43212

Деталь типа тело вращения – вал-шестерня

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Изделие – редуктор зубчатый цилиндрический двухступенчатый предназначен для увеличения передаваемого крутящего момента и может быть использован во многих механизмах – лебёдка, станция приводная транспортёров, станция натяжная и др.

Русский

2013-11-06

2.4 MB

57 чел.

Содержание

 

1

Общая часть

1.1

Служебное назначение

1.2

Техническая характеристика изделия и детали

1.3

Описание изделия и принципа работы

2

Технологическая часть

2.1

Качественный и количественный анализ технологичности

2.2

Маршрутное описание технологического процесса. Выбор баз

2.3

Определение варианта получения заготовки

2.4

Расчёт выбранной заготовки

2.5

Расчёт режимов резания

2.6

Выбор станочного оборудования на операции, приспособлений, режущего и мерительного инструментов

3

Конструкторская часть

3.1

Проектирование станочного приспособления

3.1.1

Техническое задание

3.1.2

Анализ исходных данных и формулирование служебного назначения приспособления

3.2

Выбор способа установки заготовки в станочном приспособлении

3.2.1

Выбор схемы базирования и описание работы приспособления

3.2.2

Погрешность базирования при установке на призму

3.3

Силовой расчёт приспособления

3.3.1

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия

3.3.2

Определение сил и моментов резания

3.3.3

Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами.

3.3.4

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз

3.3.5

Расчёт коэффициента надёжности закрепления К

3.3.6

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри

3.4

Расчет приводов зажимных устройств

3.5

Расчет приспособления на точность

4

Литература

 


1. Общая часть

1.1 Служебное назначение и описание принципа работы изделия и детали.

Деталь типа тело вращения – вал-шестерня, предназначена для передачи крутящего момента в редукторе, имеет две шейки под подшипники, шестерню и шпоночный паз на входном конце.

Программа выпуска по заданию составляет 5000 шт.

1.2 Техническая характеристика изделия и детали.

Изделие – редуктор зубчатый цилиндрический двухступенчатый предназначен для увеличения передаваемого крутящего момента и может быть использован во многих механизмах – лебёдка, станция приводная транспортёров, станция натяжная и др.

Редуктор имеет общее передаточное число i=24,1.

Материал детали вала-шестерни – сталь 45 (заменитель материал – сталь 40Х) имеет следующие механические, химические и технологические свойства:

Материал детали – сталь 45 ГОСТ 4543-71.

Химический состав и механические свойства занесём в таблицу 1.1 и 1.2

Таблица 1.1 - Химический состав стали 45.

марка

C

%

Si

%

Mn

%

Cr

% (не более)

45

0.420.50

0.170.37

0.500.80

1,1

Предельная допустимая концентрация вредных примесей в стали 45 следующая:

S (не более) 0.04% , фосфор (не более) 0.035%

Таблица 1.2 - Механические свойства стали 45

марка

т

в

5

ан

МПа

%

Дж/см2

45

785

980

10

45

59

HB=217

Сталь 45 в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистыми сталями имеет более высокую прочность при более низкой пластичности. Хорошо обрабатывается резанием.

1.3 Описание изделия и принципа работы.

Изделие – редуктор – состоит из корпуса (картера), крышки, и трёх валов с передающими крутящий момент шестернями. Валы крепятся в корпусе с помощью радиальных шариковых подшипников. Зубчатые зацепления в редукторе – косозубое, что обеспечивает большую плавность работы, пятно контакта, бесшумность по сравнению с прямозубым зацеплением.

Редуктор оснащен:

- масловым указателем – для определения уровня масла в картере;

- пробкой-воздушником – для стравливания возможного избыточного давления вследствие повышения температуры масла в процессе работы редуктора;

- смотровым окном;

- смазывающим маслом.

На входном конце вала установлен шкив, который приводится в движение от электродвигателя мощностью 9 л.с. и частотой вращения 945 об/мин.

2. Технологическая часть

2.1 Качественный и количественный анализ технологичности

Таблица 2.1

ВВ-РИ

Точн

Жесткость

Унификац

Прог ЧПУ

Эф ЧПУ

Поверхность

F1

F2

F3

F4

F5

F6

ki

0,15

0,25

0,1

0,2

0,15

0,1

1

Торец

4

4

4

4

4

4

2

Фаска

4

4

4

4

4

4

3

Цилиндр

3

2

4

3

3

3

4

Канавка

2

2

4

4

3

3

5

Торец

4

4

4

4

4

4

6

Цилиндр

2

3

4

3

3

3

7

Канавка

2

2

4

4

3

3

8

Фаска

3

2

4

3

3

3

9

Торец

4

2

4

3

3

3

10

Зубья

4

3

4

4

4

3

11

Цилиндр

4

4

4

3

4

4

12

Фаска

4

4

4

4

4

4

13

Торец

3

3

3

3

4

4

14

Канавка

4

4

4

4

4

4

15

Цилиндр

4

4

4

4

4

4

16

Торец

3

4

4

4

4

3

17

Фаска

4

3

4

4

4

4

18

Паз

4

4

4

4

4

4

Усредн. балл

Аi

3,44

3,22

3,94

3,67

3,67

3,56

Компл. показат

kiAi

0,52

0,81

0,39

0,73

0,55

0,36

Продолжение таблицы 2.1                                                                                                                              

Слесарн

Уср.балл

F7

по поверхн

Вывод

0,05

4

4,00

Уд

4

4,00

Уд

3

3,00

Уд

3

3,00

Уд

3

3,86

Уд

3

3,00

Уд

3

3,00

Уд

3

3,00

Уд

3

3,14

Уд

4

3,71

Уд

3

3,71

Уд

4

4,00

Уд

2

3,14

Уд

4

4,00

Уд

4

4,00

Уд

4

3,71

Уд

4

3,86

Уд

4

4,00

Уд

3,44

0,17

Ak=

3,53

Уд

Анализ проводим по методике, описанной в методических указаниях [16].

Для качественной оценки технологичности отдельных групп элементов необходимо воспользоваться распределением их по функциональному признаку. В качестве таких функциональных признаков, обеспечивающих требуемый уровень качества продукции и снижение материальных и трудовых затрат, можно выделить следующие функции:

F1. Обеспечить свободное врезание и выход режущего инструмента.

F2. Обеспечить точность.

2.1. Обеспечить рациональные условия базирования.

2.2. Обеспечить рациональную простановку размеров.

F3. Обеспечить достаточно высокий уровень жёсткости детали и режущего инструмента.

F4. Обеспечить унификацию конструктивных элементов.

F5. Обеспечить удобство составления программ для станков с ЧПУ.

F6. Повысить эффективность использования станков с ЧПУ и обрабатывающих центров.

F7. Снизить объём ручных операций и слесарной доработки.

Перед выделением вышеуказанных функций необходимо выделить конструктивные обрабатываемые элементы, для которых будет производиться оценка. Анализ осуществляется в следующей последовательности:

1). В соответствии с конкретным исполнением детали осуществляется подбор необходимых технологических функций

2). Для каждой функции определяется коэффициент весомости (значимости) по сравнению с остальными функциями. Коэффициент весомости каждого показателя Ki определяется экспертным путём по их приоритету, а их суммарное значение , т.е. весовые показатели нормированы на единицу.

3). Проводится экспертная оценка качества исполнения функций. Для этой цели конструкция рассматриваемой детали оценивается с позиции реализации каждой из выбранных функций в виде вербальных оценок «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».

4). Рассчитывается комплексный показатель качества реализации рассматриваемых функций (Ak), оценивающий технологичность детали по качественным признакам, рассчитанный как средняя величина из суммы бальных оценок с учётом коэффициентов весомости каждой функции:

,

где  Ai – усреднённая бальная оценка реализации каждой функции;

Ki – коэффициент весомости (значимости) каждой функции.

Так как комплексный показатель технологичности для всех конструктивных элементов детали Ак > 3, то общая оценка технологичности удовлетворительная.

2.1.1 Количественный анализ технологичности

1). Коэффициент унификации конструктивных элементов :

, (2)

где Qу. э – число унифицированных конструктивных элементов;

Qэ – число конструктивных элементов в детали.

Согласно таблице 1 общее число конструктивных элементов составляет 18 шт., т.е. Qэ =18. В составе детали унифицированными элементами являются фаски, канавки, зубья т.е. Qу. э=8.

Тогда  .

2). Коэффициент стандартизации конструктивных элементов:

, (3)

где Qс. эчисло стандартизованных конструктивных элементов;

Qэчисло конструктивных элементов в детали.

Среди общего числа конструктивных элементов стандартизованными являются шпоночный паз, зубья и т.д., т.е. Qс. э=7.

3). Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей :

, (4)

где DО.С. – число поверхностей, обрабатываемых стандартным режущим инструментом;

DО.П. – число поверхностей, подвергаемых механической обработке.

Для шпинделя DО.С.=DО.П т.е. KС.О.П=1.

4). Коэффициент обработки поверхностей:

, (5)

где Dо.п. – число поверхностей, подвергаемых механической обработке

Dп – общее число поверхностей детали.

Dо.п = Dп = 18. Тогда:  КОП = 0.

5). Коэффициент повторяемости поверхностей:

, (6)

где Dн — число наименований поверхностей, Dн=6.

6). Коэффициент использования материала:

, (7)

где Мдет. – масса детали, Мдет=6,8 кг;

Мзаг. – масса заготовки, Мзаг=9,5 кг.

.

7). Коэффициент обрабатываемости материала:

, (8)

где Tо. – основное время обработки рассматриваемого материала;

То’ – тоже для базового материала (сталь 45).

Стали 40Х Ко.м.=1.

8). Коэффициент точности обработки:

, (9)

где A – квалитет обработки;

n – число размеров соответствующего квалитета.

9). Коэффициент шероховатости поверхности .

, (10)

где где Б – числовое значение параметра шероховатости (предпочтительно по параметру Ra);

n – число поверхностей с соответствующим числовым значением параметра шероховатости (например, по параметру Ra.)

10). Комплексный показатель технологичности [1, с. 16]:

, (11)

где Бi – базовое значение i-го показателя технологичности;

аi – коэффициент весомости i-го показателя технологичности.

Таблица 2.2 - Сводные данные количественных показателей технологичности

Показатель технологичности

Базовая оценка Бi

Коэффициент весомости аi

1

Ку.э.

3

0,1

2

Кс.э.

4

0,1

3

Кс.о.п.

4

0,1

4

Ко.п.

2

0,1

5

Кп.п.

3

0,1

6

Ки.м.

2

0,2

7

Ко.м.

3

0,1

8

Кт.м.

3

0,1

9

Кш.

4

0,1

Бк=3

Т.к. Бк = 3, то общая оценка технологичности удовлетворительная.

Тем не менее, надо стремиться к увеличению коэффициента использования материала. Также можно повысить КОП за счет применения способов получения высокоточных заготовок, но в условиях мелкосерийного производства данное направление повышения технологичности бесперспективно.


2.2 Маршрутное описание технологического процесса. Выбор баз

Проанализировав конструкцию детали на технологичность, определив тип производства  и выбрав вид получения заготовки, разработаем маршрут механической обработки детали.

Таблица 2.3

№ операции

Технологические базы(пов-ти)

Оборудование

005 Расточная

2К636Ф1

015 Токарная с ЧПУ

Токарный с ЧПУ 16А20Ф3С32

020 Вертикально -фрезерная

Вертикально- фрезерный 6Р13

025 Зубофрезерная

Зубофрезерный 5А352П

030 Круглошлифовальная

Круглошлифовальный 3Б151

035 Зубошлифовальная

Зубошлифовальный 5Д833

040 Контрольная


2.3 Определение варианта получения заготовки.

Выбор и методы получения заготовки.

Для данного типа детали (тело вращения) и объёма производства предполагается два способа получения заготовки:

- прокат;

- ковка в закрытых/открытых штампах.

Определение параметров заготовки.

Припуски на обработку и допуски размеров на поковки определяются по ГОСТ 7505 – 89. Из вышеупомянутого источника определяем, что деталь имеет следующие обозначения:

класс точности – Т3, что соответствует получению заготовки на штамповочных молотах;

группа стали – М2, что соответствует стали 40Х;

степень сложности заготовки – С3;

исходный индекс –12.

В соответствие с этими обозначениями рассчитаем припуски на обработку и допуски размеров.

Припуски и кузнечные напуски на сторону.

Основные припуски на размеры (табл.3 )

1,9 – диаметр 60 и чистота поверхности Ra1,6;

2,0 – диаметр 48 и чистота поверхности Ra1,6;

2,0 – диаметр 40 и чистота поверхности Ra1,6

Дополнительные припуски, учитывающие:

Отклонение от плоскостности – 0,5 мм (табл.5);

Смещение от поверхности разъёма штампа – 0,3 мм (табл.4);

Размеры поковки и их допускаемые отклонения:

Диаметр 60: 64+(1,9+0,3)·2=69,4мм – принимаем 74мм

Диаметр 48: 48+(2+0,3)·2=53,2мм – принимаем 58мм

Диаметр 40: 40+(2+0,5)·2=45мм – принимаем 50мм

Допускаемые отклонения размеров поковки (табл.8):

Диаметр

Диаметр

Диаметр

Радиус закругления наружных углов минимальный – 2,0 мм (табл.7).

Принимаем – 3 мм.

Штамповочный уклон принимаем 7°.

Таблица 3.1 - Припуски и допуски на обработку.

размер

детали

основной

припуск

дополн.

припуск

общий

припуск

размер

заготовки

40

3.6

0.6

4.2

50

60

3.6

0.6

4.2

74

48

4,2

0.8

5,0

58

372

6,2

1,2

7,4

382


Радиусы закруглений наружный R = 3..5 мм. Штамповочные уклоны наружных поверхностей - 7.

Рис. 7.1 – Заготовка – поковка

Таблица

Маршрут обработки

Элементы припуска, мкм

  Расчетный припуск 2zmin, мкм

Расчетный размер dр, мм

Допуск  d, мкм

Предельные размеры, мм

Предельные припуски, мкм

Rz

Т

r

e

dmin

dmax

2zminп

2zmaxп

1. Проката

600

288

 

42,029

2000

42,03

44,03

 

 

2. Точение черновое

50

0

14

127

1830

40,199

70

40,2

40,27

1830

3760

3. Точение чистовое

20

0

0

6

131

40,07

50

40,07

40,12

130,00

150

4. Шлифование

6,3

0

0

5

50,00

40,018

24

40,02

40,044

50,00

76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σ

2010

3986

Рассчитаем аналитически припуск на диаметр 40мм.

