Разработка технологического процесса изготовления детали Цапфа и специального станочного приспособления

Чертеж.cdw

Курсач ТОМП.docx

Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени академика С. П. КОРОЛЁВА
(национальный исследовательский университет)
Факультет летательных аппаратов
Кафедра производства летательных аппаратов и
управления качеством в машиностроении
Разработка технологического процесса изготовления
детали «Цапфа» и специального станочного приспособления
Пояснительная записка: с. табл. рис.
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТ РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ЗАГОТОВКА ДЕТАЛЬ.
Целью данного курсового проекта является разработка экономически целесообразного технологического процесса изготовления качественной детали в соответствии с чертежом.
Объектом исследования является цапфа.
В курсовом проекте описано назначение и краткое описание детали проведён её конструктивно технологический анализ выбран вид и размеры заготовки разработан маршрутный технологический процесс обработки детали и операционный технологический процесс выбрано оборудование и режущий инструмент проведён расчёт режима резания нормирование спроектировано специальное станочное приспособление определена схема базирования детали в приспособлении разработана конструктивная схема приспособления для фрезерования паза в соответствии с ГОСТами определены усилия закрепления детали.
Разработка технологического процесса изготовления детали6
1 Конструктивно-технологический анализ детали6
1.1 Назначение и краткое техническое описание6
1.2 Свойства материала детали7
1.3 Технологические показатели качества детали8
2 Выбор и обоснование вида заготовки способы ее получения и качества9
3 Расчет припусков и определение размеров заготовки9
4 Обеспечение конструкторской и технологической документации в соответствии с ЕСКД и ЕСТД10
5 Разработка технологии изготовления детали11
6 Выбор оборудования и его характеристик12
7 Выбор режущего инструмента в соответствии с государственными стандартами14
8 Расчёт режимов обработки16
Проектирование специального станочного приспособления22
1 Выбор схемы базирования детали в приспособлении22
2 Разработка конструктивной схемы приспособления23
3 Определение усилий зажатия детали23
4 Описание конструкции приспособления24
5 Основные указания по изготовлению монтажу и безопасной эксплуатации приспособления25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ28
Механическая обработка детали — широко распространённый технологический процесс современного машиностроения.
Механическая обработка находит широкое применение в различных областях машиностроения благодаря возможности получения деталей различной формы и конфигурации с заданными технологическими показателями. Данным методом обрабатывается до 70% всех изготовляемых деталей.
В целях обеспечения высокой эффективности производства и создания качественной продукции необходима разработка таких технологических процессов которые позволяют с наименьшими трудовыми и материальными затратами обеспечить изготовление продукции с требуемыми параметрами характеристиками и свойствами.
Уже на стадии проектирования технологического процесса закладывается качество будущей продукции её себестоимость и эффективность производства поэтому очень важно правильное разумное и рациональное проектирование технологического процесса.
Эффективность того или иного технологического процесса зависит от того насколько обоснованно был произведён выбор основного инструмента оборудования оснастки. А также от методов получения заготовки и режимов обработки.
В данном курсовом проекте разработан и обоснован технологический процесс изготовления заданной детали с учётом обеспечения высокого качества её получения методами механической обработки на реальном оборудовании и спроектированы тиски для фрезерования паза в заданной детали.
Разработка технологического процесса изготовления детали
1 Конструктивно-технологический анализ детали
1.1 Назначение и краткое техническое описание
Перед разработкой технологического процесса изготовления детали необходимо изучить её чертёж выяснить назначение детали. Так как назначение данной детали (рисунок 1) — пяты — неизвестно достаточно описать назначение её поверхностей.
Деталь простой конфигурации круглого сечения с габаритами 62х46 мм. В детали имеются глухие отверстия со стороны левого торца находится паз глубиной 8 мм и шириной 30 мм.
– плоскость перпендикулярная оси вращения пересекает её отстоит от торца на 38 мм шероховатость 25
– внутренняя поверхность вращения параллельная оси вращения находится на расстоянии 26 мм от неё шероховатость 25 квалитет 52Н7(+003) глубина 15+007
– внутренняя поверхность вращения параллельная оси вращения находится на расстоянии 2775 мм от неё;
5 6 7 – плоскости перпендикулярные оси вращения отстоящие от правого торца детали на 25 5 20 33 мм соответственно;
– внутренняя цилиндрическая поверхность параллельная оси вращения располагается на расстоянии 23 мм от неё;
– торцовая плоскость перпендикулярная оси вращения;
– наружная цилиндрическая поверхность параллельная оси вращения расположенная на расстоянии 31 мм от неё;
12 – плоскости параллельные оси вращения отстоящие от нее на 15 мм;
14 – плоскости перпендикулярные оси вращения представляют собой левый торец детали.
