 |
Разработка и обоснование теоретической схемы базирования
|
|
|
|
Разработка конструкторско-технологического кода детали, расчет массы детали
Задана деталь с конструкторским кодом: 501253. Данная деталь относится к деталям типа корпус.
Изготавливается из серого чугуна 10 ГОСТ 1412-85, которая имеет следующий химический состав: С=3.5%, Si около 2%,Mn= 1%,S до 0,15,P=0,2. Формируем конструкторско-технологический код детали. По таблицам технологического классификатора [9] конструкторский код дополняется основными признаками и дополнительными параметрами технологической классификации:
Таблица 1.1 – Основные технологические классификации
| Размерная характеристика, мм | Код |
| Ширина 120 | |
| Длина 200 | |
| Высота 120 | |
| Группа материала СЧ20 |
| вид исходной заготовки – отливка в песчано-глинистую(земляную) форму | |
| квалитет точности размеров наружных поверхностей (наивысший) – 10 | |
| квалитет точности размеров внутренних поверхностей (наивысший) – 9 | |
| характеристика элементов зубчатого зацепления – без элементов зубчатого зацепления | |
| характеристика термической обработки – без термической обработки |
Для того, чтобы написать полный технологический код детали, необходимо рассчитать ее массу. Для нахождения массы детали воспользуемся программой КОМПАС-3D V11. КОМПАС — система автоматизированного проектирования, разработанная российской компанией «АСКОН» с возможностями оформления конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД. Благодаря интегрированию со справочником материалов программа позволяет произвести расчет массы спроектированных в среде программы деталей.
Модель и масса нашей детали показана на рисунке 1.1.
|
|
|
Рисунок 1.1 - Трёхмерная модель детали и расчёт массы
Масса детали m=3525.82 г=3,525 кг. Код характеристики массы детали – Б.
Полный технологический код детали: 501253. 45531. 114300Б.
Разработка содержания технологической операции
Выбор метода обработки поверхности
Согласно таблицам экономической точности [6,16] обработка поверхности (паза) по 12 квалитету с шероховатостью 1,6 мкм достигается получистовым фрезерованием.
Выбор оборудования, режущего и вспомогательного инструмента
Постановкой задачи определено спроектировать одноместное приспособление. Примем предположительно горизонтально-фрезерный станок модели 6Р80Г, в последующем, после расчета режимов резания необходимо сопоставить мощность привода станка с эффективной мощностью резания.
В соответствии с источником [14] для обработки паза в детали выбираем трёхстороннюю дисковую фрезу по ГОСТ 28527-90 D=63 мм, L=14 мм, с не более 0,3 мм, имеющая 16 зубьев.
Горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г имеет шпиндель с конусностью 7:24 с конусом 40, для закреплении фрезы на станке используем оправку 6225-0180 ГОСТ 15068-75 с поддерживающей втулкой 6010-0228 ГОСТ 15072-75 и промежуточные кольца 6030-0833 ГОСТ 15071-75.
Разработка и обоснование теоретической схемы базирования
С целью придания заготовке определенного положения в пространстве ее необходимо лишить шести степеней свободы, т.е. возможности перемещения вдоль трех осей координат, а также поворота вокруг этих осей (рисунок 2.1).
Три координаты, определяющие положение детали относительно плоскости ХОY, лишают ее трех степеней свободы - возможности перемещения в направлении осей ОХ,ОY и вращаться вокруг оси OZ (1,2,3). Перемещение вдоль оси OZ и вращение вокруг оси OX лишают 2 координаты (4,5). Вращение вокруг собственной оси OY лишаем с помощью силового замыкания (силами трения).
Рисунок 2.1 - Схема базирования заготовки.
|
|
|
2.4 Расчет режимов резания
Рассчитаем режимы резания и произведем нормирование технологических переходов по фрезерованию паза детали [15,6].
Составим эскиз установки детали (рисунок 2.2.) для определения длины рабочего хода.
Зная диаметр фрезы можно, как показано на рисунке (2.2.) определить ее исходное положение в момент начала фрезерования с рабочей подачей. Как видно из эскиза, до полного врезания фреза должна переместиться на величину уврез., в данном случае 18мм. Это же расстояние необходимо чтобы вывести полностью инструмент из контакта с обрабатываемыми поверхностями детали.
Рисунок 2.2 - Схема для определения длинны рабочего хода
Длина рабочего хода при фрезеровании определяется как
Lр.х=Lpeз+y+Lдоп, мм.
Длина резания Lpeз=80 мм.
Длина подвода, врезания и перебега инструмента составляет у=50 мм.
Дополнительная длина подвода Lдоп=0 мм.
