Проектування пристрою для механічної обробки деталі представника

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Проектування пристрою для механічної обробки деталі представника

Вступ

Верстатний пристрій — це допоміжне знаряддя виробництва для установки заготівель із метою обробки на металорізальних верстатах.

Залежно від типу верстата верстатні пристрої підрозділяються на токарські, свердлильні, фрезерні, розточувальні, шліфувальні й т.д. У загальному обсязі засобів технологічного оснащення приблизно 50% становлять верстатні пристрої.

Пристрої розрізняють за типом виробництва. У масовому й багатосерійному виробництві в основному застосовують спеціальні пристрої, призначені для виконання певних операцій для заданих заготівель на конкретному верстаті. В умовах серійного виробництва застосовують агрегатовані пристрої, що складаються з базової частини й змінних налагоджень.

У дрібносерійному виробництві широко поширені універсальні й універсально — збірні пристрої.

Проектування пристосувань перебуває в залежності не тільки від типу виробництва, але й від технологічного процесу виготовлення деталі, що забезпечує на виробництві тісний зв’язок між технологом і конструктором.

По ступені механізації пристрої підрозділяють на:

ручні; механізовані; напівавтоматичні; автоматичні.

По спеціалізації пристрої підрозділяють на: універсальні; спеціалізовані; спеціальні.

Існує сім стандартних систем верстатних пристроїв.

Універсальні без налагоджувальні пристрої (УБП) — призначені для установки й закріплення різноманітних деталей, що відрізняються розмірами й конфігурацією.

Універсальні налагоджувальні пристрої (УНП) — призначені для закріплення різних заготівель із різними технологічними базами.

Спеціалізовані без налагоджувальні пристрої (СБП) — призначені для закріплення однотипних заготівель із різними розмірами, але ідентичними технологічними базами, що вимагають однакової обробки.

Спеціалізовані налагоджувальні пристрої (СНП) — призначені для закріплення однотипних заготівель із різними розмірами й різними технологічними базами.

Універсально-збірні пристрої (УЗП) — призначені для закріплення заготівель широкої номенклатури при виконанні різних операцій.

Збірно-розбірні пристрої (ЗРП) — збираються зі стандартних деталей і вузлів, плюс, спеціально виготовлені або дороблені деталі.

Нерозбірні спеціальні пристрої (НСП) — використовують для виконання певної операції при обробки конкретних деталей на довгий термін служби.

Темою даного курсового проекту є розробка верстатного пристрою для установки деталі «Валик» на фрезерній операції. Відповідно до вихідних даних для заданого виробництва приймається нерозбірний спеціальний пристрій з ручним приводом. Пристрій спроектовано для обробки деталі на вертикально-фрезерному верстаті моделі 6Р12. Застосування даного пристрою забезпечує точну й швидку установку оброблюваної деталі.

1. Загальна характеристика пристрою

1.1 Особливості конструкції пристроїв для верстатів з ЧПУ

Для ефективного використання верстатів зі ЧПУ до верстатних пристосувань пред’являється ряд специфічних вимог, що обумовлюються особливістю верстатів з ЧПУ. Недотримання цих вимог значно знижує переваги, які можуть бути отримані від застосування верстатів з ЧПУ.

Верстати з ЧПУ є високоточними верстатами. Отже, для забезпечення високої точності обробки заготівель пристрій повинен бути виконаю підвищеної точності. Погрішності базування й закріплення; виникаючі при установці заготівель у пристроях; повинні бути зведені до мінімуму (по можливості до нуля).

Верстати з ЧПУ мають підвищену жорсткість і потужність. Отже, конструкція пристрою не повинна бути найбільш податливою ланкою системи верстат — пристрій — інструмент — заготівля, щоб використовувати повну потужність верстата на чорнових операціях і забезпечити високу точність на чистових операціях.

Відносне переміщення заготівлі й інструмента на верстатах з ЧПУ здійснюється автоматично в системі заздалегідь заданих координат. Отже, пристрій повинен забезпечувати повне базування заготівель, тобто позбавлення їх усіх. шести ступенів волі. Необхідно строго певне положення елементів, що базують, пристрій відносно початку координат верстата (нульової крапки).

Для забезпечення автоматичної орієнтації елементів, що базують (опор) пристрій відносно початку координат верстата необхідно повне базування пристрою на верстаті, що забезпечує строго певне положення пристрою щодо нульової крапки верстата.

Для скорочення часу простою дорогих верстатів зі ЧПУ, затрачуваного на зміну заготівель, пристрій повинен забезпечувати скорочення часу затиску — розтиску заготівель, оскільки цей час є домінуючим при зміні заготівель.

Верстати з ЧПУ вигідно відрізняються від традиційних верстатів-автоматів своєю гнучкістю, тобто можливістю швидкого переналагодження, тому що остання полягає лише в зміні програмоносія. Однак найбільша частина підготовчо-заключного часу затрачується не на переналагодження верстата, а на зміну оснащення — пристосувань та комплекту інструментів. Отже, для скорочення часу переналагодження верстатів пристрій повинен забезпечувати можливість їхньої швидкої зміни або переналагодження.

