Разработать маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали «Крышка»

Приведенный диаметр обрабатываемой заготовки :

При консольной установке  детали в патроне:

Приведенный диаметр обрабатываемой заготовки 

мм,

а величина наибольшей податливости заготовки

мкм/кН.

Тогда максимальная податливость технологической системы

W_max = 24 + 0,005 = 24,005 мкм/кН.

Наибольшее P_ymax и наименьшее P_ymin нормальные составляющие усилия резания определяются согласно

,

.

На  предшествующей операции заготовка обработана с допуском по IT12, т.е. возможно колебание припуска на величину 1/2 (IT12–IT8), что для диаметра 50 мм составит 1/2(0,3 – 0,046) » 0,127 мм, а колебание глубины резания:

t_min=0,115 мм; t_max=0,115+0,127=0,242 мм.

Тогда

,

Колебание обрабатываемого  размера вследствие упругих деформаций

3. Определим погрешность,  вызванную геометрическими неточностями  станка DS_ст.

,

где   – допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющих станины в плоскости выдерживаемого размера на длине L;

– длина обрабатываемой поверхности. 

С = 10 мкм на длине L = 300. При длине обработки =10 мм

мкм.

4. В предположении, что  настройка резца на выполняемый  размер производится по эталону  с контролем положения резца  с помощью металлического щупа, определим погрешность настройки:

,

где   – погрешность регулирования положения резца;

– погрешность измерения  размера детали;

=1,73 и =1,0 – коэффициенты, учитывающие отклонения величин   и  от нормального закона распределения.

Для заданных условий обработки   = 3 мкм и  =5 мкм. Тогда погрешность настройки

мкм.

5. Определим температурные  деформации технологической системы,  приняв их равными 15 % от суммы  остальных погрешностей 

мкм.

Определим суммарную погрешность  обработки по уравнению:

мкм;

Проверяем условие . Условие выполняется.

 
II. Конструкторская часть

Содержание: 

1. Обоснование необходимости разработки приспособлений. 
2. Обоснование выбора системы технологической оснастки для заданных условий производства. 
3. Разработка конструкции приспособления с выполнением следующих расчетов:  

• расчет зажимных устройств приспособлений  (определение потребного усилия зажима заготовок, передаточного отношения  сил и параметров силового привода);

 расчёт на точность выполнения операционных размеров (определение  расчетной величины погрешности  установки и сравнение с допустимой);  

• определение исполнительных размеров установочных элементов приспособления; 
• описание конструкции, наладки и работы приспособления; составление технических требований на изготовление приспособления.

 
Обоснование необходимости разработки приспособлений

Технологическая оснастка –  это орудия производства, дополняющие  основное оборудование (металлорежущие станки, промышленные работы) и предназначенные  для выполнения технологического процесса механической обработки заготовок.

Технологическая оснастка является важнейшим фактором успешного осуществления  технического прогресса в машиностроении. Разработкой конструкций технологической  оснастки заняты десятки тысяч конструкторов.

Затраты на изготовление оснастки приблизились к затратам на производство металлорежущих станков. Задача повышения  эффективности и качества технологической  оснастки стала одной из важнейших  народно-хозяйственных проблем. Значительные трудовые и материальные затраты  определяются тем, что технологическая  оснастка оказывает влияние на производительность труда, качество и сокращение сроков освоения производства новых изделий. На предприятиях машиностроения до 90%  организационно-технологических мероприятий, направленных на обеспечение роста производительности труда рабочих-станочников, связано либо с изменением конструкций, либо с изготовлением новых видов инструментов и приспособлений.

Использование приспособлений способствует также облегчению условий  труда, сокращению числа рабочих  и снижению их квалификации, строгой  регламентации длительности выполняемых  операций, повышению безопасности работы и снижению аварийности. Точность механической обработки в значительной степени  зависит от станочной оснастки.

