Технологический процесс механической обработки детали Траверса, проект специального станочного приспособления для фрезерования паза детали, проект специального станочного приспособления для фрезерования контура детали, ...

2.2. Проектирование специального приспособления на операцию

фрезерования контура детали «Траверса»

2.2.1. Техническое задание на специальное станочное приспособление

1. Принципиальная схема базирования заготовки

Рис. Схема базирования заготовки.

В качестве опорной поверхности используется боковая поверхность,

которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2 и 3 на

рис ). Для лишения оставшихся трех применяются базирование по

отверстиям на пальцы установочные (опорные точки 4, 5 и 6).

2. Описание технологической операции.

На данной операции производится фрезерование контура детали. Обработка

ведется на С2440СФ4 - координатно-сверлильном фрезерно-расточном станке. В

качестве режущего инструмента принимаем фрезу концевую, твердосплавную с

коническим хвостовиком по ОСТ 2И63-2-75 (32, l =90мм, L=195мм.

3. Принцип работы приспособления.

Деталь устанавливается на плиту и базируется с помощью установочных

пальцев, представляющих собой шток гидроцилиндра. Зажим производится с

применением быстросъемных шайб.

2.2.2. Расчет точности приспособления

При фрезеровании контура детали требуется обеспечить отклонение [pic]

от параллельности поверхности детали относительно корпуса приспособления.

Для выполнения этого условия необходимо рассчитать, с какой точностью

должна быть выдержана при сборке приспособления параллельность поверхности

каркаса приспособления относительно стола станка, то есть с каким допуском

должен быть выполнен параметр [pic] (см. рис. ).

Расчет ведем методике изложенной [7, 16].

Определяем необходимую точность приспособления по параметру [pic].

1. Погрешность базирования [pic].

2. Погрешность закрепления [pic] [2, 75].

3. Погрешность установки фактическая

[pic].

4. Суммарная погрешность обработки

[pic] [1, 8].

[pic], где

[pic] - коэффициент, определяющийся порядком точности обработки (для

черновой обработки до 9 квалитета [pic]; для чистовой - [pic]).

5. Допустимая погрешность установки

[pic];

так как [pic], предлагаемая схема базирования и конструктивная схема

приспособления приемлемы.

6. Суммарная погрешность приспособления

[pic].

7. Погрешность собранного приспособления

[pic].

На чертеже общего вида приспособления (см. рис. ) должно быть

проставлено значение параметра [pic].

2.2.3. Силовой расчет приспособления

При установке заготовки на плоскость и два пальца, один из которых

срезан; пальцы должны быть полностью разгружены от действия сил резания

[pic], [pic], [pic].

Возможны два случая:

1. Смещение заготовки от сил и предотвращается силами трения,

возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами

(прихватами)

2. Отрыв заготовки под действием силы резания [pic] или момента

(инерции) резания [pic] предупреждается силой зажима Q, равномерно

распределенной на два прихвата.

Рассчитав для обоих случаев значение силы Q, выбирают наибольшее и

принимают его за расчетное.

Произведем расчет силы зажима для первого случая.

Рассчитаем коэффициент запаса К [9, 22]:

[pic], где

[pic] - учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;

[pic] - учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего

инструмента [9, 23];

[pic] - учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;

[pic] - учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);

[pic] - учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном

зажиме);

[pic]- учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на

опорах (на штыри);

[pic] - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки;

[pic].

[pic] [9, 24] - так как заготовка контактирует с опорами и ЗУ

приспособления, обработанными поворотами.

[pic][pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic]; [pic].

[pic].

Принимаем по ГОСТ 19899-74 диаметр гидроцилиндр равным 63 мм., ход

поршня 16 мм. Гидроцилиндр двойного действия: толкающая сила [pic], тянущая

[pic].

2.3. Проектирование специального станочного приспособоения на операцию

сверления отверстий в детали «Траверса»

2.3.1. Техническое задание на приспособление

1. Принципиальная схема базирования заготовки

Рис. Схема базирования заготовки.

В качестве опорной поверхности используется боковая поверхность,

которая лишает заготовку 3-х степеней свободы (опорные точки 1, 2 и 3 на

рис ). Для лишения оставшихся трех применяется базирование в призме :

одна из призм неподвижная лишает двух степеней свободы (опорные точки 4,

5 ), другая - неподвижная лишает одну степень свободу.

2. Описание технологической операции.

На данной операции производится сверление, зенкерование, развертывание

отверстий в детали. Обработка ведется на С2440СФ4 - координатно-сверлильном

фрезерно-расточном станке.

В качестве режущего инструмента принимаем сверло твердосплавное с

коническим хвостовиком по ГОСТ 22735-77 (30, (12,(9,8. Зенкер, оснащенный

твердосплавными пластинами, для обработки деталей из коррозионно-стойких и

жаропрочных сталей и сплавов по ГОСТ 21540-76 из сплава ВК8 по ГОСТ 3882-74

(32,(13,8,(9,8. Развертка машинная, оснащенная твердосплавными пластинами,

для обработки деталей из коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов

с коническим хвостовиком по ГОСТ 21525-76 (35,(14,(10.

3. Принцип работы приспособления.

Деталь устанавливается на плоские опорные постины, закрепленные на

плите и базируется с помощью призмы, которая двигается по направляющим.

Перемещение призмы происходит за счет ее соединения со штоком

гидроцилиндра, с помощью которого производится зажим заготовки.

2.3.2. Расчет точности

При сверлении отверстий в детали требуется обеспечить отклонение [pic]

от перпендикулярности поверхности отверстий относительно поверхности плиты

приспособления. Для выполнения этого условия необходимо рассчитать с какой

точностью должна быть выполнена при сборке приспособления параллельность

поверхности приспособления относительно стола станка, т.е. с каким допуском

должен быть выполнен параметр [pic] (рис. ).

Расчет ведем по методике изложенной в [5, 44].

Определяем необходимую точность приспособления по параметру [pic]:

1. Определяем погрешность базирования [pic].

2. Погрешность закрепления [pic] [2, 75].

3. Погрешность установки фактическая [pic].

4. Суммарная погрешность обработки:

[pic] [7, 8],

[pic].

5. Допустимая погрешность установки

[pic].

Т.к., [pic], то предлагаемая схема базирования и конструктивная схема

приспособления приемлемы.

6. Суммарная погрешность приспособления

[pic]

7. Погрешность собранного приспособления

[pic],

где [pic] - погрешность установки приспособления на станке определяют

по формуле исходя из конструктивной схемы (рис. 2):

[pic],

где [pic] - длина обрабатываемой заготовки, [pic];

[pic] - максимальный зазор между направляющей шпонкой приспособления и

пазом стола станка; [pic] для посадки [pic];

[pic] - расстояние между шпонками; где [pic];

[pic].

[pic] - погрешность закрепления равна нулю, т.к. установка заготовки

производится без зазоров;

[pic] - погрешность настройки равна нулю.

[pic].

На чертеже общего вида приспособления должно быть поставлено значение

параметра [pic].

8. Запас точности [pic].

2.3.3. Расчет усилия зажима заготовки

При расчете усилия зажима рассматриваются два случая:

1. Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения,

возникающими в местах контакта заготовки с установочными

элементами;

2. Отрыв заготовки под действием силы резания [pic] или момента

резания [pic] предупреждается силой зажима [pic]. Рассчитав для

обоих случаев значение силы [pic], выбирают наибольшее и принимают

его за расчетное.

Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет ведем по

методике изложенной в [14, 22].

Рассчитаем коэффициент запаса [pic]:

[pic] [14, 23],

где [pic] - учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;

[pic] - учитывает увеличение силы резания в результате затупления

режущего инструмента;

[pic] - учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;

[pic] - учитывает изменение зажимного усилия (механизированный

привод);

[pic] - учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном

зажиме);

[pic] - учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на

опорах;

[pic] - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.

[pic].

Коэффициент трения [pic] [14, 24], т.к. заготовка контактирует с

опорами и зажимными элементами приспособления необработанными

поверхностями.

Определяем главную составляющую силы резания:

[pic]

Тогда усилие зажима равно:

[pic],

[pic];

[pic].

За расчетное значение принимаем [pic].

Определяем диаметр гидроцилиндра:

[pic],

где [pic] - давление в гидросистеме, равное [pic],

[pic] - коэффициент полезного действия ([pic]).

[pic].

Принимаем по [pic] диаметр гидроцилиндра равным [pic], ход поршня

[pic]. Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила [pic], тянущая [pic].

2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента

2.4.1. Техническое задание на проектирование металлорежущего инструмента

Для получения поверхности детали под втулку проектируется специальный

металлорежущий инструмент – зенковка (цековка) с напаянными твердосплавными

пластинами и с направляющим элементом. Отличительной особенностью такой

зенковки является то, что она обеспечивает перпендикулярность оси отверстия

внутренней поверхности паза, а также обеспечивает одновременное снятие

фаски и более высокую шероховатость поверхности.

Альтернативным металлорежущим инструментом может стать фреза торцевая.

Но для реализации такого варианта необходимо предусмотреть в заготовке

специальные наплывы, которые изменят конструкцию штамповочной пресс-формы,

также увеличится масса заготовки, снизится коэффициент использования

материала, что в свою очередь, приведет к увеличению стоимости заготовки, а

следовательно, и к возрастанию стоимости детали.

2.4.2. Выборка конструктивных параметров инструмента

1. Определяем режим резания по нормативам:

- глубина резания [pic];

- находим подачу на оборот [pic];

- скорость главного движения резания [pic],

где [pic] - диаметр режущего инструмента, равный [pic];

[pic] - период стойкости инструмента, равный [pic];

[pic] - глубина резания, [pic];

[pic]- подача на оборот, [pic];

[pic];

- крутящий момент и осевая сила

[pic],

где [pic]; [pic]; [pic] [7, 288],

[pic];

[pic];

[pic],

где [pic]; [pic] [7, 290].

[pic],

[pic].

2. Определяем номер хвостовика конуса Морзе:

Осевую составляющую силы резания можно разложить на две силы:

1. [pic] - действующую нормально к образующей конуса [pic], где [pic]

- угол конусности хвостовика.

2. Силу [pic] - действующую в радиальном направлении и

уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности

конуса.

Сила [pic] создает касательную составляющую [pic] силы резания; с

учетом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки [pic]:

[pic].

Момент трения между хвостовиком и втулкой:

[pic].

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления

резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся инструментом,

который увеличивается до трех раз по сравнению с моментом, принятым для

нормальной работы инструмента.

Следовательно,

[pic].

Средний диаметр конуса хвостовика:

[pic],

или

[pic],

где [pic] - момент сопротивления сил резанию,

[pic] - осевая составляющая силы резания,

[pic] - коэффициент трения стали по стали,

[pic] - для большинства конусов Морзе равен приблизительно [pic],

[pic];

[pic] - отклонение угла конуса;

[pic].

По [pic] выбираем ближний ближайший больший конус, т.е. конус Морзе

№3, со следующими основными конструктивными параметрами: [pic]; [pic];

[pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic].

3. Конструктивные элементы зенковки принимаем по [pic]: длина рабочей

части [pic]; длина оправки [pic]; общая длина инструмента [pic];

длина инструмента без направляющего элемента [pic].

4. Твердый сплав пластины для обработки титанового сплава [pic]

принимаем [pic], форму [pic] по [pic] или форму [pic] по [pic]. В

качестве припоя принимаем латунь [pic]. Корпус зенковки из [pic] по

[pic].

5. Технические требования для зенковки, оснащенной пластинами из

твердого сплава, принимаем по [pic].

2.4.3. Расчет металлорежущего инструмента на прочность и жесткость

Расчет инструмента на прочность и жесткость производится путем

сравнения трех параметров: [pic], [pic], [pic].

Максимальная нагрузка допускаемая, прочностью инструмента при

известных размерах корпуса цековки:

- для круглого сечения

[pic],

где [pic] - предел прочности при изгибе для конструкционной стали

равен [pic];

[pic] - расстояние от вершины инструмента до рассматриваемого опасного

сечения, [pic].

[pic].

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью инструмента,

определяется с учетом допустимой стрелы прогиба:

[pic],

где [pic] - допускаемая стрела прогиба равная [pic];

[pic] - модуль упругости;

[pic] - момент инерции сечения корпуса (для круглого сечения [pic]).

[pic][pic],

[pic].

Таким образом, выполняется основное условие обеспечения прочности и

жесткости металлорежущего инструмента, а именно:

[pic]

[pic].

2.4.4. Проектирование мерительного инструмента

Исходными данными для проектирования специального мерительного

инструмента являются:

- размер паза детали, равный [pic];

- поле допуска на размер [pic].

По [pic] находим предельные отклонения изделия [pic]; [pic].

Наибольший и наименьший предельные размеры:

[pic]; [pic].

По табл. 2 [pic] для квалитета 9 и интервалов размера находим данные

для расчета размеров калибров, [pic]: [pic]; [pic]; [pic].

Наибольший размер проходного нового калибра:

[pic],

где [pic] - допуск на изготовление калибра, [pic];

[pic] - отклонение середины поля допуска, [pic].

Размер калибра [pic], проставляемый на чертеже [pic]. Исполнительные

размеры: наибольший [pic], наименьший [pic].

Наименьший размер проходного калибра:

[pic],

где [pic] - выход за границу поля допуска при износе проходного

калибра.

Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из

эксплуатации.

Наибольший размер непроходного нового калибра:

[pic].

Размер калибра [pic], проставляемый на чертеже [pic].

Исполнительные размеры: наибольший [pic], наименьший [pic].

Расчет произведен по методике изложенной в [7, 208].

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции

приспособления на операцию фрезерования паза детали

1. Стоимость приспособления: [pic],

где [pic] - стоимость одной условной детали приспособления;

[pic] - коэффициент сложности приспособления [ ];

[pic] - количество деталей в приспособлении.

[pic];

[pic].

2. Расходы на эксплуатацию приспособления

[pic],

где [pic] - коэффициент затрат на проектирование оснастки ([pic]);

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5