Разработка станочного приспособления для обработки детали 'Звездочка' на фрезерную операцию
Содержание
Введение
Техническое задание
Назначение, устройство, принцип
работы приспособления
3 Назначение
режимов резания, определение сил резания
4 Расчет
нормы штучного времени
5 Расчет
усилия закрепления детали
6 Расчет
исходного усилия зажимного устройства
7 Расчет
пневматического привода
8 Расчет
приспособления на точность
9 Расчет
экономической эффективности приспособления
9.1 Годовая
технологичность себестоимость
9.2 Стоимость
приспособления
9.3 Годовая
экономия при применении приспособления
9.4 Срок
окупаемости приспособления
Заключение
Литература
Введение
Станочное приспособление - приспособление
предназначенное для установки и закрепления детали на станке в процессе
обработки (они являются неотъемлемой частью станка).
Без применения технологической оснастки в
производстве обойтись практически невозможно. Так при выполнении абсолютно
любой технологической операции требуется использовать различную оснастку,
например: приспособления, вспомогательные инструменты, транспортную и
загрузочную оснастку и др. . Причем это относится как единичному, так и к
серийному производству. Наиболее широко используемая разновидность оснастки -
станочные приспособления. Их назначение состоит в базировании и закреплении
заготовок на станках.
При изготовлении деталей в машиностроении
большое значение имеет технологическая подготовка производства, основную долю
затрат по стоимости и трудоемкости в которой вносит проектирование и
изготовление технологической оснастки, в частности, затраты на создание
станочных приспособлений. Одним из возможных решений этой задачи является
применение унифицированных, стандартизированных функциональных элементов,
позволяющие сократить комплект станочных приспособлений и увеличить срок их
эксплуатации.
Несмотря на большие различия в конструктивном
оформлении, обусловленные многообразием технологических процессов,
конструктивных форм и размеров изготавливаемых деталей, типов станков и других
факторов, приспособления имеют практически одинаковую структуру, куда входят
различные элементы, механизмы и детали.
Приспособления применяют при выполнении
различных производственных процессов (при транспортировке, контроле, сборке к
г. п.), но наибольшее значение в процессе изготовления деталей машин имеют
станочные приспособления. Их число, характер, степень сложности зависят от
объекта изготовления и программы выпуска. Чем больше программа выпуска
изготовляемых машин, тем труднее применять приспособления (часто даже весьма
сложные). Наоборот, чем меньше программа выпуска, тем менее вы-|и'(по
применение приспособлений, в особенности специальных. Последние изготовляют
единицами и они обычно дороже нормальных, изготовляемых серийно.
Темой данного курсового проекта является:
разработка станочного приспособления для обработки детали «Звёздочка» на
фрезерную операцию.
станочный
приспособление деталь обработка
1 Техническое задание
Таблица 1 - Техническое задание
БПОУ
УР «ГПК»
|
Техническое
задание № 1 на проектирование ТО
|
Обозначение
чертежа
|
Изделие
|
Наименование
ТО приспособление с механизированным приводом для нарезания зубьев звёздочки
|
|
Узел
|
Операция
фрезерная
|
|
Деталь
звёздочка
|
Оборудование
(тип) 53А30П
|
Количество
одновременно обрабатываемых деталей 1
|
Инструмент
фреза червячная диаметром 112 мм, длиной 112 мм.
|
Годовая
программа, шт.1000
|
Вид
закрепления ТО пневматический привод
|
Технолог
|
Начальник
тех. бюро
|
Главный
технолог
|
Ф.И.О.
|
Подпись
|
Дата
|
Ф.И.О.
|
Подпись
|
Дата
|
Ф.И.О.
|
Подпись
|
Дата
|
Золотарёв
Н.Н.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструктор
|
Начальник
БПО
|
Обозначение
ТО
|
Ф.И.О.
|
Подпись
|
Дата
|
Ф.И.О.
|
Подпись
|
Дата
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Назначение, устройство, принцип работы
приспособления
Движение поршня происходит под действием сжатого
воздуха. Подавая воздух через отверстие корпуса (позиция А) крышки, для чего в
это резьбовое отверстие ввинчивается наконечник шланга компрессора, шток с
поршнем движется вверх, тем самым разжимается заготовка, и снимается
быстросъёмная шайба.
Кольца поршня имеют прорезь под углом 450 .
.Поршень 3 закреплен на шток гайкой , шайбой и шплинтом. .В корпусе 1 в месте
выхода штока расположено уплотняющее устройство (сальник), предупреждающее
просачивание воздуха через зазор между штоком и отверстием в крышке сальника .
