Композиционные материалы

(/4/, стр. 291, таблица 41).

n = 1858 - частота вращения шпинделя станка;

Крутящий момент на шпинделе:

                                                             (29)              

Мощность резания (эффективная):

                                                                (30)

Выбранные режимы резания  по мощности станка подходят. Остальные  режимы резания назначаем по общемашиностроительным нормативам режимов резания /5/.

1. Для концевой фрезы диаметром 50 мм из стали Р6М5 (охлаждение эмульсией):

скорость резания v = 71-87 м/мин,

подача s = 0,1 мм/зуб,

глубина резания t = 3,5-8 мм,

частота вращения n = 455-556 об/мин,

эффективная мощность N_е=1,25 кВт;

2. Для концевой фрезы диаметром 40 мм из стали Р6М5 (охлаждение эмульсией):

скорость резания v = 68-86 м/мин,

подача s = 0,1 мм/зуб,

глубина резания t = 3,5-8 мм,

частота вращения n = 540-683 об/мин,

эффективная мощность N_е=1,25 кВт;

3. Для концевой фрезы диаметром 30 мм из стали Р6М5 (охлаждение эмульсией):

скорость резания v = 70-79 м/мин,

подача s = 0,1 мм/зуб,

глубина резания t = 3,5-5,5 мм,

частота вращения n = 695-783 об/мин,

эффективная мощность N_е=1,25 кВт;

4. Для концевой фрезы диаметром 20 мм из стали Р6М5 (охлаждение эмульсией):

скорость резания v = 71-80 м/мин,

подача s = 0,1 мм/зуб,

глубина резания t = 3,5-5,5 мм,

частота вращения n = 1130-1270 об/мин,

эффективная мощность N_е=1,25 кВт;

5. Для сверла спирального диаметром 31,5 мм из стали Р6М5 (охлаждение эмульсией):      

скорость резания v = 40 м/мин,

подача s = 1 мм/об,

глубина резания t до 43 мм,

частота вращения n = 404 об/мин,

эффективная мощность N_е = 1,1 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Конструкторская  часть

 

Основанием  для проектирования приспособления является заявка-задание на проектирование приспособления,  выданная на основе разработанного в дипломном проекте  технологического процесса механической обработки фитинга, утверждённая кафедрой "Авиастроение" ДГТУ.

Цель и  назначение приспособления

           Приспособление проектируется с целью оснащения технологической операции фрезерования внутреннего контура заготовки и предназначено для:

• точной установки фитинга относительно режущего инструмента - фрезы;
• надёжного закрепления фитинга в процессе обработки;
• обеспечения точных параметров плоскости и ее положения относительно других поверхностей фитинга;
• снижение временных и физических затрат, связанных с установкой, закреплением и снятием заготовки.

 

2.1 Технические требования, предъявляемые к приспособлению

 

Общие требования к приспособлению:

• В конструкции приспособления должны быть предусмотрены установочные и зажимные элементы для обеспечения точного базирования и надежного закрепления заготовки в приспособлении.
• Габаритные размеры приспособления должны обеспечить возможность его установки на рабочем столе выбранного станка.
• Для установки приспособления на стол станка с применением мускульной силы его масса не должна превышать 16 кг.
• Конструкция быстро изнашиваемых элементов должна обеспечивать их быструю замену.
• Для установки приспособления на стол станка размеры и конструкция его основной базы должны быть выполнены в соответствии с посадочными местами стола станка.
• Минимальный срок службы приспособления – 5 лет.

Требования  к технологичности:

• Конструкция приспособления должна обеспечивать свободный доступ к местам, требующим контроля, регулировки и технического обслуживания.

Требования  к безопасности:

• Приспособление должно соответствовать общим требованиям безопасности, изложенным в методической и справочной литературе по проектированию приспособлений.

Эстетические  и эргономические требования:

• Компоновка приспособления должна создавать впечатление целостной конструкции.
• Органы управления приспособлением должны обеспечивать удобство пользования ими.

