Технологическая оснастка

• Введение
• 1. Техническое задание на проектирование
• 1.1 Разработка схемы базирования и закрепления детали на операции

1.2 Расчет режимов резания

• 1.3 Расчет штучного времени на операцию
• 2. Выбор и обоснование основных элементов приспособления
• 3. Разработка принципиальной схемы приспособления и краткое описание принципа его действия
• 4. Силовой расчет приспособления
• 4.1 Расчет необходимой силы зажима заготовки
• 4.2 Расчет необходимой силы на штоке гидроцилиндра
• 4.3 Выбор гидроцилиндра
• 5. Расчет приспособления на точность
• Список литературы

Технологическая оснастка — это средства производства, дополняющие оборудование и предназначенные для выполнения определенной части технологического процесса. Современные механосборочные цехи располагают большим парком приспособлений. Наиболее значительную их долю (80−90% общего парка приспособлений) составляют станочные приспособления, предназначенные для установки заготовок, а в ряде случаев и направления режущих инструментов при выполнении технологических операций механической обработки на металлорежущих станках.

В зависимости от типа станка станочные приспособления подразделяют на токарные, сверлильные, фрезерные, расточные, шлифовальные и др. С их помощью совместно с приспособлениями для базирования и закрепления режущих инструментов осуществляется наладка технологической системы «станок — приспособление — инструмент — деталь» (СПИД) для обеспечения оптимальных условий выполнения технологических операций.

Применение станочных приспособлений позволяет:

* устранить разметку заготовок перед обработкой;

* повысить точность обработки;

* увеличить производительность труда на операции;

* снизить трудоемкость изготовления деталей;

* облегчить условия работы на операции и обеспечить ее безопасность;

* расширить технологические возможности оборудования;

* организовать многостаночное обслуживание;

* применить технически обоснованные нормы времени;

* сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

1. Техническое задание на проектирование

Спроектировать приспособление для операции сверления двух отверстий O. Годовая программа 80 000 шт.

Цель — повышение производительности труда и снижение влияния человеческого фактора на точность выполнения данного размера.

Приспособление должно обеспечить:

1) точную установку и надежное закрепление детали, ее постоянное положение относительно базовых поверхностей приспособления;

2) стабильное и надежное закрепление самого приспособления на столе станка;

3) удобство в установке, закреплении и снятии детали. Время установки и закрепления меньше 0,05 минут.

Исходные данные для проектирования:

1) заготовкой для данной детали служит штамповка

2) производственный участок специализируется на механической обработке

3) Режущий инструмент — сверло.

Рисунок 1 — Прихват (материал — сталь 35 ГОСТ 1050–88)

1. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий — Н14, валов — h14, остальных — .

При обработке заготовки на операции приспособление должно обеспечить достижение заданной точности следующих размеров: 20 ± IT14/2; 45 ± IT14/2, ф11H14

1.1 Разработка схемы базирования и закрепления детали на операции

Приспособление применяется для установки детали при сверлении отверстия. Установочная база — ось симметрии (В); направляющая — плоскость (А); опорная — опорная точка (Б).

Рисунок 2 — Схема базирования заготовки

1.2 Расчет режимов резания Глубина резания: t = 5,5 мм;

Подача: S = 0,3 мм/об; [15, таб. 25, стр. 277]

Скорость резания определяется по формуле:

где = 9,8 — коэффициент, учитывающий вид обработки и условия работы инструмента [15, таб. 28, стр. 278];

D = 11 мм — диаметр сверла;

K_v = 0,7 — поправочный коэффициент, является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки K_mv, состояние поверхности заготовки K_nv, материала инструмента K_uv;

q=0,4; y=0,5; m=0,2 — показатели степеней [15, т. 28, стр. 278];

Т = 50 мин. — стойкость инструмента [15, таб. 30, стр. 279];

;

Частота вращения шпинделя станка определяется по формуле:

;

.

Корректировочная частота вращения шпинделя станка n=200 об/мин.

Действительная скорость резания:

/мин;

Крутящий момент при сверлении определяется по формуле:

где К_Р = 0,75; С_М = 0,0345; q = 2; y = 0,8 [15, табл. 32, стр. 281]

Осевая сила при сверлении определяется по формуле:

где К_Р = 0,75; С_P = 68; q = 1; y = 0,7 [15, табл. 32, стр. 281]

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Таблица 1 — Режимы резания

1.3 Расчет штучного времени на операцию

Штучное время на операцию определяется по формуле:

мин.

