СОДЕРЖАНИЕ
Введение
4
1.
Общий раздел
5
1.1. Описание конструкции детали, операции, для которой
необходимо разработать приспособление 5
1.2. Разработка схемы базирования детали на данной операции 8
1.3. Выбор типа приспособления и описание принципа его
работы
8
2. Специальный раздел 10
2.1. Расчет погрешности базирования 10
2.2. Разработка схемы силового замыкания заготовки в
приспособлении
10
2.3. Расчет сил резания, крутящего момента для заданной
технологической операции
11
2.4. Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении 16
2.5. Определение основных параметров привода приспособления 17
2.6. Расчет экономической эффективности приспособления 19
Заключение
22
Список литературы 23
Приложения
24
ВВЕДЕНИЕ
Отличительной особенностью современного этапа развития машиностроения является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения. Различные разделы математических наук, теоретической механики, физики, химии, материаловедения и многих других наук принимаются в качестве теоретической основы новых направлений технологии машиностроения или используются в качестве аппарата для решения практических технологических вопросов, существенно повышая общий теоретический уровень технологии машиностроения и ее практические возможности. Распространяются применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математическое моделирование процессов механической обработки. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создаются системы автоматизированного проектирования технологических процессов - САПР ТП.
Целью курсовой работы является проектирование специального приспособления для фрезерования шпоночных пазов на Ø24 в детали типа «Вал», учитывая программу выпуска 3000 штук и односменный график работы.
В ходе курсового проекта необходимо разработать два варианта приспособлений, рассчитать их пропускную способность, провести экономическое сравнение вариантов по годовой технологической себестоимости выполнения операции, выбрать более экономический вариант. Рассчитать для выбранного устройства зажимное усилие, выбрать силовой привод и произвести расчет приспособления на точность и дать описания работы приспособления.
1.ОБЩИЙ РАЗДЕЛ
1.1. Описание конструкции детали, операции, для которой необходимо разработать приспособление
Вал-деталь машины, механизма, редуктора, предназначенная для передачи крутящего момента и восприятия действующих сил со стороны расположенных на нём деталей и опор.
К валам относят детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения; имеющими одну общую прямолинейную ось при отношении длины цилиндрической части к наибольшему диаметру больше двух.
Данный вал (рис.1) изготавливается из Стали 45 ГОСТ 1050-88 и относится к группе ступенчатых валов (классификация по форме наружных поверхностей), имеет вес 740г. Программа выпуска в год 3000 штук. Тип производства: среднесерийное производство.
Рисунок 1 – 3D модель детали «Вал»
Длина всего вала (рис.2) составляет 178мм. Размер диаметра 28ммh6 длиной 85мм √Ra0.8, с торца имеет отверстие диаметром 10мм Н7 и глубиной 18мм √Ra1.6, на торце имеется фаска 1.5мм х45⁰, сверху имеется шпоночный паз глубиной 1.5мм, шириной 3 мм и длиной 20мм √Ra3.2. Канавка диаметром 24мм и шириной 3мм, диаметр размер 34ммh6 √Ra0.8 на длину 12мм, канавка диаметром 24мм и шириной 3мм. Диаметр 28ммh6 и длиной 19мм, на торце имеет скругление R2, диаметр 24мм, длиной 31мм √Ra0.8, на торце имеется фаска 1.5мм х45⁰, по бокам имеются шпоночные пазы глубиной 4мм, шириной 3 мм и длиной 15мм, диаметр 17мм, длиной 25мм, с торца имеет фаску 1.5мм х45⁰.
Рисунок 2 – Чертеж детали «Вал»
Операция состоит из протачиваниядвух шпоночных пазов диаметра 24 мм в глубину 4 мм, шириной 3 мм и длиной 15мм√Ra3.2. Осуществляться операция будет методом фрезерования шпоночных пазов, будет использованконсольно-фрезерный станок 6Р13.
Станок модели 6Р13 предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ в условиях индивидуального и серийного производства, цилиндрическими, торцевыми, шпоночными, концевыми, фасонными и другими фрезами.
Технические характеристики станка:
1. Размеры рабочей поверхности стола – 1600х400 мм.
2. Наибольшее перемещение стола – продольное 1000 мм; поперечное 400 мм; вертикальное 430 мм; на одно деление лимба – 0,05 мм.
3. Перемещение пиноли шпинделя на один оборот лимба – 4 мм.
4. Перемещение гильзы шпинделя (вертикальное) – 80 мм
5. Диаметр фрез при черновой обработке – наибольший 200 мм.
