Министерство образования Нижегородской области
ГОУ СПО «Саровский политехнический техникум»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА»
Тема работы: «Проектирование станочного приспособления для токарнойоперации технологического процесса изготовления детали „Планшайба“
Разработал студент:
Курс 3, группа ТТ3-16
Специальность: 151001Технология машиностроения
Консультант работы: СуняйкинаНадежда Николаевна
преподаватель спец. дисциплинвысшей категории
Оценка за защиту работы
Саров 2008г
Содержание курсовой работы
Введение
1. Технологическая часть
1.1 Назначение и описание детали
1.2 Технологический процесс изготовления детали(маршрутный)
1.3 Описание технологической операции
1.4 Применяемое оборудование
2. Расчетная часть
2.1 Расчет режимов резания на токарную операцию.
2.2 Расчет режимов резания на токарную операцию.
2.3 Расчет усилия зажима
3. Конструкторская часть
3.1 Описание конструкции приспособления
3.2 Описание работы приспособления
3.3 Разработка технических требований на приспособление
Заключение
Список литературы
Нормативные ссылки
Введение
Технологическая основа является важнейшим фактором успешногоосуществления технического прогресса в машиностроении. На современном этаперазвития машиностроения необходимо обеспечить быстрый рост выпуска новых видовпродукции, ускорение её обновленности, сокращение продолжительности нахожденияв производстве. Задача повышения производительности труда в машиностроении неможет быть решена только за счет ввода в действие даже самого совершенногооборудования. Применение технологической оснастки способствует повышениюпроизводительности труда в машиностроении и ориентирует производство наинтенсивные методы его ведения.
Основную группу технологической оснастки составляютприспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроенииназывают вспомогательные устройства к технологическому оборудованию,используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.
Применение приспособлений позволяет: устранить разметкузаготовок перед обработкой, повысить её точность, увеличить производительностьтруда на операции, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы иобеспечить её безопасность, расширить технологические возможности оборудования,организовать многостаночное обслуживание, применить технически обоснованныенормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.
Эффективными методами, ускоряющими и удешевляющимипроектирование и изготовление приспособлений является унификация, нормализацияи стандартизация. Нормализация и стандартизация дают экономический эффект навсех этапах создания и использования приспособлений.
1. Технологическая часть1.1 Назначение и описание детали
Планшайба — это часть машины, механизма, прибора, служащаядля предотвращения попадания грязи и пыли во внутреннюю полость механизма.
Материал детали “Планшайба” — сталь 40Х ГОСТ 4543-71химический
Состав и механические свойства которой представлены втаблице 1 и таблице 2 соответственно.
Таблица 1 — Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71Массовая доля элементов,% C Si Mn S P Cr Ni Cu N 0,36-0,44 0,17-0,37 0,5-0,8 0,035 0,035 0,8-1,1 0,3 0,3 0,008
Таблица 2 — Механические состава стали 40Х ГОСТ 4543-71
/>
/>
/>
/>
д,
%
/>,
%
КСИ,
/> HRC HB 490 600 16 45 59 - 212-248 1.2 Технологический процесс изготовления детали (маршрутный)
Деталь обрабатывается на операциях:
010 Токарная операция
020 Токарная операция
030 Токарная операция
040 Фрезерная операция
050 Сверлильная операция
1.3 Описание технологической операции
020 Токарная операция
1. Точить по контуру поверхности 1,2,3 начерно
2. Точить по контуру поверхности 1,2,3 начисто
3. Расточить по контуру поверхность 4,5 начерно
4. Расточить по контуру поверхность 4,5, начисто
/>
Рисунок 1 — эскиз операции 020
Так как на черновой обработке больше усилия резания чем причистовой, расчет режимов обработки и расчет усилия зажима выполняется на первыйпереход.1.4 Применяемое оборудование
Параметры станка 16К20Ф3
1. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки
над станиной………… 400
над суппортом………. .220
2. Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстиешпинделя….53
3. Наибольшая длина обрабатываемой заготовки…….1000
4. Шаг нарезаемой резьбы:
метрической …………………………. До 20
дюймовой, число ниток на дюйм……… -
модульной, модуль……………………… -
5. Шаг нарезаемой резьбы:
пинчевой, пинч……… -
6. Частота вращения шпинделя, об/мин……. .12,5 — 2000
7. Число скоростей шпинделя……. .22
8. Наибольшее перемещение суппорта:
Продольное……. .900
Поперечное……. .250
9. Подача суппорта, мм/об (мм/мин):
Продольная…… (3 — 1200)
Поперечная……. (1,5 — 600)
10. Число ступней подач……. Б/с
11. Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
Продольного……4800
Поперечного…….2400
12. Мощность электродвигателя главного привода, кВт……10
13. Габаритные размеры (без ЧПУ):
Длина……. .3360
Ширина…...1710
Высота…….1750
14. Масса, кг ……4000
1.5 Схема базирования заготовки на операции
Выбор технологических баз во много определяет точностьизготовления детали и экономичность ее изготовления.
