Министерство Образования РоссийскойФедерации
Рязанская Государственная Радиотехническая Академия
Кафедра ТРЭА
Станочное приспособлениеПояснительная записка к курсовому проекту по курсу
«Проектирование технологической оснастки»
Содержание
Введение
1. Исходные данныедля проектирования
2. Описаниеустройства и работы приспособления
3. Базированиезаготовки
4. Закреплениезаготовки
5. Расчетнадежности закрепления
5.1 Расчетная схема воздействия сил
5.2 Расчет нагрузок, создаваемых силами резания
5.3 Расчет усилий зажима
5.4 Расчет размеров элементов зажима
Заключение
Список литературы
Введение
Впромышленности в текущее время эксплуатируется более 25 млн. станочныхприспособлений. Затраты на изготовление технологической оснастки при этомприближаются к затратам на производство самих металлорежущих станков.
Важностьтехнологической оснастки определяется тем, что она повышает производительностьтруда и создает предпосылки для механизации и автоматизации производства.
Повышениепроизводительности труда при применении технологической оснастки обеспечиваетсяследующим:
–сокращением вспомогательного времени на установку и закрепление заготовки;
–интенсификацией режимов резания за счет увеличения жесткости ивиброустойчивости системы СПИД;
–сокращением пригоночно-слесарных работ при сборке изделия;
–расширением многостаночного обслуживания;
–устранением разметки заготовок перед обработкой;
–повышением точности изготовления и т.д.
Цельюданного курсового проекта является разработка технологической оснастки(станочного приспособления) для операции сверления отверстий в детали ХХХ (заводскойномер 741158). Деталь является составной частью кронштейна и участвует всборке, как показано на рис. 1.
Дообработки в данном приспособлении заготовка получается литьем, обрабатываютсябоковые поверхности 1 (см. Приложение, лист 1), чистовой обработке подвергаютсяповерхности 2 и 3. В данном приспособлении обработка производится в два этапа,по числу высверливаемых отверстий (соответственно, перемещений инструмента).Таким образом, основным элементом данного приспособления является кондуктор,устраняющий необходимость предварительной разметки заготовки.
ДетальХХХ изготавливается в серийном производстве, годовой объем выпуска – партия …штук.
Такимобразом, проектируемое приспособление является простейшим ручным специальнымприспособлением, применяемым для выполнения одной определенной операции надконкретной деталью в составе ТП, и содержит:
–установочные эл-ты;
–зажимные эл-ты;
–эл-ты для направления режущего инструмента;
–корпус.
1. Исходные данные для проектирования
ДетальХХХ (741158):
–материал – сталь …, …, твердость обрабатываемой поверхности HRC
–обрабатываемая поверхность:
–масса заготовки …г, размеры …x…x… (см. Приложение, лист 2).
Заготовка:
–предшествующие операции: обработка поверхностей 1, 2 и 3; в приспособлениипроизводится сверление отверстий 4.
– базы
–припуск в отверстии снимается на всю толщину заготовки.
2. Описание устройства и работы приспособления
Проектируемаяоснастка является специальным станочным приспособлением. Корпус приспособления1 имеет выполненное под режущий инструмент окно, исключающее возможностьповреждения корпуса и облегчающее удаление металлической стружки. На корпусенеподвижно закреплены 6 опорных штырей 2, лишающие заготовку всех степеней свободы.В состав приспособления входит кондуктор 3, укладываемый на заготовку иисключающий ее предварительную разметку. Фиксирование заготовки с кондукторомпроизводится тремя винтовыми зажимами 4, 5 и 6, являющимися элементарнымизажимами со сферической точкой контакта с заготовкой.
Нанаружной поверхности корпуса имеются два отверстия М… для закрепления болтамина рабочем столе станка.
Приспособлениефункционирует следующим образом. Корпус приспособления 1 с помощью двух болтовМ… крепится к рабочему столу сверлильного станка. Винтовые зажимы 4,5,6предварительно отводятся в крайнее открытое положение, и заготовка подводитсявручную до полного соприкосновения базовых поверхностей с опорными штырями 2.Заготовка фиксируется зажимами 4,5 в горизонтальной плоскости. Затем назаготовку накладывается кондуктор 3 и фиксируется вместе с заготовкой ввертикальной плоскости зажимом 6.
Снятиезаготовки производится, соответственно, в обратной последовательности.
Длядемонтажа приспособления необходимо отвернуть болты М…, закрепляющие корпус настоле станка.
