Разработка фрезерного приспособления для обработки «рычага»

Введение

 Совершенствование современных машин, повышение требований к их точности и долговечности обусловливают непрерывное возрастание уровня оснащения машиностроительного производства станочными приспособлениями.

Затраты на изготовление приспособлений составляют по трудоёмкости до 80% и по длительности до 90%общей трудоёмкости и длительности подготовки производства,

Затраты на специальные приспособления составляют до 20% себестоимости изделия. Срок же службы таких приспособлений, определяемый период нахождения данного изделия в производстве, составляет два – три года.

Ниже рассмотрены основные перспективы технического развития станочных приспособлений на ближайшие 5……10 лет.

1. Совершенствование конструкций специальных приспособлений. В настоящее время до 75% применяемых в промышленности приспособлений выполняются как специальные (необратимые, т.е. не подлежащие повторному использованию): они предназначены для одной операции при изготовлении определенного изделия и в процессе эксплуатации не переналаживаются.
2. Расширение  использования приспособлений многократного применения. Быстрым, экономичным и реально достижимым путем увеличения производительности станков является повышение их оснащенности не специальными приспособлениями, а приспособлениями многократного применения (обратимыми).
3. Механизация и автоматизация зажимных приспособлений. Она связана со значительным повышением уровня автоматизации металлорежущих станков. Наличие станков – автоматов, станков типа обрабатывающих центров, гибких производственных систем и другого аналогичного оборудования обуславливает необходимость работы станочных приспособлений в автоматизированном режиме с ограниченным участием человека. Это выполняется за счет внедрения гидроблоков, гидроподставок, гидрозажимов, отдельно стоящих гидроцилиндров, а для вращающихся и поступательно – перемещающихся столов, бесшланговых пружинно гидравлических зажимов.
4. Совершенствование приспособлений типа УСП. Внедрение УСП как более универсального, но менее механизированной системы оснастки предшествует созданию групповых механизированных приспособлений,
5. Дальнейшее совершенствование и разработка конструкций переналаживаемых приспособлений новых видов: электромеханических, магнитных вакуумных, диффузионно – вакуумных, электростатических и другие,
6. Применение новых материалов в конструкциях приспособлений: армированных пластмасс для накладных кондукторов, корпусов, полученных методом порошковой металлургии.

Наиболее эффективный метод создания обратимых приспособлений – их универсализация и агрегатирование, т.е. расчленение конструкции на отдельные агрегаты (узлы и элементы). Этой цели служит общемашиностроительный комплекс оснастки многократного применения, включающий в себя ряды унифицированных деталей и сборочных единиц, из которых можно в разных конструктивных вариантах собирать обратимые приспособления как для универсальных станков, так и станков с ЧПУ, для специальных, многоинструментных и других видов автоматизированного оборудования для единичного, мелкосерийного и крупносерийного производства.

 

 

1. Общая часть.

азначение, устройство и принцип работы проектируемого приспособления

 

Задание курсового проектирования является разработка фрезерного приспособления для обработки «рычага»

Заготовка представляет собой рычаг. На данной операции производится фрезерование основания на глубину 6 мм.

Станок 6Н11

Вертикально фрезерный станок.

 Рабочая  поверхность стола 1000*250 мм. Набольшее продольные перемещения стола:

от руки…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..600 мм

механически…………………………………………………………………………………………………………………………………………………560 мм

Наибольшие вертикальные перемещения:

от руки……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………350 мм

механически………………………………………………………………………………………………………………………………………………….340 мм

Наибольшие поперечные перемещения:

от руки……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………200 мм

механически………………………………………………………………………………………………………………………………………………….190 мм.

Шпиндель станка:

число оборотов шпинделя…………………………………………………………………………………………………………65-1800об/мин

Расстояние от торца шпинделя до стола:

наибольшее…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….380 мм

наименьшее……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..30 мм

Расстояние от оси шпинделя до направляющей………………………………………………………………………..280 мм

Конус шпинделя:

конусность………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7/24

Количество Т-образных пазов……………………………………………………………………………………………………………..3 шт.

Расстояние между пазами………………………………………………………………………………………………………………………50 мм

Ширина верхней части паза……………………………………………………………………………………………………………………14 мм

 

1.2        Проверка условия лишения возможности перемещения заготовки приспособления по 6 степеням свободы в соответствии с ГОСТ 214945 – 76

 

 

На основании заготовки имеется 3 опорные точки, которые проецируются на плоскость ХОУ и лишают заготовку трех степеней свободы: возможности перемещения по оси OZ и возможности поворота вокруг осей ОХ и ОУ.

В отверстии большего диаметра имеются 2 опорные точки, которые лишают еще двух степеней свободы, которые проецируются: первая на плоскость XOZ и лишает заготовку возможности перемещения по оси ОХ; вторая проецируется на плоскость ZOY и лишает заготовку возможности перемещения по оси ОУ.

В отверстии малого диаметра имеется опорная точка проецируемая на ось ZOY и лишающая заготовку поворота по оси OZ.

Выбор установочных баз по назначению.

 

Поверхность 1 – основание, является конструкторской базой так как определяет положение детали в готовом изделии.

Поверхность 2 – измерительная база потому что относительно этой поверхности измеряются все линейные размеры. Относительно осей задаются диаметральные размеры.

Поверхность 3 – отверстие, имеющие 2 опорные точки является направляющей базой так как лишает заготовку двух степеней свободы.

Поверхность 4 – отверстие, имеющие 1 опорную точку является опорной базой потому что лишает заготовку одной степени свободы.

 

1.3        Анализ проектируемого приспособления с целью уменьшения его металлоемкости.

 

Уменьшение металлоемкости производится высверливанием отверстий, фрезерованием скосов, уменьшением массы приспособления за счет применения ребер жесткости или более легких металлов. В то же время необходимо учитывать целиобразность уменьшения металлоемкости, технологичность и себестоимость этих операций.

Анализ с целью уменьшения металлоемкости проводят только для нестандартных деталей так как стандартные изготавливают по прогрессивным технологиям и не требуют уменьшения металлоемкости. При проектировании оригинальных деталей проводят проектные расчеты на прочность и жесткость согласно этим расчетам определяют оптимальные размеры элементов. Количество нестандартных деталей проектируемых приспособлений – 3, что составляет 35 %. Нестандартными деталями приспособления являются – плита, два пальца.

Расчетная часть.

 

2.1        Расчет погрешности базирования.

 

1. Выбор установочных элементов по ГОСТ

1.1          Палец 7030 – 0928 13g6 ГОСТ 12210 – 66

1.2        Палец 7030 – 0912 50g6 ГОСТ 12209 – 66

1. Определяем отклонения для диаметра отверстия и пальцев.

∅13Н7 — ∅

∅50Н7 — ∅

∅13g6 — ∅

∅50g6 — ∅

1. = —  = 13,018 – 12,983 = 0,035 мм.

 

= —  = 50,03 – 49,981 = 0,049 мм.

 

Tg   =  =  = 0,000215

 

2.2       Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении.

 

Расчет  — ?

 

W =

 

= 0.1……..0.3

= 0.1…….0.15

Принимаем:

= 0.15

= 0.1

 

= *

 

=82

x=0.75

y=0.6

q=0.86

w=0

z=4

t=2 мм

В=14 мм

0.06 — 0.05     Принимаем =0.05

Корректируем  по паспорту станка =0,05

 

=  = 1276.4 Н

 

= =0.3*1276.4=382.92 Н

= =0.5*1276.4=638.2 Н

К= =1.5*1.2*1.6*1*1.2*1.2*1.5=6.2

 

= =9241.13 Н

 

Расчет =?

 

=

 

=Р*L=147*168=24969 H*мм

=

 

Rcp= = =5.43 мм

Tg(     )=tg10^o=0.176

 

Кт=0.33*     =  *0.033 = 0.68

 

Wд= =15318.4 Н

 

 

Wд > Wн   15318.4 Н > 9241.13 Н Условие выполняется заготовка закреплена надежно.

2.3       Выбор и расчет основных элементов приспособления.

 

2.3.1     Назначение и выбор установочных элементов.

Установочные элементы это детали и узлы приспособления, служащие для установки на них базовыми поверхностями обрабатываемых заготовок.

В данном приспособлении применяются два нестандартных цилиндрических пальца, которые запрессовываются в корпусе приспособления но посадке Н7/n6

2.3.2    Назначение и выбор зажимного механизма.

Зажимные механизмы служат для надежного крепления заготовок. При закреплении заготовок не должно нарушаться положение достигнутое базированием.

В проектируемом приспособлении применяются винтовые зажимные механизмы:

Гайка М48 – 6g ГОСТ 5927 – 70

Гайка М12 – 6g ГОСТ 5927 – 70

2.3.3    Выбор корпуса. Выбор элемента для крепления приспособления на столе станка.

В качестве корпуса применяем литой корпус длинной 230 мм и максимальной высотой 67 мм.

Подобрать по ГОСТ элементы для крепления приспособления на столе станка, если

а=14мм

в=23мм

h=28мм

Шайбу и гайку выбираем нормальные. Болт первого исполнения.

Определяем диаметр болта:

1. Если а=14 то d=М12
2. Определяем расчетную длину болта:

Lp =hпаз+Нпр+Нш+Нр+2…3 мм

Lр =28+40+3+38+2 =112 мм

Принимаем ближайшее большее стандартное значение L =120 мм

1. Выбираем крепежные элементы по ГОСТ

Болт 7002 – 2539 ГОСТ13156 – 67

Шайба 12.01.05 ГОСТ 11371 – 78

Гайка М12 – 6g ГОСТ 5927 – 70

 

2.4       Расчет на прочность деталей приспосоФбления.

 

Прочность – способность материалов сопротивляться резанию.

Наиболее нагруженным элементом приспособления является палец. Палец испытывает простой вид нагружения – сжатия, когда в поперечном сечении возникает один внутренний силовой фактор  — продольная сила. Прочность элемента считается обеспеченной если выполняется следующие условие G < [G]

Где G максимальное расчетное напряжение возникающее в поперечном сечении.

G =  [мПа],

Где:

N – продольная сила, Н

N =Wд,

А – площадь поперечного сечения мм²

[G] – допустимое напряжение, мПа

[G] = . где

Gт –предел текучести материала

n – коэффициент запаса

n =1.4…..2

А₁ =  =  =76.2 мм²

А₂ =  =  =113.04 мм²

А₃ =  =  =78.5 мм²

А₄ =  =  =254.3 мм²

А₅ =  =  =153.8 мм²

А₆ =  =  =200.96 мм²

G₁ =  =  =-201.02 мПа

 

G₂ =  =  =-135.5 мПа

 

G₃ =  =  =-195.1 мПа

 

G₄ =  =  =-60.2 мПа

 

G₅ =  =  =-99.59 мПа

 

G₆ =  =  =-76.2 мПа

 

 

Эпюра продольных сил и напряжений.

 

Gт =30*9.8 =294 мПа

 

[G] =  =  =210 мПа

 

G < [G]   201.02 < 210 мПа Условие выполняется прочность пальца будет обеспечена.

 

2.5       Расчет экономической эффективности приспособления.

 Экономическая эффективность применения приспособления определяется сопоставлением по сравнительным вариантам годовых затрат, включающий годовую стоимость приспособления и годовые расходы на содержание и эксплуатацию его, с годовой экономией, полученной от применения приспособления за счет снижения ценовой себестоимости изготовление детали в следствии снижение затрат на заработанную плату станочника.

1. Определяем условную стоимость приспособления:

Спр =Суд*Дпр*Ксл

Суд – стоимость одной условной детали приспособления

Дпр – количество деталей в приспособлении

Ксл – коэффициент сложности приспособления

 

Спр =80*12*1.9 =3264 руб

 

1. Определяем затраты с учетом расходов на эксплуатацию и ремонт.

Спр. год. =

А – срок амортизации

q – годовые расходы на эксплуатацию и ремонт.

 

Спр. год₁. =3264*( ) =2180.3 руб.

 

Спр. год_2. =3264*( ) =1436.8 руб.

 

 

1. Определяем технологическую себестоимость выполнения операции.

Стех. год. =Стра. мин.*Тшт*N*(1+ )+Cпр. Год

Стар. Мин – минутная тарифная ставка рабочего.

Тшт – штучное время на операцию

N – годовая программа выпуска

Н – накладные расходы

 

Тшт₁ =(То+Тв)*(1+

)

То = I =  =5.3 мин

 

L =l₁+l₂  =148+19 =167 мм

Sm =Sz*z*n = 0.125*4*630 =31.5 мм/мин

Тв =(tуст+  tпер+  tпер+tизм)*Ктв

Тв₁ =(0.45+0.14+0.1+0.05)*1.34 =0.99 мин

 

 

 

Тв₂ =(0.22+0.14+0.1+0.05)*1.34 =0.6 мин

Тшт₁ =(5.3+0.99)*(1+ ) =6.79 мин

Тшт₂ =(5.3+0.6)* (1+ ) =3.43 мин

Стех. год.₁ =1.5*6.79*300*3+2180.3 =11346.8 руб.

Стех. год₂ =1.5*3.43*3000*3+1436.8 =47741.8 руб.

1. Определение годовой экономии от применения приспособления.

Э =Стех. год₂ – Стех год₁ =47741.8-11346.8 =36395 руб.