645

621.9 И467

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

А.С. ИЛЬИНЫХ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технологическая оснастка» для студентов специальности 121001 «Технология машиностроения»

НОВОСИБИРСК 2008

1. ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целью курсовой работы по дисциплине «Технологическая оснастка»являетсязакреплениезнаний,получаемыхстудентами на лекциях и практических занятиях, и приобретение ими навыков конструирования станочных приспособлений, используемых в машиностроительном производстве при изготовлении деталей на металлорежущих станках.

В курсовой работе студенту предоставляются широкие возможностидляпроявлениятворческойинициативыпоизысканию и разработке оптимальной конструкции приспособления с позиции эффективности выполнения заданной операции технологического процесса, а также эксплуатационной технологичности, безопасности и рентабельности изготовления проектируемой оснастки. Курсовая работа позволяет студенту продемонстрировать уровень усвоения общеинженерных дисциплин (машиностроительного черчения, теоретической механики, деталей машин, сопротивления материалов, электротехники, гидравлики, пневматики),атакжезнаниетехнологиимашиностроения,режущего инструмента и металлорежущих станков.

2. ТЕМАТИКА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Задание на курсовую работу преподаватель выдает индивидуальное для каждого студента. Оно содержит исходные данные и чертеж детали. Исходными данными для выполнения курсовой работы служат: вид заготовки, материал, тип производства, выполняемая операция, обрабатываемая поверхность, количество одновременно обрабатываемых заготовок. Пример задания на выполнение курсовой работы приведен в прил. А.

Задачей студентаявляется разработкаконструкции станочного приспособления для выполнения определенной технологической операции механической обработки заданной детали.

3

3. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Курсовая работа содержит текстовую (пояснения, расчеты) и графическую части. Текстовая часть оформляется единым документом (пояснительная записка).

В таблице приведены рекомендуемые наименования и объемы разделов пояснительной записки. В нее кроме расчетов и пояснений включаются рисунки, графики, таблицы. Пояснительная записка должна иметь титульный лист, задание на курсовую работу, содержание работы и список используемых источников литературы. Курсовая работа оформляется в соответствии с государственнымистандартамиистандартомпредприятия(СТП).

4. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

4.1. Введение

Вовведенииотражаютсязадачи проектированияиихактуальность — важность для современного производства, необходимость их разрешения. Указываются также ожидаемые эффекты — технические, экономические.

4.2. Служебное назначение детали

При описании детали необходимо указать назначение, условия работы, краткую характеристику изделия, а также воздействиям каких факторов подвергается изделие в процессе эксплуатации.

Анализируются поверхности, которые необходимо обрабатывать по заданию. В ходе анализа рассматриваются степень точности ишероховатостьобрабатываемыхповерхностей,техни-

4

ческие требования на изготовление детали, допуски формы и расположения поверхностей. Это дает возможность выбрать самые оптимальные методы обработки заданных поверхностей обрабатываемой детали.

4.3. Выбор способа установки и разработка схемы базирования детали

Целью выполнения данного пункта является определение оптимального, наиболее точного способа базирования обрабатываемой детали [4, 5].

Последовательность этапов выбора способа установки:

1)определить главную базирующую поверхность;

2)выбрать правильное положение заготовки в системе координат;

3)ограничить свободные движения заготовки посредством контакта главной базирующей поверхности с опорами;

4)выбрать вспомогательные базирующие поверхности (направляющие, опорные);

5)ограничить оставшиеся движения заготовки с помощью вспомогательных баз;

6)определить направления действия сил зажима.

Способ установки и схема базирования детали в приспособлении представляются в пояснительной записке в виде эскиза заготовки с нанесением обозначений опор, зажимов и установочных устройств и определением комплектабаз, при этом указывается назначение каждой из базирующих поверхностей и их роль в технологическом процессе механической обработки.

Графические обозначения опор, зажимов и установочных устройств,применяемыхв технологической документации,устанавливаются государственным стандартом единой системы технологической документации «Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения» ГОСТ 3.1107 (СТ СЭВ

1803).

Вприл. Бпредставленынаиболее часто встречающиесясхемы установки деталей в приспособлениях.

5

4.4.Выбор режущего инструмента

Впояснительной записке необходимо дать анализ выбранному режущему инструменту на указанную операцию, указать выбранные геометрические параметры режущей части, а также условное обозначение режущего инструмента в соответствии с присвоенным ему в стандарте.

Необходимо обосновать выбор инструментального материала

игеометрических параметров инструмента.

Выбор режущего инструмента, его вида, конструкции и размеров в значительной мере предопределяется методом обработки, свойствами обрабатываемого материала, требованиями, предъявляемыми к точности обработки и качеству обрабатываемой поверхности заготовки.

При выборе режущего инструмента необходимо стремиться применять стандартный инструмент.

Выбор режущего инструмента осуществляется по справочнику [5] и методическим указаниям [2, 6].

4.5. Расчет режимов резания

Оптимальныепараметрырежимарезанияназначаютсиспользованием нормативов [5] или по расчетным формулам теории резания металлов [1, 2, 6]. К параметрам режима резания относятся: глубина t, мм; подача S, мм/об.; скорость резания v, м/мин.Глубинарезанияопределяетсяприпуском наобработку. Если при проверке режимов резания по энергосиловым параметрам глубина окажется слишком большой, то припуск снимают за два прохода.

Максимально допустимая подача выбирается по справочникам [5] в зависимости от условий обработки. Затем принимается стойкость резца T, мин, и рассчитывается допустимая скорость резания при заданной стойкости. Далее определяется требуемая частота вращения шпинделя станка.

Дляпроверкидопустимостипринятыхрежимоврезания идля проведения дальнейших расчетов станочного приспособления в данномразделеопределяютсяэнергосиловыепараметрыпроцесса: силы резания, крутящий момент, потребный на резание, мощность резания.

6

Данные для расчета приведены в справочной и методической литературе [1, 5].

4.6. Выбор технологического оборудования

При выборе станочного оборудованиянеобходимо учитывать:

—характер производства;

—необходимую производительность;

—соответствие станка размерам детали;

—мощность станка;

—возможность оснащения станка приспособлениями. Выбор станка должен быть обоснованным. При выборе необ-

ходимо дать краткое описание модели станка, применяемого при выполнении требуемой операции. Характеризуя выбранную модель станка, в пояснительной записке можно ограничиться краткой его технической характеристикой [5].

4.7.Разработка компоновки приспособления

Впроцессе проектирования станочного приспособления необходимо соблюдать правила выбора баз, стабильного взаимного положения заготовки и режущего инструмента при обработке, удобную установку, контроль и снятие детали, свободное удаление стружки, удобство управления станком и приспособлением,

атакже условия, обеспечивающие безопасность работы и обслуживания данного приспособления.

При разработке конструкции станочного приспособления необходимо стремитьсякуменьшениювременинаустановкуисъем обрабатываемой детали, к повышению режимов резания и к одновременному обрабатыванию нескольких заготовок посредством одной операции.

Вначале проектирования приспособления необходимо разработать принципиальную схему базирования и закрепления детали, определить число заготовок, подлежащих одновременной обработке, а потом произвести общую компоновку приспособления и всех его элементов.

Взависимости от объема выпуска изделий выбирают конструкцию и привод зажима заготовки, а также быстроизнашиваемые детали приспособления. Необходимо определить тип и размерустановочных элементов,их числои взаимноеположение

7

иувязать это с требуемой точностью обработки заготовки на данной операции.

Разработку общего вида приспособления начинают с нанесения на лист выбранного формата контуров обрабатываемой деталивнеобходимомколичестве проекцийнатакомрасстоянии, чтобы оставалось достаточно места для размещения на проекциях всех элементов приспособления, размеров и позиций.

Впроцессе проектирования приспособления сначала вычерчиваютустановочныеэлементыприспособления,затем элементы зажимных и вспомогательных устройств и определяют контуры приспособления. В заключение устанавливают форму и размеры приспособления.

При проектировании приспособлений необходимо использовать стандартизованные и унифицированные элементы приспособлений,чтопозволитсократить циклподготовки производства

иснизить себестоимость изготовления оснастки.

4.8. Расчет и выбор зажимного устройства

На данном этапе студентам необходимо выбрать зажимное устройство и рассчитать силы зажима обрабатываемых заготовок. Сила зажима должна обеспечить надежное закрепление заготовок в приспособлении и не допускать сдвига, поворота или вибраций заготовки при обработке.

Величину сил зажима определяют в зависимости от сил резания и их моментов, действующих в процессе обработки.

4.8.1. Расчет потребной силы зажима

Главной задачей расчета зажимных усилий при проектировании приспособлений является нахождение минимально необходимых усилий.

Исходными данными для расчета усилий зажима являются силы резания, массовые силы, а также силы второстепенного характера. Ввиду того, что массовые силы и силы второстепенного характера в большинстве случаев малы по сравнению с усилием резания, при составлении расчетных схем учитываются силы резания, авлияние остальных сил может быть компенсировано коэффициентом запаса.

Такимобразом, при составлениирасчетных схем показываются приложенные к заготовке силы резания, реакции опор и

8

искомые усилия. На этих схемах также отражаются базирование заготовки и точки приложения усилий закрепления.

Величины составляющих усилий резания, а также их взаимное расположение определяются в зависимости от характера выполняемой обработки.

На основе расчетных схем или по схемам, данным в прил. В, находят формулы для расчета потребных зажимных усилий. Определенные по этимформулам усилия закрепления заготовки принимаютсядля проектированиярабочихэлементовиприводов зажимных устройств приспособлений.

При определении сил зажима необходимо учитывать упругую характеристику зажимного устройства. По этому признаку все зажимные устройства приспособлений делятся на две группы.

Зажимные устройства 1-й группы характеризуются тем, что упругие отжатия в них прямо пропорциональны приложенным силам. К этим устройствам относятся зажимные механизмы самотормозящего типа (винтовые, клиновые, эксцентриковые и др.) независимоот характерапривода(ручной, пневматический, гидравлический и т.п.).

К устройствам 2-й группы относятся пневматические, гидравлические и пневмогидравлические механизмы, непосредственно передающие усилия на заготовку, а также магнитные зажимные устройства. Если приложенная сила меньше, чем созданная указанными выше устройствами, то никаких смещений в системе не происходит. Когда приложенная сила превысит противодействующую силу зажима, происходит скачкообразное перемещение на большую величину, и заготовка может быть вырвана из приспособления.

В прил. В приведены схемы для расчета необходимых усилий зажима W. В указанном приложении приняты следующие обозначения:

P, P1, P2 — усилия резания и их составляющие, Н; W — расчетная величина усилия зажима заготовки, Н; f1 — коэффициент трения на поверхностях зажима;

f2 — коэффициент трения на поверхностях базирования; j1 — жесткость зажимного устройства, кН/мм;

j2 — жесткость установочной системы, кН/мм; k — коэффициент запаса.

9

Определение характеристик жесткости зажимных систем

С учетом приведенной выше классификации зажимных устройств в прил. В оговаривается группа, для которой справедливыформулы. Длязажимных устройств1-й группы должны быть учтены величины жесткости зажимных устройств и установочных систем приспособлений.

Длячисленнойоценкихарактеристикжесткостиможнопользоваться следующими соотношениями:

j1 = (0,4…0,6)j1 и j2 = (0,6…0,8)j2 ,

где j1 — жесткость стыка «заготовка — зажимной элемент», кН/мм; j2 — жесткость стыка «заготовка — установочный элемент», кН/мм.

Меньшие значения коэффициентов относятся к многозвенным, нежестким системам. Величина жесткости установочных систем обычно больше жесткости зажимных элементов и может быть выражена следующим соотношением:

j2 = (1,5…2,5)j1.

По предварительным расчетам жесткость стыка заготовок из сталии чугунасустановочными и зажимными элементамиможет быть принята в зависимости от состояния контактной поверхности элементов приспособления:

элементы с рифлениями — 35…55 кН/мм; элементы со сферической поверхностью — 50…80 кН/мм; плоские обработанные стыки:

шероховатость Rа 6,3 — 300…400 кН/мм;

шероховатость Rа 2,5 — 400…600 кН/мм;

шероховатость Rа 0,63 — 700…900 кН/мм.

Если неизвестны величины жесткостей зажимных и установочных элементов, то в формулах для расчета зажимных сил можно брать приближенно

Меньшие значения в первом соотношении и большие во втором соотношении следует принимать для зажимных систем пониженной жесткости.

1 0