Содержание
Введение
1.Расчетная часть
1.1Анализ исходных данных
1.2Выбор схемы установки заготовки
1.3Назначение режима обработки заготовки
1.4Расчет усилий и моментов резания
1.5Расчет усилий закрепления заготовки
1.6Расчет зажимного механизма
1.7Расчет силового привода
2Описательная часть
2.1Описание контрукции станочного приспособления
2.2Описание работы приспособления
Заключение
Литература
Приложения
заготовка резание привод станочный
Введение
Технологическая основаявляется важнейшим фактором успешного осуществления технического прогресса вмашиностроении. На современном этапе развития машиностроения необходимообеспечить быстрый рост выпуска новых видов продукции, ускорение еёобновленности, сокращение продолжительности нахождения в производстве. Задачаповышения производительности труда в машиностроении не может быть решена толькоза счет ввода в действие даже самого совершенного оборудования. Применениетехнологической оснастки способствует повышению производительности труда в машиностроениии ориентирует производство на интенсивные методы его ведения.
Основную группутехнологической оснастки составляют приспособления механосборочногопроизводства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательныеустройства к технологическому оборудованию, используемые при выполненииопераций обработки, сборки и контроля.
Применениеприспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой,повысить её точность, увеличить производительность труда на операции, снизитьсебестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить её безопасность,расширить технологические возможности оборудования, организовать многостаночноеобслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить числорабочих, необходимых для выпуска продукции.
Эффективными методами,ускоряющими и удешевляющими проектирование и изготовление приспособленийявляется унификация, нормализация и стандартизация. Нормализация истандартизация дают экономический эффект на всех этапах создания и использованияприспособлений.
1.Расчетная часть
1.1Анализ исходных данных
— Деталь – Корпус
— Материал — Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 Ϭв=655 МПа Твердость 42±3 HRC
— Операция – Токарная
— Размер обработки:50+0.025; 70-0,74;
— Тип производства –среднесерийное
/>
Рисунок 1.1 Эскизобработки на токарной операции
1.1.2 Анализ исходных данных
На основе анализа исходных данных определяем стратегиюконструирования станочного приспособления. Для достижения этой цели решаемзадачи подраздела:
1.1.2.1 Определение типа производства
Принимаем тип производства – среднесерийное.
1.1.2.2. Выбор металлорежущего станка для выполнениятехнологической операции
Принимаем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 [6, с.82]
1.2.2.3 Изучение рабочей зоны станка
Определим габариты рабочего пространства, конфигурацию иразмеры установочных баз станка.
Модель Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3
Наибольший диаметробрабатываемого изделия, мм:
над станиной 400
над суппортом 220
Наибольшая длинаобрабатываемого изделия, мм 1000
Наибольшее перемещениесуппорта, мм:
продольное 900
поперечное 250
Количество инструментов6
Число ступеней частотывращения шпинделя (общее/по программе) 22/9
Пределы частотывращения шпинделя, об/мин 12,5-2000
Пределы рабочих подач,мм/мин:
продольная 3-1200
поперечная 1,5-600
Дискретность отсчета поосям координат, мм:
продольной 0,01
поперечной 0,005
Скорости ускоренныхперемещений, мм/мин:
продольных 4800
поперечных 2400
Шаг нарезаемых резьб,мм 0,1 -10
Мощностьэлектродвигателя главного привода, кВт 10
Габаритные размерыстанка, мм 3360 X 1710 X 1750
Масса станка, кг 4000
1.1.2.4 Выбор типа приспособления
Для среднесерийного типа производства принимаем:самоцентрирующее, зажимного кулачковое устройство.
1.1.2.5 Выбор схемы приспособления
Для данной структуры тех. Операции применяем приспособление,схема которого характеризуется следующими признаками:
-одноместная
-двухинструментальная
-последовательная
-двухпозиционная
1.1.2.6 Состояние поверхностей к моменту выполнения операции
Состояние предполагаемых базовых поверхностей иповерхностей, по которым будет производиться закрепление заготовки:шероховатость Ra 8мкм, Твердость 240 НВ, Диаметр 196мм.
1.1.2.7 Задачи курсового проекта
Для успешного выполнения курсового проекта необходимо решитьследующие задачи:
1. Построить схему установки заготовки.
2. Рассчитать усилия резания.
3. Рассчитать усилия закрепления заготовки.
4. Выбрать тип привода и определить его параметры.
5. Разработать конструкцию и выполнить сборочный чертежприспособления.
6. Выполнить описание конструкции и работы станочногоприспособления.
1.2 Выбор схемы установки заготовки
Задачи подраздела:
-разработать теоретическую схему базирования;
-разработать схему установки заготовки;
1.2.1 Разработкатеоретической схемы базирования
Теоретическую схемубазирования заготовки по рассматриваемой технологической операции следуетразработать в соответствии с требованиями ГОСТ 2149-76 “Базирование и базы вмашиностроении”
Схема базированияприведена на рисунке 1.2.
/>
Рисунок 1.2 – Схемабазирования опоры на токарной операции.
