Материал: Разработка кондуктора для обработки (сверления) отверстий

НИЖЕ ИЗЛОЖЕННЫЙ ДОКУМЕНТ С ПРИМЕРОМ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ОШИБОК И НЕТОЧНОСТЕЙ. ОН ПРИВЕДЕН В КАЧЕСТВЕ ОБРАЗЦА ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ. ЛЮБУЮ ИНФОРМАЦИЮ ИЗ РАСЧЕТОВ НИЖЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ НА СВОЙ СТРАХ, РИСК И ВНИМАТЕЛЬНОСТЬ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРОЕКТА!

1. Техническое задание и расчет массы детали

Спроектировать кондуктор для обработки 4 отверстий диаметром 18 мм (Ø18) (рис. 1). Имеется отверстие диаметром 93 мм (Ø93±0,02) и межосевое расстояние между требуемыми отверстиями 161 мм (Ø161±0,02). Диаметр всей цилиндрической детали составляет 194 мм (Ø194±0,02). Материал детали - сталь 45. Годовая программа: 10000 штук. Число смен - 2.

Для упрощения расчета массы детали воспользуемся системой автоматизированного проектирования «Компас». Путем создания в программе 3D-модели детали и выставлением необходимого материала, добиваемся результата ─ масса детали: 2,996 кг.

2. Разработка содержания технологической операции

2.1 Выбор метода обработки

Последовательность обработки 4 отверстий Ø 18 сводится, непосредственно, к поочередному сверлению каждого отверстия диаметром 18 мм.

2.2 Выбор оборудования, режущего и вспомогательного инструмента

Согласно техническому заданию, необходимо обработать 4 отверстия Ø18. В данном случае появляется необходимость в перемещении либо кондуктора с деталью под шпинделем станка, либо шпинделя над кондуктором. Поэтому обработка будет вестись на радиально-сверлильном станке, модель 2Л53У. Выбор данной модели станка обусловлен тем, что сверлильная головка имеет возможность перемещаться по горизонтальным направляющим рукава и вместе с рукавом поворачиваться вокруг колонны, а так же, что максимальный диаметр обработки по стали на станке равен 35 мм.

Для обработки отверстий Ø18 в сплошном материале воспользуемся следующим инструментом: Сверло 2301-0061 ГОСТ 10903-77.

Рис. 1. Чертеж детали

Так как обработка будет производиться одним режущим инструментом, то необходимости в использовании быстросменного патрона и комплекте втулок не имеется.

2.3 Назначение режимов резания

Рассчитаем режимы резания по обработке отверстий детали.

Предварительно определим характеристику рядов подач и чисел частот вращения шпинделя радиально-сверлильного станка.

Для станка 2Л53У пределы подач 0,1 ...1,1 мм/об, число подач – 6. Теперь находим , что соответствует знаменателю подач после его округления до стандартного значения φ = 1,58.

Пользуясь этим знаменателем, получаем ряд чисел значений подач: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1.

Пределы частоты вращения шпинделя 35,5...1400 мин^-1, число ступеней частоты вращения – 9. Тогда . В данном случае знаменатель ряда после округления до стандартного значения составляет φ = 1,58.

Пользуясь этим знаменателем, получаем ряд чисел частот вращения шпинделя: 35,5; 56,09; 88,62; 140,02; 221,23; 349,54; 552,27; 872,59; 1378,69.

Перейдем к расчету режимов резания для сверления отверстия диаметром 18 мм.

Для нашего случая стойкость сверла Т_н =50 мин, а длина рабочего хода будет определяться по формуле:

где L_рез. – длина резания, мм; у – длина врезания, мм; y₁ – длина перебега, мм. Длина рабочего хода при сверлении с условием y= y₁=4 мм составит L_р.х.=21+4+4=29 мм.

Параметр функции

где – минимальное значение подач, мм/об; – нормативная подача на оборот при сверлении, мм/об.

Принятое значение подачи

где – ближайшее меньшее значение знаменателя.

Скорость резания для сверления определяется по формуле

где - нормативное значение скорости резания, м/мин; – соответствующие коэффициенты.

Частота вращения

Согласно ряду чисел частот вращения ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя n_пр.=221,23 мин^-1.

Основное время

Проверим правильность выбора станка по мощности резания и по осевой силе.

Осевая сила

где – табличное значение силы для подачи , – коэффициент по силе.

Мощность резания

где – табличное значение мощности, Н; – коэффициент по мощности; частота вращения, мин^-1.

Полученные значения меньше допустимых значений осевой силы и мощности станка, следовательно, выбранный станок подходит для данной операции.

2.4 Нормирование технологической операции

Нормирование вспомогательных технологических переходов оформляем в виде таблицы 1.

Таблица 1. Нормирование вспомогательных переходов

В таблице не учтено время на измерение детали, входящее в состав вспомогательного времени. В данном случае время на измерение, учитывая периодичность (2% при измерении отверстий, размер которых определяется конструктивными размерами режущих инструментов, какими являются сверла, зенкеры, развертки) перекрывается основным машинным временем.

Время на техническое обслуживание рабочего места - смену режущих инструментов не учитываем, т.к. работа осуществляется с применением только одного режущего инструмента – сверла. Рабочее место при правильной организации должно быть оснащено двумя или более комплектами режущих инструментов: один находится в работе, другой в заточке, третий подготовлен к работе. Регулировка и подналадка инструмента в процессе работы не требуется, так как работа ведется заранее установленным на заданную длину инструментом.

Время на организационное обслуживание (на раскладку инструмента в начале смены и уборку в конце работы, на чистку и смазку станка, на осмотр и опробование станка, уборку станка в конце работы) должно быть учтено. Это время определяется в процентах от оперативного времени

Время перерывов на отдых и личные надобности устанавливается также в процентах от оперативного времени. В данном случае

Таким образом, штучное время:

Принятый порядок последовательности обработки отверстия на радиально-сверлильном станке определяет условия серийного производства с концентрацией обработки на одном рабочем месте.

Для уточнения типа производства, а следовательно, и выбора конструкции кондуктора необходимо сравнить штучное время с тактом выпуска .

Определим такт выпуска:

где – годовой фонд времени, при 2-х сменной работе, ч; N – программа выпуска, шт.

Такт выпуска превышает штучное время – для обеспечения заданной годовой программы достаточно одного станка.

Размер партии

где – периодичность запуска детали, равное 6 дням.

Определим штучно-калькуляционное время

где – подготовительно-заключительное время, 5 минут.

Расчетное количество станков для выполнения операции составит

Количество станков не изменилось и составляет одну единицу.

Тогда фактический коэффициент загрузки оборудования

Следовательно, станок должен быть дозагружен до значения нормативного коэффициента загрузки оборудования = 0,75...0,8. Принимаем его равным 0,8.

Число операций на этих рабочих метах определится как

Коэффициент закрепления операций

что соответствует значению для крупносерийного производства (1 ≤ ≤ 10).

2.5 Разработка теоритической схемы базирования

Из рассмотрения чертежа детали следует, что точность диаметрального размера Ø18 обеспечивается режущим инструментом, а точность положения оси отверстия Ø18 относительно оси отверстия Б (размер 80,5 мм) и торца детали В (размер 177,5 мм) – базированием заготовки и точностью положения направляющих элементов для режущего инструмента относительно установочных элементов приспособления (кондукторные втулки).

Для установки детали в приспособление за базы следует принять поверхности А, Б, В (рис. 2), в качестве установочных элементов для базирования заготовки целесообразно использовать: а) шайбу пальца и подвижную призму – базирование по плоскости, б) цилиндрический палец – базирование по отверстию.

Рис. 2. Схема базирования

3. Разработка конструкции станочного приспособления

На основе ранее составленной схемы базирования в точках, которыми деталь должна опираться на установочные элементы, вычерчиваем выбранные по ГОСТ установочные или опорные элементы - в данном случае шайбу пальца, подвижную призму и цилиндрический палец.

В качестве зажимного устройства используется винтовой зажим с подвижной призмой. Для удобства замены деталей в конструкции имеется быстросъемная шайба. Данный элемент, после его извлечения и отжима призмы, позволяет свободно проходить детали при ее снятии между шпилькой с контргайкой. Деталь зажимается вручную. При проектировании зажимного и фиксирующего устройства по возможности использовались стандартные изделия (шпилька, гайки, винты, ножки), кроме планки и пальца.

Далее были подобраны постоянные кондукторные втулки в количестве четырех штук, которые затем устанавливаются в кондукторную плиту. Закрепленное положение кондукторной плиты относительно станка обеспечивается четырьмя ножками. Роль корпуса приспособления выполняет основание - плита, к которой при помощи винтов и болтов крепились планка для винтового зажима и колодка, используемая в качестве направляющей для подвижной призмы. Резьбовая втулка, установленная в планке, служит для удобства замены резьбы, после ее износа.

Важным условие работоспособности приспособления является возможность легкого удаления из зоны установки детали. Особенно тщательно следует очищать поверхности установочных элементов, поэтому к ним должен быть обеспечен свободный доступ. В разработанном приспособлении такая возможность предусмотрена.

На основании вышеизложенного принимаем предложенную конструкцию одноместного кондуктора (рис.3), жестко закрепленного на столе радиально-сверлильного станка с четырьмя кондукторными втулками с ручным закреплением детали.

Рис. 3. Чертеж кондуктора

4. Расчет приспособления на точность

При расчете точности необходимо определить погрешности изготовления и сборки элементов приспособления в зависимости от параметров, заданных в чертеже детали, а именно:

• допуск на размер 80,5 мм от оси отверстия Ø93 до оси обрабатываемого отверстия Ø18 составляет ±0,015 мм;

• допуск на размер 177,5 мм от торца детали до оси отверстия Ø18 составляет ±0,02 мм.

Определим допустимую погрешность изготовления кондуктора, обеспечивающую получение размера 80,5±0,015 по формуле:

где – допуск на размер заданный в детали, мм; – сумма зазоров, мм; – сумма эксцентриситетов, мм.