Проектирование приспособления с пневматически зажимом для долбления наружных зубьев коробки дифференциала
Курсовая
работа
По
дисциплине «Технологическая оснастка»
Тема:
Проектирование приспособления с пневматически зажимом для долбления наружных
зубьев коробки дифференциала
Аннотация
В данном курсовом проекте были рассмотрены
приспособления для долбления зубчатых колес. По исходным данным было
спроектировано приспособление для нарезания наружных зубьев коробки
дифференциала. Были рассчитаны режимы резания для использования данного
приспособления на станке, а также проведены силовой, точностной и экономический
расчеты. Графическая часть представлена сборочным чертежом приспособления и
операционной картой.
Введение
Для центрирования и закрепления заготовок,
обрабатываемых на зуборезных и зубоотделочных станках, применяются
разнообразные оправки и другие центрирующие устройства. По типу оборудования их
принято делить на следующие группы:
) для зубофрезерных станков
) для зубодолбежных станков
) для зубострогальных станков.
В пределах каждой группы в зависимости от
конфигурации зубчатых колес приспособления могут быть разделены на подгруппы:
) для обработки колес ос ступицей
) для плоских колес
) для двух- или многовенцовых колес
) для зубчатых валиков и т.р.
На конструкцию приспособления непосредственное
влияние оказывают также размеры зубчатых колес, степень их точности, форма и
размеры базовых поверхностей, а также посадочных мест стола или шпинделя
станка, с которыми приспособления сопрягаются.
В зависимости от длины ступицы и общей
конфигурации зубчатого колеса основной установочной базой может быть отверстие
или торцовая поверхность ступицы или обода. При данном отверстии оно обычно
принимается ха основную базу, тогда торец используется в качестве
дополнительной азы с одной опорной точкой. У плоских колес и зубчатых венцов
основной базой является торцовая поверхность, а отверстие служит дополнительной
базой; в этом случае центрирование должно выполняться по узкому цилиндрическому
участку.
В большинстве конструкций оправок механизмы
центрирования и зажима разделены, т.е. заготовку сначала центрируют, а потом
закрепляют, причем для закрепления обычно используется ручной винтовой зажим. В
последние годы вместо оправок с ручным зажимом все шире внедряются
приспособления с пневматическим или гидравлическим приводом, а в крупносерийном
и массовом производстве осуществляется полная автоматизация всего процесса
зубонарезания.
На точность зубообработки влияет точность
центрирования самих приспособлений, ось которых должна совпадать с осью
вращения стола.
Способ центрирования и закрепления
приспособлений зависит от формы посадочных мест станков. На зубофрезерных и
зубодолбежных станках приспособления имеют вертикальную ось и центрируются по
одному из четырех методов:
) цилиндрическим хвостовиком корпуса по
цилиндрическому отверстию в столе,
) конусным хвостовиком по конусному
гнезду в столе,
) в центрах,
) с выверкой по индикатору.
1. Типовые конструкции приспособлений для
зубодолбежных станков
Рис.1.1 Приспособление с мембраной
В конусное гнездо шпинделя станка устанавливается
оправа 1, по которой перемещается центрирующая мембрана 3. На столе станка
сцентрирован и закреплен корпус 2 приспособления. Обрабатываемая деталь
предварительно центрируется по шейке корпуса и опирается на его плоскость А.
При завинчивании гайки 6 мембрана 3, сплющиваясь, окончательно центрирует
деталь. В это же время пружина 5 через быстросъемную шайбу 4 прижимает деталь к
кольцевой плоскости А. Осадка пружины 5 регулируется гайкой 7.
Рис.1.1 Приспособление с мембраной
На нижний конец шпинделя 7 станка навинчен
гидроцилиндр 2, работающий от пневмогидравлического питателя, подающего масло
под давлением 80-100 кг/см2; маслоприемная муфта 15 не вращается. Деталь 9
центрируется по втулке 11 закрепленной на оправке 8, вставленной в конусное
гнездо шпинделя, и опирается на подставку 12. Зажим детали производится
гидроцилиндром через тяги 3 и 6 и быстросъемную шайбу 10.
При переключении крана система приходит в
исходное полоение по воздействием возвратной пружины 1. Связь штоков 3 и 6
обеспечивается муфтами 4 и5 с шариками 13, поджимаемыми пружинами 14.
Переналадка приспособления на другие размеры колес сводится к замене
центрирующей втулки 11, подставки 12 и быстросъемной шайбы 10.
2. Описание принципа действия приспособления и
обоснования выбранной конструкции приспособления
Исходные данные: Спроектировать приспособление с
пневматическим зажимом для долбления наружных зубьев коробки дифференциала до
диаметра указанного на рис.2.1. Двухсменная 40 часовая рабочая неделя. Объем
выпуска 80000 деталей в год.