В таблице 1.1приводятся степени свободы, лишаемые с помощью опорных точек.
Таблица 1.1 – Лишаемыестепени свободы№ точки 1 2 3 4 5 6 Лишаемая степень свободы z φy φx x y φz
Точки 1, 2, 3 –установочная база (опора по торцу), 4, 5 – направляющая база(центровка по оси),точка 6 – опорная база (место контакта с зажимными элементами приспособления).
1.2.2 Разработка схемы установки заготовки
На основании теоретической схемы базирования выбираемприспособление трехкулачковыйсамоцентрирующийся пневмопатрон.
1.3 Назначение режима обработки заготовки
Задачиподраздела:
-выбратьрежущий инструмент;
-определитьэлементы режима обработки при выполнении технической операции.
1.3.1Исходные данные для расчета
-Деталь– Корпус;
-Материал — Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 Ϭв=655 МПа Твердость 42±3 HRC
-Заготовка – Прокат
-Обработка – токарная черновая
-Тип производства – серийное
-Смена детали – ручная
-Жесткость станка – средняя
1.3.2 Структура операций
Операция: токарная
Точить поверхности, выдерживая размеры:50+0,025; 70-0,74;
1.3.3 Выбор режущихинструментов
Инструмент-резецпроходной упорный, с трехгранной пластиной из тв. Сплава (ТУ2-035-892-82) ГОСТ19046-80 Т15К10. Обозначение резца: 2101-0601 ГОСТ 20872-80 h*b=25×25мм.
1.3.4 Расчет режимоврезания
1.3.4.1 Глубинарезания t, мм
t=(196-191)/2=2мм
1.3.4.2 Подача на оборот заготовки
По таблице [2, с.266] определяем продольную подачупроходного резца при черновом точении резцами с пластинами из твердого сплава ипри диаметре обрабатываемой поверхности от 100 до 400 мм:
So= 0.8 мм/об
1.3.4.3 Скорость резания, V м/минопределяется по формуле [6, c.286]
/>
где /> - коэффициент: m,x, y- показатели степени, Cv=340; x= 0,15; y=0,45 m= 0,2; Т — стойкостьинструмента, Т= 30 мин., t- глубина резания, t= 2мм., S- подача, S= 0,8 мм/об [2, с.269]
/> />
где /> - поправочныйкоэффициент, учитывающий конкретные условия обработки
/>,
где /> - коэффициент,учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатывания момента [2,с.261] />
для стали />,
/>; />; />
/> - коэффициент,учитывающий влияние состояния поверхности заготовки [2, c.263],/>так какобработка не чистовая с коркой, /> - коэффициент влиянияинструментального материала[2, c.263], />
/>
1.3.4.4 Частотавращения шпинделя
/>
Где v-расчетнаяскорость резания, м/мин;
D-диаметр обработки, мм.
/>об/мин
1.3.4.5 Корректировкарежимов резания по паспортным данным станка.
По паспорту станкафактическая частота вращения шпинделя n=345об/мин
Тогда фактическаяскорость резания
/>
/>м/мин
1.4 Расчет усилий имоментов резания
Задачей подразделаявляется расчет координатных составляющих усилия резания, действующего назаготовку в процессе обработки.
Главная составляющаясилы резания /> определяется по формуле:
/>
где /> - постоянная,
/> - показатели степеней[2, с. 273]
/> - поправочныйкоэффициент [2, с.271] />
/>
где /> -коэффициент,учитывающий влияния качества обрабатываемого материала на силовые зависимости[2, с.264]/>
/>, n=0,75, />
где /> - поправочныекоэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей частиинструмента на составляющие силы резания. [2, с.275]
/>; />; />; />;
/>
/> Н
/>
Мощность резанияопределяется по формуле
/>
где /> - сила резания, Н;
V- факторы скорости резания, м/мин.
60/>1020 — переводнойкоэффициент
/>кВт
Проверяем достаточна лимощность привода станка. У станка 16К20Ф3 Nшп= Nд×ŋ=10×0.7 = 7кВт;
5.14обработка возможна.
1.5 Расчет усилийзакрепления заготовки
Суммарный крутящиймомент от касательной составляющей силы резания Pzстремится повернуть заготовку в кулачках и равен по [3, с.164]
/>
где d1-обрабатываемый диаметр заготовки, d1=191мм.
Провороту заготовкипрепятствует момент силы зажима определяемый
по [3, с.165] следующимобразом:
/>
где W– суммарное усилие зажима приходящееся на три кулачка, H.
f– коэффициент трения на рабочей поверхности сменного кулачка,
d2– установочный диаметр, по которому идет закрепление заготовки, d2=190 мм.
Схема закреплениязаготовки, включающая схему установки заготовки, разработанную на основетеоретической схемы базирования представлена на рисунке 1.3
/>
Рисунок 1.3 – Схемазакрепления заготовки
Из равенства моментов Мри Мзопределимнеобходимое усилие зажима препятствующее провороту заготовки в кулачках.
