Приспособление для фрезерования паза

    Содержание 

     1. Расчет массы детали и определение конструкторско-технологического

     кода детали.…………………………….…………………………………...............4

     2. Разработка технологической операции……………………………….…..7

     2.1 Выбор метода обработки поверхности………………………………...7

     2.2 Выбор оборудования …...........................................................................7

     2.3 Выбор режущего и вспомогательного инструмента……………….....7

     2.4 Разработка и обоснование теоретической  схемы базирования………7

     2.5 Расчет режимов резания…………………………………………..........9               2.6 Нормирование технологической операции и определение типа

     производства…………………………………………………………….…………12

     3. Разработка конструкции станочного приспособления……….…..…….15

     4. Расчет станочного приспособления на точность………………….…….16

     5. Расчёт усилия зажима………………………………………..……..….…19

     Список  литературы…………………..…………………………….....….…20

             Приложение. Спецификация (1 лист)

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

    1. Расчет массы детали и определение конструкторско-технологического кода детали 

    Прежде  чем посчитать массу детали, присвоим детали технологические параметры  в виде технологического кода.

    Задана деталь с конструкторским кодом: 503551.

    Формируем конструкторско-технологический код детали. По таблицам технологического классификатора [9] конструкторский код дополняется основными признаками и дополнительными параметрами технологической классификации (таблицы 1,2):

Таблица 1 - Основные признаки технологической  классификации 

Таблица 2 – Дополнительные параметры технологической  классификации 

     Таким образом, полный конструкторско-технологический код детали: 503148.27331.114300.

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       Разбиваем деталь на простые геометрические элементы (рисунок1).

               Объём цилиндра рассчитывается по формуле : V=π*R²*H,

     где R - радиус, H - высота.

     Объем паралелепипеда рассчитывается по формуле: V=L*B*H,

     где  L - длина, B - ширина, H - высота. 

                              Следовательно,объемы простых геометрических фигур будут равны: 

1. =55*13*35=25025
2. =35*42*13=19110

3. = 3,14*17,5*17,5*25-(3,14*10*10*25)=24040,6-7850=16190,6

4. =3,14*27,5*27,5*55-(3,14*21*21*55)=130604,3-76160,7=54443,6

5. =3,14*31*31*25-(3,14*27,5*27,5*25)=75438,5-59365,6=16072,9

Тогда объем всей детали будет равен:

V=25025+19110+16190,6+54443,6+16072,9=130842,1

              Плотность серого чугуна приблизительно равна 7,8 . 
 

     Тогда, масса всей детали определяется как:

       m_дет=V*ρ=7,8*0,13=1,02 кг.

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

КП.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

     2. Разработка технологической  операции

     2.1 Выбор метода обработки  поверхности

              Согласно таблицам экономической точности [6,16] обработка паза по 14 квалитету с шероховатостью 12,5 мкм достигается черновым фрезерованием.

     2.2 Выбор оборудования

     Постановкой задачи определено спроектировать многоместное приспособление, так как очевидно, что в данном случае целесообразно  фрезеровать последовательно ряд  деталей, установленных в приспособление в направлении поперечной подачи фрезерного станка.

     Примем  предположительно горизонтально-фрезерный станок модели 6Р80Г, в последующем, после расчета режимов резания необходимо сопоставить мощность привода станка с эффективной мощностью резания. 

     2.3 Выбор режущего  и вспомогательного  инструмента

     Согласно  литературе [18], в качестве режущего инструмента выбираем дисковую трехсторонюю фрезу 2240-0211 ГОСТ 3755-78(D=100мм, B=10мм, d=32, z=20.)

     Под выбранную фрезу подбираем вспомогательный  инструмент:

Оправка с цилиндрической цапфой и хвостовиком  конусностью 7/24 для горизонтально-фрезерных станков 6225-0139 ГОСТ 15067-75(d=32, L=448, l=250.)  

2.4 Разработка и обоснование  теоретической схемы  базирования

       С целью придания заготовке  совершенно определенного положения  в пространстве ее необходимо  лишить шести степеней свободы, т.е. возможности перемещения вдоль трех осей координат , а также поворота вокруг этих осей.  

     С этой целью необходимо и достаточно ориентировать заготовку по шести  опорным точкам ( рисунок 2). 
 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

     Для данной заготовки  базирование осуществим по нижней плоскости  А и двум отверстиям: В и С.

