Приспособление для сверления последовательно трёх отверстий

записка.docx

Разработка технического задания на проектирование
Разработка схемы установки заготовки
Разработка эскизных вариантов приспособления
Расчет пропускной способности приспособления.
Расчет экономической эффективности конструкции приспособления.
Расчет зажимного усилия.
Выбор и расчет основных характеристик силового механизма.
Расчет на точность выполняемого размера.
Описание работы приспособления.
Машиностроение – ведущий комплекс отраслей в промышленности. Ведущую роль в машиностроении играет станкостроение выпускающее технологическое оборудование приспособления инструменты.
Большое значение в совершенствовании производства имеют приспособления.
Затраты на технологическую оснастку достигают до 20% себестоимости изделия особенно значительны они при создании сложной дорогостоящей и ответственной её части – приспособлений.
Приспособление – это вспомогательное устройство используемое при механической обработке сборке и контроле изделий.
При внедрении переналаживаемых станочных приспособлений в 2..3 раза уменьшается трудоёмкость проектирования и в 3..4 раза – цикл изготовления станочных приспособлений.
Для успешного решения вопросов научно-технического прогресса инженер должен знать теоретические основы создания приспособлений их системы и типовые конструкции; уметь анализировать соответствующие конструкции приспособлений требованиям производства; обладать соответствующими навыками проектирования и расчёта различных приспособлений.
Техническое задание на проектирование приспособления
1 Исходные данные для разработки технического задания
Спроектировать специальное приспособление для обработки 3-х отверстий в детали клин (см. чертеж и рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 Деталь «Клин»
Режим работы цеха – односменный.
Годовая программа выпуска – 3 тыс. шт.год.
Материал детали – Сталь 45 ГОСТ1050-88.
2 Операционный эскиз технологического процесса детали для которого разрабатывается приспособление показан на Рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 Операционный эскиз
Содержание операции:
-сверлить последовательно три отверстия выдерживая размеры 1-4.
3 Оборудование. Для выполнения данной операции принимаем станок радиально-сверлильный JET JRD-460 (см. рисунок 1.3. и технические характеристики таблица 1.1)
Рисунок 1.3 Радиально-сверлильный станок JET JRD-460
Технические характеристики применяемого оборудования
Макс. диаметр сверления сталь:
Ход пиноли шпинделя:
Расстояние от шпинделя до стола:
Диапазон вращения шпинделя:
Ход головки по консоли:
Т-образный паз 3 шт:
Выходная мощность двигателя:
Габаритные размеры (ДхШхВ):
4 Выбор режущего инструмента
В соответствии с исходными данными в качестве режущего инструмента выбираем сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком 2300-2382 ГОСТ 12122-77 (Рисунок 1.4).
Рисунок 1.4 сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком 2300-2382
L1общая длина сверла 115мм.
L2 длина режущей части 80 мм
5 Выбор вспомогательного инструмента.
В качестве вспомогательного инструмента выбираем патрон сверлильный 6150-4029-03 ТУ РБ 0022.3728.021 с коническим хвостовиком МК3.
Рисунок 1.5 Патрон сверлильный 6150-4029-03 ТУ РБ 0022.3728.021
6 Определение режимов резания
Находим глубину резания
По глубине резания типу обработки и шероховатости из справочных данных выбираем подачу: выбираем из таблицы 5ммоб [3 т.35].
Определяем скорость резания
где - коэффициент учитывающий условия обработки [3 т.28].
– показатели степени [ 3 т.28].
Т=60 мин – период стойкости инструмента;
- обобщенный поправочный коэффициент;
- коэффициент учитывающий материал заготовки; [ 3 т.1-4].
- коэффициент учитывающий глубину обрабатываемого отверстия [ 3 т.31].
- коэффициент учитывающий материал инструмента [ 3 т.6].
Определяем частоту вращения заготовки
Округляем частоту вращения по справочным данным станка. Уточняем действительную скорость резания
Находим крутящий момент
где - коэффициент учитывающий условия обработки;
– показатели степени;
где постоянная и показатели степени ; [ 3 т.32].
- поправочный коэффициент представляющий собой произведение ряда коэффициентов учитывающих фактические условия резания;
Определяем мощность резания
Проверяем достаточна ли мощность станка для проведения данной операции
7 Цель и назначение приспособления
Проектируемое приспособление должно обеспечить:
-точную установку и надежное закрепление заготовки при режимах резания и силах резания рассчитанных в п.1.6;
- получения необходимой точности размера согласно операционному эскизу рисунок 1.2;
- удобство установки закрепления и снятия;
8 Технические требования
8.1 Требования назначения.
- приспособление должно иметь пропускную способность –не менее годовой программы выпуска 3000 шт.;
- установочные и присоединительные размеры должны соответствовать рабочему пространству станка согласно п.1.3;
- количество одновременно обрабатываемых заготовок – 1 шт.
- тип привода должен обеспечивать минимальное время зажима заготовки.
- квалификация оператора – 3 разряд.
8.2 Состав продукции.
Приспособление должно содержать :
Установочные элементы для базирования детали.
Силовые приводы для сообщения заданного усилия зажима.
Элементы для определения положения и направления инструмента.
9 Конструктивные требования.
Приспособление должно соответствовать присоединительным размерам и рабочей зоне станка согласно п.1.3 и рисунку 1.6.
Рисунок 1.6 Присоединительные размеры стола станка
10 Требования стойкости к внешним воздействиям.
Приспособление должно соответствовать требованиям эксплуатация в закрытых помещениях климатического исполнения УХЛ категории 4 ГОСТ 15150-69.
11 Требования технологичности.
Конструкция приспособления должна быть технологична.
12 Требования безопасности и охраны окружающей среды
Согласно ГОСТ 12.2.003-91 и ГОСТ Р 54198-2010.
13 Требования совместимости.
