Министерство образования Российской Федерации
Рязанская государственная радиотехническая академия
Кафедра технологии РЭА
к курсовому проекту по дисциплине
"Проектирование технологической оснастки"
Выполнил: студент гр.152
Проверил: доцент, канд. техн. наук
2. Основные этапы проектирования приспособления
2.1 Анализ и сбор исходных данных
2.2 Формулирование служебного назначения приспособления
2.3 Разработка принципиальной схемы приспособления
2.3.1 Базирование заготовок в приспособлении
2.3.2 Определение схемы зажима объекта
2.4 Основные расчеты приспособления
2.4.1 Расчет сил зажима
2.4.2 Расчет приспособления на точность
4. Библиографический список
Развитие производства во многом определяется техническим прогрессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машиностроения осуществляется за счет интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, применения прогрессивных технологий.
Технологическая оснастка является важнейшим фактором осуществления технического процесса в машиностроении. В промышленности эксплуатируется более 25 миллионов специальных станочных приспособлений. Затраты на изготовление технологической оснастки приблизились к затратам на изготовление металлорежущих станков.
Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называются вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций механической обработки, сборки и контроля.
Повышение режимов работы современных станков и механизмов, их качества, надежности и долговечности связано с ужесточением требований к точности деталей машин и механизмов.
Точность механической обработки в значительной степени зависит от станочной оснастки. При обработке заготовки методом пробных проходов точность детали зависит в основном от квалификации рабочих. Применение автоматического метода получения размеров и механизированного закрепления заготовок в приспособлении практически полностью устраняет влияние уровня квалификации рабочего на точность обработки. Качество деталей, в этом случае, в значительной степени зависит от станочного приспособления, его точности, способности сохранять ее в процессе обработки, места приложения и направления усилия зажима и т.д.
Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить точность обработки, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность, расширить технологические возможности оборудования, организовать станочное обслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.
В данной работе требуется спроектировать приспособление для изготовления отверстий в детали типа "РЫЧАГ", эскиз которой приведен в приложении.
Технологический переход: сверление отверстий d = 8+0.3, выдерживая размер R = 20±0.2 и угловые меры равные 40°±1° и 25°±1°.
Вид и материал заготовки: Сталь 40. Она относится к группе среднеуглеродистых качественных сталей, которые применяются после дополнительной обработки (нормализации, улучшения и поверхностной закалки) для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения. Эти стали в отожженном состоянии хорошо обрабатываются резанием.
Сталь 40 имеет следующие механические свойства:
σв = 58 кгс/мм 2 = 570 Мпа,
Режущий инструмент: сверло спиральное ¢8х132 ГОСТ 886-77Р6М5.
Вспомогательный инструмент: патрон цанговый диаметром до 10 мм.
Тип станка: радиально-сверлильный станок 2525 с рабочим столом 926х1710, с тремя Т-образными пазами, отстоящими на расстоянии 280 мм друг от друга (рис.2.1).
Рис. 2.1. Т-образный паз (а) и рабочий стол (б) радиально-сверлильного станка 2525
Расстояние от верхнего положения шпинделя до плиты 1300 мм, от нижнего положения – 530 мм. Ход шпинделя 300 мм. Наибольший диаметр сверления по стали 35 мм.
Режим резания: подача S = 0.14 мм/об.
Приспособление предназначено для установки одной заготовки рычага из стали 40, имеющей габаритные размеры 55 х 124 х 12, в горизонтальной плоскости на три цилиндрических штыря и два установочных пальца с точностью по размеру R с допуском 0.2 мм и допусками на угловые размеры 1°, с прижимом заготовки к установочной базе силой не менее 500 Н.
Базирующими элементами приспособлений называются детали и механизмы, обеспечивающие правильное и однообразное расположение заготовок относительно инструмента.
оснастка приспособление отверстие деталь
Исходя из чертежа детали, для обеспечения заданной точности изготовления отверстий необходимо базировать заготовку по плоскости и двум отверстиям.
Так как операция сверления, приспособление для осуществления которой разрабатывается в данном курсовом проекте, является заключительной при изготовлении данной детали, то ее установка на опоры производится обработанной плоскостью, поэтому выбираем в качестве установочного элемента штыри с плоской головкой. Используем три штыря для установки заготовки в приспособлении. Располагаем их на максимально возможном расстоянии друг от друга для обеспечения наиболее устойчивого положения заготовки.
Базирование заготовки будем осуществлять при помощи двух установочных пальцев: пальца установочного цилиндрического (ГОСТ 12209-66) и пальца установочного ромбического (ГОСТ 12325-69).
При такой установке в приспособление заготовка оказывается лишенной пяти степеней свободы: двух поступательных – вдоль осей OX и OY – и трех вращательных. Перемещение заготовки вдоль оси OZ будет исключено при приложении усилия зажима (рис.2.2).
Так как обрабатываемая заготовка обладает достаточно большой жесткостью, то применение дополнительных опор не требуется.
Рис. 2.2. Схема базирования заготовки в приспособлении
Силовое замыкание для закрепления заготовки в нашем случае должно быть направлено на горизонтальную установочную плоскость.
Для надежного обеспечения определенности базирования объекта рекомендуется силовое замыкание направлять на каждую из силовых опор. Однако для упрощения приспособления желательно прикладывать силы зажима на одну координатную плоскость, построенную на установочной базе. Эту точку приложения силы выбираем равноудаленной от каждого из установочных элементов.
Так как заготовка имеет небольшую массу и силы, возникающие при обработке, приводят к нарушению положения заготовки, то необходимо применить зажимное устройство.
Зажимное устройство предназначено для устранения возможности вибрации или смещения заготовки относительно установочных элементов приспособления под действием собственного веса и сил, возникающих в процессе обработки.
Используем в качестве зажимного устройства комбинированный зажим с пневматическим приводом (рис.2.3). Принцип его действия таков. При подаче сжатого воздуха в нижнюю часть пневмокамеры мембрана 8 прогибается и шток 7, жестко связанный с мембраной, поворачивая рычаг-усилитель 6 на оси, правое его плечо поднимает, а левое – опускает. Рычаг 6 левым плечом опускает стержень 5 с планкой 4 и планка левым плечом зажимает заготовку 3, установленную на опорах 1. При подаче сжатого воздуха в верхнюю часть пневмокамеры мембрана 8 прогибается вниз, и шток 7 поворачивая рычаг-усилитель 6 на оси, перемещает правое его плечо вниз, а левое – вверх. В этом случае рычаг левым плечом поднимает стержень 5, и он прекращает нажим на планку 4 и деталь освобождается. Пружина 2 поднимает прихват 4 и прижимает его к верхней головке стержня 5.
Рис. 2.3. Схема комбинированного зажима с пневматическим приводом
Основными расчетами приспособления являются расчет сил зажима, определение параметров силового привода и расчеты точности.
Расчет сил зажима произведем, решив задачу статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил.
Для этого, во-первых, вычислим силы резания и их моменты, возникающие при сверлении детали, по формулам теории резания металла.
При сверлении на деталь действует осевая сила P вдоль оси сверла и момент резания Мкр , которые рассчитаем по следующим эмпирическим формулам
Мордовский госуниверситет им. Н.П. Огарева
Кафедра машиностроения
Выпускная квалификационная работа по направлению
15.03.05 Конструкторско-технологические обеспечение
машиностроительных производств
на тему "Проектирование комплекта кондукторов для сверления отверстий раме"
Исходные данные Чертёж детали Рама ПП12-11-009 являющейся базовым элементом изделия полосоподаватель.
