Реферат: Проектирование станочного приспособления

Министерство Образования Российской Федерации

Рязанская Государственная Радиотехническая Академия

Кафедра ТРЭА

Станочное приспособление

Реферат

по курсу

«Проектирование технологической оснастки»

Выполнил: Соловьев В. А.

студент гр.050

Проверил: Коваленко В. В.

доцент каф. ТРЭА

Рязань, 2003

Содержание

Введение

Основные элементы приспособлений

Типовые базирующие элементы приспособлений

Данные по проектированию технологической оснастки

Принципы установки заготовок к установочным элементам

Погрешности установки заготовок в приспособлениях

Требования, предъявляемые к зажимным устройствам

Корпусы приспособлений

Заключение

Список литературы

Введение

Технологическая оснастка является важнейшим фактором успешного осуществлениятехнического прогресса в машиностроении. Затраты на изготовление технологическойоснастки приблизились к затратам на производство металлорежущих станков. Задачаповышения эффективности и качества технологической оснастки стала одной из важнейшихнароднохозяйственных проблем.

Значительные трудовые и материальные затраты определяются тем,что технологическая оснастка оказывает влияние на производительность труда, качествои сокращение сроков освоения производства новых изделий.

Технологическая оснастка способствует повышению производительноститруда в машиностроении и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения.На предприятиях машиностроения до 90% организационно-технологических мероприятий,направленных на обеспечение роста производительности труда рабочих-станочников,связано либо с изменением конструкций, либо с изготовлением новых видов инструментови приспособлений.

Применение технологической оснастки, особенно переналаживаемоготипа не только обеспечивает, но и расширяет технологические возможности как универсальных,так и станков с ЧПУ, гибких производственных модулей и робототехнических систем.

Повышение производительности труда при применении технологическойоснастки обеспечивается следующим:

1. сокращением вспомогательного времени на установку и закрепление заготовкив приспособлении;

2. интенсификацией режимов резания за счет увеличения прочности, жесткости ивиброустойчивости приспособлений;

станочное приспособление зажимное устройство

3. сокращением объема пригоночно-слесарных работ при сборке изделий за счетприменения технологической оснастки повышенной точности;

4. расширением многостаночного обслуживания станков с ЧПУ путем обработки группыдеталей, установленной в многоместном приспособлении. Многостаночное обслуживаниеприменяют, как правило, на операциях, имеющих длительный цикл, осуществляемый вавтоматическом режиме. При изготовлении деталей, имеющих короткое время обработки,целесообразно применять многоместные приспособления на станках с ЧПУ.

Длительность цикла изготовления оснастки средней сложности достигает 75дней.

Повышение режимов работы современных станков и механизмов, ихкачества, надежности и долговечности связано с ужесточением требований к точностидеталей машин и механизмов.

Точность механической обработки в значительной степени зависитот станочной оснастки. При обработке заготовки методом пробных проходов точностьдетали зависит в основном от квалификации рабочих.

Основные элементы приспособлений

Конструкции всех станочных приспособлений основываются на использованиитиповых элементов, которые можно разделить на следующие группы:

· установочные элементы, определяющие положение детали в приспособлении;

· зажимные элементы — устройства и механизмы для крепления деталей илиподвижных частей приспособлений;

· элементы для направления режущего инструмента и контроля его положения;

· силовые устройства для приведения в действие зажимных элементов (механические,электрические, пневматические, гидравлические);

· корпуса приспособлений, на которых крепят все остальные элементы;

· вспомогательные элементы, служащие для изменения положения деталив приспособлении относительно инструмента, для соединения между собой элементовприспособлений и регулирования их взаимного положения.

Установочные детали приспособлений, несущиеустановочные поверхности заготовок, применяются в виде опорных штырей, пластин,призм, установочных пальцев и др. В установочную систему приспособлений входят такжеориентирующие или центрирующие устройства и механизмы опор.

При базировании заготовок плоскими поверхностями установочные элементывыполняются в виде опорных штырей и пластин.

Для базирования заготовок цилиндрической формы применяют установочныепризмы, а при базировании по отверстию — установочные пальцы.

Ориентирующие и самоцентрирующие устройствапозволяютпри установке в приспособлении заготовок ориентировать их по плоскостям симметрии.В этих случаях приспособления имеют не только центрирующие, но и зажимные устройства.

Зажимные элементы должны обеспечивать надежный контактобрабатываемой заготовки с установочными элементами и препятствовать ее смещениюпод действием возникающих при обработке усилий. Они не должны вызывать деформациии порчи поверхности деталей.

Элементы, основанные на использовании клина, винта, эксцентрика,рычага шарнира и т.п. называют зажимами.

Применяют и комбинированные зажимные механизмы.

Элементы для направления режущего инструмента используютсяпри изготовлении деталей на сверлильных и расточных станках. Направление инструментаобеспечивается неподвижными или вращающимися кондукторными втулками. Неподвижныекондукторные втулки бывают постоянные, сменные, быстросменные и специальные.

Силовые устройства служат в качестве усилительных звеньевзажимных механизмов. Силовые устройства бывают пневматического, гидравлическогои магнитного действия.

Делительные, фиксирующие и вспомогательные элементы используютсяв приспособлении для правильного углового или линейного перемещения деталей и ихфиксации.

К вспомогательным элементам приспособлений относят выталкиватели,защелки, замки, ручки и т.п. части.

Корпусные элементы приспособлений являются основной частьюприспособлений, на которой крепят все остальные элементы. Они воспринимают все усилия,действующие на деталь при ее закреплении и обработке.

При конструировании корпусов приспособлений учитывают удобстваустановки и зажима обрабатываемой детали, удобство подвода инструментов и удалениястружки, а также условия, обеспечивающие точность их установки и закрепления настанке.

Корпуса приспособлений делают литыми из чугуна, сварными из сталиили сборными из отдельных элементов, скрепляемых болтами.

Типовые базирующие элементы приспособлений

Базирующими элементами приспособлений называются детали и механизмы, обеспечивающиеправильное и однообразное расположение заготовок относительно инструмента.

Длительное сохранение точности размеров этих элементов и их взаимногорасположения является важнейшим требованием при конструировании и изготовлении приспособлений.Соблюдение этих требований предохраняет от брака при обработке и сокращает времяи средства, затрачиваемые на ремонт приспособления. Поэтому для установки заготовокне допускается непосредственное использование корпуса приспособления.

Базирующие или установочные элементы приспособления должны обладатьвысокой износоустойчивостью рабочих поверхностей и поэтому изготовляются из сталии подвергаются термической обработке для достижения необходимой поверхностной твердости.В частности могут быть рекомендованы хромистая сталь 20Х или конструкционная углеродистаясталь 20 с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8-1,2 мм с последующей закалкой до твердости HRC 58-62.

В корпусе приспособления эти элементы должны располагаться так,чтобы обеспечивалась возможность легкой и быстрой замены их в случае износа илиповреждения. Рабочие поверхности базирующих деталей для сохранения их в чистотеи в целях более надежного прилегания к ним заготовок должны быть сплошными по всейустановочной поверхности обрабатываемой детали.

При установке заготовка опирается на установочные элементы приспособлений,поэтому эти элементы называют опорами. Опоры можно разделить на две группы: группуосновных и группу вспомогательных опор.

Основными опорами называются установочные или базирующие элементы,лишающие заготовку при обработке всех или нескольких степеней свободы в соответствиис требованиями к обработке

Для придания заготовке по возможности устойчивого положения наосновных опорах, последние следует располагать на максимальном расстоянии друг отдруга, причем так, чтобы силы резания или зажима приходились либо против опор, либомежду ними.

Во избежание деформаций заготовок, закрепленных в приспособлении,к основным опорам применяют еще и дополнительные, вспомогательные опоры. Количествоих в конструкции может быть самим разнообразным, так как определяется оно условиямиобработки, жесткостью и конфигурацией детали.

В качестве основных опор для установки заготовок плоскими поверхностямив приспособлениях часто используются штыри и пластины.

Штыри применяются с плоской, сферической и насеченной головкой.Штыри с плоской головкой предназначены для установки заготовок обработанными плоскостями,вторые и третьи для установки необработанными поверхностями, причем штыри со сферическойголовкой, как более изнашивающиеся, применяются в случаях особой необходимости,например, при установке заготовок узких деталей необработанной поверхностью дляполучения максимального расстояния между опорными точками. Штыри с насеченной головкойиспользуют для установки деталей по необработанным боковым поверхностям, вследствиетого, что они обеспечивают более устойчивое положение заготовки и поэтому в некоторыхслучаях позволяют использовать меньшее усилие для ее зажима.

При использовании таких штырей в качестве горизонтальных опорследует учитывать трудности их очистки от стружки.

