Усовершенствование технологии изготовления детали (вал главного контрпривода)

Содержание

Введение

. Технологическая часть

.1 Анализ технологичности

.2 Определение типа производства

.3 Экономическое обоснование выбора заготовок

.4 Описание технологического процесса

.5 Маршрут обработки

.6 Расчет припусков на механическую обработку

.7 Режимы резания

.8 Нормирование операций

. Конструкторская часть

Введение

.1 Назначение и принцип работы приспособления

.2 Расчет погрешности базирования

.3 Расчет усилия зажима

.4 Расчет рычажного механизма

.5 Расчет клинового механизма

.6 Расчет пневмопривода

.7 Конструирование специального режущего инструмента

.8 Расчет параметров установки режущего элемента в корпусе инструмента

.9 Расчет параметров установки многогранных пластин в корпусах инструментов

.10 Расчет на прочность

. Экономическая часть

Заключение

Библиографический список

Введение

Современный период характеризуется кардинальными сдвигами в экономике и является важнейшим этапом совершенствования и развития области машиностроения. Большое значение придается улучшению снабжения населения продуктами питания и промышленности сырьем. Это прежде всего приводит к научно-техническому обновлению производства и достижению высшего мирового уровня производительности труда. Данная проблема не прошла мимо сельскохозяйственного машиностроения.

Поставлена задача, завершить комплексную механизацию сельского хозяйства на новой технической основе, резко поднять технический уровень, надежность и долговечность сельскохозяйственных машин и оборудования. В результате использования качественно новых и улучшения существующих технологических процессов, увеличения единичной мощности энергетических средств, скоростей движения, пропускной способности и ширины захвата, универсализации и унификации машин значительно возрастает производительность труда.

Происходит дальнейшее совершенствование машин для уборки зерновых культур за счет использования новых жаток, повышение производительности комбайнов, мощности их двигателей и вместимости бункеров, механизации процессов регулирования, управления и контроля, максимального приспособления к природным и экономическим условиям зон эксплуатации.

Эффективность производства, его технический прогресс, качество выпускаемой продукции во многом зависят от опережающего развития производства нового оборудования, машин, станков, аппаратов, от всемирного внедрения методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решения технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок.

Целью курсового проекта является совершенствование технологии изготовления детали (вал главного контрпривода). Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Спроектировать технологический процесс изготовления детали (вал главного контрпривода) с применением станков с ЧПУ.

Разработать технологическую оснастку для обработки вала.

Дать оценку экономической эффективности предложенного варианта технологического процесса.

1. Технологическая часть

В машиностроении постоянно возникают сложности в процессе проектирования и изготовления некоторых деталей (вал главного контрпривода). Вал должен иметь требуемую точность, надежность, обладать необходимой жесткостью и виброустойчивостью, что обеспечивает требуемое относительное положение соединяемых деталей и узлов. Для решения проблемы повышения точности, необходимо модернизировать технологические процессы изготовления, автоматизировать их, применять современное оборудование, оснастку, инструмент, что позволило бы повысить производительность труда и снизить трудоемкость изготовления деталей.

1.1 Анализ технологичности

Данная деталь - вал главного контрпривода, относится к группе цилиндрических изделий. Основное предназначение вала - передавать крутящий момент. Вал является сборочной единицей входящей в состав главного контрпривода устанавливаемого на комбайне «Енисей 1200».

Масса вала 34,8 кг.

Конструктивные особенности детали следующие:

вал имеет небольшие перепады диаметров, что позволяет в качестве заготовки использовать пруток;

вал имеет не достаточную жесткость для получения более точных поверхностей (6-7 квалитета), так как отношение l к D более10;

из-за длины вала приходится использовать специальные приспособления, люнеты, призмы для придания большей жесткости детали при обработке;

фрезерование пазов вызывает необходимость изготовления специального приспособления;

фрезерование лыски возможно специальным режущим инструментом.

В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошую базовую поверхность для первоначальных операций и довольна, проста по конструкции.

1.2 Определение типа производства

В машиностроении различают три основных типа производства: массовое, серийное, единичное. Тип производства зависит от двух факторов, а именно: от заданной программы и трудоемкости изготовления изделия. На основании заданной программы рассчитывают такт выпуска изделия tв, а трудоемкость определяется средним штучным временем Тшт по операциям действующего на производстве технологического процесса. Отношение этих величин принято называть коэффициентом серийности:

Кс=1 - мелкосерийное производство;

>Кс>1 - крупносерийное производство;

>Кс>10 - среднесерийное производство;

>Кс>40 - мелкосерийное производство;

>Кс>1 - единичное производство.

