Последовательность и методика проектирования специальных станочных приспособлений

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА

методические указания к выполнению

расчетно-графической работы

для студентов, обучающихся по направлению 15.03.05 (151900.62) «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профилю «Технология машиностроения» всех форм обучения.

Кумертау -2015

Составители: В.П. Славненко

УДК 621.81

ББК 34.44

С 47

Технологическая оснастка: Методические указания и задания к выполнению расчетно-графической работы / Сост.: В.П. Славненко – Кумертау: Филиал ФГБОУ ВПО «УГАТУ», 2015. – 30 с.

Приведены варианты заданий и методика выполнения расчетно-графической работы по дисциплине «Технологическая оснастка» для студентов направления 15.03.05 (151900.62) «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиля «Технология машиностроения» всех форм обучения.

Рассмотрено на заседании кафедры «___»_________2015г.

Зав. кафедрой________________Б.С. Малышев_______

Ф.И.О.

Рассмотрено на заседании

научно-методического совета по направлению подготовки

дипломированного специалиста (бакалавра, магистра)

15.03.05 (151900.62) «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» «___»________2015 г. (протокол № )

Председатель научно-методического совета

_______________________ д-р техн. наук, профессор Лютов А.Г.

© В.П. Славненко, 2015

© Филиал ФГБОУ ВПО «УГАТУ» в г. Кумертау

Содержание

	Введение………………………………………………………
	Общие положение……………………………………………
	Последовательность и методика проектирования станочных приспособлений………………………………………………
	Расчетная часть……………………………………………….
	Конструкторская часть………………………………………
	Список использованных источников……………………….
	Приложение 1- Варианты заданий к расчетно-графической работе………………………………………………………….
	Приложение 2 – Пример составления расчетной схемы приспособления………………………………………………
	Приложение 3 – Пример выполнения расчета точности приспособления………………………………………………
	Приложение 4 – Погрешности установки приспособлений на станке…………………………………………………………
	Приложение 5 – Примеры типовых технических требований к чертежам общего вида приспособлений………………….

Введение

Целью расчетно-графической работы по дисциплине «Технологическая оснастка» является закрепление знаний по профессиональным дисциплинам: Основы технологии машиностроения, Технология машиностроения; Режущий инструмент; Теоретическая механика; Сопротивление материалов; Теория механизмов и машин; Процессы и операции формообразования: резание металлов, электрофизические и электрохимические методы обработки материалов; Металлорежущие станки; Детали машин и основы конструирования.

Расчетно-графическая работа по дисциплине «Технологическая оснастка» способствует формированию следующих профессиональных компетенций:

- способен собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления машиностроительной продукции, средств технологического оснащения, автоматизации и управления (ПК-5);

- способен принимать участие в разработке средств технологического оснащения машиностроительных производств (ПК-9);

- способен осваивать на практике и совершенствовать технологии, системы и средства машиностроительных производств (ПК-20);

- способен выполнять мероприятия по эффективному использованию материалов, оборудования, инструментов, технологической оснастки, средств автоматизации, алгоритмов и программ выбора и расчета параметров технологических процессов (ПК-22);

- способен выбирать материалы, оборудование и другие средства технологического оснащения и автоматизации для реализации производственных и технологических процессов (ПК-23);

- способен составлять заявки на средства и системы машиностроительных производств (ПК-54).

В процессе выполнения расчетно-графической работы студенту предстоит определить требуемые надежность и долговечность объекта проектирования. При этом должно быть уделено серьезное внимание технологичности конструкции, экономичности изготовления и эргономике.

Расчетно-графическая работа представляет собой расчет при проектировании станочного приспособления для обработки заготовки на станке, который выполняется по приведенным ниже методическим указаниям.

Общие положения

Выполнение расчетно-графической работы должно помочь студенту лучше освоить теоретическую часть курса и получить практические навыки проектирования приспособлений, которые будут необходимы ему в практической профессиональной деятельности, а также при выполнении курсового проекта по технологии машиностроения и выпускной квалификационной работы бакалавра.

В задачу расчетно-графической работы входит расчет и эскизное проектирование прогрессивной конструкции приспособления для одной операции механической обработки заготовки, указанной в задании на расчетно-графическую работу (приложение 1).

Расчетно-графическую работу оформляют в виде пояснительной записки (ПЗ), которая должна содержать:

− задание;

− определение типа производства и партии запуска деталей;

− выбор метода получения заготовки;

− маршрутный технологический процесс обработки заготовки;

− выбор системы станочного приспособления;

− расчеты сил зажима и силового привода приспособления;

− расчеты точности и экономической эффективности приспособления

− описание конструкции приспособления;

− эскиз общего вида спроектированного приспособления, (в соответствии со стандартами ЕСКД);

− Список использованных источников.

В ПЗ обязательно приводят расчетные схемы приспособления, необходимые для пояснения расчетов иллюстрации.

Пояснительная записка оформляется в соответствии с требованиями СТО УГАТУ 016-2007.

Последовательность и методика проектирования специальных станочных приспособлений

Проектирование станочных приспособлений рекомендуется производить в следующей последовательности:

1. Изучить техническое задание на проектирование приспособления, чертеж детали, технические требования на ее изготовление (чертеж детали – согласно варианту задания по приложению 1).

2. Изучить информацию о заготовке, поступающей на данную операцию (если заготовка поступает на первую, то необходимо согласно типу производства выбрать способ получения заготовки); линейные и угловые размеры заготовки с предельными отклонениями, точность ее геометрической формы, шероховатость подлежащих обработке поверхностей, а также поверхностей под технологические базы и т.д.

3. Изучить выходные данные технологической операции, для которой будет проектироваться приспособление: линейные и угловые размеры после обработки заготовки с предельными отклонениями, точность геометрической формы, шероховатость обработанных поверхностей и пр.

Составить операционный эскиз на выполняемую операцию с указанием принятой схемы базирования и закрепления заготовки, требуемой точности обработки и выбрать для данной операции оборудование, инструмент, рассчитать режимы резания и штучное время на выполнение операции.

4. Изучить техническую характеристику станка, конструктивные данные, посадочные места с целью согласования габаритов проектируемого приспособления и размеров, зависящих от станка, а также ГОСТы, альбомы чертежей существующих типовых конструкций приспособлений и их узлов.

Необходимо помнить, что проектирование должно сводиться к разработке конструкции, состоящей в основном из стандартных деталей и узлов с ограниченным числом оригинальных деталей.

Непосредственное проектирование состоит из двух частей: расчетной, включающей разработку принципиальной (расчетной) схемы приспособления, силовые, точностные и экономические расчеты проектируемого приспособления, и конструкторской, включающей разработку эскиза общего вида к техническому проекту приспособления.

Расчетная часть

1. Анализируют и уточняют схему установки заготовки с целью обеспечения минимальной погрешности базирования и максимальной производительности обработки.

2. Выбирают количество опор, их взаимное расположение и конструкцию в зависимости от состояния базовых поверхностей заготовки, их размеров и конструктивных особенностей.

3. Вычерчивают в необходимом количестве проекций расчетную схему приспособления, на которой контуры заготовки показывают в положении, в каком она будет обрабатываться на данной операции (проекции заготовки располагают так, чтобы к ним можно было «причертить» схематично зажимные устройства и силовой привод приспособления).

Как правило, на этом этапе производится эскизная проработка нескольких вариантов расчетных схем. На основании сопоставления штучного времени обработки заготовки при использовании различных схем приспособления прини-

мают вариант, обеспечивающий минимальное штучное время.

4. Определяют расчетом все три составляющие силы резания, после чего устанавливают точки приложения и направления действия сил резания, точки приложения и направления сил зажима и рассчитывают потребную их величину.

Данные по п. 1 – 4 наносят на расчетную схему приспособления (см. приложение 2).

5. Рассчитывают или определяют погрешность закрепления ω_З, что необходимо для расчета точности приспособления.

6. Рассчитывают фактическую ω_У и допустимую [ω_У] погрешности установки заготовки в приспособлении при выбранной схеме базирования. Схему установки применяют при соблюдении следующего условия:

ω_У ≤ [ω_У] (1)

ω_У = ω_Б + ω_З, (2)

где ω_Б – погрешность несовмещения баз (базирования) по выдерживаемому

размеру на данной операции.

На стадии проектирования приспособления допустимую погрешность установки при обработке на настроенных станках можно найти из следующей зависимости:

(3)

где Т – допуск выдерживаемого параметра; – поправочный коэффициент; = 0,5 для размера 8 квалитета и грубее; = 0,7 – для размера 7 квалитета и точнее; ω_ТС – погрешность технологической системы, определяемая как средняя экономическая точность обработки. Принимают по таблицам [20, т. 1. с. 7].

Если ω_У превышает [ω_У], то необходимо изменить схему базирования или конструкцию приспособления, в крайнем случае – метод обработки.

7. Погрешность приспособления, допустимая для данного приспособления и вызываемая неточностью его изготовления

(4)

Расчетное значение суммарной погрешности приспособления распределяют по ее составляющим:

(2.5)

где – сумма допусков на изготовление деталей приспособления в направлении выдерживаемого размера при обработке заготовки; ε_УП – погрешность установки приспособления на станке; выбирают согласно приложению 4 или рассчитывают по схеме установки приспособления на станке; ε_З – погрешность, возникающая вследствие конструктивных зазоров, необходимых для установки заготовки на установочные элементы приспособления; зазор рассчитывают по принятой посадке; ε_П – погрешность перекоса или смещения инструмента, возникающая из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления; если направляющие отсутствуют, ε_П не учитывают.

При направлении инструмента по кондукторным втулкам ε_П можно подсчитать по формуле:

(6)

где S – наибольший зазор между отверстием в кондукторной (направляющей) втулке и сверлом (борштангой); допуски на эти размеры назначают по ГОСТ 3047-66 или рассчитывают по принятой посадке; H – высота кондукторной втулки; для стандартных втулок принимают по ГОСТ 18429-73, 18430-73, 15362-73; d – диаметр сверла (зенкера или борштанги).

8. Определяют допуск на размер собранного приспособления, который должен быть проставлен на сборочном чертеже:

(7)

Если величины Т_С и Т_i выдержать экономически трудно или невозможно, то необходимо внести соответствующие изменения в конструкцию приспособления, схему базирования и закрепления заготовки или перейти на более точный метод обработки и повторить расчет.

Нулевые и отрицательные значения ω_ПР недопустимы.

Таким образом, расчет точности изготовления проектируемого приспособления можно производить в следующем порядке:

а) определяют по расчетной схеме приспособления погрешность базирования ω_Б по анализируемым линейным и угловым размерам;

б) находят погрешность закрепления ω_З по таблицам [20, т. 1, с. 52] или расчетам для анализируемых параметров;

в) по формуле (2) определяют погрешность установки ω_У;

г) выбирают по таблицам [20, т. 1, с. 7] экономическую точность обработки ω_ТС для расчетного параметра;

д) по формуле (4) определяют расчетную суммарную погрешность приспособления ω_ПР;

е) величину ω_ПР распределяют по составляющим звеньям приспособления, исходя из зависимости (5);

ж) по зависимости (7) определяют допуск размера собранного приспособления Т_С, который будет проставлен на чертеже общего вида приспособления.

9. Выбирают вид зажимного устройства с учетом типа производства и приспособления, рассеяния размеров заготовки, величины усилия зажима, такта выпуска и производительности обработки.

Необходимо также продумать вопрос о целесообразности проектирования многоместного или многопозиционного приспособления.

10. По усилию зажима рассчитывают основные параметры силового привода (диаметр цилиндра или диафрагмы, ход штока, величину эксцентриситета и т.д.), выбирают тип производства и конструкцию зажимных устройств. Уточняют фактическое усилие зажима.

11. Производят проверочный расчет на прочность и жесткость особо нагруженных деталей силового привода, а при необходимости кинематические и динамические расчеты.

Примеры составления расчетной схемы приспособления и выполнения расчета точности его изготовления приведены в приложениях 2 и 3, а также в пособии [20].

12. Выполняют экономическое обоснование целесообразности применения спроектированного приспособления по книгам [3, 22].

При механической обработке заготовок на каждую из операций могут быть спроектированы приспособления, отвечающие заданным техническим требованиям по точности, но отличающиеся различной сложностью, производительностью и стоимостью.

Окончательный выбор варианта приспособления возможен после экономического расчета себестоимости его изготовления и проектирования [3]

Конструкторская часть

Разработку эскиза общего вида приспособления производят на миллиметровой бумаге формата А1 в следующей последовательности:

1. В соответствии с ЕСКД вычерчивают контур обрабатываемой заготовки (желательно в масштабе 1:1) в необходимом количестве проекций, расположенных на расстоянии, достаточном для дальнейшего нанесения деталей приспособления. Контур обрабатываемой заготовки вычерчивают синим цветом. Заготовка считается условно прозрачной. Чертеж заготовки на главном виде (первая проекция) должен соответствовать рабочему положению заготовки при обработке на станке.

2. Вычерчивают контур установочных элементов приспособления (штыри, планки, пальцы, оправки и т.п.). При расположении опор следует учитывать принятую схему базирования и закрепления заготовки, а также силы резания.

3. Вычерчивают контуры зажимного устройства с учетом выбранного типа приспособления.

4. Вычерчивают направляющие детали приспособления, определяющие положения режущего инструмента (кондукторные или направляющие втулки, установы и др.).

5. Выбирают по стандартам и вычерчивают контуры вспомогательных деталей и механизмов приспособлений (кранов, выталкиватели и др.).

6. Наносят контуры корпуса приспособления, используя по возможности стандартные формы корпусов.

7. При выборе и конструировании деталей и узлов приспособления стремятся к получению достаточно прочной и жесткой конструкции при наименьшей массе и габаритах. Важно, чтобы каждая деталь спроектированного приспособления была технологична с точки зрения механической обработки и

сборки (ГОСТ 14.201-83).

8. Вычерчивают три проекции приспособления и определяют правильность расположения всех элементов и механизмов приспособления с учетом удобства сборки и разборки приспособления, его ремонта, установки и снятия заготовки, удаления стружки, управления и контроля.

Особое внимание уделяют вопросам техники безопасности при обслуживании приспособления, а также требования технической эстетики.

9. Проставляют размеры, допуски и посадки на основные сопряжения деталей, определяющие: точность обработки, наладочные размеры, а также габаритные, контрольные и координирующие размеры с отклонениями, характеризующими расстояния между осями кондукторных втулок, пальцев и т.д.