Курсовая работа: Разработка технологического процесса обработки вала-шестерни

2.1 Виды и назначения станочных приспособлений

Станочные приспособления применяют для установки заготовок на металлорежущие станки. Различают три вида станочные приспособления:

-  специальные (одно-целевые, не переналаживаемые);

-  специализированные (узкоцелевые, ограниченно переналаживаемые);

-  универсальные (многоцелевые, широко переналаживаемые).

Обоснованное применение станочного приспособления позволяет получать высокие технико-экономические показатели. Трудоемкость и длительность цикла технологической подготовки производства, себестоимость продукции можно уменьшить за счет применения стандартных систем станочных приспособлений, сократив трудоемкость, сроки и затраты на проектирование. Производительность труда значительно возрастает (на десятки - сотни процентов) за счет применения станочные приспособления: быстродействующих с механизированным приводом, многоместных, автоматизированных, предназначенных для работы в сочетании с автооператором или технологическим роботом.

Точность обработки деталей по параметрам отклонений размеров, формы и расположения поверхностей увеличивается (в среднем 20 - 40 %) за счет применения станочные приспособления точных, надежных, обладающих достаточной собственной и контактной жесткостью, с уменьшенными деформациями заготовок и стабильными силами их закрепления. Применение станочные приспособления позволяет обоснованно снизить требования к квалификации станочников основного производства (в среднем на разряд), объективно регламентировать длительность выполняемых операций и расценки, расширить технологические возможности оборудования.

Станочные приспособления состоят из корпуса, опор, установочных устройств, зажимных механизмов (зажимов), привода вспомогательных механизмов, деталей для установки, направления и контроля положения режущего инструмента. Графические обозначения опор и зажимных механизмов регламентированы ГОСТ 3.1107-81.

2.2 Выбор оборудования

Фрезерование шпоночного паза вала-шестерни проводится на шпоночно-фрезерном станке модели 692М.

Этот станок предназначен для фрезерования шпоночных пазов на валах методом маятниковой подачи.

Размеры стола 8000´500 мм

Расстояние от торца шпинделя до стола 500 мм.

2.3 Выбор режущего инструмента.

Фрезерование методом маятниковой подачи проводится специальными шпоночными фрезами с двумя зубьями.

Материал режущей части быстрорежущий сплав Р6М5.

Фреза шпоночная Æ18, число зубьев z=2, оснащенная твердосплавными пластинами, ГОСТ 6396-78.

2.4 Расчет режимов и сил резания

Расчет режимов и сил резания, выбор элементов для расчета проводим по [2, т.2].

Глубина резания: t = 0,4 мм,

Диаметр фрезы: D = 18 мм

Подача на зуб: Sz = 0,28 мм/зуб

Число зубьев фрезы: z =2

Стойкость фрезы: T = 80 мин

По таблице выбираем значения коэффициентов и показателей степени в формуле скорости резания для шпоночной фрезы с материалом режущей части Р6М5. (Все коэффициенты взяты из [2]. т.2 стр.265—292).

По таблицам: tобщ. = 7 мм, маятниковой подачей за 17 проходов.

SZ = 0,28 мм/зуб фр.

Расчет минутной подачи фрезы:

Sм = Sz×z×n = 0,28×2×250 = 140 мм/мин.

Расчет поправочного коэффициента:

KV = KMV×KПV×KИV = 0,98×1×1 =0,98

Расчет скорости резания:

м/мин.

Расчет частоты вращения:

 об./мин, принимаем n = 250 об./мин.

Сила резания:

 Н

Крутящий момент:

 Н×м

Эффективная мощность резания:

 кВт

Из расчета на износ фрезы до допустимых пределов:

 Н

 кВт

Составляющие силы резания:

2.5 Описание конструкции приспособления

На корпус 2 крепятся призмы 5 посредством винтов 11. Призмы центрируются штифтами 19. В упор 6 ввинчивается установочный винт 12. Пневмокамеры 1 и стакан 3 крепятся к корпус с помощью болтов 9 и гаек 11, и шайб 15. А сама пневмокамеры скрепятся с помощью болтов 7 и гаек 11, и шайб 15

На резьбовой конец штока пневмокамеры наворачивается прихват 4. В стакан 3 ввинчивается установочный винт 10, и шайба 14.

