Разработка маршрутно-операционного технологического процесса изготовления крышки

Разработка маршрутно-операционного технологического процесса изготовления крышки

Введение

Одним из главных условий развития экономики страны в современный период является постоянное повышение конкурентоспособности продукции на внутреннем и мировом рынках, которую можно обеспечить ее высоким качеством. Основой народного хозяйства, определяющей его технологический уровень, является машиностроение.

Современное машиностроение характеризуется непрерывно увеличивающейся долей продукции, выпускаемой небольшими сериями или в единичных экземплярах. В настоящее время 80% от большего объема машиностроительных изделий приходится на долю мелко- и среднесерийного производства.

Создаваемые машины, характеризующиеся повышением их производительности, быстроходности, удельной мощности и надежности при снижении весовых и габаритных показателей. Это влечет за собой использование новых высокопрочных, имеющих специальные свойства, конструкционных материалов, которые в большинстве случаев являются труднообрабатываемыми. Однако технический прогресс определяется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствований технологий их производства. Технологические процессы должны обеспечивать высокое качество изделий в соответствии с техническими условиями эксплуатации при минимальных затратах средств и времени.

Преобладающей тенденцией развития технологии машиностроения является внедрение малоотходной и малооперационной технологии изготовления деталей, использование точных заготовок, что способствует экономии материала, уменьшению механической обработки, сокращению производственного цикла изготовления деталей и снижению себестоимости продукции в целом.

В курсовой работе приведены решения некоторых задач по дисциплине «Технология машиностроения»: выбор и обоснование метода получения заготовки, проектирование маршрутного технологического процесса, установление припусков, разработка и анализ альтернативной операции, установлены режимы резания, проектирование станочного приспособления, оформление схемы инструментальных наладок.

1.     
Выбор и техническое обоснование метода получения заготовки

При выборе метода получения заготовки решающими факторами являются: форма детали, масса, материал и объем выпуска деталей.

Выбор вида исходной заготовки коренным образом влияет на технологию механической обработки изделия. От степени совершенства способов получения исходной заготовки в значительной степени зависит расход металла, количество операций обработки и их трудоемкость, себестоимость процесса изготовления детали.

При решении этого вопроса надо стремиться к тому, чтобы форма и размеры исходной заготовки были максимально близки к форме и размерам детали.

Чертежом задается материал изготовления детали - СЧ15. Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья.

В настоящее время литье является одним из наиболее распространенных методов формообразования. Литье обладает рядом преимуществ: изготовление отливок практически неограниченных габаритов и массы, получение заготовок из сплавов, не поддающихся пластической деформации, и ряды других.

Способ изготовления определяется исходя из серийности производства, массы, объема выпуска и некоторых конструктивных и технологических особенностей детали. При серийном производстве в качестве заготовки выбираем отливку в песчано-глинистые формы.

Метод обладает простотой изготовления и достаточной дешевизной, а данная деталь не обладает высокой степенью точности, которую можно получить и при механической обработке на станке.

Технологичность конструкции литой заготовки

Внешние контуры отливки представляют собой сочетание простых геометрических тел, сочленяемых плавными переходами. Внутренней полости приданы простейшие очертания - без поперечных перегородок и глубоких впадин. Деталь не имеет большого веса и небольшие габариты, что приведет к дополнительной друдоемкости.

Обработку конструкции детали на технологичность начнем с ее анализа, где учитывается большое количество конструктивных признаков изделия, воспользовавшись таблицей из [1], где выявляются те элементы конструкции. Они связывают наиболее сильное влияние на технологию изготовления детали, в особенности на трудоемкость и себестоимость процесса, где превалирующее место занимают материал и общая конфигурация детали, относительно которых и идет последующий выбор метода получения и обработки.

Основными требованиями технологичности деталей, подвергаемых механической обработке на станках с ЧПУ, являются:

·        Упрощение геометрических форм контура заготовки;

·        Минимальное разнообразие диаметров отверстий;

·        Максимальная доступность поверхностей для обработки;

·        Выполнение закона единства баз;

·        Форма и размеры заготовки должны позволять производить обработку в непрерывном автоматизированном цикле.

