Министерство образования и науки, молодежи и спорта

Украины

Севастопольский национальный технический университет


КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Проектирование станочных приспособлений»

на тему

«Проектирование станочного приспособления для обработки зубьев колеса»

Выполнил:

ст. гр. С-41д

Ефремов К.С.

Руководитель:

Ст.преп. Богуцкий В.Б.

г. Севастополь

2012 г.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1
00.000ПЗ

Разраб.

Ефремов К.С.

Провер.

Богуцкий В.Б.

Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Приспособление зубофрезерное

Лит.

Листов
Кафедра ТМ

группа С-41д
Содержание

Введение………………………………………………………………………….5

1. 
   Определение типа производства…………………………………………6
   
2. 
   Разработка маршрутного технологического процесса………………….7
   
3. 
   Разработка операционного технологического процесса обработки заданной поверхности, произвести расчет сил резания………………...8
   
4. 
   Определение установочных поверхностей детали, выбор схемы базирования, расчет погрешности базирования детали и назначение конструктивных параметров установочных элементов………………..10
   
5. 
   Построение схемы сил действующих на деталь, её описание, определение точки приложения и направления зажимной силы……...11
   
6. 
   Составление уравнения равновесия и произвести расчет потребного усилия зажима…………………………………………………………….12
   
7. 
   Разработка схемы приспособления……………………………………...14
   
8. 
   Определение вида привода, определение наиболее нагруженного элемента приспособления и произвести его прочностной расчет……..15
   
9. 
   Точностной анализ выполняемой операции с применением спроектированного приспособления…………………………………….17
   
10. 
    Описать конструкцию и работу спроектированного приспособления..19
    

Список использованной литературы………………………………………..20

Приложение А: Спецификация к сборочному чертежу приспособления

Введение

Станочные приспособления – вспомогательные устройства, используемые для изготовления, сборки или контроля заготовок, деталей, узлов машин. Станочные приспособления бывают зажимными для закрепления, многоместными для установки и закрепления нескольких заготовок или деталей. Поворотные приспособления, предусматривающие поворот заготовок, деталей, узлов, изделий в ходе их обработки, центрирующие станочные приспособления служат для совмещения геометрических осей заготовок с осями элементов приспособлений. Специальные и специализированные станочные приспособления ориентированы для обработки определенной группы (единицы) заготовок или деталей с использованием в нем дополнительных или сменных устройств.  Патроны токарные, головки делительные, резцедержатели и суппорта, люнеты подвижные и неподвижные, центра станочные (токарные), электромагнитные плиты, головки делительные, патроны для нарезания резьбы, оправки, втулки, цанговые зажимы, столы поворотные делительные - все эти приспособления являются станочными и используются на металлорежущих станках.

В промышленности в текущее время эксплуатируется более 25 млн. станочных приспособлений. Затраты на изготовление технологической оснастки при этом приближаются к затратам на производство самих металлорежущих станков. Важность технологической оснастки определяется тем, что она повышает производительность труда и создает предпосылки для механизации автоматизации производства. Повышение производительности труда при применении технологической оснастки обеспечивается следующим:
– сокращением вспомогательного времени на установку и закрепление заготовки;

– сокращением пригоночно-слесарных работ при сборке изделия;

– расширением многостаночного обслуживания;

– устранением разметки заготовок перед обработкой;

– повышением точности изготовления и т.д.

1.Определение типа производства.
Определим объем детали[3, стр. 61 табл. 23]:

; (1)

где:

D – диаметр колеса, мм;

h – высота колеса, мм;



Определим массу детали:



где:

- плотность металла, ;

V – объем детали;



За вычетом отверстий и облегчения зубчатого колеса принимаем массу детали равной 25 кг.

Определяем тип производства по [1 стр. 6, табл 1.1]:

Исходя из массы детали – 25 кг и объема производства 1000 шт/год определяем тип производства – серийное.


2. Разработка маршрутного технологического процесса.

1. 
   Заготовительная операция. Станок GW4038 (максимальный диаметр заготовки 380 мм)
   
2. 
   Нагреть в печи.
   
3. 
   Штамповать заготовку. Пресс 2ГПД5В (усилие 250 тонн).
   
4. 
   Дробеметная очистка. Модель 42834.
   
5. 
   Токарная обработка центрального отверстия и тонкое растачивание до 55H6 с шероховатостью 0,8. Станок 16К25(над станиной 500мм).
   
6. 
   Токарная обработка венца и торцев(разжимная цанга), тонкое точение торцев. Станок 16К25.
   
7. 
   Сверление 6 отверстий 38 мм. Станок 2Н150 (макс. диаметр сверления 50 мм).
   
8. 
   Фрезерование зубьев, Станок 5К32а ( макс. диаметр цилиндрических косозубых колес 500 мм).
   

3. Разработка операционного технологического процесса обработки заданной поверхности, произвести расчет сил резания.

1. 
   Установить деталь и закрепить.
   
2. 
   Нарезать 113 зубьев модулем 3.
   
3. 
   Снять деталь.
   

Технические характеристики:
Модель	5К32А
Тип станка	зубофрезерный
Производитель	Егорьевский завод «Комсомолец»
Мощность двигателя главного движения	7,5 КВт
Минимальная частота вращения шпинделя	50 об/мин
Максимальная частота вращения шпинделя	310 об/мин
Скорость перемещения шпинделя вдоль оси	12 мм/мин
Масса станка с опционным оборудованием	7 200 кг
Габариты станка	2 650 x 1 510 x 2 000 (мм.)
Параметры изготавливаемых деталей:
Максимальный диаметр цилиндрических прямозубых колес	800 мм.
Максимальный диаметр цилиндрических косозубых колес	500 мм.
Максимальный наружный диаметр червячных колес	800 мм.
Минимальное кол-во нарезаемых зубьев	12
Максимальная длина нарезаемого зуба прямозубых колес	350 мм.
Максимальная длина нарезаемого зуба косозубых колес	200 мм.
Максимальный угол наклона зубьев	60
Максимальный модуль зубьев изготавливаемых колес	10 мм.

Станок: 5К32а.
Инструмент: фреза червячная 90 мм, модуль m=3, материал Р6М5.

Приспособление: специальное зубофрезерное.
Расчет режимов резания:

Выбираем диаметр фрезы равный 90 мм по [2, стр. 150, табл.16]

Расчет скорости[2, стр. 151]:



где:

- коэффициент, зависящий главным образом от обрабатываемого материала[2, стр. 156];

Т – стойкость инструмента[2, стр. 156];

S – подача[2, стр. 160, табл.23];

m – модуль;


По диаметру фрезы и скорости, согласно [2, стр.168, табл.29] выбираем частоту вращения n=70 об/мин.

Выбираем крутящий момент по модулю зубчатого колеса и подаче. Согласно [2, стр. 170, табл. 31], момент М=70 Нм.

Согласно [2, стр. 171] производим расчет силы резания:



где:

М- крутящий момент;

r – радиус фрезы в м;




4.Определение установочных поверхностей детали, выбор схемы базирования, расчет погрешности базирования детали и назначение конструктивных параметров установочных элементов.
Схема базирования: на жесткой оправке с базированием по отверстию, с креплением по торцу.



Рисунок 1. Схема базирования

Расчет погрешности базирования:

В данном случае погрешность базирования определяется из допуска на размер детали.

Отверстие в зубчатом колесе имеет размер: .

Установочный палец имеет размер:

Наибольшей погрешностью базирования будет являться максимальный зазор в соединении деталь/палец.

Максимальный диаметр отверстия: 55,019мм , минимальный диаметр вала: 54,940мм.

Макс. погрешностью будет являться разница этих диаметров:



Размер детали , т.е. допуск размера составляет 0,140 мм. В данном случае погрешность базирования не превосходит допуск на размер.

5.Построение схемы сил действующих на деталь, её описание, определение точки приложения и направления зажимной силы.




Рисунок 2. Схема сил, действующих на деталь.

Силы, действующие на деталь и инструмент показаны на Рис 2. Сила зажима приложена к гайке и направлена по оси детали.

6. Составление уравнения равновесия и произвести расчет потребного усилия зажима.
Составляем уравнение равновесия, согласно (Рис. 2) и [5]:



где:

коэффициент запаса;

крутящий момент (Рис 2);

- момент трения между шайбой и деталью;

момент трения между деталью и опорой;



где:

, – коэффициенты трения;

, - радиусы шайбы и выступов колеса;

- сила зажима;
Расчет крутящего момента:





где:

- сила резания;

- сдвигающая сила;

- радиус зубчатого колеса;

- тангенс углов: наклона зубьев колеса и угла подъема витков червячной фрезы;





Подставляя формулы (6), (7), (8) в формулу (5) получим:




где:

- гарантированный коэффициент запаса;

- коэффициент, зависящий от базовой поверхности заготовки;

– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении;

- коэффициент, учитывающий изменение силы резания при обработке прерывистых поверхностей или многолезвийный инструмент;

- коэффициент, учитывающий постоянство зажима;

Все коэффициенты выбираются [1, стр. 14].




7.Разработка схемы приспособления.
Взяв за основу стандартное зубофрезерное приспособление и доработав его конструкцию под заданную деталь получил специальное зубофрезерное приспособление. Чертеж приспособления приводится на чертеже КР.ПСП.2012.

8.Определение вида привода, определение наиболее нагруженного элемента приспособления и произвести его прочностной расчет.
Исходя из программы выпуска 1000 шт/год привод принимаем ручной, при помощи винтового зажимного устройства( соединение винт/гайка).

Наиболее нагруженный элемент приспособления – центральная шпилька, а точнее диаметр шпильки.

Диаметр шпильки определяется по [1, стр. 16]:

где:
- сила зажима;

- предел прочности на разрыв(для стали 20 =400 МПа);

По ряду стандартных чисел принимаем диаметр резьбы М12.

Далее рассчитывается длина рукоятки ключа по формулам из [1, стр.17]:

Определяем момент трения на торце гайки:

где:

- средний диаметр торца гайки;

f – коэффициент трения;

Подставляем значение формулы (14) в формулу (13):

Далее определяем крутящий момент на гайке зажимного устройства[1, стр. 17]:

где:

– средний радиус резьбы шпильки;

- тангенс углов подъема винтовой линии резьбы и трения резьбы;


где:

- диаметр резьбы шпильки;



Подставляем значение формулы (16) в формулу (15):

Далее определяется длинна рукоятки ключа[1, стр. 17]:

где:

- усилие, создаваемое рукой при затяжке(120 Н);

По ряду нормальных чисел выбираем длину рукоятки 170 мм.

Ключ необходимо изготовить изогнутым для удобства затяжки прижимной гайки.

9.Точностной анализ выполняемой операции с применением спроектированного приспособления.
Точностной анализ выполняется согласно [1, стр.33]:



где:

- допуск выполняемого при обработке размера заготовки;

- коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения;

- коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках;

- погрешность базирования;

- погрешность закрепления;

- погрешность установки приспособления на станке;

- погрешность износа установочных элементов;

- погрешность положения отверстий;

- коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления;

– экономическая точность обработки;

Данные для формулы выбираются согласно [1, стр.33-36] и чертежа задания.

Коэффициент в данном случае отсутствует, так как на данном приспособлении не обрабатываются отверстия, а идет обработка зубьев.

Коэффициент в данном случае равен нулю, так как погрешность установки приспособления на станке не влияет на процесс обработки. Заготовке вращается и нарезание зубьев может начинаться из любой точки окружности колеса.

Коэффициент равен нулю, так как данный коэффициент учитывает смещение в плоскости, перпендикулярной оси детали, а деталь насаживается на установочный палец и закрепляется гайкой, у которой сила зажима направлена по оси детали.

=

=0,0659 мм.

Расчет основного времени производится согласно [4, стр. 90]:



где:

- длина нарезаемого зуба;

- величина врезания и перебега;

- число зубьев нарезаемого зубчатого колеса;

- подача на один оборот заготовки;

- число оборотов фрезы в минуту;

- заходность червячной фрезы;
выбираются согласно [4, стр.131, табл. 12].



10.Описать конструкцию и работу спроектированного приспособления.
Спроектированное приспособление состоит из корпуса (1), который устанавливается на стол станка. В нижнюю плиту запрессовывается установочный палец (3), который центрирует приспособление в столе станка. Корпус сварной, и состоит из установочной плиты, полого цилиндра и верхней плиты. Эти 3 детали сварены между собой. Для центрирования приспособления в пазах стола, на нижней поверхности плиты устанавливается привинчиваемая шпонка (10) с винтом (6). В верхнюю плиту запрессовывается установочный палец (2) на который насаживается непосредственно заготовка. На верхнюю плиту корпуса шестью винтами (7) прикручивается установочная пластина (4). В установочный палец (2) вкручивается шпилька (9) и стопорится гайкой (8). Сверху на шпильку надевается зажимная шайба (5) с гайкой (8).
Приспособление устанавливается на стол станка так, чтобы установочный палец (3) совпал с отверстием стола, а привинчиваемая шпонка (10) совпала с Т-образным пазом. На установочный палец (2) надевается заготовка. На шпильку надевается зажимная шайба (5) и зажимается гайкой (8). Идет процесс обработки. После окончания нарезания зубьев верхняя гайка (8) отпускается, зажимная шайба (5) сдвигается с детали. Деталь снимается с установочного пальца.


Список использованной литературы:

1. 
   Методическое указание к выполнению курсовой работы по дисциплине "Технологическая оснастка механосборочного производства" для студентов специальности 7.090202 "Технология машиностроения", 7.090203 "Металлорежущие станки и системы", дневной и заочной форм обучения /Разраб. Богуцкий В.Б.- Севастополь: СевНТУ, 2006 - с.
   
2. 
   Овумян Г.Г., Адам Я.И. «Справочник зубореза».-М.:Машиностроение, 1983.
   
3. 
   Скороходов Е.А. «Общетехнический справочник».-М.:Машиностроение, 1989.
   
4. 
   Тишин С.Д. «Расчеты машинного времени работы на металлорежущих станках».-М.:Машиностроение, 1964.
   
5. 
   Конспект лекций по дисциплине «Проектирование станочных приспособлений»