Расчёт ведём по формулам:

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

Промежуточные данные заносим в таблицу.

Получили значение диам.

Определим размеры заготовки для проката.

C учётом максимального диаметрального размера 60, длины детали и ближайшего значения диаметра проката, принимаем диаметр проката 70.

Стоимость заготовки из проката ориентировочно может быть определена по формуле:

С=Mз*S-(Mз-Мд)*Sотх , руб., (18)

где Mз и Мд – масса заготовки и готовой детали соответственно, кг;

Мд=5,3 кг,

Мз=7,2 кг – масса заготовки поковки,

Мз=11,5 кг – масса заготовки из проката.

S – цена 1 кг металлопроката (сталь низколегированная - 145 руб.);
Sотх – стоимость 1 кг отходов (стальная стружка – 15-20 руб.).

С=11,5*145-(11,5-5,3)*20=1543 р.

Стоимость штампованной заготовки можно определить как:

С=Sз*Мз*Кс*(5000/N)0,15*Км*Кв, руб.,  (19)

где Sз – стоимость 1 кг штамповки принимаемая для штамповок – 270 руб;

Кс – коэффициент сложности; поковки с незначительно меняющимся сечением – 1.0;
Км – коэффициент материала ( низколегированная – 1.1…1.84);

Кв – коэффициент массы заготовки (до 1 кг – 1.2; до 10 кг – 1.04 до 60 кг – 0.9; до 250 – 0.85).

С=270*7,2*1(5000/5000)*0,15*1,5*1,04=455 р.

Так как тип производства является серийным, то использование штампов в данном случае оправданно.


2.5 Расчёт режимов резания.

Расчет режимов резания можно проводить двумя методами аналитическим и табличным.

Расчёт произведём аналитическим методом.

Фрезерование торцев

Назначаем подачу:

        При глубине резания до 4 мм

        Szтаб = 0,08 – 0,1 мм/зуб     - подача на зуб фрезы

        Принимаем Sz =0,1 мм/зуб

Назначаем скорость резания

Vтаб =67 м/мин при НВ=220, глубине резания до 4 мм,

 Vрас = Vтаб Kиv (20)

       Киv – поправочный коэффициент в зависимости от марки твердого сплава фрезы

       Киv = 1,3  для Т5К10

Vрас = 67 · 1,3 = 87,1

Определяем число оборотов фрезы

 Nрас = (1000 Vрас)/ (π D)  (21)

Nрас = (1000 Vрас)/ (π D) =87,1х 1000/(3,14 х 125) =222 об/мин

Округляем до ближайщего станочного значения оборотов шпинделя

                  200; 250

Принимаем Nф= 250 об/мин

Vф = π D Nф/1000 = 3,14 х 250 х 125 /1000 = 98 м/мин

Сила резании при фрезеровании определяется по формуле:

, (22)

Ср=68,

Хр=0,86; yр=0,74; zр=1,00; qp=-0,86; D=160мм; B=90мм.

440 Н;

Эффективная мощность при фрезеровании рассчитывается по формуле:

(кВт); (23)

7,1 (кВт).

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

        Сверло центровочное

Назначаем подачу при диаметре сверла 4 мм

                        S =0,02 мм/ об

Назначаем скорость резания

Рекомендуемая скорость резания 15-25 м/мин

Назначаем Vтаб = 15 м/мин

 V рас= Vтаб Kм (24)

  Км – коэффициент обрабатываемости

         Км = 0,56    при НВ = 220 (cм. точение)

V рас = 15 х 0,56 = 8,4 м/мин

Определяем число оборотов сверла

Nрас = 1000 Vрас/ (π D) = 1000 х 8,4 /3,14х 4=668 об/мин

Ближайшее станочное значение оборотов шпинделя 630 , 800

  Принимаем  Nф = 630 об/мин

 Vф =   π D Nф/1000 = 3,14 х 4 х 630/1000 = 7,9 м/мин.

Крутящий момент при сверлении рассчитывается по формуле:

, (25)

СM=39, D=6,3мм, s=0.02 мм/об, y=0,8; kM==1,22

=1300Н·мм,

Эффективная мощность при сверлении определяется по формуле;

, (26)

=0,84кВт.

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

Аналитическим методом рассчитаем режимы резания на токарную операцию, а именно – точение поверхности диаметром 84мм.

В качестве инструмента выбираем токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6, габаритными размерами 16x10x100 мм по ГОСТ 18879 – 73.

Определим глубину резания по формуле:

 t = (D-d)/2, (27)

где D = 50 мм – диаметр заготовки,

 d = 42 мм – диаметр обработанной поверхности.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

t = (50 – 42) /2 = 4 мм

Так как высоких требований к обрабатываемой поверхности  не предъявляется и глубина резания невелика, то принимаем подачу S=0.7 мм/об.

Скорость резания определяется по формуле:

 V = C / (Tm  tx  Sy)  K , (28)

где Т - среднее значение стойкости, мин;

        (при одноинструментной обработке Т=60 мин)

 t = 4 мм - глубина резания;

 S=0.7 ммоб – подача;

 Значение коэффициентов C и показателей степеней выбираем из таблицы справочника.

Получаем C = 340, x = 0.15, y = 0.45, m = 0.2.

Коэффициент K определяется по формуле

 K = Km  Kп  Ku (29)

где Km - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

       Kп  - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

       Ku  - коэффициент учитывающий материал инструмента.

Определим коэффициент Kmv по формуле

 Km= Kr  (750/в)nv (30)

где Kr = 1.0 – коэффициент зависящий от группы стали;

 в = 980 МПа – предел прочности для стали 40Х.

Приняв Kп = 0.8, Ku = 1, nv = 1.75, подставляя известные величины в формулу, получим:

Km = 1.0 (750/980)1.75 = 1.44

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Kv = 1.44 0.8 1.0 = 1.15

Выбрав значения показателей степеней из таблиц и подставляя их величины в формулу, получим:

V = 340 / (500.2  30.15  0.70.45) 1.15 = 112 ммин

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле

 n = 1000v/(D) мин-1, (31)

где  D = 50 мм – обрабатываемый диаметр.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

n = 1000112/(50) = 402 мин-1

Уточнив по паспорту станка, принимаем n=400 мин-1.

Для данной частоты вращения шпинделя уточняем скорость резания по формуле:

 V = Dn/1000  м/мин, (32)

Подставляя известные величины в формулу, получим:

V = 50400/1000 = 111 м/мин.

Определим силы резания. Силы резания будут действовать вдоль трех осей координат x, y, z и называются соответственно Px, Py, Pz. Наибольшей из них является сила Pz, поэтому  дальнейший расчет ведем по ней.

 Pz = 10Cp  tx  Sy  n  Kp  Н, (33)

где Cp = 200 – коэффициент;

     x, y, n - показатели степени. x = 1.0; y = 0.75;n = 0

     Kp - поправочный коэффициент определяем по формуле

 Kp = Kmp  Kp  Kp  Kp  Kp (34)

где   Kp  - коэффициент зависящий от главного угла в плане;

       Kp  - коэффициент зависящий от переднего угла;

       Kp  - коэффициент зависящий от заднего угла;

       Kp  - коэффициент зависящий от радиуса на вершине резца.

 Kmp - коэффициент зависящий от материала заготовки, определяется как:

 Kmp = (в/750)n (35)

где n =1 – показатель степени.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Kmp = (980/750)1 = 0.81

По табл. выбираемp = 0.98 ;Kp  = 1.15 ; Kp = 1.0 ; Kp  = 0.87.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Kp = 1 0.98 1.15 1 0.87 = 0.81

Подставив все вычисленные значения в формулу, получаем

Pz = 10 200 31  0.70.75  2000  0.81 = 1695 H.

Определим мощность, необходимую для осуществления процесса резания по формуле:

 Nрез = Pz  Vд / (601020) кВт, (36)

Подставляя известные величины в формулу, получим:

Nрез = 1695111/(601020) = 3.4 кВт

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

Фрезерование шпоночного паза

Назначаем подачу

Материал фрезы  - твердый сплав  Т15К6

Фреза D=8               Sz = 0.05 мм/зуб

Подача при врезании  Sвр = 0.01мм/об

Назначаем скорость резания фрезы

При глубине резания до 20 мм, подаче  Sz=0.05 мм/зуб

 Vтаб = 36 м/мин

 Vрас =Vтаб Кv

 Kv = Км Кт Кm

Км – коэффициент обрабатываемости

           При НВ 220        Км = 0.56

Кт – коэффициент, зависящий от стойкости фрезы

                Кт = 1    - при стойкости 40-60 мин

Km – коэффициент, учитывающий вид обработки

              При обработке паза    Km =0.8

Kv=0.56 х 0.8 = 0.45

Vрас= 36 х 0.45 = 16.2 м/мин

Определяем число оборотов фрезы

Nрас = 1000 Vрас / (π D) = 16.2 х 1000 / (3.14 х 8)=257

Округляем до ближайщего станочного значения оборотов шпинделя,

ближайщие значения N=315, 250

Принимаем Nфак = 250 об/мин

Vфак= π D Nфак/1000=15,7 м/мин.

Назначаем режимы резания при сверлении.

По таблицам справочника при 6 определяем s=0,2 мм/об,

V=12.5 м/мин, n=200 об/мин.

Сила резании при фрезеровании определяется по формуле:

, (37)

Ср=68,

Хр=0,86; yр=0,74; zр=1,00; qp=-0,86; D=20мм; B=20мм.

160 Н;

Эффективная мощность при фрезеровании рассчитывается по формуле:

, (38)

0,32 (кВт).

Полученное значение мощности не превышает мощность привода главного движения станка. Процесс резания на данных режимах осуществим.

Назначаем режимы резания при зубофрезеровании:

Скорость вращения детали – n1=50 об/мин, s=3 мм/об заготовки, скорость вращения фрезы – n2=125 об/мин. Общая скорость резания – 10,5 м/мин.. Эффективная мощность определяется по формуле:

,  (39)

Ср=24, x=0.75; y=1,0; s=3 мм/об заготовки, m=3.

0,3 (кВт)

Назначаем режимы резания при шлифовании шеек.

По таблицам справочника при 40 определяем s=0,15 мм/об,

V=178 м/мин, n=250 об/мин.

Назначаем режимы резания при зубошлифовании.

По таблицам справочника при 60 определяем s=0,15 мм/об,

V=165 м/мин, n=250 об/мин.

2.6 Выбор станочного оборудования на операции, приспособлений, режущего и мерительного инструментов

По опыту многих отечественных машиностроительных заводов и зарубежных фирм в современных условиях мелкосерийного производства с большой номенклатурой выпускаемой продукции наиболее выгодно использование универсального оборудования с ЧПУ, предназначенное для автоматизации данного типа производства и имеющего возможность быстрой переналадки.

Фрезерование торцев, центровку  и сверление резьбовых отверстий производим на расточном станке 2К636Ф1.

Таблица  - Технические характеристики:

800  

 9 

поперечное  

800  

 10 

Пределы чисел оборотов выдвижного шпинделя в минуту  

16.2000  

 11 

Пределы подач стола и шпиндельной бабки 1  

,4.1100 мм/мин  

 12 

Пределы подач шпинделя  

2,2.1760 мм/мин  

 13 

Ускоренный ход, мм/мин:  

 

 14 

шпинделя  

3480  

 15 

шпиндельной бабки и стола  

2180  

 16 

Нарезаемые резьбы:  

 

 17 

метрическая, шаг в мм  

1.10  

 18 

дюймовая, число ниток на один дюйм  

20.4  

 19 

Мощность главного электродвигателя  

5,2/7 кВт  

 20 

Габариты  

4300х735х2490 мм  

 21 

Масса  

6000 кг 

Точение вала производим на токарно-винторезном станке 16А20Ф3С32

Станок предназначен для токарной обработки поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности.
По заказу станок может оснащаться системой ЧПУ и электроприводами, как отечественного производства (NC-210), так и производства зарубежных фирм Siemens, Fagor, Heidenhain.
Станок может выпускаться в специальном и специализированном исполнениях, в соответствии с наладками, согласованными с Заказчиком. Область применения станка: мелкосерийное и серийное производство.

Таблица – Технические характеристики

 1 

Диаметр выдвижного шпинделя  

80 мм  

 2 

Внутренний конус в шпинделе Морзе не более  

5  

 3 

Наибольший диаметр расточивания  

350 мм  

 4 

Наибольшее продольное перемещение выдвижного шпинделя  

500 мм  

 5 

Пределы расстояний от оси шпинделя до стола  

0,710 мм  

 6 

Размеры рабочей поверхности стола  

900х710 мм  

 7 

Наибольшее перемещение стола, мм:  

 

 8 

продольное  

750 мм

 

при 12-позиционной головке

850 мм

Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах

1000 мм

Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе

55 мм

Наибольший ход суппорта

 

 

поперечный

210 мм

 

продольный

905 мм

Максимальная рекомендуемая скорость рабочей подачи

 

 

продольной

2000 мм

 

поперечной

1000 мм

Количество управляемых координат

2

Количество одновременно управляемых координат

2

Точность позиционирования

0,01 мм

Повторяемость

0,003 мм

Диапазон частот вращения шпинделя

20...2500 мин-1

Максимальная скорость быстрых перемещений

 

 

продольных

15 м/мин

 

поперечных

7,5 м/мин

Количество позиций инструментальной головки

8

Мощность привода главного движения

11 кВт

Суммарная потребляемая мощность

21,4 кВт

Габаритные размеры станка

 

 

длина

3700 мм

 

длина (с транспортером стружкоудаления)

5160 мм

 

ширина

2260 мм

 

высота

1650 мм

Масса станка (без транспортера стружкоудаления)

4000 кг

Род тока питающей сети

Переменный трехфазный

Напряжение

380 В

Частота тока

50 Гц

Особенности конструкции

высокоточный шпиндель с отверстием 55 мм

мощный привод главного движения, включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку, обеспечивающий наибольший крутящий момент на шпинделе до 800 Нм

жесткая инструментальная головка

термообработанные шлифованные направляющие станины, обеспечивающие длительный срок службы и повышенную точность обработки

надежная защита шариковинтовых пар

безопасное с современным дизайном ограждение зоны резания

Базовое исполнение

станок в сборе

комплект вспомогательного инструмента для 8-ми позиционной инструментальной головки

комплект режущего инструмента

центр упорный 7032-35 Морзе 5ПТ ГОСТ 13214-79

центр вращающийся высокооборотный СИЗ-7032-0685

комплект инструмента для обслуживания станка

Исполнение по заказу

замена системы ЧПУ на системы NC200, Микрос 12Т, Sinumeric 802C, Sinumeric 802D и др.

замена 8-ми позиционной инструментальной головки на 6-ти или 12-ти позиционную

замена электо-механического патрона зажима головки на трехкулачковый патрон диаметром 250 с ручным зажимом

замена электо-механического привода пиноли задней бабки на ручной

транспортер стружкоудаления

патрон четырехкулачковый диаметром 350

патрон поводковый

центр упорный 7032-0043 Морзе 6ПТ

люнет неподвижный

люнет подвижный

Выбранный станок полностью удовлетворяет всем требованиям на токарную операцию.

Фрезерование шпоночного паза производим на вертикально-фрезерном станке 6Р13;

Станок предназначен для фрезерной обработки мерными и немерными фрезами, шириной от 4 до 25мм и глубиной до 26мм. Точность обрабатываемого паза по N9, шероховатость обработанных поверхностей паза: стенки Rz20, дна - Rz40.
       Наличие на станке автоматических циклов обработки пазов, оснащение самоцентрирующимися тисками и механизмом зажима инструмента, позволяет существенно расширить его технологические возможности.

Таблица - Технические характеристики станка 6Р13

Технические характеристики 

Класс точности станка по ГОСТ 8-82

П

Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной

500 мм

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия

 

 

над станиной

320 мм

 

над суппортом

200 мм

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, в зависимости от применяемой инструментальной головки

 

 

при 6-позиционной головке

900 мм

 

при 8-позиционной головке

Наименование параметров

6Р13

Размер рабочей поверхности стола, мм
Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки, мм
Ширина обрабатываемого паза, мм
Максимальная глубина паза, мм
Продольное перемещение фрезерной головки, мм
Наибольшее перемещение гильзы шпинделя, мм

250х1000
75
4-25
26
5-400
100

Установочное перемещение стола, мм

продольное

вертикальное

650
350

Величина разбивки обрабатываемого паза при калибровке, мм

0,01-1,0

Пределы рабочих подач фрезерной головки, мм/мин          продольной

вертикальной:

при однопроходном цикле
при маятниковом цикле

20-1400
16-140
0,05-0,5

Пределы частот вращения шпинделя, мин-1

400-4000

Мощность электродвигателей приводов установленных на станке, кВт

шпинделя

гидропривода


2,2
1,1

Габаритные размеры станка, мм
Масса станка, кг

1510х1900х2210
2250

Шлифование наружных поверхностей производится на круглошлифовальном станке модели 3М151. Его технические характеристики указаны в таблице.

Таблица  – Технические характеристики станка 3М151

Наибольший диаметр устанавливаемой заготовки, мм

200

Наибольшая длина устанавливаемой заготовки, мм

700

Высота центров над столом, мм

125

Наибольшее продольное перемещение стола, мм

705

Угол поворота стола, град.

по часовой стрелке

3

против часовой стрелки

10

Скорость автоматического перемещения стола, м/мин

0,05–5

Частота вращения шпинделя заготовки, об/мин

50–500

Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин

1590

Наибольшие размеры шлифовального круга, мм

наружный диаметр

600

высота

100

Перемещение шлифовальной бабки, мм

наибольшее

185

на одно деление лимба

0,005

за один оборот рукоятки

0,001

Мощность двигателя привода главного движения, кВт

10

Габаритные размеры

(с приставным оборудованием), мм

длина

4605

ширина

2450

высота

2170

Масса (с приставным оборудованием), кг

5600

Зубофрезерование производим на шлицефрезерном станке модели 5Б352П

Таблица – Технические характеристики

Полуавтомат шлицефрезерный повышенной точности
мод.5Б352П

Полуавтомат шлицефрезерный повышенной точности с горизонтальной осью изделия предназначен для нарезания шлицевых валов, прямозубых и косозубых цилиндрических колес, а также звездочек червячными фрезами методом обката.
Перед обработкой заготовка зажимается в приспособлении, которое крепится к торцу левой шпиндельной бабки и при необходимости поджимается центром правой бабки.
Червячная фреза устанавливается на оправке в суппорте, который соединен со стойкой, перемещающейся по плоским направляющим салазок в радиальном направлении.
Осевая подача фрезы осуществляется за счет перемещения салазок по плоским горизон- тальным направляющим станины.


С целью повышения стойкости червячной фрезы за счет использования режущих кромок по всей длине она периодически перемещается в осевом направлении (шифтинг).

Технические характеристики:

Высота центров над станиной, мм

250

Наибольшая длина заготовки, мм

1000

Диаметры обрабатываемых зубчатых колес, мм

20...200(400*)

Наибольшая длина нарезаемых шлицев, мм

820

Модуль, мм

1...8

Наибольший угол наклона зубьев, град

+/- 45

Наибольшая длина червячных фрез, мм

200

Наибольший диаметр червячных фрез, мм

160

Наибольшее перемещение червячной фрезы (шифтинг), мм

100

Диапазон частоты вращения шпинделя червячной фрезы, мин-1

25...400

Диапозон рабочих осевых подач, мм/мин (мм/об)

2,0...100
бесступенчато

Скорость быстрых перемещений фрезы, мм/мин

600

Мощность привода главного движения, кВТ (трехскоростной электродвигатель)

5/6, 3/10

Суммарная мощность двигателей, кВт

19,8

Точность обработки зубчатых колес по DIN3962

7 квалитет

Габаритные размеры, мм

 

длина

4100

ширина

2600

высота

2140

Масса полуавтомата (вместе с отдельно расположенными агрегатами и гидрооборудованием), кг

8000

Зубошлифование производим на зубошлифовальном станке модели 5Д833

Зубошлифовальный станок предназначен для шлифования цилиндрических прямозубых и косозубых колес в серийном и крупносерийном производстве. По сравнению с другими способами шлифования (профильным кругом с единичным делением, дисковыми и тарельчатыми кругами методом обкатки с единичным делением и т.д.) метод непрерывной обкатки позволяет в 4-5 раз повысить производительность труда. На станке производится правка одно- и двухзаходных червячных кругов одно - и многониточными накатниками и алмазными резцами

Дополнительная комплектация

1. Накатанные червячные шлифовальные круги М=1; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6
2. Резцы алмазные для правки червячных шлифовальных кругов М=0,5-1,0; 1,0-2,5; 2,5-5,0; 5,5-8,0
3. Карандаш алмазный
4. Приспособление для правки червячного круга алмазными роликами

Выбор средств технологического оснащения (станочных приспособлений, измерительного и режущего инструмента).

В условиях единичного производства целесообразно использование универсальный контрольный инструмент и измерительные приборы. В соответствии правил порядка выбора измерительных средств, в зависимости от измеряемого размера и величины допуска на изготовление и допускаемой погрешности измерения, выбираем следующие измерительные средства.

Таблица №

Операция

Средство контроля

Отрезная

Линейка 500 ГОСТ 427-75

Фрезерно-центровальная

Штангенциркуль ШЦ-III-250-630-0,05 ГОСТ 166-89

Токарная с ЧПУ

Штангенциркули: ШЦ-II-250-0,05, ШЦ- II -250-630-0,1-1 по ГОСТ 166-89

Микрометр МК 75-1 по ГОСТ 6507-90.