В конструкции детали предусмотрено шестнадцать отверстий под резьбу М8 мм, восемь отверстий под резьбу М12 мм, одно отверстие Ø30 мм, четыре отверстия Ø11 мм, четы-ре отверстия под резьбу М16 мм, восемь отверстий Ø14 мм, 30 отверстий под резьбу М8 мм.
Разработаны конструкции
– шаблона кондуктора для засверловки шестнадцати отверстий под резьбу М8 мм и восьми отверстий под резьбу М12 мм, отверстия Ø30 мм;
– шаблона кондуктора для засверловки четырех отверстий Ø11 мм;
– шаблона кондуктора для засверловки четырех отверстий под резьбу М16 мм;
– шаблона кондуктора для засверловки восьми отверстий Ø14 мм, 30 отверстий под резьбу М8 мм.
Кондукторы конструктивно выполнены в виде накладных кондукторов и состоят из плиты, кондукторных втулок, фиксатора, стопора.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 Расчет кондукторов
1.1 Закрепление детали и расчет сил зажима
1.1.1 Расчет силы зажима кондукторов
1.2 Зажимные устройства и расчет винтовых зажимов
1.2.1 Расчет винтового зажима кондукторов
1.3 Определение точности сверления кондукторов
1.3.1 Расчет допусков обеспечиваемых кондукторами
2 Разработка технологического процесса
2.1 Обоснование принятого типа производства
2.2 Выявление числа деталей, подлежащих изготовлению в
единицу времени и по неизменяемому чертежу
2.3 Материал детали, его химические и механические свойства
2.4 Выбор метода получения заготовки и ее проектирования
2.5 Выбор вида технологического процесса
2.6 Разработка маршрута технологического процесса обработки заготовки
2.7 Выбор технологических баз
2.8 Расчет припусков
2.9 Разработка технологических операций
2.9.1 Выбор типа оборудования
2.9.2 Выбор станочных приспособлений вспомогательного,
режущего и мерительного инструмента
2.9.3 Расчет режимов резания
3 Безопасность жизнедеятельности
3.1 Организация службы охраны труда на предприятии
3.2 Опасные и вредные факторы, возникающие на производственном объекте
3.3 Обеспечение безопасности технологического процесса и технологического оборудования
3.4 Источники вибрации и шума в станках. Мероприятия по их снижению
3.5 Пожарная безопасность
3.6 Мероприятия по охране окружающей среды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Спроектированный технологический процесс изготовления рамы
Графическая часть включает в себя чертёж обрабатываемой детали, сборочные чертежи шаблонов кондукторов, чертежи деталей шаблонов кондукторов и спецификации.
Состав: Рама (СБ), Кондуктор-шаблон для засверловки 16 отверстий (СБ), Кондуктор-шаблон для засверловки 4 отверстий (СБ), Кондуктор-шаблон для засверловки 4 отверстий под резьбу (СБ), Кондуктор-шаблон для засверловки 8 отверстий (СБ), Плита (СБ), Деталировка (Втулка, серьга), Спецификации, ПЗ 
Приспособления, применяемые для установки заготовок, имеющие направляющие (кондукторные втулки) для режущего инструмента, называют кондукторами.
Кондукторные втулки обеспечивают направление режущего инструмента (сверл, зенкеров, разверток) при обработке на сверлильных, агрегатных и расточных станках.
В условиях мелкосерийного производства для обработки отверстия одним инструментом применяют втулки кондукторные постоянные; в условиях крупносерийного и массового производства — сменные; для обработки отверстия последовательно несколькими инструментами — быстросменные.
Рис. 3.26. Схема взаимосвязей технологической оснастки к агрегатным станкам и автоматическим линиям
Рис. 3.27. Схема механической оснастки для закрепления блока цилиндров ДВС:
- 1 — заготовка (блок цилиндр); 2 — гидроцилиндр; 3 — главный зажим;
- 4 — исполнительный зажим; 5 — рычаг исполнительного зажима; 6 — клин
Кондукторные втулки постоянные, их устанавливают в корпус кондукторной плиты непосредственно, а сменные и быстросменные — через промежуточные втулки.