     Три координаты, определяющие положение  детали относительно плоскости XOY, лишает ее трех степеней свободы – возможности перемещаться в направлении оси OZ и вращаться вокруг осей OY и OX (1,2,3). В отверстиях используем цилиндрический и ромбический пальцы. По одному из отверстий заготовка лишается двух степеней свободы, т.е. возможности перемещения вдоль двух осей координат OX и OY(4,5).

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

Второе  отверстие – лишает возможности  поворота вокруг оси OZ(6). Палец в первом отверстии должен иметь цилиндрическую форму. Во втором отверстии палец должен не дать возможности заготовке повернуться вокруг первого отверстия, поэтому используется ромбический (срезанный) палец. 

       2.5 Расчет режимов  резания

       Расчет  режимов резания производим по [5]. Порядке изложенном в  карте  ф-1 см. 73...75. 

       Расчет  длины рабочего хода Lp.x

       Сначала определим  количество обрабатываемых  в приспособлении деталей. Количество  деталей установленных одновременно в приспособлении определяется длиной хода станка. Составим схему расположения деталей в приспособлении. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3. Схема для определения длины рабочего хода и количества устанавливаемых в приспособлении деталей

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       Lp.x = 45 × 2 + 55× n ,

       где    45 мм - длина подвода, врезания и перебега;

       55мм -длина обработки;

       n - количество фрезеруемых последовательно деталей;

       Исходя  из условий использования наибольшего  перемещения стола с рабочей  подачей, можно определить максимально  возможное количество

       деталей в приспособлении.

       Наибольшее  продольное перемещение стола с  рабочей подачей для

       станка 6Р80Г - 500мм.

       500 = 45×2 + 55 ×n,

       откуда  n  =  = 7,4 ,т.е. максимальное количество деталей, обрабатываемое на данном станке. В нашем случае спроектируем приспособление по обработке 3 деталей. Тогда

       Lp.x = 45 × 2+55×3=255мм.

       Для определения штучного времени операции необходимо рассчитать режимы резания  и произвести нормирование.

       Определение рекомендуемой подачи на зуб

         По карте ф-2, с.85, для дисковых фрез из твердого сплава для обработки пазов в деталях из серого чугуна с твердостью 170...200НВ при глубине резания t = 10мм рекомендуется   Sz =0,07- 0,15мм/зуб.

       Принимаем Sz = 0,12мм

       Определение стойкости инструмента по карте  ф-3, с.87, стойкость фрезы в минутах  машинной работы Тм = 130 .Стойкость в  минутах резания Т_р = Тm×λ,

       где λ - коэффициент времени резания;

       λ = Lрез / L_p.x = 140 / 255 = 0,5                  

       Т_р= 130×0,5 =71 мин.

       Расчет  скорости резания

       По  карте ф-4, с.96 скорость резания равна  V=V_таб ×К₁×К₂×К₃,

         гдеV _табл- табличное значение скорости;

       K₁ -коэффициент зависящий от размеров обработки;

       К₂ - коэффициент зависящий от обрабатываемого материла;

       К₃ – коэффициент зависящий от стойкости и материала и инструмента.

         V _табл= 40м/мин                                                                  [8, с.96]       

       К1 = 1,15 (D/ Вср = 100/10 = 10),                                      [8, с.96] 
 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       КЗ = 1,15 (Тр > 60мин),                                                   [8,с100]                                     

       V = 40× 1,15 × 1,15 × 0,8 = 42,3 м/мин.

       Частота вращения шпинделя

       n = = = 134,7 мин^-1 

       Пределы частот вращения шпинделя станка 6Р80Г  50 ... 2240 мин^-1, число скоростей    12, тогда знаменатель

       φ= = 1,41

       Ряд частот вращения: 50; 70,5; 100; 141; 200... 

       Принимаем ближайшее меньшее паспортное значение n_р = 100 мин¹

       Действительная  скорость резания 

       Минутная  подача Sm = Sz×Z×n = 0,12× 20×100=240мм/мин 

       Пределы подач 25... 1120, число подач - 12.

