Проектирование технологической оснастки. конструкция СП должна обеспечивать свободное или принудительное удаление СОЖ и стружки. способ соединения СП со станком должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления в процессе эксплуатации
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Аннотация
Технологическая оснастка является важнейшим фактором успешного осуществления технического прогресса в машиностроении.
Применение технологической оснастки, особенно переналаживаемого типа не только обеспечивает, но и расширяет технологические возможности как универсальных, так и станков с ЧПУ, гибких производственных модулей и робототехнических систем.
Курсовая работа по курсу “Проектирование технологической оснастки” является самостоятельной работой студента в области основной специальности и отражает знания студентов, полученные при изучении режущего инструмента, технологии машиностроения, металлорежущих станков и станочных приспособлений.
Основные цели курсовой работы:
Закрепить знания, приобретённые при изучении данной дисциплины;
Получить практические навыки по проектированию приспособлений.
Введение
Темой данной курсовой работы по курсу “Проектирование технологической оснастки” является разработка специального приспособления для обработки детали “Вал” на одну операцию в условиях крупносерийного производства.
Работа состоит из расчетной, пояснительной (записки) и графической (чертежей) частей. Графическая часть работы представляет собой сборочный чертёж приспособления.
1. Исходная информация дл я проектирования приспособления
Необходимо спроектировать специальное приспособление на одну из операций маршрута обработки предложенной детали, имея следующие исходные данные:
чертеж детали “Вал”;
объем производства - крупносерийное.
2. Те хнологический маршрут обработки
00 оп. Заготовительная
05 оп. Фрезерно-центровальная
10 оп. Токарная черновая слева
15 оп. Токарная черновая справа
15 оп. Токарная чистовая слева
20 оп. Токарная чистовая справа
25 оп. Шпоночно-фрезерная
30 оп. Шпоночно-фрезерная
35 оп. Шлифовальная слева
40 оп. Шлифовальная справа
45 оп. Моечная
50 оп. Контрольная
Назначаем следующую схему базирования:
Двойная направляющая база, лишает деталь 4х степеней свободы, устанавливаем деталь на две призмы.
Опорная база, лишает тело одной степени свободы, упор.
оснастка машиностроение проектирование зажим
3 . Точностной расчет приспособления
Базирование обрабатываемого вала производится по призмам с углом б=90 o .
еб 20 = 0, так как базирование не влияет на размер.
еб 16,5 = = 0.0045 мм
еб 3 = 0, так как технологическая база совпадает с конструкторской.
еб 6 = 0, так как зависит от режущего инструмента, не зависит от базирования.
Для обеспечения заданной точности обработки при работе на настроенном станке необходимо выдержать следующую зависимость:
где =0,5 мм - допуск на размер детали;
0,17 мм - допуск на неточность изготовления установочных элементов приспособления, влияющих на точность обработки;
Обр = 0,0045мм - сумма погрешностей;
У = 0,11 мм - погрешность установки.
Таким образом приспособление обеспечивает необходимую точность обработки.
4 . Обоснование выбора зажимного устройства с учетом типа произво д ства
В данной курсовой работе применен ручной зажим, т.к. это не вызовет необходимости приложения значительного усилия со стороны рабочего при выполнении операции. Хотя можно сказать, что механизация приводных устройств к приспособлениям позволяет повысить производительность станков и облегчить труд рабочих при возможности регулирования скорости и потребной силы для выполнения того или другого элемента операции технологического процесса. В настоящее время механизируют, а во многих случаях и автоматизируют, установку и закрепление обрабатываемых деталей, поворот приспособлений в процессе обработки, снятие обработанных деталей со станков, транспортировку их для последующей обработки и др.
5, Расчет режимов резания
Фрезеровать паз под размеры: B=20 мм; t=8.5 мм.
Исходя из материала детали, материала фрезы и обработки поверхности назначить:
Подача на зуб: s = 0,15 мм/зуб
Период стойкости инструмента: Т = 25 мин
Скорость резания:
где С v =58; q=0,2; y=0,4; m=0,15; x=0,5; u=0,1; p=0,1; Т=25 мин;
Число оборотов:
Принять n=250 об/мин.
Сила резания
где: C p = 30 - коэффициент;
x = 0,83; y = 0,65;u = 1,0; q = 0,83; w = 0 - показатели степени;
t = 8.5 мм - глубина резания;
S z = 0,15 мм - подача;
B = 20 мм - ширина фрезерования;
Z = 10 - количество зубьев фрезы;
D = 4 мм - диаметр фрезы;
n = 250 об/мин - частота вращения фрезы.
Момент резания
Мощность резания
6 . Расчет необхо димого усилия зажима
Необходимо определить надежность закрепления детали, исходя из следующих соображений. При фрезеровании шпоночного паза дисковой трехсторонней фрехой возникает горизонтальная сила, действующая вдоль оси детали, сдвигающая сила - окружная сила резания Р окр. Под действием силы зажима от прихвата возникают силы трения, удерживающие деталь, которые должны быть в 2-3 раза больше, чем Р окр. На деталь, лежащую на призмах и находящуюся под действием силы зажима, действуют три силы трения, составляющие общую силу трения:
где Т 1 - сила трения между деталью и прихватом.