Дляправильной работы приспособления необходимо:
–убедиться в отсутствии посторонних предметов и загрязнений между корпусомприспособления и станком;
–убедиться в отсутствии посторонних предметов и загрязнений в рабочем окнекорпуса приспособления;
–убедиться в отсутствии зазора и свободного хода приспособления относительнорабочего стола сверлильного станка.
3. Базирование заготовки
Установкузаготовки выполняют, осуществляя плотный контакт базовых поверхностей сустановочными элементами приспособления, жестко закрепленными в его корпусе.Это обеспечивается приложением к заготовке соответствующих сил закрепления. Дляполной ориентации заготовки число и положение опор должно быть таким, чтобы присоблюдении условия неотрывности баз от опор заготовка не могла сдвигаться иповорачиваться относительно координатных осей. При выполнении условиянеотрывности заготовка лишается всех степеней свободы.
Числоопор (точек), на которые устанавливается заготовка, не должно быть больше шести(правило шести точек). Для обеспечения устойчивого положения заготовки вприспособлении расстояние между опорами следует выбрать возможно большим; приустановке заготовки на опоры не должен возникать опрокидывающий момент. Сувеличением расстояния между опорами уменьшается влияние погрешностей формыбазовых поверхностей на положение заготовки в приспособлении. Основные опорыжестко связаны с корпусом приспособления.
Вданном случае применяется схема установки заготовки по внешнему контуру. Вкачестве баз используются три поверхности заготовки: нижняя 2, боковые 1 – безскоса и со скосом. В данном варианте базирования заготовки нижняя поверхностьявляется технологической базой, боковые – конструкторскими, т. к. определяютположение отверстий в детали и, соответственно, положение всей детали в сборке(см. Приложение). Все выбранные базы чистовые.
Такимобразом, в основании корпуса закреплены неподвижно три установочных штыря,базирующие заготовку по нижней плоскости и лишающие ее трех степеней свободы(перемещения по оси OZ, вращения вокруг оси OX, вращения вокруг оси OY). Взадней стенке корпуса располагаются два установочных штыря, базирующиезаготовку по одной из конструкторских баз и лишающие ее двух степеней свободы (перемещенияпо оси OY, вращения вокруг оси OZ). В боковой стенке корпуса закреплен одинустановочный элемент, базирующий заготовку по второй конструкторской базе илишающий ее одной степени свободы (перемещения по оси OX).
4. Закрепление заготовки
Закреплениезаготовки осуществляется с помощью трех элементарных винтовых зажимов (см.Приложение). После фиксации заготовки зажимами вручную исключается какое-либоее перемещение относительно корпуса приспособления. Винтовые зажимы имеютсферическую рабочую поверхность, закаленную до твердости HRC 48 – 52. За счеттакой формы рабочих поверхностей уменьшается площадь соприкосновения зажимногоэлемента с заготовкой, увеличиваются контактные нагрузки в месте стыка.
Наиболеедейственным способом уменьшения деформаций заготовки под воздействием усилийзакрепления является направление усилий, если возможно, на опору. Это избавляетзаготовку от воздействия изгибающих моментов.
Вданном случае использование кондуктора позволяет применить это правило прификсации заготовки двумя зажимами 4 и 6 (см. Приложение) и получить равномерноераспределение усилий зажима при базировании по технологической и одной изконструкторских баз. Особенность формы заготовки не позволяет выполнитьвышеприведенное условие для зажима 5. При этом необходимо помнить о некоторыхпутях уменьшения возможных деформаций: например, не стоит прилагать большееусилие, чем необходимо для надежной фиксации заготовки.
станочное приспособление заготовка зажим
5. Расчет надежности закрепления5.1 Расчетная схема воздействия сил
Длярасчета сил закрепления при конструировании нового приспособления необходимознать условия проектируемой обработки – величину, направление и местоприложения сил, сдвигающих заготовку, а также схему ее установки и закрепления.Расчет сил закрепления может быть сведен к задаче статики на равновесиезаготовки под действием приложенных к ней внешних сил.
Кобрабатываемой заготовке приложены силы, возникающие в процессе обработки,искомые силы закрепления и реакции опор. Под действием этих сил заготовкадолжна находиться в равновесии. Сила закрепления Q должна быть достаточной дляпредупреждения смещения установленной в приспособление заготовки.5.2 Расчет нагрузок, создаваемых силами резания
Приработе осевым инструментом (сверло, зенкер) на заготовку действуют крутящиймомент Мкр и осевая сила Ро. Их величины могут бытьвычислены на основе компьютерных расчетов или по справочникам. Связь междумощностью N в кВт и моментом Мкр в кН*м выражается следующейзависимостью:
/>
где n– частота вращения инструмента, об/мин.
