Проектирование технологической оснастки для обработки детали на металлорежущем станке

Тит ПЗ.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕМ СТАНКЕ

Ведомость заполн2013.doc

Пояснительная записка
Станочное приспособление
Проектирование технологической оснастки для обработки детали на металлорежущем станке
МИВУ.151001-25.00.000 ДП

Пояснительная записка 2015.doc

Описание и анализ оснащаемой технологической операции
1 Техническое задание
2 Операционного технологического процесса обработки заданной поверхности
3 Выбор схемы базирования на операции
Классификация проектируемого станочного приспособления и выбор металлорежущего станка
1 Классификация проектируемого станочного приспособления
2 Выбор металлорежущего станка
Выбор и обоснование применяемого режущего инструмента
Расчет необходимой точности обработки и выбор базирующих и координирующих устройств
Расчет погрешности базирования
Расчет сил закрепления
Расчет погрешности закрепления
Расчет погрешности установки
Описание работы обслуживания и контроля наладки
Список используемых источников
Интенсификация производства в машиностроении неразрывно связана с техническим перевооружением и модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.
В общем объеме средств технологического оснащения примерно 50% составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:
надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки;
стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего;
повысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений;
расширить технологические возможности используемого оборудования.
В зависимости от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. Для массового и крупносерийного производства в большинстве случаев применяют специальные станочные приспособления. Специальные станочные приспособления имеют одноцелевое назначение для выполнения определенных операций механической обработки конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоемки и дороги при исполнении. В условиях единичного и мелкосерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений (УСП) основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлений более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.
Создание любого вида станочных приспособлений отвечающих требованиям производства неизбежно сопряжено с применением квалифицированного труда. В последнее время в области проектирования станочных приспособлений достигнуты значительные успехи. Разработаны методики расчета точности обработки деталей в станочных приспособлениях созданы прецизионные патроны и оправки улучшены зажимные механизмы и усовершенствована методика их расчета разработаны различные приводы с элементами повысившими их эксплуатационную надежность.
Описание и анализ оснащаемой технологической операции
1 Техническое задание
Спроектировать технологическую наладку для обработки детали на металлорежущем станке. Исследовать спроектированную наладку для операции «Сверлильная» на точность выполнения размеров.
На данной операции производиться сверление отверстий в условиях серийного производства;
-геометрические параметры:
-Точность выполняемой операции в мм:
на данной операции производиться получение поверхностей следующих классов точности IT 14 .
Способ обеспечения заданной точности по предварительной настройке станка
Годовая программа выпуска всех типоразмеров Nг = 5000шт
Рисунок 1.2 Операционный эскиз рассматриваемой операции
2 Операционного технологического процесса обработки заданной поверхности
- Установить деталь и закрепить.
- Сверлить последовательно 4 отверстия Ф12 мм с поворотом детали;
3 Выбор схемы базирования на операции.
Анализируя техническое задание эскиз детали под выполняемую операцию из ГОСТ 21495-76 выбираем теоретическую схему базирования и из ГОСТ3.1107-81 возможные схемы практической реализации.
Практическая схема базирования детали "Коробка сателлитов" для операции ХХХ ''Сверлильная''.
Рисунок 1.3 - Схема базирование детали на операции
Базирование детали производиться по внешнему предварительно обработанному диметру детали Б и плоскости детали А. Закрепление детали производиться по цилиндрической поверхности В.
Классификация проектируемого станочного приспособления и выбор металлорежущего станка
1 Классификация проектируемого станочного приспособления
Классификация по группам станков.
В нашем случае приспособление которое проектируется относиться к группе приспособлений для сверлильных станков так как предполагается обработка на станках данной группы.
Классификация степени специализации.
По степени специализации наше приспособление относится к неразборным специальным приспособлениям.
2 Выбор металлорежущего станка
Данный вид поверхности можно обработать на следующих видах оборудования:
- Радиально сверлильный станок модели 2Н55;
- Вертикально-сверлильный станок модели 2А125;
- Координатно-расточной станок модели 2Е450;
- Обрабатывающий центр ИС-800.
Критерием выбора являлось вид обрабатываемой поверхности габариты детали точность получаемых размеров программа выпуска.
Из приведенных видов станков наибольший интерес представляет радиально сверлильный станок модели 2Н55 так как на данном станке можно обработать наибольшее количество поверхностей детали «Коробка сателлитов».
Таблица 2.1 – Технические характеристики станка
Наименование параметра
Основные параметры станка
Класс точности станка
Наибольший условный диаметр сверления в стали 45 мм
Наибольший условный диаметр сверления в чугуне мм
Диапазон нарезаемой резьбы в стали 45 мм
Расстояние от оси шпинделя до направляющей колонны (вылет шпинделя) мм
Наибольшее горизонтальное перемещение сверлильной головки по рукаву мм
Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до плиты мм
Наибольшее вертикальное перемещение рукава по колонне (установочное) мм
Скорость вертикального перемещения рукава по колонне ммин
Наибольшее осевое перемещение пиноли шпинделя (ход шпинделя) мм
Угол поворота рукава вокруг колонны град
Размер поверхности плиты (ширина длина) мм
Обозначение конца шпинделя по ГОСТ 24644-81
Частота прямого вращения шпинделя обмин
Количество скоростей шпинделя прямого вращения
Частота обратного вращения шпинделя обмин
Количество скоростей шпинделя обратного вращения
Пределы рабочих подач на один оборот шпинделя ммоб
Число ступеней рабочих подач
Пределы рабочих подач на один оборот шпинделя при нарезании резьбы мм
Перемещение шпинделя на одно деление лимба мм
Перемещение шпинделя на оборот лимба мм
Наибольший допустимый крутящий момент кгс*см
Наибольшее усилие подачи кН
Зажим вращения колонны
Зажим рукава на колонне
Зажим сверлильной головки на рукаве
Электрооборудование. Привод
Количество электродвигателей на станке
Электродвигатель привода главного движения кВт
Электродвигатель привода перемещения рукава кВт
Электродвигатель привода гидрозажима колонны кВт
Электродвигатель привода гидрозажима сверлильной головки кВт
Электродвигатель насоса охлаждающей жидкости кВт
Габариты и масса станка
Габариты станка (длина ширина высота) мм
Выбор и обоснование применяемого режущего инструмента.
При обработке используется спиральное сверло из быстрорежущей стали
диаметром 12 мм с цилиндрическим хвостовиком ГОСТ 10903 – 77.
Диаметр сверла D = 12 мм
Длина сверла L = 189 мм
Длина рабочей части l = 108 мм
Материал режущей части: P6М5
Материал хвостовика: 40Х
Геометрические параметры:
α=12º ; = 40º ; 2φ = 118º ;
Рисунок 3.1 - Спиральное сверло
Измерительный инструмент: калибр-пробка Ф14 ПР НЕПР
Расчет сил резания.
Диаметр сверла 12 мм; глубина сверления 34; подача S = 0.05 ммоб; Материал режущей части инструмента Р6М5
Глубину сверления принимаем по формуле
Скорость резания рассчитывается по эмпирическим формулам
Кv=Кмv×Киv×КLv=1×1×1=1
где Кмv - поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. В нашем случае данный коэффициент составит Кмv=1
К иv =1 (без корки) поправочный коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания.
КLv=1 - поправочный коэффициент учитывающий глубину обрабатываемого отверстии
Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания
Сv=7; q=04; у=07; m=02;Т=60 мин;
Принимаем n = 1600 обмин.
Фактическая скорость:
Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания СМ=003; q=2; у=08; КР = 096
МКР = 10×003×122×00508×096 = 513 Н×м
Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания Ср=68; q=1; у=07; КР = 096
Р0 = 10×68×121×00507×096 = 1122 Н
Что намного меньше действительной мощности применяемого станка.
Расчет необходимой точности обработки и выбор базирующих и координирующих устройств
Выбор конструкции корпуса приспособления
Корпусом приспособления служит металлический корпус выполненный литьем из стали 10 имеющая параметры 448х395х20 мм которая обеспечит достаточную жесткость приспособления так же имеет достаточную толщину для закрепления на ней составных частей приспособления.
Выбор установочных зажимных и вспомогательных элементов приспособления
В качестве установочных элементов приняты плита на которой закреплено кольцо (цилиндрический палец) ГОСТ 12195-66. Размер цилиндрического пальца по справочным данным принимаем Ф184 F7. Зажимными элементами в данном приспособление служит винтовой зажим с быстросъемной шайбой.
Расчет координирующих устройств.
При расчете точности необходимо определить погрешности изготовления и сборки элементов приспособления в зависимости от параметров заданных в чертеже детали а именно:
-Допуск на размер 0.4 мм от плоскости торца детали до центра отверстия согласно ±t22 составит ±005;
-Отклонение от перпендикулярности плоскостей торца отверстию не более 005100
Для выполнения точностных расчетов составим схему базирования на котором покажем элементы определяющие положение и направление движения инструмента кондукторную втулку.
Рисунок 5.1 – Схема для расчёта точности кондуктора
Допуски на диаметры отверстий кондукторных втулок для прохода сверла по посадке f7 системы опора. В нашем случае допуск на отверстие втулок для сверла F7().
Определим допустимую погрешность изготовления кондуктора обеспечивающую получение размера Ф65±037.
где 1- допуск на расстояние от торца детали до центра отверстия (1=037);
S-максимальный радиальный зазор между постоянной втулкой и инструментом.
Принимаем наибольшее отклонение от номинала сверла как сумму максимальной величины разбивки и допуска на неточность изготовления равную полю допуска соответствующего отверстия.
Следовательно допуск на расстояние от торца детали до отверстия под постоянную втулку в кондукторной плите составит ±0217.
Расчет погрешности базирования
Базирующими элементами приспособлений называются детали и механизмы обеспечивающие правильное и однообразное расположение заготовок относительно инструмента.
РисуноРасчет к 6.1 - Схема расчета погрешности базирования
Рисунок 6.1 - Расчетная схема для расчета погрешности базирования
Определение погрешности сводиться к решению чисто геометрических задач. Для упрощения расчетов следует ограничиваться рассмотрением смещений только в одной плоскости – плоской схемой расчетов.
совмещены измерительная и технологическая базы;
размер получен мерным инструментом;
направление выдерживаемого размера перпендикулярно направлению размера характеризующего расстояние между технологическими и измерительными базами.
Так как установка осуществляется на жесткий палец с зазором то погрешность базирования б рассчитывается по формуле
б = 2 · e - 1 + 2 + 2 · Δ
где e - эксцентриситет наружной поверхности относительно отверстия;
- допуск на диаметр отверстия;
- допуск на диаметр пальца;
Δ - минимальный радиальный зазор при посадке заготовки на палец.
e = 0.01 мм по справочным данным
= 0.04 мм исходя из чертежа Ф158+004
= 0.063 мм исходя из рекомендаций палец Ф158F7 2 =0.106-0.043=0.063 мм
Δ = 0.02 мм Δ =158-158.106=0106 мм.
б = 2 · 0.01 - 0.04 + 0.063 + 2 · 0.106 = 0.25 мм.
Расчет сил закрепления
В качестве зажимного механизма используем винтовая пара (шпилька и гайка). Деталь устанавливается на палец через отверстие детали продевается шпилька. На шпильку одевается разрезная шайба которая упирается в торец детали. Для закрепления детали на шпильку накручивается на шпильку.
Рисунок 7.1 - Расчетная схема расчета силы закрепления
Для обеспечения надёжного закрепления детали при обработке необходимо чтобы с помощью зажимных элементов и устройств базовые поверхности детали были прижаты к опорным элементам.
Pz= МКРlплечо=5.130006=855 Н
Определение усилия зажима Pз
где f – коэффициент трения по рабочим поверхностям зажимов для гладких поверхностей f1 =015
K – коэффициент запаса.
Определение коэффициента запаса [1 с. 199-207]:
где - гарантированный коэффициент запаса; =15;
- для чистовой обработки;
=10; - коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за прогрессирующего затупления режущего инструмента;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании; =10;
- коэффициент учитывающий постоянство силы зажима при использовании пневматического зажима =10;
- при удобном расположении рукоятки; =10
-коэффициент учитываемый только при наличии крутящих моментов стремящихся повернуть заготовку; =10;
В данном приспособлении используется винтовой зажим с резьбой М24. Будем рассчитывать зажимную силу винта исходя из следующей формулы:
