Проектирование установочно-зажимного приспособления для фрезерования шестигранника

Комитет по образованию Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Санкт-Петербургский технический колледж»

 

Специальность 151901 Технология машиностроения

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 
по дисциплине «Технологическая оснастка»

наименование дисциплины

на тему «Проектирование установочно-зажимного приспособления для фрезерования шестигранника»

тема курсовой работы (проекта)

 

 

 

 

 

	Выполнил: Студент 3 курса, группы № 301 Хасанов Гафур Фамилия, Имя
	Проверил: Преподаватель  Ведерникова М.А.
	Оценка________________________   Дата _____________   Подпись________________________

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2014 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение	4
Глава 1.Анализ исходных данных	5
1.1Описание конструкции детали, операции, для которой необходимо разработать приспособление	5
1.2Разработка схемы базирования детали на данной операции	7
1.3Выбор типа приспособления и описание принципа его работы	8
Глава 2.Расчетно-конструкторская часть
2.1.Расчет погрешности базирования.	9
2.2. Расчет режимов резания	11
2.3. Разработка схемы силового замыкания заготовки в приспособлении	13
2.4. Расчет усилия зажима заготовки  в приспособлении	15
Заключение	17
Библиографический список	18

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Цели и задачи курсового проектирования

Курсовое проектирование по предмету «Технологическая оснастка» является самостоятельной расчетно-конструкторской работой студентов, предусмотренной учебным планом.  Целью выполнения курсовой работы является закрепление учебного материала предмета, проверка способности студентов самостоятельно  проанализировать назначение и условия, в которых находится каждая проектируемая деталь, и дать наиболее рациональное конструкторское решение с учетом технологических, эксплуатационных и экономических требований.

В процессе выполнения курсового проекта студенты приобретают навыки пользования технической и справочной литературой, развивают умение вести вычислительную работу. Курсовая работа должна соответствовать современному уровню проектирования технологической оснастки.

 

 

 

 

 

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

1.1 Описание конструкции детали, операции, для которой необходимо разработать приспособление

Обрабатываемая деталь - штуцер, представляет собой тело вращения. Материал – сталь ст 3. Деталь имеет форму втулки, на ободе которой имеются 6 граней. Исходя из годовой программы выпуска 10000 шт. принимается крупносерийное производство.

Производится фрезерование шести граней. Заготовка базируется по наружной поверхности и торцу. Закрепление осуществляется по наружному диаметру. В качестве инструмента для обработки используется фреза концевая ø18, изготовленная из материала Р9К5. Для осуществления данной операции используется вертикально-фрезерный станок 6Т10. Базовым элементом станка для установки приспособления является стол, на который можно установить приспособление.

Данная операция состоит из следующих переходов:

• установить и закрепить деталь;
• фрезеровать грани штуцера;
• снять деталь.

Фрезерование методом обкатки для среднесерийного производства является наиболее производительным, нежели, чем методом копирования. Марка материала режущей кромки – быстрорежущая инструментальная сталь Р9К5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технические характеристики вертикально-фрезерного станка 6Т10

Таблица 1

Технические данные
Размеры рабочей поверхности горизонтального стола (съемный), мм		1250х260
Наибольший продольный ход (ось X), мм		800
Наибольший вертикальный ход (осьZ), мм		400
Наибольший поперечный ход (ось Y), мм		220
Расстояние от торца вертикального шпинделя до рабочей поверхности горизонтального стола (с пересатновкой стола), мм		45...400
Мощность главного двигателя, кВт	горизонтальный шпиндель	1,1
	вертикальный шпиндель	3
Обороты шпинделя, об/мин	горизонтальный шпиндель	50...2240
	крутящий момент, макс., Нм	155
Количество, вручную переключаемых скоростей инструмента		12
Скорости рабочих подач, мм/мин	продольное/поперечн	20...1000
	вертикальное	10...500
Скорости ускоренных перемещений, м/мин	продольное/поперечн	3,35
	вертикальное	1,7
Поворот оси вертикального шпинделя в продольной плоскости, град.		±45
Ход гильзы вертикального шпинделя, мм		60
Концы шпинделей по ГОСТ 24644, DIN2080		SK40
Зажим-отжим инструмента		ручной
Габаритные размеры, мм		1925х1835х1808
Вес, прибл., кг		1500

 

 

На этом станке можно осуществлять черновое и чистовое фрезерование. Кинематика станка состоит из цепей главного движения, движения подачи, цепи ускоренного перемещения подвижной стойки, в которую установлен шпиндель.

 

1.2 Разработка схемы базирования детали на данной операции

 

Для данной операции была выбрана схема базирования по наружному

диаметру и торцу.

 

 

 

Рис. 1. Схема базирования.

 

1.3Выбор типа приспособления и описание принципа его работы

Изучив исходные материалы и типовые конструкции, разработана

конструктивная схема приспособления. На основании исходных материалов и типовых конструкций фрезеровочных приспособлений была разработана конструктивная схема приспособления для фрезерования граней.

Выбранный тип приспособления – делительное приспособление, в которое устанавливается деталь. Приспособления устанавливаются на столе станка. Сборочный чертеж приспособления представлен на отдельном листе.

Принцип работы

Делительные приспособления применяют для фрезерования лысок, шпоночных пазов, кулачков, зубчатых муфт, квадратов, шестигранников. Обработка таких деталей связана с их поворотом на определенный угол. Обрабатываемую заготовку закрепляют на оправке, конус которой вставляют в отверстие вала 3.

          Последний вращается в бронзовой втулке 2, запрессованной в корпусе 1. Деление на 6 частей осуществляют при повороте вала 3 рычагом 6 за ручку фиксатора 7, конусная часть которого входит в отверстие делительных дисков 4 или 5, имеющих соответственно 4 и 6 отверстий. Отверстия концентрично расположены относительно оси втулки 2 и вала 3. После деления вал 3 фиксируется сухарями 8 и 9 поворотом ручки 11 с гайкой 10.

