Расчет и проектирование дискового долбяка и участка инструментального цеха (стр. 7 из 16)
Спроектированный технологический процесс имеет следующие преимущества:
1. Меньшее штучное время на обработку детали, что уменьшает трудоемкость производства.
2. Повышение производительности труда.
3. Уменьшение материальных затрат на производство.
При усовершенствовании технологии по обработке долбяка были произведены в базовом технологическом процессе следующие изменения:
- все токарные станки заменены на станки с ЧПУ. Данное изменение приводит к сокращению маршрута обработки детали, так как позволяет улучшить качество обработки, а следовательно дает возможность отказаться от слесарных операций. Еще применение станков с ЧПУ сокращает штучное время, что в свою очередь ведет к уменьшению постоянных затрат (и переменных тоже), которые ложатся на себестоимость продукции;
- для растачивания отверстий Æ44 мм, Æ80 мм, выточки 2 мм, точения Æ144 мм применяем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3. Это позволяет обработать эти поверхности с одного установа;
- для точения Æ144 с получением угла 100 применяем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3;
- для получения угла 60 применяем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3;
- для обработки зубьев долбяка применяем зубофрезерный станок с ЧПУ 5В370ПФ2, который за счёт применения червячных модульных фрез даёт максимальную производительность;
- на внутришлифовальной операции применение внутришлифовального станка с ЧПУ 3М227ВФ2Н позволяет обработать одновременно посадочное отверстие и торец;
- применение зубошлифовального станка с ЧПУ также сокращает время обработки долбяка;
- в базовом технологическом процессе применяются напайные резцы, а в разработанном, они заменены на сборные резцы с механическим креплением пластин из твердого сплава, что тоже приводит к сокращению штучного времени;
Операционный технологический процесс приведен в приложении А.
2.8 Выбор средств и методов контроля изделия
В серийном и массовом производстве для снижения времени на измерения непосредственно в процессе обработки, т.е. не снимая заготовку со станка, используют калибры и специальные шаблоны.
Достоинством калибров являются:
− простота конструкции, относительная лёгкость изготовления, а, следовательно, и невысокая стоимость;
− контроль производится в условиях, приближённых к условиям сборки, что обеспечивает с высокой вероятностью собираемость деталей и обеспечение взаимозаменяемости;
− благодаря простоте применения они доступны операторам невысокой квалификации;
− высокая износостойкость.
Недостатками калибров является:
− отсутствие числовых данных о размере объекта;
− неизвестна погрешность контроля, так как она обуславливается не только размерами калибра, но и размерами детали, состоянием её поверхности, неопределённым измерительным усилием, температурными деформациями и т.д.
− не выявляется практически погрешность геометрической формы при существующих конструкциях калибров, что приводит к быстрому износу контролируемых объектов в работе.
Контроль изделия согласно данному технологическому процессу осуществляется пооперационно. В качестве измерительных и контрольных инструментов при изготовлении долбяка используем: шаблоны специальные, калибры-скобы, калибры-пробки.
Шероховатость поверхности контролируем путём сравнения обработанных поверхностей с образцами шероховатости.
3. Конструкторская часть
3.1 Расчет и проектирование установочного приспособления
Для обработки деталей типа тел вращения в качестве установочных приспособлений на токарных станках используются трехкулачковые патроны. Эти патроны обладают достаточной силой зажима заготовки. Но на закрепление заготовки в ручном патроне затрачивается большое время. Для автоматизации процесса закрепления-раскрепления, а, следовательно, и повышения быстродействия было решено установить на станок трехкулачковый патрон с пневмоприводом.
Пневматический патрон (рис.3.1) предназначен для быстрого закрепления и раскрепления деталей на токарном станке. Патрон состоит из сборного поршня 1, корпуса пневмоцилиндра 4, к которому крепятся крышки 5 и 6 винтами 16. Герметичность пневмоцилиндра достигается за счёт прокладки 12 и манжет 19, 20, 21. Корпус цилиндра одевается на шлицевую втулку 10. На крышку цилиндра, за счёт замка 2, крепится корпус 3, который базируется на шлицевой втулке 10 по конической поверхности. В корпусе 3 расположены ползуны 8, которые передвигаются по направляющим. К ползунам, посредством болтов 14, 15, крепятся кулачки 7. К поршню, за счёт гайки 17, крепится тяга 11, которая запирает замок. Для точного позиционирования тяги в осевом направлении предусмотрена проточка. В неё вставляется штифт 25.
При подаче воздуха из камеры в пневмоцилиндр, поршень 1 передвигается вправо и за счёт клинового механизма передвигает вниз ползуны 8, к которым крепятся кулачки 7 и происходит закрепление заготовки.
Раскрепление заготовки происходит следующим образом: в пневмоцилиндр подаётся воздух, поршень 1 передвигается влево.
Благодаря зазору в ползуне и подпружиненной гильзе 13, ползуны 8 передвигаются вверх.
Рисунок 3.1 - Патрон трёхкулачковый пневматический
Изобразим схему зажима заготовки в патроне. Расставим силы, действующие на заготовку при точении поверхности (рис.3.2).
Рисунок 3.2 - Схема сил, действующих на заготовку
Рисунок 3.3 - Расчетная схема закрепления
Сила резания Pz, определенная при расчете режима резания Pz=1619 Н.
Момент силы Pz на диаметре 44 мм составит:
Мр= Pz∙d/2; (3.1)
Мр=1619∙0,44/2=356 Н∙м
Величину силы зажима определим:
; (3.2)где f1 и f2 - коэффициенты трения, соответственно по периметру и образующей базовой поверхности заготовки;
К - коэффициент запаса.
Для того, чтобы выразить силы трения через составляющие силы резания, запишем 2 уравнения статики:
(3.3)ΣPox=0; F2-Px=0, откуда F1=Pzd/d1; F2=Px
d - диаметр обрабатываемой поверхности,
d1 - диаметр базовой поверхности.
Подставим значения сил трения в уравнение силы зажима и получим:
; (3.4)K=K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6; (3.5)
где К0=1,5 - гарантированный запас,
К1 =1,2 - учитывает вид выполняемой операции,
К2 =1…1,8 - учитывает вид обработки и изменение сил, связанных с затуплением инструмента.
К3 =К4 =К5=1,0 - учитывает вид привода и характер закрепления заготовки (механизированный привод).
К6=1,0 - учитывает характер контакта установочных элементов с базовой поверхностью заготовки.
Силу W на штоке механизированного привода определяют в зависимости от требуемой силы зажима обрабатываемой детали, т.е.
; (3.6)где
- угол клина, =17;k - коэффициент запаса, k=1,5.
Тогда с учётом пружины:
; (3.7)где Fпр - рабочее усилие пружины, Fпр=40 Н.
Диаметр гидропривода равен:
; (3.8)где
- диаметр цилиндра, мм;d - наружный диаметр втулки, d=120 мм;
p - давление воздуха, р=0,4 МПа; η - КПД, η=0,9
; (3.9) 
Т.к. заготовка Ш150 мм, то из конструктивных соображений принимаем диаметр цилиндра D=300 мм.
3.2 Расчет и проектирование контрольного приспособления
Сконструированное контрольное приспособление предназначено для контроля радиального биения по вершинам и впадинам зубьев долбяка (рис.3.4).