1.2 Свойства материала детали
Деталь выполнена из стали марки 45. Ниже рассматриваются ее свойства взятые из справочника. [1]
Основу сплава составляет Fe с содержанием элементов указанных в таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав в % (Стали 40)
Механические свойства
Механические свойства прутка из стали 45 по ТУ 14–1–151–72 в нормализованном состоянии или после высокого отпуска следующие:
=32 МПа; в=70 МПа; =13%; =40% Е=20000 МПа.
Плотность ρ=7850 кгм2
Таблица 2 – Коэффициент термического линейного расширения
Таблица 3 – Коэффициент теплопроводности (после отжига при 860 оС)
Таблица 4 – Удельная теплоемкость
Таблица 5 – Удельное электросопротивление (после отжига при 860 оС)
Критические точки: Ас1=720 оС; Ас3=770 оС Мн=330 оС.
1.3 Технологические показатели качества детали
К технологическим показателям качества детали относятся коэффициент точности обработки коэффициент шероховатости поверхностей коэффициент унификации детали и коэффициент использования материала . Числовые значения показателей качества конструктивных элементов определяются по справочнику В.И. Анурьева [10].
Коэффициент точности обработки определяется по формуле:
где – средний класс точности обработки детали;
А – класс точности обработки размера;
— число размеров соответствующего класса точности.
Из рисунка 1 видно что поверхность 2 выполнена по 7 квалитету а все остальные размеры выполнены по отклонениям 14 квалитета.
Коэффициент шероховатости поверхностей детали найдем по формуле:
— средний класс шероховатости поверхности детали;
— класс шероховатости поверхности;
Таким образом коэффициент шероховатости поверхностей детали будет равен
Коэффициент унификации детали определяется по формуле:
где — число унифицированных конструктивных элементов детали;
— общее число конструктивных элементов детали.
В соответствии с эскизом детали представленным на рисунке 1 разобьем ее на конструктивные элементы и проанализируем их размеры путем сравнения с нормальными рядами из справочника [10].
Общее количество конструктивных элементов детали составляет унифицированных — .
Таким образом коэффициент унификации будет равен .
Значения коэффициентов точности обработки шероховатости поверхностей говорят о том что к рассматриваемой детали предъявляются сравнительно невысокие требования по точности изготовления шероховатости поверхностей детали. Высокое значение коэффициента унификации говорит о том что деталь является простой в изготовлении.
Коэффициент использования материала Ким определяется по формуле [2]:
где Vд – объем готовой детали;
n – количество заготовок получаемых из прутка;
Определим объем готовой детали согласно рисунку 1.
где — объем заготовки;
— объем цилиндра с d=46 мм;
— объем кольца толщиной 6 мм;
— объем кольца толщиной 35 мм.
Объем заготовки определим исходя из размеров прутка:
Определяем коэффициент использования материала:
Полученный результат говорит о том что в результате механической обработки около 65% материала заготовки уйдет в отход.
Из анализа видно что деталь можно изготовить с помощью механической обработки с соблюдением всех предъявляемых к ней требований и при этом будет достигаться заложенное конструктором качество детали.
2 Выбор и обоснование вида заготовки способы ее получения и качества
Заготовка выбирается в виде прутка так как ее конфигурация в наибольше степени соответствует форме заданной детали. Это позволит снизить отходы материала и сократить время обработки.
Целесообразность выбора данного вида заготовки можно обосновать путем анализа следующих исходных данных:
материалом заготовки является сталь марки 45 который хорошо деформируется горячей штамповкой;
изготавливаемая деталь имеет небольшая габаритные размеры и простую форму;
годовая программа выпуска деталей составляет N=1200 деталей.
3 Расчет припусков и определение размеров заготовки
Расчет длины и ширины заготовки проводим основываясь на экономических и технологических соображениях. Сперва определяем наибольший поперечный размер детали d = 62мм по ГОСТу 2590-90 выбираем пруток (с учетом припусков на черновую – 49мм и чистовую – 11мм обработку) из стали горячекатаной dпр=68мм [1].
Определим припуск на длину заготовки.
Длина заготовки L вычисляется по формуле:
z – припуски на обработку торцов;
aр – припуск на разрезку заготовки без обработки торца.
Таким образом L= 46 + 6 + 17 = 537 мм.
L1=60мм – припуск на зажим в патроне.
L2=30мм – допуск на пруток при длине.
Чтобы вычислить длину прутка Lпр необходимо для каждой из предлагаемых изготовителем длин определить наиболее экономичную.
По технологическому заданию необходимо изготовить N=1200 деталей. Припуск на зажим в патроне составляет 60 мм.
Рассчитаем длину необходимую на все заготовки:
Поставляемые длины прутка: 4 5 6 7м.
Для изготовления 1200 деталей нам потребуется 11 прутков по 6м т.к.
Тогда суммарный припуск на зажим прутка в патроне составит
Общая длина на изготовление всей партии
Определим коэффициент
Аналогично рассчитываем коэффициент k для всех остальных предлагаемых длин прутка. Т.к. для прутка длиной 6м коэффициент k наиболее близок к целому значению то наиболее целесообразным является использование прутка 6м. Принимаем стандартную длину прутка Lпр=6000мм.
Итак выбирается заготовка в виде прутка длиной 6000мм диаметром 68мм из материала сталь 45.
4 Обеспечение конструкторской и технологической документации в соответствии с ЕСКД и ЕСТД
Стандарты ЕСКД и ЕСТД обеспечивают наиболее полноценное распределение информации в конструкторской документации необходимой для производства изделия.
Под технологической документацией понимают комплект документов предназначенных для разработки технологических процессов и операций обеспечивающих описание всех выполняемых действий в технологической последовательности с указанием необходимых данных по применяемым материалам средствам технологического оснащения трудозатратам технологическим режимам по настройке и наладке оборудования и другой информации.
Технологическая информация и документация подразделяются на документы общего и специального назначения.
Рассмотрим что относится к документам специального назначения так как в настоящем курсовом проекте разрабатываются документы только специального назначения.
К документам специального назначения относятся документы применяемые для разработки технологических процессов (операций) специализированных по технологическим методам изготовления например операционная карта и т.д.
Маршрутная карта — это документ предназначенный для указания сводных данных по составу применяемых операция оборудованию технологической документации и по трудозатратам на технологический процесс.
Маршрутная карта является унифицированным и обязательным документом в комплекте документов на процесс позволяющим его применять и для описания операций в маршрутном или маршрутно-операционном изложении.
Операционная карта – документ предназначенный для операционного описания единичных технологических операций. Входит в состав комплекта документов на технологические процессы.
Виды и комплектность конструкторских документов на изделие устанавливает ГОСТ 2.102-68.
К конструкторским документам относят графические и текстовые документы которые в отдельности или совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления контроля приемки эксплуатации и ремонта.
В данном курсовом проекте применяются следующие виды конструкторских документов:
чертеж детали – документ содержащий изображение детали и другие данные необходимые для ее изготовления контроля;
пояснительная записка – документ содержащий содержание устройства принципа действия разрабатываемого объекта а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений.
5 Разработка технологии изготовления детали
План обработки поверхностей детали «цапфа» изображенной на рисунке 1 представлен в таблице 6.
Таблица 6 – Технология изготовления детали
Наименование и содержание операции и перехода
Установить и закрепить заготовку
Обработать поверхность 9
Центровать поверхность 9 для дальнейшего сверления и растачивания
Сверлить осевое отверстие 20 мм
Расточить отверстие 46мм т.е. обработать поверхности 7 и 8
Снять заготовку и уложить в тару
Токарно-винторезный станок оправка
Подрезной резец центровочное сверло сверло диаметр 20мм расточной резец
Окончание таблицы 6
Обработать поверхность 10
Обработать поверхности 13 и 14
Подрезной и прямой проходной резцы
Установить и закрепить деталь
Черновая обработка отверстия 52мм
Чистовая обработка отверстия 52мм
Токарно-винторезный станок трехкулачковый патрон
Установить деталь и закрепить деталь
Черновая обработка поверхностей 11112
Чистовая обработка поверхностей 11112
Снять деталь и уложить в тару
Горизонтально-фрезерный станок тиски
Дисковая трехсторонняя фреза
Зачистка заусенцев 0345° на поверхностях 1 11 12
6 Выбор оборудования и его характеристик
В предыдущем разделе данного курсового проекта были установлены план и методы обработки детали. Одновременно с этим необходимо указать на каком станке будет выполняться та или иная операция технологического процесса изготовления детали.
Выбор типа станка прежде всего определяется его возможностью обеспечить выполнение технических требований предъявляемых к обрабатываемой детали в отношении точности ее размеров формы и класса шероховатости поверхностей.
Если по характеру обработки эти требования можно выполнить на различных станках выбирая тот или иной станок для выполнения данной операции на основе следующих соображений:
)соответствие основных размеров обрабатываемой детали габаритам рабочего стола станка;
)возможно более полное использование станка по мощности и по времени (наименьшие затраты времени на обработку наименьшая себестоимость обработки);
)соответствие станка по производительности количества деталей подлежащих обработке в течение года.
Основываясь на вышеуказанных принципах произведем подбор оборудования для каждой из операций технологического процесса изготовления детали. Выбор станков осуществляется по каталогам.[11]
Для токарной операции центровки и сверления отверстий выбираем токарно-винторезный станок 1К62; для фрезерования поверхностей выбираем универсально-фрезерный станок модели 6Н81; для операции шлифования поверхности принимаем кругло-шлифовальный станок модели 3151.
Токарно-винторезный станок 1А616.
Станок предназначен для токарной обработки сравнительно небольших деталей из различных материалов как быстрорежущими так и твердосплавными инструментами в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
Технические характеристики станка
Высота центров мм . .165
Максимальное расстояние между центрами мм 710
Наибольший диаметр заготовки устанавливаемое над станиной мм 20
Наибольший диаметр обработки над суппортом мм ..180
Диаметр сквозного отверстия в шпинделе мм 35
Число скоростей вращения шпинделя .21
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту ..11–2240
Количество величин подач суппорта 22
Пределы величин продольных и поперечных подач суппорта ммоб .003–104
Типы нарезаемых резьб:
метрическая шаг в мм 05–48
дюймовая число ниток на 1” .48–25
модульная модуль в мм 025–12
питчевая в питчах .128–45
Мощность главного электродвигателя кВт 45
Горизонтально-фрезерный станок 6Р12.
Станок предназначен для обработки плоскостей небольших деталей разнообразной конфигурации из стали чугуна и цветных металлов в серийном и крупносерийном производстве. На станке можно выполнять фрезерование торцов скосов лысок шлицев и пазов.
В качестве инструмента могут быть использованы различные типы фрез: цилиндрические дисковые а также наборы фрез. Можно также применять торцовые и концевые фрезы. Повышенная мощность и широкий диапазон скоростей подач позволяют успешно работать как с быстрорежущими фрезами так и фрезами оснащенными пластинками твердого сплава.
Технические характеристики станка
Расстояние от оси или торца шпинделя до стола А мм ..30 450
Расстояние от вертикальных направляющих до середины стола Б мм 220 470
Расстояние от оси шпинделя до станины В мм .350
Размеры рабочего стола мм 1250×320
Набольшее перемещение стола мм:
Расстояние торца шпинделя до подвески Е мм ..700
Частота вращения шпинделя мин-1 .. 315; 40; 50; 63; 80; 100; 125;
продольных и поперечных 25; 315; 40; 50; 63; 80; 100;
вертикальных 83; 105; 133; 166; 21; 266;
Мощность электродвигателя кВт:
главного движения 75
Габарит станка мм 2305×1950
Категория ремонтной сложности ..20
7 Выбор режущего инструмента в соответствии с государственными стандартами
Одновременно с выбором оборудования для каждой операции выбирается необходимый режущий инструмент обеспечивающий достижение наибольшей производительности требуемой точности и шероховатости обрабатываемой поверхности детали.
Применение того или иного типа инструмента зависит от следующих основных параметров: вида станка метода обработки материала обрабатываемой детали ее размера и конфигурации требуемого класса шероховатости вида производства.
Режущие инструменты работают в условиях больших нагрузок высоких температур трения и износа поэтому инструментальные материалы должны удовлетворять особым эксплуатационным требованиям. Материал рабочей части иметь достаточную твердость и высокие допускаемые напряжения на изгиб растяжение сжатие и кручение.
Высокие прочностные свойства необходимы чтобы инструмент обладал сопротивляемостью соответствующим деформациям в процессе резанья а достаточная вязкость инструмента позволяла воспринимать ударную динамическую нагрузку. Важнейшей характеристикой является износостойкость. Чем выше износостойкость тем медленнее изнашивается выше его стойкость по выдерживанию размеров.
Все виды режущего инструмента состоят из двух основных частей — рабочей части содержащей лезвия и выглаживатели (при их наличии) и крепежной части предназначенной для установки и крепления режущего инструмента в технологическом оборудовании или приспособлении (различного вида хвостовики посадочные отверстия и т.д.)
Выбор режущего инструмента осуществляем по каталогу [4]:
– сверло центровочное шифр 51007 № 005 d = 3 мм D = 12 мм L = 65 мм
Рисунок 2 — Сверло центровочное
– сверло спиральное с коническим хвостом шифр 51030 № 213 D = 20 мм L = 245 мм
Рисунок 3 — Сверло спиральное с коническим хвостом
– резец токарный подрезной торцевой с пластинками из быстрорежущей стали шифр 551632 № 141 В=12 мм Н=20 мм L=110 мм Н1=21 К= 5 мм r=03 мм;
Рисунок 4 — Резец токарный подрезной торцевой
с пластинками из быстрорежущей стали
– резцы токарные расточные для глухих отверстий наименьший диаметр расточки — 20 мм:
)Обдирочный шифр 51620 №757 B = 20 мм L = 150 мм
) Чистовой шифр 51620 №637 B = 20 мм L = 150 мм
Рисунок 5 — Резец токарные расточные для глухих отверстий
– дисковая трехсторонняя фреза со вставными ножами оснащенная твердым сплавом для обработки стали шифр 51524 №717 D = 200 мм B = 30 мм d = 62 мм B1 = 28 мм число ножей z = 12;
Рисунок 6 — Дисковая трехсторонняя фреза со вставными ножами
оснащенная твердым сплавом для обработки стали
– резец токарный проходной прямой =60 шифр 61610 №283 В = 12 мм L = 110 мм Н = 20 мм Н1 = 21 m = 5 мм;
Рисунок 7 — Резец токарный проходной прямой =60
8 Расчёт режимов обработки
В детали из стали 45 необходимо изготовить паз 1 шириной 30 мм глубина паза 8 мм. Операция проводится на горизонтально-фрезерном станке 6Р12.
Инструмент — дисковая трехсторонняя фреза со ставными ножами оснащенная твердым сплавом для обработки сталей. D = 200 мм B = 30 мм d = 62 мм B1 = 28 мм число ножей z = 12 шифр 717.
Найдем расчетную скорость резания – окружную скорость фрезы (ммин) по формуле [10]:
где =690 — таблице 39 [10];
=200 мм — диаметр фрезы;
=180 мин — период стойкости фрезы по таблице 40 [10];
=8 мм — глубина резания;
= 006 мм — подача на один зуб при обработке по таблице 34 [10];
B = 30мм — ширина фрезерования;
= 12 — число зубьев фрезы.
Показатели степени определяем по таблице 39 [10]: q=02; y=04; u=01; p=0; m=035.
— общий поправочный коэффициент учитывающий фактические условия резания
где =09 — по таблице 5 [10];
=10 — по таблице 6 [10];
— поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания.
= 700 МПа — предел выносливости для обрабатываемого материала;
Таким образом расчетная скорость резания составит:
Минутная подача фрезы определяется по формуле:
где — частота вращения фрезы.
По паспорту станка принимаем .
Таким образом минутная подача составит .
Рассчитаем силу резания. Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила определяемая по формуле [10]:
где z = 12 — число зубьев фрезы
n = 630 обмин — частота вращения фрезы;
Cp=261 [табл.41 10];
— поправочный коэффициент учитывающий влияния качества обрабатываемого материала на силовые зависимости определяемый по табл.9 [10] где .
Показатели степени равны: y=08; u=11; q=11; w=01 [табл.41 10].
Крутящий момент на шпинделе равен [10] Hм:
где D = 200 мм — диаметр фрезы.
Мощность резания (эффективная) определяется по формуле [10] кВт:
Подставив значения получим кВт.
Выбранный горизонтально-фрезерный станок 6Р12 обеспечивает необходимую мощность для выполнения операции фрезерования т.к. мощность станка составляет 75 кВт.
Технической нормой времени называется время необходимое для выполнения технологической операции в конкретных производственных условиях. Расчет заработной платы входящей в себестоимость продукции и сравнение трудоемкости различных операций производится на основании штучно-калькуляционного времени которое определяется по формуле [5]:
гдеТшт — штучное время в минутах;
Тпз — подготовительно-заключительное время на партию деталей оно складывается из времени наладки станка инструмента и приспособления а также на получение инструмента и приспособлений до начала сдачу их после окончания обработки;
n — количество деталей в партии.
Количество деталей в партии можно определить исходя из годовой программы выпуска данных деталей N=1200 числа дней на которое необходимо иметь запас деталей на складе Ту = 30 и числа рабочих дней в году Фк = 250.
Штучное время определяется следующим образом:
Тшт = То + Тв +Ттех + Торг + Тотд
гдеТо – основное время в течение которого происходит изменение формы или состояния поверхности обрабатываемой детали;
Тв – вспомогательное время;
Ттех – время технического обслуживания рабочего места;
Торг – время организационного обслуживания рабочего места;
Тотд – время на личные надобности рабочего.
Основное время определяется по формуле:
L – глубина резания;
и - врезание и перебег инструмента
n – частота оборотов шпинделя станка.
Вспомогательное время определяется по таблице 7.
Таблица 7 – Нормирование времени
Получить наряд инструкцию материал заготовки инструмент и крепежное приспособление
Установить снять и обтереть режущий инструмент
время вошло в пункт № 1
Установить режущего инструмента на размер
Установить и снять деталь весом 05 кг при работе в тисках со съемной рукояткой
Прием связанный с переходом при работе на горизонтально-фрезерном станке
Прием дополнительного перемещения стола в вертикальном направлении для установки глубины прохода
Прием связанный с замером деталей
Пустить или остановить мотор станка
Включить или выключить подачу
Переместить стол в вертикальном направлении маховичком вручную (вверх)
Итак вспомогательное время составит:
Основное и вспомогательное время составляют вместе оперативное время:
Время технического обслуживания рабочего места составляет 55 % от оперативного времени:
Время организационного обслуживания при работе на фрезерных станках без охлаждения составляет 16 % от оперативного времени т.е
Время на личные надобности рабочих (1 % от оперативного времени):
Таким образом получаем штучное время изготовления одной детали равное:
Тшт = 02+1033+017+058+017 = 1145 мин.
Теперь найдем штучно-калькуляционное время:
Тшк = 1145 + 20144=1159 мин.
10 Обеспечение стабильного качества изготовления
На выпуск качественной продукции влияет технология изготовления высокая культура производства строгое соблюдение технологического решения и тщательный контроль продукции на всех стадиях ее изготовления и проектирования.
В производстве стабильное качество продукции обеспечивается соблюдением следующих параметров:
–правильный выбор материала;
–правильный выбор заготовки;
–стандартизация и унификация конструкторских элементов детали;
–правильный выбор оборудования;
–правильный выбор режущего и измерительного инструментов;
–правильное выполнение конструкции станочных приспособлений;
–соответствие документации требованиям ЕСКД и ЕСТД;
–правильное выполнение чертежей в соответствии с ЕСКД.
Материал выбирается с учетом его технологических свойств к которым относятся литейные свойства упрочняемость и обрабатываемость.
От правильного выбора заготовки зависит скорость изготовления и удельная стоимость детали.
Большое внимание следует обратить на человеческий фактор. Правильный выбор кадров всевозможная забота о работающих на предприятии людях – залог качества любого изделия.
Качество закладывается еще на стадии проектирования процесса изготовления детали и это должно быть отражено в конструкторской документации. В настоящем курсовом проекте по возможности отражены все вышеперечисленные моменты.
Конструкция детали состоит из максимального числа унифицированных элементов. Выбор вида заготовки детали был основан на анализе технических свойств материала и анализе форм детали. Вся конструкторская и технологическая документация выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТД. Выбор оборудования и режущего инструмента осуществлен с учетом современных достижений в областях станкостроения и материаловедения.
При разработке технологического процесса изготовления детали большое внимание уделено контролю выполненных операций а следовательно и качеству будущей продукции.
11 Кодирование конструкторской документации
Решение конструкторских и технологических задач связано с тематическим поиском и заимствованием конструкторских и технологических документов по их обозначениям что может быть достигнуто при наличии единой системы обозначения изделий и документов и единого классификатора изделий.
Классификатор изделий и конструкторских документов машино- и приборостроения (классификатор ЕСКД) создан в качестве основы единой обезличенной классификационной системы обозначений изделий и конструкторских документов основного и вспомогательного производства.
Классификационная характеристика изделия назначается по классификатору ЕСКД и представляет собой шестизначное число последовательно обозначающее класс подкласс группу подгруппу вид. Структура обозначения кода классификационной характеристики представлена на рисунке 3.
Рисунок 8 – Структура обозначения кода классификационной характеристики
Единая структура обозначения изделия представлена на рисунке 9.
Рисунок 9 – Единая структура обозначения изделия
Единая структура обозначения основного конструкторского документа изделия установлена в ГОСТ 2.201-80 и имеет вид представленный на рисунке 10 [8].
Рисунок 10 – Единая структура обозначения основного
конструкторского документа изделия
На основании вышеперечисленного в настоящем курсовом проекте была закодирована следующая основная конструкторская и технологическая документация [8]:
КПЛА и УКМ.301613.015 ПЗ – пояснительная записка;
КПЛА и УКМ.6014100040.МК – маршрутная карта;
КПЛА и УКМ. 6014100040.ОП – операционная карта;
КПЛА и УКМ. 6014100040.КЭ – карта эскизов;
КПЛА и УКМ. 290225.001 СП – спецификация.
Кодирование графической документации:
КПЛА и УКМ. 304115.002 Д– чертеж детали;
КПЛА и УКМ. 304115.001 СБ – сборочный чертеж специального станочного приспособления.
Проектирование специального станочного приспособления
1 Выбор схемы базирования детали в приспособлении
Для обеспечения требуемой точности обработки заготовке должно быть предано строго определенное положение относительно режущего инструмента. Наиболее часто установку выполняют осуществляя плотный контакт базовых поверхностей заготовки с установочными элементами приспособления которые жестко закреплены в его корпусе. Это обеспечивает приложение к заготовке соответствующих зажимных сил.
Как и любое твердое тело заготовка обладает шестью степенями свободы в пространстве линейными перемещениями по трем взаимно перпендикулярным осям и вращения относительно этих осей. На этой основе сформулировано «правило шести точек» которым следует руководствоваться при разработке схемы установки и закрепления заготовки в приспособлении. «Правило шести точек» формулируется так: для устойчивого положения заготовки в приспособлении необходимо иметь шесть жестких опорных точек: три - в основной установочной плоскости две - в направляющей плоскости и одну - в упорной.
Схема базирования изображена на рисунке 11 [6].
Рисунок 11 – Схема базирования заготовки по плоским поверхностям
Руководствуясь этим правилом выбираем схему базирования детали для операции фрезерование паза. Анализируя различные варианты базирования детали была выбрана схема базирования по внешней цилиндрической поверхности и плоской поверхности (торцу) изображенная на рисунке 12. Пятая и шестая степень свободы сокращаются за счет сил трения возникающих между заготовкой и призмой установленной на тисках.
Рисунок 12 – Схема базирования детали «Цапфа» по внешней цилиндрической поверхности и плоской поверхности
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать специальное станочное приспособление «тиски станочные с ручным механизированным приводом» для фрезерования паза. Стандартное приспособление данного типа изображено на рисунке 13 [7].
Обозначение тисков: 7200–0205; размеры мм: B=100 A=62 B1=160 L=360 H=73 H1=90 h=32 h1=4 b=12 (поле допуска H7) b1=12 s=14 l=32.Усилие зажима не менее 9800 H.
Рисунок 13 — Тиски станочные с ручным механизированным приводом
2 Разработка конструктивной схемы приспособления
Выбирая схему приспособления нужно учитывать следующее:
) максимальное использование нормативных сборочных единиц и конструкций;
) обеспечение наименьшей величины времени на установку и закрепление обрабатываемых деталей при достижении требуемой точности обработки.
Выбранная схема приспособления обеспечивает точное и надежное крепление заготовки в приспособлении. Детали входящие в состав приспособления достаточно просты в изготовлении.
3 Определение усилий зажатия детали
Назначение зажимных механизмов (ЗМ) станочных приспособлений состоит в надёжном закреплении предупреждающем вибрации и смещения заготовки относительно опор приспособления при обработке.
Заготовка установлена по плоской поверхности и наружной цилиндрической поверхности. Сила резания R создает силу Р которая стремится оторвать заготовку чему препятствует сила трения (сила закрепления заготовки Р3).
Главная составляющая силы резания R при фрезеровании – окружная сила — была определена в 1.8:
Тогда формула для расчета силы закрепления заготовки примет вид:
где— коэффициент запаса учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку вводимый при вычислении силы Р3 для обеспечения надежного закрепления;
и — жесткости ЗМ и опор соответственно если неизвестны то принимать .
Определим коэффициент запаса по формуле:
где— гарантированный коэффициент запаса;
— коэффициент учитывающий увеличение сил резания из–за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок при чистовой обработке;
— коэффициент учитывающий увеличение сил резания в следствие затупления режущего инструмента;
— коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании (в данном случае резание не является прерывистым);
— коэффициент характеризующий постоянство силы развиваемой ЗМ с немеханизированным приводом;
— коэффициент характеризующий эргономику немеханизированного ЗМ при удобном расположении рукоятки и малом и малом угле ее поворота;
— коэффициент учитывающийся только при наличии моментов стремящихся повернуть заготовку.
Таким образом коэффициент запаса составляет:
Теперь мы можем определить силу закрепления заготовки Р3:
Для выполнения операции фрезерование паза необходимо обеспечить точность фрезерования глубины паза и соосность паза и направления резания.
На рассматриваемой операции выдерживаются следующие размеры: 8Н14 – глубина; 30Н14 – ширина и 62Н14 – длина паза.
4 Описание конструкции приспособления
Тиски станочные с ручным механизированным приводом — это универсальное приспособление для крепления заготовок на станках фрезерного типа и обеспечения правильного положения инструмента относительно поверхностей обработки.
На корпус стандартизованных тисков устанавливается призма позволяющая надежно закрепить деталь цилиндрической формы. Закрепляется призма двумя винтами и двумя штифтами.
Правильное расположение режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки обеспечивается установом закрепляемым на призме двумя штифтами и винтом. Установ обеспечивает соосность паза детали и режущего инструмента при фрезеровании.
Закрепление заготовки в тисках осуществляется вручную при помощи винтовой рукоятки.
Ориентирование тисков на столе горизонтально-фрезерного станка происходит по пазам тисков и направляющим станка. Крепление тисков на столе станка осуществляется с помощью двух болтов.
5 Основные указания по изготовлению монтажу и безопасной эксплуатации приспособления
)Наружные элементы конструкций станочного приспособления не должны иметь поверхностей с неровностями (острые кромки углы и др.) представляющими источник опасности если их наличие не вызывает функционального назначения. Радиусы округлений размеры фасок наружных поверхностей должны быть не менее 1 мм (если они не оговорены особо).
)Параметры шероховатостей наружных поверхностей вращения патронов оправок планшайб и других приспособлений не должны превышать Ra=125 по ГОСТ 2789-73.
)Способ соединения станочного приспособления со станком должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления а так же смещения станочного приспособления в процессе эксплуатации.
)Конструкция станочного приспособления должна обеспечивать свободное удаление смазывающе-охлаждающей жидкости и стружки а так же загрязненного воздуха из зоны обработки если в рабочей зоне возможно появление вредных аэрозолей газов концентрация которых превышает норму установленную ГОСТ 12.1.05-76.
)Должны обеспечиваться безопасность установки и снятие заготовок устраняющая возможность их самопроизвольного падения на опоры.
)Станочное приспособление массой до 16 кг должны иметь конструктивные элементы для безопасной и удобной их установки и снятия вручную.
)В станочном приспособлении должна предусматриваться возможность периодического смазывания всех трущихся поверхностей с помощью смазочных каналов.
)Не допускается уплотнение краской лаком и подобными средствами устройств которые периодически вскрываются при регулировании и наладке.
)Зажимы рукоятки не должны создавать опасности при работе станка.
Использование тисков для операции фрезерования значительно сокращает время необходимое на установку и выверку деталей при подготовке к фрезерованию позволяет добиться и обеспечить необходимую точность обработки.
Подготовка к работе и фрезерование с помощью тисков проводятся в следующем порядке:
– щеткой очищают плоскость стола станка и тисков от стружек и грязи и по чертежу подбирают фрезу необходимых геометрических размеров и устанавливают на шпиндель станка;
– при запуске станка проверяют отсутствие биения фрезы т.е. правильность ее установки;
– тиски устанавливают и закрепляют на столе станка таким образом чтобы исключить возможное смещение тисков при обработке;
– выбирают наиболее производительный режим резания и производят наладку станка на определенную частоту вращения;
– деталь устанавливают в тиски и надежно закрепляют с помощью зажимных механизмов;
– включают станок перемещают фрезу над столом станка так чтобы она точно встала на установ;
– начинают фрезерование паза.
После окончания фрезерования фрезу отводят в исходное положение и освобождают деталь из тисков. Тиски очищают от стружек устанавливают следующую деталь и продолжают фрезерование в той же последовательности.
В первой части данной курсовой работы был разработан и обоснован технологического процесса изготовления детали «цапфа» с учетом обеспечения высокого качества ее получения методами механической обработки на реальном оборудовании.
Вторая часть курсовой работы была посвящена разработке специального станочного приспособления «тиски станочные с ручным механизированным приводом» обеспечивающего возможность механизации технологического процесса изготовления заданной детали.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Долматовский Г.А. Справочник технолога машиностроителя [Текст]Г.А. Долматовский. – М. Высшая школа 1949. – 800 с.
Комаров А.Д. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей летательных аппаратов [Текст]: учебное пособиеА.Д. Комаров А.С. Беляев М.Д. Рудман И.Н. Желтов В.К. Моисеев.–Самара: СГАУ 1984. - 48с.
Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2 [Текст]А.Г. Косилова Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение 1985. – 648 с.
Атлас режущего инструмента [Текст]: каталог: разработчик и изготовитель Кемер. З-дэлектромонт. Изделий. – М. 1950. – 100 с.
Тишин С.О. Общемашиностроительное нормирование режимов резания и времени для технического нормирования на фрезерных станках. Крупносерийное и массовое производство [Текст]С.О. Тишин. – М.: Высшая школа 1957. – 423с.
Комаров А.Д. Проектирование специальных станочных приспособлений [Текст]: учебное пособиеА.Д. Комаров А.С. Беляев И.Н. Желтов М.Д. Рудман В.К. Моисеев. – Самара: СГАУ 1994. – 59 с.
Вардашкин Б.Н. Станочные приспособления. Справочник: в 2 т. [Текст]Б.Н. Вардашкин В.В. Данилевский. – М.: Машиностроение 1984.
Рудман М.Д. Кодирование конструкторской и технологической документации [Текст]: учебное пособиеМ.Д. Рудман. – Самара: СГАУ 1993. – 48 с.
Комаров А.Д. Обработка деталей на металлорежущих станках в авиастроении [Текст]: учебное пособиеА.Д. Комаров А.С. Беляев В.К. Моисеев В.В. Шалавин – Самара: СГАУ 1998. – 86 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Т1 [Текст] В.И. Анурьев. – М.: Машиностроение 1978. – 728 с.
Металлорежущие станки. Номенклатурный справочник [Текст] М.: НИИМАШ 1970. – 124 с.
СТО СГАУ 02068410-004-2007. Общие требования к учебным текстовым документам.