиты будет проводиться после операции получения отверстий.
Фрезерование контура плиты будет производится на широкоуниверсальном специализированном фрезерном станке ГФ3200.
Таблица 1 – Характеристики станка
Размеры рабочей поверхности стола мм
Наибольшее перемещение стола мм
Расстояние от оси гоизонтального шпинделя до рабочей поверхности стола мм
Расстояние от оси горизонтального шпинделя до направляющих хобота мм
Пределы частот вращения шпинделя мин -1 :
- поворотной головки
Диапазон подач стола мммин:
-продольных и поперечных
Наибольшая масса обрабатываемой детали (с приспособлением) кг
Мощность электродвигателей приводов КВт
Конус шпинделя по ГОСТ30064-93
- накладной и поворотной головок
Угол поворота головки градус
-в продольной плоскости
-в поперечной плоскости
Габаритные размеры станка мм
Масса станка с электрооборудованием кг
Описание используемого режущего инструмента
Стандартные цилиндрические насадные цельные фрезы изготовляют диаметром 40 100мм длиной до 160 мм; насадные сборные со вставными зубьями из быстрорежущей стали – диаметром 100 250 мм насадные оснащенные винтовыми пластинками из твердого сплава – диаметром 63 125 мм длиной 45 100 мм. Цилиндрические фрезы сборной конструкции с зубьями из быстрорежущей стали бывают одинарные и составные. Одинарные фрезы выпускают длиной 40 50 65мм. Длина составных фрез определяется числом фрез в комплекте.
Число зубьев должно быть по возможности наибольшим. Чем больше число зубьев тем при прочих равных условиях большее число зубьев находится в контакте с заготовкой в процессе резания тем больше суммарная длина режущих кромок одновременно участвующих в работе тем выше производительность и плавность процесса или же при неизменной производительности уменьшается подача на каждый зуб. Вследствие этого уменьшается шероховатость обработанной поверхности. Фрезы цилиндрические с мелким зубом служат для чистовой обработки плоскостей. Они работают с небольшими подачами срезают сравнительно тонкие слои. Размер зубьев и объем стружечных канавок для этих целей требуются небольшие. Поэтому зубьев на дайне окружности данного диаметра фрезы разместится больше чем у фрез с крупным зубом того же диаметра которые используют для черновой обработки. Фрезы сборной конструкции со вставными ножами из быстрорежущей стали и с напаянными твердосплавными пластинками имеют меньшее число зубьев чем цельные насадные фрезы потому что элементы и условия крепления ножей требуют дополнительного пространства для их размещения что неизбежно ведет к увеличению окружного шага между зубьями. Для уменьшения возможности возникновения вибраций при черновой обработке с большой глубиной резания насадные цельные фрезы с крупным зубом рекомендуется делать с неравномерным окружным шагом зубьев.
Рисунок 4– Фреза цилиндрическая
Описание используемой вспомогательной технологической оснастки
Оправки являются оснасткой для фрезерного станка и предназначаются для передачи вращающего момента шпинделя инструменту. Они используются во фрезерных станках всех типов. Конструкция фрезерной оправки зависит от типа станка и используемого инструмента.
Для цилиндрических фрез
Рисунок 5 – Оправка фрезерная
К фрезам этого типа также относятся дисковые прорезные отрезные фасонные и угловые фрезы поэтому их крепление выполняется таким же образом. По способу крепления эти фрезы называют насадными поскольку они надеваются на оправки.
Оправки этого типа могут иметь различную длину части на которой закрепляются фрезы. В большинстве случаев для защиты инструмента от проворота посадка на валу оправки осуществляется с помощью шпонки в пазу который фрезеруют на всю возможную длину установки фрезы. На конце оправки нарезана резьба на которую накручивается поджимная гайка. Для установки фрезы в нужной части оправки используются втулки набор которых входит в комплект фрезерного станка. Втулки имеют разную ширину и путем их подбора фреза размещается в требуемом месте. Для установки удобны регулируемые втулки которые изменяют свою длину при вращении корпуса.
Длинная оправка для горизонтально фрезерного станка закрепляется вторым концом в серьге хобота. Это обеспечивает достаточную жесткость и позволяет установить на оправку более одного инструмента.
Оформление операционной карты технологического процесса
Заполняем операционную карту технологического процесса.
Расчёт режимов резания
Выбор режущего инструмента
Фреза цилиндрическая: Dн = 40 Z=10
Углы заточки γ = 16° α = 5 [7. прил.2 стр.369]
Глубина резания t = 3 +3 +3+ 3+ 2 = 14 мм h = 14 мм.
Sz = (008 – 015) ммзуб [8. табл.33 стр.283]
So = SzZ = 015 10 = 15 ммоб
Значения коэффициента Сv и показателей степени
Сv = 44; q = 029; х = 02; y = 034; u = 01; p = 01; m= 024 [8. табл. 39 стр.286]
Значение периода стойкости Т = 120 мин [8. табл. 40 стр.290]
Общий поправочный коэффициент на скорость резания
Поправочный коэффициент находят по формуле
Kv=KmvKuvKи = 093 11=093
табл.1; 2 табл. 21;
где nv=10 2 табл.2; 3 табл. 10
Кп = 1[8. табл. 5 стр.263] – коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки
Ки= 1 [9. табл. 6 стр.263] - коэффициент учитывающий материал инструмента
QUOTE Kv=083*1*1=083 5. Число оборотов шпинделя
n = 400 обмин (по паспорту станка)
Определяем действительную скорость резания
Определяем главную составляющую силы резания
- поправочный коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала 2 табл.1 2 3 4; 3 табл. 21 22 23;
Значения коэффициента Ср и показателей степени
Ср = 82; х= 075; y = 06; u = 10; q = 086; w = 0 [8. табл. 41 стр.291]
Определяем мощность потребную на резание
L=l+y+Δy+Δ=D2=10 мм [7. прил.4 стр.377]
7 Разработка схемы наладки станка на выполнение рассматриваемой технологической операции
Рисунок 6 – Наладка технологическая
8 Оформление заказа на проектирование станочного приспособления
Фрезеровать скос трубки.
Оборудование – горизонтально-фрезерный станок.
Режущий инструмент – фреза цилиндрическая из быстрорежущей стали
Измерительный инструмент – штангенциркуль.
Рисунок 7 – Эскиз обработки для проектирования фрезерного приспособления
Конструкторская часть
1 Проектирование станочного приспособления
Выбираем фрезерное приспособление с винтовым прижимом который легок в изготовлении и недорог. Такие приспособления широко применяются в мелкосерийном и среднесерийном производстве. Для обеспечения точности обработки выбираем схему базирования которая обеспечит заданную точность.
Для фрезерования выбираем базирование на пальце и ложементе (нижний торец – опорная база точка 5) двойной направляющей базе (точки 1 2 3 4) и опорной базе (точка 6) с фиксацией делали при помощи винта. В результате заготовка лишается 6 степеней свободы. Установочная поверхность (наружный диаметр трубы) предварительно обрабатываются. Это позволит устранить необходимость разметки заготовки перед фрезерованием скоса и позволит получить заданные размеры при работе на настроенном оборудовании. Кроме того базы будут воспринимать силу резания Рz возникающую при фрезерование скоса. Поскольку опорной базой является точка 5 то технологическая и измерительная базы совпадают поэтому погрешность базирования будет минимальной.
2 Анализ конструкции приспособления и его функциональных элементов
Трубка устанавливается на палец поз 8 укладывается на скобу поз 9. и фиксируется прижимом поз. 3 на ложементе поз. 2. Осевое положение трубки можно регулировать в скобе при помощи упора поз 7 и винта поз. 11. Аналогично регулируется высота трубки в пяте.
Откидная планка поз. Зажимает трубку при помощи штока гидроцилиндра с гайкой поз. 17. Приспособление устанавливается в корпусе на планках под углом 30 что обеспечивает фрезерование скоса без поворота фрезы.
Рисунок 8 – Приспособление к фрезерованию скоса трубки
3 Расчёт погрешности базирования заготовки в приспособлении
Выбираем схему базирования на пальце. Опорная база – основание
(точка 5) двойная направляющая база (точки 1 2 3 4) опорная база от проворота детали (точка 6)
Рисунок 9 – Базирование в кондукторе
Расчётная погрешность установки складывается из погрешности базирования (б) погрешности закрепления (з) и погрешности приспособления (пр) и может быть рассчитана по формуле
Приспособление считается работоспособным если выполняется условие
где доп – допустимая по точности обработки погрешность установки
Допустимая погрешность установки
где к1 к2 к3 к4 к5 к6 – коэффициенты.
у – погрешность обработки вызванная упругими деформациями технологической системы
и – погрешность размерного износа
н – погрешность настройки станка
ст – погрешность обработки вызванная геометрическими неточностями станка
т – погрешность от тепловых деформаций системы
Аналитический расчёт по формуле (4) погрешности является весьма трудоёмким поэтому на практике применима формула
доп = (01 04)Тизд = 01 1500 = 015 мм
Тизд = 1 5 для 208h14 мм по чертежу.
Расчёт погрешности базирования
При выбранной схеме базирования трубки на пальце и ложементе технологическая база и измерительная совпадают поэтому погрешность базирования.
Расчёт погрешности закрепления
Погрешность закрепления возникает в связи с изменением контактных деформаций стыка заготовка – опора приспособления.
Погрешность закрепления будет равна
Расчёт погрешности приспособления
Погрешность вызываемая неточностью приспособления определяется погрешностью изготовления установочных элементов приспособления (ус) их износом (и) а также погрешностью установки и фиксации приспособления на станке (с) и для серийного производства определяется по формуле
Расстояние до оси кондукторной втулки H=const значит погрешность установки
D = TD. Поле допуска TD по IT7 диаметра 18 0018 мм
Износ при обработке коррозирнностойкой стали и = 0008 мм.
Погрешность фиксации принимаем с = 0001 мм.
4. Расчёт усилия закрепления заготовки в приспособлении
Для гидроцидлиндра одностороннего действия когда зажим заготовки происходит при поступлении воздуха в бесштоковую полость цилиндра:
где Dy – диаметр пневмоцидлиндра мм;
р – давление сжатого воздуха р = 10 МПа;
= 085 09 – к.п.д. пневмоцилиндра.
Из вышеприведенной формулы следует
С учётом работы пневмоцилиндра в штоковой полости получим
где d – диаметр штока 12 мм. Для гидроцилиндра с обратной пружиной
Принимаем стандартный гидроцилиндр с диаметром Dy =32 мм.
В ходе проектирования было рассчитано и сконструировано фрезерное приспособлении для фрезерования скоса.
Применение приспособления позволяет не выполнять трудоёмких операций разметки а фрезеровать скос трубки быстро и с заданной точностью. Приспособление предназначено для конкретной детали и не имеет переналаживаемых элементов для установки других деталей. Применение оригинального фрезерного приспособления позволяет повысить производительность обработки с соблюдением требований качества получаемых поверхностей. Позиционный допуск для сконструированного приспособления составляет 0012 мм что менее допускаемого значения 015 мм. Приспособление требует дополнительных затрат электроэнергии и масла для гидроцилиндра просто в конструкции и легко обслуживается.
Андреев Г.Н. Новиков В.Ю. Схиртладзе А.Г. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства.– М.: Высшая школа 1999.- 416 c.
Базров Б.М. [ и др.]. Альбом по проектированию приспособлений: Уч. пособие для студентов маш. вузов.– М.: Маш. 1991.- 121с.
Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения»: Уч. пособие для техникумов.– М.: Маш. 1985- 184с.
Косов Н.П. Исаев А.Н. Схиртладзе А.Г. Технологическая оснастка: вопросы и ответы: Уч. пособие для вузов.– М.: Маш.2007- 303с.
Кузнецов Ю.Н. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов.– М.: Маш. 1987.
Станочные приспособления: Справочникпод ред. Б.Н. Вардашкина.- М.: Маш. 1983.-12 т.
Станочные приспособления: Справочникпод ред. Б.Н. Вардашкина.- М.: Маш. 1984.-12 т.
Схиртладзе А.Г.[ и др.]. Станочные приспособления.– М.: Высшая школа 2001- 110 с.
Худякова А.Г. [и др.]. Технологическая оснастка.– М.: Академия 2010- 368 с.
Черпаков Б.И. Технологическая оснастка.– М.: Академия 2003- 281
Станочные приспособления: Справочник в 2 т. Т.1под ред Б.Н. Вардашкина. М. Машиностроение 1984. 592 с.
Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений. М. «Высшая школа» 1974. 264 с.
Корсаков В.С. Основы проектирования приспособлений: М.: Машиностроение 1983. 277 с.
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. М.: Машиностроение 1975. 656 с.

ОК-1.doc

ГОСТ 3.1418-82 Форма 3
Наименование операции Материал Твёрдость Е.В. М.Д. Профиль и размеры М.З. КОИД
5. Горизонтально-фрезерная Сталь 12Х18Н10Т НВ 200 166 31 (240х110 344
Оборудование устройство ЧПУ Обозначение программыТО. ТВ. ТП.З. ТШТ. СОЖ
Горизонтально-фрезерный станок 014
О 02Установить заготовку в приспособлении выверить и закрепить снять
Т 03 трёхкулачковый самоцентрирующийся патрон ГОСТ 2675-83
Т 05Фрезеровать скос
Р 06РИ: Фреза цилиндрическа оправка центровая СИ: калибр угловой штангенциркуль

Деталь.cdw

Сталь 12Х18Н10Т ГОСТ9941-81
Неуказанные предельные отклонения размеров по ОСТ 1 00022-80.
Маркировать Ч и клеймить К на бирке.
*Размеры для обеспечиваются инструментом.
**Размеры для справок.
Размер Д контролировать по образцу.

Приспособление фрезерное СпецГ.doc

icicc] Обозначение Наименование c] ние
Винт регулировочный 2
ИзЛис№ докум. ПодписДат
icicc] Обозначение Наименование c] чание
Стандартные изделия
Гайка М10.5 ГОСТ 5915-70 1
Штифт 6п6х24 ГОСТ 3128-70 8