Т 2 - сила трения между деталью и призмой.
Сила трения между деталью и прихватом:
где f- коэффициент трения (f=0,16).
Сила трения между деталью и призмой: ,
После подстановки значений получим: .
Получаем
Находим окружное усилие:
К - коэффициент запаса, в свою очередь находится по формуле:
где К0 - гарантированный коэффициент запаса, равный 1,5. К1 - коэффициент, учитывающий вид технологической базы, для чистовых баз, как в данном случае, К1=1.
К2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, при фрезеровании чугуна и стали К2=1,2.
К3 - коэффициент, учитывающий прерывистость резания, при фрезеровании К3=1,3.
Тогда P заж = 8520Н.
7. Расчёт зажимного усилия
Расчёт зажимного усилия по формуле
,
где -исходное усилие, Н;
- плечо, на котором прилагается усилие, мм;
- средний радиус резьбы, мм;
- угол подъёма резьбы, град;
- приведенный угол трения в резьбе, град;
- коэффициент трения, безразмерная величина;
- наружный диаметр опорного торца гайки, мм;
- зажимное усилие;
Преобразуем формулу для вычисления зажимного усилия.
Сила зажима будет обеспечена с двух кратным запасом. Округлим необходимую силу прижима до 5000 Н.
Из расчета на прочность определим минимально допустимый диаметр шпильки:
Материал шпильки Ст 5, [? р ]=185Мпа
мм
Принимаем шпильку М10-6gx75 ГОСТ22042-76
8 . Описание работы приспособления
В приспособлении деталь двойной направляющей базой устанавливается в губки тисков, опорной базой упирается в упор. Закрепление осуществляется перемещением губок тисков к детали: вращательное движение ходового винта с правой и левой резьбой преобразуется в поступательное движение тисков. После закрепления деталь фиксируется опорной скрытой базой.
9 . Определение требований техники безопасности и удобства обслуж и вания
Обеспечение безопасности работы пневматических приспособлений - важнейшая задача конструктора. Перечислим требования безопасности к СП:
- наружные элементы конструкции СП не должны иметь поверхностей с неровностями (острые углы), представляющими источник опасности;
- конструктивные элементы СП, выходящие за габариты стола станка, не должны препятствовать работе станка;
- способ соединения СП со станком должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления в процессе эксплуатации;
- конструкция СП должна обеспечивать свободное или принудительное удаление СОЖ и стружки;
- должна обеспечиваться безопасность установки и снятия заготовок;
- зажимные рукоятки СП не должны создавать опасности при работе станка, их перемещения не должны быть направлены в зону обработки;
- не допускается выступание штифтов над поверхностью соединяемых деталей, а также концов винтов и шпилек над гайкой на размер, большей половины диаметра резьбы.
Литература
Андреев Г.Н. «Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства», М.: Высш. шк., 1999, 415с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя
в 3-х т., М.: Машиностроение, 1982.
Вардашкин Б.Н. справочник: «Станочные приспособления» в 3-х т., М.: Машиностроение, 1984.
Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя, М.: Машиностроение, 1972, 2 т., 695 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Технологическая основа как важнейший фактор успешного осуществления технического прогресса в машиностроении. Проведение основных расчетов: момент резания, закрепление заготовки, зажимный механизм, силовой привод. Конструкция станочного приспособления.
контрольная работа , добавлен 14.06.2011
Технологическая оснастка как важнейший фактор осуществления технического процесса в машиностроении. Основные этапы проектирования приспособления для изготовления отверстий в детали типа "рычаг". Служебное назначение приспособления, основные расчеты.
реферат , добавлен 04.03.2011
Проектирование приспособления для зажима детали "Колесо рабочее". Составление операционного эскиза. Проверка условий возможности перемещения заготовки. Расчет погрешности базирования, усилия зажима заготовки, основных параметров зажимного приспособления.
контрольная работа , добавлен 03.06.2014
Назначение станочного приспособления. Принцип работы универсального переналаживаемого приспособления для обработки детали "Бракет". Расчет погрешности установки. Оценка усилия зажима заготовки в приспособлении и основных параметров зажимного механизма.
курсовая работа , добавлен 08.07.2015
Технологическая оснастка в машиностроении как дополнительные устройства к технологическому оборудованию, используемые для установки и закрепления заготовок, деталей, сборочных единиц, режущего инструмента, главные задачи и приемы, реализуемые операции.
курс лекций , добавлен 25.12.2011
Проектирование универсально-сборного станочного приспособления. Описание конструкции вспомогательного инструмента. Расчет точности элементов приспособления. Расчет сил резания, усилия зажима и зажимного механизма. Описание конструкции приспособления.
