Технологическая оснастка

 

Мощность станка кВт, что во много раз превышает эффективную мощность резания, следовательно операция фрезерования возможна так как выполняется условие:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчёт времени выполнения операции

4.1 Расчёт основного времени

Основное время определяем по формуле [2, стр.25],

 

где L - расчетная (приведенная) длина пути режущего инструмента;

i =1 -  число проходов;

S₀ – подача, об/мин;

n – частота вращение фрезы, об/мин.

Подача  на один оборот:

 

При определение  величины  L необходимо учитывать путь врезания фрезы (y) и перебег ():

  (4.1.3)

где l- длина участка заготовки, подлежащей фрезерованию.

Величина y для цилиндрических, дисковых, отрезных, фасонных фрез определяется по формуле:

   (4.1.4)

где t – глубина фрезерования;

D – диаметр фрезы.

 

 

Величина пробега  выбирается в пределах 2…5 мм в зависимости от диаметра фрезы.

L=57+8,53+2=67,53.

4.2 Определение штучного времени

Штучное время, затрачиваемое  на данную операцию, определяется как

.   (4.2.1)

Вспомогательное время , затрачиваемое на установку и cнятие детали, определяем по таблице  21 [8]. Принимаем способ установки детали при диаметре 95 мм - на столе с выверкой средней сложности при массе детали до 1 кг - время на установку и снятие заготовки равно 1 мин. Вспомогательное время на рабочий ход (таблица 22) принимаем для обработки плоскостей с одной пробной стружкой  - 0,7 мин и на последующие проходы - 0,1 мин всего - 0,8 мин. Время на измерение заготовки с помощью микрометра (таблица 23), размеры до 100 мм с точностью до 0,1 мм, принимаем равным 0,22 мин.

 

Тогда оперативное время:

   (4.2.2)

Время на обслуживание рабочего места и время на отдых принимаем  в процентах от оперативного времени:

   (4.2.3)

 

Штучное время, затрачиваемое  на данную операцию,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Схема базирования

Для заготовки целесообразно выбрать в качестве установочной базы поверхность, имеющую форму окружности.

Опорные точки 1, 2 и 3 установочной базы лишают заготовку перемещения вдоль оси Z и поворотов вокруг осей Y и X. Внутренняя цилиндрическая поверхность (опорные точки 4 и 5) является двойной опорной базой, так как лишает заготовку перемещений вдоль осей Y и X. Базируем с помощью пальца, установленного по внутреннему диаметру с натягом. Используем неполный комплект баз, 6 опорную точку компенсируем силой зажима изделия.

Деталь изготовлена с шероховатостью Rz 20, что соответствует 5 классу точности, что является чистовой обработкой. Но так как мы базируем деталь за необработанную поверхность, то нам нужно ее обязательно обработать с меньшей шероховатостью, чем остальные поверхности. Для этого отфрезеруем поверхность торцевой фрезой с шероховатостью Ra 1,5. Данная поверхность обработана окончательно.

 

 

Рис.5.1. Схема базирования детали

 

 

 

 

6 Перебазирование детали

6.1 Делительный стол

Так как нам нужно обработать вторую канавку, находящуюся под  фланцем втулки, нанесенную по всему  наружному диаметру, то деталь необходимо перебазировать. Для этого используем стол делительный горизонтально- вертикальный.

Стол поворотный горизонтально-вертикальный предназначен для применения в качестве дополнительной оснастки фрезерных  станков. Конструкция корпуса стола позволяет его использование как в горизонтальном, так и в вертикальном положении, в том числе с применением задней бабки для надежного закрепления, при фрезеровании винтовых канавок и другой фрезерной обработки деталей типа «вал».  
Поворотный стол является необходимым приспособлением при выполнении операций кругового фрезерования, при выполнении и обработке различных элементов деталей расположенных через угловые расстояния.  
Стол поворотный обладает достаточной жёсткостью благодаря применению кривошипного устройства для фиксации планшайбы после перемещения на нужный угол. Удобному и точному считыванию углового вращения способствует наличие микроподачи по 1’, а также деления лимба выполненные со значением 10”. 
При эксплуатации стола в вертикальном положении возможно использование задней бабки H70 для модели с диаметром планшайбы 100 мм, или H260 при применении поворотного стола с планшайбой Ø 400 мм, или задней бабки с регулируемой высотой центров от основания в диапазоне 100-224 мм.

 

 

6.2 Технические характеристики горизонтально-вертикальных поворотных столов

 

Рис. 6.1. Схема горизонтально-вертикального стола

		Р-ры и значения параметров в зависимости от диаметра планшайбы
		Ø100	Ø160	Ø200	Ø250	Ø320	Ø400
Высота центра (для вертикального  положения), мм		70	125	150	170	210	260
Параметры центрального отверстия:	- Ø цилиндрической части,  мм	20	25	30		40
	- глубина цилиндрической части, мм	8	6			10
	- конусность, Морзе	2		3		4
Параметры Т-образного паза:	- ширина, мм	6	10	12		14
	- угол между пазами	90°			60°
Параметры червячной передачи:	- модуль шестерни	1	1,5	1,75	2	2,5	3,5
	- коэффициент передачи	1:72	1:90
Угловые перемещения:	- градуировка шкалы планшайбы	360° (1' одно деление)
	- одно деление шкалы  маховичка	2'	1'
	- мин.считывание лимбом	10"
	- точность показаний	120"	80"	60"
Максимальные нагрузки на подшипник:	- в горизонтальном положении, кг	20	100	150	200	250	300
	- в вертикальном положении, кг	10	50	75	100	125	150
Габариты и размеры на рисунке 1:	- A, мм	125	242	285	328	410	525
	- B, мм	125	196	236	286	360	450
	- C, мм	70	125	150	170	210	260
	- E, мм	10	12	14		18
	- F, мм	125	186	208	253	320	400
	- G, мм	---	12	14		18
	- H, мм	70	85	100	110	120	150
	- J, мм	---	12	15	16
	- L, мм	114	194	211	241	273	337
	- P, мм	30	37	48			70
	- Q, мм	50	125			140	160
Вес поворотного стола, кг		7	23	31,5	46	77	150

 

Табл. 6.1.Технические данные делительного стола

Заготовка устанавливается на делительном  столе с помощью самоцентрирующегося трехкулачкового патрона, с вращением маховика обеспечиваем поворот стола на 360 градусов при неподвижном горизонтальном столе. Так как габариты вертикального стола не позволяют фрезеровать канавки фрезой с D=50мм, применяем специальную фрезу, изготовленную на заказ с D=70 мм. При этом диаметре фрезы, вертикальный стол с деталью свободно помещается в расстояние от оправки до горизонтального стола, не создавая помех резанию.

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Погрешность установки

7.1 Погрешность базирования

Погрешность базирования заготовки втулки с отверстием показана на рис.5 [9, стр 150]. Источниками погрешности базирования в этом случае являются для размера А зазор между пальцем и внутренней цилиндрической поверхностью диска. Тогда:

ΔA = Δ max ,   (7.1.1)

где Δmax – максимальный зазор между пальцем и отверстием диска;

Δmax = d0 max – dп min ,   (7.1.2)

где d0 max – максимальный размер отверстия;

dп min – минимальный размер пальца.

 

 

 

 

 

Рис.7.1. Схема погрешности базирования

Исходя из допусков на отверстие  втулки:

Максимальный размер отверстия:

 

 

Минимальный размер пальца (палец  выполнен по 14 квалитету):

 

:

 

7.2 Погрешность закрепления

При базировании заготовки  на станке или в приспособлении возникают  также погрешности закрепления. Например, при фрезеровании заготовки  в результате действия силы зажима Q возникает деформация, зависящая от величины этой силы, качества поверхности технологической базы и свойств материала. При обработке партии деталей сила зажима Q будет изменяться, вследствие чего будет изменяться и величина осадка  заготовки. Тогда при неизменном положении инструмента, настроенном на партию деталей, технологическая база будет смещаться, то есть возникает погрешность закрепления Δз. Величина этой погрешности обычно невелика, однако для тяжелых заготовок, зажимаемых с большим усилием, она может иметь значительную величину. Уменьшить эту погрешность можно путем применения зажимных устройств (пневматических, гидравлических и др.), обеспечивающих постоянную силу закрепления заготовок; а также рационального выбора направления силы закрепления; повышения однородности поверхностного слоя и материала заготовок.

E_з = 0,050 мм [6,табл.2,11;стр76]

 

 

 

 

8 Расчёт на точность выполняемого размера

Расчёт сводится к вычитанию  из допуска выполняемого размера  всех других составляющих общей погрешности обработки [6, стр. 86, 3.1]:

,    (8.1)

где d - допуск, выполняемого при обработке размера заготовки;

d - допуск на размер по 14 квалитет (d = 0,63 мм) [ГОСТ 25346];

К_Т = 1 - коэффициент, учитывающий отклонения рассеяния значений составляющих величин от значения нормального распределения;

 К_Т1 = 0,8 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенном станке;

 К_Т2 = 0,6 ─ коэффициент, учитывающий погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления;

e_d = 0,385 мм ─ погрешность базирования;

e_з ─ погрешность закрепления (e_з=0,050 мм);  

e_у = 0,05 мм ─ погрешность установки приспособления;

w = 100 мкм ─ экономическая точность обработки (принимается по таблицам в приложении [6. табл. П5 - П20]).

Погрешность установки приспособления может возникнуть вследствие возникновения зазора между пазами станка и базирующими элементами приспособления.

 

Погрешность от изнашивания  установочных элементов определяется по формуле:

,  (8.3)

где b₂=0,0015 ─ постоянная зависящая от условий контакта [6,табл.стр.109];

N=80000 ─ количество контактов в год.

 

Таким образом получим,

 

Для того чтобы получить обработанную деталь не выйдя за пределы допусков, необходимо установить приспособление для зажима с погрешностью не более 176 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

9 Выбор механизма закрепления

9.1 Описание механизма

В связи с тем, что партия состоит из 80 000 штук, это требует быстрой обработки изделия, установки и извлечения из механизма. Поэтому, чтобы уложиться в заданные сроки необходимо использовать приспособление, позволяющее за короткие сроки сбазировать деталь и закрепить с силой,  которая обеспечит неподвижность во время обработки на фрезерном станке.

Чтобы обеспечить достаточную  силу прижатия детали будем использовать пневмоцилиндр. Пневмоцилиндр двухстороннего хода. В пневмоцилиндрах двухстороннего действия перемещение штока происходит под действием сжатого воздуха в прямом и обратном направлениях. Для таких пневмоцилиндров и прямой, и обратный ход являются рабочими. Однако, усилие, развиваемое пневмоцилиндром двустороннего действия при обратном ходе, ниже усилия, развиваемого цилиндром при прямом ходе.

При подаче сжатого воздуха  в полость пневмоцилиндра (см. чертёж) шток поднимается вверх, приводя в движение рычаги, последний из которых прижимает деталь с помощью навинченной сверху гайки с прихватом.

Пластина с установленным  на ней пальцем прикручивается к  корпусу приспособления, тем самым если изменится внутренний диаметр обрабатываемого изделия можно сменить пластину с установочным пальцем и обрабатывать детали с другим установочным диаметром.

9.2 Расчёт сил зажима изделия

По сколько была применена  система с неполным базированием, то введём коэффициент запаса, который  увеличит силу зажима, и предотвратит проворачивание обрабатываемого изделия  в момент подвода фрезы 

Поскольку сила трения возникает  при закреплении в двух местах (между заготовкой и зажимом, и между заготовкой и установочными элементами) результирующая сила трения будет равна:

 

где  = 0,6- коэффициент трения между заготовкой и зажимом;

 = 0,8 - коэффициент трения между заготовкой и установочными элементами.

Учитывая коэффициент  запаса и условие равенства сил получим:

,  (9.2.2)

:

 

Коэффициент запаса сил зажима:

 

где ko - 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; при чистовой и отделочной обработке k1=1;

k2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента. Его значения выбираются по таблице 1[8];

 

k3 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. При точении с ударами и торцовом фрезеровании он достигает значения 1,2. При обработке без ударов k3=1,0;

k4 - коэффициент, учитывающий постоянство развиваемых сил зажима. Для ручных зажимных устройств k4=1,3; для механических устройств прямого действия (пневматических, гидравлических и т.п.) k4=1,0. Если величина допуска на размер заготовки влияет на силу закрепления, что имеет место при использовании пневмокамер, мембранных патронов и т.п., k4=1,2;

k5 - коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном расположении и малом диапазоне угла её поворота k5=1,0, при большом диапазоне (более 90°) k5= 1,2;

k6 - коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку. Если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта, k6=1,0. Если на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта, k6=1,5.

 

Получим силу зажима,

 

 

 

 

9.3 Расчёт пневмоцилиндра

Устройство для закрепления  втулки представляет собой поршневой  устройство приводимое в действие от центральной пневмосистемы.

Определим диаметр пневмоцилиндра:

 

где - требуемое усилие зажима;

P - давление сжатого воздуха примем равным 0,5 МПа;

η - КПД пневмоцилиндра (η=0,95).

Выбираем по ГОСТ 6540-68 ближайший размер из стандартного ряда диаметров цилиндра 32 мм. Диаметр штока при этом будет равняться, 2D...0,3D и составит:

.

Диаметр штока принимает  равным 8 мм.