Приспособление не должно создавать различных препятствий и помех нормально работе оборудования.
14 Требования к взаимозаменяемости и унификации.
Проектируемое приспособление должно содержать максимальное количество унифицированных узлов и деталей
15 Требования эргономики.
Проектирование приспособления осуществить с учетом требований эргономики по ГОСТ 21752-76 и ГОСТ Р ИСО 11228-1-2009.
16 Требования к составным частям продукции исходным и эксплуатационным материалам.
Составные части приспособления материалы должны быть выбраны таким образом чтобы они обеспечивали требуемую надежность работы
17 Условия эксплуатации (использования) требования к техническому обслуживанию и ремонту.
Приспособление должно быть ремонтопригодно.
Вид обслуживания - ежедневный уход и периодический осмотр согласно указаниям эксплуатационной документации
18 Требования к маркировке и упаковке.
Маркировка должна содержать- товарный знак обозначение изделия и должна соответствовать ГОСТ 26828-86
19 Требования к упаковке по ГОСТ 23170
20 Требования к транспортированию и хранению
Транспортирование и хранение согласно ГОСТ 7566-94.
Разработка схемы установки заготовки
Схема базирования детали в приспособлении должна соответствовать приведенной на рисунке 2 согласно ГОСТ 21495.
Рисунок 2 Схема базирования детали
Описание баз по лишаемым степеням свободы и характеру проявления:
-установочная явная 1-3;
-направляющая скрытая4-5;
Разработка эскизных вариантов приспособления
Для принятой схемы базирования заготовки рисунок 2 и технического задания п.1 разрабатываем два варианта приспособлений: вариант 1 – с винтовым закреплением заготовки (рисунок. 3.1); вариант 2 – с эксцентриковым закреплением заготовки (рисунок. 3.2).
Рисунок 3.1 Приспособление с винтовым закреплением заготовки
Рисунок 3.2 Приспособление с эксцентриковым закреплением заготовки
Расчет пропускной способности приспособления
Пропускная способность приспособления с винтовым закреплением заготовки (рис. 3.1).
Пропускную способность приспособления определяем исходя из штучного времени:
где мин -основное технологическое время для трех отверстий;
мм - размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;
мм - величина врезания;
мм - величина перебега.
ммоб -- подача на оборот;
обмин – частота вращения шпинделя.
мин -- вспомогательное время на закрепление заготовки время управления станком установку инструмента [1];
мин - время на обслуживание рабочего места;
мин - время перерывов на отдых и личные надобности.
Пропускная способность приспособления при односменном режиме работы
где ч – действительный годовой фонд времени работы оборудования при работе в одну смену.
Пропускная способность приспособления больше программы выпуска.
Пропускная способность приспособления с эксцентриковым зажимом (рис. 3.2).
Основное технологическое время мин.
Вспомогательное время мин [1].
Пропускная способность
Пропускная способность приспособления с винтовым зажимом ниже пропускной способности приспособления с эксцентриковым зажимом.
Расчет экономической эффективности приспособления
Экономическое сравнение вариантов конструкций проводим по годовой технологической себестоимости выполнения операции.
Приведённые затраты на единицу продукции определяются по формуле:
где - основная заработная плата производственных рабочих;
руб. - часовая тарифная ставка рабочего 1-го разряда;
- тарифный коэффициент 3-го разряда;
% - накладные расходы на зарплату;
К- стоимость приспособления
- количество деталей в приспособлении;
- удельная себестоимость (себестоимость приспособления приходящаяся на одну его деталь);
К=8000 коэффициент коррекции;
N - годовая программа выпуска;
- коэффициент учитывающий затраты на приспособление;
- коэффициент учитывающий затраты связанные с эксплуатацией приспособления;
года – срок службы приспособления.
Основная зарплата на выполнение операции в приспособлениях:
Стоимость изготовления приспособления:
Технологическая стоимость обработки:
Из расчетов следует что выгоднее с экономической точки зрения применение второй вариант приспособления. Экономический эффект от применения второго приспособления в расчете на одну деталь составит
Годовой экономический эффект от применения приспособления на весь объем выпуска деталей:
Таким образом использование разрабатываемого приспособления экономически оправдано так как экономический эффект от его применения при заданном объеме выпуска деталей составит 156000 руб. в год.
Расчет зажимного усилия
При конструировании нового станочного приспособления силу закрепления находят из условия равновесия заготовки под действием сил резания тяжести инерции трения реакции в опорах и собственно силы закрепления. Полученное значение силы закрепления проверяют из условия точности выполнения операции. В случае необходимости изменяют схему установки режимы резания и другие условия выполнения операций. При расчетах силы закрепления учитывают упругую характеристику зажимного механизма.
Силовой расчет учитывает коэффициент запаса - К поскольку при обработке заготовки возникают неизбежные колебания сил и моментов резания.
Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов каждый из которых отражает влияние определенного фактора [1]:
- гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления ;
- коэффициент учитывающий наличие случайных неровностей на заготовке - для предварительно обработанных;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прогрессирующем затуплении инструмента в зависимости от метода обработки;
- в зависимости от обрабатываемого материала и метода обработки;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистой обработке
- коэффициент учитывающий изменение зажимного усилия прикладываемого к заготовке;
- для ручных зажимов;
- коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
- при удобном расположении и малой длине рукоятки;
- коэффициент учитывающий наличие момента стремящегося повернуть заготовку на опорах.