Lр.х=80+50=130 мм.
Рекомендуемая подача на зуб sz=0,15 мм/зуб [7, прил.3].
Стойкость инструмента по нормативам [7, табл.10]:
Тр=Кф·(Тм1+Тм2+…+)·λ, мин.
Стойкость инструмента наладки составляет Тм=120 мин.
Коэффициент времени резания инструмента:
λ=Lpeз/Lр.х.
λ=0.61,
Коэффициент, учитывающий количество инструментов в наладке Кф=1.
Тр=1·120·0,61=73,8 мин.
Скорость резания
v= vтабл K1 K2K3, м/мин.
vтабл=35, м/мин.
Коэффициент, зависящий от размеров обработки К1=1,1.
Коэффициент, зависящий от состояния обрабатываемой поверхности и её твёрдости К2=1,1.
Коэффициент, зависящий от стойкости и материала инструмента К3=0,9.
v=35*1,1*0.9*1.1=38,1 м/мин.
Расчет рекомендуемой частоты вращения шпинделя
n=1000·v/π·D= 1000·38,1/3,14·63=192,6 мин-1,
где D – диаметр фрезы.
Выбираем ближайшую меньшую частоту по паспорту станка
n=160 мин-1.
Уточняем скорость резания по принятым оборотам шпинделя:
v=π·D·n/1000=3,14·63·160/1000=31,65 м/мин.
Расчет минутной подачи
Sмин=Sz·zu·nст=0,15·16·160=384мм/мин.
Уточняем по паспорту станка Sмин=315 мм/мин.
Основное машинное время обработки:
tм=Lр.х/Sмин=130/315=0,41 мин.
Подача на зуб фрезы по принятым режимам резания:
Sz=Sмин/(n·zu)=315/(16·160)=0,12мм/зуб.
Проверочный расчет по мощности
Nрез=E·v·t·zu/1000·К1·К2, кВт,
где Е=0,35- величина определяемая по таблице.
К1=1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.
|
|
|
К2=1 - коэффициент, зависящий от типа фрезы и скорости резания.
Nрез=0,35·31,65·14·16·22/1000·1·1=2,48 кВт.
Проверка станка по мощности двигателя Nдв=5,5 кВт
Nрез≤1,2·Nдв·ŋ,
где ŋ=0,9 – КПД станка.
2,48≤1,2·5,5·0,9.
2,48≤3,24.
Следовательно, назначенный режим резания по мощности осуществим.
T0=Lр.х./ Sz·zu·nст=130/0,12·16·160=0,42 мин.
2.5 Нормирование технологической операции и определение типа производства.
Нормирование технологической операции производится путем расчета штучного времени[8, табл.3-7]:
| Содержание технологических переходов | Т, мин |
| 1. Взять деталь, установить на опоры(масса детали 3.5 кг) | 0,112 |
| 2. Закрепить и открепить деталь клиновым зажимом | 0.135 |
| 3. Переместить стол в продольном направлении в положение начала рабочего хода | 0,16 |
| 4. Включить станок кнопкой | 0,01 |
| 5. Включить подачу рукояткой | 0,02 |
| 6. Фрезеровать паз | - |
| 7. Включить подачу рукояткой | 0,02 |
| 8. Выключить вращение шпинделя кнопкой | 0,01 |
| 9. Переместить стол в исходное положение в продольном направлении, пользуясь механизмом быстрого перемещения (скорость 2,8 м/мин) | 0,24 |
| 10. Очистить станок (приспособление) | 0,05 |
| Итого: | 2,039 |
Tшт=То+Тв+Ттех+Торг+Тотд,
где То - основное время, мин;
Тв – вспомогательное время, мин;
Ттех - время технического обслуживания, мин;
Торг – время организационного обслуживания, мин;
Тотд – время на отдых.
Следовательно, вспомогательное время:
Тв=2,039 мин.
Оперативное время:
Топ=То+Тв=0.42+2,039=2,459 мин.
Время на техническое обслуживание рабочего места определяется временем, необходимым для замены режущего инструмента – фрезы.
Время смены оправки торцевой фрезы диаметром до 80 мм составляет 5 мин.
Ттех=То·tсм/Tр =0.42·5/92.4= 0,022 мин,
где tсм – время на смену режущего инструмента,
Tр – период стойкости фрезы.
Время на организационное обслуживание:
Торг =nорг·Топ/100,
где nорг – доля организационного времени от оперативного в процентах; Топ – оперативное время, мин.
В данном случае nорг·=1,2, тогда
Торг=1,2·2,459/100=0,029 мин.