крепление крышки сальника к корпусу осуществляется шпильками. крышка крепится к
корпусу шпильками . Выпуская воздух из камеры, за счёт пружины поршень
опускается вниз, вставляется быстросъёмная шайба, заготовка зажимается.
Пневматические зажимные устройства используют
сжатый воздух давлением 0,4 … 0,5 МПа от цеховых сетей. Такие приводы не
нуждаются в специальных источниках энергии , не требуют возвратных трубопроводов,
т.к. отработанный воздух выпускается в окружающую среду.
3 Назначение режимов резания, определение сил
резания
Требуется нарезать зубья звёздочки с шагом 25,4,
числом зубьев 20.
Выбор фрезы
Выбираем фрезу червячную для нарезания зубьев
звёздочки :
t = 25,4 ; d
= 15.88 ; обозначение : 2523 - 0043 ; 2523 - 0143 ;
ГОСТ 15127 - 83 ; материал фрезы - быстрорежущая
сталь марки Р6М5;
диаметр посадочного отверстия = 40мм, наружный
диаметр фрезы
D= 112мм, общая
длина L = 112мм, вес =
4,9кг, производители :
«ЛИЗ», «СИЗ», «Фрезер»
Определяем глубину резания
t = 5
(где 5 - это слой материала, срезаемый за один
проход )
Определяем подачу на зуб (величина перемещения)
Величину технологически допустимой подачи
выбирают с учетом следующих факторов:
заданного качества поверхности и требуемой
точности;
мощности станка;
размеров нарезаемого зуба;
количества зубьев колеса.табл = 0,12 - 0,18
мм/зуб= 0,15 мм/зуб (среднее значение подачи)
Sтабл.- табличное
значение подачи, мм/об ;
Расчитываем скорость резания по формуле
где :- поправочный коэффициент
D - диаметр
инструмента = 112мм- стойкость инструмента = 180 мин (выбирается по справочнику
Кассиловой
Ср = 101
показатели степени:
х = 0,88= 0,75= 1,0
р = 0,1= 0,87= 0,33
являются табличными значениями и находятся по
справочнику Кассиловой.
= Kmv x Kпv х Kuv
где Kmv
= 0,6 - коэффициент учитывающий обрабатываемый материал;пv
= 1,0 - коэффициент учитывающий инструментальный материал;
Kuv = 0,65 -
коэффициент учитывающий условия обработки
где Qв
- коэффициент текучести или вязкости обрабатываемого материала
Кr
- (по таблице)= 0,6 X 1,0 x 0,65 = 0,39
Расчитываем частоту вращения шпинделя по формуле
Корректируем по паспортным данным станка (ПДС)д
= 160 об/мин
Расчитываем действительную скорость резания по
формуле
где П = 3,14
D - диаметр фрезы =
112мм
n - действительная
частота вращения шпинделя
Расчитываем минутную подачу по формуле
м = Sz x z x n = 0,15 х 20 х 160 = 480 мм/мин
Корректируем по паспортным данным станка (ПДС)м
= 400 мм/мин
Расчитываем мощность затрачиваемую на резание по
формуле
где : Рz
- сила резания
V - скорость резания
где Qв
- коэффициент твёрдости обрабатываемого материала
Проверяем достаточность мощности привода станка
Расчитываем основное время по формуле- врезание
и перебег фрезы, мм;- ширина зубчатого венца колеса, мм (при одновременной
обработке нескольких зубчатых колес умножается
на их
количество);- число зубьев нарезаемого колеса;-
частота вращения фрезы, мин-1о - подача, мм/об;
К - число заходов червячной фрезы.
4 Расчёт нормы
штучного времени
Рассчитываем норму штучного времени по формуле
Тшт = То + Тв + Тобс + Тотд (мин)
Тшт = 49 + 2,1 + 2,3 + 2,04 = 55,4 мин
где То - основное время = 49 мин
Тв - вспомогательное время = 2,1 мин
Тобс - время на обслуживание рабочего места =
2,04 мин
Тотд - время на отдых = 2,04 мин
Рассчитываем вспомогательное время по формуле
Вспомогательное время на зубофрезерную операцию
устанавливают в зависимости от способа установки детали, типа станка, вида
подачи, числа проходов, длины обработки и массы детали.
При установке на оправке нескольких деталей на
каждую последующую добавляется 0,18 мин.