Основываясь на указанных выше требованиях, укажем поэтапно особенности, относящиеся к выбранной заготовке и методу ее получения:

·        Физико-химические и механические свойства материала детали, ее форма, размеры и выпуск соответствует требованиям технологии изготовления, хранения и транспортировки - небольшой объем выпуска и довольно простая форма детали подходят для выбранного метода литья;

·        Требования по точности размеров, формы и относительного расположения поверхностей детали, а также шероховатость поверхностей экономически и конструктивно обоснованы - назначены минимальные и достаточные параметры шероховатости на необходимые поверхности;

·        Конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых технологических процессов - деталь является стандартизованной и к ней уже есть готовые типовые процессы.

2. Маршрутный технологический процесс

В результате разработки технологического процесса определяем необходимое оборудование, технологическую оснастку и др. Для этого воспользуемся принципами, изложенными в [1].

Маршрутное описание технологического процесса - наиболее рациональная последовательность выполнения операций обработки заготовки, в ходе которой следует учесть базирование, метод получения самой заготовки и другие факторы, влияющие на обработку.

Общие сведения о станке.

.1. Токарно-револьверный станок с ЧПУ модели 1В340Ф30 предназначен для токарной обработки деталей из прутков в автоматическом цикле в условиях мелкосерийного и среднесерийного производства.

.2. На станке производятся следующие виды токарной обработки: обточивание, растачивание, подрезание, точение и растачивание канавок, сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы метчиками и плашками, а также резцами, обточка и расточка конических поверхностей, а также криволинейных поверхностей, образованных радиусами.

Станок обеспечивает точность обработки деталей при обточке - 7 квалитет, при расточке - 8 квалитет, по длине - в пределах 50 мкм.

На токарно-револьверных станках можно выполнять почти все основные токарные операции. Применение этих станков рационально в том случае, если по технологическому процессу обработки детали требуется последовательное применение различных режущих инструментов.

Назначение их - обработка дисков, фланцев, втулок, в которых наряду с наружными и торцовыми поверхностями обрабатываются внутренние поверхности растачиванием, сверлением, зенкерованием, развертыванием, нарезается внутренняя резьба резцом или метчиком.

Наибольший диаметр изделия, обрабатываемого в патроне 200 мм

Наибольший диаметр устанавливаемого изделия над станиной 400 мм

Пределы частот вращения шпинделя 10 - 2500 мин.№

Масса станка с приставными агрегатами (без дополнительных устройств, принадлежностей и вспомогательного инструмента) 3650 кг.

Рис. 1 Обработка при двух видах базировнаия.

3. Разработка операционного технологического процесса на токарную операцию

Выбор технологических баз и последовательности обработки поверхностей детали является наиболее ответственным этапом разработки технологического процесса, во многом определяющим достижение требуемой точности и экономичности изготовления детали.

В содержании операции отражаются все необходимые действия, выполняемые в технологической последовательности исполнителем, по обработке заготовки на одном рабочем месте. В случае выполнения на данном рабочем месте прочих видов работ (кроме обработки резанием), их также следует отразить.

В данном случае токарная операция является многопереходной, поскольку обрабатывается несколько поверхностей заготовки несколькими инструментами.

Составим структуру операции, следуя данным методических указаний [2]:

1.       Установить и снять деталь;

2.       Подрезать торец (D60 предварительно);

.        Проточить цилиндрическую поверхность (D52 предварительно);

.        Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность (D42 предварительно);

.        Проточить цилиндрическую поверхность (D52 окончательно);

.        Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность (D42 окончательно);

.        Снять заготовку.

4. Определение припусков, операционных размеров и размеров заготовки

Следуя указаниям справочной литературы [2] выбираем характеристики для заготовки:

Масса 2 кг;

Характеристика размеров - мелкие;

Весовая группа 1;

Материал - серый чугун;

Степень точности при литье в песчано-глинистые формы - 9-18;

Среднее арифметическое отклонение профиля - не более 12,5 мкм;

Класс точности размеров и масс - 9;

Ряд припусков на механическую обработку - 2;

Исходя из выбранных характеристик загатовки составим таблицу, где будут отражены допуски и припуски на поверхности детали для дальнейшей обработке:

Припуски на механическую обработку заготовки, их допуски, размеры исходной заготовки выбирают в зависимости от экономической точности принятого способа обработки, конфигурации изделия и вида заготовки.

