125295 (Проектирование станочного приспособления для фрезерного станка)

Министерство образования российской федерации

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Технология машиностроения"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "Технологическая оснастка"

Студент: Колеконова Ю.Н.

Группа: ТМ-502

Преподаватель: Николаев С.В.

ТОЛЬЯТТИ, 2006г.

Задание для курсового проектирования по технологической оснастке

Проектирование станочного приспособления для фрезерного станка.

Расчёт точности элементов приспособления.

Вариант № 11.

Содержание расчётно-пояснительной записки:

Расчёт фрезерного приспособления

Сбор исходных данных

Разработка схемы установки заготовки

Расчёт силы резания при фрезеровании шпоночного паза

Расчёт усилия зажима заготовки

Расчёт силового привода

Разработка конструкции корпуса приспособления

Расчёт точности приспособления

Описание конструкции приспособления

Заключение

Решение задач по расчету точности элементов приспособления.

Список используемой литературы

Графическая часть: рабочий чертёж фрезерного приспособления.

Срок сдачи работы: 24 декабря 2006 г.

Студент группы: ТМ-502 Колеконова Ю.Н.

Преподаватель: Николаев С.В.

Введение

Строительство материально-технической базы современного общества и необходимость непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств производства ставит перед машиностроением весьма ответственные задачи. К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления, нормализация и унификация их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов. Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства. Большое значение в совершенствовании производства машин имеют различного рода приспособления.

Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки, сборки и контроля; облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; строгой регламентации длительности выполняемых операций; расширению технологических возможностей оборудования; повышению безопасности работы и снижению аварийности.

При разработке приспособлений имеются широкие возможности для проявления творческой инициативы по созданию конструкций, обеспечивающих наибольшую эффективность и рентабельность производства, по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Приспособления должны быть удобными и безопасными в работе, быстродействующими, достаточно жесткими для обеспечения заданной точности обработки, удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений в серийном производстве, простыми и дешевыми в изготовлении, доступными для ремонта и замены изношенных деталей.

1. Расчет и проектирование фрезерного приспособления

1.1 Сбор исходных данных

Содержание технологического перехода: фрезеровать последовательно 2 шпоночных паза, выдерживая размеры, указанные на рис.1.1

Операционный эскиз

Рис.1.1

Материал заготовки - Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Металлорежущий станок: выбирается в зависимости от схемы установки заготовки [6]. В свою очередь схема установки определяется величиной погрешности базирования , которая не должна превышать половины допуска на размер 69_-0,3, т.е. величину 0,15 мм. Погрешность базирования рассчитывается:

(1.1)

где Td - допуск диаметра, которым вал базируется на призму.

После точения чистового по 9-му квалитету допуск на диметр 75 мм составляет Td=0,074мм.

- половина рабочего угла призмы. Т.к. рабочий угол стандартной призмы составляет 90°, =45°.

Видим, что меньше 0,1мм, значит мы можем применить вертикальную схему обработки на вертикально - фрезерном станке.

Станок: вертикально - фрезерный 6Р12 [1].

Размеры рабочей части стола: 320*1250, частота вращения шпинделя 31,5-1600 об/мин, число подач стола 18; 8,3-416,6 мм/мин, мощность электродвигателя привода главного движения - 11 кВт.

Режущий инструмент: выбираем по необходимой точности обработки. При допуске на ширину шпоночных пазов 0,052 мм выбираем фрезу шпоночную цилиндрическую фрезу ГОСТ 9140-78 20; Z=2. [1]

Вспомогательный инструмент: патрон цанговый 191113050 5-25 ТУ 2-035-986-85. [2]

Тип приспособления: - специализированное безналадочное для фрезерования шпоночных пазов в деталях типа валов.

1.2 Разработка схемы установки заготовки

Согласно предварительному расчёту, представленному в пункте 1.1, погрешность базирования не превышает половины допуска на диаметр шейки.

Поэтому примем схему установки, показанную на рис.1.2 Заготовка устанавливается на призмы шейками 60 и 70 мм, обработка ведётся при вертикально расположенной оси вращения фрезы.

Схема установки заготовки

Рис.1.2

1.3 Расчёт силы резания при фрезеровании шпоночного паза

Учитывая рекомендации [1] примем следующие параметры обработки:

По таблице 36 [1, 285] определяем подачу на зуб S_z= 0,01 мм/зуб.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

(1.2)

где D - диаметр фрезы;

Т - период стойкости;

t - глубина фрезерования;

S_z - подача на зуб;

В - ширина фрезерования;

Z - число зубьев фрезы;

K_v - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

К_v= К_мv* К_пv* К_иv (1.3)

где K_MV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [1, 262] ;

K_ПV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

K_ИV - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Используя табл.1, 5, 6 [1, 262-263] получим:

К_v= К_мv* К_пv* К_иv = 1*0,9*1=0,9.