В приспособлении штыри обычно устанавливают с посадкой с натягомпо 7 квалитету точности в отверстия, обработанные непосредственно в корпусе, опорныеплощадки на корпусе для головок штырей делают слегка выступающими для обеспечениявозможности одновременной их обработки в одной плоскости. Иногда в отверстие корпусаприспособления запрессовывают переходные закаленные втулки в которые штыри входятс посадкой с небольшим зазором по 7 квалитету. Применение переходных втулок вызываетсястремлением свести до минимума время, потребное на ремонт приспособления, путемиспользования взаимозаменяемых опор без шлифования их торцов при сборке.

Для облегчения передвижения заготовки по штырям с плоской головкойи для безопасности удаления стружки вручную на головке такого штыря делают фаскупод углом 450. Такая же фаска должна быть и на нижнем торце любого штыря,чтобы облегчить посадку его в отверстие корпуса.

Данные по проектированию технологической оснастки

Наименование и заводской номер детали для которой проектируетсяприспособление: 735321, корпус;

Назначение детали: применяется в станках, в приспособлениях,различных механических и электронных устройствах;

Содержание обработки в приспособлении: фрезеровать верхнюю кромку;

Годовой объем выпуска продукции: 2000000;

Сведения о характере производства: массовое;

Наименование предприятия, на котором выполняется обработка: Рязанскийстанкостроительный завод (РСЗ);

Краткий обзор приспособления: горизонтальный фрезерующий станок(аналог консольно-фрезерного станка) модель 6Р82Ш, но с закрепленным фрезером внизу(под закрепляющим деталь столом). Так деталь представляет собой ленту, спаяннуюв форме прямоугольника, то базовая закрепляющая поверхность огибает всю поверхностьдетали, и при большом выпуске деталей, при положении ее под фрезером базовые колодкибудут быстро засоряться;

Исходные данные при проектировании:

Материал, вид термической обработки, твердость обрабатываемыхповерхностей детали: среднеуглеродистая сталь 45 применяют после нормализации, улучшениии поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения(распределительных валов, шпинделей, фрикционных дисков, штоков, траверс, плунжерови т.д.). Это сталь в нормализованном состоянии по сравнению с низкоуглеродистымиимеют более высокую прочность при более низкой пластичности. Сталь в отожженномсостоянии достаточно хорошо обрабатывается резанием. Прокаливаемость стали невелика.В таблице 1 приведены различные характеристики для этой стали:

Таблица 1

Марка стали Содержание углерода, %  Механические свойства (не менее) 45 0,42-0,5

 sв

 s0,2

 d  y

 Кгс/мм2

% 61 36 16 40

Характеристика обрабатываемых поверхностей: протяженность, размеры,расположение см. в задание курсового проекта;

Требование к точности: ±0,1;

Требование к шероховатости: 0,8;

Масса и габаритные размеры детали: 100*80*40;

Сведения о заготовке, поступившей на данную операцию механическойобработки

Виды предшествующей и предстоящей обработки: разрезание пруткапрямоугольного сечения 80*100 толщиной 5 мм;

Базы и их состояние: базовой поверхностью является поверхностьпо которой осуществляется резание прутка;

Величины припусков: 0,5 мм;

Сведения о станке, накотором выполняется обработка

Модель станка: 6РШ82;

Присоединительные размеры поверхности, на которую будет установленоприспособление: стол размером 800*300;

Направление фрезера: горизонтальное;

Мощность привода главного движения: 2000 Вт, 1430 об/мин.

Материал корпуса: сталь 20Х — сварной.

Требуемая точность обработки обеспечивается определенным положениемзаготовки относительно режущего инструмента. Положение заготовки при обработке,как и любого твердого тела в пространстве, характеризуется шестью степенями свободы,определяющими возможность перемещения и поворота заготовки относительно трех координатныхосей. При полном ориентировании заготовка лишается всех степеней свободы; при неполном- числа степеней свободы меньше шести.

Установку заготовок выполняют, осуществляя плотный контакт базовыхповерхностей с установочными элементами приспособления, жестко закрепленными в егокорпусе. Это обеспечивается приложением к заготовке соответствующих сил закрепления.Для полной ориентации заготовки число и расположение опор должно быть таким, чтобыпри соблюдении условия неотрывности баз от опор (т.е. при сохранении плотного инеподвижного контакта между ними) заготовка не могла сдвигаться и поворачиватьсяотносительно координатных осей. При выполнении условия неотрывности заготовка лишаетсявсех степеней свободы.

Число опор (точек), на которые устанавливают заготовку, не должнобыть больше шести (правило 6 точек). Для обеспечения устойчивого положения заготовкив приспособлении расстояние между опорами следует выбирать возможно большим; приустановке заготовки на опоры не должен возникать опрокидывающий момент. С увеличениемрасстояния между опорами уменьшается влияние погрешностей формы базовых поверхностейна положение заготовки в приспособлении.

Принципы установки заготовок к установочным элементам

Число и расположение элементов должно обеспечить ориентацию заготовкисогласно принятой в технологическом процессе схеме базирования и достаточную ееустойчивость в приспособлении. При использовании необходимых баз с параметром шероховатостиповерхности Rа>20мкм установочные элементыследует выполнять с ограниченной опорной поверхностью для уменьшения влияния неровностейэтих баз на устойчивость заготовки. Установочные элементы не должны портить базовыеповерхности, особенно те, которые не подвергаются повторной обработке. Установочныеэлементы должны быть жесткими. Их жесткость повышают, улучшая качество сопряженияэлементов с корпусом приспособления, применяя шабрение или шлифование поверхностейстыков, а также сильно прижимая элементы к корпусу приспособления крепежными деталями.

Износостойкость опор повышают, изготовляя их из сталей (У8А,45, 20, 20Х) с последующей термической обработкой до твердости HRC 55-60. Изнашивание опор можно уменьшитьхромированием их несущих поверхностей и наплавкой твердым сплавом, а также шлифованиемповерхностей до получения Rа=0,63¸0,32 мкм. Для ускорения ремонта приспособленияустановочные элементы выполняют легкосменными, что особенно важно при массовом производстве.

Погрешности установки заготовок в приспособлениях

Погрешность установки e, как одна из составляющих общей погрешности выполняемого размера,суммируется из погрешностей базирования eб, закрепления eз и погрешности положения заготовки, вызываемой неточностьюприспособления eпр.По своему физическому смыслу величина e выражает погрешность положения заготовки.

Погрешность базирования: называют отклонение фактического положениязаготовки от требуемого. Оно возникает при несовмещении измерительной и технологическойбаз заготовки: положение измерительных баз отдельных заготовок в партии будет различнымотносительно обрабатываемой поверхности. Погрешность базирования представляет собойрасстояние между предельными положениями проекций измерительной базы на направлениевыполняемого размера. Величина e не является абстрактной, она относится к выполняемому размерупри данной схеме установки и поэтому должна иметь индекс соответствующего размера.

Погрешность базирования влияет на точность выполнения размеров(кроме диаметральных и размеров, связывающих поверхности, одновременно обрабатываемыеодним инструментом или одной инструментальной наладкой), на точность взаимного положенияповерхностей и не влияет на точность формы последних. Для уменьшения погрешностибазирования следует совмещать технологические и измерительные базы, выбирать рациональныеразмеры и расположение установочных элементов, устранять или уменьшать зазоры припосадке заготовки на охватываемые или охватывающие установочные элементы.

Погрешность закрепления: заготовки eз представляет собой разность наибольшейи наименьшей проекций смещения измерительной базы на направление выполняемого размерапри приложении к заготовке силы закрепления. Для партии заготовок погрешность закрепленияравна нулю, если величина смещения постоянна; при этом поле допуска выполняемогоразмера не изменяется, его положение корректирует настройкой станка.

Сила закрепления должна надежно прижимать заготовку к опорамприспособления. При неправильной схеме закрепления, когда это условие не обеспечивается,часто происходит поворот или смещение заготовки на значительную величину от исходногоположения. Такое смещение вызывается неправильной схемой установки

Погрешность закрепления, как и погрешность базирования, не влияетна точность диаметров и размеров, связывающих обрабатываемые при данном установеповерхности, а также на точность формы обрабатываемых поверхностей.

Погрешность положения заготовки: eпр вызываемая неточностью приспособления,определяется погрешностями при изготовлении и сборке его установочных элементовeус, износом последнихeи и ошибками установкиприспособления на станке eс.

Составляющая eусхарактеризует неточность положения установочных элементов приспособления. При использованииодного приспособления это — систематическая постоянная погрешность, которую частичноили полностью устраняют настройкой станка.

 

Требования, предъявляемые к зажимным устройствам

Эти устройства должна быть надежными в работе, просты по конструкциии удобны в обслуживании; не должны деформировать закрепляемые заготовки и портитьих поверхности; закрепление и открепление заготовок должно быть с минимальной затратойсил и времени; они должны обеспечивать равномерный зажим заготовок, особенно в многоместныхприспособлениях; зажимные устройства не должны сдвигать заготовку при ее закреплениии по возможности воспринимать силы резания. Последним следует противопоставлятьжесткие установочные элементы приспособления. Место приложения сил закрепления выбираютпо условию наибольшей жесткости и устойчивости крепления и минимальной деформациизаготовки. Для повышения точности обработки предпочтительны устройства, обеспечивающиепостоянную силу закрепления.

Корпусы приспособлений

Корпус является базовой деталью, объединяющей элементы приспособления;на корпусе монтируют установочные элементы, зажимные устройства, детали для направленияинструмента, а также вспомогательные детали и механизмы. Корпус воспринимает силыобработки и закрепления заготовки. Корпус приспособления должен быть жестким и прочнымпри минимальной массе, удобным для очистки от стружки и отвода охлаждающей жидкости;обеспечивать быструю и удобную установку и съем заготовок; обеспечивать установкуи закрепление приспособления на станке без выверки (для этого предусматривают направляющиеэлементы — пазовые шпонки и центрирующие бурты). Корпус должен быть прост в изготовлении,обеспечивать безопасность работы (недопустимы острые углы и малые просветы междурукоятками и корпусом, могущие вызвать защемление рук рабочего).

Корпусы передвижных или кантуемых приспособлений для сверлениядолжны быть устойчивыми при разных положениях на столе станка: на всех позицияхобработки центр тяжести приспособления не должен выходить за пределы опорных элементовкорпуса.

Передвижные и кантуемые корпусы выполняют с литыми или вставныминожками, ограничивающими контакт со столом станка. Размеры и конфигурация ножекв плане должны быть такими, чтобы при любом положении корпуса они перекрывали Т-образныепазы стола. Для лучшего отвода охлаждающей жидкости и удаления стружки необходимопредусматривать наклонные поверхности и избегать углублений и труднодоступных мест.

Корпус на столе станка крепят с помощью болтов, заводимых в Т-образныепазы стола. В серийном производстве, когда на одном и том же станке периодическивыполняют различные операции, крепление корпуса должно быть удобным и быстродействующим.

В приспособлениях для сверления заготовок с нескольких сторонкорпус нередко выполняют в виде коробки.

Для изготовления корпусов обычно применяют серый чугун СЧ12 исталь Ст3, в отдельных случаях (для корпусов поворотных приспособлений) — легкиесплавы на алюминиевой основе, а также магниевые сплавы, имеющие малую плотность1,8, что облегчает перемещение тяжелых или поворотных приспособлений.

Корпусы приспособлений изготовляют литьем, сваркой, ковкой, резкой,используя сортовой материал (прокат), а также сборкой из элементов на винтах илис гарантированным натягом. Литьем выполняют преимущественно корпусы сложной конфигурации;сроки их изготовления довольно длительны. Сваркой также можно получать корпусы сложныхконфигураций, сроки и стоимость их изготовления могут быть значительно снижены.Применяя усиливающие ребра, уголки, косынки, можно получать вполне жесткие корпусы.Стоимость сварных корпусов может быть вдвое ниже стоимости литых, а масса их уменьшенадо 40%. Элементы сварного корпуса размечают и вырезают из сортового материала газовымрезаком. Кромки под сварку обрабатывают на станках или газовым резаком. Литье корпусовможет оказаться выгодным при изготовлении нескольких одинаковых корпусов. Для сокращениясроков и снижения стоимости подготовки производства следует расширять применениесварных корпусов, особенно корпусов крупных размеров.

Ковкой и резкой сортового материала получают корпусы простыхконфигураций и небольших размеров. Лишние объемы металла (напуски) снимают при последующеймеханической обработке заготовки. Для корпусов сложных конфигураций эти методы могутоказаться нерентабельными, а вынужденное упрощение конструкции приводит у утолщениюстенок и увеличению массы детали.

Корпусы приспособлений простейших конструкций выполняют в видеединой базовой детали различной конфигурации. Корпусы сложных приспособлений представляютсобой сборную конструкцию. Ее элементы могут быть выполнены литьем, сваркой илииз сортового проката. Выбор варианта определяется условиями эксплуатации приспособления,сроками, себестоимостью и технологией его изготовления.

/>Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта были изученыметоды проектирования и разработки технологической оснастки в соответствии с даннымитехнического задания. Был произведен анализ работы приспособления, схемы базированияи закрепления заготовки, расчет параметров зажимного устройства.

В ходе курсового проектирования была проведена конструкторскаяразработка станочного приспособления, результаты которой представлены в Приложении.Для моделирования был использован пакет инженерной графики AutoCAD 2000.

/>Список литературы

1. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений. Учебник длявузов. — М.: Машиностроение, 1983.

2. Ефимов Н.Е. Приспособление устройств. — М.: Наука, 1965.

3. Смирнов В.И., Привалов И.И. Приспособления — Машиностроение, 1980.