Расчет припусков произведем для двух размеров: внутреннего диаметра 42H9 () и внешнего 52h8 ()

Технологический маршрут обработки:

1. Черновое точение \ растачивание - при этом достигается 10-11 квалитет точности, шероховатость Ra 50 - 12,5

2.       Чистовое точение \ растачивание - при этом достигается 7-9 квалитет точности, шероховатость Ra 3,2 - 1,6

Для обработки этих поверхностей в качестве технологической базы выберем торец и наружную цилиндрическую поверхность. Приспособление для базирования заготовки - трёхкулачковый патрон.

ρ_з =

Величину коробления отверстия учитываем в диаметральном и в осевом сечении. Поэтому:

ρ_кор42 = мкм

ρ_кор52 = мкм

где l и d - длина и диаметр обрабатываемого отверстия и поверхности. Значения удельного коробления для отливок находим по таблице 2.14 [3]

Δк = 3; l = 11 мм; d = 42 мм;

Δк = 3; l = 9 мм; d = 52 мм;

Суммарное смещение в отливке относительно наружной ее поверхности ρ_з = 62 мкм и 39 мкм. Суммарное значение пространственного отклонения составит:

ρ_з42 = мкм

ρ_з52 = мкм

Остаточное пространственное отклонение после чернового растачивания и точения:

ρ_{1 42} = мкм

ρ_{1 52} = мкм

Остаточное пространственное отклонение после чистового растачивания и точения:

ρ_{2 42} = мкм

ρ_{2 52} = мкм

Погрешность установки при черновом точении и растачивании в самоцентрирующем патроне:

εу = 500 мкм

Остаточная погрешность установки при чистовом точении и растачивании:

ε1= 0.06* εу = 0.06*500 = 30 мкм

Минимальное значение межоперационных припусков определяем следующим образом:

, где

- высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

- глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе.

По таблице 2.12 [3] определим значение  и  для чистовой операции:  = 50 мкм;  = 80 мкм.

Минимальный припуск под точение и растачивание:

*Черновое:

Z_min42 = мкм

2Z_min52 = мкм

*Чистовое:

Z_min42 = мкм

2Z_min52 = мкм

Данные для определения допуска на черновое точение и растачивание воспользуемся [4]

Максимальные предельные значения припусков 2Zmax равны разности наибольших предельных размеров, а минимальные значения 2Zmin - соответственно разности наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого перехода.

Проверка:

Черновое точение: Zmax - Zmin = δ2 - δ1

- 320 = 460 - 39

= 420

Черновое растачивание: Zmax - Zmin = δ2 - δ1

 - 1840 = 2300 - 390

 = 1910

5.      Определение режимов резания

заготовка технологический токарный припуск

Режимы резания определяются глубиной резания t, подачей S и скоростью резания V. Значения t, S, V влияют на точность и качество получаемой поверхности, производительность и себестоимость обработки. Для обработки вначале устанавливается глубина резания, а затем подача и скорость резания.

Расчет режимов резания выполним для чернового точения(D52), растачивания(D42) и подрезания торца(D52).

Зададим период стойкости резца Т=50 мин. Материал обрабатываемой детали - СЧ15, НВ = 200. Выбираем материал режущей части резца ВК8 по справочным данным из [5].

Материал режущей части резца для подрезания торца - ВК8.

Черновое растачивание:

Глубина резания 0.9 мм. Выберем подачу по таблице S = 0,4 мм/об.

Рассчитаем скорость резания, определив все необходимые коэффициенты по справочнику.

Cv=292; x=0,15; y=0,2; m=0,2.

- поправочные коэффициенты

=0,8 Kuv=0,83

Частота вращения шпинделя:

Расчитаем составляющую силы резания Pz. Значение коэффициентов выберем из справочника.

Кр=Кмр*Кφр*Кур*Кλр*Кrр=0,9644

Кмр=1,037 Кφр=1 Кур=1 Кλр=1 Кrр=0,93

Составляющая силы резания:

Ср=92, х=1, у=0.75, n=0

Мощность Nрез, потребляемая на резание

Мощность эл. Двигателя главного привода станка 1М425 Nдв=13кВт.

Мощность на шпинделе с учетом КПД:

шп = Nдв*ξст = 13*0.85 = 11,05кВт

Условие NрезNшп выполняется, следовательно, станок выбран правильно.

Черновое точение:

Глубина резания 0.9 мм. Выберем подачу по таблице S = 0,7 мм/об.

Рассчитаем скорость резания, определив все необходимые коэффициенты по справочнику.

=243; x=0,15; y=0,4; m=0,2.