6. Расстояние от торца вертикального шпинделя до рабочей поверхности стола – 30-500 мм.
7. Расстояние от оси шпинделя до направляющих станины – 460 мм.
8. Скорость быстрого перемещения стола – продольного и поперечного 4000 мм/мин; вертикального 1330 мм/мин.
9. Количество скоростей шпинделя – 18.
10. Частота вращения вертикального шпинделя – 31,5-1600 об/мин.
11. Количество подач стола – 22.
12. Подача – продольная и поперечная 12,5-1600 мм/мин; вертикальная 4,1-530 мм/мин.
13. Мощность привода главного движения – 11 кВт.
14. Мощность привода подач – 3 кВт.
15. Максимальная масса обрабатываемой детали (вместе с приспособлением) – 630 кг.
16. Габаритные размеры – 2570х2252х2430 мм.
17. Масса – 4300 кг.
Привод шпинделя фрезерного станка 6Р13 осуществляется электромотором при помощи ступенчатого семи вального редуктора, расположенного в верхней части станка. Он же исполняет функции регулировки скорости вращения. Привод стола осуществляется через сложный много вальный механизм от маломощного электродвигателя, или вручную посредством механических управляющих устройств.
1.2. Разработка схемы базирования детали на данной операции
Для операции фрезерования шпоночных пазов в рассматриваемой детали в условиях среднесерийного производства лучшего всего применить схему базирования в трех кулачковом патроне (рис.3).
Рисунок 3 – схема базирования в трех кулачковом патроне.
1.3. Выбор типа приспособления и описание принципа его
Работы
При фрезеровании двух шпоночных пазов целесообразно использовать универсальную делительную головку УДГ Д-160 в сборе с трех кулачковым самоцентрирующимся патроном.
Делительная головка — горизонтальное станочное приспособление, является важной принадлежностью фрезерных и координатно-расточных станков. Применяется для периодического поворота заготовки (деление) на равные или неравные углы, например при нарезании зубьев, фрезерования многогранников, впадин между зубьями колёс, канавок режущих инструментов; для более точного перемещения стола и т. п., а также для беспрерывного вращения заготовки согласованно с продольной (осевой) подачей. Заготовки закрепляются в патроне, длинные — с упором центра задней бабки и использованием люнета.
Расчет и принцип работы будет описан для трех кулачкового самоцентрирующегося патрона (рис 4.).В корпусе патрона размещены тяга, рычаги, ползуны, кулачки, пружины. Кулачки крепятся к ползунам винтами. Крышка прикрепляется к корпусу винтами.
При включении пневматического привода тяга начинает перемещаться внутри корпуса влево и, воздействуя на рычаги, поворачивает их на осях. В свою очередь, рычаги через квадратные окна в ползунах перемещают ползуны с установленными на них сменными кулачками до соприкосновения их с обрабатываемой деталью и закрепления ее.
Рисунок 4 –Приспособление
2.СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ.
2.1. Расчет погрешности базирования
При установке детали в трех кулачковый патрон необходимо выполнить расчеты на предмет погрешности базирования.
Погрешность базирования – погрешность, вызванная не совпадением баз (технологической и измерительной). При закреплении детали в трех кулачковом патроне все базы совпадают, а значит погрешность базирования равна нулю, что соответствует требованиям.
(1)
Где 
- погрешность базирования
- погрешность технологической базы и
равна 30 [4; 122с; табл.3];
- погрешность измерительной базы и
равна 30 [4; 122с; табл.4];
Подставим значения в формулу (1):
2.2. Разработка схемы силового замыкания заготовки в
приспособлении
Для операции фрезерование шпоночных пазов в качестве приспособления лучше использовать пневматический трех кулачковый патрон, который относится к первой группе зажимных устройств, в связи с меньшей затратой времени, опираясь на литературные источники [1; 243с.], [2; 104с.], [3; 98с.], [4; 165с.], [9; 187с.].
Рисунок 5 – схема силового замыкания заготовки в приспособлении
2.3. Расчет сил резания, крутящего момента для заданной
технологической операции
Требуется
фрезеровать два шпоночных паза в глубину 4 мм, шириной 6мм и длиной 15 мм, твердость
HRC 24, предел прочности 
= 600 МПа.
Выбор фрезы
«Фреза шпоночная Р6М5 D62234-0355» диаметр D равен 6 мм, число зубьев Z фрезы равно 4 ГОСТ 9140-78
Глубина резания t определяется по диаметру фрезы и равна 3 мм
Подача на зуб фрезы S определяется по таблице и равна 0,02 мм/зуб [10; 233с; табл.12];
Период стойкости фрезы Т определяется по таблице и равен 60 мин [10; 279с; табл.30];
Определение расчетной скорости резания:
(2)
где Z - число зубьев фрезы;
Сv - (12) коэффициент, характеризующий материал заготовки и фрезы [10; 276с; табл.28];
Т - стойкость инструмента, мин;
S - подача на зуб, мм/зуб;
B - (3) ширина фрезерования, мм;
q, y, x, u, m, p - показатели степени [10; 276с; табл.28];
t - глубина резания, мм;
Kv - общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки.
Подставим значения в формулу (2):
Общий поправочный коэффициент:
(3)
где 
- (0,77) коэффициент, учитывающий физико-механические
свойства обрабатываемого материала [10; 261с;
табл.1-4];
- (1) коэффициент, учитывающий инструментальный материал [10; 263с; табл.2-6];
- (1) коэффициент, учитывающий
состояние поверхностного слоя заготовки [10;
280с; табл.4-3].
Подставим значения в формулу (3):
Определение расчетной частоты вращения шпинделя станка:
(4)
гдеV - скорость резания, мм/мин;
D - наружный диаметр фрезы, мм.
Подставим значения в формулу (4):
Фактическая частота вращения шпинделя nф определяется по паспортным данным станка и равна 200 об/мин
Определение фактической скорости резания:
(5)
где D - наружный диаметр фрезы, мм;
nф - фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.
Подставим значения в формулу (5):
Определение минутной подачи:
(6)
где S - подача на зуб, мм/зуб;
Z - число зубьев фрезы;
nф - фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.
Подставим значения в формулу (6):
Определение фактической подачи на зуб:
(7)
где Z - число зубьев фрезы;
Sm - минутная подача, мм/мин;
nф - фактическая частота вращения шпинделя, об/мин.
Подставим значения в формулу (7):
Определение силы резания при фрезеровании шпоночного паза:
Рисунок 5 - Схема составляющих силы резания
(8)
где Cp - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия [10; 276с; табл.28];
Z - число зубьев фрезы;
t - глубина резания, мм;
S - подача на зуб, мм/зуб;
B - ширина фрезерования, мм;
q, y, x, u, m, p - показатели степени;
D - наружный диаметр фрезы, мм;
nф - фактическая частота вращения шпинделя, об/мин;
Kp - общий поправочный коэффициент. [10; 251с; табл.21];
Подставим значения в формулу (8):
Общий поправочный коэффициент:
(9)
где Kмр - (1) коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки [10; 386с; табл.17];
Kvр - (1) коэффициент, учитывающий скорость резания [10; 386с; табл.17];
Kgр – (1) коэффициент, учитывающий величину переднего угла [10; 386с; табл.17]
Подставим значения в формулу (9):
Определение мощности, затрачиваемой на резание:
(10)
где Pz- сила резания, Н;
Vф - фактическая скорость резания, мм/мин.
Подставим значения в формулу (10):
Проверяется условие возможности обработки
Необходимо, чтобы:
(11)
(12)
Подставим значение в формулы (11), (12):
Условие выполнено для станка 6Р13.
2.4. Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении
Подбор пневматического цилиндра для совместной работы с трех кулачковым самоцентрирующимся патроном.
Определение коэффициента запаса для самоцентрирующегося трех кулачкового патрона с пневматическим приводом зажима:
=
(13)
Где - коэффициент запаса;
- (1,5) гарантированный коэффициент
запаса при всех случаях обработки [3; 125с;
табл.5];
Подставим значения в формулу (13):
=
Определение силы зажима заготовки одним кулачком патрона:
=
(14)
Где n - число кулачков в патроне;
- (0,8) коэффициент трения на рабочих
поверхностях кулачков [6; 84, табл. 7];
D - диаметр зажимаемой поверхности;
- диаметр обрабатываемой поверхности
Подставим значения в формулу (14):
=
515Н
2.5. Определение основных параметров привода приспособления
Определение силы на штоке механизированного привода трехкулачкового патрона:
(15)
Где 
- сила зажима;
N - количество кулачков;
- коэффициент, учитывающий
дополнительные силы резания [6; 82с.];
l- вылет кулачка от середины его опоры в пазу патроне до центра приложения силы зажима на одном кулачке [6; 84с; табл.9];
- длина направляющей части кулачка [6; 84с; табл.10];
- (0,1) коэффициент трения кулачка [6; 86с; табл.14];
a и b- размеры короткого и длинного плеча двух плечевого рычага [7; 147с; табл.8].
Подставим значения в формулу (15):
= 60Н
Определение диаметра поршня цилиндра и выбор ближайшего стандартного большого диаметра:
=1,44
(16)
Где Q - сила на штоке;
р - (0,39) давление сжатого воздуха;
Подставим значения в формулу (16):
=1,44
мм
Исходя из стандартных цилиндров 
принимается 50 мм.
Определение действительной силы зажима по принятому диаметру пневматического цилиндра:
(17)
Где 
- коэффициент полезного действия,
выбирается по паспортным данным и принимается 0,86.
Подставим значения в формулу (17):
Определение времени срабатывания пневматического цилиндра:
(18)
Где 
- диаметр стандартного цилиндра;
L - длина хода поршня [7; 40c; табл.3];
V - (V = const = 2000) скорость перемещения сжатого воздуха
Подставим значение в формулу (18):
2.6. Расчет экономической эффективности приспособления
Условия эффективности применения приспособлений выражаются формулой
Э ≥ Р (19)
ГдеЭ - годовая экономия (руб); Р- годовые затраты в приспособлении (руб).
Годовая экономия:
(20)
Где Тшт - штучное время при обработке детали без приспособления;
- штучное время на операции после
внедрения приспособления;
ам - себестоимость одной станко-минуты (руб/мин);
Тшт и определяются по
нормативам времени [8; 210с; табл.22];
q - годовая программа в шт.
(21)
Где апер - переменные затраты (заработная плата);
ап..п. - переменно-постоянные затраты (затраты на амортизацию, эксплуатацию станка, эксплуатацию универсальных приспособлений);
апост - постоянные прочие затраты (косвенные) цеховые расходы, которые при данном объеме выпуска продукции остаются постоянными. Все данные в таблице источника [8; с. 217, табл. 6]
Подставим значения в формулу (21):
Исходя из данных полученных в формуле (21), можно выполнить расчет формулы (20)
Подставим значения в формулу (20):
Годовые затраты на приспособление рассчитываются в зависимости от типа приспособления:
(22)
Где Рсп - годовые затраты на специальные приспособления (руб);
Ссп - стоимость специального приспособления выбирается по источнику [8; 221с; табл.24];
Подставим значения в формулу (22):
Для специального приспособления:
(23)
Подставим значения в формулу (23):
144
21
руб
Условие соблюдено.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсового проекта по курсу «Технологическая оснастка» мною было разработано специальное приспособление для фрезерования двух шпоночных пазов в детали типа «Вал». После расчета пропускной способности и экономической эффективности, было подобрано приспособление с механизированным зажимом, так как оно более экономично и обладает большей пропускной способностью. Рассчитав силу зажима, в качестве силового привода был применен поршневой пневматический привод, приводимый в действие от цеховой пневматической сети.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ансеров, М. Н. Приспособления для металлорежущих станков / М. Н. Ансеров. – М.: Машиностроение, 1966. – 652 с.
2. Гельфгат, Ю. И. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения / Ю. И. Гельфгат. – М.: Высшая школа, 1975. – 237 с.
3. Горошкин, А. К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник / А. К. Горошкин. – М.: Машиностроение, 1979. – 374 с.
4. Корсаков, В. С. Основы конструирования приспособлений / В. С. Корсаков. – М.: Машиностроение 1983. – 276 с.
5. Схиртладзе, А. Г. Проектирование оснастки машиностроительных производств. Ч.1 и 2 / А. Г. Схиртладзе. – М.: «Станкин», 1999. – 598 с.
6. Схиртладзе, А. Г. Станочные приспособления / А. Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков. – М.: Высшая школа, 2001. – 110с.
7. Терликова, Т. Ф. Основы конструирования приспособлений / Т. Ф. Терликова, А. С. Мельников, В. И. Баталов. – М.: Машиностроение, 1980. – 119 с.
8. Уткин, Н. Ф. Приспособления для механической обработки / Н. Ф. Уткин. – Л.: Лениздат, 1969. – 299 с.
9. Холодкова. А. Г. Технологическая оснастка / А. Г. Холодкова. – М.: Академия, 2008. – 270 с.
10. Касилова, А.Г. Мещереков, Р.К. Справочник технолога-машиностроителя в двух томах. Том 2 / Касилова, А.Г. Мещереков, Р.К. – М.: Машиностроение, 1986. – 495 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