Линейка 300Д ГОСТ 427-75

Фрезерно-шпоночная

Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24113-80

Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 по ГОСТ 166-89

Шлифовальная

Микрометр МК 50-1 по ГОСТ 6507-90. (Калибр-скоба 8113-0401 ГОСТ 18367-73)

Линейка 300Д ГОСТ 427-75

Зубофрезерная

Штангензубомер ШЗ ГОСТ 168-73

Зубошлифовальная

Биениемер Б-10М; Нормалемер НЦ-1

040 Контрольная

Штангенциркули: ШЦ-II-250-0,05, ШЦ- II -250-630-0,1-1 по ГОСТ 166-89

Микрометр МК 75-1 по ГОСТ 6507-90. (Калибр-скоба 8113-0401 ГОСТ 18367-73)

Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24113-80, Биениемер Б-10М; Нормалемер НЦ-1

Выбор режущего инструмента.

 Выбор режущего инструмента является очень важным шагом в технологическом проектировании. Ведь в большей степени экономическая эффективность производства зависит от качества и правильного выбора режущего инструмента.

 

Операция 010 – расточная.

Фрезерование торцов:

Выбираем фрезу 2214-0159 ВК8 ГОСТ 9473-80

Сверление центровых отверстий:

Выбираем стандартную центровку 2317-0119 по ГОСТ 14952-75

Обозначение РИ

Исп.

d

D

D1

l

L

Стойкость,мин

FI

2317-0119

1

4

14

8,5

6,2

70

30

60

Операция 015 – токарная с ЧПУ.

 Выбор системы крепления режущей пластины.

Данная конструкция обеспечивает наиболее жёсткое крепление режущих пластин. Возможность использования двусторонних пластин.

Выбор типа державки и формы режущей пластины.

Выбор державки и пластины зависит, главным образом, от профиля обрабатываемой поверхности, типа технологического оборудования (станок с ЧПУ или без), и определяется главным и вспомогательным углами в плане. В зависимости от выбранной ранее системы крепления и, принимая во внимание возможные направления подачи инструмента, делаем выбор необходимого типа державки и формы пластины:

Пластина:

-двусторонняя пластина. Позитивная геометрия для черновой, получистовой и чистовой обработки сталей.

Державка:

-выбираем типы державок: PCLNR2525M12 в соответствии с присоединительным размером инструментальной головки используемого оборудования (станок 16К20Ф3С43 с ЧПУ)

Выбор размера режущей пластины.

Размер пластины определяется максимальной величиной глубины резания для данной операции t, формой пластины, её конструкцией (1- или 2-сторонняя), а также величиной главного угла в плане.

Основным параметром при выборе размера пластины является эффективная длина режущей кромки.

Максимальные значения величины  в зависимости от формы пластины показаны на рисунках:

Размер пластины выбираем минимальным, исходя из условия:

, где

-фактическая эффективная длина режущей кромки в зависимости от глубины резания t и величины главного угла в плане .

-максимальное значение величины  в зависимости от формы пластины.

Фактические значения  с учётом глубины резания и главного угла в плане  приведены в таблице ниже:

Исходя из сказанного выше, выбираем пластину  : CNMG 12 04 08-49

Выбор радиуса при вершине пластины.

  •  Для обеспечения прочности рекомендуется выбирать максимально возможный радиус при вершине .
  •  При возникновении вибраций следует выбрать пластины с меньшим радиусом

Выбираем радиус при вершине =0,8.

Выбор присоединительного размера державки и посадочного гнезда пластины.

Присоединительный размер державки определяется типом используемого оборудования. При возникновении нескольких вариантов предпочтение отдают тому, при котором сечение державки максимально, а вылет – минимален.

Посадочное гнездо в выбранной державке должно соответствовать форме и размеру используемой пластины.

В нашем случае пластина: CNMG 12 04 08-49

державка  PCLNR     2525M12

Выбор марки твёрдого сплава режущей пластины.

Выбор марки твёрдого сплава режущей пластины зависит от нескольких факторов:

1). Тип обрабатываемого материала по ISO:

Обрабатываемый материал сталь 40Х – группа М по ISO;

2). Условия обработки:

Условия обработки нормальные;

3). Область применения твёрдого сплава:

М20-М30

Наиболее подходящим для нашего случая является сплав Т15К6.

Вывод:

Для обработки детали «Вал»  выбран резец токарный с многогранной неперетачиваемой пластиной (ромбической) с типом крепления пластины одноплечий прихват.

Кодировка державки по ISO:  PCLNR 2525M12,

Кодировка пластины по ISO: CNMG 12 04 08-49,

Операция 025 – шпоночно-фрезерная.

В качестве режущего инструмента выбираем фрезу шпоночную по ГОСТ 9140-78

Обозначение РИ

Вид

Диаметр

L

Ширина

Кон.Морзе

R

Число зубьев

Стойкость,мин

2235-0037

ПРАВ.

8

83

13

1

0,3

2

30

 

Операция 035 – круглошлифовальная.

Выбираем круг шлифовальный по ГОСТ 2424-83

Обозначение РИ

Диаметр

Ширина

Профиль

1 200х20х32 63А 25-П СМ К 35м/с А 1кл.

200

20

Прямой профиль

Выбор станочного приспособления

Таблица №

Операция

Станочное приспособление

Расточная

Приспособление станочное зажимное

Токарная

Патрон пневматический самоцентрирующийся;

Центр вращающийся А-1-5-Н ГОСТ 8742-75

Фрезерно-шпоночная

Приспособление специальное

Зубофрезерная

Оправка

Шлифовальная

Хомутик 7107-0066 по ГОСТ 16488-70;

Зубошлифовальная

Оправка


3 Конструкторская часть

3.1 Проектирование станочного приспособления

3.1.1 Техническое задание

Спроектировать установочно-зажимное приспособление под детали типа "Вал" для операции фрезерования шпоночного паза в условиях серийного производства;

  •  геометрические параметры:

диаметр зажимаемой детали D = 40мм;

  •  точность выполняемой операции в мм:

длина паза 60H15(+0,62), остальное – см. рис.1;

Способ обеспечения заданной точности по предварительной настройке станка.

Годовая программа выпуска всех типоразмеров Nг = 5000шт.

Рисунок 4– Исполнительные размеры

3.1.2 Анализ исходных данных и формулирование служебного назначения приспособления.

В качестве исходных данных приспособление должно иметь: чертеж заготовки и детали с техническими требованиями их приемки; операционные чертежи на предшествующую и выполняемую операции; операционные карты технологического процесса обработки данной детали.

В результате анализа исходных данных выявляют: последовательность и содержание операций; принятое базирование; используемое оборудование и инструмент; режимы резания; запроектированную производительность с учетом времени на установку, закрепление и снятие обработанной детали; размеры, допуски, шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей; марку и вид термической обработки материала.

Служебное назначение приспособления – это максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой оно предназначено.

При формулировании служебного назначения необходимо учитывать данные о закрепляемой детали (количество, форма, размеры, качество поверхностей, материал, вид термообработки), точности изготовления, производительности, характеристике привода, окружающей среде (температуре, влажности, запыленности, виде энергии и т.д.), о внешнем виде, технике безопасности, степени автоматизации и т.д.

3.2 Выбор способа установки заготовки в станочном приспособлении.

 

3.2.1 Выбор схемы базирования и описание работы приспособления.

Анализируя техническое задание, эскиз детали под выполняемую операцию из ГОСТ 21495-76 выбираем теоретическую схему базирования и из   ГОСТ3.1107-81 возможные схемы практической реализации.

Практическая схема базирования детали "Вал-шестерня" для операции ''фрезерование''.

Рисунок 5 – Схема базирования

Конструкция приспособления представляет собой тиски с пневматическим приводом.

К плите 1 болтами 22 прикреплены планка 2 и плита , на которой установлены пневматическое зажимное устройство и губки 11 и 12.

Пневматическое зажимное устройство включает в себя диафрагму 4, закреплённую между крышкой 6 и кольцом 5, грибок 7, перемещающийся во втулке 13.

Крышка 6 и кольцо 5 скреплены восемью болтами.

Заготовки деталей устанавливают между неподвижной 12 и подвижной 11 губками, на которых установлены призмы 29.

Обрабатываемые детали закрепляют призмой 29, получающей движение от углового рычага 8. Рычаг перемещается под действием грибка 7 при его поступательном движении вместе с рабочей частью диафрагмы 4.

После окончания операции рычаг возвращается в исходное положение пружиной 17, которая с одной стороны прикреплена винтом 27 к неподвижной губке, а другой - к рычагу.

Рычаг поворачивается на валике 9, закреплённом в скобе 10.

Подвижная губка перемещается по планкам 14.

Для предохранения передающего механизма от попадания стружки на губке закрепляется четырьмя винтами планка 16.

Конструкция приспособления разработана для крупносерийного и массового производства.

3.2.2 Погрешность базирования при установке вала на призму

При обработке вала в призме могут быть могут быть следующие измерительные базы для размера h.

Рисунок 6. Измерительные базы при обработке вала в призме

На рисунке представлена схема установки вала на призму для обработки в размер h (h1; h2; h3).

В нашем случае угол призмы равен 90 градусов, схема измерения 2, следовательно, погрешность базирования определяется по формуле:

     (40)

3.3 Силовой расчёт приспособления.

Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:

- определение сил и моментов резания.

- выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.

- составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз .

- расчет коэффициента надежности закрепления К.

- составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри .

- расчет диаметров силовых цилиндров пневмо- и гидроприводов.

3.3.2 Определение сил и моментов резания

Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

Действующие на заготовку силы и моменты резания определяются по формулам:

Величина окружной силы резания при фрезеровании определяется по формуле:

  (41)

где t=7,5 – снимаемый припуск, мм;

Ср=68 – постоянная величина;

s=0,2 – подача при врезании, мм/об;

B =20 – ширина фрезерования, мм;

D=8 – диаметр фрезы, мм,

x=0.86 – постоянный коэффициент;

y=0.74 – постоянный коэффициент;

qp=-0,86 - постоянный коэффициент.

160 Н.

Сила резания при врезании определяется по формуле:

, (42)

где t=7,5 – снимаемый припуск, мм;

Ср=68 – постоянная величина;

s=0,02 – подача при врезании, мм/об;

B =20 – ширина фрезерования, мм;

D=8 – диаметр фрезы, мм,

x=0.86 – постоянный коэффициент;

y=0.74 – постоянный коэффициент.

Суммарное значение сил резания определяется по формуле:

. (43)

.

3.3.3 Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами.

В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения ( зависит от многих факторов. При использовании приспособлений его определение связано с определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных сочетаний контактных поверхностей, различающихся по форме, состоянию поверхности, твердости и т.д. Принимаем коэффициент трения f=0.1.

3.3.4 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:

 (44)

Введем коэффициент надежности закрепления К:

Тогда сила зажима при данной схеме закрепления определяется по формуле:

 (45)

Заготовка может переместиться лишь под действием силы Р.

Рисунок 7 – Действие сил на заготовку при обработке.

3.3.5 Расчет коэффициента надежности закрепления К.

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.

Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

 (46)

К0 – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, К0 = 1,5;

К1 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;

К1 = 1,2 – для черновой обработки;

К1 = 1,0 – для чистовой обработки;

К2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента, К2=1,15;

К3 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, К3 = 1,2;

К4 – учитывает непостоянство зажимного усилия;

К4 = 1,3 – для ручных зажимов;

К4 = 1,0 – для пневматических и гидравлических зажимов;

К5 – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;

  •  К5 = 1,2 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 900;
  •  К5 = 1,0 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;

К6 – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку);

  •  К6 = 1,0 – для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
  •  К6 = 1,5 – для опорного элемента с большой площадью контакта.

Величина К может колебаться в пределах 1,5…8,0. Если К < 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

Таким образом К=1·1,15·1,2·1,3·1·1,5=2,7.

Окончательно принимаем К=2,7.

Тогда:

 

3.3.6 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри

Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил).

. (48)

Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента, препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.

Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма – винтового, эксцентрикового, клинового, рычажного.

Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового, рычажного и эксцентрикового, рычажного и клинового и т.д.

Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой, так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом, чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.

Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.

Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Ри , которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.

Расчетная формула для нахождения Ри может быть получена на основе решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.

Рисунок 8 – Схема закрепления

Равенство моментов определяется по формуле:

РиL1=PзL2  (49)

или

.

3.4 Расчет приводов зажимных устройств.

Как указывалось в предыдущих главах, приводы используются в приспособлениях с зажимными устройствами первой и третьей групп. В зажимных устройствах первой группы применяются пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, механогидравлические, центробежно-инерционные и другие приводы. В третьей группе – вакуумные, магнитные, электростатические и др.

Для пневмцилиндров одностороннего действия

 (50)

или

(м); (51)

где D – рабочий диаметр мембраны, мм;

d – диаметр штока, мм;

р – давление рабочее в пневмосистеме, МПа.

Тогда получаем:

.

По конструктивным соображениям принимаем диаметр мембраны 250мм, тем самым обеспечиваем запас по усилию сжатия заготовки.

Определим максимальное усилие на штоке при выбранном диаметре мембраны по формуле (10:

Н.

Максимальное зажимное усилие, развиваемое приспособлением:

; (52)

Н.

3.5 Расчет приспособления на точность

В данном случае необходимо обеспечить:

- параллельность оси шпоночного паза относительно общей оси детали 0,02 мм;

- симметричность оси шпоночного паза относительно общей оси детали 0,02 мм.

- глубину шпоночного паза 31,2-0,62

При анализе выполняемых размеров, схем базирования и установки, можно установить, что допуск параллельности обрабатываемой поверхности относительно оси детали  может быть в пределах допуска. Положение заготовки будет определяться положением рабочих поверхностей установочных элементов относительно поверхностей, контактирующих с поверхностями стола станка и определяющих положение приспособления на станке

Симметричность оси шпоночного паза определяется предварительной настройкой инструмента на станке.

Допуск параллельности оси шпоночного паза относительно базовых поверхностей заготовки определяется выставкой заготовки в призмах.

В качестве расчетного здесь следует брать параметр:

- допуск глубины шпоночного паза 31,2-0,62 мм;

Выявим составляющие погрешности:

с в данном случае вызвана непараллельностью рабочей поверхности стола направлению его перемещения. Для фрезерных станков с ходом стола до 600 мм непараллельность указанных поверхностей на всей длине хода допускается не более 0,015мм. Следовательно с=0,015.

рп =0, так как расположение приспособления на столе станка не влияет на точность получаемого размера;

погрешность п.о=0,005 мм, потому что допуск параллельности установочных плоскостей составляет 0,01 на 100 мм длины, а длина обработки составляет 48 мм;

погрешность б.и.б=0,15мм, так как заготовка закреплена в призмах:

погрешность з=0 (принята без расчёта);

погрешность п.н. =0,1мм;

Погрешность и и ри примем равными нулю, так как их влияние устраняется настройкой фрезы на размер;

погрешность д=0.01 (принята без расчёта);

погрешность из=0.01 – износ фрезы.

Суммирование составляющих погрешностей рассчитаем по формуле:

 (53)

Результирующая погрешность 0,18 меньше допуска 0,62. Приспособление обеспечит требуемую точность.


ЛИТЕРАТУРА

  1.  Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. – 4-е изд., исправл. и доп. – Л.: Машиностроение, 1975 .– 656 с., ил.

  1.  Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. –  5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 728 с., ил.

  1.  Анухин В. И. Допуски и посадки. Выбор и расчёт, указание: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. 219 с.  

  

  1.  Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1980. – 240 с., ил.

  1.  Горбацевич А. Ф., Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: - 4е изд., перераб. и доп.-Мн.: Высш. школа, 1983.-256 с.

  1.  Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов.– 8-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательский центр «Академия», 2003.– 496 с.

  1.  Лукомский С.С., Ромашов В.К.   Методические указания к выполнению технологических документов в составе контрольной работы, курсового проекта и дипломной работы по дисциплине «Технология машиностроения».– Глазов: РИО ГФ ИжГТУ, 2003.

  1.  Нефёдов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб, пособие для техникумов.-5-е изд., перераб. и доп.-М.: "Машиностроение", 1990.-448 с.: ил.

  1.  Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов/А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Колесов и др.– М.: Машиностроение, 1986.– 480 с

  1.  Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и много целевых станках с числовым программным управлением. Часть 2. Нормативы режимов резания: Москва. Издательство экономика, 482 стр.

  1.  Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства: Москва.: Издательство экономика, 1991. – 160 с.: ил.

  1.  Расчёт экономической эффективности в дипломных и курсовых проектах/Под ред. Фонталин А. В..: Издательство экономика, 1984. – 190 с.: ил.

  1.  Ординарцев И.А. Справочник инструментальщика; - Л.: Машиностроение, 1987.

  1.  Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения: Учеб. пособие для машиностроит. вузов по спец. «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты»/ В. И. Аверченков, О. А. Горленко, В. Б. Ильицкий и др.; Под общ. ред. О. А. Горленко.– М.: Машиностроение 1988.– 192 с.; ил.

  1.  Справочник нормировщика в 3-х т. Т2/Под ред. Е. И  Стружестрах. 1960, 894 с., ил.

  1.  Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.– 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 1985.–656 с.

  1.  Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова.– 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Машиностроение, 1985.–496 с.

  1.  Технологичность конструкций деталей, изготовляемых механической обработкой: Метод. указания/ Ижевск. Мех. институт; Сост. А. Б. Трухачёв. Ижевск, 1990. 44с.

  1.  Технология машиностроения. В 2 т. Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд., стереотип. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29737. Методика професійного навчання як галузь педагогіки 19.24 KB
  Об'єктом дослідження методики професійного навчання є освітній процес у професійному навчальному закладі предметом закономірності освітньої діяльності педагога з управління процесом оволодіння знаннями вміннями і навичками навчаються в тійчи іншій галузі професійної діяльності. Завдання методики професійного навчання полягають у тому щоб на основі: вивчення явищ навчання даної навчальної дисципліни розкривати між ними закономірності і зв'язку; пізнаних закономірностей встановлювати нормативні вимоги до навчальної діяльності...
29738. Методика використання наочності на виробничому навчання 18.31 KB
  У сучасній дидактиці поняття наочності охоплює різні види сприймання (зоровий, слуховий, дотиковий). Жодне наочне приладдя не має абсолютних переваг перед іншими. У профтехучилищах застосовуються різні види демонстрацій, які можна поділити на три основні групи
29739. Інноваційні методи навчання та викладання 19 KB
  Педагогічна інновація - процес створення, поширення й використання нових засобів (нововведень) для розвязання тих педагогічних проблем, які до цього розвязувались по-іншому. Індивідуалізоване навчання є методом викладання
29740. Характеристика форм та методів індивідуальної роботи з учнями 18.19 KB
  Організаційне вміння викладача ПТНЗ Організаційні здібності це вміння педагога оптимальним чином здійснити часову організацію роботи. Організація роботи залежить від того як добре викладач володіє матеріалом і чи зможе він правильно розрахувати час потрібний на його засвоєння. Обмеженість у кількості годин вимагає раціонального підходу до планування занять самостійної роботи учнів і перевірки її результатів.
29741. Виховні завдання майстра виробничого навчання 18.69 KB
  Важливе виховне значення має їхня участь на заключній стадії навчання. Сутність та характеристика проблемного методу навчання Під проблемним навчанням розуміється сукупність дій які спрямовані на створення проблемної ситуації формування цієї проблеми її осмислення і вирішення. В основі проблемного методу навчання ідея про спосіб розвитку свідомості людини через розв'язування пізнавальних проблем що містять суперечності.
29742. Видозміни уроків виробничого навчання 15.97 KB
  Існують такі типи уроків виробничого навчання: урок формування початкових умінь і виконувати виробничі прийоми і операції; урок удосконалення умінь і формування навичок; урок комплекних робіт; урок виконання контрольнопровірочних робіт; урокспостереження за діяльністю передовиків і новаторів виробництва. Види уроків з виробничого навчання : Урокконкурс професійної майстерності Урокзалік Урокпрактикум самостійна робота учнів Семінар виробничого навчання Виробнича конференція Виробнича екскурсія Урок інструктування...
29743. Урок та його характеристика, методичні підструктури уроку 20.42 KB
  Для уроку як форми навчальної роботи властиві такі ознаки: Має строго позначені рамки навчального часу; На уроці як правило присутня постійний склад учнів приблизно одного віку і рівня підготовленості до навчальної роботи; Кожен урок відводиться на вивчення одного предмета; Урок має дидактичну структуру; Урок будується виходячи з цілей і завдань навчання і розвитку закономірностей і принципів навчального процесу; Творцем організатором і керівником уроку є вчитель педагог; Урок у своїй основі спрямований на навчання...
29744. Методика складання навчальної робочої програми з навчальної дисципліни 19.3 KB
  selfinstruction спрямована індивідуумом діяльність на самостійне одержання знань і або досвіду. Самонавчання самостійне утворення придбання систематичних знань у якійнебудь галузі науки техніки культури політичного життя і т. Сформованість у студентів навчальних мотивів образу мети та способів її досягнення знань і Основні структурні елементи уроку та їх характеристика. Забезпечення мотивації і прийняття учнями мети навчальнопізнавальної діяльності актуалізація опорних знань і умінь.
29745. Методика складання плану навчального заняття 16.97 KB
  В першу чергу при складані плану визначається тема і мета заняття обладнання уроку – це книжки плакати схеми тощо; визначення типу уроку комбіновані змішані уроки; урок засвоєння нових знань; урок формування навичок і вмінь; урок узагальнення і систематизації знань; урок практичного застосування знань навичок і умінь; урок контролю і корекції знань навичок і вмінь; методи проведення урокунайбільш поширені словесні методи: розповідь бесіда лекція пояснення; між предметні зв’язки встановити чи є зв’язки з іншими дисциплінами;...