Базовой частью кондуктора является его корпус, на котором устанавливаются кондукторные втулки, установочные и другие элементы и устройства приспособления. В состав корпуса могут входить кондукторные плиты.
Как было указано ранее, классификация технологической оснастки предусматривает УСП, УБП, УНП, СНП и т.д., что относится и к кондукторам. На рис. 3.28 представлена схема кондуктора, скомпонованного (собранного) из универсальных элементов.
Следует заметить, что безналадочные кондукторы применяют значительно реже.
Наладочные кондукторы состоят из универсальной и специализированной базовой части и комплекта специальных сменных наладок.
Специальные кондукторы предназначены для установки и закрепления одной конкретной заготовки при выполнении определенной операции. Это означает, как принято в специальных станочных приспособлениях, что смена вида заготовки приведет к безвозвратной потере данного приспособления. Специальные
Рис. 3.28. Схема кондуктора, собранного из элементов УСП
кондукторы собираются из стандартных элементов и представляют собой систему универсальных сборочных приспособлений, поэтому в случае необходимости они разбираются и перекомпоновываются для производства других типов заготовок. Один комплект, состоящий из 3100 элементов, позволяет собрать 1400 разных компановок кондукторов. Конечно, неразборные специальные кондукторы менее металлоемки (в 3—4 раза), но и область их применения ограничена крупносерийным и массовым производством.
По технологическому назначению кондукторы можно разделить на стационарные, накладные, кантующиеся и поворотные.
Стационарные кондукторы закрепляются на столе станка. Они могут быть однопозиционными и многопозиционными (меняется положение заготовки). Накладные кондукторы применяют для обработки отверстий, расположенных на разных поверхностях стационарно закрепленной заготовки. Кондукторы устанавливаются на основную базовую поверхность заготовки и ориентируются по другим базам в соответствии с технологическим процессом обработки заготовок.
Кантующиеся кондукторы применяют при обработке отверстий, расположенных на нескольких поверхностях нетяжелой заготовки. В этом случае кантуется кондуктор, корпус которого имеет несколько опорных поверхностей. Масса кондуктора вместе с заготовкой не должна превышать 5 кг. Кантующиеся кондукторы нельзя применять, когда диаметр обрабатываемого отверстия превышает 10 мм, а глубина — более 3—4 диаметров.
Поворотные кондукторы устанавливают на планшайбе делительных стоек с автоматизированным (электромеханическим) приводом. Такие кондукторы целесообразно использовать для установки и закрепления крупных заготовок при обработке отверстий, расположенных с трех сторон на радиально-сверлильном станке.
Корпус кондуктора должен быть жестким и удобным для установки заготовки и удаления стружки. Корпус изготавливается из серого чугуна или стали. Литье корпуса обычно крупное или сложной конфигурации, сварные корпуса менее трудоемки и имеют меньшую массу.
Корпус может иметь различную форму (плиты, коробки, тавр и т.д.) — в зависимости от технологического назначения.
Верхняя часть приспособления (кондуктора) несет кондукторные втулки и должна быть соединена с нижней каким-либо вертикальным элементом.
Кондукторные плиты предназначены для установки кондукторных втулок. Их толщина обычно составляет 15—30 мм. Если втулки имеют большую длину, то кондукторные плиты для их установки выполняются с бобышками.
Материалом для изготовления плит в основном является чугун (реже сталь).
Кондукторы выполняются с ручным и пневматическим приводом. В некоторых случаях приводом может являться подача стола станка, при этом кондуктор является одновременно зажимным устройством.
Если необходимо обрабатывать одним кондуктором отверстия, расположенные с разных сторон заготовки, следует обеспечить разные позиции, т.е. смещение заготовки.
Этой цели удовлетворяют перекладные и поворотные кондукторы.
Перекладной кондуктор имеет корпус, несколько установочных мест для заготовки (по числу позиции). Передвижной поворотный кондуктор (стол) имеет одно установочное место для заготовки, но часть кондуктора с закрепленной заготовкой выполняется передвижной (поворачивающейся).
В зависимости от способа соединения верхней и нижней частей приспособления и технологических условий кондукторы разделяются на накладные, скальчатые, крышечные, ящичные и т.д.
Накладной кондуктор обычно используется для одновременной обработки нескольких отверстий с параллельными осями. Кондуктор устанавливается на заготовку, а после обработки снимается с нее. Наиболее эффективен такой кондуктор при обработке отверстий в крупных заготовках.
Рис. 3.29. Схема накладного кондуктора для сверления отверстий под винт: / — заготовка; 2 — кондуктор; 3 — стол станка
На рис. 3.29 представлена схема накладного (съемного) кондуктора, который используется, в частности, для сверления отверстий под винты в крупногабаритных заготовках. В таких случаях обычные кондукторы будут очень тяжелыми и громоздкими.
На рис. 3.30 представлена схема другого накладного кондуктора для обработки отверстий в корпусной заготовке под крепление двух фланцев. Поэтому в кондукторе предусмотрены его установка на плоскость и два отверстия корпуса заготовки. Плунжеры 3 центрируют и скрепляют кондуктор 4 с кондукторными втулками 5 за счет перемещения конусов 6 при повороте гаек 7.
Кольцевые пружины 8 возвращают плунжеры в исходное положение после сверления отверстий 9 в заготовке 10, что обеспечивает раскрепление кондуктора. При этом бурт гайки 7 контактирует с полукольцевым пазом штырей 1 и 2, что обеспечивает принудительное перемещение конуса 6 в исходное положение.
Крышечным называют кондуктор, у которого верхняя плита (с кондукторными втулками) выполнена съемной или откидной (рис. 3.31).
Ящичным называют кондуктор с закрытым корпусом в виде ящика, в который устанавливается заготовка (см. рис. 3.31).
Рис. 3.30. Схема накладного кондуктора для сверления отверстий под крепление фланцев в корпусной заготовке
Рис. 3.31. Схема ящичного кондуктора с одной (а) и двумя (б) кондукторными втулками
В скальчатом кондукторе установочную часть выполняют с учетом формы обрабатываемых заготовок. Меняя установочные узлы, можно обрабатывать различные заготовки.
Кондукторная плита обычно устанавливается на двух скалках (колонках). Высота подъема плиты оценивается возможностью свободной установки заготовки, опускание плиты — возможностью закрепления заготовки.
Замковые устройства служат для заклинивания перемещающихся частей приспособления в процессе обработки отверстий. Совмещение заклинивающего и зажимного действий вызвало появление разнообразных конструкций замков (клиновых, пружинных, роликовых и др.).
Механизм перемещения обеспечивает движение скалок с плитой вниз для зажима и вверх для разжима заготовки.
Скальчатый кондуктор с одной скалкой является приспособлением консольного типа, с двумя и тремя — портального типа. В зависимости от способа подъема и опускания скалок (с кондукторной плитой) кондукторы выполняются с пневматическим приводом, пружинно-кривошипным, реечно-пружинным, реечно-клиновым и другими механизмами.
Наиболее широкое распространение получили пневматический привод и реечные механизмы, обеспечивающие перемещение направляющих скалок. Особенностью скальчатых кондукторов яв-
Рис. 3.32. Схема пневматического скальчатого консольного кондуктора
ляется наличие в них сменных узлов (наладок). Постоянными в скальчатом кондукторе являются только корпус, постоянная корпусная деталь, скалки и их привод. Остальные узлы и детали являются сменными.
Схема скальчатого кондуктора представлена на рис. 3.32. Он предназначен для установки на него заготовки 7 одного типоразмера. Требуемая точность сверления обеспечивается сменными втулками 1. Заготовка 7 зажимается плитой 2, установленной на направляющей скалке 3. Усилие закрепления заготовки обеспечивается штоком поршня 4 пневмоцилиндра 5, установленного в корпусе 6.