- средний диаметр резьбы
=’ – угол подъема резьбы
=’ – угол трения резьбовой пары
Кф= 07 – коэффициент фиксации
Расчет погрешности закрепления
В приспособление погрешность закрепления будет равна нулю Так как соблюдается следующее условие при приложение силы закрепления размер который необходимо выдержать будет перемещаться в той же плоскости в которой будет действовать сила закрепления.
Расчет погрешности установки
Погрешность установки EУ
где eБ – погрешность базирования;
e3 – погрешность закрепления;
e3И – погрешность формы поверхности контакта установочного элемента в результате износа;
eИ – погрешность определяемая прогрессирующим изнашиванием установочных элементов;
eУС – погрешность изготовления и сборки приспособления;
eС – погрешность установки и фиксации приспособления на станке.
eПР - погрешность положения заготовки
Если систематические погрешности eУС и eС можно полностью устранить то
Если погрешности eИ и e3И зависящие от износа можно регулярно компенсировать поднастройкой инструмента то
Погрешность положения заготовки возникает в результате погрешностей изготовления приспособления погрешность установки и фиксации приспособления на станке и износа опор :
Точность изготовления опор и других стандартных деталей приспособления. Допуски ответственных размеров нестандартных деталей приспособления обычно составляет 10 – 30 % допуска на соответствующий размер обрабатываемой детали. Как правило
Составляющая возникает в результате перемещений и перекосов корпуса приспособления на столе планшайбе или шпинделя станка. При рациональных условиях схемы приспособления и при правильном выборе зазоров в сопряжениях величину можно снизить до 001..002 мм.
Тогда общая погрешность составит:
где - погрешность базирования
- погрешность закрепления
- погрешность формы поверхности контакта установочного элемента в результате износа
- погрешность определяемая прогрессирующим изнашиванием установочного элемента
- погрешность изготовления и сборки приспособления
- погрешность установки и фиксации приспособления на станке.
где- погрешность положения.
Тогда погрешность установки составит:
В результате можно сделать заключение что приспособление используемое при обработке будет обеспечивать требуемую точность так как погрешность наладки составит +02507 мм а допуск на получаемы размер составит +037 мм. Следовательно точность получаемых размеров находиться в пределах допуска.
Описание работы обслуживания и контроля наладки.
Рисунок 10.1 - Станочное приспособление
Станочное приспособление представляет собой плиту 1 на которое установлен кронштейн для жесткости кронштейна предусмотрены две укосины которые приварены к кронштейну и основанию. Для установки детали предусмотрена плита с закрепленной на ней кольцо 5 при помощи винтов 15. для закрепление детали используется винтовой зажим состоящий из оси 4 двух гаек 18 и быстросъемной шайбы 6. Для координации сверла во время обработки предусмотрена кондукторная втулка 3 установленная в кондукторную плиту 2 при помощи двух винтов 14. Для последующей координации детали вовремя обработки в приспособление предусмотрен подпружиненный палец 9.Список используемых источников.
Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение 1985. -Т.1.-656 с.
Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение 1985. -Т.2. - 496 с.
Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения: Учеб. А.И. Якушев Л.Н. Воронцов Н.М. Федотов. - М.: Машиностроение 1987. - 352 с.
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков.Л.: Машиностроение 1966. - 652 с.
А.Горошкин АС Приспособления для металлорежущих станков: Справ. - М.: Машиностроение 1979. - 303 с.
Справочник конструктора инструментальщика; Под ред. В.И. Баранчикова. - М.: Машиностроение 1994. - 560 с.
Справочник инструментальщика Под ред. И.А. Ординар-цева. - Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние 1987. - 846 с.

Станочное приспособление (сборочный чертеж).cdw

ГОСТ 14806-80-Т5-Рн3-
* Размеры для справок.
Неуказанные предельные отклонения размеров по H14

Чертеж.cdw

Точность отливки 9-0-0-9 ГОСТ 53464-2009.
Неуказанные литейные радиусы 3 5 мм.
Формовочные уклоны по ГОСТ 3512-92.
Неуказанные предельные отклонения размеров по H14
Общие допуски по ГОСТ 30893-К.
* Размеры обеспечиваются инструментом.

Эскиз операционный.cdw

Операция 015 Радиально-сверлильная Станок радиально-сверлильный станок модели 2Н55