       φ= = 1,41

       Ряд подач: 25; 35; 3; 50; 70; 5; 100; 141; 200; 282; 400

       Принимаем Smp = 200 ^м/_мин

       Действительная  подача на зуб

       S_zд= = =0,1^мм/_3y6

       Основное  машинное время обработки 
То = = =1,275мин

       Проверочные расчеты по мощности резания:

       а) определение по нормативам потребной  мощности N_pe3, кВт

       По  карте ф-5, с. 101

       N_pe3=

       где Е - величина, определяемая по таблице;

       V - скорость резания в м/мин;

       Z_ф - число зубьев фрезы; 
 
 
 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       K₁ - коэффициент зависящий от обрабатываемого материала;

       К₂ - коэффициент зависящий от типа фрезы и скорости резания;

       Е = 0,16                     [8, с.102]  

       N = ₌ =1,256кВт

       Для 2-х фрез, работающих одновременно

       б)проверка по мощности двигателя 

       N_рез≤l,2×N_дв×η,

         где N_дв = 3 кВт - мощность электродвигателя по паспорту станка;

       η = 0,9 - КПД станка 

       l,2×N_дв×η = 1,2×3×0,9 = 3,24кВт

       По  мощности 1,256 < 3,24 принятый станок модели 6Р80Г при принятой схеме обработки , при выбранных режимах резания для данной детали подходит.

       2.6 Нормирование технологических  операции и определение  типа производства

       Для определения типа производства необходимо сравнить так выпуска деталей со штучно-калькуляционным временем операций.

       t = = =20,07мин [5,с.22]

       где F_д=4015 ч - действительный фонд времени работы оборудования при 2-х сменной работе;

       N - годовая программа выпуска деталей;

       Пронормируем       операцию.       Нормирование      вспомогательных технологических переходов выполним в виде таблицы 1.1

       Таблица 1.1 - Нормирование вспомогательных технологических переходов

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       Т_оп = Т₀ + Т_в  = 1,275+ 0,657 = 1,932мин.

       В   таблице   не  учтено   время   на   измерение   деталей,   т.к.   оно

       перекрывается машинным временем. 

       Время на техническое обслуживание рабочего места определяется временем, необходимым для замены режущего инструмента - фрез. Время смены оправки с фрезами или фрез на оправке для фрез диаметром 100мм составит 4,5 мин[5, с.210].

       При периоде стойкости фрез Т=71 мин

       Время техобслуживания на одну деталь составит

       Т_тех = = =0,08мин

       Время   на   организационное   обслуживание   определим   в   процентах   к оперативному времени

       Т _орг= =0,027мни 

       Время на отдых и личные надобности также  устанавливаются в процентах  от оперативного времени

       Т_отд = =0,096 мин

       Штучное время 

       Т_шт = Т₀+Т_в+Т_теж+Т_орг+Т_отл = 1,275+0,657+0,08+0,027+0,096= 2,135мин

       Так как на операции фрезеруется сразу 3 детали, то время на одну деталь составит: 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       Коэффициент загрузки оборудования η _з= = =0,03

       Значение   невысокое,   соответствует   серийному производству поэтому  определяем штучно-калькуляционное  время.

       Т_ш-к=

       где Т_п-з - подготовительно-заключительное время;

       n - количество деталей в настроечной партии

       Количество  деталей определяется по упрощенной формуле [5, с.23] n=Na/254,

       где а - периодичность запуска в днях.

       Принимаем а=6 дней n=12000×6/254=283шт.

       Подготовительно - заключительное время определим  по [5, прил. 6.5]

• на наладку станка и установку приспособления на столе с креплением 4-мя болтами                                                                                                              14мин
• на установку фрезы (1шт)                                                                    2мин
• на получение и сдачу инструмента и приспособления                       7мин                                                                                  

                            Т_п-з = 23 мин

       Т_ш-к=

             Фактический коэффициент  загрузки станка

       η _з,ф=

       Следовательно,    станок   должен   быть   дозагружен   до значения нормального коэффициента η_н = 0,75...0,8

       Θ= η_н / η _з,ф=0,8/0,03=26,6

       Коэффициент закрепления операций Кз.о = Θ/Р=26,6/1=26,6 Это значение соответствует единичному производству. 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       Согласно  выбранной выше схемы базирования  и установленного числа одновременно обрабатываемых деталей,  три заготоки  устанавливаются в ряд на два пальца – цилидрический и  срезанный ,которые в свою очередь вставляем в доработанные угольники,которые ранее выбрали в ГОСТ.

 В качестве зажимного устройства используется специально сконструированый прихват, который отличается технологичностью и позволяет закреплять все  заготовки одновременно, что сокращает вспомогательное время.

      Настройка на размер 10Н14(на уровень обработки) обеспечивается с помощью установа 7052-0032 ГОСТ 13443-68 и щупа к нему. Требуемое взаимное расположение прихвата и заготовки обеспечивается закреплением установа на подставку, который так же разработан специально.

      Плита изготовлена на основе стандартной  плиты 7081-0244 ГОСТ12948-67 с доработкой.

      Корпус  приспособления ориентируется по центральному Т-образным пазам на столе станка с помощью шпонок (т. к. требуется точная установка приспособления в горизонтальной плоскости).

    В масштабе 1:1 вычерчиваем три заготовки  в том положении, в котором  они обрабатываются.

      Остальные элементы конструкции приспособления ясны из чертежа общего вида (КР 36.20.04.ТО. 109348.20.СБ). 
 
 
 
 
 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

         При расчете точности необходимо определить допустимые погрешности изготовления и сборки приспособления в зависимости от параметров, заданных на чертеже. Эти параметры:

   -ширина  паза 10Н14 ;

   -симметричность  паза 10  относительно диаметра 50мм  не оговорена, поэтому пологаем, что погрешность должна быть в пределах 0,5 поля допуска на размер 10Н14.

     Ширина  и форма паза не зависит от точности приспособления, а определяется размером режущего инструмента.

   Построим  схему для расчета допуска  на изготовление приспособления. Схема показана на рисунке 4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.4.Схема для расчета точности

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

    Рассчитаем суммарную погрешность изготовления и сборки приспособления.

       Е_пр ≤δ- К                                 [ 2, с.151]

       где δ - допуск на расположение обрабатываемых поверхностей относительно базовых;

       ε_{б_}- погрешность базирования;

       ε _з -погрешность закрепления;

       ε_у- погрешность установки приспособления на станке;

       ε_изн-  погрешность деталей из-за  износа  установочных  элементов приспособления;

       ε_п- погрешность от перекоса (смещение) инструмента

       К = 1,2 - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения:

       К₁ = 0,8...0.85 - коэффициент учитывающей уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках;

       К₂ = 0,6...08 - коэффициент учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления.

       ω - экономическая точность обработки.

       Допуск  на расположение поверхности паза относительно базовой плоскости детали принимаем  равным половине допуска на размер паза 10: δ = 0,18мм;

       Погрешность базирования ε_б =0, так как совмещены измерительная и технологическая базы;

       Погрешность закрепления ε_з=0, так как при закреплении смещения заготовки в направлении выдерживаемого размера не происходит.

       Погрешность установки приспособления определим  по рисунку 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.5. Схема для определения погрешности установки приспособления на столе станка.

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       ε_у =

       где L_д- длина обрабатываемых деталей, длина обработки L_д=186мм;

       l-расстояние между шпонками, 500мм - из чертежа общего вида;

       S-наибольший зазор между направляющей шпонкой прспособлоения и пазом стола станка. Для квалитета 14 и посадки H8/h8. S=0.054 мм.

       ε_у = =0,021мм.

       Погрешность износа ε_изн установочных элементов приспособления ввиду ее незначительности можно принебречь.

       Погрешность смещения режущего инструмента определиться как

       ε_п = ∆н + Тщ = 0,005 + 0,004 = 0,009мм,

       где ∆н - 0,005мм - точность деления шкалы механизма перемещения фрезы

       Тщ = 0,004мм - точность изготовления щупа

       ω = 0,2мм - для 14-го квалитета при фрезеровании.э

       Допускаемая погрешность изготовления и сборки приспособления

       Е_пр ≤0,18- 1,2

       Таким образом, допустимая симметричность расположения плоскости установа относительно пальца должна быть не более 0,1мм. Это требование должно быть проставлено на чертеже общего вида приспособления. 
 
 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

       Схему для расчета усилий зажима покажем  на рисунке 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.6. Схема для расчета усилия зажима

       Из  схемы видно, что основная составляющая силы резания, стремящаяся повернуть заготовку в призме- Pz.

       Рассчитаем силу резания, пользуясь эмпирической формулой

     Повороту  детали под воздействием силы резания  препятствует прихват, который зажимает одновременно три детали с помощью винта М10. 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

     М_кр=P_z·d/2=623,771·100/2=31188,55 Н·мм=31,9 Н·м

     Момент  создаваемый зажимным устройством  W поровну распределяется между тремя заготовками, т.е W₁=W₂= W₃ =W/3.

     Составим  условие равновесия для данных моментов:

     M_кр=М;

     P_z·к·d/2= W₁L/2;

     P_z·к·d/2= WL/4;

     W=2 P_z·к·d/L

     W=2·623,77·0,1·2,34/0,14=2085,2 Н=2,1 кН

     где К=К₀ К₁ К₂ К₃ К₄,- коэффициент запаса.

       К₀=1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

     К₁ – коэффициент учитывающий состояние поверхностей заготовок, для чистовой заготовки , К₁=1,0;

     К₂ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента, К₂=1,8

     К₃ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, К₃=1

     К₄- коэффициент учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления, К₄=1,3 для ручного привода с удобным расположением рукоятки.

     К=1* 1,8 *1 *1,3=2,34 

     По справочнику определяем усилие создаваемое винтом М10, которое составляет 6,2 кН, следовательно спроектированый зажимной механизм может обеспечить потребное усилие зажима. 

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ

     Список  литературы 

1. Ансеров, М.А. Приспособление для металлорежущих станков/       М.А. Ансеров.- Л.: Машгиз, 1975. – 656 с.
2. Антонюк, В.Е. Конструктору станочных приспособлений: справ. пособие/ В.Е.Антонюк.– Мн.: Беларусь, 1991. – 400 с.
3. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т.    Т.1./ В.И.Анурьев. - М.: Машиностроение, 1980. – 728 с.
4. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т.  Т.2./ В.И.Анурьев. - М.: Машиностроение, 1980. – 559 с.
5. Барановский, Ю.В. Режимы резания металлов: Справочник/Ю.В.Барановский. - Л.: Машиностроение, 1972. – 407 с.
6. Гжиров, Р.В. Краткий справочник конструктора: Справочник/Р.В.Гжиров. - Л.: Машиностроение, 1984.– 464 с.
7. Горбацевич, А.Ф. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-08 01 01 “Профессиональное обучение”, направление 1-08 01 01 01  “Машиностроение”/ А.Ф.Горбацевич, Шахрай Л.И., Пилипенко В.И., Койда С.Г. ; под ред. А.Ф.Горбацевич. -Минск: изд БНТУ, 2007.-84 с.
8. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - 4-е изд./ А.Ф.Горбацевич, В.А.Шкред ; под ред. А.Ф.Горбацевич. - Мн.: Вышэйшая школа, 1983. – 256 с.
9. Горбацевич, А.Ф. Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Проектирование станочных приспособлений ”для студентов заочной формы обучения специальности 0577 – “Машиностроение”/А.Ф.Горбацевич. - Мн.: 1985.-40 с.
10. Горбацевич, А.Ф. Методические указания по разработке заданий к курсовым проектам по технологической оснастке и технологии машиностроения./ А.Ф. Горбацевич, С.А. Иващенко; В.В. Жданович; под ред. А.Ф. Горбацевич.- Минск: изд БНТУ,2003.-40 с.
11. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник / А.К. Горошкин.- М.: Машиностроение, 1979. – 303 с.
12. Жданович, В.В. Оформление документов и курсовых проектов /В.В. Жданович, А.Ф. Горбацевич. – Мн: УП “Технопринт”,2002.-99 с.: ил.
13. Данилевский, В.В. Технология машиностроения / Данилевский В.В. – М.: Высшая школа, 1972. – 483 с.
14. Корсаков, В.С.Основы конструирования приспособления в машиностроении: Учеб. Для вузов.-2-е изд. перераб. и доп./ В.С.Корсаков. – М.: Машиностроение, 1983.-277 с.
15. Локтев, А.Д. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Т1/ А.Д. Локтев и др. – М: Машиностроение , 1991.-640 с.

КР.36 20 04.ТО.109348.20.ПЗ