Проектируемые конструкции  станочных приспособлений должны обеспечивать наибольшую эффективность и рентабельность производства по снижению стоимости  приспособлений и сокращению сроков их изготовления; быть удобными и безопасными  в работе; быстродействующими; удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической  смене приспособлений в серийном производстве.

Создание конструкций  технологической оснастки, отвечающей перечисленным требованиям - процесс  сложный и трудоемкий, предоставляющий  конструктору широкие возможности  для проявления творческой инициативы, реализовать которые наиболее рационально  следует с использованием электронно-вычислительной техники.

 

Обоснование выбора системы технологической оснастки для заданных условий производства

В качестве установочной базы для многоцелевой операции принимаем  плоскость торца, которая лишает заготовку трех степеней свободы  и внутреннее отверстие, которое  лишает заготовку двух степеней свободы. Для реализации схемы базирования У+ДО  возможно применить наружную цилиндрическую поверхность Æ50мм и плоскость торца, с использованием прихвата поворотного и упора. Формируем установочные элементы.

У – установочная база –  лишает заготовку 3-х степеней свободы, одну линейную и две угловые; в  качестве установочной базы может быть использована только плоская форма  поверхности заготовки (ПЛОСКОСТЬ).

ДО – двойная опорная база – лишает заготовку 2-х линейных степеней свободы; формой базовой поверхности заготовки могут быть внутренние и наружные цилиндрические и конусные поверхности.

Ш – штыри и пластины опорные, шпонки.

Данная система технологической  оснастки оптимальна для серийного  вида производства.

Разработка и  расчет конструкции станочного приспособления

Расчет зажимных устройств приспособлений (определение потребного усилия зажима заготовок, передаточного отношения сил и параметров силового привода).

При конструировании нового станочного приспособления (СП) силу закрепления  W находят из условия равновесия заготовки под действием сил резания, тяжести, трения; реакций в опорах и собственно силы закрепления.

Заготовку устанавливаем  вертикально, закрепляем прихватами,  завинчиванием гайки на шпильках, для того, чтобы деталь не проворачивалась, ставим упор.

Силу закрепления определяем для наиболее нагруженного перехода: сверление отверстий ø20,5 мм. При  такой обработке силы, стремящиеся  сдвинуть заготовку, имеют наибольшее значение.

Сдвигу заготовки под  действием силы Р, равной осевой силе при сверлении Р_о,  препятствуют силы трения, возникающие в местах контакта заготовки с опорами и ЗМ.

Рассчитаем осевую силу при  сверлении отверстия ø20,5 по:

, при выбранных из справочника  значениях 

Рассчитаем необходимую  силу закрепления:

где М_тр – момент трения;

f  - коэффициент трения;

А - площадь контактируемой поверхности.

где М_р – момент резания;

Р_ос – осевая сила при сверлении;

l – расстояние от оси до обрабатываемой поверхности.

Причем М_р=М_тр*K

k- коэффициент запаса зажима.                                                

 

k₀=1,5 – гарантированный коэффициент запаса.

k₁=1,0 -  коэффициент, учитывающий изменение припуска

k₂=1,0 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении инструмента.

k₃=1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании

k₄=1,3 - коэффициент, учитывающий постоянство сил зажима

k₅=1,0 – коэффициент характеризующий только зажимные механизмы с ручным приводом

k₆=1,0 - коэффициент, учитывающий наличие момента стремящегося повернуть заготовку.

Таким образом:

Коэффициент трения: с зажимными  механизмами  f = 0,16;

Расчёт на точность выполнения операционных размеров (определение  расчетной величины погрешности  установки и сравнение с допустимой)

В общем случае погрешность  установки:

, где 

- погрешность базирования;

- основная случайная составляющая  погрешности закрепления; - закономерно  изменяющаяся систематическая составляющая  погрешности закрепления;

- погрешность изготовления  приспособления;

- погрешность, возникающая  в результате смещения и перекосов  корпуса приспособления на столе  станка;

- характеризует изменение  положения контактирующих поверхностей  установочных элементов в результате  их износа в процессе эксплуатации  приспособления.