где Т_О — основное время, определяется по формуле:

мин.

где L_i — длина рабочего хода инструмента, мм;

Т_В — вспомогательное время, мин.;

Т_ОБС — время на обслуживание рабочего места:

мин.

Т_ОП — оперативное время:

мин.

Т_ОТЛ — время на отдых и личные потребности:

мин.

Установка и снятие детали вручную — 0,07 мин.;

Зажим детали рукояткой гидравлического зажима — 0,03 мин.;

Включение и выключение станка — 0,01 мин.;

Подвод и отвод инструмента — 0,04 мин.;

Контроль детали калибром — 0,03 мин.

Т_В = 0,2 мин.;

Т_ОП = 1,3+0,2=1,5 мин.;

Т_ОБС = 0,08 мин.;

Т_ОТЛ = 0,11 мин.;

Т_ШТ = 1,3+0,2+0,08+0,11 = 1,7 мин.

2. Выбор и обоснование основных элементов приспособления

сверлильный резание заготовка гидроцилиндр

По виду выполняемой операции приспособление относится к типу сверлильных. Исходя из типа производства, приспособление относится к системе «неразборное специальное приспособление (НСП)» .

Привод — гидравлический т.к. использование механического привода в массовом производстве нецелесообразно. Гидравлический привод не требует дополнительных затрат т.к. питается от гидростанции станка.

Применение вспомогательных устройств не требуется т.к. заготовка обладает малыми габаритами и весом.

Высокую производительность обработки и заданную точность обеспечивает гидропривод за счет уменьшения времени на закрепление детали в приспособлении за счет постоянства величины прижимной силы.

3. Разработка принципиальной схемы приспособления и краткое описание принципа его действия

Разработку схемы приспособления начинаем с изображения на листе в необходимом количестве проекций контуров обрабатываемой заготовки штрихпунктирными линиями. Далее вокруг контуров заготовки последовательно вычерчиваем элементы приспособления (сначала установочные, затем зажимные элементы с приводом, элементы для направления режущего инструмента). Последним чертим контур корпуса приспособления. Вариант схемы приспособления, в котором реализуется выбранная схема базирования и закрепления заготовки, представлен на рис. 3. После установки заготовки на опоры поз. 3,4, упираем ее в упор. После этого, повернув газораспределительный кран в положение зажим, осуществляется подача рабочей жидкости в полость цилиндра (поз. 1), шток цилиндра толкает рейку (поз. 6). Рейка вращает шестерню, соединенную с винтами (поз.5). Винты, вращаясь сводят губки 3 и 4. Происходит зажим детали. Все приспособление собрано на основании 1 и базируется на столе станка с помощью шпонок 7.

Рисунок 3 — Схема приспособления

4. Силовой расчет приспособления

4.1 Расчет необходимой силы зажима заготовки

Подготовим расчетную схему нагружения заготовки (рисунок 4), на которой покажем действующие на заготовку силы и их точки приложения.

· Q — необходимая (искомая) сила зажима;

· Qf — сила трения в месте контакта заготовки с опорами;

Рисунок 4 — Схема нагружения заготовки

k — коэффициент запаса зажима (k = 2);

f — коэффициент трения стали по стали (f = 0,09);

Во время обработки момент резания стремится повернуть заготовку вокруг оси сверления, ему препятствуют силы трения в местах контакта заготовки с опорами, а так же сила трения, возникающая в месте контакта заготовки с прижимом.

Мz=0

Qf*0.050=k*Mкр

Q=k*Mкр/(0.050*f)=2*39.3/(0.050*0.09)=7000 Н

4.2 Расчет необходимой силы на штоке гидроцилиндра

Сила прижима обеспечивается передачей винт-гайка, крутящий момент, необходимый для ее создания, расcчитывается по формуле

Т=0.5*d2*Q*tg/

Т=0,5*0,018*7000*tg20/0.8=240 Н*м

Усилие на штоке гидроцилиндра будет равно:

W=T/(d½)/

W=240/(0.020/2)/0,8=6300 H

4.3 Выбор гидроцилиндра

W=6300 Н — сила на штоке

D=20 мм= 0,020 м — диаметр гидроцилиндра из стандартного ряда Давление в гидроцилиндре будет равно

P=W/S=4*W/(Pi*d²)

Р=4*6300/(3,14*0,02²)=5 000 000 Па=50 бар

5. Расчет приспособления на точность

В выбранной схеме базирования заготовки в приспособлении технологическая и измерительная базы совпадают. Следовательно, исключается погрешность базирования заготовки. Тем не менее, имеет место погрешность установки приспособления на стол станка.