Рис.2.2 Эскиз изготавливаемой детали
При проектировании приспособлений для долбления
цилиндрических зубчатых колес часто приходится использовать одни и те же
центрирующие и зажимные элементы. Поэтому для сокращения специальной оснастки,
облегчения труда рабочих и дальнейшего сокращения затрат времени на закрепление
и открепление обрабатываемых деталей был спроектирован диафрагменный
пневматический стол со сменными центрирующими устройствами, устанавливаемыми на
нем.
Стол состоит из чугунного корпуса 3,
воздухоприемника 4 с уплотнительными резиновыми кольцами круглого сечения и
резиновой диафрагмы 2, развивающей тяговое усилие около 30000 Н. Сжатый воздух
подводится через воздухоприемник 4, который от проворота удерживается стержнем
11 , а от съема - кольцом 10.
Воздух, попадая через воздухоприемник в верхнюю
полость пневмокамеры, опускает диафрагму 2 со штоком 8 и тягой 7 вниз и при
помощи съемной шайбы закрепляет коробку дифференциала.
При переключении крана и выпуске сжатого воздуха
из верхней полости в атмосферу система приходит в исходное положение под
действием пружины 9.
Ход тяги 7-8 мм. Сменные съемные устройства
центрируются по внутреннему диаметру кольца 5 и крепятся винтами 6 к корпусу
приспособления.
Предварительно приспособление центрируется
диском 1, который выполнен на 0,2 мм меньше по диаметру, чем кольцевая выточка
в корпусе приспособления.
Окончательно приспособление выверяется
индикатором по базовой поверхности сменного центрирующего устройства.
. Расчет режимов резания и технических норм
времени
Для обработки наружных зубьев коробки
дифференциала (z=24, m=4,5)
применяем специальный чашечный прямозубый долбяк с номинальным диаметром 
. Применяем
зубодолбежный станок с ЧПУ. Расчет ведем по источнику [1]
1) Глубина резания. Обработка колес с m
£ 6 мм осуществляется за один проход.
Глубина резания при этом равна высоте зуба нарезаемого колеса:
мм.
) Длина рабочего хода долбяка 
- длина
нарезаемого зуба, мм
- длина перебега
долбяка, мм
3) Определяем круговую подачу 
Круговая подача 
по
дуге делительной окружности при зубодолблении колес с m
£ 6 мм, а также окончательного
зубодолбления колес с m
> 6 мм равна, при обработке чугуна:
мм/дв.х.
Применяем круговую подачу 
мм/дв.х.
) Определяем частоту возвратно- поступательного
движения долбяка
где для чугуна: 
;
T - стойкость
долбяка, 360 мин
дв.х./мин
Принимаем 
дв.х./мин
) Рассчитываем скорость по принятой частоте
м/мин
) Определяем мощность резания при долблении
, кВт
где -
длина нарезаемого колеса, 
- число зубьев
колеса.
кВт
) Определяем основное время
мин
) Определяем штучное время
мин,
где 
-
вспомогательное время на установку и снятие детали с креплением пневматическим
зажимом (
, контрольное
измерение детали и переходы (
- время
организационного обслуживания станка,
от 
;
принимаем 
от
- время на отдых и
личные надобности рабочего
; принимаем 
от
Тогда штучное время
мин
Силовой расчет приспособления
Силовой расчет приспособления ведем по источнику
[2].
Определяем округленную силу резания
Момент, действующий на приспособление от силы
резания
где 
-
сила резания, 
- диаметр
обработки, 
В данном приспособлении на деталь воздействует
крутящий момент, который компенсируется усилием, действующим от штока
пневмокамеры на деталь, и создающим момент трения.
Момент трения на торце детали равен
где 
- коэффициент
трения, принимаем 
- диаметр торца
детали, 
(задан
в чертеже детали)
Чтобы обеспечить работу приспособления, момент
трения должен превышать момент от силы резания, поэтому вводится коэффициент
запаса K.
Приравняв моменты, учитывая коэффициент запаса,
находим требуемое усилие зажима 
Определяем коэффициент запаса
где 
-
гарантированный коэффициент запаса, 
,
[2, стр. 382]
- коэффициент,
учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на
обрабатываемых поверхностях заготовок, при черновой обработке 
- коэффициент,
учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления инструмента, 
- коэффициент,
учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, 
- коэффициент,
характеризующий непостоянство силы зажимного механизма, =1,3
- коэффициент,
характеризующий эргономику немеханизированного зажимного устройства, 
- коэффициент,
учитывающий крутящий момент, стремящийся повернуть заготовку, 
Принимаем 
Определяем требуемую силу зажима
Сила зажима в пневмокамере в штоковой полости
равна
где 
-
давление сжатого воздуха, 
;
- диаметр
мембраны,
- диаметр штока,
принимаем 30 мм
- коэффициент
полезного действия, 
Определяем диаметр мембраны
Принимаем диаметр мембраны 
Определяем толщину мембраны по [3, табл 23] .
принимаем 
Рабочий ход штока для простой резинотканевой
диафрагмы определяется по формуле
где 
-
внутренний диаметр мембраны ,зажатый корпусом диафрагмы, 
Рабочий ход 
Таким образом усилие на штоке и работа
пневмоприспособления обеспечивается.