- поправочные коэффициенты

=0,8 Kuv=0,83

Частота вращения шпинделя:

Расчитаем составляющую силы резания Pz. Значение коэффициентов выберем из справочника.

Кр=Кмр*Кφр*Кур*Кλр*Кrр=0,9644

Кмр=1,037 Кφр=1 Кур=1 Кλр=1 Кrр=0,93

Составляющая силы резания:

Ср=92, х=1, у=0.75, n=0

Мощность Nрез, потребляемая на резание

Условие NрезNшп выполняется, следовательно, станок выбран правильно.

Подрезание торца:

Подача S=0,2 мм/об.

Рассчитаем скорость резания, определив все необходимые коэффициенты по справочнику.

Cv=68,5; y=0,4; m=0,2.

- поправочные коэффициенты

=0,8 Kuv=0,83

Частота вращения шпинделя:

Расчитаем составляющую силы резания Pz. Значение коэффициентов выберем из справочника.

Кр=Кмр*Кφр*Кур*Кλр*Кrр=0,902

Кмр=1,037 Кφр=1 Кур=1 Кλр=1 Кrр=0,87

Составляющая силы резания:

Ср=139, х=1, у=1, n=0

Мощность Nрез, потребляемая на резание

Условие NрезNшп выполняется, следовательно, станок выбран правильно.

Резец отогнутый для подрезания торца.

Режимы резания для остальных переходов рассчитываются аналогично и представлены в таблице: 318 [9]

6.      Разработка альтернативной токарной операции

Альтернативая операция представляет собой подобную проектируемой, которая используется для сравнения. В ней берется такая же операция, но проводимая на станке без ЧПУ для сравнения. В качестве используемого станка выбирается токарно-винторезный 16к20, на котором так же можно провести обработку выбранных поверхностей в данной операции. Ее суть заключается в том, чтобы в итоге определить - целосообразен ли выбор станка, маршрута и режимов резания в проектируемом варианте или нет.

Расчет норм времени

Под технически обоснованой нормой времени понимается время, необходимое для выполнение заданного объема работы при выполнении определенных организационно-технических условий и наиболее эффективном использовании всех средств производства и передового опыта новаторов.

В единичном и серийном производстве рассчитывается норма штучно-калькуляционного времени Тшт-к, расчет которого будем вести по методике [7].

, где

Тп-з - подготовительно-заключительное время на обработку партии заготовок;- размер производственной партии;

То - основное время;

Тв - вспомогательное время;

Тобс - время на обслуживание рабочего места;

Тотд - время регламентированных перерывов на отдых и личные потребности.

Скорость быстрого перемещения револьверного суппорта, мм/мин. 4000.

Расчет для альтернативной операции будем производить с учетом сохранения операционного времени, т.к. режимы останутся неизменными.

В альтернативном варианте, который производится на станке без чпу, дополнительно учитывается время на контроль детали: Тк = 0.53 мин.

Определяем его вспомогательное время из паспорта, как Тв = Туст + Тхх+Тпоз + Тизм, где Тхх и Тпоз повторяется трижды, на каждый переход:

Основным отличием от станка с ЧПУ становится время позиционирования Тпоз, которое находим по справочным данным для токарной операции: Тпоз=0.32*3=0,96 мин.

Тхх=0.36 мин.

Тв=0,24+0,36+0,96+0,53=2,09 мин.

Топ = 2,09+1.25 = 3,34 мин.

Тобс+Тотд = (0.06+0.04)*3,34 = 0,334 мин.

Тшт = 0,334+3,34 = 3,674 мин.

Тшт-к = 3,674+23/250 = 3,766 мин.

Технико-экономический расчет

Целесообразность технологического процесса механической обработки деталей определяется на основе сравнительной экономической эффективности двух вариантов: проектного и альтернативного.

В качестве проектного используем тот, что считается относительно выбранного станка с ЧПУ. Альтернативный вариант представляет собой подобную операцию но на обычном, лишенном системы ЧПУ, ручном станке.

В соответствии с действующей методикой расчета [6] экономической эффективности новой техники общим экономическим показателем является величина годовой экономии на приведенных затратах ΔСп, определяемая из уравнения:

ΔСп = Сп’ - Сп’’

где Сп’ и Сп’’ - соответственно сумма годовых приведенных затрат выбранных вариантов при выполнении равных объемов работы, р.