Деталь ”Планшайба” базируется по типовой схеме базированиядиска (рисунок 1)
/>
Рисунок 2 — схема базирования детали
установочная база, лишает заготовку трех степеней свободы (опорныеточки 1,2,3) торец фланца поверхность А;
двойная опорная, лишает заготовку двух степеней свободы (опорныеточки 4,5) наружная целевая поверхность Б;
2. Расчетная часть2.1 Расчет режимов резания на токарную операцию.
1. К элементам режимов резания относятся:
2. Глубина резания t, мм — это слойматериала снимаемого
/>,
где /> - диаметрповерхности, получаемый на предыдущем переходе, мм. /> -диаметр поверхности на данными переходами
3. />
где /> - максимальныйприпуск на обработку
4. t при отрезании и прорезанииканавок равна ширине резца t=n
5. Подача S, мм/об.
6. Скорость V, м/мин. />
7. Число оборотов шпинделя n, об/мин.
/>
Определить режимы обработки для токарной чистовой операциинаружного течения поверхности диаметром 165, определить силу резания />, основное время наобработку Т.О. и возможность выполнения данной операции на заданном станке.
Исходные данные:
Станок 16К20Ф3
Получаемые параметры: />;
/>; шероховатость />; />;
Инструмент: Резец проходной упорный
/>; />; />мм; L=170,/>, T15K6
Стойкость Т=60 (для резцов среднее значение стойкость: Т=30-60)2.2 Расчет режимов резания на токарную операцию.
1. К элементам режимов резания относятся:
2. Глубина резания t, мм — это слойматериала снимаемого
/>,
где /> - диаметрповерхности, получаемый на предыдущем переходе, мм. /> -диаметр поверхности на данными переходами
3. />
где /> - максимальныйприпуск на обработку
4. t при отрезании и прорезанииканавок равна ширине резца t=n
5. Подача S, мм/об.
6. Скорость V, м/мин.
/>
7. Число оборотов шпинделя n, об/мин.
/>
Определить режимы обработки для токарной чистовой операциинаружного течения поверхности диаметром 165, определить силу резания />, основное время наобработку Т.О. и возможность выполнения данной операции на заданном станке.
Исходные данные:
Станок 16К20Ф3
Получаемые параметры: />;
/>; шероховатость />; />;
Инструмент: Резец проходной упорный
/>; />; />мм; L=170,/>, T15K6
Стойкость Т=60 (для резцов среднее значение стойкость: Т=30-60)
Материал сталь 45ГОСТ 1050-88 (/>)
Ход работы:
Определяется глубина резания
1. />,
где /> - max припуск на обработку, мм.
/>/>мм.
Подача выбирается по таблицам справочники />
/>, с учётомпоправочного коэффициента />
(так как />)
/>;
/>мм/об
3. Скорость резания определяется по формуле />;
/>,
где /> - коэффициент: m, x, y — показатели степени />,/>= 420; x=0,15; y= 0, 20; m= 0, 20; Т — стойкость инструмента, Т= 60 мин., t — глубина резания,t= 0,6мм., S — подача, S= 0,3 мм/об
/> />/>
где /> - поправочныйкоэффициент учитывающий конкретные условия обработки
/>,
где /> - коэффициентучитывающий влияние физико-механических свойств обрабатывания момента />
для стали />,
/>; />; />
/> - коэффициентучитывающий влияние состояния поверхности заготовки />,/> так как обработка нечистовая с коркой, /> - коэффициентвлияния инструментального материала />, />
/>, />м/мин
4. Чистота вращения шпинделя определяется по формуле
/>
/>об/мин.