Т.к. изготавливается новое  приспособление погрешности ,  можно не учитывать, поэтому:

Погрешность базирования:

Погрешность закрепления:

мкм

мкм

мкм

мкм

ε_з =мкм.

Значения погрешностей ,  выбираем по справочнику:

,

Следовательно, погрешность  установки равна:

.

.

Условие выполняется, т.к. 345>225+120 (мкм).

Расчет показал, что погрешности  установки равна 0,225 мм.

Но на точности выполнения размеров между обработанными поверхностями  эта погрешность влиять не будет, поскольку обработка поверхностей ведется без переустановки заготовки. Таким образом, удается обеспечить выполнение требований к точности размеров по чертежу.

Описание конструкции, наладки и работы приспособления.

Конструкция приспособления довольно проста и удобна, она состоит  из:  

• плиты, которая крепится при помощи шпонок к рабочей поверхности стола станка; 
• двух шпилек, быстросъёмных прихватов; 
• упора.

Приспособление представляет собой сборную конструкцию. Зажим  осуществляется посредством прихватов  и гаек.

Принцип работы приспособления следующий: рабочий отводит в  сторону прихват, устанавливает  заготовку в стакан, который прикручивается к плите. После этого он устанавливает  прихват, затягивает гайку до достаточного усилия. Устанавливает упор. После  обработки рабочий откручивает  гайку, отводит в сторону прихват   и снимает деталь.

Точность обработки деталей  в значительной степени зависит  от правильного назначения требований к точности изготовления приспособлений.

 
Список используемой литературы 

1. Справочник технолога-машиностроителя /Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. - М.:Машиностроение,1985.Т.1.-656 с. 
2. Справочник технолога-машиностроителя /Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова. - М.:Машиностроение,1985.Т.2.-496 с. 
3. Курсовое проектирование по технологии машиностроения/По ред.А.Ф.Горбацевича. - Минск:Высш.шк.,1983.-256 с. 
4. Аверченков В.И. и др. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения / под общей ред. Горленко О.А. – М.: Машиностроение,1999. 
5. А.Ф.Чистопьян, Е.Н.Фролов. Проектирование и производство заготовок. Разработка чертежа и технологии изготовления отливок и поковок: Метод. указания. - Брянск: БИТМ,1991.-24 с. 
6. Технологичность деталей машин: Методические указания. - Брянск: БИТМ,1990.- 7 с. 
7. Проектирование приспособлений. Выбор рациональных схем базирования заготовок в приспособлениях и расчет погрешности установки: Метод. Указания. – Брянск: БИТМ, 1986.– 16 с. 
8. С.Е.Локтева Станки с программным управлением и промышленные роботы.- М.: Машиностроение, 1986.- 320 с. 
9. Станочное оборудование автоматизированного производства /Под ред. В.В.Бушуева.- М.: Издательство “СТАНКИН”, 1993.Т.1.- 582 с. 
10. Режимы резания металлов: Справочник / Барановский и  др. - М.: НИИТавтопром, 1995. 
11. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.- М: Машиностроение, 1991.Т.1.- 635 с. 
12. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.- М: Машиностроение, 1991.Т.2.- 302 с. 
13. справочник нормировщика-машиностроителя. Т. II, М., 1971. 
14. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство.- М: Машиностроение, 1974.- 422 с. 
15. Общемашиностроительные нормативы режимов резания.- М: НИИМАШ, 1983.- 174 с. 
16. Каталоги и прейскуранты металлорежущих станков. М.: Машиностроение. 
17. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник - М.: Машиностроение, 1983.- 203 с. 
18. Станочные приспособления: Справочник/ Под ред. Б.Н.Вардашкина, А.Э.Шатилова.- М.: Машиностроение, 1984.Т.1.-529 с.