Время на обслуживание рабочего места
где Топ - оперативное время = 51,1 мин
аобс - коэффициент времени на обслуживание = 4,5
где То - основное время = 49 мин
Тв - вспомогательное время = 2,1 мин
Время перерывов на отдых и личные надобности
где аотд - коэффициент времени на отдых = 4
Топ - оперативное время = 51,1 мин
Определяем подготовительно-заключительное время
Подготовительно-заключительное время Тпз
рассчитывают с учетом группы станка по соответствующим таблицам нормативов и
включает время:
на наладку станка, инструмента и приспособлений;
на настройку станка для обработки колеса с косым
зубом;
на пробную обработку деталей;
на получение инструмента и приспособлений до
начала и сдачу их после окончания обработки партии деталей.
Тпз = 20 + 8,5 + 4,5 + 7 = 40 мин
Рассчитываем штучно - калькуляционное время
Штучно - калькуляционное время рассчитывается
для планирования
и подетальной калькуляции производственных
затрат, когда Тп.з
не включено в норму Тшт:
где Тшт - штучное время = 55,4 мин
Тпз - подготовительно-заключительное время = 40
мин
Определяем норму выработки
Норма выработки, т.е. количество единиц
продукции, которое
должно быть изготовлено за расчетный период времени.
Где Тсм - продолжительность смены в минутах =
180 мин.
Тпз - подготовительно-заключительное время = 40
мин.
Тшт - штучное время = 55,4 мин.
5 Расчёт усилия закрепления детали
При вычислении силы зажима W для обеспечения
надёжного закрепления вводится коэффициент запаса К, который учитывает
нестабильность силовых воздействий на заготовку.
Расчет зажимного усилия
Где К - коэффициент запаса, учитывающий
нестабильность силовых воздействий на заготовку
f - коэффициент
трения (выбирается по таблице) = 0,16
К = К0 х К1 х К2 х К3 х К4
где К0 = 1,5 - гарантированный коэффициент
запаса
К1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил
резания из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности заготовки =
1,2 (при черновой обработке)
К2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил
резания вследствие затупления режущего инструмента (по таблице) = 1
К3 - коэффициент, учитывающий непостоянство
зажимного усилия = 1 (при пневмозажиме)
К4 - коэффициент учитывающий увеличение силы
резания при прерывистом резании = 1,2
К = 1,5 х 1,2 х 1 х 1 х 1,2 = 2,16
6
Расчет приспособления на точность
где К = 1,2 - коэффициент зависящий от случайных
погрешностей,
с = 0 -
погрешность станка в ненагруженном состоянии вызываемая погрешностями
изготовления и сборки, мм;
пр = 0,05-
погрешность расположения на станке посадочных поверхностей, мм;
оп = 0 -
погрешность расположения опорных точек поверхностейотносительно посадочных
поверхностей приспособления, мм;
биб - погрешность
базирования заготовки в приспособление, мм;
з = 0 -
погрешность вызываемая закреплением заготовки, мм;
и = 0 -
погрешность изготовлении инструмента, мм;
ри = 0 -
погрешность расположения инструмента в станке, мм;
д = 0 -
погрешность вызываемая деформацией при обработке, под действием сил резания,
мм;
= 0 - погрешность
вызываемая износом инструмента, мм;
Погрешность базирования
Определяем наибольший зазор в соединении
отверстия, диаметром равным 50H8,
с втулкой диаметром равным 50е8 :
Smax = ES - ei = 39 - (-89) = 128 мкм
= 0,128 мм
7 Расчет исходного усилия зажимного устройства
Расчёт исходного усилия Q
где W
- зажимное усилие, Н;
µ - К.П.Д. силового привода.
Проверка диаметра штока на прочность и
устойчивость
, (24)
где [σ]=
340 - допустимое напряжение материала штока на растяжение (смятие), МПа;
где D
- диаметр цилиндра, мм;
d - диаметр штока,
мм;
p = 6,3 - давление
масла в гидросистеме, МПа;
µ = 0,95 - КПД силового привода.
Н
,
,
Диаметр штока d
удовлетворяет условию прочности и устойчивости, так как диаметр штока больше
минимального возможного диаметра штока
8 Расчёт приспособления на точность
При установке приспособление выверяется и
устанавливается на стол станка по техническим требованиям: отклонение от
перпендикулярности осей установочных пальцев относительно основной поверхности
не более 0,05 мм на длине 100 мм.
где К = 1,2 - коэффициент зависящий от случайных
погрешностей,
с = 0 -
погрешность станка в ненагруженном состоянии вызываемая погрешностями
изготовления и сборки, мм;
пр = 0,05-
погрешность расположения на станке посадочных поверхностей, мм;
оп = 0 -
погрешность расположения опорных точек поверхностей относительно посадочных
поверхностей приспособления, мм;
биб - погрешность
базирования заготовки в приспособление, мм;
з = 0 -
погрешность вызываемая закреплением заготовки, мм;
и = 0 -
погрешность изготовлении инструмента, мм;
ри = 0 -
погрешность расположения инструмента в станке, мм;
д = 0 -
погрешность вызываемая деформацией при обработке, под действием сил резания,
мм;
= 0 - погрешность
вызываемая износом инструмента, мм;
Погрешность базирования
Определяем наибольший зазор в соединении
отверстия, диаметром равным 8H8,
с пальцем диаметром равным 8g6:
мм.