Для повышения стойкости инструмента принимает n=500мин.
Определяется фактическая скорость резания.
5. />
/>м/мин.
сила резания /> поформуле />
/>
где /> - постоянная,
/> - показателистепеней />
/>, />, />, />
/>
/> -поправочный коэффициент />
/>
где /> - коэффициентучитывающих влияния качества обрабатываемого материала на силовые зависимости />
/>, n= 0,75, />
/> - поправочныекоэффициенты учитывающих влияние геометрических параметров режущей частиинструмента на составляющие силы резания. />
/>; />; />; />;
/>, />Н
Проверяются режимы резания по мощности на шпинделе станка,
Для этого определяется мощность резания по формуле:
/>
где /> - сила резания,Н;
V — факторыскорости резания, м/мин.
60/>1020 — переводнойкоэффициент
/>КВт
Определяется мощность на шпинделе станка с учётомкоэффициента полезного действия КПД (/>)
/>
где /> - мощность нашпинделе, КВт, /> - мощностьдвигателя станка, КВт, /> (16К20Ф3) =10т, /> - для металлорежущихстанков равна 0,7 — 0,8
/>= 0,7 — 0,8
/>КВт
Вывод: Так как условие /> соблюдается(0,4
выбранные режимов обработки осуществимы на станке 16К20Ф3
9. Определяем основное время по формуле
/>,
где L/> -расчётная длина обработки; мм
Которую рассчитывают по формуле
/>
где /> - длинаобрабатываемого поверхности (/>=5мм), /> - величина врезания иперебега инструмента (/>=5мм), /> - дополнительная длина навзятие пробной стружки.
Так как обработка автоматическая на ЧПУ таким образом (/>=0)
/> -количество проходов
/>
Все полученные выше результаты сведём в таблицу
Таблица 1 — Параметры обработки на токарной операции.
D,
мм
L,
мм
t,
мм
S,
мм/об
n,
об/мин. i
Pz,
Н
Nраз
кВт
То,
мин. 165 5 0,6 0,3 500 1,0 216 0,9 0,03 2.3 Расчет усилия зажима
Приложенные к заготовке силы должны предотвратить возможныйотрыв заготовки, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечитьнадежное закрепление заготовки в течение всего времени обработки.
Сила зажима заготовки при данном способе закреплениеопределяется по следующей формуле:
/> (1)
где Dз — диаметр заготовки, Dз=200мм,
f — коэффициенттрения на рабочей поверхности зажима f=0,18
Рz — силарезания Рz =216 Н
L — зажимноерасстояние детали, L=35мм;
K — коэффициент запаса, который определяют по формуле:
/>, (2)
где K0 — гарантированный коэффициентзапаса K0=1,5;
K1 — поправочный коэффициент,учитывающий
вид поверхности детали K1=1,0
K2 — поправочный коэффициент,учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента K2 =0,95
K3 — поправочный коэффициент,учитывающий увеличение силы резания при обработке прерывистых поверхностейдетали K3=1,2
K4 — поправочный коэффициент,учитывающий непостоянность силы зажима различаемой силовым приводомприспособления K4=1,0
K5 — поправочный коэффициентучитывающий степень удобства расположения рукоятки в ручных зажимныхустройствах K5 =1,0
/>
Так как значение коэффициент Kменьше 2,5, то принимается значение 2,5
/>Н
Расчет силового привода
Так как зажим заготовки осуществляется без промежуточногозвена, то усилие на штоке будет равно силе зажима заготовки, то есть
/>Н.
Диаметр пневмоцилиндра двух стороннего действия при подачевоздуха бесштока, определяется по следующей формуле:
/> (3)
где p — давление сжатого воздуха, p=0,40МПа;
/> - КПД, />=0,9
d — диаметрштока.
В формуле /> дляупрощения расчета опускается КПД, но для надежности зажима найденную силу Q на штоке увеличивают в 1,5 раза.
Тогда формула для Q принимает вид
/>, (4)
Откуда
/>, (5)
Принимая р=0,4 МПа (/>),находится диаметр пневмоцилиндра:
/>, (6)
/>/>мм
Диаметр пневмоцилиндра принимается равным 75 мм.
Диаметр штока будет равен />мм.,/>мм.
Действительное усилие на штоке:
/> (7)
/>Н.
3. Конструкторская часть3.1 Описание конструкции приспособления
Для обработки заготовок на токарных станках применяютпневматические трехкулачковые патроны с регулируемыми кулачками. Применениерегулируемых кулачков обусловлено необходимостью обработки заготовок различныхразмеров. Частые перестановки кулачков (или наладок) вызывают необходимость ихпротачивать или шлифовать, что, естественно, затрудняет переналадку, особенно втечение рабочего дня. Показанная конструкция позволяет не только регулироватькулачки в зависимости от формы заготовки или ее размеров, но и быстропереналаживать патрон для работы в центрах.
В корпусе 2 патрона находится муфта 1, соединенная резьбой стягой пневматического привода. В проточку муфты входят длинные концы трехрычагов 3, а их короткие концы — в пазы ползушек 4, соединенных винтами 5 скулачками 6. На торцевую поверхность патрона нанесена кольцевая риска 7, а накулачках имеются деления, позволяющие предварительно устанавливать кулачками. Припереналадке патрона для работ в центрах в центральное отверстие вставляютпереходную втулку с нормальным центром, а одним из кулачков используют вкачестве поводка.3.2 Описание работы приспособления
При подаче сжатого воздуха в безштоковую частьпневмоцилиндра муфта 1 перемещается в левую часть, передвигая длинные концытрех рычагов 3. При этом их короткие концы освобождаются от пазов ползушек 4. Такимобразом при помощи соединенных винтами 5 кулачки 6 зажимаются.
При подаче сжатого воздуха в штоковую часть пневмоцилиндрамуфта 1 возвращается в правую часть, передвигая длинные концы трех рычагов 3. Приэтом их короткие концы возвращаются в пазы ползушек 4, и таким же образом припомощи соединенных винтами 5 кулачки 6 разжимаются.3.3 Разработка технических требований наприспособление
Усилия зажима Q = 698 Н
Давление воздуха в пневмосистеме (р=0,4 МПа)
Заключение
Приспособление — это технологическая оснастка,предназначенная для установки или направления предмета труда или инструментапри выполнении технологической операции.
Использование приспособлений способствует повышению точностии производительности обработки, контроля деталей и сборки изделий, обеспечиваетмеханизацию и автоматизацию технологических процессов, снижение квалификацииработ, расширение технологических возможностей оборудования и повышениебезопасности работ. Применение приспособлений может существенно снизить времяустановки и тем самым повысить производительность процесса там, где времяустановки объекта соизмеримо с основным технологическим временем.
Снижение времени на обработку детали, увеличениепроизводительности труда обеспечило — разработка специального станочногоприспособления — трехкулачкового патрона с пневмозажимом.
Сила зажима Q =1517 Н.
Сила резания Рz =216 Н.
Диаметр пневмоцилиндра D =75
Список литературы
1. Филонов И.П. Проектированиетехнологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для вузов / И.П. Филонов,Г.Я. Беляев, Л.М. Кожуро и др.; Под общ. ред. И.П. Филонова. — +СФ. — Мн.:»Технопринт", 2003. — 910 с.
2. Справочниктехнолога-машиностроителя. Т.2 /Под ред. Дальского А.М., Суслова А.Г., КосимовойА.Г., Мещерякова Р.К. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение-1, 2001.- 944с. ил.
3. Павлов В.В. Основныезадачи технологического проектирования: Учебное пособие / В.В. Павлов, М.В. Пожидаев,Э.П. Орловский и др. — М.: Станкин, 2000. — 115 с.
4. Справочниктехнолога-машиностроителя. Т.1/Под ред.А.М. Дальского, Косиловой А.Г., МещеряковаР.К., Суслова А.Г., — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение — 1, 2001.- 912с., ил.