Исходные данные для определения типа производства:

Годовая программа изделия - N=1250 шт.

Режим работы предприятия - 2 смены в сутки

По табл. выбираем действительный годовой фонд времени работы Fд=1860ч. Такт выпуска изделий:

Число операций n=12

Суммарное штучное время по всем операциям ∑Tшт=46,746 мин.

Среднее штучное время равно

Определяем коэффициент серийности:

Исходя из значения коэффициента серийности, получаем тип производства - .мелкосерийное.

Расчет количества деталей в партии.

Периодичность запуска-выпуска изделий а=5

Число рабочих дней в году F=256 дней

Расчетное количество деталей в партии вычисляем по формуле:

Принятое число смен Спр=2

Принятое число деталей в партии равно:

.3 Экономическое обоснование выбора заготовок

Метод выполнения заготовок для деталей машин определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичность изготовления. Выбрать заготовку - значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления.

При мелкосерийном производстве необходимо стремиться к максимальному приближению формы и размеров заготовки к параметрам готовой продукции и снижению трудоемкости заготовительных операций.

Данную деталь можно получить двумя способами: прокат или штамповка.

Общие исходные данные:

Материал детали - Сталь 45 ГОСТ 1050-88

Масса детали - 38,4 кг

Годовая программа - N=1250 шт.

Производство - среднесерийное

Данные для расчетов стоимости заготовок при различных способах изготовления сводим в таблицу №1.

Таблица 1 - Данные для расчета стоимости заготовок

Оценка вариантов проводится по внешним признакам эффективности и позволяет отобрать наиболее приемлемый метод получения заготовки. Показатели предварительной оценки следующие:

Коэффициент использования материала

где Gд, Gз - масса детали и заготовки, кг.

Подставляя значения в формулу, получим

Чем выше значение коэффициента использования материала, тем при прочих равных условиях технологичнее конструкция заготовки и ниже ее себестоимость.

Таким образом, сэкономленный материал при изготовлении изделий, это один из важнейших резервов производства, позволяющий получать новые изделия без дополнительных затрат на исходные материалы

Снижение материалоемкости определяется по формуле, кг

где Nг - годовой объем выпуска деталей, шт.

В итоге получаем, что

Трудоемкость изготовления деталей для нового варианта

где tб - трудоемкость изготовления детали по базовому варианту, норма штучного времени, мин; Gн, Gб - масса заготовки, кг, при новом и базовом варианте.

Себестоимость С изготовления детали. В структуру себестоимости входят затраты на основные материалы Мо и заработную плату рабочих Зо. Поэтому сравнение вариантов можно производить по этим двум статьям:

Стоимость основных материалов с учетом утилизации отходов определяют по формуле:

где Ц_заг - цена заготовки, руб./шт.; g_отх - масса отходов на одну деталь, кг/шт.

Цены материалов, заготовок и отходов определяют по прейскурантам оптовых цен. Зная цены материалов можно вычислить цену заготовки:

где Цм - действующая оптовая цена единицы массы материала (руб./кг), gм - норма расхода материала на одну деталь (кг), Кт-з - коэффициент транспортно-заготовительных расходов при приобретении материалов (Кт-з=1,04-1,08).

Ц_м1=22900руб/т, Ц_м2=31000руб/т.

Масса отходов на одну деталь равна:

g_о1=44,2-38,4=5,8 кг

g_о2=41,8-38,4=3,4 кг

Стоимость отходов в виде стружки стали 45 равна 7300 руб/т. Рассчитываем стоимость основных материалов по первому варианту:

М_о1==880,99 руб.

Стоимость основных материалов по второму варианту:

М_о2==1225,10 руб.

Заработная плата основных рабочих:

где К_в.н. - средний процент выполнения норм, равен 1,18; К_пр. - коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты: принимается в размере 1,2-1,4; 1,25 - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и отчисления по социальному страхованию; t_шт - штучное время на выполнение ί-ой операции; С_тί - часовая тарифная ставка работы, выполняемой на ί-ой операции, руб.,

Себестоимость изготовления детали равна:

С₁=880,99+747,11=1628,1руб.

С₂=1225,10+668,77=1893,87 руб.

В целях наглядного сравнения вариантов заготовок показатели сравнения сводим в таблицу №2.