2.6 Описание работы приспособления

Приспособление устанавливается на стол станка корпус 2 и закрепляется на нем посредством болтового соединения.

Обрабатываемая деталь – вал-шестерня устанавливается на призмы 5 с упором в установочный винт 12, зажимается сверху закаленной прижимной плоскостью прихвата 4. Далее можно проводить процесс обработки.

Привод зажима осуществляется следующим образом: воздух подаётся в верхнюю полость пневмокамеры 1, усилие мембраны передаётся на шток пневмокамеры, от штока на прихват 4, зажимающий деталь.

После процесса обработки воздух подается в нижнюю полость пневмокамеры. Шток с закрепленным на нем прихватом движется вверх и по винтовой канавке с помощью установочного винта 10 отводится в сторону.

2.7 Расчёт силового замыкания

Установку детали осуществляем на 2 узкие призмы. Зажим осуществляем по центру.

Усилие зажима будем рассчитывать по опоре, ближайшей к месту приложения сил резания, для обеспечения наименьших деформаций скручивания, т.к. при разнесении рассчитанной по условиям статики силы зажима касательные напряжения будут действовать по длине установленной детали до крайней опоры и будет наблюдаться скручивание по длине детали до крайней от места приложения силы резания поры. При приложении такой же силы к крайней опоре исключаются до минимума деформация скручивания и колебания установленной детали.

Опору детали (призму) располагаем так, чтобы над ней располагалась как обрабатываемая, так и зажимаемая поверхности.

                                                              y

                                                                                       x

Рис. 2.1 Схема установки детали и силы, действующие на неё.

Расчет необходимой силы зажима.

Сначала найдем силу зажима W из условия отсутствия продольного перемещения детали при установке (рис. 2.2.).

fN1+fN2- Py=0

N1cos45°+N2×cos45°+fN1×cos45°-fN2×cos45°-Px-W-G=0

где: f=0,12 - коэффициент трения

Приближенно принимаем: 0,707×(N1+N2)=W+PX+G

f×(W+ PX+G ) =0,707×Py

W= (0,707×Py/f)- PX-G=(0,707×79,6/0,12)-109,45-278=81,6 H

Далее находим силу зажима W из условия отсутствия прокручивания детали вокруг оси. Силы резания прикладываем к наружной поверхности детали, соответствующей началу фрезерования, т.к. при том действуют максимальные моменты.

SFx =0

SFy =0

SM0 =0

Pz –fW+fN2×cos45°+fN1×cos45°+ N2×cos45°- N1×cos45°=0

N2×sin45°+N1× sin45°+fN1×sin45°-fN2×sin45°-W-Px-G=0

PzR –fWR-fN2R-fN1R=0

Pz-0,12×W-0.62×N2+0,79×N1=0

- Px-G-W+0,62×N2+0,79×N1=0

Pz-0,12×W-0,12×N2-0,12×N1=0

-0,5N1+0,9N2=0

N1=1,82×N2

- PX-G-W+2,06×N2=0

Pz-0,12×W-0,34×N2=0

- 0,12×PX-0,12×G- Pz +0,59×N1=0

N2=(0,12×PX +0,12×G+ Pz)/0,59=(0,12×109,45+0,12×278+199)/0,59=419,4 H

N1=1,82×419,4=763,3 H

W = 2,06×N2- PX -G=2,06×416,1-109,45-278 = 476,5 H

Сила зажима, требуемая по условию проворачивания меньше силы, требуемой по условию продольного перемещения, следовательно, принимаем эту силу в качестве требуемой силы зажима.

W = 476,5 H – усилие зажима без учета коэффициента запаса.

2.8 Расчёт коэффициента запаса

В расчёт сил закрепления вводят коэффициент запаса k. Он необходим для обеспечения сил надёжности зажимающих устройств, т.к. вырыв или смещение заготовки при обработке недопустимы. К учитывает неточность расчётов, непостоянство условий обработки и установки заготовки.

k=k0×k1×k2×k3×k4×k5×k6

k0=k0’× k0’’× k0’’’ - учитывает неточность расчётов

где: k0’=1,1 - учитывает неточность расчета силы резания.

k0’’=1,2 - учитывает несовершенство расчетной схемы (в нашем случае многозвенная система зажима).

k0’’’=1,1 - учитывает внезапные факторы (твердые включения в обрабатываемом материале, выкрашивание режущей кромки и др.).

k0=1,1×1,2×1,1=1,452

k1=1,1 - учитывает наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, что вызывает увеличение силы резания.

k2=1,4 - учитывает увеличение силы резания от прогрессирующего затупления инструмента [ . табл. 12]

k3=1,2- учитывает увеличение силы резания при прерывистом резании.

k4=1,2 - учитывает непостоянство развиваемых сил (при использовании пневморычажных систем).

k5=1 - характеризует удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах.

k6=1 - характеризует неопределенность мест контакта относительно центра возможного поворота заготовки.

k=1.452×1,1×1,4×1,2×1,2×,1×1=3,22

Сила зажима с учетом коэффициента запаса:

W = 476,5×3,22 = 1,534 кН

2.9 Расчет пневмокамеры

Диаметр пневмокамеры определяется по формуле:

где: Q – необходимое усилие на штоке

p – рабочее давление

D –диаметр диафрагмы

d –диаметр шайбы, d=0,7D

Принимаем p=0,4 МПа

 мм

Выбор пневмокамеры с ее параметрами и размерами: [3, стр.233-235].

Принимаем диаметр пневмокамеры: D=125 мм;

Диаметр шайбы пневмокамеры: d=88 мм;

Толщина резинотканевой диафрагмы: t=4 мм.

Ход штока: l = 0,35×D = 43 мм

2.10 Расчет погрешности установки детали в приспособлении.

Погрешность базирования:

где TD - допуск на диаметр который используется в качестве установочного, в

нашем случае TD = 0,058 мм , а - угол призмы (примем а = 90е)

Определяем допустимую погрешность базирования:

где Т- допуск на глубину паза (т.к. глубина паза задана размером 21,5h12, то допуск Т = 0,21 мм)

 - погрешность установки, зависящая от установочной поверхности, детали для нашего случая  = 0, т.к. установочная поверхность достаточно точная.

 - погрешность закрепления детали в приспособлении,

Определяем погрешность закрепления детали в приспособлении из [2, стр 52]

подставляем все коэффициенты и находим:

- погрешность обработки детали, принимаем= 0,02 мм,

 - составляющая, учитывающая систематические погрешности

Определяем значение систематической погрешности:

 =cm +н + up + n

где cm - погрешность станка;

н -погрешность настройки режущего инструмента;

Из [1, стр 70] находим погрешность наладки:

где р = 0,005 мм - погрешность регулирования, установки фрезы на размер;

изм = 0,005 мм - погрешность измерения;

Следовательно:

=0,0075мм

up - погрешность, возникающая в результате износа режущего инструмента, по рекомендации из [1, стр 74] up = 0,005 мм.

n - погрешность приспособления, принимаем 0,01 мм . Определяем из [1,стр 59] погрешность станка 0,01 мм

= 0,01+0,0075+0,005+0,01 = 0,032

Окончательно имеем:

 = 0,176 мм

т.к. 0,176 > 0,12 , следовательно, при такой схеме базирования возможна качественная обработка шпоночного паза

2.11 Расчет растяжения и изгиба прихвата

Растяжение:

 - условие прочности при растяжении, где

где А площадь поперечного сечения прихвата в месте где наварачивается шток пневмокамеры:

 см2

N – воздействующая сила, равна силе зажима:

N = W = 1534 Н

 МПа

 - условия выполняются

Изгиб:

 - условие прочности при изгибе, где  МПа

где

 МПа

 - условия прочности выполняются

Раздел 3. Разработка мерительного приспособления для контроля отклонения соосности шеек под подшипники

3.1 Назначение мерительных приспособлений

Мерительные приспособления преднозначены для измерения и контроля отклонения от формы, располофения поверхностей, ра диального и торцевого биения. Это необходимо для того , что бы когда эта деталь будет работать в узле не возникали различные усилия которые мегут привести к нежилательным последствиям снижающии срок эксплуатации всего узла. Для этого необходимо производить измерение и контроль хотябы 20% деталий от всего годового выпуска, что может позволить снизить брак из-за износа инструмента при обработки детали и другое.

3.2 Описание конструкции приспособления

На плиту 1 крепятся призма 2 посредством болтов 5. Призмы выполнены в единой детали поэтому центрирование штифтами не надо. Стойки 3 также крепится на плиту 1 болтами 5 с выдерживанием размеров между стойками и удаления их от призмы для обеспечения снятия и установки детали. На стойку 3 надевается держатель 4 который фиксируется посредством винта 6. В держатель вставляется измерительная головка (ИГ) 8, которая фиксируется винтом 6, что обеспечивает необходимый зажим ИГ.

3.3 Описание работы приспособления

Приспособление устанавливается на стол плитой 1. Обрабатываемая деталь – вал-шестерня устанавливается на призмы 2, держатели с ИГ необходимо повернуть в стороны для удобной установки детали. При полной установки детали в приспособление держатели поворачиваем в положение для измерения. После чего ИГ надо выставить в одинаковое положение для снятия показаний. Показания снимаются через каждые 30° при помощи диска с проградуированой градусной шкалой – это связано с тем, что мы не сможем зафиксировать измерения за маленький угол.

3.4 Расчет погрешности установки детали в приспособлении.

Погрешность базирования детали в мерительное приспособление:

где TD - допуск на диаметр (d=60+0,021+0,002) который используется в качестве установочного, в нашем случае TD = 0,019 мм , а - угол призмы (примем а = 90е).

Необходимо чтобы погрешность базирования была меньше допуска на отклонение. В нашем случаи допуска на отклонение равен 0,03 мм, а погрешность базирования равна 0,004 мм, что в 7,5 раз меньше допуска на отклонение.

Список использованной литературы

1.  Технология машиностроения. Беспалов Б.Л. и др., М.: Машиностроение, - 1973 г.

2.  Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. под ред. Косиловой и Мещерякова Р.К. – М.: Машиностроение, 1985.

3.  Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для машиностроительных специальностей ВУЗов. – Мн: Выш. школа, 1983.

4.  Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч./ В.Д. Мягков, М.А. Палей и др. – Л.: Машиностроение, 1983.

5.  Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. В.И. Анурьев, – М.: Машиностроение, 1982.

6.  Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Под ред. Г.А. Монахова. – М.: Машиностроение, 1974.

7.  Технология машиностроения. Под ред. М.Е. Егорова, - М.: Высшая школа, 1976.

8.  Технология машиностроения. Методические указания к курсовой работе для студентов специальности 1201 и 1202 ФАМ. В.И. Комиссаров, Н.Г. Нестеренко, А.И. Безнедельный, - Н-ск.: НГТУ, 1997.

9.  Приспособление для металлорежущих станков. Справочник. А.К. Горошкин, М.: Машиностроение, - 1971г.

10.  Режимы резания металлов. Справочник. Ред. Ю.В. Барановский. М.: Машиностроение, - 1972г.

11.  Курсовое проектирование по технологии машиностроения. А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред, Минск, Высшая школа, - 1982г.

12.  Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. под ред. Косиловой и Мещерякова Р.К. – М.: Машиностроение, 1985.

13.  Приспособление для металлорежущих станков. Справочник. А.К. Горошкин, М.:Машиностроение, - 1971г.

14.  Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979.

15.  Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983.

16.  Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. Под ред. Б.Н. Вардашкин и др. – М.: Машиностроение, 1984 – т.2

17.  М.А. Ансеров Приспособления для металлорежущих станков: Расчеты и конструкции. – 3-е изд., стереот. – М.: Машиностроение, 1966.