Сумму годовых приведенных затрат по каждому варианту можно рассчитать по формуле:

где i - номер технологической операции в каждом варианте технологического процесса (В нашем случае сравнивается только одна операция);

Стi - годовая технологическая себестоимость i-ой операции по вариантам, р;

Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Ен = 0.15;

Кi - сумма годовых капитальных затрат на i-ой операции по вариантам, р.

Ввиду упрощения расчета в дальнейшем будут преобразованы формулы для одной операции, лишенные коэффициента ‘i’.

Определение капитальных затрат

Капитальные затраты включают вложения средств в оборудование, призводственные и служебно-бытовые помещения, жилищное и культурно-бытовое строительство, комплект управляющих программ.

Однако для приближенных расчетов капитальных затрат на каждую операцию технологической подготовки производства, можно использовать упрощенную формулу:

К=Cp*(Ko+Kзд+Кпу)

где Ср - расчетное количество станков, требуемых для изготовления годового выпуска деталей на данной операции по вариантам, шт.

где N - объем годового выпуска деталей, N = 3000 шт.;ш-к - штучно-калькуляционное время операции, мин;о - эффективный годовой фонд работы станка (табл. данные);

Кв - средний коэффициент выполнения норм времени.

Ко - вложение средств в оборудование, руб.;

Кзд - вложение в производственные помещения, занимаемые оборудованием, руб.;

Кпу - вложение средств в комплект управляющих программ, руб.

Капитальные вложения в оборудование (Ко) состоят из капитальных вложений в технологическое оборудование (Кт), подъемно-транспортное оборудование (Кпт) средства оснощения и контроля (Кк):

Ко=Кт+Кпт+Кк

Капитальные вложения в технологическое оборуодование определяются по формуле:

Кт=Цто*Ктр*Ки

где Цто - оптовая цена станка;

Ктр - коэффициент, учитывающий расходы на транспортировку и монтаж станка. Для расчетов рекомендуется принимать Ктр = 1;

Ки - коэффициент инфляции, учитывающий повышение тарифных ставок, уровня рентабельности производства, стоимости сырья, материалов, топлива, энергии и т.д.

Суммарную величину капитальных вложений в подъемно-транспортное оборудование, средства оснащения и контроля, отнесенную к данной операции, можно рассчитать, используя формулу:

Кпт+Кк=0.13*Кт / β

где β - коэффициент сокращения количества станков на операции при переходе вариантов с проектного на альтернативный.

где S’’ - принятое количество станков на операции в проектном варианте, шт.’ - принятое количество станков на альтернативной операции, на которой выполняется тот же объем работы.

Стоимость производственного помещения, занимаемого станком на операции:

Кзд=Цпп*(S+Sy)*γ

где Цпп - стоимость 1м² производительной площади механического цеха, руб. (4.000 рублей);+Sy - суммарная площадь, заниманиемая станком вместе с выносными устройствами (устройства ЧПУ, электрошкаф и др);

γ - коэффициент, учитывающий дополнительную производительную площадь, приходящуюся на единицу оборудования.

Дополнительная производственная площадь включает площадь между станками, элементами здания, площадь проездов и проходов для транспортирования материалов, изделий и движений людей; площадь вспомогательных отделений цеха: заготовительного, контрольного, ремонтной базы, складов и т.д.

Для универсальных станков с ручным управлением величина Кпу учитывает расходы по разработке пробной технологии выполнения анализируемой станочной операции. При укрупненных расчетах можно принять эту величину равной 25% стоимости управляющей программы, регулирующей выполнение того же объема работы на оборудовании с ЧПУ.

Расчет технологической себестоимости.

Величина годовой технологической себестоимости при использовании приближенного способа, с достаточной для производственных расчетов точностью, может быть определена по формуле:

где, Счс, Счн, Счэл - нормативы затрат по заработной плате станочников, наладчиков, электронщиков, приходящихся на один час работы оборудования, со всеми начислениями, р/ч;

Сча, Счр, Счэл - нормативы затрат на амортизацию оборудования, ремонт и электроэнергию, приходящихся на один час работы станка, р/ч;

Счп, Счир - нормативы затрат на амортизацию и ремонт приспособлений и рабочего инструмента, приходящихся на один час работы станка, р/ч;

Собсл - годовые затраты на техническое обслуживание и ремонт устройств ЧПУ, р;

Спп - годовые затраты на амортизацию и содержание производственных помещений.

