Проектирование технологического процесса механической обработки детали типа «Крышка». Часть 4

1  2  3  4

---

11 настройка на размер режущих инструментов

 

В данном проекте предполагается использование способа автоматического получения размеров при статической настройке инструмента по эталону на неподвижном станке. Следовательно, оказывается не учтенным влияние упругих деформаций технологической системы, которые существенно изменят размер после обработки изделия по сравнению с его настроечным значением. Погрешность настройки, очевидно, можно отнести к систематической погрешности, а влияние упругих деформаций в процессе обработки к случайным погрешностям.

Для компенсации изменения фактических размеров обрабатываемых заготовок в процессе настройки инструмента вводится поправка. Она учитывает точность обработки, жесткость станка, материал заготовки, а также режимы резания и определяется по следующей зависимости:

Р = Р_Т К_М К_Т К_С, где

Р_Т – табличное значение поправки;

К_М – коэффициент, учитывающий материал заготовки;

К_Т – коэффициент, учитывающий режимы резания и точность заготовки;

К_С – коэффициент, учитывающий группу станка.

Исходя из этого за настроечный размер эталона для охватываемых поверхностей (условно “валов”) принимается наименьший предельный размер обрабатываемой поверхности d_мин, к которому далее прибавляется поправка Р.

За настроечный размер эталона для охватывающих поверхностей (условно “отверстий”) принимается наибольший предельный размер обрабатываемой поверхности D_макс, из которого вычитается величина поправки Р.

Допуск настроечного размера определяется по формуле

_Н= ,

где Т_Т − табличное значение допуска;

К_ТС − коэффициент, учитывающий группу станка;

К_ТМ − коэффициент, учитывающий материал заготовки;

К_ТР − коэффициент, учитывающий режимы резания и точность заготовки;

К_ТО − коэффициент, учитывающий жесткость заготовки при обработке наружной поверхности или жесткость оправки при обработке отверстия.

 

11.1 Наладка заднего резцедержателя

 

Для обработки канавки канавочным резцом использован задний резцедержатель. В этом случае резец необходимо выставить на размер как в продольном, так и в поперечном направлении относительно настроечной базы резцедержателя.

Вылет канавочного резца в продольном направлении от настроечной базы резцедержателя можно принять конструктивно, ориентируясь на размеры самого резцедержателя L_р = 45мм.

Допуск данного размера

ТL_р = 200 · 1,0 · 1,0 · 1,0 · 1,0 = 200 мкм.

Далее определяется положение упора относительно установочной базы на торце кулачков патрона L_у в соответствии с размерной схемой (см. рисунок 21).

Рисунок 21 – Размерная схема для определения положения упора

Согласно схеме размер, L_у для канавочного резца

L_у = 52,00 + 45 = 97 мм.

Допуск этого размера будет иметь следующее значение:

TL_у = TL_н – TL_p = (0,74/2)–0,2 = 0,17 мм

Для настройки канавочного резца в поперечном направлении относительно базы резцедержателя нужно сначала определить значение эталонного диаметра канавки D_мин = 44 — 0,62 = 43,38 мм и поправки Р = 40 · 1,22 · 1,0 · 1,0 = 48,8 мкм в соответствии с табличными данными. В итоге номинальный размер эталона будет следующим:

D_H = 43,38 − 0,049 = 43,43 мм.

Далее настраивается положение режущей кромки резца относительно настроечной базы резцедержателя, которое можно принять также конструктивно L_р = 103±0,1 мм.

Также определяется положение упора относительно оси вращения шпинделя L_у в соответствии с размерной схемой (см. рисунок 22).

Рисунок 22 – Размерная схема для определения положения упора

Согласно схеме размер, L_у для канавочного резца:

L_у = 103,00 + 22,72 = 125,72 мм.

Допуск этого размера будет иметь следующее значение:

TL_у = TL_н – TL_p = (0,62/2)–0,2 = 0,11 мм.

 

11.2 Наладка переднего резцедержателя

 

Для настройки подрезных резцов для обработки торцовых поверхностей рассматривается позиция ПР1, где производится предварительная обработка с переднего резцедержателя торца 1. За настроечную базу на самом резцедержателе, контактирующую с упором, выбран его центр.

