97003

Проект приспособления для нарезания резьбы М8 в детали «рычаг»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Для успешного решения вопросов научно-технического прогресса инженер должен знать теоретические основы создания приспособлений, их системы и типовые конструкции; уметь анализировать соответствующие конструкции приспособлений требованиям производства; обладать соответствующими навыками проектирования и расчёта различных приспособлений.

Русский

2015-10-13

690.5 KB

6 чел.

Введение

Машиностроение - ведущий комплекс отраслей в промышленности. Ведущую роль в машиностроении играет станкостроение, выпускающее технологическое оборудование, приспособления, инструменты.

Большое значение в совершенствовании производства имеют приспособления.

Затраты на технологическую оснастку достигают до 20% себестоимости изделия, особенно значительны они при создании сложной, дорогостоящей и ответственной её части - приспособлений.

Приспособление - это вспомогательное устройство, используемое при механической обработке, сборке и контроле изделий.

При внедрении переналаживаемых станочных приспособлений в 2..3 раза уменьшается трудоёмкость проектирования и в 3..4 раза - цикл изготовления станочных приспособлений.

Для успешного решения вопросов научно-технического прогресса инженер должен знать теоретические основы создания приспособлений, их системы и типовые конструкции; уметь анализировать соответствующие конструкции приспособлений требованиям производства; обладать соответствующими навыками проектирования и расчёта различных приспособлений.


1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.

Спроектировать приспособление для нарезания резьбы М8  в детали “рычаг”.

Рисунок 1.1 – деталь «рычаг»

Исходные данные:

Годовая программа выпуска – 20000 шт;

Материал детали – Ст3  ГОСТ 380-94;

Масса детали –0,5 кг;

Содержание операции:

1) сверлить отверстия.

Выбор режущего инструмента.

В качестве режущего инструмента выбираем сверло  Ø 6.7 мм спиральное 2300-0691 ГОСТ 4010-77.

Выбор вспомогательного инструмента.

Для закрепления инструмента на станке выбираем патрон 1-40-4-90  ГОСТ 26539-85.

2) зенковать отверстие.

Выбор режущего инструмента.

В качестве режущего инструмента выбираем зенковку 2353-0111 ГОСТ 14953-80.

Для закрепления инструмента на станке выбираем патрон 1-40-4-90  ГОСТ 26539-85.

3) нарезать резьбу.

Выбор режущего инструмента.

В качестве режущего инструмента выбираем метчик 2621-1219 ГОСТ 3266-81.

Для закрепления инструмента на станке выбираем патрон 1-40-4-90  ГОСТ 26539-85.

Для выполнения данной операции выбираем вертикально-сверлильный станок с позиционной системой ЧПУ модели 2Р135Ф2-1. Данные станка:

Наибольший условный диаметр сверления в стали – 35 мм;

Рабочая поверхность стола - 400×710 мм;

Наибольшее расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола – 600 мм;

Вылет шпинделя – 450 мм;

Наибольшее вертикальное перемещение: револьверной головки – 560 мм;

Конус Морзе отверстия шпинделя – 4;

Число скоростей шпинделя – 12;

Частота вращения шпинделя – 45-2000 об/мин;

Число подач револьверной головки – 18;

Подача револьверной головки – 10-500 мм/мин;

Мощность электродвигателя привода главного движения – 3,7 кВт;

Габаритные размеры: длина – 1800 мм;  ширина – 2170 мм;  высота – 2700 мм;

Масса – 4700 кг.

Выполнение эскиза наладки.

Для выполнения чертежа наладки используются элементы эскиза детали, нормативно-техническая документация.

Рисунок 1.2 - эскиз наладки на обработку детали «рычаг»

1) Сверление.

Выбираем спиральное сверло 2300-0691 ГОСТ 4010-77. d=6,7 мм, L=66 мм, l=28 мм.

1.Глубина резания.

1.2 Подача.

При сверлении отверстий используют максимально допустимую подачу.

S0=0,2 мм/об. [1, стр.381, таб. 35]

1.3 Скорость резания.

,

где  ; ; ; ;  мин. [1, стр.383, таб. 38]

       

  - коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

где ; [1, стр.359, таб. 2]

[1, стр.361, таб. 6] -  поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания.