Таблица 2 - Показатели сравнения вариантов заготовок

Окончательный вывод о целесообразности того или иного варианта делают после сравнения показателей: наиболее оптимальный вариант - получение заготовки проката, при этом снижается себестоимость изготовления детали, но при этом увеличивается коэффициент использования материала и трудоемкость изготовления детали.

Определяем экономию по себестоимости

где Сб, Сн - себестоимость изготовления деталей из различных заготовок базового и нового вариантов.

Применение первого варианта, т.е изготовления вала главного контрпривода прокатом дает годовой экономический эффект в сумме 332221,5 руб. Это значит, что получение заготовки методом проката является наиболее оптимальным.

1.4 Описание технологического процесса

Намечая технологический маршрут обработки детали, следует придерживаться следующих правил:

а) с целью экономии труда и времени технологической подготовки производства использовать типовые процессы обработки деталей и типовых поверхностей деталей;

б) стараться не проектировать обработку на уникальных станках. Применение уникальных и дорогостоящих станков должно быть технологически и экономически оправдано;

в) использовать по возможности только стандартный режущий и измерительный инструмент;

г) стремиться применять наиболее совершенные формы организации производства: непрерывные и групповые поточные линии, групповые технологические процессы и групповые наладки на отдельные станки;

д) обрабатывать наибольшее количество поверхностей данной детали за одну установку и т. п.

1.5 Маршрут обработки

Таблица №3 Маршрут обработки

020          Токарная. Точить поверхность предварительно выдерживая размер ø60,5h14 на длину 465мм. Точить поверхность ø52h14 предварительно выдерживая размеры 245, 80, . Точить поверхность под резьбу предварительно выдерживая размеры ø37h14, 64. Точить поверхность выдерживая размеры ø31h14, 15. Точить поверхность по контуру детали выдерживая размеры ø30d11, ø36H11, ø48h9, ø51h14, ø60h10, 64, 50, 81, 80,140, , 2x45º - 4фаски, R- обеспечивается инструментом. Нарезать резьбу М36х3-6g на длину 42. Переустановить деталь и повторить переходы. Токарный с ЧПУ

030          Вертикально-фрезерная. Фрезеровать шпоночный паз выдерживая размеры ø14Р9, 9±0,5, 63Н15(+1,6), 21,5-0,8, R0,3(обеспечивается инструментом), . Переустановить деталь, переход повторить.Вертикально - фрезерный

1.6 Расчет припусков на механическую обработку

1.      Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для диаметра 48h9_-0,062 поверхности вала.

Поверхность выполняется снятием чернового, получистового и чистового припуска точением.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле:

,

где  - погрешность коробления,

 - погрешность центрирования.

,

где  - длина обрабатываемой детали.

,

где  допуск на диаметральный размер базы заготовки.

,

Величина остаточного пространственного отклонения после чернового точения определяется по формуле:

После получистового точения:

Погрешность установки в центрах:

Остаточная погрешность установки после чернового точения определяется по формуле:

После получистового точения:

На основании записанных в таблице 4 данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой:

Zmin = 2 ( Rzi-1 + Ti-1+ )

Минимальный припуск под точение:

Черновое -

Zmin = 2 ( 160 + 250 + ) = 2 * 1588 мкм

Получистовое -

Zmin = 2 ( 50 + 50 + ) = 2 * 165 мкм

Чистовое -

Zmin = 2 ( 25 + 25 + ) = 2 * 56 мкм

Расчетный размер d_p вычисляется, начиная с конечного (чертежного) размера последовательным вычитанием расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

Таким образом, имея расчетный (чертежный) размер, после последнего перехода (в данном случае чистового растачивания 47,938) для остальных переходов получаем:

Для получистового точения - = 47,938+0,112=48,05 мм

Для чернового точения - = 48,05+0,33=48,38 мм

Для заготовки - = 48,38+3,176=51,556мм

Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с классом точности того или иного вида обработки.

Для чистового точения значение допуска составляет 62мкм.

Для получистового точения - 1 мкм.

Для чернового точения - 250 мкм.

Для заготовки - 1200 мкм.

Наибольший предельный размер (dmax) получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьший предельный размер (dmin) определяется из наибольших предельных размеров сложением соответствующих переходов.

Таким образом, для чистового точения:= 47,938мм= 47,938мм + 0,062 = 48 мм

Для получистового точения:= 48,1 мм= 48,1+0,1 = 48,2 мм

Для чернового точения:= 48,38 мм= 48,38+0,25 = 48,63 мм

для заготовки:= 51,6мм= 51,6+1,2= 52,8 мм

Минимальные предельные значения припусков  равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения  - соответственно разности наименьших предельных размеров.

Тогда для чистового точения -

=48,1-47,938 = 0,162 мм

 = 48,2-48=0,2 мм

Для получистового точения -

 = 48,38-48,1 = 0,28 мм

 = 48,63-48,2 = 0,43 мм

Для чернового точения -

 = 51,6-48,38 = 3,22 мм

 = 52,8-48,63 = 4,17 мм

Все результаты произведенных расчетов сведены в таблицу 4. Общие припуски zomin и zomax определяем, суммируя промежуточные припуски и записываем их значения внизу соответствующих граф.

Zomin = 162+280+3220 = 3662 мкм

Zomax = 200+430+4170 = 4800 мкм

Проверка

Z0 man-Z0 min =4,8 - 3,662 = 1,138 мм.

T_З-T_Д=1,2 - 0,062= 1,138 мм.

Таблица 4 Сводная таблица результатов расчета припусков

.        Рассчитаем припуски на обработку и промежуточные предельные размеры для поверхности 1998_-1,75 вала. На остальные поверхности назначаем припуски и допуски по ГОСТ 26645-85.

Поверхность выполняется однократным фрезерованием.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле:

Величина остаточного пространственного отклонения после фрезерования определяется по формуле:

Погрешность установки при фрезеровании не возникает, так как деталь базируется в самоцентрирующихся призмах.

На основании записанных в таблице 5 данных производим расчет минимальных значений межоперационных припусков, пользуясь основной формулой:

=2* (R_zi-1 + Ti-1+ )

Минимальный припуск под фрезерование:= 2*(160+250+2100)=2*2510 мкм

Расчетный размер l_p вычисляется, начиная с конечного (чертежного) размера последовательным вычитанием расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

Для заготовки -

l_p1 = 1996,25+5,02=2001,27 мм

Значения допусков каждого перехода принимаются по таблицам в соответствии с классом точности того или иного вида обработки.

Для фрезерования - ₁175 мкм.

Для заготовки - ₂4300 мкм.

Наибольший предельный размер (lmax) получается по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода. Наименьший предельный размер (lmin) определяется из наибольших предельных размеров вычитанием соответствующих переходов.

l_min = 1996,25 мм

l_max = 1996,25+1,75=1998 мм

для заготовки:

lmin = 2001,3 мм

l_max = 2001,3+4,3=2005,6мм

Минимальные предельные значения припусков  равны разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные значения  - соответственно разности наименьших предельных размеров.

Для фрезерования -

 = 2001,3-1996,25=5,05мм

 = 2005,6-1998=7,6мм

Все результаты произведенных расчетов сведены в таблицу 5. Общие припуски z_omin и z_omax определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф.

Проверка

Z_{0 man}-Z_{0 min} =7,6 - 5,05 = 2,55 мм.

T_З-T_Д=4,3 - 1,75= 2,55 мм.

Таблица 5 Сводная таблица результатов расчета припусков

1.7 Режимы резания

Расчет режимов резания для токарной операции..

Операция выполняется на станке 1Б732Ф3. Мощность электродвигателя главного привода станка составляет 22 кВт.

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Как правило, при черновой обработке весь припуск целесообразно снимать за один проход, т.е. устанавливать глубину резания, равную припуску. Получистовая обработка выполняется за один - два прохода.

Рассчитаем режимы резания для токарной операции 020

Определим режимы резания для операций 020 (токарная: черновая обработка, чистовая обработка, нарезание резьбы):

) Определим скорость резания по формуле

,

,

где K_мv-коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,_пv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,_иv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Находим скорость резания по формуле для каждого перехода:

А) Точить поверхность предварительно выдерживая размер ø60,5h14 на длину 465мм

Из справочника [3, с.236-275] берем значения:=1,3 мм/об; C_v=292; х=0,3; у=0,15; m=0,18; Т=60 мин.; t=0,75 мм; K_мv=1; K_иv=1; K_пv=0,9;. K_φv=0,7; K_rv=1,03.

м/мин.

Б) Точить поверхность предварительно выдерживая размер Ø52h14 на длину 245 и конус на длину 80, =1,3 мм/об; C_v=292; х=0,3; у=0,15; m=0,18; Т=60 мин.; t=4,25 мм; K_мv=1; K_иv=1; K_пv=0,9;. K_φv=0,7; K_rv=1,03.