Время на отдых и личные потребности:
|
|
|
Т отд= nотд·Топ/100=7·2,459/100=0,17 мин.
Определим штучное время на обработку детали:
Tшт=0,42+2,039+0,022+0,029+0,17=2,68 мин
Для уточнения типа производства сравним время на обработку одной детали Т с тактом выпуска tв.
tв=Fд·60/N=4029·60/2000=120,87мин/шт,
где Fд – годовой фонд времени, при двухсменной работе,ч;
N – программа выпуска, штук.
Так как штучное время меньше такта выпуска, то для обеспечения заданной годовой программы достаточно одного станка, порядок обработки определяет работу в условиях массового производства.
3 Разработка конструкции станочного приспособления
Выполняем в тонких линиях чертеж детали в том положении, которое она занимает на данной технологической операции.
Выбираем по ГОСТ установочные и опорные элементы, которые используются для базирования заготовок. В качестве этих элементов используем угольник 7080-0222 по ГОСТ 12951-67 и клиновой зажим (корпус 7015-0020, клин 7015-0019/001) по ГОСТ 13153-67. Также выбираем 7 опор 7034-0374 по ГОСТ 13442-68: 4 устанавливаются в плите (лишающая 3-х степеней свободы: перемещения вдоль оси y, вращения вокруг осей x и z), на них ставится деталь, 3 – в угольник (лишают 2-х степеней свободы:перемещение вдоль оси z и вращения вокруг оси y), деталь прижимается к ним при помощи клина (лишает 1 степени свободы: перемещение вдоль оси x).
В качестве элемента для направления режущего инструмента служит установ 7052-0045 ГОСТ 13446-68, который крепится к угольнику при помощи 2-х винтов и 2-х штифтов.
Корпусом служит плита, изготовленная на основе стандартной плиты 7081-0278 ГОСТ12948-67.
Остальные элементы конструкции приспособления понятны из чертежа общего вида (КР.362004.ТО.08.27.СБ).
4 Расчет приспособления на точность
При расчете точности необходимо определить допустимые погрешности изготовления и сборки приспособления в зависимости от параметров, заданных в чертеже.
Эти параметры следующие:
-ширина паза 14H12 (±0.09);
-размер 9, заданный без допуска – его следует выдерживать по h14;
-симметричность паза 14 относительно ширины заготовки не оговорена, поэтому полагаем, что погрешность должна быть в пределах 0.5 поля допуска на размер 14H12;
Ширина и форма паза не зависит от точности приспособления, а определяется размером режущего инструмента и его износом.
Размер 9 обеспечивается настройкой режущего инструмента относительно установочного элемента приспособления, точностью изготовления приспособления и точностью установки приспособления на станке.
Построим схему для расчета допуска на изготовление приспособления. Схема показана на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Схема для расчета точности фрезерного приспособления
|
|
|
Определим допустимую погрешность изготовления приспособления, обеспечивающую точность взаимного расположения вертикальной плоскости установа и боковой поверхности заготовки по формуле:
где 
– допуск на расположение обрабатываемых поверхностей относительно базовых, принимаем равным половине допуска на размер паза 14, =0,09;
К = 1,2 (возможное отступление от нормального распределения отдельных составляющих суммарной погрешности).
К2 = (0,6…0,8)=0,7;
Погрешность базирования равна 0, т.к.. совмещены измерительная и технологическая базы;
Погрешность закрепления равна нулю, так как при закреплении не происходит смещения заготовки внаправлении выдерживаемого размера.
Погрешность установки определяется наибольшим поворотом приспособления относительно стола станка вследствие зазора между шпонкой приспособления и Т-образным пазом стола. Для одной детали погрешность установки определится как:
Где LД – длина обрабатываемых деталей, 80 мм, S – наибольший зазор между направляющей шпонкой и пазом, для размера 10 и сопряжения H8/h8 S=0,054 мм; l – расстояние между шпонками, 250мм.
=80*0,054/250=0,017 мм.
Погрешностью износа установочных элементов приспособления ввиду её незначительности можно пренебречь.
Погрешность смещения режущего инструмента 
определится как
Где 
– точность деления шкалы механизма перемещения фрезы, 0,005 мм; 
– точность изготовления щупа, 0,004 мм.
Тогда =0,004+0,005=0,009 мм.
Экономическую точность обработки находим по таблицам [2,6].
В результате получистового фрезерования получаем точность по 14 квалитету. В данном случае w=90 мкм=0,09 мм.
Подставив в формулу полученные значения составляющих:
2=0,02 мм.
По ГОСТ 24643-81 [5, с. 108] округляем допуск до ближайшего значения из ряда 0.02, 0.05, 0.1. Принимаем 
=0.02мм.