курсовая работа , добавлен 18.08.2009
Проектирование специального станочного приспособления. Разработка эскизных вариантов будущей компоновки приспособления. Расчет погрешности базирования заготовки, необходимого усилия для её закрепления. Определение основных параметров зажимного устройства.
курсовая работа , добавлен 03.11.2013
Компоновка приспособления для сверления радиального отверстия диаметром 6 мм в детали типа тел вращения. Обоснование конструкции приспособления. Расчёт основных параметров силового узла, режима обработки поверхности и потребного усилия закрепления.
курсовая работа , добавлен 16.02.2011
Определение типа производства, его характеристика. Разработка схемы базирования. Расчет усилия зажима. Выбор конструкции приспособления для сверления. Определение силы закрепления. Выбор зажимного устройства. Расчёт на прочность механизма блокировки.
курсовая работа , добавлен 22.04.2015
Приспособления механосборочного производства как основная группа технологической оснастки. Планшайба: часть механизма, служащая для предотвращения попадания грязи и пыли в его внутреннюю полость. Технологический процесс изготовления детали (маршрутный).
Липецкий государственный технический университет
Курсовой проект по технологии машиностроения
Проектирование технологической оснастки
Работу выполнил:
студент гр.
Преподаватель:
Техническое задание
Спроектировать специальное приспособление для последовательной обработки трех отверстий Ø100Н7.
Вариант 7.
М = 80 Н∙м.
Предварительно обработано отверстие Ø80Н7 и плоскости А и В.
приспособление деталь модель обработка
Введение
Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства, используемые при механической обработке; сборке и контроле изделий. Приспособления, рабочие и контрольные инструменты вместе взятые называют технологической оснасткой, причем приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой ее частью. Наиболее значительную их долю (80 – 90%) составляют станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.
Данный курсовой проект посвящен проектированию специального приспособления для последовательной обработки трех отверстий Ø100Н7. Он включает в себя пояснительную записку и сборочный чертеж приспособления.
В пояснительной записке приведены необходимые расчеты для проектирования приспособления. В ней рассмотрены следующие вопросы: выбор схемы базирования; разработка установочных элементов; расчет сил, действующих на заготовку; расчет силы закрепления; расчет механизмов закрепления; вопросы точности приспособления; общие принципы конструирования. В качестве приложения в пояснительной записке приведена спецификация к сборочному чертежу.
Графическая часть проекта состоит из сборочного чертежа приспособления, определяющего его конструкцию.
1. Анализ и выбор схемы базирования
Прежде чем приступить к анализу вариантов схем базирования, выясним на основании эскиза детали размеры, характеризующие обрабатываемые поверхности, а также размеры, связывающие их с другими поверхностями и их точность .
В связи с тем, что оси обрабатываемых отверстий горизонтальны выберем в качестве оборудования сверлильный станок с горизонтальной осью вращения (возможно использование фрезерных станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, имеющих возможность производить операцию сверления в горизонтальном направлении).
Точность диаметров отверстий (Ø100Н7) обеспечивается инструментом и станком. Точность расположения отверстий относительно боковых и нижней граней детали необходимо обеспечить базированием. Так как на эти размеры допуски не заданы, то берем допуски на них: ±IT14/2. Получаем. Размер от нижней грани: 120±0,435. Размеры от боковых граней: 105±0,435; 170±0,5.
Рассмотрим три возможные схемы базирования. Важнейшими принципами, которые следует соблюдать при выборе схемы базирования, являются принципы постоянства баз на основных операциях и принцип совмещения баз, который позволяет минимизировать погрешности базирования.
Рассмотрим первую схему базирования (рис. 1).
В этой схеме деталь базируется по трем плоскостям. Базирование по нижней грани отнимает три степени свободы (установочная база); базирование по задней стенке отнимает две степени свободы (направляющая база) и базирование по левой грани отнимает одну степень свободы (опорная база), в соответствии с правилом шести точек.
Достоинством этой схемы является то, что здесь совмещены технологическая и измерительная базы. Нижняя грань является технологической и измерительной базой. Задняя грань также является технологической и измерительной базой. Недостатком этой схемы базирования является то, что эти базовые поверхности еще не обработаны, кроме левой боковой поверхности.
Рассмотрим вторую схему базирования (рис. 2).
Отличие второй схемы от первой заключается в том, что вместо необработанной базовой поверхности (задней стенки), мы берем обработанную базовую поверхность отверстия Ø80Н7.
Преимущество этой схемы базирования в замене необработанной базовой поверхности, обработанной базовой поверхностью. Недостаток в том, что отверстие Ø80Н7 никак не связано с отверстиями Ø100Н7, т.е. технологическая и измерительная базы не совпадают.
Рассмотрим третью схему базирования (рис. 3).
В качестве установочной базы возьмем обработанную поверхность А, в качестве направляющей базы возьмем отверстие Ø80Н7, а в качестве опорной базы возьмем поверхность Б.