м/мин.

В) Точить поверхность под резьбу предварительно, выдерживая размеры ø37h14 на длину 64=1,3 мм/об; C_v=292; х=0,3; у=0,15; m=0,18; Т=60 мин.; t=7,5 мм; K_мv=1; K_иv=1; K_пv=0,9;. K_φv=0,7; K_rv=1,03.

м/мин.

Г) Точить поверхность выдерживая размеры ø31h14, 15

S=1,3 мм/об; C_v=292; х=0,3; у=0,15; m=0,18; Т=60 мин.; t=3 мм; K_мv=1; K_иv=1; K_пv=0,9;. K_φv=0,7; K_rv=1,03.

м/мин.

Д) Точить поверхность по контуру детали, выдерживая размеры ø30d11 на длину 15, уступ и фаску 2х45º, поверхность ø36h11 на длину 50, R3, уступ, фаску 1х45º, поверхность ø48h9 на длину 181-1,15, R2,уступ до ø51 конус на длину 80±2,3, уступ и фаску на длину 2 и углом 30º, поверхность ø60h10 на длину140:=0,07 мм/об; C_v=420; х=0,15; у=0,2; m=0,2; Т=60 мин.; t=0,5 мм; K_мv=1; K_иv=1; K_пv=0,9;. K_φv=0,7; K_rv=1,03.

м/мин.

Е) Нарезать резьбу М36х3-6g на длину 42:=1,3 мм/об; C_v=292; х=0,3; у=0,15; m=0,18; Т=60 мин.; t=1,5 мм; K_мv=1; K_иv=1; K_пv=0,9;. K_φv=0,7; K_rv=1,03.

м/мин.

)Вычисляем составляющие силы резания по формуле [3, с.271]:

, (2.43)

где K_p - поправочный коэффициент, который определяется по формуле [3, с.271]:

, (2.44)

Значения поправочных коэффициентов берем из справочника [3, с.275]:

=1,0; =0,89; =1,0;=1,0.

Получаем: =0,89

А) =300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15.

Находим силу резания по формуле:

Н

Б) =300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15.

Н

В) =300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15.

Н

Г) =300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15.

Н

Д) =300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15.

Н

Е) =300; x=1,0; y=0,75; n=-0,15.

Н

) Исходя из величины скорости и диаметра обрабатываемой детали рассчитываем число оборотов шпинделя станка n по формуле:

,

А)

Б)

В)

Г)

Д)

Е) .

) По принятому числу оборотов рассчитывается фактическая скорость резания:

А) ,

Б) ,

В) ,

Г) ,

Д) ,

Е)

)Мощность резания рассчитываем по формуле:

 ,

А) кВт, кВт;

Б) кВт, кВт;

В) кВт, кВт;

Г) кВт, кВт;

Д) кВт, кВт;

Е) кВт, кВт.

, (2.46)

где η - КПД (0,8 - 0,85) кинематической цепи станка

э < N ст

,5 < 22 , т.е. условие соблюдено.

Мощность главного привода станка достаточна для его нормальной работы.

1.8 Нормирование операций

Произведем нормирование технологического контроля согласно. Штучно калькуляционное время, затраченное на операции механической обработки в условиях серийного производства, определяется расчетно-аналитическим методом:

_шк =t_шт+t_пз/m,

где t_шт - штучное время, t_пз -подготовительно-заключительное время на партию деталей, m -количество деталей в партии.

Всегда необходимо стремиться к снижению норм времени, что достигается уменьшением основного и вспомогательного времени. Норма штучного времени определяется по формуле:

где tоп - оперативное время и равно tоп=to+tв; α, β, γ - коэффициенты, определяющие соответственно время технического, организационного обслуживания и время регламентированных перерывов в работе (α≈6%, β≈0,6-8%, γ≈2,5%).

Операция 020. Основное технологическое время определится суммой t_о на каждый переход

,

где l - длина обрабатываемой поверхности;

S - подача;

n - число оборотов заготовки.

Получаем:

А) мин.

Б) мин.

В) мин.

Г) мин.

Д) мин.

Г) мин.

Е) мин.

мин.

Величину вспомогательного времени tв принимаем равным 1,2 мин, тогда оперативное время, мин:

Подготовительно-заключительное время определяется:

на наладку станка - 90мин;

на получение инструмента и приспособлений до начала и сдачу их после окончания обработки - 10 мин.

Определяем штучно-калькуляционное время по формуле (2.54):

мин.

2. Конструкторская часть

Введение

Станочные приспособления расширяют технологические возможности металлорежущего оборудования, повышают производительность обработки заготовок, облегчают условия труда рабочих.

В процессе проектирования станочного приспособления необходимо соблюдать правила выбора баз, стабильного взаимного положения заготовки и режущего инструмента при обработке, удобную установку, контроль и снятие детали, свободное удаление стружки, удобство управления станком и приспособлением, а также условия, обеспечивающие безопасность работы и обслуживания данного приспособления.

При проектировании станочного приспособления необходимо особое внимание уделить выбору зажимных устройств и расчету силы зажима обрабатываемых заготовок. Сила зажима должна обеспечивать надежное закрепление заготовок в приспособлении и не допускать сдвига, поворота или вибраций заготовки при обработке.

Пневматические силовые приводы широко применяются в приспособлениях разнообразных типов. Быстрота, легкость постоянство силы зажима, возможность ее регулирования и контроля, а также дистанционное управление зажимами являются основными преимуществами пневмоприводов для зажима обрабатываемых заготовок.

2.1 Назначение и принцип работы приспособления

Устройство - приспособление пневматическое для фрезерования паза (операция 025). Предназначено для создания исходной силы зажима при закреплении заготовки.

В приспособление заготовка устанавливается на призму (12) и упирается торцом в упор (20) закрепленный на призме (12). Под действием давления сжатого воздуха, подаваемого в межпоршневое пространство цилиндра, толкатели расходятся раздвигая рычаги и осуществляя зажим заготовки. Приспособление компонуется на столе станка из двух одинаковых узлов каждый из которых состоит из корпуса (7), установочной призмы (12), и пневмоцилиндра выполненного в корпусе приспособления, шток (19), конус(6), два толкателя (17) и два рычага (19), осуществляющих зажим заготовки

Принцип работы приспособления заключается в следующем:

Деталь устанавливается на призму (12) устанавливаемую на корпус (7) и прижимается прижимами (11) закрепленными также на корпусе (7) штифтами (30). Прижимы (11) приводятся в действие пневмоцилиндром работающим следующим образом: при повороте распределительного крана (8) до рабочего положения открывается полость для доступа сжатого воздуха, по которой он поступает в штоковую камеру. Под действием давления сжатого воздуха шток (19) с диском (4). На штоке (19) закреплен конус (6) штифтами (32), в корпусе (7) установлены втулки (2) по которым перемещаются толкатели (17) с закрепленными на нем штифтами (31) ролики (16) которые могут перемещаться по конусу (6). Тем самым при перемещении штока (19), а с ним и конуса (6) увеличивается расстояние между толкателями (17) которые упираются в опоры (29) закрепленные на прижимах (11) вследствие чего заготовка зажимается. В обратное положение прижимы (19) стремятся под действием пружины (15).

2.2 Расчет погрешности базирования

Заготовка устанавливается в приспособлении на призму. Обработка ведется наружной поверхности паза.

Определяем погрешность базирования по наружной цилиндрической поверхности. Для обработки паза нужно выдержать размер Н₁:

;

;

,

где ТD - допуск на диаметр заготовки, ТD=62мкм.

2α=90˚.

;

2.3 Расчет усилия зажима

Определить основные параметры пневмоцилиндра для станочного приспособления. Фреза концевая. Материал детали - сталь 45ГОСТ 1050-74. Сила резания Р_z=800Н. Давление сжатого воздуха р=0,4МПа. Пневмоцилиндр двустороннего действия.

2.4 Расчет рычажного механизма

Вычисляем силу на приводе Q и реакцию в опоре R:

;

,

где l₁, l₂ - плечи, мм;

η - КПД, η=0,85.

;

.

2.5 Расчет клинового механизма

Ход плунжера

где Δ_гар=0,2…0,4мм-гарантированный зазор для свободной установки заготовки;

         Δ - отклонение размера заготовки, мм;

         P_з - известная сила закрепления заготовки, Р_з=Q=2147Н;

         I=1000…3500Н/мм - жесткость механизма;

         ΔS(P_з)=0,2…0,4мм - запас хода плунжера, учитывающий износ и погрешность изготовления механизма.

Сила на приводе

;

Ход привода

,

где i_c и i_п - соответственно передаточные отношения сил и перемещений зависящие от угла α=8º.

i_c=5,1; i_п=7,12.

;

2.6 Расчет пневмопривода

Для обеспечения надежности зажима заготовки определяем коэффициент запаса К_зап

где К₀ - постоянный коэффициент запаса при всех случаях обработки, К₀=1,5;

К₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки - обработанная или не обработанная К₁=1,2;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента, К₂=1;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при обработке прерывистых поверхностей на детали, К₃=1,2;

К₄ - коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой приводом приспособления, К₄=1;

К₅ - коэффициент, учитывающий удобное расположение рукоятки для ручных зажимных устройств, К₅=1;

К₆ - коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь вокруг ее оси, К₆=1,5.

Определяем необходимую силу зажима для обрабатываемой заготовки

Определяем расчетный диаметр пневматического цилиндра

,

где η - коэффициент полезного действия пневмоцилиндра, учитывающий потери в пневмоцилиндре, η=0,85.

Расчетный размер диаметра пневмоцилиндра округляется до стандартных величин D_ц=100мм.

Определяем действующую силу зажима пневмоцилиндра двустороннего действия

.

Определяем время срабатывания пневмопривода

где l_x - длина хода поршня по конструкции приспособления, l_x=30мм;

d₀ - диаметр воздухопровода принимается по рекомендациям в зависимости от диаметра пневмоцилиндра, d₀=6мм;

v_c - скорость перемещения сжатого воздуха, v_c=180м/с.

Таким образом, выбираем стандартные параметры пневмопривода:

D_ц=100мм => сила закрепления при давлении р=0,4МПа.

2.7 Конструирование специального режущего инструмента

Для фрезерной обработки галтели проектируем торцовую фрезу со вставными ножами и четырехгранной пластиной.

Работа торцовыми фрезами протекает более плавно по сравнению с работой цилиндрических фрез.

2.8 Расчет параметров установки режущего элемента в корпусе инструмента

Для инструментов с припаянными или приклеенными к корпусу режущими элементами и инструментов с механическим креплением вставных ножей задача расчета сводится к определению угла ω наклона и смещения Е паза под пластины или нож относительно диаметральной плоскости. Указанные параметры должны быть такими, чтобы при плоской пластине была обеспечена заданная геометрия режущей части инструмента: углы φ, γ и λ в точке вершины лезвия.

Для торцовых фрез, оснащенных ножами с припаянными пластинами из твердого сплава,

;

.

Параметры ω и Е находим по формулам:

 ;

;

где R - радиус инструмента; L - длина заборной части или вылет ножа относительно корпуса инструмента.

,

,

.

2.9 Расчет параметров установки многогранных пластин в корпусах инструментов

Методика расчета параметров установки многогранных пластин в корпусе инструментов не зависит от вида инструмента и для инструментов с пластинами без задних углов сводится к решению следующих задач.

а. Определение формы пластины, т.е. числа n ее граней.

б. Определение положения плоскости NN, расположенной под углом β относительно главной режущей кромки, в которой необходимо повернуть пластину на угол μ для получения заданных главного α и вспомогательного α₁ задних углов. Этих данных достаточно для изготовления паза под пластину у резцов.

в. Определение угла ω наклона пластины и смещения Е паза под пластину на торце корпуса или величины Е паза, когда пластина устанавливается в корпусе фрезы или расточного инструмента.

Число граней пластины

,

где φ и φ₁ - заданные углы в плане.

.

Положение плоскости NN относительно главной режущей кромки определяется углом β:

,

,

где ε - угол при вершине пластины.

;

, .

Определяем поперечный γ₁ и продольный γ₂ передние углы

;

.

, ;

, .

;

.10 Расчет на прочность

На рисунке показана фреза в момент резания зубом в точке А. При этом возникает два усилия резания Р, создающее крутящий момент, и усилие N, вызывающее изгиб оправки фрезы. Перенесем точку приложения усилия N в центр О фрезы и приложим в центре О две равные и противоположные силы Р.

;

Складывая силы N и Р, приложенные в точке О по правилу параллелограмма сил, получаем их равнодействующую

;

Оправка одновременно подвергается скручиванию и изгибу. Тогда суммарный момент

,

где l длина оправки;

Так как для круглого сечения оправки момент сопротивления ,

Где, σ_и - допускаемое напряжение на изгиб материала оправки

мм.

Из конструктивных соображений принимаем диаметр оправки d=40мм.