 

2.2 Разработка теоретической схемы базирования заготовки

 

Анализ поверхностей показывает, что наибольшую протяженную площадь контакта с установочными элементами приспособления может иметь поверхность 1 или 2 по усмотрению. Однако площади контакта этих поверхностей не достаточно для реализации их в качестве установочной базы. Поэтому, для обеспечения дополнительного контакта с установочными элементами приспособления необходимо применять подводимую опору. Следовательно, в качестве установочной базы принимаем поверхность 1 совместно с подводимой опорой. Эта база лишает заготовку трех степеней свободы - перемещения вдоль оси Z (опорная точка 1) и двух поворотов вокруг осей X и Y (опорные точки 2 и 3). Эта поверхность заготовки предварительно не обрабатывается и используется как черновая база.

В качестве направляющей базы выбираем поверхность 3 левого ребра заготовки. Эта база лишает заготовку двух степеней свободы – перемещения вдоль оси X (опорная точка 4) и вращения вокруг оси Z  (опорная точка 5).

В качестве третьей базы выбираем поверхность 4 верхнего ребра заготовки. Эта поверхность выполняет роль опорной базы, так как лишает деталь одной степени свободы – перемещения вдоль оси Y (опорная точка 6).

Все поверхности заготовки, используемые под базы, предварительно не обрабатываются и используются в качестве черновых баз.

Теоретическая схема базирования заготовки представлена на рис. 13.

 

Рис. 13 Теоретическая схема базирования заготовки на операцию фрезерования 

Таким образом, для проведения операции фрезерования заготовка лишена всех шести степеней свободы.

 

2.3 Выбор конструкции, количества и расположения установочных элементов

 

В соответствии с методическими указаниями «Реализация  теоретической схемы базирования приспособлений» выбираем для нашего случая:

1) При базировании  по поверхности 1 – плоская поверхность плиты и подводимая опора (на сборочном чертеже приспособления 151001.310601.09.00СБ - Позиция 1, 3);

2) При базировании  по поверхности 3 – плоская поверхность плиты (на сборочном чертеже приспособления 151001.310601.09.00СБ  - Позиция 1);

3) При базировании по поверхности 4  - плоская поверхность плиты (на сборочном чертеже приспособления 151001.310601.08.00СБ  - Позиция 1).

Выбранный комплект баз состоит из 3-х взаимно перпендикулярных плоскостей. Так как установочная база заготовки не является крупногабаритной (L×b = 153×108 мм) и в процессе обработки занимает горизонтальное положение, обращенное вверх, выбираем для нее установочный элемент – плиту. Для ориентирования и закрепления плиты на столе станка, в ней предусмотрены три сквозных отверстия под пальцы с буртом и два паза под Т-образные болты соответственно.  

В нашем случае установочными элементами для направляющей и опорной баз будут являться боковые плоские поверхности плиты.

 

2.4 Расчет погрешности обработки заготовки

Составление размерной цепи для расчета точности обрабатываемой поверхности не целесообразно. Это связано с тем, что заготовка имеет сложную форму и описание некоторых ее поверхностей с помощью линейных размеров невозможно. Поэтому, для достижения необходимых норм точности при изготовлении и контроле заготовки,  необходимо использовать плазово-шаблонный метод. Этот метод подразумевает использование шаблонов контура - специальных, индивидуальных инструментов контроля.

 

2.5 Разработка  схемы действия сил и определение  величины силы 

зажима заготовки

2.5.1 Разложение сил, действующих на заготовку при фрезеровании

 

Силу резания, возникающую  при фрезеровании контура, можно разложить на три составляющие Р_z, P_y, P_x, каждая из которых может по разному влиять на положение заготовки. Схема действия сил, возникающих при фрезеровании, приведена на рис. 14.

