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

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]);

[pic] - срок службы приспособления (2 года);

[pic] - коэффициент, учитывающий расходы на ремонт и эксплуатацию

([pic]).

[pic],

[pic] или

[pic],

где [pic] - годовая программа выпуска, [pic];

[pic] - срок эксплуатации приспособления (2 года);

[pic] - процент расходов на ремонт и эксплуатацию приспособления.

[pic].

3. Экономия от внедрения приспособления:

[pic],

где [pic] - стоимость одной минуты работы станка, [pic];

[pic],

где [pic]; [pic]; [pic] [ ];

[pic].

Т.к. экономия от внедрения приспособления перекрывает расходы, то

данное приспособление экономически выгодно и его можно применить на

производстве.

Методика расчета проведена по [9, 18].

3.2. Технико-экономическое обоснование приспособления на операцию

фрезерования контура детали

Стоимость приспособления:

[pic], где

[pic] - стоимость одной условной детали приспособления;

[pic] - коэффициент сложности приспособления [6, 225];

[pic] - количество деталей в приспособлении.

[pic].

[pic].

Расходы на эксплуатацию приспособления:

[pic], где

[pic] – годовая программа выпуска, [pic];

[pic] – срок эксплуатации приспособления ([pic]);

[pic] – процент расходов на ремонт и обслуживание приспособлений (20%-

30%).

[pic].

Экономия от внедрения приспособления:

[pic], где

[pic] - стоимость одной минуты работы станка, руб., мин.

[pic], где

[pic] [9, 223]

[pic].

Вывод: так как условие [pic] ([pic]), то данное приспособление

экономически выгодно и его можно применить на производстве (методика

расчета произведена по [9, 18]).

3.3. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции

приспособления на операцию сверления

Целесообразность применение приспособления должна быть экономически

оправдана. Расчеты экономической эффективности основываются на

сопоставлении затрат и экономии. Применение приспособления считается

экономически выгодным, если годовая экономия больше, чем годовые затраты,

связанные с ним.

Определим ожидаемую экономию:

[pic]

где [pic] - штучно-калькуляционное время при первом и втором варианте

использования конструкции приспособления.

[pic]- себестоимость одной станко-минуты:

[pic] [14,222]

где [pic]- переменные затраты, пропорциональные изменению времени

обработки[14,223] .

[pic]- переменно - постоянные затраты (входят затраты на амортизацию и

эксплуатации станка)[14,223].

[pic] - прочие постоянные цеховые расходы, которые при данном объеме

выпуска валовой продукции остаются постоянными независимо от изменения

времени обработки [14,223].

N - годовая программа выпуска

Годовые затраты на специальное приспособление:

[pic] [14,222]

где С - стоимость приспособления выбираем условно из [14,225]

[pic] - коэффициент проектирования [14,224] ;

[pic] - коэффициент эксплуатации [14,224] ;

[pic] лет - срок службы приспособления.

Ожидаемая экономия:

[pic]руб.

tшт1 =5,42 мин; tшт2 = 4,16 мин.

Изменение [pic] произошло вследствие одновременного сверления трех

отверстий.

[pic] руб/мин

где [pic]= 0,014 [14,223] ;

[pic]=0,0038 [14,223];

[pic] =0,0026 [14,223] .

Годовая программа N = 400 штук в год.

Найдем годовые затраты:

[pic] руб.

[pic] руб.

где С1=45 руб. [14,225] ;

С2=62 руб. [14,225] ;

[pic]=0,3 [14,224] ;

[pic]=0,25 [14,224] ;

[pic]=5 лет.

Тогда:

[pic]

Проверяем условие [pic]на выполнение. [pic], условие выполняется,

значит делаем вывод о целесообразности внедрения нового проекта.

3.4. Технико-экономическое обоснование применения специального

инструмента

Экономическое обоснование применения специального инструмента –

зенковки проведем в сравнении с торцевой фрезой.

Расчет ведется по формуле:

[pic],

где [pic] - расходы на инструмент;

[pic] - фондовая стоимость инструмента

([pic], [pic]);

[pic] - штучное время, [pic]

([pic], [pic]);

[pic] - коэффициент, учитывающий переточки;

[pic] - время службы зенковки,

[pic] - время службы фрезы.

Тогда,

[pic],

[pic].

Экономия от применения специального инструмента:

[pic],

где [pic];

[pic] - годовая программа выпуска деталей, [pic];

Страницы: 1, 2, 3, 4