Проектирование технологической оснастки для обработки детали Ось

kapta Haладки.cdw

ФСПО.ТО0111.911-003КН

Soderzhanie.doc

Описание конструкции детали 6
Химический состав материала деталей 7
Физико-механические свойства 7
Выбор приспособления 9
Обоснование выбора приспособления 9
Описание конструкции приспособления 9
Описание работы приспособления 12
Определение вида опорных элементов 13
5 Описание оборудования 13
Расчет точности базирования заготовки 16
1 Расчет погрешности установки
Составление схемы базирования 17
Определение направления сил и моментов резания при механической
обработки заготовки 19
Расчет усилия зажима приспособления 22
Расчет сил резания при механической обработки заготовки 22
Расчет усилия зажима 23
Список используемых источников 25
ФСПО.ТО0111.991-001 Чертеж детали «Ось»
ФСПО.ТО0111.991-002 Чертеж приспособления «Поводковый патрон»
ФСПО.ТО0111.991-003КН Карта наладки
ФСПО.ТО0111.911-100СБ Чертеж приспособления «Задняя бабка»
Проектирование технологической оснастки для обработки детали «Ось»

Спецификация Задняя бабка1 часть.cdw

ФСПО.ТО.0111.991-100
ФСПО.ТО.0111.991-101
ФСПО.ТО.0111.991-102
ФСПО.ТО.0111.991-104
ФСПО.ТО.0111.991-105
ФСПО.ТО.0111.991-103

Zadnaya Babka.cdw

патрон.cdw

Titulnik kursovika.doc

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
Факультет среднего профессионального образования (колледж)
Проектирование технологической оснастки для обработки детали «Ось»
Курсовой проект выполнен и защищен

Деталь.cdw

Неуказанные предельные отклонения

kursovik.docx

Технологическая оснастка — это различные приспособления которые применяются для более эффективного использования любого вида оборудования. Надежное закрепление и перемещение различных деталей и заготовок фиксация и изменение положения всевозможных инструментов сама возможность использования различных сменных насадок — все это расширяет сферу применения любого станка делает его более многофункциональным а значит — расширяет возможности и увеличивает прибыль предприятия.
Любой станок без дополнительной оснастки может исполнять только ограниченный набор операций выпускать узкоспециализированный набор продукции. Между тем закупив дополнительную оснастку собственник сможет расширить ассортимент выпускаемой продукции.
Например применение дополнительных отливных форм позволит своевременно отреагировать на спрос покупателей: разумная и продуманная закупка оснастки позволит тотчас же начать выпуск нужных деталей из пластика резины и других востребованных материалов — ведь станок уже рассчитан на плавление и заливку материала в форму неразумно не использовать данные возможности. Применение более эффективных методов обработки заготовок и деталей повысит производительность труда позволит сократить издержки и увеличить доход. Внесение изменений в изначальную конструкцию под нужды конкретного покупателя делает сотрудничество с подобной компанией исключительно выгодным а зачастую единственно возможным для потребителей.
Технологическая оснастка может быть самой разнообразной: это инструменты крепежные изделия детали специализированные приспособления для транспортировки и сборки изделий и заготовок формы для отливки инструменты позволяющие отсеивать изделия не соответствующие технологическим требованиям.
Покупка для предприятия новой оснастки ограничивается возможностями технологической системы: каждый станок или другое оборудование рассчитаны на установку того или иного дополнительного оснащения. Технологическая система — это комплекс технических и технологических мер которые совокупно могут быть использованы для производства. При начальной покупке оборудования грамотный собственник непременно принимает во внимание возможности технологической системы — возможности расширения собственного производства.
Оснастка для оборудования может быть самой разной: измерительной контрольной транспортной фиксационной обрабатывающей манипулирующей. Немаловажным плюсом для станка на который может быть установлена подобная оснастка будет развернутый программируемый контроль за работой оборудования: в этом случае собственник получает возможность быстро перенастроить оборудование и максимально автоматизировать процесс. Это позволит добиться высокой производительности при соблюдении качественных нормативов.
Безусловно заявленные характеристики оборудования не всегда соответствуют действительности потому оператор подобного оборудования должен иметь не только высокую квалификацию но и богатейший практический опыт. Это позволяет не только максимально эффективно использовать оборудование но и поддерживать его в рабочем состоянии постоянно.
Серди прочих качеств технологической оснастки важно принимать во внимание не только возможности расширения производства но и экономические факторы. Зачастую случается что предприятию реально необходим не уровень единичного производственного комплекса а изменение производственных способностей в целом. Это требует замены основного действующего оборудования. Подбор подобного оборудования — дело узких специалистов которые должны иметь четкое представление о функциональных возможностях предприятия и о векторе его развития.
1 Описание конструкции детали.
На чертеже представлена деталь типа "Ось" представляет собой тело вращения с различными ступенями с габаритными размерами 339мм и 90. Заготовка выполнена из стали 35ХМ (cталь конструкционная легированная) по ГОСТ 4534-71. Заготовка детали получается прокатом.
Деталь состоит из 6 ступеней: 32мм 1= 4мм; 50мм 1 = 5мм; 38мм 1 = 52мм; 52мм 1 = 25мм; 90мм 1= 12мм; 20мм 1 = 241мм.
В общем деталь имеет шероховатость 6.3.
Ступень с 20 в правой части имеет резьбовое отверстие M14x1-7H c номинальным размером 14мм глубиной 37мм и шириной шага 1мм с точностью 7H. Само отверстие глубиной 48мм. Также в этой части имеется внутренняя фаска 1x45° скругление R = 1мм с 8 квалитетом точности и скос углом 15° и длиной 3мм. Сам 20 имеет 5 квалитет точности полученный путем шлифования.
Ступень 90 имеет 8 отверстий 4мм и 3 паза глубиной 5 мм и R2мм с 8 квалитетом точности.
Ступень 32 имеет паз шириной 3мм и глубиной 2 мм.
На ступени 52 имеется резьба M52x2-6g с номинальным размером 52 мм с шириной шага 2мм и точность 6g. Также с левой и правой стороны имеются фаски 1х45°. В правой части 52 имеется обнижение диаметра со скруглением R = 1мм.
Ступень 38 в левой части имеет обнижение диаметра со скруглением R=1мм. В правой части 38 также имеется обнижения диаметра со скуглениями R = 1мм и со скосо угол которого равняется 30°. В общем 38 имеет точность f9.
2 Химический состав материала детали
Никель (Ni) не более
Таблица 1.1 Химический состав материала Сталь 35ХМ
3. Физико-механические свойства
Таблица 1.2 Механические свойства при Т=20oС материала 35ХМ .
Закалка 850 - 880oC масло Отпуск 585 - 650oC
SB - Предел кратковременной прочности [МПа]
sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации) [МПа]
d5 - Относительное удлинение при разрыве [ % ]
y - Относительное сужение [ % ]
KCU - Ударная вязкость [ кДж м2]
HB - Твердость по Бринеллю [МПа]
Таблица 1.3 Физические свойства материала 35ХМ .
T - Температура при которой получены данные свойства [Град]
E - Модуль упругости первого рода [МПа]
a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T) [1Град]
l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) [Вт(м·град)]
r - Плотность материала [кгм3]
C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T) [Дж(кг·град)]
R - Удельное электросопротивление [Ом·м]
Твердость 35ХМ после отжига HB 10 -1 = 241 Мпа
Температура критических точек материала 35ХМ:
Ac1 = 755 Ac3(Acm) = 800 Ar3(Arcm) = 750 Ar1 = 695
Выбор приспособления
1 Обоснование выбора приспособления
Приспособлениядля крепления должны обладать следующими качествами: надежностью т. е. жесткостью достигаемой подбором приспособлений в соответствии с массивностью обрабатываемых деталей и мощностью станка; простотой и быстротой установки и снятия; точностью установки — точностью фиксирования установочных поверхностей заготовки исключающей ее разметку под обработку и замеры в процессе обработки.
Для передачи вращательного движения от шпинделя к обрабатываемой заготовке служат поводковые патроны и хомутики.
Поводковый патрон позволяет надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей повысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений расширить технологические возможности оборудования.
2 Описание конструкции приспособления
Рисунок 2.1. Поводковый патрон.
-Гайка; 2-корпус; 3-палец-поводок.
Обыкновенный поводковый патрон показан на рис. 2.1. Палец-поводок 3 закреплен гайкой 1 в корпусе 2 конструкция которого обеспечивает безопасность работы поскольку хомутик и палец спрятаны в чаше корпуса.
Рисунок 2.2. Хомутики
-Винт; 2-хвостовик; б)1-палец-поводок; 2-хвостовик; 3-пружина;
Хомутик надевается на обрабатываемую в центрах заготовку и закрепляется винтом 1. Хвостовиком 2 хомутик упирается в палец поводкового патрона.
Рисунок 2.3.Вращающийся центр
-центр; 2-роликовый подшипник;3-упорный подшипник; 4-корпус;
-шариковый подшипник.
Центр вращается на роликовом и шариковом подшипниках расположенных в корпусе. Осевые усилия действующие на центр воспринимаются упорным подшипником.
Рисунок 2.4 Задняя бабка
-корпус; 2-центр; 3-рукоятка для перемещения пиноли; 4-пиноль; 5-винт; 6-рукоядка для фиксации задней бабки; 7-маховик; 8-тяга; 9-рычаг; 10-прижимной рычаг; 11 13-гайка; 12 14-винт
Задняя бабка. В корпусе перемещается пиноль закрепляемая рукояткой . В пиноли устанавливается центр с коническим хвостовиком (или инструмент). Задняя бабка перемещается по направляющим станка вручную или с помощью продольного суппорта. В рабочем неподвижном положении задняя бабка фиксируется рукояткой которая соединена с тягой 8 и рычагом. Сила прижима рычага тягой к станине регулируется гайкой и винтом. Более жесткое крепление задней бабки производится с помощью гайки и винта который прижимает к станине рычаг.
3 Описание работы приспособления.
Все части токарного станка установлены на прочной основе — станине. Та часть станка которая держит и вращает деталь называется передней бабкой. В ее корпусе имеется шпиндель со ступенчатым шкивом на одном конце и патроном — на другом. На другом конце станины находится задняя бабка которая удерживает правый конец детали при обработке в центрах. В верхней части корпуса задней бабки находится пиноль двигающаяся влево и вправо с помощью маховичка с винтом и гайки.
Задняя бабка токарного станка. В коническое отверстие в передней части пиноли вставляется центр. В случае надобности сюда же можно устанавливать сверла развертки и другой инструмент. Заднюю бабку можно передвигать по направляющим станины устанавливая ее на нужное расстояние в зависимости от размеров обрабатываемой детали.
Для механической обработки на деталь “Ось” надевают хомутик закрепляют его винтом а затем предварительно обработанную по торцам деталь с хомутиком устанавливают в центрах станка. Поводок патрона приводится в контакт с хомутиком.
При включении станка обрабатываемая деталь через поводковый патрон и хомутик получает вращательное движение от шпинделя станка.
Между передней и задней бабками помещается суппорт с резцедержателем. Нижняя часть суппорта называемая кареткой или продольными салазками скользит по направляющим станины перемещая резец вдоль обрабатываемой детали. Поперечное движение резца осуществляется с помощью поперечных салазок в верхней части которых помещается поворотная часть суппорта. Она как и станина имеет направляющие по которым двигаются верхние салазки суппорта с резцедержателем. Резцедержатель может быть устроен по-разному это зависит от величины нагрузки действующей на резец.
4 Определение вида опорных элементов
Опорные элементы имеют разнообразную конструкцию которая зависит от формы базы и числа лишаемых степеней свободы. Они разделяются на основные и вспомогательные опоры. Кроме того опоры бывают неподвижными подвижными плавающими и регулируемыми.
Основные опорные элементы характеризуются тем что каждый из них реализует одну или несколько опорных точек для базирования заготовки. Будучи соответствующим образом размещенными в приспособлении они образуют необходимую при выбранном способе базирования совокупность опорных точек. К основным опорам относятся: опорные штыри пальцы пластины центры призмы.
В моём случае обработка ведётся в центрах с поводковым патроном
Рисунок 2.5. Обозначение опор зажимов и установочных устройств.
5 Описание оборудования применяемого при механической обработке заготовок.
Для обработки детали типа «Ось» используют токарные станки. Токарно-винторезные станки предназначены для обработки включая нарезание резьбы единичных деталей и малых групп деталей. Однако бывают станки без ходового винта. На таких станках можно выполнять все виды токарных работ кроме нарезания резьбы резцом. Техническими параметрами по которым классифицируют токарно-винторезные станки являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) или высота Центров над станиной (равная 05 D) наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка. Ряд наибольших диаметров обработки для токарно-винторезных станков имеет вид: D = 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 и далее до 4000 мм. Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка.
Токарно-винторезный станок 16К20.
Станок 16к20 служит для различных токарных работ нарезания разнообразных резьб на заготовках устанавливаемых в центрах или патроне а так же для обтачивания и растачивания конических и цилиндрических поверхностей. Станок имеет мощный привод шпинделя и позволяет обрабатывать заготовки длиной до 1500мм и диаметром до 400мм.
Станок оснащен приводом быстрых перемещений суппорта а также фрикционным механизмом механического типа. Шпиндель имеет проходное отверстие диаметром 55мм. Аэростатическая разгрузка задней бабки обеспечивает лёгкость её перемещения.
Рисунок 2.6 Токарно-винторезный станок 16К20
Сборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезного станка:
- передняя бабка 2 - суппорт 3 - задняя бабка 4 - станина 5 и 9 - тумбы 6 - фартук 7 - ходовой винт 8 - ходовой валик 10 - коробка подач 11 - гитары сменных шестерен 12 - электро -пусковая аппаратура 13 - коробка скоростей 14 - шпиндель.
Таблица 2.1 Характеристики токарного станка 16К20
Наименование параметров
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной
Наибольший диаметр точения над поперечным суппортом
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка
Наибольшая длинна обрабатываемого изделия
Предел числа оборотов шпинделя
Мощность электродвигателя главного движения
Расчёт точности базирования детали.
1 Расчёт погрешности базирования.
Базирование - придаёт заготовке или изделию требуемое положение относительно выбранной системе координат.
Схема базирования - схема расположения опорных точек на базах заготовки и изделия.
Закрепление- приложение сил или пар сил к заготовке или изделия для обеспечения их положения достигнутое при базировании.
Установки - процесс базирования и закрепления заготовки или изделия.
При проектировании технологического процесса механической обработки технологи выбирают установочные базы обрабатываемой детали от которой зависит точность обрабатываемой детали.
Погрешностью базирования называется отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого расчетного положения.
Еб - погрешность базирования
Ез - погрешность закрепления
Пр - неточность приспособления
Большое влияние на Еу оказывает:
Чистота базирования поверхности
Конструкция приспособления
Постоянство сил зажима
Основные причины Ез - деформация базовых поверхностей детали и стыков цепи по которой передаются силы зажима.
Пр погрешность положения заготовки зависит от приспособления.
Епр - погрешность изготовления приспособления по выбранному параметру зависит от погрешности изготовления и сборки установки и других элементов приспособления.
Еус - погрешность установки приспособления на станке (дополнительная величина Еус = 0.005- 0.02мм.)
Еи - погрешность положения заготовки возникающие в результате изнашивания элементов приспособления. Эта величина зависит от погрешность выпуска изделий их конструкции и размеров материала и массы заготовки состава её базовых поверхности (Еи= 0.001мм)
Пр = 0.001+0.005+0.001 = 0.007мм.
2 составление схемы базирования заготовок детали.
Базированием - называется придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат.
Базой - называется поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей ось или точка принадлежащие изделию или заготовке и используемые для базирования.
По назначению базы подразделяются на:
Конструкторская база – база используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Они подразделяются на основные и вспомогательные.
Основная база – конструкторская база детали или сборочной единицы используемая для определения их положения в изделии.
Вспомогательная база – конструкторская база детали или сборочной единицы используемая для определения присоединяемого к ним изделия.
Технологические базы назначают при технологическом проектировании изготовления изделий и непосредственно в процессе их производства.
Технологическая база – база используемая для определения положения заготовки или изделия при изготовлении и ремонте.
Установочная база - база лишающая заготовку или изделие 3 степеней свободы: перемещение вдоль 1 координатной оси и поворота вокруг 2 других осей.
Направляющая - база лишающая заготовку или изделия 2 степеней свободы перемещение вдоль 1 координатной оси и поворотах вокруг другой оси.
Опорная - база лишающая заготовку или изделия 1 степени свободы перемещение вдоль 1 координатной оси или поворота вокруг оси.
Рисунок 3.1. базирование заготовки в приспособлении.3.3. Определение направления действия сил и моментов резания при механической обработки заготовки.
При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца. Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.
В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают реактивные силы действующие на режущий инструмент (рис. 10).
Рисунок 3.2. Схема сил действующих на резец (а) и разложение силы резания на составляющие (б).
Это силы упругого (Ру1иРу2) и пластического (Рп1иРп2) деформирования векторы которых направлены перпендикулярно к передней и главной задней поверхностям инструмента. Наличие нормальных сил обуславливает возникновение сил тренияТ1иТ2 направленных по передней и главной задней поверхностям инструмента. Всю указанную систему сил приводят к равнодействующей силе резания:.
Точка приложения силыRнаходится на рабочей части главной режущей кромки инструмента. Абсолютная величина точка приложения и направление в пространстве силыRпод влиянием ряда факторов (неоднородность структуры и твердости заготовки непостоянство срезаемого слоя металла и др.) являются переменными. Поэтому для расчетов используют не равнодействующую силу резанияR а ее составляющие действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям –РхРуРz. Для токарной обработки.
Ось Х – линия центров станка; ось У – горизонтальная линия перпендикулярная линии центров станка; осьZ– линия перпендикулярная плоскости ХОУ (рис.10).
СилаРz–вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силеРzопределяют крутящий момент на шпинделе станка эффективную мощность резания деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ изгибающий момент действующий на стержень резца а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.
СилаРy–радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силеРуопределяют величину упругого отжатия резца от заготовки ведут расчет технологической системы на жесткость. СилаРустремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта способствует появлению вибраций.
СилаРХ– осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе Рz рассчитывают механизм подачи станка а также изгибающий момент действующий на стержень резца.
Сила Рг действует при всехвидах токарной обработки тогда как осевая и радиальная силы в некоторых случаях отсутствует например при подрезании торца трубы резцом при продольной подаче отсутствует радиальная сила.
Сила Pz действует при всехвидах токарной обработки а силы Рх и Ру в отдельных случаях отсутствуют. При подрезании торца трубы (продольная подача) резцом показанным на рис. 10 радиальная сила Ру равна нулю.
Составляющая Pz имеет место при всехвидах токарной обработки а составляющие Рх и Ру в некоторых случаях могут отсутствовать.
Вертикальная сила Рг действует при всехвидах токарной обработки. Эта сила стремящаяся отжать резец вниз и изогнуть деталь вверх является определяющей для расчета мощности станка.
Сила Рz действует при всехвидах токарной обработки а силы Р х и Р у в отдельных случаях отсутствуют. При подрезании торца трубы продольной подачей резцом показанным на рис. 13 радиальная сила Р у равна нулю.
Вертикальная сила Рг действует при всехвидах токарной обработки. Эта сила стремящаяся отжать резец вниз и изогнуть деталь вверх является определяющей для расчета мощности станка. Осевая сила или сила подачи Рх действует в горизонтальной плоскости в направлении противоположном продольной подаче. Радиальная сила Ру действует в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси изделия. Эта сила отталкивает резец от обрабатываемой детали и создает давление на суппорт.
Сила Рг (вертикальная составляющая) действует при всехвидах токарной обработки.
Расчёт усилия зажима приспособления.
1. Расчёт сил резания при механической обработке заготовки точением.
На токарно-винторезном станке 1К62 производится точение поверхности диаметром 90 мм и длиной 241мм.
Обрабатываемый материал сталь 35ХМ.
)Берём проходной резец из твёрдого сплава Т15К6.
Припуск снимаем за 1 проход.
Глубина резания t=04мм
)Расчёт скорости резания.
Ширина резца – 5 мм;
Поправляющий коэффициент для обработки:
)Расчёт силы резания:
Сp=300; y=075; n=-0.15.
)Расчёт мощности резания.
)Расчёт момента кручения:
2. Расчёт усилия зажима.
Заготовка установлена в центрах и поджата силой Р3 (составляющая Rz силы резания и осевая сила действующая со стороны переднего центра условно не показаны).
Рисунок 4.1 Расчетная схема
P3=K1-3tg+φ1tgφ2×l1aпctg+φ1×Rz2+(Ry-05RxDобL3)2 (4.7)
В результате работы над курсовым проектом «Проектирование технологической оснастки для обработки детали «Вал»» мною было разработано приспособление для закрепления детали на токарно-винторезном станке модели 1К62.
Произведенные расчеты силы закрепления позволили сделать вывод о надежном закреплении заготовки в приспособлении. Из вышесказанного можно сделать вывод что приспособление спроектировано верно и является наиболее эффективным.
Список используемых источников
Металлорежущие станки. Каталоги-справочники. НИИМАШ 2010г
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т. 2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 7-е издание перераб. и доп. – М.: Машиностроение 2005. 496 с. ил.
А.П. Белоусов Проектирование станочных приспособлений. 8-е издание. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 2011.
А.К. Горошкин Приспособления для металлорежущих станков. Справочник 13-е издание перераб. и доп. - М. - Машиностроение 2007г.
А.А. Шатилов Станочные приспособления Справочник . – 4-е издание перераб. и доп. - М. - Машиностроение 2008г.

Задняя бабка часть 2.cdw

ФСПО.ТО.0111.991-100