Верстати, с ЧПУ є основним засобом автоматизації дрібноі середне — серійного виробництва. Отже, на таких верстатах найбільш ефективно застосовувати переналагоджувані пристрої; які забезпечують шляхом їхнього переналагодження або перекомпонування обробку широкої номенклатури заготівель.

На верстатах з ЧПУ застосовуються різні системи пристроїв. Під системою пристроїв розуміється сукупність пристроїв; конструкції яких компонуються на базі єдиних характерних правил.

Пристрої кожної із систем мають різні способи агрегатування елементів, з яких вони складаються, параметри й інші конструктивні розходження, що забезпечують їхню ефективність у різних виробничих умовах; які обумовлені сполученням організаційних, конструктивних і технологічних факторів, властивих операціям, що оснащуються. Відмітними ознаками різних систем пристосувань є способи їхнього переналагодження або перекомпонування, що характеризують ступінь їхньої універсальності.

Системи переналагоджуваних пристосувань найбільше ефективно застосовувати на верстатах з ЧПУ. Такі пристрої багаторазового застосування забезпечують за допомогою їхнього переналагодження (регулювання рухливих елементів, заміни змінних настановних налагоджень або перекомпонування) установку й закріплення заготівель різної форми й розмірів або подібних по конфігурації різних типорозмірів. Застосування переналагоджуваних пристосувань на верстатах з ЧПУ в дрібно й середне-серійному виробництві забезпечує обробку в одному пристосуванні різних заготівель, що різко скорочує число пристосувань, а отже, і витрати на них, оскільки один переналагоджуваний пристрій заміняє значне число спеціальних пристроїв, призначених для установки й закріплення лише одних певних заготівель.

Спеціальні пристрої доцільно застосовувати лише як виключення при неможливості застосування переналагоджуваних.

2. Проектування пристрою

2.1 Технологічний аналіз деталі та операції механічної обробки

пристрій верстат привід деталь Пристрій проектується для обробки деталі «Валик», параметри якого наведені на кресленні ВІТ-ВВ-318.5.5 050 303-Д11.004. Операцією, для якої проектується пристрій є фрезерування шпонкового пазу на циліндричній поверхні 80h6, розміри якого дорівнюють: ширина В=22 мм, глибина h=9 мм, довжина l=80 мм. Відстань від початку пазу до правого торцю вала дорівнює

44_-0.62 мм. Поверхня, на який фрезерується шпонковий паз є остаточно обробленою (прошліфованою) з шорсткістю Ra 3.2. Взагалі, вал є повністю оброблений і операція фрезерування шпонкового пазу є останньою у технологічнім процесі її виготовлення.

Шпонковий паз є закритим з обох сторін у напрямі осі деталі. Фрезерування його повинно виконуватись з двома напрямками переміщення (подачі) пристосування з встановленою заготівлею.

Процес обробки деталі на верстаті повинен і буде складатися з наступних етапів:

1) Спочатку стіл верстата з пристосуванням і заготівлею встановлюється у крапку початку шпонкового пазу (на відстань 46+11 = 57 мм від правого торцю заготівлі);

2) Потім стіл верстата зі заготівлею переміщується у верх до торкання фрези до поверхні заготівлі (підвід заготівлі до торкання фрези);

3) На робочій вертикальній подачі стола із заготівлею виконується врізання фрези на глибину шпонкового пазу;

4) Вертикальна подача виключається, а включається горизонтальна (продовжна) подача у напрямі, паралельному осі заготівлі, і виконується фрезерування шпонкового пазу. При цьому стіл буде переміщуватись на відстань 80 — 22 = 58 мм (довжина пазу по кресленню деталі мінус діаметр фрези);

5) По закінченні фрезерування подача виключається і стіл із заготівлею переміщується назад у продовжному і вертикальному напрямах в вихідне положення.

2.2 Огляд конструкцій типових пристроїв для обробки даного типу деталей

Типовими пристроями для фрезерування пазів, лисок на деталях циліндричної форми є лещата з призмами і різними механізмами затиску Машинні лещата ставляться до групи універсальних пристосувань, що допускають переналагодження. Корпус із полозками й механізм затиску лещат — постійні. Налагодження складається зі змінних губок і інших настановних елементів, проектованих і виготовляються згідно з формою й розмірами оброблюваних деталей.

Лещата можна розділити на наступні групи.

I. По загальній конструкції: 1) з одною рухливою губкою; 2) самоцентруючі із двома рухливими губками, 3) із плаваючими губками; 4) з губками, що переміщаються взаємно перпендикулярно,

II. По конструкції механізму затиску: 1) гвинтові; 2) ексцентрикові; 3) ексцентрикові з важільним підсилювачем.

III. По типі силового привода: 1) з ручним приводом: 2) пневматичні;

3) механо гідравлічні; пнемо гідравлічні; 5) гідравлічні, 6) пружинні з автоматизованим затискачем від стола верстата, що переміщається.

IV. По напрямку зусилля, прикладеного до рухливої губки: 1) з тягнучим зусиллям (полозок рухливої губки працюють на розтягання); 2) із зусиллям, що штовхає (полозок рухливої губки працюють на стиск).

Крім того, лещата бувають: 1) неповоротні; 2) поворотні в одній площині; 3) поворотні у двох взаємно перпендикулярних площинах.

Відповідно до ДСТ 1490−69 верстатні лещата повинні виготовлятися трьох типів.

Тип, А — з ручним приводом: виконання 1 — неповоротні; виконання 2 — поворотні; виконання 3 — поворотні із двостороннім затиском і посиленим кріпленням.

Тип Б — з гідроприводом: виконання 1 — неповоротні; виконання 2 — поворотні; виконання 3 — поворотні з посиленим кріпленням.

Тип В — із пневмоприводом: виконання 1 — неповоротні; виконання: 2 — поворотні, виконання 3 — поворотні з посиленим кріпленням.

Сучасні конструкції лещат виконуються швидкодіючими, потужними, жорсткіми й у той же час компактними. У ряді конструкцій для установки змінних елементів на корпусі й полозках лещат, крім губок передбачається сітка взаємно паралельних і перпендикулярних Т-образних пазів.

Розглядаємо лещата тільки з ручним приводом і призматичними губками для встановлення циліндричних деталей.

Звичайні гвинтові лещата широко відомі. Нормалізовано розміри й конструкції верстатних гвинтових лещат, що самоцентрують, із призматичними губками для круглих профілів (МН 5791−65) і гвинтових важільних лещат, що самоцентрують, для круглих профілів (МН 5790−65).

ДСТ 14 904−69 установлює для лещат з ручним приводом (типу А) основні розміри, наведені в табл. VIII.1 та на рис. VIII.1. Але ці лещата не мають призматичних губок.

Матеріал елементів цих лещат та технічні вимоги до них згідно з ДСТ 16 518−70. Встановлені нормальний (Н) та підвищений (П) класи точності лещат [1, табл. VIII.2, с. 531]).

На рис. 1 приведені лещата верстатні гвинтові що самоцентрують з призматичними губками для встановлення циліндричних деталей. Їх конструкція і розміри встановлені ДСТ 21 168−75

На рис. 2 показані лещата, що самоцентрують, у яких одна із призматичних губок 1 замінена плоскою губкою 2 зі скосом. Це дозволяє встановлювати й знімати заготівлі при мінімальних переміщеннях губок. Губка 2 може трохи зміщатися в горизонтальній площині.

Рис. 2 Гвинтові самоцентруючі лещата покращеної конструкції

Для того, щоб забезпечити центрування оброблюваних деталей, ліве й праве різьблення гвинта 3 мають різні кроки, співвідношення яких погоджено з кутом призми.

Лещата з ексцентриковим механізмом затиску можуть бути із двома, або однією рухливими губками. На рис. 3 [3, с. 38] приведені лещата з двома рухливими губками.

Рис. 3 Лещата з ексцентриковим механізмом затиску Ці лещата призначені для легких і середніх робіт. У порівнянні із гвинтовими лещатами вони є швидкодіючими. Хід, губок, що затискає, дорівнює величині ексцентриситету ексцентрика. В цих лещатах губки можуть змінюватись і на призматичні для закріплення циліндричних деталей.

Крім стандартних застосовуються різні лещата оригінальних конструкцій. У курсовому проекті розробляється також оригінальний спеціальний пристрій для обробки заданої деталі «Валик».

2.3 Вибір схеми базування деталі і установчих елементів пристрою

Для виконання операції фрезерування шпонкового пазу заготівля встановлюється на дві призми, що є подвійними напрямними базами й позбавляють заготівлю чотирьох ступенів рухливості (дві лінійні, дві кутові).

Опір деталі лівим торцем до упору в пристрої є опорною базою й позбавляє заготівлю одного ступеня рухливості вздовж осі деталі (Рис. 4).

Таким чином обробляєма деталь позбавляється 5-ти ступенів свободи. Положення обробляємого пазу навкруги осі деталі не має значення.

Нерухомість обробляємої деталі забезпечується зусиллям затиску, у поздовжньому напрямку спеціальним упором у пристрої.

Рис. 4 Схема базування деталі що обробляється

2.4 Розрахунок погрішності базування

Для обраної схеми базування валу мають місце похибки положення шпонкового пазу у 2-х напрямах:

1) похибка глибини пазу Н=9^+0.2;

2) похибка положення пазу уздовж осі деталі L=44h14 (-0.62).

Перша похибка буде визначатись зсувом деталі і визначається за формулою

?е_Н=0,5Т_D· (1/sinб+1) / 2sinб (1)

де б=45^o, Т_D = - 0.019 мм — допуск на діаметр, по якому базується деталь у призмах (D = 80h6 = 80_-0,019).

?е_Н = 0,5_*0,019*(1/0,7071+1) / 2*0.7071 = 0,0162 мм.

Допуск на глибину паза дорівнює 0.22 мм, що значно більше похибки базування.

Друга похибка буде визначатися допусками на відстань початку пазу від правого торцю і відстанню від базового (лівого) торцю до правого (вимірювальної бази) (див. Рис. 1). При такій схемі базування похибка базування буде дорівнювати допуску на відстань від вимірювальної бази до установчої, тобто допуском на розмір 275, який по кресленню має квалітет h14, дорівнює -1.3 мм. Це вдвічі більше допуску на відстань пазу від правого торцю. Тому треба підвищити точність загальної довжини деталі. Приймаємо для цього розміру квалітет h12 з допуском — 0.52 мм, що буде менше допуску на відстань L=44_-0.62.

2.5 Розрахунок режимів різання на операцію

Режими різання для фрезерування кінцевою фрезою шпонкового пазу на циліндричній поверхні 80 розраховуємо по довіднику [7, c. 73−103].

Вихідні данні для розрахунку:

а) матеріал деталі - сталь 40Х, твердість поверхні HB 217

б) інструмент — кінцева фреза. Діаметр 22 мм, кількість зубців Z=5, матеріал — швидкоріжуча сталь Р6М5

в) глибина фрезерування t=9 мм (глибина шпонкового пазу) Виконуємо розрахунок.

1) Розрахунок подачі [7, c. 85].

Подача на 1 зубець фрези Sz = 0.015 мм/зуб при Dфр=22 мм і t=9 мм Обертальна подача So = Sz Z = 0.015 5 = 0.075 мм/об.

2) Швидкість різання V [7, c87].

V = Vт K₁ K₂ K₃

Табличне значення швидкості Vт = 27 м/мин при t 10 мм і Sz 0.02 мм/зуб

K₁ — коефіцієнт по розміру обробки. При Dфр = 15 K₁ = 1.0 а при Dфр = 30 K₁ = 1.1. Тоді при Dфр = 22 K₁ = 1.0 + 0.1/15 = 1.007.

K₂ = 0.65 при обробці сталі 40Х з твердістю HB = 207−255 [7, c. 100].

K₃ — коефіцієнт по стійкості різання. Для кінцевої фрези з швидкоріжучої сталі, діаметром 20 мм [7, c. 87] стійкість Tм = 60 хв. Тоді K₃ = 1.2 [7, c. 100].

Швидкість різання: V = 27 1.007 0.65 1.2 = 21.2 м/хв.

3) Частота обертання фрези

n = 1000 V / (Dфр) = 1000 21.2 / (22) = 306.7 об/хв.

Приймаємо найближчу меншу швидкість обертання шпинделю з паспорту верстата 6Р12. Вона має значення: n = 250 об/хв.

Перераховуємо швидкість різання по прийнятій частоті обертання.

V = D n / 1000 = 22 250 / 1000 = 17.3 м/хв.

4) Потужність різання [7, c. 101−103]

Nрез = E V b_max Z K₁ / 1000

У цій формулі: E = 0.35 при D / t 3 (D/t = 22/9 = 2.44) і Sz=0.015,

b_max = Dфр = 22 мм, K₁ = 1.0 при обробці сталі з НВ170−229 фрезою з швидкоріжучої сталі. Тоді Nрез = 0.35 17.3 22 5 1.0 / 1000 = 0.66 квт

5) Момент крутіння Mкр і окружна сила різання Pz

Mкр = 9550 Nрез / n = 9550 0.66 / 250 = 25.2 Нм

Pz = 2000 Mкр / Dфр = 2000 25.2 / 22 = 2291 Н (233.5 кгс) Зусилля поздовжньої подачі Px = 0.6 Pz = 0.6 2291 = 1374.6 Н (140.1 кгс) Таким чином режими різання розраховані і використовуємо їх значення при подальшому розрахунку пристрою.

2.6 Розрахунок сил затиску з урахуванням сил, діючих у пристрої

При виконанні фрезерування шпонкового пазу кінцевою фрезою на заготівлю діють 2 сили: сила різання Pz і сила подачі Px. При цьому сила Pz прикладена на діаметрі фрези, який дорівнює 22 мм, і її напрям змінюється. Розглядаємо варіант, коли сила Pz діє перпендикулярно осі обертання заготівлі і може прокручувати заготівлю навколо її осі обертання. Сила Px діє паралельно осі заготівлі, але заготівля спирається на упор, який утримує її в цьому напрямі. Нерухомість заготівлі буде забезпечуватись силами тертя між заготівлею і базовими поверхнями призм, які повинні надаватись зусиллям затиску.

Розрахункова схема наведена на рис. 5, де показані усі діючі у пристрої сили при фрезеруванні шпонкового пазу.

Вихідні дані: Pz = 2.3 kH — сила різання, Px = 0.6Pz = 1.38 kH — сила подачі, L =160 мм — відстань між опорами важеля затиску, l = 70 мм — відстань від крапки прикладення сили затиску до осі гайки механізму затиску, d = 80 мм — діаметр поверхонь заготівлі у контакті з призмами, D = 100 мм — діаметр заготівлі у крапці прикладення сили затиску, h = 9 мм — глибина фрезерування, f = 0.15 — коефіцієнт тертя деталі з призмами, fz = 0.7 — коефіцієнт тертя між важелем з рифленням і деталлю, K — коефіцієнт надійності затиску заготівлі.

Коефіцієнт надійності затиску обчислюємо за методом, наведеним у [10, стр. 381−382]

K = K_0*K_1*K_2*K_3*K_4*K_5*K₆

Де:

K₀ =1.5 — гарантований коефіцієнт запасу;

K₁ — залежить від виду поверхні заготівлі. При обробленій поверхні K₁ = 1.0;

K₂ — коефіцієнт, який залежить від затуплення ріжучого інструменту. При фрезеруванні кінцевою фрезою K₂ = 1.2.

K₃ — коефіцієнт від переривчастого різання. При не переривчастому різанні K₃ = 1.0.

K₄ — коефіцієнт, який залежить від постійності сили затиску. При немеханізованому (ручному) затиску, що застосовано у нас K₄ =1.3;

K₅ — залежить від зручності розташування рукоятки затиску і кута її повороту. При повороті рукоятки більше 90^о K₅ = 1.2;

K₆ — коефіцієнт, який ураховується тільки при встановленні заготівлі на плоску поверхню. В нас заготівля встановлюється на циліндричну поверхню, тому K₆ =1.0.

Таким чином K=1,5_*1.0_*1,2_*1.0_*1,3_*1.2_*1.0=2,808

Розраховуємо силу затиску, діючу на обробляєму деталь Ps і силу, яку повинна надавати гайка Pg. При цьому розглядаємо тільки можливість обертання заготівлі від сили Pz;

Для розрахунку зусиль затиску записуємо вираз для визначення реакції у опорах заготівлі на призмах R від сили затиску P_З. Їх буде дві у крапках контакту заготівлі з призмою. R = P_З /

Тоді зусилля затиску P_З:

Розраховуємо силу, яку повинна надавати гайка Pg для необхідної сили затиску P_З

У проектованому пристрої у механізмі затиску використано гайку М16 з кроком t=2.0 мм.

Рис. 5. Розрахункова схема пристрою

2.7 Вибір типу та розрахунок основних параметрів приводу затискного механізму

Як затискний механізм прийнято гвинтова (різьбова) пара. Затиск виконується обертанням гайки ключем з притисканням важеля до встановленої заготівлі.

Визначаємо крутильний момент, який повинен прикладатись до гайки Mg для забезпечення необхідної сили Pg. Цей момент буде діяти на середньому діаметрі різьби гайки, який дорівнює dsr=14,701 мм.

Момент обчислюємо з урахуванням тертя у різьбі і у контакті торцю гайки з шайбою на важелі [10, табл. 5, с. 388] за виразом:.

Де =30^о — половина кута при вершині різьби, ц_pr = 6.7^о — приведений кут тертя у різьбі, f = 0.15 — коефіцієнт тертя гайки з шайбою на важелі, Dnt = 22.5 мм — зовнішній діаметр, а dvt = 14.38 мм — внутрішній діаметр контакту гайки з шайбою на важелі. Тоді

Цей момент буде забезпечуватись прикладанням зусилля на гайковому ключі, який буде обертатись вручну при затиску заготівлі після її встановлення на призми у пристрої Pkl мм. Це зусилля залежить від довжини ключа Lkl, яка за ДСТ 2841−80 дорівнює 215 мм.

Pkl = Mg / Lkl = 22.871/215 = 0.106 kH = 10,4 кгс

Таким чином для забезпечення необхідної сили затиску необхідно прикласти до ключа зусилля Pkl=10.4 кгс, що не важко робити.

Перевіряємо наявність самогальмування гвинтового механізму по КПД різьбової пари [10, табл…

Механізм затиску надійний від само відгвинчування при <0.4. В нас ця умова дотримується.

2.8 Розрахунок деталей пристосування на міцність

Найбільш навантаженою деталлю у проектованому пристосуванні буде важіль затиску заготівлі до базових призм, тому виконуємо перевірку на міцність саме його. Як розрахункову схему використовуємо схему дії сил у пристосуванні, наведену на рис. 5.

Цей важіль є балкою на двох опорах, яка навантажена між опорами силою Pg, а у опорах — на стійку з правою сторони і на заготівлю силою Р_З, а з лівої силою Pоп, як реакції у них.

Найбільш небезпечним січенням важеля буде січення у крапці дії сили Pg. Згинальний момент у цьому січенні буде найбільшим. На рис. 6 наведена епюра згинальних моментів.

Вихідні дані для розрахунку: Pg — сила від закручування гайки, L — відстань між опорами балки, l — відстань від сили Pg до крапки затиску заготівлі. Небезпечне січення має форму прямокутника з вирізом посередині (отвір під різьбу М16). Його розміри: В-ширина, h — вишина, отвір посередині діаметром do.

Pg = 8.8 кН, L = 160 мм, l = 70 мм, B = 50 мм,

h = 25 мм, do = 16.2 мм Реакція у лівій опорі Р_оп буде дорівнювати

P_оп = Pg * l / L = 8.8 * 70 / 160 = 3.85 кН Згинальний момент у небезпечному січенні буде дорівнювати

Miz = P_З*l = P_оп * (L — l) = 4.95 * 70 = 346.5 кН*мм Розраховуємо момент опору січення — W, вираз для якого [9, с. 69, табл. 11] має вигляд

W = h²*(B-do)/6 = 25²*(50−16.2)/6 = 3520.83 мм³

Тоді напруга згинання _и у цьому січенні буде

_и = 1000 * Miz / W

_и = 1000 346.5 / 3520.83 = 98.414 Н/мм² (МПа) Рис. 6 Побудова епюри згинальних моментів

Важіль затиску виконаний з сталі 45 із загартуванням до HRC 30−40. При цьому припустима напруга згинання [_и] буде дорівнювати [_и] = 360 МПа [9, c. 62, табл. 14].

Таким чином важіль затиску проходить на міцність:

_и = 98.414 < [_и] = 360.

2.9 Опис конструкції та роботи пристрою

Пристрій спроектовано для обробки деталі на вертикально-фрезерному верстаті моделі 6Р12.

Застосування даного пристрою (рис. 7) забезпечує точну й швидку установку всіх оброблюваних деталей при закріпленні в пристрою.

Пристрій складається з наступних елементів:

— настановні елементи призначені для додання заготівлі строго певного положення щодо різального інструменту. У цьому випадку настановними елементами будуть дві призми з кутом 90° поз. 4 і як упор для торця постійна опора поз. 5.

— Затискні елементи призначені для запобігання зсуву заготівлі під дією сили різання або власної ваги. Як затискний елемент приймаємо ручний різьбовий пересувний (відвідний) важіль затиску поз. 6.

Всі елементи пристрою розміщені на його корпусі (основі), що має вид плити поз. 1. Корпус має два вушка, поз. 2, для кріплення на столі верстата.

Рис. 7. Ескіз пристрою для фрезерування

Для швидкої й точної установки пристрою на столі верстата, на нижній частині його розміщаються дві круглі шпонки поз. 3.

Принцип роботи пристрою: після установки й закріплення пристрою на столі верстата, деталь, що підлягає обробці, установлюється на дві призми й доводиться до упору в торець. Після чого затискається ручним різьбовим затискачем обертанням затискної гайки (поз. 7). При цьому важіль затиску 6, опираючись з правої сторони на болт опори, з лівої сторони прижимає заготівлю до призм

2.10 Розробка технічних вимог до пристрою

Склад технічних вимог і методика їх розробки на які завгодно вироби регламентуються і наведені у ДСТ 2.114−95 системи ЕСКД. Згідно з цим стандартом у технічних вимогах до виробу (пристрою) повинні бути наведені вимоги і норми, які визначають показники якості та експлуатаційні характеристики виробу.

Розробляємо технічні вимоги до проектованого пристрою згідно з цим стандартом.

Технічні вимоги

Пристрій повинен відповідати вимогам даних технічних умов та комплекту документації згідно з кресленням ВІТ-ВВ-318.5.5 050 303СК

1) Основні параметри і характеристики пристрою.

Пристрій призначений для встановлення і закріплення деталі «Валик» на столі вертикально-фрезерувального верстата для фрезерування у ній шпонкового пазу кінцевою фрезою діаметром 22 мм.

Маса пристрою дорівнює 26 кг.

Габарити (L x B x H, мм) = 360×260×193.

Відстань від осі шпинделю верстата з встановленою фрезою до найближчої до робочого місця кромки пристрою — 154 мм і не заважатимете робітнику.

2) Вимоги до матеріалів

Матеріали кожної деталі пристрою та їх потрібні властивості вказані на їх робочих кресленнях ВІТ-ВВ-318.5.5 050 303.001 — 009 у його деталеровці і повинні відповідати їм.

3) Комплектність

У комплект пристрою, крім його самого, входить:

— ключ гайковий 7811−0125 за ДСТ 2841−80 з розміром під гайку s=24 мм і довжиною 215 мм.

— данні технічні вимоги до пристрою.

4) Інструкція по встановленню пристрою на верстаті і роботі з ним.

Пристрій встановлюється на столі верстата і орієнтується на ньому двома циліндричними шпонками у середній Т — образний паз (див. складальне креслення пристрою ВІТ-ВВ-318.5.5 050 303СК). Потім закріплюється на столі двома болтами за ДСТ 13 152−67 (для Т — образних пазів верстатів).

Встановлення деталі у пристрій і її закріплення виконується у наступній послідовності:

— важіль затиску повертається навкруги осі стойки, щоб він не був паралельним повздовжній подачі верстата;

— деталь встановлюється на дві призми, доводиться до торкання лівим торцем до упору;

— важіль затиску повертається навкруги осі стойки таким чином, щоб він опирався одним кінцем на деталь, а другим на болт опори;

— виконується затиск деталі що обробляється у пристрої. При цьому затискна гайка обертається ключем спочатку до торкання важеля затиску до деталі, а потім робиться один неповний оберт ключа з гайкою для затиску.

— після закінчення обробки і повертання столу верстата в вихідне положення виконується розтиск і зняття деталі у порядку зворотному попереднім діям (діям при встановленні і затиску).

2.11 Питання техніки безпеки

Розглядаємо вимоги безпеки, яким повинен відповідати спроектований пристрій, і по кожному з них визначимо наскільки він їм відповідає.

Основні вимоги безпеки до верстатних пристроїв наведені в. Спроектований пристрій повинен відповідати наступним вимогам безпеки.

1) Зовнішні елементи конструкцій пристрою не повинні мати гострих кромок, кутів. Вони повинні бути закруглені або мати фаски.

В спроектованому пристрої на робочих креслення деталей, які можуть мати гострі кромки, у технічних вимогах записана ця вимога.

2) Елементи пристрою при встановленні на столі верстата на повинні виходити за габарити столу, щоб не заважати роботі верстата і доступу к органам керування.

Цій вимозі наш пристрій також відповідає.

3) З'єднання пристрою з столом верстата повинно виключати можливість послаблення його кріплення і можливості зсуву у процесі роботи.

У нашому пристрою кріплення і орієнтування на столі верстата є надійним. Паралельно повздовжній подачі столу пристрій орієнтується двома шпонками по середньому Т-образному пазу і кріпиться двома гвинтами з гайками і контргайками.

4) Повинна забезпечуватись безпека встановлення і зняття заготівель, щоб вони не падали при цьому.

У пристрої заготівля встановлюється на дві призми зверху при повернутому на 90^о важелі затиску. Це зручно і заготівля при встановленні та знятті падати не буде.

5) При гвинтовому (різьбовому) механізму затиску він повинен забезпечувати самогальмування, щоб у процесі обробки не було послаблення затиску. У розділі 2.7 виконана перевірка наявності самогальмування механізму затиску. Він повністю відповідає цій вимозі.

6) Пристосування масою більше 16 кг повинні мати цапфи або рим болти для встановлення їх на стіл верстат вантаж підйомними механізмами. Наш пристрій має вагу 28.6 кг, тому він повинен мати на ньому потрібні для підйому елементи. Але він встановлюється на верстат один раз за весь термін експлуатації, тому не будемо встановлювати на ньому цапф і рим болтів. А встановити його можна буде, наприклад вставленням рим болтів у пази основи.

3. Класифікація пристроїв для верстатів з ЧПУ (творча частина)

Розглядаємо існуючі системи пристроїв, які застосовуються на верстатах з ЧПУ

Згідно із стандартами ЕСТПВ під системою пристосувань розуміється сукупність пристосувань, конструкції яких компонуються за єдиними правилами для використання у технологічних процесах виготовлення різних деталей. Вони класифікуються в основному по універсальності і способу переналагодження.

По ступені універсальності й способу переналагодження системи переналагоджуваних пристосуванні підрозділяються на універсальні без налагоджувальні пристрої (УБП), універсально-налагоджувальні пристрої (УНП), спеціалізовані налагоджувальні пристрої (СНП). універсально-збірні пристрої (УЗП), збірно — розбірні пристрої (ЗРП).

Пристрої системи УБП забезпечують установку заготівель різних виробів. Конструкції пристроїв системи УБП являють собою закінчені механізми довгострокової дії, з постійними (незнімними) елементами для установки різних заготівель. Система характеризується застосуванням універсальних регульованих пристроїв багаторазового використання, не потребуючі виготовлення спеціальних деталей. Переналагодження УБП здійснюється регулюванням положення установочно-затискних елементів. Пристрої системи УБП доцільно застосовувати на токарських, фрезерних, свердлильних верстатах з ЧПУ в умовах дрібносерійного виробництва.

Пристрої системи УНП забезпечують установку заготівель широкої номенклатури за допомогою змінних налагоджень. УНП складаються з конструкцій універсального базового агрегату й змінних налагоджень. Під змінним налагодженням розуміється елементарна складальна одиниця, тобто самостійна спеціальна частина компонування, призначена для установки конкретних заготівель на базовому пристосуванні. Базова частина пристосувань — незмінна, вона призначена для установки налагоджень у процесі компонування конструкцій універсально-налагоджувальних пристосувань. Такі пристрої дозволяють використовувати групові методи обробки. Базова частина пристрою є постійною й виготовляється централізовано. Проектуванню й виготовленню підлягає лише найбільш проста частина пристрою — змінне налагодження. Цикл оснащення операції універсально-налагоджувальним пристроєм складається із проектування, виготовлення й установки налагодження на базовому агрегаті.

У системі УНП для верстатів зі ЧПУ широко застосовують також налагодження; що компонуються з комплекту заздалегідь виготовлених універсальних настановних і затискних елементів. Такі елементи компонують на базовій частині пристроїв — плитах або косинцях.

Пристрої системи СНП забезпечують базування й закріплення родинних по конфігурації заготівель різних габаритів з ідентичними схемами базування. Компонування СНП складається з конструкції спеціалізованого (за схемою базування й виду обробки типових груп оброблюваних деталей) базового агрегату й змінних налагоджень. Система СНП відрізняється застосуванням багатомісних пристроїв, отже ефективною областю застосування СНП є серійне виробництво. Такі пристрої застосовують також при груповій обробці в серійної виробництві. Цикл оснащення операції спеціалізованим налагоджувальним пристроєм складається із проектування, виготовлення й встановлення налагодження на базовому агрегаті.

УЗП компонують зі стандартних універсальних елементів — деталей і вузлів, виготовлених з легованих сталей з високим ступенем точності. З елементів УЗП збирають без наступної механічної обробки спеціальні пристрої короткочасного застосування. Після обробки партії заготівель пристрій розбирають на складові частини, які знову багаторазово використовують у різних сполученнях у нових компонуваннях. Елементи УЗП постійно наводяться у використанні протягом строку їхньої служби. На відміну від звичайних спеціальних пристосувань спеціальні пристрої, що компонуються з елементів УЗП, виключають стадію конструювання й виготовлення пристроїв. УЗП доцільно застосовувати на верстатах з ЧПУ в умовах дрібносерійного виробництва. Цикл оснащення операції пристроїв складається зі складання таких пристроїв із елементів УЗП.

ЗРП збирають із готових деталей і вузлів як спеціальні пристрої довгострокового застосування. Можливо часткове використання в компонуванні спеціальних деталей.

Оброблювані заготівлі можуть контактувати з базами пристосувань через частково дороблені базові поверхні. ЗРП збирають на весь період виробництва виробу (1.5−2 роки). Застосування ЗРП ефективно при оснащенні верстатів зі ЧПУ в серійному й крупносерійному виробництві. Цикл оснащення операції збірно-розбірним пристроями складається із проектування й виготовлення спеціальних деталей і складання пристрою.

Висновки

Темою виконаного курсового проекту є проектування пристрою для механічної обробки деталі Д11.004 Валік.

Операція фрезерування шпонкового пазу кінцевою фрезою.

Вихідні дані до проекту:

1. Тип виробництва д/с.

2. Креслення деталі Д11.004 Валік.

3. Обладнання Вертикально-фрезерний верстат моделі 6Р12.

Для обробки деталі Д11.004 Валік в умовах дрібно серійного виробництва Для операції фрезерування шпонкового пазу спроектовано пристрій Виконані розділи:

1. Загальна частина

2. Проектування пристрою Розроблені документи:

1. Конструкторські: складальне креслення пристрою, специфікація, деталіровка (8 робочих креслень деталей формату А4 на листі формату А1),

2. Технологічні: операційна карта.

Спроектований пристрій відповідає вимогам надійності затиску, міцності його деталей і може бути використаний у виробництві.

Список використовуваної літератури:

1. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков — Л.: Машиностроение, 1975 — 656 с.

2. Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. — М.: Высш. Школа, 1980. — 240 с.

3. Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. — М.: Машиностроение, 1979. — 303 с.

4. Корсаков В. С. Основы конструирования приспособлений. — М.: Машиностроение, 1983. — 277 с.

5. Кузнецов Ю. И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленніх роботов: Учеб. пособие для машиностроительных техникумов — М.: Машиностроение, 1987 — 112 с.

6. Кузнецов Ю. И. Конструкции приспособлений для станков с ЧПУ: Учеб. пособие для СПТУ — М.: Высш.шк., 1988 — 303 с.

7. ГОСТ 31–1001−01−88 Приспособления станочные для станков с ЧПУ, ГПМ, ГПС. Основные параметры.

8. Режимы резания металлов. Справочник / Под ред. Ю. В. Барановского М.: Машиностроение, 1972. — 407 с.

9. Анурьев В. И. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т. Т. 1 — М.: Машиностроение, 2001. — 920 с.

10. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т., Т.2 — Под ред. Б. Н. Вардашкина, В. В. Данилевского — М.: Машиностроение, 1984 — 656 с…