Введение
Технологическая основа является важнейшим фактором успешного осуществления технического прогресса в машиностроении. На современном этапе развития машиностроения необходимо обеспечить быстрый рост выпуска новых видов продукции, ускорение её обновленности, сокращение продолжительности нахождения в производстве. Задача повышения производительности труда в машиностроении не может быть решена только за счет ввода в действие даже самого совершенного оборудования. Применение технологической оснастки способствует повышению производительности труда в машиностроении и ориентирует производство на интенсивные методы его ведения.

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить её точность, увеличить производительность труда на операции, снизить себестоимость продукции, облегчить условия работы и обеспечить её безопасность, расширить технологические возможности оборудования, организовать многостаночное обслуживание, применить технически обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Эффективными методами, ускоряющими и удешевляющими проектирование и изготовление приспособлений является унификация, нормализация и стандартизация. Нормализация и стандартизация дают экономический эффект на всех этапах создания и использования приспособлений.

1. Технологическая часть
1.1 Назначение и описание детали
Планшайба - это часть машины, механизма, прибора, служащая для предотвращения попадания грязи и пыли во внутреннюю полость механизма.

Материал детали “Планшайба” - сталь 40Х ГОСТ 4543-71 химический

Состав и механические свойства которой представлены в таблице 1 и таблице 2 соответственно.

Таблица 1 - Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71

Массовая доля элементов,%
C	Si	Mn	S	P	Cr	Ni	Cu	N
0,36-0,44	0,17-0,37	0,5-0,8	0,035	0,035	0,8-1,1	0,3	0,3	0,008

Таблица 2 - Механические состава стали 40Х ГОСТ 4543-71

д,

КСИ,

HRC

490

600

212-248

1.2 Технологический процесс изготовления детали (маршрутный)
Деталь обрабатывается на операциях:

010 Токарная операция

020 Токарная операция

030 Токарная операция

040 Фрезерная операция

050 Сверлильная операция

1.3 Описание технологической операции
020 Токарная операция

1. Точить по контуру поверхности 1,2,3 начерно

2. Точить по контуру поверхности 1,2,3 начисто

3. Расточить по контуру поверхность 4,5 начерно

4. Расточить по контуру поверхность 4,5, начисто

Рисунок 1 - эскиз операции 020

Так как на черновой обработке больше усилия резания чем при чистовой, расчет режимов обработки и расчет усилия зажима выполняется на первый переход.

1.4 Применяемое оборудование
Параметры станка 16К20Ф3

1. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки

над станиной………… 400

над суппортом………. .220

2. Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя….53

3. Наибольшая длина обрабатываемой заготовки…….1000

4. Шаг нарезаемой резьбы:

метрической …………………………. До 20

дюймовой, число ниток на дюйм……... -

модульной, модуль……………………... -

5. Шаг нарезаемой резьбы:

пинчевой, пинч……… -

6. Частота вращения шпинделя, об/мин……. .12,5 - 2000

7. Число скоростей шпинделя……. .22

8. Наибольшее перемещение суппорта:

Продольное……. .900

Поперечное……. .250

9. Подача суппорта, мм/об (мм/мин):

Продольная…… (3 - 1200)

Поперечная……. (1,5 - 600)

10. Число ступней подач……. Б/с

11. Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:

Продольного……4800

Поперечного…….2400

12. Мощность электродвигателя главного привода, кВт……10

13. Габаритные размеры (без ЧПУ):

Длина……. .3360

Ширина…...1710

Высота…….1750

14. Масса, кг ……4000

1.5 Схема базирования заготовки на операции

Выбор технологических баз во много определяет точность изготовления детали и экономичность ее изготовления.

Деталь ”Планшайба” базируется по типовой схеме базирования диска (рисунок 1)

Рисунок 2 - схема базирования детали

установочная база, лишает заготовку трех степеней свободы (опорные точки 1,2,3) торец фланца поверхность А;

двойная опорная, лишает заготовку двух степеней свободы (опорные точки 4,5) наружная целевая поверхность Б;

2. Расчетная часть
2.1 Расчет режимов резания на токарную операцию.
1. К элементам режимов резания относятся:

2. Глубина резания t, мм - это слой материала снимаемого

где - диаметр поверхности, получаемый на предыдущем переходе, мм. - диаметр поверхности на данными переходами

где - максимальный припуск на обработку

4. t при отрезании и прорезании канавок равна ширине резца t=n

5. Подача S, мм/об.

6. Скорость V, м/мин.

7. Число оборотов шпинделя n, об/мин.

Определить режимы обработки для токарной чистовой операции наружного течения поверхности диаметром 165, определить силу резания , основное время на обработку Т.О. и возможность выполнения данной операции на заданном станке.

Исходные данные:

Станок 16К20Ф3

Получаемые параметры: ;

; шероховатость ; ;

Инструмент: Резец проходной упорный

; ; мм; L=170, , T15K6

Стойкость Т=60 (для резцов среднее значение стойкость: Т=30-60)

2.2 Расчет режимов резания на токарную операцию.
1. К элементам режимов резания относятся:

2. Глубина резания t, мм - это слой материала снимаемого

где - диаметр поверхности, получаемый на предыдущем переходе, мм. - диаметр поверхности на данными переходами

где - максимальный припуск на обработку

4. t при отрезании и прорезании канавок равна ширине резца t=n

5. Подача S, мм/об.

6. Скорость V, м/мин.

7. Число оборотов шпинделя n, об/мин.

Исходные данные:

Станок 16К20Ф3

Получаемые параметры: ;

; шероховатость ; ;

Инструмент: Резец проходной упорный

; ; мм; L=170, , T15K6

Стойкость Т=60 (для резцов среднее значение стойкость: Т=30-60)

Материал сталь 45ГОСТ 1050-88 ()

Ход работы:

Определяется глубина резания

1. ,

где - max припуск на обработку, мм.

мм.

Подача выбирается по таблицам справочники

, с учётом поправочного коэффициента

(так как )

;

мм/об

3. Скорость резания определяется по формуле ;

где - коэффициент: m, x, y - показатели степени , = 420; x= 0,15; y= 0, 20; m= 0, 20; Т - стойкость инструмента, Т= 60 мин., t - глубина резания, t= 0,6мм., S - подача, S= 0,3 мм/об

где - поправочный коэффициент учитывающий конкретные условия обработки

где - коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатывания момента

для стали ,

; ;

- коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки , так как обработка не чистовая с коркой, - коэффициент влияния инструментального материала ,

, м/мин

4. Чистота вращения шпинделя определяется по формуле

об/мин.

Для повышения стойкости инструмента принимает n=500мин.

Определяется фактическая скорость резания.

м/мин.

сила резания по формуле

где - постоянная,

- показатели степеней

, , ,

- поправочный коэффициент

где - коэффициент учитывающих влияния качества обрабатываемого материала на силовые зависимости

, n= 0,75,

- поправочные коэффициенты учитывающих влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания.

; ; ; ;

, Н

Проверяются режимы резания по мощности на шпинделе станка,

Для этого определяется мощность резания по формуле:

где - сила резания, Н;

V - факторы скорости резания, м/мин.

601020 - переводной коэффициент

КВт

Определяется мощность на шпинделе станка с учётом коэффициента полезного действия КПД ()

где - мощность на шпинделе, КВт, - мощность двигателя станка, КВт, (16К20Ф3) =10т, - для металлорежущих станков равна 0,7 - 0,8

= 0,7 - 0,8

КВт

Вывод: Так как условие соблюдается (0,4<7,7), таким образом

выбранные режимов обработки осуществимы на станке 16К20Ф3

9. Определяем основное время по формуле

где L - расчётная длина обработки; мм

Которую рассчитывают по формуле

где - длина обрабатываемого поверхности (=5мм), - величина врезания и перебега инструмента (=5мм), - дополнительная длина на взятие пробной стружки.

Так как обработка автоматическая на ЧПУ таким образом (=0)

- количество проходов

Все полученные выше результаты сведём в таблицу

Таблица 1 - Параметры обработки на токарной операции.

мм

мм/об

об/мин.

Pz,

Nраз

кВт

То,

мин.

165

0,6

0,3

500

1,0

216

0,9

0,03

2.3 Расчет усилия зажима
Приложенные к заготовке силы должны предотвратить возможный отрыв заготовки, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление заготовки в течение всего времени обработки.

Сила зажима заготовки при данном способе закрепление определяется по следующей формуле:

(1)

где Dз - диаметр заготовки, Dз=200мм,

f - коэффициент трения на рабочей поверхности зажима f=0,18

Рz - сила резания Рz =216 Н

L - зажимное расстояние детали, L=35мм;

K - коэффициент запаса, который определяют по формуле:

, (2)

где K0 - гарантированный коэффициент запаса K0=1,5;

K1 - поправочный коэффициент, учитывающий

вид поверхности детали K1=1,0

K2 - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента K2 =0,95

K3 - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при обработке прерывистых поверхностей детали K3=1,2

K4 - поправочный коэффициент, учитывающий непостоянность силы зажима различаемой силовым приводом приспособления K4=1,0

K5 - поправочный коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукоятки в ручных зажимных устройствах K5 =1,0

Так как значение коэффициент K меньше 2,5, то принимается значение 2,5

Расчет силового привода

Так как зажим заготовки осуществляется без промежуточного звена, то усилие на штоке будет равно силе зажима заготовки, то есть

Н.

Диаметр пневмоцилиндра двух стороннего действия при подаче воздуха бесштока, определяется по следующей формуле:

(3)

где p - давление сжатого воздуха, p=0,40МПа;

- КПД, =0,9

d - диаметр штока.

В формуле для упрощения расчета опускается КПД, но для надежности зажима найденную силу Q на штоке увеличивают в 1,5 раза.

Тогда формула для Q принимает вид

, (4)

Откуда

, (5)

Принимая р=0,4 МПа (), находится диаметр пневмоцилиндра:

, (6)

мм

Диаметр пневмоцилиндра принимается равным 75 мм.

Диаметр штока будет равен мм., мм.

Действительное усилие на штоке:

(7)

Н.

3. Конструкторская часть
3.1 Описание конструкции приспособления
Для обработки заготовок на токарных станках применяют пневматические трехкулачковые патроны с регулируемыми кулачками. Применение регулируемых кулачков обусловлено необходимостью обработки заготовок различных размеров. Частые перестановки кулачков (или наладок) вызывают необходимость их протачивать или шлифовать, что, естественно, затрудняет переналадку, особенно в течение рабочего дня. Показанная конструкция позволяет не только регулировать кулачки в зависимости от формы заготовки или ее размеров, но и быстро переналаживать патрон для работы в центрах.

В корпусе 2 патрона находится муфта 1, соединенная резьбой с тягой пневматического привода. В проточку муфты входят длинные концы трех рычагов 3, а их короткие концы - в пазы ползушек 4, соединенных винтами 5 с кулачками 6. На торцевую поверхность патрона нанесена кольцевая риска 7, а на кулачках имеются деления, позволяющие предварительно устанавливать кулачками. При переналадке патрона для работ в центрах в центральное отверстие вставляют переходную втулку с нормальным центром, а одним из кулачков используют в качестве поводка.

3.2 Описание работы приспособления
При подаче сжатого воздуха в безштоковую часть пневмоцилиндра муфта 1 перемещается в левую часть, передвигая длинные концы трех рычагов 3. При этом их короткие концы освобождаются от пазов ползушек 4. Таким образом при помощи соединенных винтами 5 кулачки 6 зажимаются.

При подаче сжатого воздуха в штоковую часть пневмоцилиндра муфта 1 возвращается в правую часть, передвигая длинные концы трех рычагов 3. При этом их короткие концы возвращаются в пазы ползушек 4, и таким же образом при помощи соединенных винтами 5 кулачки 6 разжимаются.

3.3 Разработка технических требований на приспособление
Усилия зажима Q = 698 Н

Давление воздуха в пневмосистеме (р=0,4 МПа)

Заключение
Приспособление - это технологическая оснастка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении технологической операции.

Использование приспособлений способствует повышению точности и производительности обработки, контроля деталей и сборки изделий, обеспечивает механизацию и автоматизацию технологических процессов, снижение квалификации работ, расширение технологических возможностей оборудования и повышение безопасности работ. Применение приспособлений может существенно снизить время установки и тем самым повысить производительность процесса там, где время установки объекта соизмеримо с основным технологическим временем.

Снижение времени на обработку детали, увеличение производительности труда обеспечило - разработка специального станочного приспособления - трехкулачкового патрона с пневмозажимом.

Сила зажима Q =1517 Н.

Сила резания Рz =216 Н.

Диаметр пневмоцилиндра D =75

Список литературы
1. Филонов И.П. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для вузов / И.П. Филонов, Г.Я. Беляев, Л.М. Кожуро и др.; Под общ. ред. И.П. Филонова. - +СФ. - Мн.: "Технопринт", 2003. - 910 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2 /Под ред. Дальского А.М., Суслова А.Г., Косимовой А.Г., Мещерякова Р.К. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2001. - 944с. ил.

3. Павлов В.В. Основные задачи технологического проектирования: Учебное пособие / В.В. Павлов, М.В. Пожидаев, Э.П. Орловский и др. - М.: Станкин, 2000. - 115 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1/Под ред.А.М. Дальского, Косиловой А.Г., Мещерякова Р.К., Суслова А.Г., - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение - 1, 2001. - 912с., ил.

5. Суслов А.Г. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов. - М.: Машиностроение, 2004. - 400 с.

6. Жуков Э.Л. Технология машиностроения: Учебное пособие для вузов / Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. - М.: Высшая школа, 2003.

Кн.1: Основы технологии машиностроения. - 278 с.

Кн.2. Производство деталей машин. - 248 с.

7. Схиртладзе А.Г. Технологическое оборудование машиностроительных производств / А.Г. Схиртладзе, В.Ю. Новиков; Под ред. Ю.М. Соломенцева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2001. - 407 с.

8. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управление. ч.2. Нормативы режимов резания. - М.: Экономика, 1990.

9. Схиртладзе А.Г. Станочник широкого профиля: Учебник для проф. учеб, заведений / А.Г. Схиртладзе, Новиков В.Ю. - 3-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2001. - 464 с.

10. Прис Н.М. Базирование и базы в машиностроении: Методические указания к выполнению практических занятий по курсу "Основы технологии машиностроения" для студентов дневного и вечернего отделений спец.120100 "Технология машиностроения" / Н.М. Прис. - Н. Новгород.: НГТУ, 1998. - 39 с.

Нормативные ссылки
1. ГОСТ ЕСКД 2.104-68 Основные надписи.

2. ГОСТ ЕСКД 2.105-95 Общие требования к текстовым документам.

3. ГОСТ ЕСКД 2.109-73 Основные требования к чертежам.

4. ГОСТ ЕСКД 2.308-79 Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.

5. ГОСТ ЕСКД 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей.

6. ГОСТ ЕСКД 3.1103-82 Основные надписи.

7. ГОСТ ЕСТД 3.1105-84 Форма и правила оформления документов общего назначения.

8. ГОСТ ЕСТД 3.1107-81 Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические изображения.

9. ГОСТ ЕСТД 3.1109-82 Термины и определения основных понятий.

10. ГОСТ ЕСТД 3.1118-82 Формы и правила оформления маршрутных карт.

11. ГОСТ ЕСТД 3.1127-93 Общие правила выполнения текстовых технологических документов.

12. ГОСТ ЕСТД 3.1128-93 Общие правила выполнения графических технологических документов.

13. ГОСТ ЕСТД 3.1129-93 Общие правила записи технологической информации в технологических документах на технологические процессы и операции.

14. ГОСТ ЕСТД 3.1130-93 Общие требования к формам и бланкам документов.

Приложение

Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание

				Документация

А1			КП 04.00.00 СБ	Сборочный чертеж	1

				Детали

		1	КП 04.00.01	Корпус	1	Ст. 20ГОСТ 1050-88
		2	КП 04.00.02	Призма	1	Ст.40ХГОСТ4543-71
		3	КП 04.00.03	Наконечник	1	Ст.40ХГОСТ4543-71
А3		4	КП 04.00.04	Поршень	1	Ст.45ГОСТ 1050-88
А3		5	КП 04.00.05	Крышка	1	Ст.40ХГОСТ4543-71
		6	КП 04.00.06	Шайба	4	Ст.40ХГОСТ4543-71
А3		7	КП 04.00.07	Шток	1	Ст. У10ГОСТ 1435-99

				Стандартные изделия

		8	КП 04.00.08	Винт М5-6gЧ12 ГОСТ 1478-84	4
		9	КП 04.00.09	Манжета 1-16-1 ГОСТ 6678-72	1
		10	КП 04.00.10	Кольцо 095-100-30-0 ГОСТ 18829-73	1
		11	КП 04.00.11	Винт М5-6gЧ12 ГОСТ 17475-80	4
		12	КП 04.00.12	Гайка М16 ГОСТ 5929-70	2
		13	КП 04.00.13	Шайба 24 ГОСТ 11371-78	1
		14	КП 04.00.14	Винт М10-55gЧ14 ГОСТ1491-80	2
		15	КП 04.00.15	Штифт 2.10х30 ГОСТ 3128-70	2

Спецификация приспособления для точения