/>
Значение коэффициентазапаса К определим по [3, с.382], в зависимости от конкретных условийвыполнения технологической операции определяется по формуле:
/>
где K0- гарантированный коэффициент запаса K0=1,5;
K1- поправочный коэффициент, учитывающий
вид поверхности детали K1=1,0
K2- поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплениирежущего инструмента.
K2Pz=1,05 — для силы Рz, [3, с.383]
K2Py=1,4 — для силы Рy, [3, с.383]
K3- поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при обработкепрерывистых поверхностей детали K3=1,2
K4- поправочный коэффициент, учитывающий непостоянность силы зажима различаемойсиловым приводом приспособления K4=1,0
K5- поправочный коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукоятки вручных зажимных устройствах K5=1,0
/>
Так как значениекоэффициент K меньше 2,5, топринимается значение 2,5 [3, с.384].
Коэффициент трениямежду заготовкой и сменными кулачками fпримемf= 0,18 [1, с.384 ].
/> Н
Величина усилия зажима W1,прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению ссилой зажима W определим по [1,с.387].
/>
где lk– вылет кулачка, мм;
Hk– длина направляющей постоянного кулачка, мм;
f– коэффициент трения направляющих.
f= 0.1 – для полусухого кулачка, bc=30 мм.
Постоянного кулачка Вс= 50 мм.
Длина кулачка Нк = 55мм, вылет lк = 35мм.
Подставив в формулуполучим:
/>
1.6 Расчет зажимногомеханизма
При расчете зажимногомеханизма определяется усилие Q,создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается ипередается кулачку определим по [3, с.389].
/>
где ic – передаточноеотношение по силе зажимного механизма.
Данное соотношение дляклинового мезанизма.
/>
где α – угол наклона клина α = 15°.
φ,φ1 –углы трения на поверхности кулачка и втулки и определяются по формуле φ =arctg f = arctg0,1 =5°,43’.
Можно принять φ=φ1=6°, тогда
/>
Принимаем клиновой механизм с iс=2,3
/>
Нужный диаметр патрона можно определить по формуле:
/>
1.7 Расчет силового привода
В качестве привода принимаем пневмоцилиндр двустороннегодействия с рабочим давлением 0.4 мПа Диаметрпневмоцилиндра двух стороннего действия определяется по следующей формуле[3,с.396]:
/>=/>= 200 мм.
Принимаем по ГОСТ 15608-81 ближайшее значение 200мм.
Определяем ход поршня по формуле[3, с.397]:
/>
Sw – свободный ходкулачков, принимаем Sw= 5 мм.
/> — передаточное отношение зажимногомеханизма по преремещениию.
Значение Sqпринимаем с запасом 10…15 мм. Sq = 20 мм.
2. Описательная часть
2.1 Описание конструкции станочного приспособления
Патронкулачковый самоцентрирующийся, предназначен для установки, базирования инадежного закрепления заготовки на шпинделе токарного станка 16К20Ф3.
Патронкулачковый самоцентрирующийся, предназначен для установки, базирования инадежного закрепления заготовки при токарной обработки детали на токарномстанке.
Приспособлениесодержит корпус 1 в направляющих которого перемещаются сменныебыстропереналаживаемые кулачки 3 они крепятся с помощью винтов 8 к постояннымкулачкам 2.Постоянные кулачки 2 через вал 4 клинового зажимного механизмасвязанны с тягой силового привода приспособления.
Силовойпривод приспособления содержит корпус, который жестко закреплен на заднем концешпинделя станка. В полости корпуса расположен поршень и соединенный с ним шток.В левой части силового привода расположена муфта для подачи воздуха.
2.2Описание работы приспособления
Приспособлениеработает следующим образом. При подаче воздуха в поршневую полость цилиндрапоршень вместе со штоком, тягой и валом патрона перемещается налево и за счетрадиального смещения кулачков происходит закрепление заготовки.
Чертежприспособления предоставлен в графической части курсавой работы.
Заключение
В данном курсовом проекте решены следующие задачи:
-выбран тип приспособления
-разработана схема установки заготовки
-рассчитаны усилия резания и закрепления заготовки
-выбран тип привода и определены его параметры
-предложена конструкция и выполнено описание работыприспособления
-разработан сборочный чертеж приспособления
Выполнена цель проекта- создано механизированное станочноеприспособление для установки заготовки корпус для выполнения токарной операции.
Литература
1. Гжиров Р.Н.Краткий справочник конструктора. –Л.: Машиностроение, 1984-464с.
2. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2х томах. Т. 2/Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.Г,Мещерякова – М.: Машиностроение 1985-496с.
3. Станочныеприспособления: Справочник. В 2х томах. Т1/Под. ред Б.Н Вардашкина –М.:Машиностроение 1984-592с.
4. Белоусов,А.П Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для техникумов.М.: Высш. Школа, 1980-240с.
5. Жуков Э.Л.Технология машиностроения: Учебное пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козарь,С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. — М.: Высшая школа, 2003.
6. Михайлов,А.В Методические указания для студентов по выполнению курсового проекта поспециальности 151001 Технология машиностроения по дисциплине «Технологическаяоснастка» / А.В Михайлов, — Тольятти ТТК, 2007, 40с.