42822

Кондуктор для сверления отверстия в детали Вал

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Изучение закономерности влияния приспособления на точность и производительность выполняемых операций позволяет проектировать приспособления интенсифицирующее производство и повышающее его точность. Проводимая работа по унификации и стандартизации элементов приспособления создала основу для автоматизированного проектирования приспособлений с использованием ЭВМ и автоматов для графического изображения что приводит к ускорению технологической подготовке производства.2 Разработка принципиальной схемы приспособления Кондуктор предназначен...

Русский

2013-10-31

1.2 MB

176 чел.

КП 02 2-360101 ДО-31 2010

ВВЕДЕНИЕ

В современных технологических процессах, в поточно-массовом производстве затраты на изготовление и эксплуатацию технологической оснастки составляет до 20% себестоимости продукции. Наибольший удельный вес в общем парке технологической оснастке составляет станочное приспособление, применяемое для установки и закрепления заготовок, деталей.  

Применение приспособлений позволяет устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить точность обработки, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность, расширить технологические возможности оборудования и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Постоянное совершенствование методов обработки связанное с нарастанием темпов технологического процесса, требует создание наиболее рациональной конструкции и экономического обоснования применения различных видов приспособлений, снижения их металлоемкости при обеспечении необходимой жесткости.

Изучение закономерности влияния приспособления на точность и производительность выполняемых операций позволяет проектировать приспособления интенсифицирующее производство и повышающее его точность. Проводимая работа по унификации и стандартизации элементов приспособления создала основу для автоматизированного проектирования приспособлений с использованием ЭВМ и автоматов для графического изображения, что приводит к ускорению технологической подготовке производства.

Целью данного курсового проекта является сконструировать станочное приспособление кондуктор для сверления отверстия в детали Вал.

1 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

  1.  Выбор способа базирования детали

Деталь вал относится к телам вращения, образована наружными поверхностями вращения, имеется две шейки с резьбой, два отверстия расположенные перпендикулярно оси основания и два паза расположенные параллельно оси основания.

            

Рисунок 1.1 Эскиз детали вал

Данные по химическому составу и механическим свойствам марки  материала детали С

Таблица 1.1 - Химический состав стали 35-Л ГОСТ 977-75

C

Si

Mn

S

P

Не менее

0,32-0,40

0,20-0,52

0,45-0,90

0,040

0,040

Таблица 1.2 - Механические свойства стали 35-Л ГОСТ 977-75

Категория прочности

, МПа

, МПа

    %

, %

Ударная вязкость КСИ , кДж/м2

Не менее

К25

275

491

15

25

343

Для разработки теоретической схемы базирования изображаем заготовку в достаточном для четкого представления числе проекций заготовки. По ГОСТ 21495-76 выбираем комплект баз, нумеруя их римскими цифрами

             

Рисунок 1.2. Схема базирования

I  Опорная база

II  Двойная направляющая база

Схему установки заготовки изображаем условными символами на в соответствии с ГОСТ 3.1107-81.

          

Рисунок 1.3. Схема  установки заготовки в приспособление

   -  неподвижная опора с плоской формой рабочей поверхности

- наименование призматической рабочей поверхности

   - зажим

1.2 Разработка принципиальной схемы приспособления

  

 Кондуктор предназначен для сверления  отверстия диаметром 8 мм.

  Для сверления  отверстий применяется вертикально-сверлильный станок модели 2Н118. Режущий инструмент сверло спиральное 8 мм. ГОСТ 10903-77. Главное движение вращение сверла, а также движение подачи шпинделя. Материал режущего инструмента быстрорежущая сталь марки  Р6М5. В кондукторе одновременно устанавливается одна заготовка. Установочным элементом являются призма. Для ограничений перемещений служит упор. Крепление детали осуществляется винтовым механизмом через прижим по наружным цилиндрическим поверхностям

                

Рисунок 1.4. Принципиальная схема приспособления

 

2 Конструкторский раздел

2.1 Расчет приспособления на            точность

Производим расчёт приспособления на точность используя методику  по формуле:

        (2,1)

где Т допуск выполняемого размера, мм;

   - погрешность базирования, мм;

     - погрешность закрепления, мм;

     - погрешность установки приспособления на станке, мм;

     - погрешность положения детали из-за износа установочных элементов приспособления, мм;

     - погрешность от перекоса инструмента, мм;

     - 1…1,2 коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значения составляющих величин от закона нормального распределения.

       0,6….0,8 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроечных станках.

      - экономическая точность обработки,  мм ,    стр. 31-33

Из (табл. 74 стр. 156) выбираем формулу для расчёта погрешности базирования.