5. Суслов А.Г. Технологиямашиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов.- М.: Машиностроение, 2004. — 400 с.
6. Жуков Э.Л. Технологиямашиностроения: Учебное пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, С.Л. Мурашкини др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. — М.: Высшая школа, 2003.
Кн.1: Основы технологиимашиностроения. — 278 с.
Кн.2. Производство деталей машин. — 248с.
7. Схиртладзе А.Г. Технологическоеоборудование машиностроительных производств / А.Г. Схиртладзе, В.Ю. Новиков; Подред. Ю.М. Соломенцева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2001. — 407с.
8. Общемашиностроительныенормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых науниверсальных и многоцелевых станках с числовым программным управление. ч.2. Нормативырежимов резания. — М.: Экономика, 1990.
9. Схиртладзе А.Г. Станочникширокого профиля: Учебник для проф. учеб, заведений / А.Г. Схиртладзе, НовиковВ.Ю. — 3-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2001. — 464 с.
10. Прис Н.М. Базирование ибазы в машиностроении: Методические указания к выполнению практических занятийпо курсу «Основы технологии машиностроения» для студентов дневного ивечернего отделений спец.120100 «Технология машиностроения» / Н.М. Прис.- Н. Новгород.: НГТУ, 1998. — 39 с.
Нормативные ссылки
1. ГОСТ ЕСКД 2.104-68Основные надписи.
2. ГОСТ ЕСКД 2.105-95 Общиетребования к текстовым документам.
3. ГОСТ ЕСКД 2.109-73Основные требования к чертежам.
4. ГОСТ ЕСКД 2.308-79Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.
5. ГОСТ ЕСКД 2.309-73Обозначение шероховатости поверхностей.
6. ГОСТ ЕСКД 3.1103-82Основные надписи.
7. ГОСТ ЕСТД 3.1105-84 Формаи правила оформления документов общего назначения.
8. ГОСТ ЕСТД 3.1107-81 Опоры,зажимы и установочные устройства. Графические изображения.
9. ГОСТ ЕСТД 3.1109-82 Терминыи определения основных понятий.
10. ГОСТ ЕСТД 3.1118-82 Формыи правила оформления маршрутных карт.
11. ГОСТ ЕСТД 3.1127-93 Общиеправила выполнения текстовых технологических документов.
12. ГОСТ ЕСТД 3.1128-93 Общиеправила выполнения графических технологических документов.
13. ГОСТ ЕСТД 3.1129-93 Общиеправила записи технологической информации в технологических документах натехнологические процессы и операции.
14. ГОСТ ЕСТД 3.1130-93 Общиетребования к формам и бланкам документов.
ПриложениеФормат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Примечание Документация А1 КП 04.00.00 СБ Сборочный чертеж 1 Детали 1 КП 04.00.01 Корпус 1 Ст. 20ГОСТ 1050-88 2 КП 04.00.02 Призма 1 Ст.40ХГОСТ4543-71 3 КП 04.00.03 Наконечник 1 Ст.40ХГОСТ4543-71 А3 4 КП 04.00.04 Поршень 1 Ст.45ГОСТ 1050-88 А3 5 КП 04.00.05 Крышка 1 Ст.40ХГОСТ4543-71 6 КП 04.00.06 Шайба 4 Ст.40ХГОСТ4543-71 А3 7 КП 04.00.07 Шток 1 Ст. У10ГОСТ 1435-99 Стандартные изделия 8 КП 04.00.08 Винт М5-6g×12 ГОСТ 1478-84 4 9 КП 04.00.09 Манжета 1-16-1 ГОСТ 6678-72 1 10 КП 04.00.10 Кольцо 095-100-30-0 ГОСТ 18829-73 1 11 КП 04.00.11 Винт М5-6g×12 ГОСТ 17475-80 4 12 КП 04.00.12 Гайка М16 ГОСТ 5929-70 2 13 КП 04.00.13 Шайба 24 ГОСТ 11371-78 1 14 КП 04.00.14 Винт М10-55g×14 ГОСТ1491-80 2 15 КП 04.00.15 Штифт 2.10х30 ГОСТ 3128-70 2
Спецификация приспособления для точения