[1, стр.385, таб. 41] -  поправочный коэффициент учитывающий глубину обрабатываемого отверстия.

[1, стр.385] - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания .

 

Выбираем частоту вращения шпинделя nст = 2000 мин-1.

1.4 Крутящий момент.

,

где ; ;  [1, стр.385 таб. 42]

  где .    

1.5 Сила резания.

где ; ; [1, стр.385 таб. 42]

1.6 Мощность резания.

2) Зенкование.

Выбираем зенковку  2353-0111 ГОСТ 14953-80.

2.1 Глубина резания

2.2 Подача.

S=0,5 мм/об.

2.3 Скорость резания.

,

где  ; ; ; ; мин.

где ;

 

Выбираем частоту вращения шпинделя nст = 1400 мин-1.

2.4Крутящий момент.

,

где ; ;  ;

  где .

2.5 Сила резания.

где ; ;

2.6 Мощность резания.

 

3) резьбонарезание.

Выбираем метчик 2621-1219  ГОСТ 3266-81, d = 8 мм, P=1.25.

3.1 Глубина резания t= P=1.25

3.2 Подачи S= P=1.25

3.3 Скорость резания

где  ; ; ; ; мин

 

где ; [1, стр.359, таб. 2]

Принимаем n=710 мин-1. Тогда

3.4 Крутящий момент

,    где, ; ;                       

3.5 Мощность

.


2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВКИ

Рисунок 2.1. Теоретическая схема базирования.

1,2,3,4 – двойная-направляющая явная база;

5 – опорная явная база;

6-опорная скрытая база.

Рисунок 2.2.Схема базирования согласно ГОСТ 3.1107-81.


3. РАЗРАБОТКА ЭСКИЗНЫХ ВАРИАНТОВ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.

Рисунок 3.1. Вариант 1. Приспособление с пневматическим зажимом заготовки.

Рисунок 3.2. Вариант 2. Приспособление с винтовым зажимом.


4. РАСЧЁТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ.

Цель  расчета  пропускной  способности  приспособления  -  проверить,  позволит  ли  предлагаемый  вариант  приспособления  обработать годовую  программу  выпуска  на  заданной  операции.  При  этом  количество  изготовленных приспособлений на данной операции  должно стремиться к  единице.

Пропускная способность приспособления:

шт/год,

где N – годовая программа выпуска, шт;

tшт – штучное время на операции, мин;

Fд = 4064 – действительный годовой фонд времени работы оборудования, час;

Пропускная способность приспособления с пневматическим зажимом.

Определяем tшт: ,

где ,  .

  1.  Определяем основное технологическое время для сверления:

мин, где

мм – длина рабочего хода, где   - размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи, мм;  - величина врезания инструмента, мм[3, стр. 206];- величина перебега инструмента, мм[3,стр. 206];

мм/мин – минутная подача;

i=1 – количество проходов инструмента.

2. Для зенкования:

мм

мм/мин;   

мин.

3. Для резьбонарезания:

мм;

мм/мин;    

мин

Общее основное технологическое время:

мин.

Вспомогательное время:,

где мин – время на установку и снятие детали [3, стр. 43, карта 9];

мин – время, связанное с переходом [3];

мин.

мин;

[3, стр. 106, карта 30];

[3, стр. 203, карта 88];

мин;

Определяем штучное время:мин;

Определяем пропускную способность приспособления:

шт/год. – данное приспособление позволяет выполнить программу выпуска.

Пропускная способность приспособления с винтовым зажимом.

Время ,, остаются такие же, как и для расчета с пневматическим зажимом.

мин - время на установку и снятие детали [3, стр. 42, карта 8];

мин;

мин;

мин;

Определяем штучное время: мин;

Определяем пропускную способность приспособления:

шт/год.

Пропускная способность приспособления с пневматическим зажимом больше чем приспособления с винтовым зажимом.


5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.

В качестве критериев целесообразности варианта приспособления используют либо цеховую себестоимость изготовления деталей, либо годовую технологическую себестоимость выполнения операции.

Более простым и наглядным оказывается сравнение годовой технологической себестоимости операции. Причем в технологическую себестоимость включаются элементы, величина которых зависит от применяемого приспособления.

Экономическое сравнение вариантов конструкций проводим по годовой технологической себестоимости выполнения операции.