Цепь А. Расстояние от торца детали до оси отверстия в пределах 200,26

А=200,26 — Расстояние от торца детали до оси отверстия А1=20,01 — расстояние от оси симметрии шпонок приспособления до оси отверстия детали. Допуск на это звено определяется точностью станка.

А2=18 — расстояние от оси симметрии призм до торца детали. Допуск на это звено определяется точностью приспособления и находится из размерной цепи.

Решаем цепь методом полной взаимозаменяемости

Т2=Т-Т1=0,52−0,02=0,5

Таким образом А2=180,25

1. Андреев, Г. Н. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: учеб. пособие / Г. Н. Андреев, В. Ю. Новиков, А. Г. Схиртладзе; под ред. Ю. М. Соломенцева. — 2-е изд. испр. — М.: Высш. шк., 1999. — 415 с.

2. Ансеров, М. А. Приспособления для металлорежущих станков. Расчеты и конструкции. — М.; Л.: Машиностроение, 1975. — 656 с.

3. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. — 9-е изд., перераб. и доп. / под ред. И. Н. Жестковой. — М.: Машиностроение, 2006. — Т.1. — 928 с. — Т. 2. — 960 с. — Т. 3 — 928 с.

4. Биргер, И. А. Расчет на прочность деталей машин: справочник / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. — 702 с.

5. Горохов, В. А. Проектирование и расчет приспособлений: учеб. пособие. — Минск: Вышэйш. шк., 1986. — 238 с.

6. Горошкин, А. К. Приспособления для металлорежущих станков: справочник. — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. 303 с.

7. Допуски и посадки: справочник: в 2 ч. / под ред. В. Д. Мягкова. — 6-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1983.

8. Колесов, И. М. Основы технологии машиностроения: учебник. — 3-е изд., испр. — М.: Высш. шк., 2001. — 592 с.

9. Корсаков, В. С. Основы конструирования приспособлений: учебник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1983. — 277 с.

10. Кузнецов, Ю. И. Оснастка для станков с ЧПУ: справочник / Ю. И. Кузнецов, А. Р. Маслов, А. Р. Байков. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990. — 512 с.

11. Машиностроение. Энциклопедия / ред. совет: К. Ф. Фролов (пред.) и др. — М.: Машиностроение. Технология изготовления деталей машин. Т. III-3 / А. М. Дальский, А. Г. Суслов, Ю. Ф. Назаров и др.; под общ. ред. А. Г. Суслова. — 2006. — 840 с.

12. Обработка металлов резанием: справочник технолога / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; под общ. ред. А. А. Панова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 2004. — 784 с.

13. Переналаживаемая технологическая оснастка / В. Д. Бирюков, А. Ф. Довженко, В. В. Колганенко и др.; под общ. ред. Д. И. Полякова. — М.: Машиностроение, 1988. — 256 с.

14. Планшей, Г. И. Конструкции приспособлений агрегатных станков и автоматических линий: альбом / Г. И. Планшей, Н. У. Марголин. — М.: Машиностроение. 1990. — 240 с.

15. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под. ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. — 5-е изд., исправл. — М.: Машиностроение-1, 2003. — Т. 2. — 912 с. — Т. 2. — 944 с.

16. Станочные приспособления: справочник: в 2 т. / ред. совет: Б. Н. Вардашкин (пред.) и др. — М.: Машиностроение, 1984. — Т. 1 / под ред. Б. Н. Вардашкина, А. А. Шатилова. — 592 с.

17. Станочные приспособления: справочник: в 2 т. / ред. совет: Б. Н. Вардашкин (пред.) и др. — М.: Машиностроение, 1984. — Т. 2 / под ред. Б. Н. Вардашкина, В. В. Данилевского. — 656 с.

18. Схиртладзе, А. Г. Станочные приспособления: учеб. пособ. / А. Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков. — М.: Высш. шк., 2001. — 110 с.

19. Технология машиностроения (специальная часть): учебник / А. А. Гусев, Е. Р. Ковальчук, И. М. Колесов и др. — М.: Машиностроение, 1986. — 480 с.