На чертеже общего вида проставляются размеры 111 и 80 от плоскости установочного элемента до рабочей плоскости установа.
В нашем случае допуск на размер 111 составит (0,25…0,5)*0,35=0,0875…0,175 мм.
Следовательно, допуск на расстояние, которое необходимо указать на чертеже для размера 111 составит 0,1 мм.
5 Расчёт усилия зажима
Для обеспечения надежного закрепления детали при обработке необходимо, что бы с помощью зажимных элементов и устройств базовые поверхности детали были прижаты к опорным элементам.
Составим схему воздействия сил резания и сил зажима.
Рисунок 5.1 – Схема расчета усилия зажима
Рассчитаем силу резания Pz, пользуясь эмпирической формулой:
*10
где Sz= 0,12 мм/зуб – подача на зуб;
Z=16– число зубьев фрезы;
n=160 мин-1 - частота вращения фрезы;
Ср= 30,2; x=0,83; y=0,65; u=1; q=0,83; w=0;
В= 14 мм (ширина фрезерования);
t= 6 мм (глубина фрезерования).
Pz=(10*30*60,83*0,120,65*141*16)/(631*1600)=2406Н.
Повороту детали под воздействием этого усилия препятствует клиновой зажим.
Для принятой схемы закрепления усилие зажима заготовок определяется по формуле [2]:
Где Q – зажимное усилие,Н, 
-угол скоса клина, 
- угол трения по наклонной плоскости клина, 
-угол трения по горизонтально плоскости клина;
Т.к. зажимное усилие направлено против резания, то:
Q=K*Pz (K – коэффициент запаса)
К=К0*К1*К2*К3*К4.
К0=1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;
К1 – коэффициент учитывающий состояние поверхностей заготовок, для чистовой заготовки К1=1,0;
К2 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента К2=1,2
К3 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. К3=1.2
К4- коэффициент учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления. К4=1,6 для ручного привода с неудобным расположением рукоятки.
К=1*1,2*1,2*1,6=2,3.
Q=2,3*2406=5543 Н;
=30°, 
=5°50’;
W=5543/tan(30°+5°50’)+tan(5°50’)= 6759 Н.
По справочнику определяем усилие,создаваемое шпилькой М24, которое составляет 17кН [2], что превышает необходимое (рассчитанное) усилие, следовательно спроектированный зажимной механизм может обеспечить потребное усилие зажима.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Антонюк, В.Е.. Конструктору станочных приспособлений: справ. пособие / В.Е Антонюк. – Минск: Беларусь, 1991. - 400 с
2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. В 3 т. Т.1 / В.И. Анурьев.– М.: Машиностроение, 1980. – 728 с.
3. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – 4-е изд / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред; под ред. А.Ф. Горбацевич. –Минск.: Вышэйшая школа, 1983.-256 с.
4. Жданович, В.В. Оформление документов и курсовых проектов/ В.В. Жданович, А.Ф. Горбацевич. – Минск: УП «Технопринт», 2002. -99 с.: ил.
5. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 1-08 01 01 «Профессиональное обучение», направление 1-08 01 01 01 «Машиностроение»/А.Ф. Горбацевич, Л.И. Шахрай, В.И. Пилипенко, С.Г. Койда - Минск.: БНТУ, 2007г – 84 с.
6. Поливанов, П.М. Таблицы для подсчета массы деталей и материалов: Справочник. – 10-е изд./ П.М Поливанов, Е.П. Поливанова. – М.: Машиностроение, 1975. -304 с.
7. Режимы резания металлов: Справочник/ Ю.В. Барановскоий; под ред. Ю.В. Барановского. – М.: Машиностроение, 1972. – 407 с.
8. Справочник технолога-машиностроителя. т.1 / А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова; под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1972. – 694 с.
9. Справочник технолога-машиностроителя. т.2 / А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова; под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с.
Содержание
1. Определение конструкторского кода детали и расчет ее массы………………………………………………………………………3
2. Разработка содержания технологической операции…………………….……………………………………………5
2.1. Выбор метода обработки поверхности ……………………………5
2.2. Выбор оборудования, режущего и вспомогательного
инструментов……………………………………………………………5
2.3. Расчет режимов резания……………………………………………………………………5
2.4. Разработка теоретической схемы базирования………………………………………………………………6
2.5. Нормирование технологических операций………………………. 9
3. Разработка конструкции станочного приспособления……….…..…………………………………………….11
4. Расчёт усилия зажима в приспособлении………………..……..….……………………………...15
Список литературы……………………………………………….....…..17
Приложение. Спецификация приспособления (1 лист)
|
|
|
