Проектирование установочно - зажимного приспособления для обработки заготовок

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

 

Кафедра «Технология машиностроения»

 

Оценка работы:

Члены комиссии:

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТАНОВОЧНО – ЗАЖИМНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

 

Курсовая работа

Пояснительная записка

 

 

Руководитель      Смагин С.А,

 

Н. контроль

 

Студент       Гришин К.А,

Группа       ММЗ 400111с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2013

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Целью данной курсовой работы является: ознакомление с принципами разработки и конструирования установочно-зажимных приспособлений, в которых будет осуществляться обработка деталей в условиях массового и крупносерийного производства. На примере приспособления для обработки отверстия в ф72Н7 в корпусе подшипника (приложение 1).

 

 

Задание №1. «Разработка  технологического процесса, схемы установки  и базирования для заданной операции»

 

1. Чертеж детали с указанием обрабатываемых поверхностей.

 

 

 

 

Рис. 1 Нумерация поверхностей детали

 

 

1.2. Маршрутный технологический процесс обработки детали с указанием поверхностей, подлежащих обработке и принятых в качестве баз.

 

№ операции	Наименование операции	Вид станка	№ обрабат. поверхности	№ базовых  поверхн.
05	заготовительная	литье в песчаные формы
010	фрезерная	вертикально-фрезерный	1	2,3,11,13
015	сверлильная	вертикально-сверлильный	7	1,4,13
020	фрезерная	продольно-фрезерный	13,14	7,2,11
025	расточная	горизонтально-расточной	9,10	7,2,11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Выбор аналога приспособления для обработки заданной детали.

 

Рис. 2

 

При повороте кулачок 1 создает  усилие на планке 2, которая перемещаясь, через шпильки 3, тянет зажимы 4. Которые, в свою очередь, создают усилие зажима на детали 5.

 

При выборе аналога приспособления было рассмотрено несколько приспособлений. И выбор данного аналога продиктован: схожестью конструкции детали на аналоге приспособления и заданной деталью, а также схожестью схем базирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Операционный эскиз на операцию, для которой проектируется приспособление.

 

 

 

 

1.5. Анализ выбранной схемы установки с точки зрения обеспечения заданной точности обработки.

 

1.5.1. Правило шести  точек.

№	Лишаемая степень свободы	Чем реализуется.
1	Перемещение вдоль оси X	Цилиндрический палец
2	Перемещение вдоль оси Y	Цилиндрический палец
3	Перемещение вдоль оси Z	Опорный пластины
4	Поворот вокруг оси X	Опорный пластины
5	Поворот вокруг оси Y	Опорный пластины
6	Поворот вокруг оси Z	Ромбический палец

 

Вывод: Выбрана полная схема базирования, т.к. необходимо лишить заготовку всех степеней свободы.

 

1.4.2. Метод совпадения  баз.

 

Название базы	Номер поверхности на чертеже	Совпадают / не совпадают
Конструкторская база	1, 7	совпадают
Технологическая база	1,7

 

 

 

 

Задание №2. «Расчет необходимых  сил закрепления».

 

 

Производим растачивание отверстия Ø72Н7 мм (Рис. 3).

 

Рис. 3. – Корпус подшипника.

 

Обработка данного отверстия производится в несколько этапов. Сначала производится черновая обработка отверстия. Затем получистовая обработка. Последний этап - чистовая обработка отверстия.

 

 

2.1. Выбор режущего инструмента).

 

Вид инструмента	Резец расточной с углом в плане φ=60 0 с пластиной из твердого сплава
ГОСТ	ГОСТ 18882-72
Основные размеры	25*25, L-240, Р-100
Материал	Пластина ВК6М, хвостовик сталь 45

 

2.2. Выбор станка.

 

Вид станка	Горизонтально-расточной
модель	2620В
Количество шпинделей	1
Расположение шпинделей	горизонтально
Размеры стола: длина (мм) Ширина (мм) Число пазов (шт)	1120
	1250
	7
Наибольшие размеры  обрабатываемой детали	1120х1250х1000 мм, 3000 кг
Наибольший ход стола: продольный поперечный
Частота вращения шпинделя	12,5…1600 об/мин
Мощность главного привода	8,5 кВт

 

Производим черновое, получистовое и чистовое растачивание отверстия Ø72 мм. Обработка детали на станке – одноинструментальная. Черновая обработка для станка и установочно–зажимного приспособления это наиболее нагруженная операция так как снимается припуск наибольшей толщины.

Таким образом, расчёт силы зажима заготовки в приспособлении производим для чернового растачивания отверстия в корпусе подшипника.

 

Проект установочно–зажимного приспособления представлен на рис. 4.

 

 

Рис. 4 – Проект установочно-зажимного приспособления для растачивания отверстия корпуса подшипника: 1 - обрабатываемая деталь; 2 – прихваты; 3- корпус приспособления; 4 –опорные пластины; 5 -  ромбический палец; 6- цилиндрический палец.

 

Заготовка в приспособлении установлена на опорные пластины 4, которые лишают её трёх степеней свободы, и два пальца. Палец 6 – цилиндрический. Он лишает заготовку двух степеней свободы. Палец 5 – ромбический. Он лишает заготовку последней шестой степени свободы.

 

 

2.3. Расчет сил резания.

 

2.3.1. Расчёт режима резания

Принимаем глубину черновой обработки отверстия t = 2 мм.

Выбираем подачу s = 0,2 – 0,3 мм/об (табл. 12, стр. 365 [3]).

Принимаем s = 0,2 мм/об (сечение резца 25 мм, вылет 100 мм, обрабатываемый материал – чугун).

Скорость резания при точении  определяется по зависимости (стр.363 [3]):

, м/мин    (1)

где:  С_v - коэффициент;

T - стойкость инструмента, мин;

t - глубина резания, мм;

s - подача, мм/об.

Согласно табл.17 (стр. 368 [3]): С_v  = 292; x = 0,15; y  = 0,20; m  = 0,2.

K_v = K_мv·K_nv·K_иv,

где: K_мv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки 
(табл. 1, стр. 358 [3]); .

n_v = 1,25 (табл. 2, стр. 359 [3] – резец из твёрдого сплава, НВ = 190). Таким образом, K_мv  = 1.

K_nv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки. Согласно табл. 5 (стр. 361 [3]) K_nv = 0,8 – 0,85 для отливки с нормальной коркой. Принимаем K_nv = 0,8.

K_иv – коэффициент, учитывающий материал инструмента. При обработке серого чугуна твёрдым сплавом K_иv = 1 (табл. 6, стр. 361). Отсюда  K_v = 1· 0,8 · 1 = 0,8.

Согласно примечанию к табл. 17 (стр. 368 [3]) при обработке  внутренних поверхностей коэффициент K_v следует умножить на 0,9.

Подставляем известные  величины в зависимость (1):

 м/мин

 

Находим скорость вращения шпинделя:

 

об/мин

 

Округляем до ближайшей  меньшей скорости вращения шпинделя =500 об/мин [14]. Рассчитываем новую скорость резания для 500 об/мин:

 

  м/с

 

 

1. Расчёт составляющих силы резания

Силу резания при  точении принято раскладывать на составляющие силы резания, направленные по осям координат станка:

• тангенциальную Р_z;
• радиальную Р_y;
• осевую Р_x.

Эти составляющие силы резания  при точении  рассчитывают по зависимости (стр. 371 [3]):

P_z,y,x = 10·C_v·t^x·s^y·vⁿ·K_p, H     (2)

 

Составляющая силы резания Р_z

Коэффициент С_p и показатели степени x, y, n  находим в табл. 22 (стр.372 [3]). С_p = 92, x = 1, y = 0,75, , n = 0.

Поправочный коэффициент K_p=K_мр·K_φp·K_γp·K_λp·K_rp. Коэффициенты

K_мр, K_φp, K_γp, K_λp и K_rp учитывают фактические условия резания.

Коэффициент (табл. 9, стр. 362 [3]).

При НВ = 190. K_мр= 1.

Коэффициент K_φp согласно табл. 23 (стр. 374 [3]) равен 1 (для угла φ = 45°, твёрдого сплава ВК6М).

Коэффициент  K_γp по табл. 23 (стр. 374) равен 1 (для γ = 10°, твёрдого сплава ВК6М).

Коэффициент K_λp = 1 (табл. 23, стр. 374).

Коэффициент K_rp = 1  для режущей части из твёрдого сплава.

Таким образом, коэффициент K_p = 1.

Подставляем известные  величины в зависимость (2):

Р_z = 10·92·2¹·0,2^0,75·113,04⁰·1 = 3094,88 Н

 

Составляющая  силы резания Р_y

Находим коэффициент С_p и показатели степени x, y, n для составляющей силы резания Р_y (табл. 22, стр. 372 [3]). C_p = 54; x = 0,9; y = 0,75; n = 0.

Значения коэффициентов  для расчёта поправочного коэффициента К_р определяем по табл. 9, стр. 362 и табл. 23, стр. 374 [3]. К_р = 1.

Подставляем известные  величины в зависимость (2):

P_y = 10·54·2^0,9·0,2^0,75·132,56⁰·1 = 1694,85 Н

 

Составляющая  силы резания P_x.

Коэффициент С_р и показатели степени x, y, n для составляющей силы резания Р_x  находим по табл. 22 (стр. 372 [3]). С_р = 46; x = 1; y = 0,4; n = 0.

Коэффициент К_р = 1 (табл. 9, стр. 362, табл. 23, стр. 374 [3]).

Отсюда: P_x = 10·46·2¹·0,2^0,4·132,56⁰·1 = 483 Н

 

Таким образом, составляющие силы резания при растачивании отверстия  будут иметь следующие значения:

Р_z = 3094,88 Н

Р_y = 1694,85 Н

Р_x = 483 Н

 

 

2.3.2 Расчет мощности резания

Эффективная мощность резания  рассчитываем для проверки правильности выбора оборудования. Зависимость для  расчёта мощности резания (стр. 411 [3]):

 кВт,     (3)

где: P_z – тангенциальная составляющая силы резания, Н;

v - скорость резания, м/мин.

 

Подставляем известные из расчётов значения в зависимость (3):

 

Горизонтально-расточной станок 2620В согласно паспортным данным  
() имеет мощность 8,5 кВт. Значит, выбранный станок по мощности резания  подходит для данной операции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Расчёт силы зажима заготовки в приспособлении

Расчёт силы зажима заготовки  в приспособлении начинаем с составления  расчётной схемы. Расчётная схема позволяет установить вероятность возможного смещения, разворота или опрокидывания заготовки под действием силы резания, а также возможность предотвращения смещения заготовки.

 

 

Рис. 5 Расчетная схема определения силы зажима.

 

На расчётной схеме (рис. 5) заготовка показана со стороны главного вида детали. В этой проекции удобно обозначить векторы сил, действующих на заготовку в разных положениях режущего инструмента – резца. На расчётной схеме показаны опорные пластины 2 и 3 и пальцы 4 (цилиндрический) и 5 (ромбический). При составлении уравнений сил и моментов, действующих на заготовку, влияние установочных пальцев учитывать не будем, так как пальцы необходимо разгрузить от действия внешних сил во избежание их деформации или поломки.