Сравнение вариантов технологического процесса:

Ср п = 2,196*3000 / 3935*1*60 = 0,0279

Ср а = 3,766*3000 / 4055*1,2*60 = 0,03869

Кт п = 500.000*1*1 = 500.000 руб. Ко п = 500.000+65.000 = 565.000 руб.

Кт а = 300.000*1*1 = 300.000 руб. Ко а = 300.000+39.000 = 339.000 руб.

Кк+Кпт п = 0.13*500.000 = 65.000 руб.

Кк+Кпт а = 0.13*300.000 = 39.000 руб.

Кзд п = 4.000*5.2 = 20.800 руб.

Кзд а = 4.000*3.0 = 12.000 руб.

Кпу п = 1000 руб.

Кпу а = 1000*0.25 = 250 руб.

К п = 0.0279*(1.000+565.000+20.800) = 16.371

К а = 0.03869*(250+339.000+12.000) = 13.589

Стп = (765+200+450+310+490+60+30+850)*(3000*2,196)/60 +3800+8320 = 35.853 р

Ста = (1510+50+90+220+160+60+870)*(3000*3,766)/60 + 4800 = 56.216 р

Таким образом, если считать в условных единицах, мы имеем большие капитальные вложения в проектируемом варианте, чем в альтернативном, т.к. станку с ЧПУ стоит значительно больше, чем обычный, однако считая величину годовой технологической себестоимости при этих способах, мы получаем, что проектируемая операция более выгодна, чем альтернативная. Так же следует заметить, что расчитывалась лишь одна операция, в которой при суммировании значения будут примерно одинаковы, но если взять обработку целой детали, которая в проектируемом варианте выполняется на одном станке, то в альтернативном варианте потребуется еще один для сверления отверстий и, следовательно, выбранный изначально вариант окажется значительно лучше.

Расчет и проектирование станочного приспособления

Проектирование любого приспособления начинается с определения теоретической схемы базирования объекта. Использование комплекта баз необходимо для обеспечения неподвижности объекта в выбранной системе координат. В этом случае на объект налагается шесть двухсторонних геометрических связей, которые смиволизируются шестью опорными точками.

Конструкция приспособления для станков определяется схемой базирования, которая зависит от конструкции заготовки.

Основное назначение зажимного приспособления стабильная фиксация заготовки для механической обработки. По этому приспособление должно быть достаточно жестким, должно иметь высокую точность поверхности, не следует допускать смещения заготовки относительно центрирующих элементов; приспособление должно быть простым, удобным для установки и снятия детали.

Деталь «крышка» базируется по торцу и внешней цилиндрической поверхности.

В процессе обработки заготовки на нее воздействует система сил. С одной стороны действует составляющие силы резания, с другой - сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учетом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия.

Сила закрепления должна быть достаточной для предупреждения смещения установленной в приспособлении заготовки. При этом учитывается коэффициент запаса К, т.е. в уравнения равновесия включаются значения силы резания и момента резания, увеличенные в К раз.

Проведем расчет станочного приспособления на требуемую силу зажима. При расчетах следует принимать наибольшие значения силы зажима.

Расчет параметров и сил пневмоцилиндра самоцентрирующего трехкулачкого патрона

Патроны токарные трёхкулачковые клиновые механизированные применяются при токарной обработке и предназначены для механизированного закрепления деталей и заготовок с помощью электромеханического или пневматического привода устанавливаемого на заднем конце шпинделя, обеспечивающим поступательное движение и позволяющего регулировать усилие зажима. Необходимый диаметр зажима достигается путем перестановки крепящихся болтами накладных кулаков по гребёнке основных на необходимое расстояние. Оптимальные

биение и точность фиксации детали в сырых кулачках после их переустановки на нужный диаметр зажима достигаются путем дополнительной их расточки.

Выбранная конструкция зажимного патрона с пневматическим поршневым приводом представлена на сборочном чертеже. Пневматический цилиндр закрепляется с помощью промежуточного фланца на конце шпинделя. Подвод воздуха к пневматическому цилиндру осуществляется через буксу, сидящую на подшипниках качения на хвостовике крышки цилиндра. Поршень цилиндра связан штоком с зажимным механизмом патрона. Корпус пневматического патрона 4 прикрепляется к фланцу 8 шпинделя при помощи болтов. Втулка 1, закрепленнная на конце штока, имеет пазы с выступами, в которые упирается кулачковый толкатель 7. Через него передается сила на кулачки, заставляя их сближаться или расходится, в зависимости от движений втулки.