Приведённые затраты на единицу продукции определяются по формуле:

, где

─ основная заработная плата производственных рабочих, где

S1 =1470 руб─ часовая тарифная ставка рабочего 1-го разряда;

 m=1.35-тарифный коэффициент 3-го разряда;

% ─ накладные расходы на зарплату;

─ стоимость приспособления,

количество деталей в приспособлении;

Сn = 1.1 - удельная стоимость одной детали приспособления;

р ─ коэффициент коррекции цен (курс $);

N=5000 шт. ─ годовая программа выпуска;

─ коэффициент, учитывающий затраты на приспособление;

─ коэффициент, учитывающий затраты, связанные с эксплуатацией приспособления;

года ─ срок окупаемости приспособления.

Для первого варианта приспособления с винтовым зажимом технологическая себестоимость обработки одной детали (при ):

руб,

для второго варианта приспособления с пневматическим зажимом (при ч):

руб.

Годовая экономическая эффективность:

руб.

Вариант приспособления с пнемвоцилиндром экономичнее чем с ручным зажимом.


6. РАСЧЕТ ЗАЖИМНОГО УСИЛИЯ

Силы закрепления определяют из условия равновесия заготовки. В данном случае заготовка центрируется по внутреннему диаметру на оправку. Т.к. зажимное устройство достаточной жесткости в тангенциальном направлении и воспринимает M, то сила закрепления W определится как:

Рисунок 6.1 – Схема усилий

[2, с. 127]

k – коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку, вводят при вычислении силы закрепления, для обеспечения надежного закрепления:

 [2, с. 119]

k0=1,5 – гарантированный коэффициент запаса;

k1=1,2 – учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки;

k2=1.2 – учитывает непостоянство припуска ;

k3=1,0 – учитывает увеличение сил резания при прерывистом резанием;

k4=1,2 – характеризует постоянство силы, развиваемой ЗМ;

k5=1,0 – характеризует эргономику немеханизированного ЗМ;

k6=1,5 – учитывает непостоянство положения сил на поверхности контакта установочных элементов с заготовкой.

M=2.65 Н∙м – момент;

r= 6.7/2 мм – радиус инструмента.

[2, с. 127]


7. ВЫБОР СИЛОВОГО ПРИВОДА.

Определим диаметр штока пневмоцилиндра:

где P=Q ─ требуемое усилие зажима, Н;

ρ ─ давление сжатого воздуха, Па (ρ =0.4×106 Па);

η ─ КПД пневмоцилиндра (η=0,9) [2, стр. 143].

м.

м.

Принимаем  мм,  мм. [4, стр. 555].


8. РАСЧЕТ НА ТОЧНОСТЬ ВЫПОЛНЯЕМОГО РАЗМЕРА.

Точность обработки напрямую зависит от точности изготовления приспособления.

[2]

где: ─ допуск, выполняемого при обработке размера заготовки; =0.36 мм;

КТ=1,2 ─ коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значений составляющих величин от значения нормального распределения;

КТ1=0,85 ─ коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенном станке;

КТ2=0,6 ─ коэффициент, учитывающий погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления;

- погрешность базирования заготовки в приспособлении;

=0 ─ т.к. приспособление обеспечивает надежную фиксацию заготовки в приспособлении;

з ─ погрешность закрепления заготовки, возникающая в результате действия сил зажима;

з = 0.040 мкм; [2, с.210, табл. П3]

у=0мм ─ погрешность установки приспособления, т.к. осуществляется контакт установочной плоскости приспособления с плоскостью стола станка [2, с.106].

п – погрешность от перекоса (смещения) инструмента;

мм,

и - погрешность положения заготовки, возникающая в результате изнашивания элементов приспособления, определяется по формуле:

и=h=2N

где: 2=0,004 ─ постоянная зависящая от условий контакта;

N=20000 ─ количество контактов в год.

h=0,004·20000=0.080 мкм.

=0.36мкм ─ экономическая точность.

мкм.


9. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.

Рисунок 9.1.

Приспособление устанавливается на столе вертикально-сверлильного станка нижней плоскостью установочной плиты, фиксируется за счет шпонок   и закрепляется Т-образными болтами, проходящими в два паза  расположенных на торцах установочной плиты. В качестве силового привода используется пневмоцилиндр устанавливаемый на плиту  на 2 болта и 2 штифта.

Заготовка  устанавливается в цилиндрическую оправку с упором торцевой поверхности. В качестве направляющей используется вторая оправка. Нажимается кнопка включения пневмоцилиндра, после чего шток пневмоцилиндра перемещается в сторону заготовки и прижимает ее к опорам. Заготовка зажата. Далее следует операция сверления-зенкования-нарезания резьбы.

После окончания обработки нажимается кнопка отключения пневмоцилиндра, шток пневмоцилиндра перемещается в обратную сторону освобождая при этом заготовку. После этого заготовка легко извлекается из приспособления.


Заключение

В ходе выполнения курсового проекта по курсу “Технологическая оснастка”  было разработано приспособление для вертикально-сверлильного   станка, с ЧПУ модели 2Р135Ф2-1, для обработки отверстия. Была проведена комплексная работа по проектированию приспособления, что  помогло закреплению и углублению знаний по базированию заготовки, разработке вариантов приспособлений, расчёту пропускной способности, экономической эффективности и основных характеристик силового механизма, полученных в процессе обучения в университете.


Список литературы.

  1.  Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. Москва, “Машиностроение”, 1986.
  2.  В. А. Горохов. Проектирование и расчёт приспособлений. Минск, “ Вышэйшая школа”, 1986.
  3.  Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Справочник. Изд. 2-е. М.; Машиностроение, 1974 г.
  4.  Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И. Н. Жестковой. – М.: машиностроение, 2001.-920 с.:ил.

5. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Технологическая оснастка» для студентов специальности 1-36 01 01 «Технология машиностроения» по дисциплине «Оснастка технологического оборудования» для студентов специальности 1-36 01 03 «Технологическое оборудование машиностроительного производства»: учеб.-метод. указания; авт.-сост. Н. Н. Попок., А. В. Сидикевич – Новополоцк, 2013.– 40 с.


ПРИЛОЖЕНИЕ А. Техническое задание на проектируемое приспособление.

1.Наименование и область применения.

Приспособление для получения сквозного отверстия в заготовке «рычаг» на вертикально-сверлильном станке, с ЧПУ модели 2Р135Ф2-1 на операции №ХХХ – Вертикально-сверлильная с ЧПУ.

2.  Основание для разработки.

Операционная карта технологического процесса механической обработки детали «рычаг».

3. Цель и назначение приспособления.

Проектируемое приспособление должно обеспечить:

- точную установку и надежное закрепление заготовки, а также постоянное во времени положение заготовки относительно стола станка и режущего инструмента, с целью получения необходимой точности размеров.

- удобство установки, закрепления и снятия.

- время установки не должно превышать 0,3 мин.

- рост производительности труда.

- сокращение материалоемкости.

4. Технические требования.

- программа выпуска – 20000 шт.

-установочные и присоединительные размеры должны соответствовать рабочему пространству станка 2Р135Ф2-1.

- регулировка конструкции допускается.

-входные данные операции: смотреть  операционный эскиз операции №ХХХ.

- входные данные об механической обработке: режимы резания и время обработки.

- режимы резания: смотреть операционные карты операции №ХХХ.

- технические характеристики станка 2Р135Ф2-1:

габариты станка 1800 -2170 -2700  мм

мощность электродвигателя:  -  главного движения – 3.7кВт

- количество одновременно обрабатываемых деталей – 1 шт.

- тип привода – гидравлический.

- квалификация оператора – 3 разряд.

5. Экономические требования:

- уменьшение себестоимости операции.

- нормативный срок окупаемости -  2 года.

6. Стадии разработки.

- Эскизный проект

- Разработка схемы установки заготовки.

- Разработка эскизных вариантов приспособления.

- Расчет экономической эффективности конструкции приспособления.

- Расчет пропускной способности приспособления.

- Расчет зажимного усилия.

- Расчет основных характеристик силового механизма.

- Выбор силового привода.

- Расчет на точность выполняемого размера.

-Технический проект

- Описание работы приспособления.

6. Документация.

1. Единая система технологической подготовки производства.

2. Правила проектирования технологической оснастки (ГОСТ 14306).

3. Общие правила обеспечения технологичности конструкции изделия.

7. Документы, предъявляемые при разработке:

- пояснительная записка.

- чертеж общего вида.

- спецификация проектируемого приспособления.