где Smax
- наибольший зазор, мм;
L - межцентровое
расстояние между отверстиями, мм.
где a
=38, b =132,5 -
расстояния между центрами отверстий, мм.
мм
,
Возможный перекос 0,03 мм на длине 100 мм.
Необходимо соблюдение условия на точность
σs
≤
а
где а = 0,1 - допуск на размер по 10 квалитету
,092 ≤ 0,1
Условие выполняется.
9 Расчет
экономической эффективности
.1 Годовая технологичность себестоимость
где С - годовая технологическая себестоимость,
у.е.;
Сс - себестоимость одного станкочаса или часовая
ставка рабочего, у.е./час;
Тшт - штучное время, мин;- размер годовой
программы, шт;
Н - накладные расходы цеха, %;
Спр - стоимость приспособления, у.е.;
А - срок амортизации приспособления, год;-
годовые расходы, связанные с эксплуатацией приспособления, %;
9.2 Стоимость
приспособления
,
где k - стоимость одной детали приспособления,
у.е.;- количество деталей в приспособлении, шт.
Таблица 2 - Данные по вариантам
Варианты
|
Разряд
работы
|
Сс,
у.е
|
Тшт,
мин
|
N, шт.
|
Н,
%
|
К,
у.е.
|
q , шт
|
Спр,
у.е
|
А,
год
|
q, %
|
Проектируемое
приспособление
|
3
|
1,61
|
5,144
|
4000
|
4
|
51
|
204
|
5
|
20
|
Существующее
приспособление
|
4
|
1,78
|
7,154
|
4000
|
200
|
2,5
|
7
|
17,5
|
1
|
20
|
По проектируемому приспособлению
По существующему приспособлению
9.3 Годовая экономия
при применении приспособления
где С1 - годовая технологическая себестоимость
по проектируемому приспособлению,
у.е.;
С2- годовая технологическая себестоимость по
существующему приспособлению,
у.е.;
Э = 2565 -1737,3 = 827,7 у.е.
.4 Срок окупаемости приспособления.
. Применения
приспособления к станку считается экономичным, если
,
0,225г 3
г - приспособление считается экономичным
Заключение
В данном курсовом проекте разработано
приспособление для сверления отверстия. Выполнен расчёт на точность в
зависимости от конструкции приспособления, применяемого инструмента и
оборудования. Приведён расчёт усилия закрепления обрабатываемой детали в приспособлении,
расчёт гидропривода и его штока на прочность, расчёт режимов резания для
сверления отверстия детали «Корпус». Разработаны технические требования на
приспособление, устройство и принцип его работы.
Приспособление удовлетворяет требованиям
точности базирования и закрепления.
Литература
. Н. П. Косов. Станочные
приспособления. «Машиностроение» , 1977г.
.М. А. Ансеров. Приспособления для
металлорежущих станков. «Машиностроение» ,1975 г.
. Ю. И. Кузнецов. Справочник.
Оснастка для станков с ЧПУ. Москва. «Машиностроение» ,1990 г..
. А. К. Горошкин. Справочник.
Приспособления для металлорежущих станков. Москва. «Машиностроение» , 1979 г.
. В.С. Корсаков. Основы
конструирования приспособлений в машино-
строении .М., «Машиностроение», 1983
г.
. А.П. Белоусов. Проектирование
станочных приспособлений. М.,
В.ш. 1980 г.
. Справочник
технолога-машиностроителя в 2х томах. Под ред.
А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова,
М., Машиностроение,1985.
. Б. Н. Вардашкин , В. В.
Данилевский. Справочник. Станочные приспособления. 1; 2 том. Москва .
«Машиностроение» 1984 г.
. Б. И. Черпаков . Технологическая
оснастка. Москва. ACADEMA
2005г.
. В. А. Ванин, А. Н. Преображенский.
Приспособления для металлорежущих станков.
. С. М. Зонненберг, А.С. Лебедев.
Пневматические зажимные приспособления ,1953 г.
. Г. Г. Овумян ,Я. И. Адам.
Справочник зубореза. Москва. «Машиностроение», 1983 г.
. Общемашиностроительные нормативы
времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и
подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ.
Серийное производство. Москва. «Машиностроение», 1984 г.