При выполнении перехода получается размер 74,35_-0,74, полученный в результате выполнения размерного анализа. Далее вычисляется номинальный размер эталона L_мин = 74–0,74 = 73,61 мм и поправка Р = 40 · 1,1 · 1,7 · 1,0 = 74,8 мкм в соответствии с табличными данными. Окончательно номинальный размер эталона будет равен следующему значению: L_H1 = 73,61 + 0,075 = 73,69 мм.

На следующем шаге нужно выставить резец относительно настроечной базы на резцедержателе, исходя из его реальных параметров. В данном случае это будет размер L_p = 65 мм с допуском TL_p = 200·1,0 · 1,0 · 0,9 · 1,0 = 180 мкм.

Далее необходимо выставить упор для резцедержателя, который ограничивает его линейное перемещение относительно установочной базы на торце кулачков патрона, в соответствии со схемой на рисунке 23.

Рисунок 23 – Схема для определения положения упора

Следовательно, численное значение для данного размера переставного упора будет следующее:

L_у = L_p+L_н1 = 73,69 + 65 = 138,69 мм.

Допуск этого размера можно назначить в соответствии с правилом, что допуск замыкающего звена L_н1 должен быть больше либо равен сумме допусков, составляющих данную цепь звеньев

TL_н1 ≥ TL_p+TL_у.

Откуда можно найти, что

TL_у = TL_н1–TL_p = 0,74–0,180 = 0,56 мм.

На позиции ПР2 производится однократная обработка поверхности 3. При этом используется настроечная база в виде поверхности 1, уже обработанной на предыдущем переходе. Следовательно, в данном случае, достаточно определить положение второго упора резцедержателя относительно первого. Оно будет равно настроечному размеру между поверхностями 1 и 3.

В качестве настроечного размера принимается средняя величина размера уступа, параметры которого определены в ходе размерного анализа. Этот размер будет иметь значение L_н2 = 9,82 мм. Следовательно, на такую величину необходимо выставить второй упор относительно первого с допуском, равным 0,36 мм.

На позиции ПР3 производится предварительная обработка поверхности 5. Данный случай аналогичен предыдущей позиции. Следовательно, необходимо выставить третий упор относительно первого на L_н3 = 19,16 мм с допуском, равным 0,52 мм.

Для окончательной обработки поверхности 5 используется позиция ПР4 переднего резцедержателя.

Для получения размера, заданного рабочим чертежом, достаточно увеличить настроечный размер резца в позиции ПР4 на величину номинального припуска при окончательной подрезке относительно размера резца в позиции ПР3. При табличном значении Z_ном = 0,78 мм на данном окончательном переходе величина настроечного размера резца будет иметь значение

L_р = 65+0,78 = 65,78 мм.

При этом настроечный размер эталона будет равен L_н4 = 20 мм.

 

11.3 Наладка револьверной головки

 

РГ-1. В первой позиции РГ обрабатывается предварительно наружная цилиндрическая поверхность 4 проходным резцом. В результате снятия металла при глубине резания 2 мм получен размер Ø35,4_-0,62. Его численное значение было определено в результате выполнения размерного анализа. Требуется определить величину настроечного размера резца, формирующего эту поверхность.

Расчётные параметры будут иметь следующие значения диаметра d_мин = = 35,4–0,62 = 34,78 мм и поправки Р = 40 · 1,1 · 1,3 · 1,0 = 57,2 мкм в соответствии с данными из табл. 11.1,. 11.2, табл. 11.3 и табл. 11.4 [1]. В итоге номинальный размер эталона будет следующим d_H = 34,78+0,057 = 34,837 мм.

Далее можно определить настроечный размер резца L_p из следующей размерной цепи (см. рисунок 24).

Рисунок – 24. Размерная схема обработки 4-й поверхности

Из схемы следует, что:

L_p = 95 – (34,837/2) = 77,58 мм.

Это значение будет соответствовать номинальному настроечному размеру для этой позиции РГ. Остаётся определить его допуск:

Т_H = 200·1,0·1,0·0,9·1,0 = 180 мкм.

Окончательно можно записать:

L_p =77,58±0,09 мм.

Данное значение необходимо проставить на листе наладки токарно-револьверного станка.

РГ-3. В третьей позиции РГ предварительно обрабатывается наружная цилиндрическая поверхность 8 проходным резцом. Получаемый размер

Ø47,7_-0,25.

Расчётные параметры:

d_мин = 47,7–0,25 = 47,45 мм

Р = 40 · 1,1 · 1,3 · 1,0 = 57,2 мкм

d_H = 47,45+0,057 = 47,507 мм

L_p = 95 – (47,507/2) = 71,25 мм

Т_H = 200·1,0·1,0·0,9·1,0 = 180 мкм.

Окончательно:

L_p =71,25±0,09 мм.

РГ-4. В четвертой позиции РГ однократно обрабатывается наружная цилиндрическая поверхность 16 проходным резцом. Получаемый размер Ø112_-0,87.

Расчётные параметры:

d_мин =112–0,87 = 111,13 мм

Р = 100 · 1,1 · 1,7 · 1,0 = 187 мкм

d_H = 111,13+0,187 = 111,317 мм

L_p = 95 – (111,317/2) = 39,34 мм

Т_H = 250·1,0·1,0·0,9·1,0 = 225 мкм.

Окончательно:

L_p = 39,34±0,11 мм.

РГ-5. В пятой позиции РГ окончательно обрабатывается наружная цилиндрическая поверхность 8 проходным резцом. Получаемый размер

Ø46,3_-0,1.

Расчётные параметры:

d_мин = 46,3–0,1 = 46,2 мм

Р = 20 · 1,1 · 1,0 · 1,0 = 22 мкм

d_H = 46,2 + 0,022 = 46,222 мм

L_p = 95 – (46,222/2) = 71,89 мм

Т_H = 60·1,0·1,0·0,9·1,0 = 54 мкм.

Окончательно:

L_p =71,89±0,027 мм.

РГ-6. В шестой позиции РГ окончательно обрабатывается наружная цилиндрическая поверхность 4 проходным резцом. Получаемый размер

Ø34_-0,62.

Расчётные параметры:

d_мин = 34–0,62 = 33,38 мм

Р = 40 · 1,1 · 1,3 · 1,0 = 57,2 мкм

d_H = 34+0,057 = 34,057 мм

L_p = 95 – (34,057/2) = 77,98 мм

Т_H = 200·1,0·1,0·0,9·1 ,0 = 180 мкм.

Окончательно:

L_p =77,98±0,09 мм.

 

12 проектирование приспособления

12.1 Выбор аналога приспособления

 

При выборе аналога приспособления учитывается форма и расположение базирующих поверхностей детали, форма и расположение поверхностей, соприкасающихся с зажимными элементами приспособления, необходимость использования комбинированного зажима приспособления, а также привод приспособления.

Проект конструкции приспособления для фрезерования пазов на операции 030 представлен на рис.24.

Рисунок 24 – Проект установочно-зажимного приспособления

Обрабатываемая заготовка устанавливается на установочно-зажимное устройство с помощью оправки 2, цилиндрическая часть которой лишает 2 степеней свободы и кольца 3, торец которого лишает 3 степеней свободы. Ромбический палец 31 лишает заготовку одной степени свободы.

Зажим заготовки осуществляется встроенным пневмоцилиндром 11. При перемещении под воздействием сжатого воздуха поршень 13, прикрученный к штоку 14, перемещает вверх коромысло 8 и стойки 7. Эти стойки, сжимая пружины 33 и перемещаясь во втулке 26, давят на пяты винтов 23. В результате рычаги 4 поворачиваются вокруг осей 9 и посредством зажимов 5 поджимают с необходимой силой обрабатываемую заготовку. Зажим обеспечивает заданное положение заготовок при фрезеровании.

 

12.2 Точностной расчет приспособления

 

Одно из главных назначений приспособления – обеспечение точности обрабатываемой заготовки.

Точностной расчет приспособления предполагает анализ погрешностей, возникающих при установке заготовки в приспособлении. При этом сравниваются фактическая ξ_ф и допустимая ξ_доп погрешности установки заготовки по следующей зависимости:

ξ_ф ≤ ξ_доп.

Если неравенство выполняется, то принятая схема установки обеспечивает требуемую точность обработки.

Проверяется возможность получения заданной точности при обработке пазов на заготовке в размер 80±0,37 мм. Из анализа операционного эскиза следует, что размер формируется в диаметральном направлении.

Зависимость для расчета ξ_ф будет иметь следующий вид:

где ξ_б – погрешность базирования заготовки в приспособлении;

ξ_з – погрешность закрепления заготовки в приспособлении.

