Курсовая работа: Технологическая оснастка

h2 ? расстояние от оси вращения рычага до точки приложения приводной силы, в направлении действия силы;

f1 и f2 ? коэффициенты трения соответственно на поверхности контакта рычага и закрепляемой заготовки и на поверхности воспринимающей усилие от привода, для практических расчетов можно принимать оба коэффициента равными 0,1;

с ? радиус круга трения.

Подставляем

Так как прижимов два, то усилие Q

2.3 Расчет сил резания, крутящего момента для заданной технологической операции

По заданию необходимо спроектировать оснастку для операции чистового фрезерования выступов муфты. С точки зрения правил, которые диктует технология машиностроения, нужно в этих, заданных условиях, с одной установки произвести обработку за несколько проходов.

2.3.1 Назначаем режим резания

Определяем глубину резания в мм. При назначении глубины резания в первую очередь из общего припуска выделяется та его часть, которая остаётся для проведения чистовой обработки - t₂ = 1 мм. Чистовое фрезерование проводится за 1 рабочий ход i₂ = 1. Отсюда припуск h₁ при черновом фрезеровании составит :

h₁ = 5- 1 = 4 мм.

Для снятия этого припуска достаточно одного рабочего хода, поэтому принимаем число рабочих ходов при черновом фрезеровании i₁ = 1. Тогда глубина резания t₁ при черновом фрезеровании составит

t₁ = h₁ / i₁ = 4 / 1 = 4 мм.

2.3.2 Назначение подачи.

Подачу при черновом фрезеровании выбираем из таблиц 8 и 9. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 8) с мощностью станка > 10 кВт при несимметричном встречном фрезеровании для пластинки Т5К10 подача на зуб находится в пределах S_z1 = 0,32…0,40 мм/зуб. Принимаем меньшую величину для гарантированного обеспечения условия по мощности на шпинделе S_z1 = 0,32 мм/зуб, подача на оборот составит . S_о1 = S_z1 * z =0,32 * 4 = 1,28 мм/об.

Подачу при чистовом фрезеровании выбираем по таблице 10. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (часть Б) с материалом, имеющим у_в ? 700 МПа с шероховатостью обработанной поверхности R_a = 0,8 мкм с углом j₁ = 5⁰ подача на оборот фрезы находится в пределах S_о2 = 0,30…0,20 мм/об. Принимаем большую величину для повышения производительности процесса S_о2 = 0,30 мм/об. При этом подача на зуб составит

S_z2 = S_о2 / z = 0,30 / 4 = 0,075 мм/зуб.

2.3.3 Определение скорости резания.

Скорость резания определяем по формуле:

Значения коэффициента C_v и показателей степени определяем по таблице 11. Для чернового и чистового фрезерования конструкционной углеродистой стали с у_в ? 750 МПа с применением твёрдосплавных пластин:

C_v = 332, q = 0,2; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0.

Принимаем Т = 120 мин, п. 2.4 таблица 1.

Общий поправочный коэффициент

Kv = K_mv * K_пv * K_иv * K_jv

Кmv находим по таблице 12 для обработки стали. Расчётная формула К_mv = К_г * (750/s_в)^nv. По таблице 13 находим для обработки стали углеродистой с у_в > 550 МПа для материала инструмента из твёрдого сплава К_г = 1, n_v = 1. Тогда К_mv1,2 = 1 * (750/800)^1,0 = 0,938.

K_jv находим по таблице 2.2.4. - 2 для чернового фрезерования при j = 45^о K_jv1 = 1,1; для чистового фрезерования при j = 60^о K_jv2 = 1,0.

K_пv находим по таблице 14 для обработки при черновом фрезеровании - поковки K_пv1 = 0,8, при чистовом фрезеровании - без корки K_пv2 = 1.

Kиv находим по таблице 15 для обработки стали конструкционной фрезой с пластинками из твёрдого сплава Т5К10 при черновом фрезеровании K_иv1 = 0,65, с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 при чистовом фрезеровании K_иv2 = 1.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

K_v1 = 0,938 * 1,1 * 0,8 * 0,65 = 0,535.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

K_v2 = 0,938 * 1,0 * 1,0 * 1,0 = 0,938.

Скорость резания при черновом фрезеровании равна

Скорость резания при чистовом фрезеровании равна:

Расчетное число оборотов фрезы определяем для чернового и чистового фрезерования по выражению

2.3.3 Уточнение режимов резания

По паспорту станка 6T10 уточняем возможную настройку числа оборотов фрезы и находим фактические значения для черновой обработки n_ф1 = 400 мин^-1, для чистовой обработки n_ф2 = 2240 мин^-1, т.е. выбираем ближайшие наименьшие значения от расчётных. В результате этого изменится и фактическая скорость резания, которая составит при черновой обработке

v_ф1 = рDn/1000 = 3,14 * 8 * 400/1000 = 10,05 м/мин ,

а при чистовой обработке

v_ф2 = рDn/1000 = 3,14 * 8 * 2240/1000 = 56,29 м/мин .

Для уточнения величин подач необходимо рассчитать скорость движения подачи v_S по величине подачи на зуб и на оборот

S_z * z * n = v_S = S_o * n;

v_S1 = 0,32 * 4 * 400 = 512 мм/мин ; v_S2 = 0,3 * 2240 = 672 мм/мин.

По паспорту станка находим возможную настройку на скорость движения подачи, выбирая ближайшие наименьшие значения, v_S1 = 500 мм/мин, поскольку эта величина только на 0,024% выше расчётной и v_S2 = 630 мм/мин. Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот

S_oф1 = 500 / 400 = 1,25 мм/об; S_zф1 = 4 / 4 = 1 мм/зуб;

S_oф2 = 630 / 2240 = 0,28 мм/об; S_zф2 = 0,3 / 4 = 0,075 мм/зуб;

2.3.4 Проверка выбранного режима резания.

Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи. Поскольку нагрузки на станок при черновой обработке значительно выше, чем при чистовой, проверку выбранного режима резания проводим для чернового фрезерования.

Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе : N_р Ј N_шп.

Мощность на шпинделе

N_шп = N_э * h = 11 * 0,8 = 8,8 кВт.

Мощность резания при черновом фрезеровании определится по формуле

Крутящий момент определится по формуле

Главная составляющая силы резания определяется по формуле

Значение коэффициента Ср и показателей степеней x, y, u, q, w находим по таблице 16: Ср = 825; x = 1,0; y = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2. При затуплении фрезы до допустимой величины сила резания возрастает по стали с ув > 600 МПа в 1,3…1,4 раза. Принимаем увеличение в 1,3 раза.

Общий поправочный коэффициент K_р = K_mр * K_vр * K_gр * K_jр .

К_mр определяем по таблице 17 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей К_mр = ( s_в/750 )^np, показатель степени n_p = 0,3 , тогда К_mр = ( 800/750 )0,3 = 1,02.

K_vр определяем по таблице 18 для черновой обработки при скорости резания до 100 м/мин при отрицательных значениях переднего угла K_vр1 = 1, для чистовой обработки при скорости резания до 600 м/мин K_vр2 = 0,71.

K_gр и K_jр определяем по таблице 19. При g = -5^о Kgр = 1,20 и при j = 45о K_jр1 = 1,06, при j = 60^о K_jр2 = 1,0.

Величина общего поправочного коэффициента составит

К_р1 = 1,02 * 1 * 1,20 * 1,06 = 1,297; К_р2 = 1,02 * 0,71 * 1,20 * 1,0 = 0,869

Так как условие Р_z1 Q не соблюдается (> ), выбранный режим резания не удовлетворяет условию прочности усилия прижимов. Для снижения горизонтальной составляющей силы резания необходимо уменьшить подачу на зуб фрезы. Представим формулу расчёта главной составляющей силы резания в виде

Наибольшее допустимое механизмом подачи значение главной составляющей силы резания должно быть не больше P_z1 Q / 0,4 ? / 0,4 ? 22000 Н. Из этого условия находим S_z1

мм/зуб.

По вновь выбранному значению S_z1 определяем v_s1 = 0,602 * 4 * 40 = 96,32 мм/мин, ближайшее меньшее значение на станке v_s1 = 80 мм/мин. Фактическая подача на оборот фрезы составит S_oф = 0,625 мм/об, фактическая подача на зуб фрезы составит S_zф = 0,5 мм/зуб.

Главная составляющая силы резания при черновом фрезеровании составит

=20515,3 Н.

Сила резания (20515,3 Н) меньше силы зажима (22861 Н)

Главная составляющая силы резания при чистовой обработке значительно ниже допустимых величин, в связи с чем корректировать расчёт не требуется.

2.4 Расчет экономической эффективности приспособления

Определяем годовую экономию от применения универсально - наладочного приспособления путем сравнения элементов годовой технологической себестоимости, определяемой по формуле 8.3 стр.73 [6] Первоначально определяем стоимость приспособления. Для этого определяем группу сложности приспособления по данным табл. 8.1, стр.73 [6]. Количество наименований деталей в приспособлении 9 шт, следовательно группа сложности приспособления II, а стоимость будет ориентировочно 3 руб (в ценах первоисточника [6]). По формуле 8.1 стр.72 [6] стоимость приспособления:

С_пр = k ? g .

Где k - средняя стоимость одной детали приспособления, (принимаем для простых приспособлений 3 руб).

g - количество оригинальных деталей - 1шт.

С_пр = 3 ? 1 = 3руб.

Средняя ориентировочная стоимость приспособления:

С_пр = = 3 руб.

Срок амортизации принимаем А=1 год.

Годовые расходы, связанные с эксплуатацией приспособления

принимаются 20% от его стоимости:

q=0,2·С_пр=0,2·3=0,6

Технологическая себестоимость выполнения операции, отнесенная к одному году эксплуатации:

где С_тм - минутная тарифная ставка рабочего в руб.;

С_тм=0,67 руб. для I? разряда;

t_шт - норма времени на операцию;

Н - накладные расходы; принимаем равными 200%.

Определяем технологическую себестоимость без применения приспособления:

Определяем технологическую себестоимость с применением приспособления:

Годовая экономия применения приспособления составит:

Э_год=335 - 252,2=82,8 руб.

Срок окупаемости приспособления:

??_ок = = 0,04года.

Срок окупаемости приспособления получен очень хороший и, так как срок амортизации этого приспособления принят 1 года, то в течении 0,96 года применение приспособления будет приносить прибыль.

Список литературы

1. Методические указания Курсовое проектирование по дисциплине «Технологическая оснастка» для студентов специальности 15.03.05 «Технология машиностроения». Составитель Мартыненко О.В. КТИ - Камышин 2010г., 44 с.

2. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. - 7-е изд., перераб. доп. - М.: Машиностроение, 1979. -303 с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 496 с., ил.

4. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. М., Машгиз, 1966. -652с.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т.

6. Гельфгат Ю.И. Сборник задач и упражнений по технологии машиностроения. Учеб. Пособие для техникумов. М., «Высш. Школа», 1975., 239с.

7. Косов Н.П., Исаев А.Н. Технологическая оснастка (практикум), учебное издание. Тольятти 2003г. 225с.