Рис. 14 Схема действия сил, возникающих при встречном фрезеровании

 

Эти силы, приложенные  к заготовке, стремятся нарушить ее положение, достигнутое при базировании.

Силы резания и крутящий момент рассчитываются по формулам:

Исходные данные:

Марка обрабатываемого  материала - сплав АК-6, HB>170;

D = 30 мм – диаметр фрезы;

s_z = 0,1 мм/зуб – подача;

t = 2 мм. – глубина резания;

z = 4 – число зубьев фрезы;

B = 48 мм. – ширина фрезерования;                                  

Сила резания –  окружная сила:

                                     ,                             (31)

где С_р = 68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0; K_mp = 2,75; K = 0,25; (/4/, стр. 291, Таблица 41.)

n = 780 - частота вращения шпинделя станка;

Крутящий момент на шпинделе:

                                                            (32)

 

2.5.2 Определение коэффициента запаса К.

 

Силы резания  рассчитывают по формулам теории резания металлов или выбирают по нормативам. Но при расчетах сил зажима, силы резания увеличивают, вводя коэффициент запаса К и гарантируя тем самым надежность закрепления заготовки.

Этот коэффициент  кроме нестабильности сил резания учитывает еще ряд отклонений, возникающих при обработке, которые могут привести к увеличению действующих внешних сил. Он учитывает неоднородность качества материала заготовок, затупление режущих инструментов, изменения положений опорных реакций в результате отклонений в пределах допусков реальных технологических баз от геометрически правильной формы и т. д.

В зависимости  от конкретных условий выполнения технологической операции значение К следует выбирать дифференцированно. Величину К можно определить как произведение первичных коэффициентов:

                                   К= К₀ · К₁ · К₂ · К₃ · К₄ · К₅ · К₆,                                (33)

где К_о = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К₁=1,0 - учитывает состояние технологической базы (при чистых базах);                                     

К₂=1,15 - учитывает затупление инструмента;

Кз=1,2 - учитывает ударную нагрузку на инструмент;

К₄=1- учитывает стабильность силового привода (при механизированном приводе);

К₅=1 - характеризует зажимные механизмы с ручным приводом (при удобном зажиме);

К_б=1 - учитывает  определенность расположение опорных точек при смещении заготовки моментом сил (при установке на опоры с ограниченной поверхностью контакта).

К = 1,5∙1∙1,15∙1,2∙1∙1∙1=2,07.

 

2.5.3 Построение схемы действия сил

 

В нашем случае максимальное смещающее воздействие на заготовку при обработке оказывает сила P_h – одна из составляющих окружной силы резания P_z (рис. 16). Сила резания P_h пытается сместить заготовку в направлении подачи фрезы, а крутящий момент резания, вызванный этой силой стремится повернуть заготовку вокруг точки А (рис. 17). Согласно правилу выбора направления силы зажима Q ее необходимо приложить к установочной базе, как к поверхности имеющей наибольшую площадь контакта с установочными элементами приспособления. Следует учитывать, что зажимные элементы не должны мешать обработке поверхностей заготовки. Следовательно, в нашем случае, их необходимо расположить с противоположной стороны от зоны обработки. Для упрощения дальнейших расчетов, силу зажима Q приводим к одной результирующей и помещаем ее в центр заготовки. Схема действия сил приведена на рис. 15.

 

                                   Рис. 15 Схема действия сил

 

2.5.4 Составление  уравнений равновесия

 

Анализируя  схему действия сил, видим, что в  противодействии силе P_h и моменту резания М_рез участвует только сама сила зажима Q, создавая сумму моментов относительно точки А (рис. 17).

Составляем два уравнения  равновесия относительно опорной точки А, из которых определяем величину  необходимой силы зажима:

1) Уравнение равновесия при действии силы Р_h :

                                     ;                                      (34)

                                          .                                           (35)

2) Уравнение равновесия при действии М_рез :

М_рез = KP_hL₂ , тогда: