Контрольная работа: Проектирование зажимного приспособления для детали корпуса
Контрольная работа: Проектирование зажимного приспособления для детали корпуса
Содержание
Введение
1.
Расчетная часть
1.1
Анализ исходных данных
1.2
Выбор схемы установки заготовки
1.3
Назначение режима обработки заготовки
1.4
Расчет усилий и моментов резания
1.5
Расчет усилий закрепления заготовки
1.6
Расчет зажимного механизма
1.7
Расчет силового привода
2
Описательная часть
2.1
Описание контрукции станочного приспособления
2.2
Описание работы приспособления
Заключение
Литература
Приложения
заготовка резание привод станочный
Введение
Технологическая основа
является важнейшим фактором успешного осуществления технического прогресса в
машиностроении. На современном этапе развития машиностроения необходимо
обеспечить быстрый рост выпуска новых видов продукции, ускорение её
обновленности, сокращение продолжительности нахождения в производстве. Задача
повышения производительности труда в машиностроении не может быть решена только
за счет ввода в действие даже самого совершенного оборудования. Применение
технологической оснастки способствует повышению производительности труда в машиностроении
и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения.
Основную группу
технологической оснастки составляют приспособления механосборочного
производства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные
устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении
операций обработки, сборки и контроля.
Применение
приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой,
повысить её точность, увеличить производительность труда на операции, снизить
себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить её безопасность,
расширить технологические возможности оборудования, организовать многостаночное
обслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число
рабочих, необходимых для выпуска продукции.
Эффективными методами,
ускоряющими и удешевляющими проектирование и изготовление приспособлений
является унификация, нормализация и стандартизация. Нормализация и
стандартизация дают экономический эффект на всех этапах создания и использования
приспособлений.
1.
Расчетная часть
1.1
Анализ 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 Эскиз
обработки на токарной операции
1.1.2 Анализ исходных данных
На основе анализа исходных данных определяем стратегию
конструирования станочного приспособления. Для достижения этой цели решаем
задачи подраздела:
1.1.2.1 Определение типа производства
Принимаем тип производства – среднесерийное.
1.1.2.2. Выбор металлорежущего станка для выполнения
технологической операции
Принимаем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 [6, с.82]
1.2.2.3 Изучение рабочей зоны станка
Определим габариты рабочего пространства, конфигурацию и
размеры установочных баз станка.
Модель Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3
Наибольший диаметр
обрабатываемого изделия, мм:
над станиной 400
над суппортом 220
Наибольшая длина
обрабатываемого изделия, мм 1000
Наибольшее перемещение
суппорта, мм:
продольное 900
поперечное 250
Количество инструментов
6
Число ступеней частоты
вращения шпинделя (общее/по программе) 22/9
Пределы частоты
вращения шпинделя, об/мин 12,5-2000
Пределы рабочих подач,
мм/мин:
продольная 3-1200
поперечная 1,5-600
Дискретность отсчета по
осям координат, мм:
продольной 0,01
поперечной 0,005
Скорости ускоренных
перемещений, мм/мин:
продольных 4800
поперечных 2400
Шаг нарезаемых резьб,
мм 0,1 -10
Мощность
электродвигателя главного привода, кВт 10
Габаритные размеры
станка, 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 и
поверхностей, 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 решить
следующие 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 чертеж
приспособления.
6. Выполнить описание конструкции и работы станочного
приспособления.
1.2 Выбор схемы установки заготовки
Задачи подраздела:
-разработать теоретическую схему базирования;
-разработать схему установки заготовки;
1.2.1 Разработка
теоретической схемы базирования
Теоретическую схему
базирования заготовки по рассматриваемой технологической операции следует
разработать в соответствии с требованиями ГОСТ 2149-76 “Базирование и базы в
машиностроении”
Схема базирования
приведена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Схема
базирования опоры на токарной операции.
В таблице 1.1
приводятся степени свободы, лишаемые с помощью опорных точек.
Таблица 1.1 – Лишаемые
степени 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 выбираем
приспособление трехкулачковый
самоцентрирующийся пневмопатрон.
1.3 Назначение режима обработки заготовки
Задачи
подраздела:
-выбрать
режущий инструмент;
-определить
элементы режима обработки при выполнении технической операции.
1.3.1
Исходные 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 режущих
инструментов
Инструмент-резец
проходной упорный, с трехгранной пластиной из тв. Сплава (ТУ2-035-892-82) ГОСТ
19046-80 Т15К10. Обозначение резца: 2101-0601 ГОСТ 20872-80 h*b=25×25мм.
1.3.4 Расчет режимов
резания
1.3.4.1 Глубина
резания t, мм
t=
(196-191)/2=2мм
1.3.4.2 Подача на оборот заготовки
По таблице [2, с.266] определяем продольную подачу
проходного резца при черновом точении резцами с пластинами из твердого сплава и
при диаметре обрабатываемой поверхности от 100 до 400 мм:
So= 0.8 мм/об
1.3.4.3 Скорость резания, V м/мин
определяется по формуле [6, c.286]
где - коэффициент: m,
x, y
- показатели степени, Cv=
340; x= 0,15; y=
0,45 m= 0,2; Т - стойкость
инструмента, Т= 30 мин., t
- глубина резания, t= 2мм., S
- подача, S= 0,8 мм/об [2, с.269]
где - поправочный
коэффициент, 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 как
обработка не чистовая с коркой, - коэффициент влияния
инструментального материала[2, c.263]
,
1.3.4.4 Частота
вращения шпинделя
Где v-расчетная
скорость резания, м/мин;
D-
диаметр обработки, мм.
об/мин
1.3.4.5 Корректировка
режимов резания по паспортным данным станка.
По паспорту станка
фактическая частота вращения шпинделя n=345об/мин
Тогда фактическая
скорость резания
м/мин
1.4 Расчет усилий и
моментов резания
Задачей подраздела
является расчет координатных составляющих усилия резания, действующего на
заготовку в процессе обработки.
Главная составляющая
силы резания определяется по формуле:
где - постоянная,
- показатели степеней
[2, с. 273]
- поправочный
коэффициент [2, с.271]
где -коэффициент,
учитывающий влияния качества обрабатываемого материала на силовые зависимости
[2, с.264]
, n=
0,75,
где - поправочные
коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части
инструмента на составляющие силы резания. [2, с.275]
; ; ; ;
Н
Мощность резания
определяется по формуле
где - сила резания, Н;
V
- факторы скорости резания, м/мин.
601020 - переводной
коэффициент
кВт
Проверяем достаточна ли
мощность привода станка. У станка 16К20Ф3 Nшп
= Nд×ŋ=10×0.7 = 7кВт;
5.14<7 =>
обработка возможна.
1.5 Расчет усилий
закрепления заготовки
Суммарный крутящий
момент от касательной составляющей силы резания Pz
стремится повернуть заготовку в кулачках и равен по [3, с.164]
где d1-
обрабатываемый диаметр заготовки, d1=191мм.
Провороту заготовки
препятствует момент силы зажима определяемый
по [3, с.165] следующим
образом:
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 закрепления
заготовки, включающая схему установки заготовки, разработанную на основе
теоретической схемы базирования представлена на рисунке 1.3
Рисунок 1.3 – Схема
закрепления заготовки
Из равенства моментов Мр
и Мз
определим
необходимое усилие зажима препятствующее провороту заготовки в кулачках.
Значение коэффициента
запаса К определим по [3, с.382], в зависимости от конкретных условий
выполнения 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 затуплении
режущего 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 обработке
прерывистых поверхностей детали K3=1,2
K4
- поправочный коэффициент, учитывающий непостоянность силы зажима различаемой
силовым приводом приспособления K4=1,0
K5
- поправочный коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукоятки в
ручных зажимных устройствах K5
=1,0
Так как значение
коэффициент K меньше 2,5, то
принимается значение 2,5 [3, с.384].
Коэффициент трения
между заготовкой и сменными кулачками fпримем
f= 0,18 [1, с.384 ].
Н
Величина усилия зажима W1,
прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с
силой 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 = 55
мм, вылет lк = 35мм.
Подставив в формулу
получим:
1.6 Расчет зажимного
механизма
При расчете зажимного
механизма определяется усилие Q,
создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и
передается кулачку определим по [3, с.389].
где ic – передаточное
отношение по силе зажимного механизма.
Данное соотношение для
клинового 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 двустороннего
действия с рабочим давлением 0.4 мПа Диаметр
пневмоцилиндра 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 ход
кулачков, принимаем Sw
= 5 мм.
- передаточное отношение зажимного
механизма по преремещениию.
Значение Sq
принимаем с запасом 10…15 мм. Sq = 20 мм.
2. Описательная часть
2.1 Описание конструкции станочного приспособления
Патрон
кулачковый самоцентрирующийся, предназначен для установки, базирования и
надежного закрепления заготовки на шпинделе токарного станка 16К20Ф3.
Патрон
кулачковый самоцентрирующийся, предназначен для установки, базирования и
надежного закрепления заготовки при токарной обработки детали на токарном
станке.
Приспособление
содержит корпус 1 в направляющих которого перемещаются сменные
быстропереналаживаемые кулачки 3 они крепятся с помощью винтов 8 к постоянным
кулачкам 2.Постоянные кулачки 2 через вал 4 клинового зажимного механизма
связанны с тягой силового привода приспособления.
Силовой
привод приспособления содержит корпус, который жестко закреплен на заднем конце
шпинделя станка. В полости корпуса расположен поршень и соединенный с ним шток.
В левой части силового привода расположена муфта для подачи воздуха.
2.2
Описание работы приспособления
Приспособление
работает следующим образом. При подаче воздуха в поршневую полость цилиндра
поршень вместе со штоком, тягой и валом патрона перемещается налево и за счет
радиального смещения кулачков происходит закрепление заготовки.
Чертеж
приспособления 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 работы
приспособления
-разработан сборочный чертеж приспособления
Выполнена цель проекта- создано механизированное станочное
приспособление для установки заготовки корпус для выполнения токарной операции.
Литература
1. Гжиров Р.Н.
Краткий справочник конструктора. –Л.: Машиностроение, 1984-464с.
2. Справочник
технолога-машиностроителя. В 2х томах. Т. 2/Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.Г,
Мещерякова – М.: Машиностроение 1985-496с.
3. Станочные
приспособления: 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 по
специальности 151001 Технология машиностроения по дисциплине «Технологическая
оснастка» / А.В Михайлов, - Тольятти ТТК, 2007, 40с.
|