При установке заготовки в проектируемом приспособлении конструкторская база не совпадает с технологической базой. В этом случае ξ_б будет равна величине максимального зазора между отверстием в заготовке и посадочным диаметром оправки.

Величина максимального зазора S_max определится по следующей

зависимости:

S_max = D_max–d_min,

где D_max – наибольший предельный размер отверстия в заготовке;

d_min – наименьший предельный размер диаметра оправки.

На чертеже размер D_max равен 30Н6 ( )мм. Диаметр оправки для установки заготовки выполняется, как правило, с полем допуска g6. Значит, будет 30g6 ( ) мм. Следовательно,

S_max=30,013-29,98=0,033 мм.

Погрешность закрепления ξ_з заготовки в приспособлении в данном случае можно принять равной нулю, так как направление вектора зажима не совпадает с направлением выполняемого размера.

Отсюда фактическую погрешность ξ_ф установки заготовки в приспособление можно принять равной 0,033 мм.

Расчет допустимой погрешности ξ_доп установки заготовки в приспособление выполняется по следующей зависимости:

где Т – величина допуска на выполняемый размер;

Δ_пр – погрешность размера, связанная с приспособлением;

τ – погрешность размера, связанная с методом обработки.

Величина Δ_пр определяется следующим образом:

Δ_пр = Δ_пр1 + Δ_пр2

где Δ_пр1 – погрешность изготовления приспособления;

Δ_пр2 – погрешность установки приспособления на станке.

Известно, что допуск выполняемого размера равен 0,52 мм, а погрешность Δ_пр1 можно принять равной 1/3 от допуска на настроечный размер. В данном случае настроечным является размер 40 ± 0,185 мм. Тогда Δ_пр1 = 0,12 мм. Погрешность Δ_пр2 согласно [13, с.14] для деталей нормальной точности может быть принята равной 0,02 мм.

Погрешность τ, связанная с методом обработки соответствует точности обработки на станке. Для горизонтально-фрезерных станков по ГОСТ 17734-88 допуск на длине продольного перемещения стола до 400 мм для станков класса точности Н составляет 20 мкм. Следовательно, величина τ может быть принята равной 0,02 мм.

После подстановки:

ξ_доп= = 0,38 мм.

Следовательно:

ξ_ф = 0,033 ≤ ξ_доп = 0,38

Заданная точность обработки при фрезеровании пазов 14 будет обеспечена при данной схеме установки на операции 030.

 

12.3 Силовой расчет приспособления

12.3.1 Выбор режущего инструмента

 

Для обработки пазов детали «Крышка» выбираем дисковую трехстороннюю фрезу ГОСТ 28527-90 диаметром D_ф = 100 мм, шириной В = 20, типа два, исполнения 2, Z=2*7. Материал режущей части – быстрорежущая сталь Р6М5.

 

12.3.2 Расчёт составляющих силы резания

 

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – это тангенциальная составляющая P_z, которая определяется по следующей эмпирической зависимости:

где t – глубина фрезерования, мм;

S_z – подача на зуб, мм/зуб;

B – ширина фрезерования, мм;

Z – число зубьев фрезы;

D – диаметр фрезы, мм;

n – частота вращения шпинделя, об/мин;

К_мр – коэффициент качества обрабатываемого материала.

Для углеродистой стали К_мр=0,86 и для данного случая Ср=68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0.

После подстановки:

Другие составляющие силы резания при фрезеровании определяются по следующим зависимостям:

Р_у = 0,5∙ P_z = 0,5∙4480 = 1234 Н,

Р_х = 0,3∙ P_z∙tg(w) = 0,3∙2468∙ tg(15) = 198 Н,

Р_v = 1,1∙ P_z = 1,1∙2468= 2715 Н,

Р_h = 0,2∙ P_z = 0,2∙2468= 494 Н.

 

12.3.3 Расчёт силы зажима заготовки в приспособлении

 

Поскольку пазы на заготовке обрабатываются дисковой фрезой, то на виде приспособления слева можно видеть главные составляющие силы резания P_z и P_y (рис. 25), которые стремятся опрокинуть заготовку. Препятствует опрокидыванию силы трения.