Отсюда:/>
Связьмежду мощностью и осевой силой Ро – соотношением:
/>
где v– скорость резания, м/мин.
Отсюда:/>5.3 Расчет усилий зажима
Исходяиз схемы I, сила P, возникающая в процессе обработки, и сила закрепления Q1прижимают заготовку к опорам приспособления. При постоянном значении P сила Q1= 0. Т. к. в данном случае сила P может быть нестабильной, выбираем Q1 >0 для предупреждения вибраций, зазоров в системе и для повышения ее жесткости.
/>
где kз– коэффициент запаса;
P –сила, расчитанная в п. 5.2.
Исходяиз схемы II закрепления заготовки в горизонтальной плоскости, момент M,возникающий в процессе обработки, стремится повернуть заготовку вокруг осивысверливаемого отверстия. Отсюда:
/>
/>
где kз– коэффициент запаса;
M –момент, расчитанный в п. 5.2;
L –расстояние от центра масс заготовки до предполагаемого отверстия;
f1– коэффициент трения в зоне контакта прижим – заготовка;
f2– коэффициент трения в зоне контакта опора – заготовка;
/> – угол между базовымиповерхностями.
Примем/>
Коэффициентзапаса kз учитывает неточность расчетов, непостоянство условийустановки заготовки и обработки. Он равен произведению шести первичныхкоэффициентов запаса k1 – k6:
/>
где –k1 – коэффициент неточности расчета (1.5 – 2.0), примем k1 =1.5;
– k2– коэффициент случайных неровностей на поверхности заготовки, причистовой обработке k2 = 1.0;
– k3– коэффициент затупления и выкрашивания режущей кромки инструмента, см.табл. 1;
– k4– коэффициент прерывистости резания (1.0 – 1.2), примем k4 =1.1;
– k5– коэффициент нестабильности усилия, при ручном зажиме k5 =1.2;
– k6– коэффициент крутящего момента, примем k6 = 1.5.
Таблица1.Метод обработки Силовые компоненты резания
Коэффициент kз Материал заготовки Сверление
Mкр
P0
0.15
1.0 Чугун Зенкерование
Mкр
P0
1.3
1.2 – – Предварительное точение
Px
Py
Pz
1.0
1.0
1.4 (1.1)
1.2 (1.4)
1.6 (1.0)
1.25 (1.3)
Сталь
Чугун
Сталь
Чугун
Сталь
Чугун Фрезерование
Pz
1.7
1.3
Сталь
Чугун Шлифование
Pz 1.2 – Протягивание
Pz 1.5 –
Соответственно,k31 = 1.0; k32 =0.15.
Такимобразом:
/>
/>
/>
/>
/>5.4 Расчет размеров элементов зажима
Ввинтовых зажимах определяют наружный диаметр винта, обеспечивающего необходимоеусилие зажима Q.
/>
где /> – допускаемое напряжениена растяжение (сжатие) материла винта с учетом износа резьбы.
Диаметрокруглим до ближайшего большего стандартного значения (из ряда М8 – М42).
/>
Приручных приводах усилие рабочего составляет 140 – 200 Н. Винтовой зажим сосферической точкой контакта с заготовкой развивает усилие W при приложении нарукоятке усилия Q:
/>
где l– длина рукоятки зажима;
rср– средний радиус резьбы винта;
– угол подъема резьбы винта,
пр – приведенный угол трения в резьбовой паре,пр = 6040'.
ВыберемQ = 160 H и выразим l:
/>
Заключение
В результате выполнения данного курсового проекта были изучены методыпроектирования и разработки технологической оснастки в соответствии с даннымитехнического задания. Был произведен анализ работы приспособления, схемыбазирования и закрепления заготовки, расчет параметров зажимного устройства.
В ходекурсового проектирования была проведена конструкторская разработка станочногоприспособления. Для моделирования был использован пакет инженерной графикиAutoCAD 2000.
Список литературы
1. Корсаков В.С.Основы конструирования приспособлений. Учебник для вузов. – М.: Машиностроение,1983.
2. Альбом по проектированиюприспособлений: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностейвузов / Б.М. Базров, А.И. Сорокин, В.А. Губарь. М.: Машиностроение, 1991. 121с.
3. Корсаков В.С. Основыконструирования приспособлений: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп.М.: Машиностроение, 1983. 431 с.
4. Станочные приспособления:Справочник. В 2 т. М.: Машиностроение, 1983.
5. Технологическая оснасткамашиностроительных производств: Учеб. пособие: В 2 ч. / Сост. А.Г. Схиртладзе.М.: МГТУ СТАНКИН, 1998.