0,5(1/sin  -1) при Н  0,5D

= 0,5(1/sin  -1)                               (2,2)

где TD  допуск по диаметру

= 0,5(1/sin 45-1)=0,148 мкм

 

                  

Рисунок 2.1. Эскиз базирования

Погрешность закрепления определяется из таблицы 76 стр.164

   Погрешность установки приспособления на станке, определяется из табл. 79 стр. 170-171.  

Погрешность положения детали из-за износа установочных элементов приспособления   - определяется по формуле:

                                 (2,3)

U=                         (2,4)

где   средний износ установочных элементов,

    коэффициент учитывающий материал детали,

     - коэффициент учитывающий тип оборудования,

     - коэффициент учитывающий условие обработки,

     - коэффициент учитывающий число установок,  

U=

Погрешность от перекоса инструмента определяется по формуле:

                   (2,5)

 где  m - расстояние от поверхности до кондукторной втулки; m=5мм

       L - длина кондукторной втулки; L=18мм

       - длина обрабатываемого отверстия; =48мм

      S - максимальный диаметральный зазор между кондукторной втулкой и инструментом

Максимальный диаметральный зазор определяется по формуле:

=                              (2,6)

Из таблицы 83 (стр. 180) определяем допуск на диаметр инструмента d=мм

Из таблицы 84 (стр. 180) определяем допуск на диаметр отверстия кондукторной втулки D=мм

=8,037-7,965=0.07 мм

=0,50,07+0,07(48+5)/18=0.241мкм

=

Условие выполняется

2.2. Расчёт усилия зажима заготовки в приспособлении.

2.2.1. Расчет режимов резания

  1.  Силы резания
  2.  Объёмные силы
  3.  Сила зажима

  Производим расчёт режимов резания для сверления  отверстия  8 мм. Производим расчёт режимов резания, используя методику [  ].

Таблица 2.1 Исходные данные для расчёта режимов резания

Тип и размеры инструмента

Сверло спиральное  8 мм

Материал режущей части инструмента

Быстрорежущая сталь марки Р6М5

Твёрдость материала

HB 217

Метод получения заготовки

Прокат

Состояние поверхности

Предварительно обработанная

Наименование и модель станка

Вертикально-сверлильный станок модели 2Н118.

Диапазон частот вращения шпинделя

180 - 2800  об/мин

Диапазон подач

ручная

Мощность привода

1,5 кВт

На основании таблицы 2.1 производим расчет режимов резания на сверление отверстия  8 мм.

Определяем глубину резания по формуле:

t = 0,5D                                       (2,7)

где D - диаметр обрабатываемого отверстия

t=0.5*8=4 мм

Выбираем подачу:

принимаем S=0,15-0,2 мм/об и корректируем по паспортным данным станка: S=0,2 мм/об.

Определяем скорость резания  по формуле:

                                 (2,8)

где CV  поправочный коэффициент; =7.0 (c.     табл.   )

D  диаметр обрабатываемого отверстия, мм; D= 8 мм;

Т период стойкости инструмента, мин; Т=25 мин (c.     табл.   )

S подача откорректированная, мм/об; S=0,2 мм/об;

Кv  общий поправочный коэффициент  

q, y, m  показатели степени; q=0.4; y=0.5; m=0.2 (c.     табл.   )

Определяем поправочный коэффициент

                                            (2,9)

где - коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств сталей

     - коэффициент учитывающий глубину сверления; =0.1 (c. 385 табл. 41)

      -  коэффициент учитывающий материал инструмента, =0,9 (c. 365 табл. 6);

= nv;                            (2,10)

где  - коэффициент , характеризующий группу сталей по обрабатываемости; =1 (c. 359 табл. 2)

nv  показатель степени; nv = 1,05;

= =1,5

Тогда  КV=1,5·1·0,9=1,35.

По выбранным данным определяем скорость резания

 м/мин     

Определяем частоту вращения шпинделя станка и корректируем по паспортным данным

 ,                               (2,11)

где V - скорость резания

     D - диаметр обрабатываемого отверстия

 Принимаем из паспортных данных станка n=500 мин -1.

Определяем действительную скорость резания:

,                               (2,12)

где  - откорректированная частота вращения шпинделя

2.2.2. Расчёт сил резания

Находим крутящий момент Мкр и осевую силу Р0

                   (2,13)

где  Мкр крутящий момент, Н·м                                         

      Cм  коэффициент зависящий от крутящего момента;  ( с.     Табл. 32 )

      D  диаметр обрабатываемого отверстия, мм; D=8 мм.