Рисунок 25 – Схема для силы зажима W₁ на виде приспособления слева

Уравнение равновесия сил для данного случая будет иметь следующий вид:

где k – коэффициент запаса для обеспечения надежного закрепления заготовки, принимаем равным 2,5.

Сила зажима будет равна:

где ʄ — коэффициент трения, принимаем ʄ=0,18.

Поскольку применяется трехсторонняя фреза, то разворот заготовки вокруг собственной оси происходить не будут, так как сила Р_х взаимокомпенсируется (см. рис.26).

Рисунок 26 – Схема сил на виде приспособления сверху

 

12.4. Расчёт привода приспособления

 

На рис. 26 представлен механизм зажима заготовки. Согласно схеме расчетная зависимость для определения силы Q будет выглядеть следующим образом:

где η– коэффициент потерь от шарнирных соединений;

l1 и l2 – плечи сил Q и W соответственно.

Отсюда

Рисунок 26 – Схема для определения силы Q

Расчётные зависимости для определения размерных параметров элементов пневмоцилиндра следующие:

p– давление в пневмоцилиндре;

η– механический КПД;

D– диаметр цилиндра;

d– диаметр штока;

q– усилие от пружины, равное q=0,1Q.

Соответственно, диаметр цилиндра будет равен

Принимаем диаметр пневмоцилиндра из стандартного ряда:

 

Заключение

 

В курсовом проекте разработаны технологические процессы на механическую обработку детали «Крышка» в условиях среднесерийного производства. Описаны назначение детали, конструкторские и технологические особенности.

Проанализирован и выбран метод получения заготовки, произведен расчет минимальных припусков под обработку, а также размерный анализ.

На основании расчета предложен технологический маршрут обработки детали. Произведены расчеты режимов резания и норм времени.

В проекте подобрана и спроектирована технологическая оснастка. Описана настройка на размер режущих инструментов и разработана наладка на токарно-револьверные станки. Для установочно-зажимного приспособления на одной из операций были произведены точностной и силовой расчеты.

 

Список использованных источников

 

1. Механическая обработка тел вращения: учебно-методическое пособие / М. Г. Галкин, В. Н. Ашихмин, И. В. Коновалова, А.С. Смагин. – 3-е изд., испр. и доп., — Екатеринбург: УрФУ, 2015. – 222с.
2. ГОСТ 7505-89. Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски. М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам,1990. 52 с.
3. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.Г. Косиловой, А.Г. Суслова, А.М. Дальского, Р.К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. Т1. 912 с.: ил.
4. Справочник технолога машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.Г. Косиловой, А.Г. Суслова, А.М. Дальского, Р.К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001. Т2. 944 с.: ил.
5. Обработка металлов резанием: справочник технолога / А.А. Панов и [др.]; под общ. ред. А.А. Панова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2004. 784 с.: ил.
6. Проектирование технологии групповой обработки на токарно-револьверных станках: методические указания к курсовому и дипломному проектированию / сост. В. В. Кувшинский, В.Б. Федоров. Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 1994. Ч.1. 36 с.
7. Технология машиностроения. Часть II: Проектирование технологических процессов: учеб. пособие / Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, Б.Я. Розовский, В.В Дегтярев, А.М Соловейчик; под ред. С.Л. Мурашкина. СПб.: СПбГПУ, 2002. 498 с.
8. Технология машиностроения. Часть III: Правила оформления технологической документации: учеб. пособие / Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, Б.Я. Розовский, В.В Дегтярев, А.М. Соловейчик; под ред. С.Л. Мурашкина. СПб.: СПбГПУ, 2002. 59 с.
9. Ашихмин В.Н. Размерный анализ при технологическом проектировании: учеб. пособие/ В.Н. Ашихмин, В.В. Закураев. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 93 с.
10. Режимы резания металлов: справочник / Ю.В. Барановский [и др.]. 4-е изд., перераб. и доп. М.: НИИТавтопром, 1995. 456 с.
11. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. 5-е изд. М.: ООО ИД «Альянс», 2007. 256 с.
12. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места, подготовительно-заключительного на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Среднесерийное и крупносерийное производство. М., 1988.
13. Краткий справочник металлиста/ А.Н. Малов [и др.]. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1972. 745 с.: ил.
14. Ансёров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. / М.А. Ансёров. 4- е изд., исправл. и доп. – Л.: Машиностроение, 1975. – 65

---

1  2  3  4