Используя табл.39 и 40 [1, 286-290] найдём значения коэффициентов и показатели степени в формуле (1.2):

Частоту вращения фрезы найдём по формуле:

(1.4)

,

Ближайшая стандартная частота по паспорту станка n_ст=250об/мин, ввиду этого скорректируем значение скорости:

(1.5)

Определим окружную силу при фрезеровании по формуле:

(1.6)

По табл.9 [1, 264] определим, что К_мр=1

Используя табл.41 [1, 291] найдём значения коэффициентов и показатели степени в формуле (1.5):

Величины остальных составляющих силы резания найдём через окружную силу, используя табл.42.

Горизонтальная сила (подачи) P_h=0,4*P_z =139 Н.

Вертикальная сила P_v=0,9*P_z =314 Н.

Радиальная сила P_y=0,4*P_z =139 Н.

Осевая сила P_x=0,55*P_z =192 Н.

1.4 Расчет усилия зажима заготовки

На рис.1.3 представлена схема силового взаимодействия фрезы, заготовки и приспособления при обработке 1-го и 2-го паза.

Схема зажима заготовки

Рис.1.3

Как видно из рисунка 1.3, сила подачи P_h стремится сдвинуть заготовку с призм, но этому препятствуют силы трения Т и Т₁, возникающие на зажимаемой шейке вала и на рабочей поверхности призм.

Из уравнения равновесия сил определим величину усилия зажима [6]:

= (1.7)

где f и f₁ - коэффициенты трения в местах приложения усилия W и на призмах. К - коэффициент запаса, в свою очередь находится по формуле:

К=К₀* К₁* К₂* К₃, (1.8)

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса, равный 1,5. К₁ - коэффициент, учитывающий вид технологической базы, для чистовых баз, как в данном случае, К₁=1. К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, при фрезеровании чугуна и стали К₂=1,2. К₃ - коэффициент, учитывающий прерывистость резания, при фрезеровании К₃=1,3.

К=1,5*1*1,2*1,3=2,34

Коэффициент трения f примем равным 0,14, тогда f₁=1,41×0,14=0, 1974.

=

Сила P_v стремится повернуть заготовку вокруг оси вращения фрезы, но этому препятствуют моменты от сил трения Т и Т₁. Из условия равновесия заготовки и с учётом коэффициента запаса определим величину усилия зажима:

= (1.9)

где l₁ - расстояние от оси фрезы до оси приложения усилия прижима.

l₂, l₃ - расстояния от оси фрезы до осей установочных призм. И равны:

l₁ = 110 мм; l₂ = 13 мм; l₃ = 199 мм.

D_ф - диаметр фрезы.

При обработке паза:

=

Из двух значений усилия прижима выбираем для дальнейшего расчёта максимальное: =964 Н.

1.5 Расчет силового привода

Для закрепления заготовки будем использовать рычажный зажимной механизм. В зажимных механизмах обычно применяются пневматические, гидравлические и смешанные типы приводов.

Пневматический привод при своей простоте и удобстве эксплуатации имеет ряд недостатков: во-первых, воздух сжимаем и при переменных нагрузках пневмопривод не обеспечит достаточной жёсткости закрепления. Во-вторых, данный вид привода развивает меньшее усилие, нежели гидропривод; и в третьих, из-за мгновенного срабатывания пневмопривода прижим будет резко ударять по детали, что отрицательно скажется и на заготовке, и на зажимном механизме, и на условиях труда рабочего. Соответственно, применим в нашем приспособлении гидравлический привод. Диаметр поршня гидроцилиндра находим по формуле:

D_п=1,13· , (1.10)

где P - рабочее давление масла, принимаемое в расчетах равным 1 МПа, Q - усилие на штоке силового привода, определяется для выбранного нами механизма по формуле:

, , (1.11),

где W- усилие зажима, - передаточное отношение по силе зажимного механизма. Отсюда:

Н.

D_п=1,13· =23мм.

Вывод:

Конструктивно с учетом обработки других заготовок принимаем D_п=60 мм, S_Q=30 мм.

Разработка конструкции корпуса приспособления.

Для приспособлений данного типа могут применяться литые, сварные и сборные корпуса. Ввиду того, что наша конструкция проста по конфигурации, а также из условий максимальной прочности и точности примем в качестве базового варианта литой корпус (рис.1.5).

Расчет точности приспособления

Сборка шпоночных соединений производится по методу полной взаимозаменяемости без дополнительной доработки шпонки или паза.

Точность паза определяется точностью размеров.

Рис.1.6

При работе на настроенном оборудовании точность размеров d-t и t зависит от точности настройки режущего инструмента и от точности выполнения элементов приспособления.

Рис.1.7

Точность элементов приспособления в направлении размера d-t рассчитывается по формуле: