Проектирование фрезерного приспособления, технологической оснастки

Введение

 

Затраты на изготовление, приобретение и эксплуатацию разнообразной технологической  оснастки составляют до 20% от стоимости  оборудования, а себестоимость и  сроки подготовки производства в  основном определяются величиной затраты  труда и времени на проектирование и изготовление технологической  оснастки.

Наибольший  удельный вес в общей массе  оснастки имеют станочные приспособления, с помощью которых решаются три  основные задачи:

1. базирование обрабатываемых деталей на станках с выверкой по проверочным базам заменяется базированием без выверки, что ускоряет процесс базирования и обеспечивает возможность автоматического получения размеров на настроенных станках;
2. повышается производительность, и облегчаются условия труда рабочих за счёт применения многоместной, позиционной и непрерывной обработки;
3. расширяются технологические возможности станков, что позволяет на обычных станках выполнять такую обработку или получать такую точность, для которых эти  станки не предназначены.

В современном  машиностроении всё большее распространение получает технологическая оснастка, скомпонованная из стандартных деталей и узлов, а также стандартные конструкции приспособлений, изготавливаемых на специализированных заводах. Однако в ряде случаев для оригинальных и сложных в изготовлении деталей, а также при смене объекта производства заводам приходится своими силами конструировать и изготавливать технологическую оснастку для обеспечения заданной точности и высокопроизводительной обработки.

В зависимости  от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. Для массового и крупносерийного производства в большинстве случаев применяют специальные станочные приспособления. Специальные приспособления имеют одноцелевое назначение для выполнения определённых операций механической обработки конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоёмки и дороги при исполнении. В условиях единичного и мелкосерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений (УСП), основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлений более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Особенности конструкций приспособлений для фрезерных станков

 

Особенность конструкции приспособлений для фрезерных станков заключается в том, что для зажима заготовок в приспособлении необходимы большие зажимные усилия, т.к. при обработке на фрезерных станках возникают большие силы резания по сравнению с обработкой на других станках. В связи с этим в приспособлениях в большинстве случаев необходимо применение пневматических, гидравлических и др. силовых механизмов.

Также при фрезерной обработке 38…48% времени тратится на выполнение вспомогательных приёмов. Из этой суммы вспомогательного времени на приёмы, связанные с установкой и закреплением заготовки затрачивается 39…40%. Поэтому в приспособлениях для фрезерных станков ручные зажимы заменяются быстродействующими пневматическими и гидравлическими приводами, повышающими производительность и облегчающими труд рабочих. Также широко внедряются:

1) непрерывное  фрезерование на вращающихся  круглых столах и барабанах,

2) многоместные  приспособления со сменными кассетами,

3) двухпозиционные поворотные столы и т.п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Сведения о технологической операции

1. Краткое содержание операции

2.1.1 В процессе  изготовления полумуфты в условиях  мелкосерийного и серийного производства  необходимо выполнить фрезерованием  кулачки, требования к которым  приведены в соответствии с  (Рис.1)

На  данной операции необходимо выдержать следующие параметры

-размер 8±0.1 мм

-размер 25^+0.52 мм

- размер 42_-0,62 мм

- размер 45±_0.52^0.74 мм

- точность расположения  кулачков относительно плоскости  симметрии поверхности диаметром  30H7. Допуск расположения составляет 0.12 мм

 

2.1.2 Производится  фрезерование кулачков полумуфты  трехсторонней дисковой фрезой  диаметром 125 мм ГОСТ 2240-0475 на горизонтально-фрезерном станке модели 6М82Г

 

2.1.3 Тип производства - мелкосерийное

Рисунок 1. Изображение  обрабатываемой детали.

   

2. Краткая характеристика станка

 

2.2.1 В таблице 1 приведены основные  параметры фрезерного станка  модели 6М82Г на котором предусматривается  устанавливать разрабатываемое  приспособление, принятое для выполнения  технологической операции, содержание  которой приведено в пункте 2.1

Наименование  параметров	Числовые  значения
1) Размеры  поверхности стола - ширина, мм - длина, мм	320 1250
2) Расстояние  от оси шпинделя - до стола, мм - до хобота, мм	30-450 155
3) Наибольшее  расстояние оси вертикальных  направляющих до задней кромки стола, мм	300
4) Количество  Т-образных пазов, шт	3
5) Расстояние  между Т-образными пазами, мм	70
6) Ширина  Т-образного  паза, мм	18H8
7) Наибольшее  продольное перемещение стола,  мм	700
8) Число  ступеней шпинделя	18
9) Число  оборотов шпинделя в минуту	31,5-1600
10) Число  подач стола	18
11) Продольная  подача стола м/мин	25-1250
12) Мощность  главного электродвигателя, кВт	7,5
13) Габаритные  размеры - длина,  мм - ширина, мм - высота, мм	2260 1745 1660
14) Масса,  кг	2700

1. Установка заготовки в приспособлении

1. Выбор баз

3.1.1 Согласно заданным исходным параметрам (в соответствии с рисунком 1) для установки заготовки в приспособлении, в качестве баз выбираем следующие поверхности.