Достоинства этой схемы: в качестве баз используем предварительно обработанные поверхности. Недостаток: несовпадение технологических и измерительных баз. Окончательно выбираем третью схему.
2. Выбор и разработка установочных элементов
Определим установочные элементы и места их расположения. Стандартные установочные элементы выберем согласно рекомендациям . При выборе установочных элементов будем руководствоваться следующими основными требованиями:
· Установка заготовок по чистовым плоским базовым поверхностям должна производиться на опорные пластины или опорные штыри с плоской головкой. При установке заготовок на опорные пластины погрешность базирования в два раза меньше, чем на штыри.
· Количество опор при базировании призматических заготовок по чистовым базам может быть любым.
· При установке заготовки по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям заготовка не должна опираться на буртики установочных (центрирующих) пальцев. Рабочая высота направляющей части пальца (активная высота пальца) во избежание заклинивания при снятии заготовки определяется согласно рекомендациям .
· Опоры следует располагать таким образом, чтобы уменьшить погрешность, связанную с неточностью их изготовления по высоте, т.е. на максимальном друг от друга расстоянии. Кроме того, силы закрепления должны равномерно распределяться между опорами, таким образом результирующая сила закрепления должна проходить через центр тяжести фигуры, образованной опорами.
· Если стандартные установочные элементы не удовлетворяют условиям выполнения операции, необходимо разрабатывать элементы новой конструкции.
В качестве нижних опор возьмем опорные пластины:
Пластина 7034-0470 h6 ГОСТ 4743-68.
Основные размеры: H = 16h6; L = 160 мм; B = 25 мм; 2 исполнение.
В качестве боковой опоры возьмем постоянную опору с плоской головкой:
Опора 7034-0282 h6 ГОСТ 13440-68.
Основные размеры: D = 20 мм; H = 12h6; L = 28 мм.
Опору в корпус приспособления установим по посадке Н7/s7.
Для базирования по отверстию Ø80Н7 применим установочный палец. Установочный палец разработаем, основываясь на ГОСТ 16898-71.
3. Расчет сил, действующих на заготовку в процессе обработки
При сверлении тангенциальная составляющая силы резания определяется по формуле:
где М – момент резания,
d – диаметр отверстия.
Р τ = 2·80/0,1 = 1600 Н
Осевая сила:
Р у = 800 Н.
4. Разработка силовой схемы и расчет силы закрепления
Рассмотрим силы, действующие на деталь в процессе сверления каждого из трех отверстий. Схема сил, действующих на деталь в процессе сверления первого и второго отверстия, приведена на рис. 4. Тангенциальную составляющую силы резания Р τ разложим на две силы: Р х и Р z . Силы Р х ’, Р у ’, Р z ’ действуют на деталь при сверлении первого отверстия. Силы Р х ”, Р у ”, Р z ” действуют на деталь при сверлении второго отверстия.
Из схемы видно, что сдвигу от действия сил Р у ’, Р х ” препятствует опора 6. Сдвигу от действия силы Р х ’, Р y ” и отрыву от действия сил Р z ”, Р z ’ препятствуют опоры 4, 5 (установочный палец).
Схема сил, действующих на деталь, в процессе сверления третьего отверстия приведена на рис. 5. Сдвигу детали от силы Р у ”’ и отрыву детали от силы Р z ”’ препятствуют опоры 4, 5 (установочный палец). Сила Р х ”’ стремится сдвинуть деталь относительно опор 1-3. Расчетная схема для силы закрепления Р з приведена на рис. 6 . Сдвигу от силы R = Р х ”’ препятствуют силы трения, возникающие в местах контактов детали с упорами и зажимным механизмом.
Сила закрепления:
Р з = КR/(f оп + f зм),
где К = К 0 ·К 1 ·К 2 ·К 3 ·К 4 ·К 5 ·К 6 – коэффициент запаса надежности.
К 0 , К 1 , К 2 , К 3 , К 4 , К 5 , К 6 – коэффициенты, учитывающие нестабильность силовых воздействий на деталь.
По справочным материалам определяем: К 0 = 1,5; К 1 = 1; К 2 = 1,15; К 3 = 1; К 4 = 1,3; К 5 = 1; К 6 = 1,5.
К = 1,5·1·1,15·1·1,3·1·1,5 = 3,36
R = Р х ”’ = (0,3…0,4) · Р τ = (0,3…0,4) · 1600 = 560 Н
f оп = 0,16 – коэффициент трения между деталью и опорами .
f зм = 0,2 – коэффициент трения между деталью и зажимным механизмом .
Р з = 3,36·560/(0,16 + 0,2) = 5226 Н.
5. Расчет силовых механизмов и привода приспособления
В качестве зажимного механизма применим винтовой механизм.
Преимущества винтовых элементарных зажимных механизмов: простота и компактность конструкции; широкое использование стандартизованных деталей; удобство в наладке, что позволяет успешно применять винтовые зажимные устройства в конструкциях прогрессивных переналаживаемых приспособлений; хорошая ремонтопригодность; возможность получать значительную силу закрепления заготовок при сравнительно небольшом моменте на приводе; способность к самоторможению; большой ход нажимного винта (гайки), позволяющий надежно закреплять заготовку со значительными отклонениями размеров.