. Расчет приспособления на точность
Точность обработки деталей в значительной мере
зависит от правильного назначения требований к точности изготовления
приспособлений.
На точность приспособлений влияет ряд
технологических факторов, вызывающих суммарную погрешность.
Расчет ведем по источнику [3]. Допуск,
обеспечиваем при обработке детали, определяется по формуле:
где 
-
допуск обрабатываемой детали, 
;
- погрешность от
непостоянства сил;
- погрешность
настройки станка;
- погрешность,
вызванная износом инструмента;
- погрешность,
вызванная температурными деформациями;
- погрешность форм
от геометрических погрешностей станка;
- допустимая
погрешность установки заготовки в приспособлении.
Из этой формулы определяем допустимую
погрешность установки заготовки в приспособлении
. 
Определяем погрешность настройки станка 
для
чистовой обработки
Определяем погрешность, вызванную износом
инструмента
Погрешность, вызванную температурными
деформациями принимаем равной нулю, задаваясь условием теплового равновесия
станка 
Определяем действительную погрешность установки
где 
-
погрешность базирования, 
- погрешность
закрепления, 
[3, табл.16]
погрешность
приспособления. В условиях крупносерийного и массового производства 
,
-
погрешность, вызываемая износом установочных элементов.
[3,
табл.6.2]
Т.к. 
то
при обработке в данном приспособлении выдерживается размер обработки. Расчет на
точность приспособления выполняется.
Экономический расчет станочного приспособления
Экономический расчет заключается в определении
экономии, получаемой при внедрении нового приспособления и сравнении ее с
затратами на это приспособление. Другими словами, определяется экономический
эффект от внедрения данного приспособления в производство. Расчет ведем по
источнику [6].
Условие эффективного применения приспособления
выражается формулой
где 
-
годовая экономия (без учета годовых затрат на приспособление), руб;
- годовые затраты
на приспособление, руб;
Годовая экономия в свою очередь определяется как
где 
-
штучное время при обработке детали без приспособления или в универсальном
приспособлении, мин;
мин,
где 
-
основное время
мин,
- вспомогательное
время на установку и снятие детали с креплением ручным зажимом (,
контрольное измерение детали и переходы (,
- время
организационного обслуживания станка,
от ;
принимаем от
- время на отдых и
личные надобности рабочего,
; принимаем от
Тогда штучное время
мин
- штучное время на
операции после внедрения проектируемого приспособления, мин; 
- часовые затраты
по эксплуатации рабочего места;
где 
-
практические скорректированные затраты на базовом рабочем месте, для условий
двухсменного производства 
машино-коэффициент,
показывающий, во сколько раз затраты, связанные с работой данного станка,
больше, чем аналогичные расходы у базового станка,
- годовая
программа выпуска, шт; = 80000 шт;
Тогда часовые затраты по эксплуатации рабочего
места равны
Переводим советские рубли в белорусские рубли,
применяя бивалютную корзину: 
Определяем годовую экономию:
Годовые затраты на приспособление
Где 
-стоимость
приспособления, руб; 
125 руб (по ценам
современных производителей 
); А - коэффициент
амортизации при окупаемости в 2 года; А=0,5; В - коэффициент, учитывающий
ремонт и хранение приспособления; В = 0,2;
Экономический эффект от внедрения приспособления
будет равен
Т.к. Экономия превышает затраты на изготовление
приспособления, то данное приспособление целесообразно использовать при
обработке деталей.
Заключение
В данном курсовом проекте был рассмотрен пример
модернизации производства на примере операции зубодолбления с целью снизить
себестоимость производства коробки дифференциала. Были рассмотрены типовые
конструкции приспособлений для данной группы станков и на их основе
сконструировано приспособление для обработки заданной детали. Был проведен
силовой, точностный и экономический расчеты, которые показали, что
спроектированное приспособление обеспечивает все требуемые параметры качества
детали, а также является экономически целесообразным.
зубодолбежный станок цилиндрический приспособление
Литература
1. Власов
В.И, Режимы резания. Справочно-методическое пособие по курсу «Резание
материалов»/ В.И. Власов,- М.: Станкин, 2003 г.
2. Вардашкин
Б.Н., Станочные приспособления. Справочник в двух томах/ Б.Н. Вардашкин, В.В.
Данилевский, А.А. Шатилов,- М.: Машиностроение, 1984 г.
. Кривко.
Г.П., Сакович А.А Технологическая оснастка. Учебно-методическое пособие по
выбору и расчету технологической оснастки при дипломном и курсовом
проектировании. - Минск: БНТУ, 2005г. -60с.
. Общемашиностроительные
нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и
подготовительно-заключительного ля технического нормирования станочных работ, -
М.: Машиностроение, 1974 г
5. Ансеров
М.А. «Приспособления для металлорежущих станков» . Москва, Ленинград 1960
6. Горбацевич
А.Ф., Курсовое проектирование по технологии машиностроения,- Минск.: Вышэйшая
школа, 1975.