- поверхность А, относительно оси которой необходимо выдержать размеры 8±0.1 мм,

25 _+0,52 мм, и допуск расположения кулачков не более 0.12 мм

- поверхность  Б, относительно которой необходимо  выдержать размеры

42h14(_-0,62) мм , 45^+0,74_-0,52  мм.

- поверхность  В, предотвращает вращение детали.

 

3.1.2 Назначение опорных точек.

На  поверхности А – 4 опорные точки, как длинный цилиндр.

На  поверхности Б и В по одной  опорной точке.

В качестве главной выбираем поверхность А, как несущую наибольшее количество опорных точек.

Для установки заготовки в приспособление используются все три базы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Схема базирования и закрепления.

 

3.2.1 Составляется схема базирования  и закрепления, добиваясь относительного  расположения опорных элементов  заготовки, точки приложения и  направления зажимного усилия. При  этом учитывается жесткость заготовки. Схема изображена на (Рис. 2)

Рисунок 2. Схема базирования и закрепления.

3.2.2 Выбранная схема базирования и закрепления предусматривает все условия закрепления заготовки с наименьшей, но достаточной силой закрепления Q, что ведет к разработке более компактного зажимного устройства в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Способы базирования. Погрешности базирования

3.3.1 Согласно правилу базирования  заготовок группой баз, базирование  начинается с главной базы, несущей  наибольшее количество опорных точек.

 

3.3.2 Для выбранных  баз (см. п. 3.1) удобно выбрать следующие  способы базирования:

- поверхность  A - на длинный цилиндрический палец, лишающий заготовку четырех степеней свободы.

- поверхность Б - упирается в буртик длинного цилиндрического пальца, при этом заготовка лишается еще одной степени свободы.

- поверхность  В - с помощью штифта, при этом заготовка лишается еще одной степени свободы.

 

3.3.3 Для базирования поверхности А используют длинный цилиндрический палец. Заготовка на него становится устойчиво, базирование устойчивое и производительное.

 

3.3.4 Погрешности базирования на длинный цилиндрический палец. Для удобства и производительности заготовка устанавливается на палец с гарантированным зазором. Так как отверстие диаметром 30H7^(+0,021) , принимается палец диаметром 30g7^(+0,007_-0,028). При этом погрешность базирования будет равна наибольшему зазору:

мм

- При  базировании на буртик цилиндрического  пальца, погрешность базирования  близко равна , так как не  влияет на размеры выдерживаемых  параметров

- При  базировании с помощью штифта  диаметром 8g7(^+0,005_-0,02) шпоночного паза шириной 8H7(^+0,015), погрешность базирования равна наибольшему зазору:

мм

 

 

 

 

 

 

4. Расчет зажимного устройства

 

3.4.1 Расчет режимов резания.

1. Глубина фрезерования:     t =25 мм;
2. Ширина фрезерования:     В =25 мм;

 

3. Подача при черновом фрезеровании:

S_z=0.03 мм/зуб;

4. Частота вращения фрезы:

n =560 об/мин.

5. Сила резания:

,

где С_р = 261; x = 0,9; y = 0,8; n = 1,1; q = 1,1;w = 0,1 – коэффициент степени в формуле силы резания (табл. 41),

- коэффициент, учитывающий качество  обрабатываемого материала (табл. 9, стр. 264),

,

,

.

 

5. Расчётная схема, уравнение равновесия и расчёт зажимного усилия

Рисунок 3

Уравнение равновесия имеет вид:

,

тогда

,

где ¦=0,25 - коэффициент трения,

а = 40мм - расстояние

в =17,5мм - расстояние,

С учетом коэффициента надёжности закрепления к, уравнение примет вид:

где,       ,

при этом k₀=1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

           k₁=1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовке;

k₂=1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;

k₃=1,3 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом фрезеровании;

k₄=1,2 - коэффициент, характеризующий непостоянство непостоянство зажимного усилия для ручных зажимных устройств;

k₅=1 - коэффициент, учитывающий эргономику немеханизированного зажимного механизма при удобном расположении и малой длине рукоятки;

k₆=1 – коэффициент для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;

;

Подставляя  полученные данные в формулу, получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Выбор зажимного устройства

 

Зажимное  устройство состоит из ручного привода и силового механизма. В качестве привода выбираем резьбовую кинематическую пару, которую приводит в действие рабочий. В качестве силового механизма используются Г-образные прихваты.