По справочнику [5] находим:= 2*М*К/(Dз*n*f), где Q - сила закрепления на кулачках, Dз - диаметр базы закрепления, мм, n - число действующих радиальных сил, M - крутящий момент, Н*м, f - коэффициент трения (По табл. принимаем значение его равным 0.2), К - коэффициент запаса, который является комплексной величиной:

К=К0*К1*К2*К3*К4*К5, где

К0=1.5 - гарантированный коэффициент запаса;

К1=1.2 - учитывает степень затупления инструмента;

К2=1 - учитывает неравномерность припуска;

К3=1 - учитывает прерывистость резания;

К4=1.3 - учитывает непостоянство сил закрепления;

К5=1 - учитывает непостоянство положеняи сил на поверхностях контакта установчных элементов с заготовкой.

К=1.5*1.2*1.3=2.34, при К меньше, чем 2.5 принимаем К=2.5

М=Pz*D/2 = 611*52/2 = 15886 Н*м

=2*2.5*15886/(66*3*0.2)=2005, 81 Н.

Определим длины участков:

=2 l1=1 l3=1,5 a=1,7 l2=1,7

Исходя из схемы составим уравнения равновесия сил:

Р*l = T*l1 => T = P*l / l1*l2+Q*a = T*l3,

где F - сила трения, равная F = Q*0,2;- сила закрепления;- сила на штоке.

*0,2*l2+Q*a = P*l*l3 / l1*(Q*0,2*l2+Q*a) = P*l*l3

*(2005*0,2*1,7+2005*1,7) = 1,5*2*Р

Р = 1363,4 Н

, где

=0.5 - безразмерный параметр нагрузки;- избыточное давление, МПа;

Ктр - 0.15 - коэффициент, учитывающий потери на трение в пневмоцилиндре (выбираем по табл.)

В них применяют сжатый воздух с давлением p=0,63 MПа.

ш = 1/3 * D = 26,6 мм

Окончательное значение для наружнего и внутреннего диаметров (цилиндра и штока) выбираем по таблице:= 80 мм; Dш= 25 мм.

Заключение

В данной курсовой работе с применением полученных знаний по технологии машиностроения, стандартизации, и проектированию приспособлений спроектирован технологический процесс обработки детали «крышка», ориентированный на автоматизированное производство средней серийности.

В ходе разработки курсовой работы было приведено обоснование метода получения заготовки и наиболее рациональный маршрутный процесс ее обработки. Так же были установлены минимальные, но необходимые припуски на механическую обработку и выбраны режимы резания, вследствие чего снизилась трудоемкость обрабатывания и себестоимость изготовления детали.

В конструкторском разделе было спроектировано станочное приспособление, необходимое для обработки детали данного типа.

Для определения целесообразности выбора оснащения и оборудования была выбрана и рассчитана альтернативная операция, но на станке без ЧПУ, которая уступает проектируемой.

Список литературы

1. Г.П. Мосталыгин, В.Н. Орлов, Ю.И. Моисеев, М.В. Давыдова Методические указания к выполнению курсовой работы - Курган: Изд-во КМИ, 1995. - 42 с.

. Марфицын В.В., Давыдова М.В., Минин И.А. Выбор способа изготовления заготовок. Методические указания. - Курган: КГУ, 1997 г. - 80 с.

. Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, А.Г. Схиртадзе, М.С. Островский Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении - М: Высшая школа, 2004 г. - 272 с.

. Балашов В.Н. Расчет операционных припусков и определение операционных размеров. Методические указания. - Москва: МАМИ, 2004 г. - 63 с.

. Справочник технолога - машиностроителя: В 2-х томах, том 2/ под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, 4-е издание, переработанное и доп. - М. Машиностроение, 1986 г. - 496 с.

. Определение экономической эффективности технологических процессов. Методические указания. - Курган: Изд-во КМИ, 1994. - 28 с.

. В.А. Котюк Методические указания к выполнению лабораторной работы «Сравнение вариантов операций для станков с ЧПУ». - Курган: КМИ, 1990 г. - 28 с.

. Справочник технолога - машиностроителя: В 2-х томах, том 1/ под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, 4-е издание, переработанное и доп. - М. Машиностроение, 1985 г. - 656 с.

. А.Д. Локтев Общемашиностроительные нормативы режимов резания: В 2-х томах, том 1. Москва: Машиностроение, 1991 г. - 635 с.