Кондукторные втулки являются важнейшей составной частью кондуктора, находящейся в контакте с режущим инструментом.
Кондукторные втулки обеспечивают снижение погрешности в размере, форме и расположении оси отверстия за счет того, что инструмент направляется определенным образом и этим ограничивается его прогиб. Кондукторные втулки вставляются в кондукторные плиты толщиной до 30 мм. Между втулкой и заготовкой оставляется зазор.
Кондукторная втулка направляет инструмент ее режущей частью или за ее режущей частью, а направляющая втулка находится впереди ее режущей части.
Кондукторные втулки устанавливаются в промежуточные втулки. Таким образом, различают понятия направляющая, промежуточная и кондукторная втулка (рис. 3.33).
Кондукторные втулки классифицируют на постоянные, сменные (быстросменные) и специальные.
Постоянные втулки запрессовывают в корпус или плиту и применяют обычно для одного инструмента в условиях неинтенсивного использования.
Рис. 3.33. Схема установки направляющей, промежуточной и кондукторной втулок:
/ — направляющая инструмент втулка; 2 — кондукторная втулка; 3 — промежуточная втулка
Промежуточные и постоянные втулки запрессовывают в корпус кондуктора.
Постоянные втулки выполняются с буртом или без бурта.
Сменные втулки применяются для сохранения корпуса приспособления при интенсивных условиях обработки (рис. 3.34, а). По мере износа втулки заменяют. Быстросменные втулки используются в условиях, когда возникает необходимость их частой замены из-за изменения размеров применяемых инструментов, например, при последовательном сверлении, рассверливании и развертывании отверстий (рис. 3.34, б).
Быстросменными называют втулки, которые имеют продольный паз, позволяющий при повороте головки удерживающего винта поворачивать втулку против часовой стрелки и вынимать ее для замены на новую. Такие втулки применяются в единичном и мелкосерийном производстве, когда необходимо последовательно производить сверление, зенкерование и развертывание отверстий.
Высота постоянных и сменных втулок составляет 1,5—2,0 диаметра отверстия под инструмент. Высота быстросменных втулок
Рис. 3.34. Схемы быстросменных кондукторных втулок (а, б, в) и их установки на плите обычно больше из-за выточки. Меньшая высота втулки (Н 2D) — значительный нагрев втулки из-за трения с инструментом.
Постоянные кондукторные втулки применяются в мелкосерийном производстве, сменные и быстросменные — в крупносерийном производстве.
Предельной величиной износа отверстий втулок считается 0,8—1,0 допуска на изготовление втулок. Расстояние между втулкой и заготовкой принимают равным 0,3—1,5 диаметра отверстия втулки (/)), т.е. это расстояние h = (0,3—1,5)/) необходимо для того, чтобы стружка не изнашивала втулку, а, упираясь в торец, отбрасывалась в сторону. Поэтому, например, при обработке чугуна и бронзы расстояние между втулкой и заготовкой можно брать меньшим, а при обработке вязких материалов (таких, как алюминий) расстояние h 25 мм — из сталей 20, 25Х с цементацией на глубину 1,0 мм и закалкой до твердости HRC 63—66.
Износ втулки зависит не только от ее длины и диаметра, но и от материала, из которого ее изготавливают.
Допустимым износом отверстия втулок считают нижнее отклонение допуска обрабатываемого отверстия. Наибольшее число обработанных деталей при прочих равных условиях будет при обработке алюминиевых сплавов, наименьшее — при обработке вязких сталей.
Эксцентриситет наружной поверхности втулки к отверстию должен составлять не более 0,005 мм.
Расстояние между нижней плоскостью втулки и заготовкой (h): при сверлении чугуна h = (0,3—0,5)d, стали h = d, при зенкеровании h