      S  подача при сверлении, мм/об; S=0,2 мм/об

      q, y  показатели степени; q=2.0; y=0.8 (с.     Табл. 32 )

     Кр коэффициент, учитывающий фактические условия обработки;

Кр = Кмр = ()n ,                          (2,15)

Где n- показатель степени; n = 0,35 (с.    Табл    )

   - предел прочности;  = 491

Кр = Кмр = ()0,75 = 0,86

      

Находим осевую силу по формуле:

                  (2,16)

    

где  CР  коэффициент зависящий от силы резания; CР=68

D  диаметр обрабатываемого отверстия, мм; D=8 мм.

S  подача при сверлении, мм/об; S=0,2 мм/об

Кр коэффициент, учитывающий фактические условия обработки; Кр=0,86

q, y  показатели степени; q = 1,0; y = 0.7

Определяем мощность резания стр. 280:

                             (2,17)

 

Определяем мощность на шпинделе станка

                             (2,18)

где Nдв- мощность электродвигателя станка, кВт;

- КПД станка.

Исходя из паспортных данных станка Nдв = 1,5 кВт,

кВт

0,3151,2 условие выполнено.

Определяем время, затрачиваемое на резание:

                                                  (2,19)

lр.х.- длина рабочего хода, мм; = 48 мм.

l1 - длина перебега инструмента, мм; l1 = 4 мм. (с.    Табл.    )

n - частота вращения шпинделя, об/мин; n = 500 об/мин

S  откорректированная подача, мм/об; S = 0,2 мм/об

i  число рабочих ходов; i = 1

2.2.3 Расчёт усилия зажима W

Усилие зажима заготовки определяем из условий равновесия сил, которые суммируются на основе рассмотрения схемы действия всех сил на заготовку, включая силы трения на поверхностях контакта заготовки с установочными и зажимными элементами.

                           

Рисунок 2.2. Схема усилия зажима

Сила закрепления определяется по формуле:

W=;                                              (2,20)

Где К коэффициент запаса

    Р осевая сила ; Р = 1516 Н

    ; - коэффициенты трения; ==0,16

К=К0123456,                            (2,21)

где К0=1,5 гарантированный коэффициент запаса, (с.382);

К1  учитывает увеличение силы резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок при черновой обработке К1=1,0 (с.382);

К2  учитывает увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (с.382, табл. 2). Принимают при сверлении с осевой силой К2=1,15.

К3  учитывает  увеличение сил резания при прерывистом резании. Если резание не является прерывистым, К3=1,0(с.383).

К4  характеризует постоянство силы, развиваемой ЗМ. Для ЗМ с немеханизированным приводом К4=1,3(с.383).

К5  характеризует эргономику  немеханизированного ЗМ. При удобном расположении рукоятки и малом угле поворота К5=1,2

К6  учитывают только при наличии моментов стремящихся повернуть заготовку, установленной плоской поверхностью, К6=1,0.

Определяем коэффициент запаса исходя из выбранных его составляющих:

К=1,5*1,0*1,15*1,0*1,3*1,2*1,0=2,7

W=;

2.3 Расчёт основных параметров зажимного механизма

Зажимной механизм совокупность зажимного элемента, простых (промежуточных) элементов и приводов. Назначение зажимного механизма непосредственное воздействие на заготовку с целью ее прижима к опорам.

Произведем расчет основных параметров зажимного механизма кондуктора [  ]

По известной силе закрепления Pо = 1516 Н и диаметру винта определяем шаг резьбы Р= 2 мм; d1=13,835 мм.; d2=14,701 мм.  

По известным диаметрам и шагу резьбы вычисляют половину угла при вершине угол подъема резьбы и приведенный угол трения в резьбе   . (для метрических  резьб и =640’)

Вычисляем половину угла резьбы при вершине  по формуле:

,                                               (2,22)

Где  Р шаг резьбы

       d2 средний диаметр резьбы

Принимаем =230

Исходя из условия закрепления заготовки, выбираем конец нажимного винта   по таблице 5.

                     

Рисунок 2.3. - Конец нажимного винта

Вычисляем КПД по формуле:

               (2,23)

1  коэффициент трения; 1=0,15 (с. 389 табл. 5)

   - наружный диаметр опорного торца гайки (с. 389 табл. 5)

    - внутренний диаметр опорного торца гайки (с. 389 табл. 5)

=0,11

Так как0,4, то винтовой зажимной механизм надёжен против самоотвинчивания.

Вычисляем момент по формуле:

Определяем длину рукоятки

                                   (2,24)

Где W  Усилие зажима, W=10232 Н.

   σ - ,σ=147 МПа

По табл. 6 выбираем рукоятку L=120 по ГОСТ 13447-68.

Определяем допустимое напряжение при растяжении [σр]

[σр]=120-140>98 МПа

2.4 Расчет детали приспособления на прочность

Производим расчёт на прочность детали винт в виде стержня круглого сечения, нагруженного силой, по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия). Расчёт осуществляется по формуле:

) (2,25

)

Определение необходимого размера опасного сечения производится по формуле:

d =  ,

где

   

d = 8мм.

Диаметр опасного сечения не превышает диаметр винта, значит условие выполняется.

Диаметр опасного сечения не превышает диаметр винта 8<16

Условие выполнено

2.5 Описание конструкции и принципа работы приспособления

Приспособление кондуктор предназначено для сверления отверстия диаметром 8 мм. в детали вал. В кондукторе одновременно устанавливается одна деталь. Установочными элементами являются призма 5, которые крепятся к плите 4 с помощью четырёх винтов 11 и двух штифтов 16. Направляющим элементом для сверла является кондукторная втулка 2, которая устанавливается в кондукторную плиту 3, которая крепится на стойке 7 по средствам двух штифтов 14 и четырех винтов 10 Крепление детали осуществляется винтовым механизмом через прихват 6 и зажимается гайкой 12, болт 8 устанавливается в вилку 1 с помощью штифта 15. Для ограничения перемещений применяется стойка 7. выполняющая роль упора.

 

2.6 Мероприятия по ресурсо- и энергосбережению

Конструкция кондуктора рациональна, обеспечивает прочное крепление детали в процессе обработки достигается требуемая точность. Принятые габариты приспособления являются достаточными для жёсткого закрепления на столе станка. Расположение зажимных механизмов перпендикулярно относительно заготовки. Исходя из принципа достаточности обеспечения прочности и жёсткости конструкции конфигурация и исполнительные размеры деталей приспособления являются технологичными. Для снижения металлоёмкости на плите (4) приспособления сняты скосы по периметру, которые не влияют на жёсткость и прочность всего приспособления.

       Проектируемый вид               Базовый вид

          Рисунок 2.4. эскиз деталей приспособления

2.7 Расчёт экономической эффективности приспособления

Элементы себестоимости обработки определяют по формулам:

   

   

Где Са, Сб -  себестоимости обработки при использовании проектируемого (Са) и базового (Сб) приспособлений, руб.

За, Зб - штучная заработная плата станочника при использовании нового и старого приспособлений для сверления, руб;

Н цеховые накладные расходы в % к заработной плате рабочих; Н = 90

Sа, Sб затраты на изготовление приспособления

    q - годовые доходы; qа=20% от Sа, руб

                     qб=20% от Sб,руб

П - годовая программа выпуска деталей, П=5000 шт

А - срок амортизации приспособления в течении которого его используют для изготовления деталей; для простых и средней сложности приспособлений А = 1,2…..3

где  tшт - основное время обработки детали;

Tст - часовая тарифная ставка станочника соответствующего разряда, Тст  =502 руб/час

tшт = То+ ,

   То  основное время; То = 0,55 мин.

= 1,72

Tшт = 0,551,72 = 0,95

 

S = CN

где  С- постоянная, зависящая от сложности приспособления и его габаритов. Для ростого приспособления С=150, для сложного С=300

N- количество деталей в приспособлении, N=7 шт.

Sа = 1507=1050 руб

Sб = 3007=2100 руб

qа = 105020%=210 руб

qб = 210020% = 420 руб

руб

= 22,3 руб

Экономический эффект от применения приспособления составляет:

Э = (Са Сб)П

Э = (22,3 20,85)5000 = 7250 руб.

Заключение

В курсовом проекте спроектирован кондуктор для обработки отверстия  5 мм в детали «Вал». В процессе проектирования произведены расчёты приспособления на точность, выбраны рациональные режимы резания при сверлении, произведён расчёт сил резания, действующих в процессе обработки,  и усилия зажима, а также в пояснительной записке произведены расчёты основных параметров зажимного механизма. Расчёт детали приспособления на прочность  и расчёт экономической эффективности применения приспособления. В пояснительной записке произведено описание конструкции и принципа работы приспособления, а также мероприятия по энерго- и ресурсосбережению.  

 Список литературы

  1.  Антонюк В.Е. Конструктору станочных приспособлений: Справочное пособие. -Мн.: Беларусь,1991.
  2.  Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. М.: Высшая школа, 1980
  3.  Боголюбов С.К. Черчение: Учебник для средних специальных учебных заведений. М.: Машиностроение, 1989
  4.  Гелин Ф.Д., Чаус А.С., Металлические материалы: Справочник. Мн.: Дизайн ПРО, 1999.
  5.  Горохов В.А. Проектирование технологической оснастки:  Учебное пособие для студентов вузов машиностроительной специальности.  Мн.:  Бервита 1997.
  6.  Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. Мн. Машиностроение, 1979.
  7.  Станочные приспособления: Справочник в 2 х. т.: Под редакцией           В.Н. Вардашкина Мн.: Машиностроение, 1984.
  8.  Справочник технолога машиностроителя. В 2 т. Том 2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4 перераб. и доп. Мн.: Машиностроение, 1985.

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45928. Способы базирования заготовок с базами в виде отверстий 74.04 KB
  Базирование в отверстие или на палец рекомендуется использовать для заготовок с базами обработанными не грубее 9 квалитета. Этот способ применяется для заготовок с базами обработанными не грубее 7 квалитета.
45929. Способы базирования заготовок с базами в виде наружных цилиндрических поверхностей 87.91 KB
  Длину контакта заготовки с опорным элементом приспособления принимается равным или больше 15 диаметры базы. В пределах mx диаметрального зазора Smx в соединении заготовка приспособление возможно смещение оси базы относительно оси опорного элемента. Наибольшее смещение определяет погрешность базирования оси базы. ƸБ=Smx=TTn∆=Dmxdmin Т допуск на диаметр базы заготовки Tn допуск на диаметр опорного элемента приспособления ∆ гарантированный зазор в соединении Dmx наибольший предельный диаметр отверстия dmin наименьший предельный диаметр...
45930. Способы установки в приспособлении заготовок корпусных деталей 11.35 KB
  При L D 4 где L длина обрабатываемой заготовки D ее диаметр заготовки закрепляют в патроне при 4 L D 10 в центрах или в патроне с поджимом задним центром при L D 10 в центрах или в патроне и центре задней бабки и с поддержкой люнетом. Самой распространенной является установка обрабатываемой заготовки в центрах станка. Заготовку обрабатывают в центрах если необходимо обеспечить концентричность обрабатываемых поверхностей при переустановке заготовки на станке если последующая обработка выполняется на шлифовальном станке и тоже в...
45931. Типы зажимных устройств приспособлений. Краткая характеристика по составу, типу производства 12.18 KB
  По составу зажимные устройства делят на группы. 1Зажимные устройства состоящие из силового механизма и привода который обеспечивает перемещение контактного элемента и создаёт исходное усилие преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие. 2Зажимные устройства в котором силовой механизм приводится в действие рабочим прилагающим исходное усилие на орпеделёное плечё.Такие зажимные устройства с ручным приводом.
45932. Правила определения силы зажима заготовок в приспособлении 2.1 MB
  Для этого составляют расчетную схему где изображают все действующие силы и моменты резания зажимного усилия реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными элементами и зажимными устройствами. По этому уравнению выводят формулу для расчета силы зажима Пример: расчетная схема на фрезерные операции. условий применительно к которым рассчитывались силы и моменты резания то их надо увеличить введением коэффициента запаса надежности закрепления согласно требованиям безопасности.
45933. Приводы зажимных устройств 1.73 MB
  Недостатки: незначительная плавность перемещения рабочих органов особенно при переменой нагрузке; низкое давление воздуха 04 мПа обуславливающие большие размеры приводов для приложения значительных усилий. на всех производственных участках подаётся воздушная среда давлением до 1МПа. Пневмоприводы рассчитываются на прочность при Р=06мПа а исходное усилие определяется при р=04МПа. Испытания их осуществляют при р не менее 09МПа.
45934. Цели, принципы, функции и основные задачи стандартизации 16.4 KB
  В соответствии с Федеральным Законом О техническом регулировании стандартизация осуществляется в целях: повышения уровня безопасности жизни или здоровья граждан имущества физических или юридических лиц государственного или муниципального имущества экологической безопасности безопасности жизни или здоровья животных и растений и содействия соблюдению требований технических регламентов; повышения уровня безопасности объектов с учетом риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; обеспечения...
45935. Основные понятия в области метрологии. Метрология. Измерение. Погрешности измерения. Средство измерения. Единство измерений. Проверка средств измерений 18.03 KB
  Единство измерений. Проверка средств измерений.Рассматривает общие теоретические проблемы разработка теории и проблем измерений физических величин их единиц методов измерений.Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины методов и средств измерений.
45936. Погрешности средств измерений. Систематическая погрешность средств измерений. Случайная погрешность средств измерений. Абсолютная, относительная погрешность. Точность средств измерений. Класс точности средств измерений 12.85 KB
  Погрешности средств измерений. Систематическая погрешность средств измерений. Случайная погрешность средств измерений. Точность средств измерений.