Проектирование технологических процессов механической обработки начинается с тщательного изучения исходных данных проектирования: сборочного и рабочего чертежей изделий с соответствующими техническими условиями изготовления детали, чертежа исходной заготовки и размеров программного задания. Изучаются и такие дополнительные условия проектирования, как наличие или отсутствие оборудования, на котором предполагается осуществить изготовление проектируемого изделия; возможности модернизации оборудования; наличие производственных площадей для расширения производства; возможности применения совершенных видов исходных заготовок, прогрессивного инструмента и приспособлений и т. п. По величине программного задания и размерам производственной партии определяются коэффициент закрепления операций, тип и серийность производства и необходимые такт и ритм обработки заготовок.
После этого (в условиях серийного и единичного производств) по технологическим классификаторам заготовок, обрабатываемых на данном предприятии (в цехе), анализируется возможность изготовления данной заготовки по существующим на предприятии типовым или групповым технологическим процессам или на действующих групповых переменно-поточных или автоматических линиях.
При отсутствии возможности использования существующих на предприятии унифицированных технологических процессов после проведения указанной подготовительной работы технолог приступает к непосредственному проектированию технологических процессов.
Проектирование технологических процессов представляет собой сложную многовариантную задачу, правильное решение которой требует проведения ряда расчетов. При проектировании процессов обработки сложных и ответственных заготовок составляется несколько возможных вариантов обработки, окончательный выбор которых производится на основании расчетов и сопоставления достигаемых точности, трудоемкости, выражаемой нормой штучно-калькуляционного времени технологической себестоимости и срока окупаемости капитальных затрат.
Такое сопоставление производится как по важнейшим технологическим операциям, так и по всему технологическому процессу в целом.
В начале проектирования технолог предварительно устанавливает виды обработки отдельных поверхностей заготовки и методы достижения их точности, соответствующие требованиям чертежа и серийности производства и существующего на предприятии оборудования. После этого производится назначение технологических баз на все предполагаемые операции обработки.
Одновременно с этим разрабатывается последовательность операций, т. е. технологический маршрут обработки заготовки. При низкой точности исходных заготовок технологический процесс начинается с черновой обработки поверхностей, имеющих наибольшие припуски. При этом в самую первую очередь снимается припуск с тех поверхностей, на которых возможны литейные раковины, трещины и другие дефекты, с целью скорейшего отсеивания возможного брака или устранения обнаруженных дефектов заваркой, наплавлением металла и т. п. Дальнейший маршрут строится по принципу обработки сначала более грубых и затем более точных поверхностей. Наиболее точные поверхности обрабатываются последними. В конце маршрута выполняются второстепенные операции (сверление мелких отверстий, нарезание крепежных резьб, прорезка пазов, снятие фасок и заусенцев). Наиболее легко повреждаемые поверхности (наружные резьбы, особо точные шлифованные и доведенные поверхности) обрабатываются в заключительной стадии технологического процесса.
Ответственные и сложные корпусные заготовки часто обрабатываются с разделением технологического процесса на стадии черновой и чистовой обработки. На первой стадии снимаются основные припуски на обработку, в результате этого возникают погрешности заготовки, связанные с перераспределением внутренних напряжений исходных заготовок и влиянием остаточных напряжений, вызванных черновой механической обработкой. В наиболее ответственных случаях после черновых операций проводится дополнительная термическая обработка заготовок (отжиг или нормализация), способствующая более полному протеканию деформаций и релаксации (снятию) остаточных напряжений.
На второй стадии обработки (при чистовых операциях) устраняются погрешности, возникшие при черновой обработке, и обеспечивается достижение требуемых точности обработки, шероховатости и предписанного чертежом состояния поверхностного слоя.
При обработке сравнительно небольших поверхностей достаточно жестких заготовок удается избежать дифференциации операций на черновые и чистовые и технологический процесс строится по принципу концентрации операций. В этом случае первые операции стремятся построить наиболее концентрированными.
При проектировании заготовок, подвергающихся термической обработке, в составе технологического процесса предусматриваются дополнительные операции, связанные с особенностями термической обработки (операция меднения или снятия дополнительного припуска для устранения цементованного слоя на поверхностях, не подлежащих закалке после цементации; снятии дополнительного припуска для устранения коробления длинных и тонких заготовок после их закалки и т. п.).
После решения перечисленных вопросов определяют структуру операции и выполняется предварительное оформление операционно-технологических карт с вычерчиванием соответствующих операционных эскизов. При оформлении технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесообразности их концентрации путем применения наборов нормального режущего инструмента или проектирования и изготовления специальных комплектов инструментов (в том числе фасонных), а также использования специальных инструментальных державок, параллельной и последовательной обработки заготовок и затем окончательно уточняется принятая структура операции.
В случае разработки нескольких вариантов технологических процессов обработки одной заготовки окончательно выбирается наиболее рациональный вариант после их аналитического сопоставления.
После определения структуры операций проектируются схемы наладки (настройки) станков для основных технологических операций. При этом выполняются необходимые расчеты точности настройки, определяются рабочие циклы станка, взаимного расположения инструментов, режимы их работы и производительность операции. Проектирование наладок обычно осуществляется в такой последовательности.
- 1. Расчеты точности настройки станка на настроечные размеры (определение среднего настроечного размера и допуска на настройку или расчет предельных настроечных размеров с учетом рассеяния размеров и переменных систематических погрешностей обработки).
- 2. Составление предварительного плана размещения инструментов в суппортах и инструментальных головках по отдельным переходам и предварительный расчет режимов резания. При этом следует стремиться к одновременной работе инструментов, размещенных в разных суппортах, закрепленных в многорезцовых державках.
Размещение одновременно работающих резцов должно по возможности предусматривать взаимное уравновешивание возникающих сил резания. Обтачивание ступенчатых заготовок следует начинать с меньшего диаметра; снятие фасок и подрезание торцов должны производиться одновременно с обтачиванием.
- 3. Окончательная компоновка инструментов в наладке станка и корректирование режимов резания.
- 4. Оформление схемы наладки станка с указанием размещения инструментов, их шифров, рабочих и холостых движений; с подбором необходимых копиров и шестерен; с расчетами циклов работы станка и производительности обработки по данной наладке.
- 5. Конструирование необходимой оснастки для наладки станка (приспособление, специальный режущий и вспомогательный инструмент, шаблоны для установки режущего инструмента и т. п.).
После проектирования наладки станка окончательно оформляют операционно-технологические карты и производят техническое нормирование всех операций технологического процесса с установлением необходимого разряда работы и соответствующих норм выработки.
В настоящее время предприятиям, чтобы оставаться конкурентоспособными, необходимо использовать автоматизированное проектирование пресс-форм и штампов, обеспечивающее сокращение количества ошибок и, как следствие, повышение качества пресс-форм. Компания Delcam plc обладает подобным решением - это модуль разработки оснастки литья под давлением PS-Moldmaker.
Одним из основных преимуществ этого модуля является наличие в нем баз стандартных элементов таких фирм, как HASCO, Pedrotti, Futaba, Meusburger и т.п. Естественно, конструктор может создавать и собственную базу элементов. Система автоматически позиционирует такие детали, как колонки, плиты и т.п., с необходимыми зазорами между ними, которые в любой момент можно отредактировать. Другие же элементы, например толкатели, конструктор позиционирует сам, а все необходимые вырезы в зависимых деталях программа генерирует автоматически, тем самым позволяя экономить время на рутинной работе.
Импорт
В качестве детали для проектирования пресс-формы мы можем либо выбрать модель, спроектированную в PowerSHAPE, либо импортировать ее из других систем (Inventor, SolidWorks, Solid Edge, Catia, Unigraphics, Cimatron и т.д.).
В качестве примера рассмотрим реальный проект, спроектированный и изготовленный на «Бийском заводе стеклопластиков» конструктором А.М.Воронцовым. Проект был полностью выполнен с помощью стандартных элементов HASCO, что позволило сократить сроки проектирования и изготовления в несколько раз.
Анализ модели и построение поверхности разъема
Работу над пресс-формой, как и полагается, начинаем с тщательного анализа модели проектируемого изделия. PowerSHAPE и PS-Moldmaker имеют необходимый набор инструментов для решения этого вопроса. В 7-й версии PowerSHAPE все они вынесены на отдельную панель, что делает работу более удобной и оперативной. Рассмотрим эти инструменты подробнее.
Первое, на что нужно обратить внимание при проектировании, - это отрицательные уклоны (рис. 1). Особенно это актуально при работе с моделями, полученными из других CAD-систем, но не следует пренебрегать такой возможностью и при работе с «родными» моделями PowerSHAPE, так как основной причиной ошибки, несмотря на совершенствование программных продуктов, в 90% случаев является сам пользователь.
Очень удобна команда анализа толщины изделия, позволяющая на начальном этапе сделать предварительный прогноз о возможных утяжках при литье, учесть разнотолщинность при проектировании литниковой системы.
Динамическое сечение (рис. 2) позволяет с помощью бегунка перемещать секущую плоскость и видеть содержимое моделей. Кроме того, можно получить кривые по линии пересечения модели и секущей плоскости и использовать их в дальнейшем для получения линии разъема.
Другие команды панели инструментов анализа, такие как команды для проверки сопряжений, оценки кривизны поверхностей (рис. 3), делают подготовку модели полноценной и практически исчерпывающей. Проверка минимального радиуса фрезы будет более актуальна при работе с формообразующими вставками и другими моделями (плиты, знаки и др.), подготавливаемыми для передачи в Power Mill для последующей обработки на ЧПУ.
Переходим к самой ответственной части при проектировании литьевой оснастки - построению поверхности разъема и получению формообразующих вставок (полуматриц, матриц пуансона). Пользователю предоставляется возможность построить поверхность разъема вручную либо принять поверхность, сгенерированную автоматически в мастере формообразующих (рис. 4). Параметры построения автоматически сгенерированной поверхности мы можем изменять в зависимости от того, какой вариант, с учетом особенностей геометрии модели, нас больше устраивает. Зачастую при проектировании пресс-форм на изделия «стандартного» вида мастер формообразующих может сделать все без участия пользователя, что позволяет сэкономить массу времени. Исключение составляет шаг назначения коэффициента усадки и габаритных размеров вставок, если пользователя не устраивают параметры, автоматически рассчитанные программой (рис. 5).
В программе имеется база основных материалов с заданными коэффициентами усадки. Также существует возможность установить свои коэффициенты, в том числе сделать их разными по направлениям осей. После выбора усадки на экране появляется деталь с габаритами формообразующих элементов, а также с расстоянием от конца детали до края формообразующей. Эти размеры мы можем поменять интерактивно относительно любой интересующей нас системы координат (рис. 6).
При желании мы можем сгенерировать ступенчатую поверхность разъема или создать ее с необходимым нам уклоном (рис. 7).
Рис. 7. Генерирование поверхности разъема, разделение вставок
После всех проделанных операций мы можем получить визуализацию разъема формообразующих элементов (рис. 8).
Проектирование оснастки пресс-форм
После построения формообразующих элементов (рис. 9) переходим к формированию пакета плит. Этот процесс максимально автоматизирован.
Рис. 9. Построение формообразующих элементов матрицы
На данном этапе мы можем указать, хотим ли мы сделать формообразующие вставками или непосредственно на плитах. Далее выбираем каталог стандартных элементов (рис. 10). Исходя из размеров матрицы и пуансона, мастер автоматически выбирает размер плит. Пользователь может скорректировать этот параметр, определиться с положением направляющих колонок и с набором плит (можно использовать подкладную плиту, систему выталкивания, вставить пользовательскую плиту). Основные параметры плит, выбранные на данном этапе, отображаются на последней странице мастера. При необходимости можно вернуться с нее назад и скорректировать необходимые параметры. Кроме того, основные параметры плит (включая их производителя, тип, размеры, материал и т.д.) применяются при создании списка деталей для заказа.
Рис.10. Определение параметров плит пресс-формы
Следующим этапом генерируются направляющие колонки, винты, фланец и т.п. (рис. 11).
После создания основного блока пресс-формы система автоматически разбивает компоненты на подгруппы и размещает их по отдельным слоям для удобства работы в дальнейшем.
Проектирование подвижных знаков
Как видно из изделия, пресс-форма должна быть выполнена с подвижными знаками, причем знаки, которые оформляют внутренние поверхности изделия, должны иметь ход более 200 мм. Конструктор применил оригинальное решение (рис. 12) - это реечная система, которая дает необходимый ход знака. Кроме того, предусмотрено охлаждение знака. Следует отметить, что все использованные в этой конструкции детали являются стандартными элементами HASCO.
Рис. 12. Подвижный знак с реечной системой
Другой знак был спроектирован при помощи мастера подвижных знаков с применением обычной клиновой системы (рис. 13).
Вставка компонентов пресс-форм
Компоненты пресс-формы выбираются из базы данных PS-Moldmaker. Затем мы можем выбрать необходимые нам размеры (рис. 14) и поместить компонент в пресс-форму. При этом все вырезы и отверстия создаются автоматически с необходимыми зазорами или плотными посадками, которые при желании можно изменить. Здесь нужно отметить, что по мере необходимости пользователь может сам создавать необходимые компоненты и назначать им автоматическое генерирование отверстий, пазов, карманов, а также использовать их в других проектах.
Рис. 14. Выбор необходимых размеров из базы
Система охлаждения
Принцип построения каналов охлаждения таков. С помощью мастера создания каналов охлаждения выбираем подвижную или неподвижную часть пресс-формы в автоматическом режиме либо указываем плиту в ручном режиме (рис. 15).
Как только конструктор выбрал плиту, он обозначает направление потока охлаждающей жидкости простыми отрезками (рис. 16), задает размеры отверстия (рис. 17), а все остальное система делает автоматически.
Рис. 16. Проектирование каналов охлаждения
В случае необходимости можно проверить каналы охлаждения на наличие ошибок или посмотреть зону охлаждения (рис. 18).
Система генерирует каналы таким образом, что учитывается выход инструмента, то есть внимание пользователя будет обращено на тот факт, что отверстие технологически невыполнимо и будет предложен рациональный вариант выполнения последнего.
В итоге мы получили двухместную пресс-форму с клиновым знаком и знаком с реечным механизмом.