3. Экономическая часть

Стоимость основных материалов:

,

где Ц_заг-цена заготовки, руб/шт.; g_отх- масса отходов на одну деталь, кг/шт.; Ц_отх - цена отходов, руб/кг.

Цена заготовки:

,

где Ц_м- оптовая цена единицы массы материала, руб/т.; g_м- норма расхода материала на одну деталь, кг/шт.; -коэффициент транспортно-заготовительных расходов.

Заработная плата:

,

где g_i- сдельная расценка по операциям, руб/шт.;  ( здесь l_i- часовая тарифная ставка рабочего, руб/ч; t_шт- норма штучного времени на операцию, мин); m-число операций в технологическом процессе; α-коэффициент, учитывающий премии и другие доплаты, α=1.4; β- коэффициент дополнительной заработной платы, β=1.09; γ- коэффициент социального страхования, γ=1.14; δ- коэффициент, учитывающий многостоночность работы и численность бригады, δ=1.

Амортизационные отчисления:

где Ф- балансовая стоимость оборудования, руб; Н_а- общая годовая норма амортизации, %; N_год- годовая программа выпуска данных деталей, шт; η- коэффициент загрузки оборудования, доли единицы.

Амортизационные отчисления от стоимости технологического оснащения:

где Ф_ТО- стоимость технологического оснащения, руб.; п- число одинаковых приспособлений, эксплуатируемых на данной операции; m- число операций в технологическом процессе; Т_СЛ.ТО- расчётный срок службы оснастки, год; N_год- годовая программа выпуска данных деталей, шт.

Затраты на ремонт оборудования:

где Н_м- норматив годовых затрат на ремонт механической части оборудования, руб/год; Н_э- норматив годовых затрат на ремонт электрической части оборудования, руб/год; К_м и К_э - категория сложности ремонта соответственно механической и электрической частей; η - коэффициент загрузки оборудования, доли единицы; К_Т - коэффициент, зависящий от класса точности обслуживаемого оборудования.

Затраты на инструмент:

И=И_р+И_п;

где Ф_и - цена всего инструмента, руб.; П - затраты на переточку инструмента, руб.; Т_сл.и - срок службы инструмента до полного износа, мин.; η_м - коэффициент машинного времени.

где Ф_п - цена всех приспособлений, руб.; α - коэффициент учитывающий стоимость ремонта оснастки, доли единицы; Т_сл.п - срок службы приспособлений до полного износа, ч.

Затраты на технологическую электроэнергию:

где N_э - мощность станка, кВт; η_з.в и η_з.м - коэффициенты загрузки станков по времени и по мощности; Ц_э - цена за 1 кВт электроэнергии.

Затраты на содержание и амортизацию производственных площадей:

где Н_п - норматив издержек на 1 м² площади, П_у - удельная площадь,

Кс.у. - коэффициент, учитывающий площадь для систем управления станков с ЧПУ, Кс.у=1,5-2,0.

Затраты на содержание и ремонт управляющих устройств:

где i - число смен работы управляющих устройств в течении суток;

N_год- годовая программа выпуска данных деталей, шт.

Себестоимость изготовления одной детали:

Заключение

В данном курсовом проекте были выполнены расчеты по технологии, оснастке, организации и экономики производства; разработаны чертежи на основании расчетов; выполнен технологический процесс. Изучение курса «Технологии машиностроения» позволило мне ознакомиться с общей методикой расчета технологического приспособления и режущего инструмента для обработки поверхностей, а также разработки технологического процесса.

Библиографический список

контрпривод клиновый вал припуск

1. А.Ф. Горбацевич «Курсовое проектирование по технологии машиностроения». Минск, «Вышэйш. Школа», 1975.

. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов/ Л.В. Худобин, В.Ф. Гурьянихин. - М.: Машиностроение, 1989 - 288с.

. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001г. 912с.

. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001г. 912с.

. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение,1986.

. . Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение,1986.

. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. Изд. 6-е. М.: Машиностроение, 1971.

. Егоров М.Е. Технология машиностроения. Изд. 2-е, доп. М.: Высшая школа, 1976.

. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Нефедов Н.А. и Осипов К.А. М., Машиностроение, 1969.

. Альбом по проектированию приспособлений: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / Б.М. Базров, А.И. Сорокин, В.А. Губарь и др. - М.: Машиностроение, 1991.

. Балабанов А.Н. «Технологичность конструкций машин».-М.: Машиностроение, 1987.

. Краткий справочник металлиста. Под ред. А.Н. Малова. - М. : Машиностроение, 1965.