 

 

2.РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1.Расчет погрешности базирования

 

 Так как конструкторская база совпадает с технологической, то погрешность базирования равна нулю. При установке детали по одному отверстию и двум плоскостям необходимо выполнить расчеты, связанные с установкой на оправку.

Определяем наибольший зазор в соединении отверстия штуцера

Ø 30 Н7 (+0,021) с оправкой Ø 30 g6 по формуле:

где= 30,021 – наибольший предельный диаметр отверстия заготовки;

= 29,979 –

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 2.   Схема установки детали в оправку.

 

При наличии зазора ось отверстия (конструктивная база) может смещаться относительно оси кулачков (установочной базы) на величину эксцентриситета е, равного половине зазора. В результате несовпадения баз возникает погрешность базирования в виде биения наружной относительно внутренней, равная двум эксцентриситетам.

Предполагая худший случай, т.е. что в сопряжении возможен максимальный зазор Smax= 2e, получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Smin– минимальный зазор;

–   допуски на диаметры отверстия и оправки.

= 0,008 + 0,021 + 0,013 = 0,042 мм.

Так как  не превышает допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr = 0,05 мм, то данная посадка с зазором нам подходит.

 

 

2.2. Расчет режимов резания

Операция: черновое фрезерование граней.

Инструмент: фреза концевая модульная однозаходная, класс точности С.

Период стойкости фрезы: Т = 120 мин.

Диаметр фрезы: ⍉ = 18 мм.

Станок: вертикально-фрезерный станок 6Т10 ,

Деталь: штуцер с 6 гранями.

Материал детали: ст 3, НВ = 170-207.

Количество граней: 6.

 

Берём из таблицы зависимости модуля и нормативной мощности привода главного движения значение нормативнойподачи при черновом нарезании, , Nн = 1,1 КВт.

Находим из справочника необходимые поправочные коэффициенты на нормативную потребляемую мощность и подачу в зависимости от:

КмN(s) – материала (ст 3) = 1

КωN(s) – принятого количества осевых перемещений (0) = 1

Определяем мощность, потребляемую на резание:

N = Nн *КмN *КωN *КβN= 1,1 * 1 * 1 * 1 = 1,1 КВт

Найденное значение мощности проверяется по мощности электродвигателя с учетом К.П.Д. станка, при Nд = 7,5 и η = 0,5 мощность на шпинделе составит:

Nэ = Nд * η = 7,5 * 0,5 = 3,75 КВт.

Следовательно, мощности нам хватит, чтобы фрезеровать

Выбираем нормативную скорость резания из таблицы, если нам известны

модуль и оборотная подача, υн = 32 м/мин.

Также находим из справочника необходимые поправочные коэффициенты на нормативную скорость резания в зависимости от:

Кмυ – материала (ст 3) = 1

Кωυ – принятого количества осевых перемещений (0) = 1

Находим нормативную скорость резания:

υ = υн * Кмυ * Кωυ * Кβυ = 32 * 1 *1 *1 = 32 м/мин.

Определяем число оборотов фрезы в минуту:

 об/мин.

 

 

 

 

 

 

Для работы принимается ближайшее имеющееся на станке число оборотов n = 80 об/мин, тогда фактическая скорость резания будет равна:

 

м/мин

Для дальнейшего расчета основного технологического времени, необходимо определить величину врезания и перебега:

мм.

Определяем основное (технологическое) время:

мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Разработка схемы силового замыкания заготовки в приспособлении

В качестве привода приспособления в условиях среднесерийного производства лучше взять пневмоцилиндр, работающий от общей пневмосети. При этом возможно значительное снижение вспомогательного времени, снижение утомляемости рабочего, а значит увеличение производительности и снижение себестоимости продукции.

 

В процессе обработки отверстия на зубчатое колесо действует момент М силы резанияPz, из-за чего заготовка стремится опрокинуться за счет плеча a, тянущее усилие Qтян. на штоке пневмоцилиндра преобразуется в силу W зажатия заготовки, которая определяется по формуле:

k * Pz* a = W * r  => 

При этом сила Wзажатия по значению должна быть такой, чтобы возможно было удержание заготовки от опрокидывания.

Тянущее усилие рассчитывается по формуле:

W * l = Qтян * L => 

 

 

 

 

Схема воздействия силы резания на заготовку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Расчет усилия зажима  заготовки в приспособлении

Прежде чем приступить к расчету усилия зажима заготовки в приспособлении, необходимо рассчитать силу резания, которую можно найти через затрачиваемую мощность:

 => 

H

Также рассчитаем общий поправочный коэффициент, который зависит от:

k0 – гарантированный коэффициент запаса — рекомендуется принимать для всех случаев равным 1,5.

k1– коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, вызывающих увеличение сил резания. При черновой обработке k1=1,2.

k2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента. При зубофрезеровании k2 = 1,7

k3 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. При обработке без ударов k3=1,0.

k4 –коэффициент, учитывающий постоянство развиваемых сил зажима. Для механических устройств прямого действия (пневматических, гидравлических и т.п.) k4=1,0.

k5–коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном расположении и малом диапазоне угла её поворота k5=1,0.

k6 –коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку. Если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта, k6=1,0.

k = k0 *k1 *k2 *k3 *k4 *k5 *k6 = 1,5 * 1,2 * 1,7 *1 * 1 * 1 * 1 = 3,06

 

 

 

Рассчитываем силу зажима:

Н

Далее находим тянущую силу:

 

Исходя из формулы:

Определяем разность квадратов диаметров пневмоцилиндра и его штока: