Приспособление для шлифования с вакуумным зажимом

Оглавление

 

 

1Введение

 

В современных технологических процессах поточно-массового производства затраты на изготовление и эксплуатацию технологической оснастки составляют до 20% себестоимости продукции.

Станочные приспособления классифицируются по типу станков, степени специализации, уровню механизации и вида привода.

В зависимости от типа станков приспособления к ним делятся на токарные, фрезерные, расточные, шлифовальные, сверлильные, зубофрезерные, зубошлифовальные, зубошевинговальные, сборочные, сварочные и другие.

По степени специализации станочные приспособления делятся на:

• Специальные: предназначенные для выполнения только одной операции в серийном и массовом производстве и спроектированные применительно к определенным условиям обработки, базирования, формы и размеров заготовки;
• Переналаживаемые (групповые), используемые для обработки на одной операции группы деталей разных наименований, близких по конструктивно-технологическим параметрам в мелкосерийном производстве;
• Универсально-сборные, применяемые для обработки различных деталей на разных операциях в мелкосерийном производстве, собираемые из стандартных деталей;
• Универсальные, предназначенные для обработки различных деталей при разных типах производства (патроны, тиски, делительные головки, поворотные столы).

По уровню механизации и автоматизации приспособления делятся на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

По источнику энергии привода станочные приспособления делятся на пневматические, пневмогидравлические, магнитные, вакуумные и центробежно-инерционные.

В настоящее время наиболее широко применяются способы воздействия на обрабатываемый материал резанием. Интенсификация этих процессов производится путем применения эффективных схем резания на основе оптимизации толщины срезаемого слоя, создания условий свободного резания, разделение ширины среза по высоте и ширине и так далее. При обработке деталей выполняется ряд необходимых движений инструмента и заготовки обеспечивающих требуемую форму макро и микрогеометрии обработанной поверхности, а некоторых случаях – заданные физико-механические свойства поверхности.

Силовые приводы приспособлений обеспечивают воздействие зажимных элементов на закрепляемую заготовку с заданной силой и в определенном направлении. Наиболее распространены пневматические приводы (поршневые, диафрагменные, пластинчатые, сильфонные). Они просты в изготовлении и обслуживании, их работоспособность не зависит от температуры окружающей среды.

Существуют также вакуумные пневмоприводы, однако их использование сдерживается необходимостью применения вакуумных одно- и двухступенчатых поршневых иди струйных насосов, работающих с использованием сжатого воздуха.

Вакуумные приводы обеспечивают прижим заготовки к опорной плоскости корпуса силой атмосферного давления за счет создания полости с разреженным воздухом с одной из её сторон. В этом случае заготовка не деформируется под действием сосредоточенных сил зажима.

Вакуумный привод применяют при обработке тонкостенных заготовок типа пластин и оболочек с небольшими силами резания. Заготовки могут быть выполнены из различных материалов и иметь базу в виде плоской или пространственной поверхности.

 

 

 

 

2. Описание принципа работы приспособления

 

Вакуумным называются приводы, с помощью которых под обрабатываемой заготовкой или над ней создается разреженная полость, в результате чего деталь надежно прижимается к буртику этой полости всей своей опорной поверхностью силой атмосферного давления.

Конструкция вакуумных приспособлений проста, так как в них не требуется создавать специальных механических устройств для закрепления обрабатываемых деталей. Применение вакуумных приспособлений особенно удобно для обработки плоских тонкостенных деталей из диамагнитных материалов, так как такие детали невозможно укреплять в магнитных и электромагнитных приспособлениях, очень удобных для крепления тонкостенных деталей из магнитопроводных материалов.

Рисунок 2.1 – Конструктивное исполнения вакуумного привода

На опорной поверхности корпуса приспособления по контуру, соответствующему конфигурации базовой поверхности обрабатываемой детали, выполняется специальная канавка, в которую помещается специальная прокладка. Она на определенную высоту выступает из канавки в момент загрузки детали в приспособление. После его включения в сеть вакуумного насоса в полости создается разряжение. Заготовка деформирует прокладку и плотно прижимается к опорной поверхности.

Для зажима заготовок с большими поверхностями используются вакуумные приспособления в виде хорошо обработанных плит со значительным количеством небольших, близко расположенных отверстий. 
3 Расчет режимов резания и технических норм времени

 

Для обработки детали «Пластина» согласно [4, с. 37] используем плоскошлифовальный станок высокой точности модели 3Е711В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 - Технические характеристики станка 3Е711В

Размеры рабочей поверхности стола, мм		630х200
Наибольший размер обрабатываемой заготовки, мм		630х200х320
Наибольшее расстояние от оси шпинделя до зеркала стола, мм		445
Размеры шлифовального круга (Dxbxd)		250х40х76
Максимальная частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин		35
Скорость продольного перемещения стола, м/мин		2…35
Мощность главного электродвигателя, кВт		4
Наибольшее перемещение стола и шлифовальной бабки	продольное, мм	700
	поперечное, мм	250
	вертикальное, мм	320

 

В  качестве режущего инструмента применяем шлифовальный круг со следующей маркировкой: ПП 250х40х76.54С-ПС2.35м/с1кл.А ГОСТ 2424-83. Данный круг, согласно [5, с. 704], имеет следующую расшифровку: абразивный круг плоского типа ПП, наружный диаметр D=250 мм, высота H=40мм, диаметр посадочного отверстия d=76 мм, материал абразива – карбид кремния черный марки 54С с зернистостью 10-П и твердостью С2, в качестве связки используется силикатная связка марки С2, рабочая скорость круга – 35 м/с 1-го класса неуравновешенности, класса точности А.

При шлифовании рассматривается только суммарная сила резания P, которая раскладывается на 3 составляющие: главная Px, радиальная Py и осевая Pz. Схема действия сил показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема закрепления заготовки и действия сил резания

 

По Px  определяется сила, необходимая для поперечной подачи круга или детали; по Py – упругие отжатия или деформации детали и круга, влияющие на точность обработки; по Pz – мощность электродвигателя станка, необходимая для шлифования.

Расчет и назначение режимов резания проведем по методике, согласно [5] и [7].

 ,

где  - коэффициент, характеризующий материал шлифуемой детали. Для чугуна и цветных металлов .

- продольная подача.

Продольная подача обычно назначается в долях ширины круга:

,

где - ширина круга, ;

 принимаем .

.

- скорость детали, ;

 

- глубина резания. Глубина резания  назначается в зависимости от  числа проходов, обеспечивающих  снятие всего припуска, и варьируется  в пределах 0,005…0,09 мм за двойной  ход. Принимаем для черновой обработки  .

Тогда:

.

Осевая и радиальная силы определяются по следующим соотношениям:

 

 

Мощность для шлифования определяется по формуле:

 

где    - коэффициент вида и условий шлифования, .

 

Машинное время определяется по формуле:

 

где - длина продольного хода стола станка

 

где - длина детали, .

;

- перемещение круга в направлении  поперечной подачи

 

где - ширина детали, ;

- ширина круга; .

 

- коэффициент зачистных  заходов. Для чернового шлифования  , принимаем ;

- скорость детали, ;

- глубина резания. Принимаем для  черновой обработки .

- припуск,

Тогда:

 

 

Операционную карту с эскизом на операцию см. приложение А.

 

4. Силовой расчет приспособления

 

Усилие зажима обрабатываемой детали:

 

где - атмосферное давление,  ;

- остаточное давление в камере  после разряжения, ;

- активная площадь, ограниченная  уплотнениями,

 

где - площадь детали,

 

- коэффициент герметичности вакуумной  системы,

 

Сила, предупреждающая поступательное перемещение заготовки под действием сил обработки, определяется следующим образом:

,

где - коэффициент трения между контактирующими поверхностями заготовки и элементами приспособления;

Для обеспечения надежности зажима силы обработки увеличиваются на коэффициент запаса , который определяется из условий обработки:

,

где  - гарантированный коэффициент запаса; .

- коэффициент, учитывающий состояние  поверхности заготовки и затупление  инструмента; .

- коэффициент, учитывающий неравномерность  сил резания из-за непостоянства  снимаемого при обработке припуска; .

- коэффициент, учитывающий изменение  сил обработки при прерывистом  режиме;

- коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых приводами сил зажима;

- коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемых сил зажимных устройств с ручными приводами; .

 - коэффициент, учитывающийся только при установке заготовки по плоскости  и наличии моментов обработки, стремящихся повернуть заготовку на опорах, .

Тогда

 

 

Таким образом, данное приспособление обеспечивает надежное закрепление заготовки в процессе резания.

 

5. Точностной расчет станочного  приспособления.

 

Расчетный размер – 3-0,100

Погрешность изготовления приспособления определяется по формуле:

,

где  - допуск выполняемого при обработке размера детали, ;

- коэффициент, учитывающий отклонение  рассеивания значений составляющих  величин от закона нормального распределения, ;

- коэффициент, учитывающий уменьшение  предельного значения погрешности  базирования при работе на  настроенных станках, ;

- коэффициент, учитывающий долю  погрешности обработки в суммарной  погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления,

 ;

  – экономическая точность обработки, для шлифования по 12 квалитету;

- погрешность базирования, , так как совпадают технологическая и измерительная базы.

- погрешность закрепления, ;

- погрешность установки приспособления  на станке, , так как обработка ведется без переустановки приспособления с обеспечением надежного контакта между станком и приспособлением;

- погрешность, вызванная износом  установочных элементов приспособления, ;

- погрешность от перекоса инструмента, , так как отсутствуют направляющие элементы для инструмента.

 

Таким образом, погрешность изготовления приспособления должна составлять не более 18 мкм.

 

6. Экономический расчет станочного  приспособления

 

Экономический эффект от применения приспособлений определяется путем сопоставления годовых затрат и годовой экономии. Годовые затраты состоят из стоимости приспособления, амортизационных отчислений и расходов на содержание и эксплуатацию приспособления. Годовая экономия получается за счет снижения трудоемкости изготовления обрабатываемых деталей, т. е. за счет сокращения затрат на заработную плату рабочих-станочников и уменьшения цеховых накладных расходов.

,

где - годовая экономия (без учета годовых затрат на приспособление), руб;

- годовые затраты на приспособление, руб.

Годовая экономия:

 

где - штучное время при обработке детали без приспособления или в универсальном приспособлении, ;

- штучное время при  обработке детали с использованием  приспособления, ;

 – часовые затраты по эксплуатации рабочего места, руб./ч;

 

где - практические часовые затраты на базовом рабочем месте,                    ;

- коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты, связанные  с работой данного станка, больше, чем аналогичные расходы, связанные  с работой базового станка, .

 

- годовая программа выпуска,

.

Годовые затраты на приспособление:

 

где - стоимость приспособления

 

- количество деталей  в приспособлении

 

Sпр = 28

- коэффициент амортизации, при  окупаемости в два года ;

 – коэффициент, учитывающий ремонт и хранение приспособления,

 

Экономический эффект от применения приспособления

,

 

Таким образом, экономический эффект от применения приспособления составляет 10314000 руб.

 

Заключение

В данной курсовой работе было спроектированное вакуумное приспособление для детали типа «Пластина». Были рассчитаны режимы резания и нормы точности для обработки данной детали. Определили точность изготовления приспособления, а также силу, необходимую для надежного закрепления заготовки на приспособлении, т. е. большую, чем сдвигающая сила. В итоге провели экономический расчет. Экономическая эффективность от применения данного приспособления составляет 10314000 руб.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Л., “Машиностроение”, 1975. – 656с.
2. Антонюк В.Е. В помощь молодому конструктору станочных приспособлений. Минск. “Беларусь”, 1975. – 400с.
3. Болотин Х.Л., Костромин Ф.П. Станочные приспособления. М., “Машиностроение”, 1978.
4. Болотин Х.Л. Механизация и автоматизация станочных приспособлений. М., Машгиз, 1962.
5. Блимберг В.А., Близнюк В.П. Переналаживаемые станочные приспособлений. Л., “Машиностроение”, 1978.
6. Валитов А.М. Расчет точности размеров станочных приспособлений. Методическое пособие. ЛНТМО, 1970. – 120с.
7. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. М., “Машиностроение”, 1971. – 303с.
8. Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием. Изд. 3-е. М., Машгиз, 1962.
9. Егоров М.Е., Дементьев В.Н., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения. М., “Высшая школа”, 1976.
10. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении. М., “Машиностроение”, 1983. – 277с.
11. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Под редакцией А.Ф.Горбацевича. Минск, “Высшая школа”, 1975. – 256с.
12. ОМТРМ 3422-001-64. Основные данные и посадочные места металлорежущих станков. Изд. ЦННТИ, 1964.
13. Справочник технолога-машиностроителя, т. 1. М., “Машиностроение”, 2001.
14. Справочник технолога-машиностроителя, т. 2. под редакцией А.М.Дальского, А.Г.Мещерского, М., 2001. – 944с.
15. Справочник металлиста, т.4. М., “Машиностроение”, 1978.
16. Тиллес С.А. Экономика технологических процессов механической обработки. М., “Машиностроение”, 1964.
17. Типовые конструкции станочных приспособлений на базе типовых технологических процессов.  Руководящие материалы, ч. 1-7. М., Оргстанкипром, 1971-1972.
18. Универсальные приспособления, расширяющие технологические возможности станков. Каталог-справочник. М., НИИмаш, 1970.
19. Кован В.М. и др. Основы технологии машиностроения. М., Машгиз, 1965.
20. Щубников К.В. Унифицированные переналаживаемые станочные приспособления. Л., “Машиностроение”, 1973.
21. Кривко Г.П., Сакович А.А. Технологическая оснастка. Минск. БНТУ. 2005. - 60с.
22. Свинцев В.И. Проектирование приспособлений. Пермь. Ротапринт. 1980. -24с.
23. Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений: учебное пособие. – Мн.: “Вышэйшая школа”, 1986. – 238с.