- для опорного элемента имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания зажимные усилия реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.
По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов (Рисунок 6.1)
Рисунок 6.1 Расчетная схема сверлильного приспособления.
Цилиндрическая заготовка закреплена в призме с углом α и находиться под действием момента обработки и осевой силы . Создаваемые силы и моменты трения противодействуют сдвигу вдоль оси и повороту заготовки.
Тогда расчетная формула имеет вид:
где f1 и f2 – коэффициент трения в контакте заготовки с зажимными и установочными элементами ;
Выбор и расчёт основных характеристик силового механизма
В качестве силового механизма выбираем эксцентрик.
В соответствии с ГОСТ 9061-68 выбираем кулачек эксцентриковый круглый из стали 45; с эксцентриситетом 4 мм; шириной 20мм; диаметром 60 мм. По ГОСТ 8924-69 выбираем рукоятку общей длиной 160 мм диаметром 16мм.
Произведем расчет необходимой силы на рукоятке эксцентрика для зажима заготовки. Рассматривая эксцентрик как круг на который навернут клин можно установить связь между силой закрепления заготовки и силой зажима (Рисунок 7.1).
Рисунок 7.1 Расчетная схема эксцентрика
e=4- мм эксцентриситет;
α=90-φ1= 90-7=83 –угол поворота для менее выгодного положения по условиям самоторможения (φ1=6 8 угол покоя)
φ = 016 – угол трения на поверхности воздействия эксцентрика на заготовку;
l =160мм–плечо приложения силы зажима
Передаточное отношение сил:
Расчет на точность выполняемого размера
Особенностью обработки отверстий на сверлильных станках является наличие в конструкции приспособлений элементов для направления режущих элементов (кондукторных втулок) направление и ориентация инструментов осуществляется непосредственно по режущей части.
Погрешность обработки заготовок на кондукторах во многом зависит от погрешности положения направляющих элементов относительно установочных элементов приспособления. В то же время погрешности связанные с установкой кондуктора на станке не оказывают влияния на точность координатного расположения обрабатываемых отверстий. Элементы для ориентации приспособления на станке в большинстве случаев отсутствуют положение кондуктора определяется свободным вхождением инструмента в направляющий элемент т.е. начало координат таких технологических систем материализуются в элементах для направления инструмента.
При условии что середины полей допуска межцентрового расстояния в детали и кондукторной плите совпадают расчёт целесообразно вести по формуле [4]:
мм - допуск обработки заготовки (ø6+03мм);
- сумма максимальных радиальных зазоров;
- сумма эксцентриситетов втулок;
-сумма погрешностей от перекоса инструмента.
В соответствии с принятой схемой в конструкции приспособления предусмотрена одна вертикальная кондукторная втулка которая впрессовывается непосредственно в отверстие кондукторной плиты. Поэтому имеется только один односторонний максимальный зазор s1 между сверлом и кондукторной втулкой который складывается из максимального зазора посадки (посадка между сверлом и втулкой 6Н8h7) и зазора изнашивания втулки. Максимальный зазор посадки складывается из предельных значений допусков размеров отверстия втулки (+0018 мм) и сверла (-0012 мм). Допуск износа принимается по [4] табл. 3.3 (+002 мм). Тогда мм.
В связи с наличием постоянной кондукторной втулки в расчёте учитывается только один эксцентриситет е1. В соответствии с рекомендациями [4]. стр.87 .
Для одной вертикальной кондукторной втулки будет иметь место одна погрешность от перекоса сверла которая рассчитывается по формуле мм. Здесь s1=0025 мм; m=6 мм расстояние между поверхностью заготовки и кондукторной втулки; длина кондукторной втулки l=13 мм.
Все найденные значения факторов подставляем в формулу и вычисляем значение :
Точность приспособления позволяет выполнять требуемую операцию т.к =0247мм Δ=03мм.
Описание работы приспособления
Приспособление устанавливается на столе радиально-сверлильного станка JET JRD-460 (рисунок 9.1) нижней плоскостью плиты 6 шпонками 30 и крепится на столе станка при помощи болтов М14 вставленных в пазы стола станка. Заготовка устанавливается на опорные пластины 23 и центрируется при помощи призмы 7. Закрепляется заготовка при помощи эксцентрика 21 усилие которого передается через планку 4 и два толкателя 10 на опоры 22. Кондукторная плита 2 с кондукторной втулкой позволяет сверлить отверстие без предварительной разметки детали.
После окончания обработки винт зажимной 13 поворачивается на пол-оборота поднимается кондукторная плита 5. Поворачивается эксцентрик 21 на пол-оборота возвратные пружины 24 автоматически отводят толкатели 10 и опоры 22 после чего снимается деталь.
Перенос приспособления осуществляется при помощи рым болтов 26.
Рисунок 9.1 Устройство приспособления для сверления
В ходе выполнения курсовой работы по курсу “Технологическая оснастка” мною было разработано приспособление для радиально-сверлильного станка JET JRD-460 для сверления в детали последовательно трех отверстиях. Были закреплены навыки по базированию заготовки разработке вариантов приспособлений расчёту пропускной способности экономической эффективности и основных характеристик силового механизма.
Список использованной литературы
Горошкин А.К. «Приспособления для металлорежущих станков» справочник - 7 изд. перераб. и дополн. - М.: ²Машиностроение² 1979г.
Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора: Справочник – Л: Машиностроение Ленингр. отд-ние 1984. – 464 с. ил.
Справочник технолога-машиностроителя. Том 2 под ред. А.Г. Косиловой и др. – М.: Машиностроение 1985 г. – 496 с.
В. А. Горохов. Проектирование и расчёт приспособлений. Минск “ Вышэйшая школа” 1986.
Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах. – Том 1 под ред. Б.Н. Вардашкина и др. – М.: Машиностроение 1984 г. – 592 с.
Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах. – Том 2 под ред. Б.Н. Вардашкина и др. – М.: Машиностроение 1984 г. – 656 с.

приспособление для сверления 12.dwg

Установочные опоры поз. 22 и установочные пластины 23
шлифовать в сборе без призмы 7.
УО"ПГУ" г.Новополоцк
*. Разьеры для справок
Допуск расположения отверстий под кондукторные
Усилие на рукоятках управления не более 80 Н

Чертеж детали 12.dwg

Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Размеры в скобках - после сборки
Покрытие Хим. окс. прм.

Cпецификация.doc

Болт М12х40 ГОСТ 15589-70
Винт 7002-2283 ГОСТ 12458-67
Винт 7006-1186 ГОСТ 9049-69
Винт М3х6 ГОСТ Р 50383-92
Винт М5х12 ГОСТ 11738-84
Винт М8х20 ГОСТ 11738-84
Винт М8х30 ГОСТ 11738-84
Винт М8х50 ГОСТ 11738-84
Приспособление для сверления
УО «ПГУ» г.Новополоцк
Втулка кондукторная 7051-1175
Кулачек эксцентриковый
13-0177 ГОСТ 9061-68
Опора 7034-0282 ГОСТ13440-68
Пластина опорная 7034-0466
Пружина 7039-2029 ГОСТ 13165
Рым-болт М8 ГОСТ 4751-73
Шайба плоская 6 ГОСТ 6958-78
Шайба плоская 16 ГОСТ 6958-78
Шайба стопорная 8 ГОСТ6402-70
Шпонка 7031-0605 ГОСТ14737-69
Штифт 45х24 ГОСТ 3128-70
Штифт 10х40 ГОСТ 3128-70
Штифт 10х70 ГОСТ 3128-70