Далее, если это необходимо, можно воспользоваться возможностями PS-Moldmaker и проанализировать пресс-форму на вероятные пересечения компонентов, чтобы убедиться в правильности их позиционирования. С помощью симулятора открытия/закрытия пресс-формы можно оценить работоспособность отдельных компонентов или подготовить презентацию.
Кроме того, не нужно забывать о необходимости изготовления конструкторской документации. В этом поможет модуль PS-Draft. Конечно, чтобы получить чертежи, полностью соответствующие ГОСТам, придется затратить некоторое время, однако это уже решать вам, что важнее: выпустить продукцию или кропотливо проставлять все размеры, выполнять зачастую ненужную деталировку?
Заключение
Компания Delcam постоянно улучшает свои продукты. В каждой новой версии совершенствуются мастера, добавляются и обновляются каталоги компонентов, появляются новые возможности в проектировании.
В статье продемонстрированы только основные шаги создания пресс-формы в данной программе. Конечно, возможности модуля этим не ограничиваются. Пользователь сам решает, каким путем идти к заветной цели, а PS-Moldmaker призван помогать ему.
Многие пользователи данного продукта уже убедились в том, что PS-Moldmaker позволяет экономить время, освобождает конструктора от сложных расчетов, обеспечивает получение качественной продукции в рекордно короткие сроки и многое другое.
Качество той или иной продукции во многом определяется средствами ее изготовления. В машиностроительной отрасли особое значение имеют технически характеристики станков и сопутствующего оборудования, которое участвует непосредственно в процессах обработки, сборки и комплектования изделий. Но также существенную роль, с точки зрения обеспечения качества результата, играет технологическая оснастка, представляющая собой целый комплекс дополнительных приспособлений для основных производственных агрегатов.
Общие сведения о технологической оснастке
В категорию технологической оснастки входит как самостоятельное оборудование, так и встраиваемые компоненты, функция которых отражается на качествах производственного процесса. Что касается отдельных агрегатов, то они тоже могут вносить свой вклад в характеристики работы линии косвенным образом, не связываясь напрямую с ее мощностями. Теперь стоит рассмотреть, какие функции выполняет технологическое оборудование и оснастка в составе производственного комплекса. Главные ее задачи заключаются в поддержании нормативного качества выпускаемых изделий, увеличении объемов производства, минимизации и облегчении труда обслуживающего персонала и т. д. Достигаются эти цели с помощью более эффективного выполнения подготовительных операций при помощи элементов оснастки, расширения технологических возможностей станков, сокращения времени на обработку заготовок и за счет других улучшений производственного процесса.
Виды оснастки
Базовое разделение технологической оснастки производится по признаку назначения. В частности, существуют контрольные, сборочные, станочные, крепежные и перемещающие элементы Контрольная оснастка служит как вспомогательный компонент на этапе проведения ревизии изготовленного продукта на предмет соответствия стандартам. Сборочные приспособления повышают эффективность компоновки готовых элементов в единую конструкцию, прибор или комплекс. Наиболее же распространена станочная технологическая оснастка, наличие которой сказывается на повышении определенных характеристик выпускаемого изделия - например, прочности, износостойкости или долговечности подшипника. Дополнительные крепежные приспособления, в свою очередь, улучшают технику фиксации тех же заготовок в процессе обработки или перемещения в пределах производственной площадки. Соответственно, перемещающая оснастка является элементом логистической инфраструктуры и отвечает за стабильность и четкость движения продукции по той же конвейерной линии.
Автоматизация оснастки
Прежде функции оснастки возлагались главным образом на технические средства, предназначенные для ручного обращения. Затем появились более эффективные и производительные механизированные аналоги. На современном этапе развития технологических процессов оснастка все чаще наделяется функциями автоматизации. Важно отметить, что приводным источником автоматизации является основное оборудование, по этому же принципу управляющее и главными своими узлами. При этом технологическая оснастка может работать и по комбинированной модели, и в полуавтоматическом режиме. В таких случаях предусматривается и частично реализуемый принцип механизированного управления. Для этого используются гидравлические или Так или иначе, но практически все современные предприятия активно переходят или уже перешли на применение концепции автоматизированного управления.
Проектирование технологической оснастки
Процесс разработки решения для изготовления того или иного вида оснастки включает несколько этапов. На первой стадии определяется назначение и спектр функций элемента, после чего рассчитываются его характеристики, с точки зрения интеграции в определенный производственный процесс. Здесь надо отметить, что существуют и стандарты, по которым выпускается тот или иной компонент, но разнообразие выпускающего оборудования нередко обуславливает необходимость разработки уникальных по своим качествам приспособлений. На основном этапе проектирование технологической оснастки подразумевает создание схемы изготовления и сборки элемента в соответствии с характером целевой операции обработки. Вместе с этим специалисты формируют набор требований к материалам, которые могут использоваться в изготовлении приспособления. В данном случае проектировщик должен ориентироваться на условия эксплуатации оснастки и на специфику ее непосредственных задач.
Производство технологической оснастки
Обычно технологический процесс изготовления элементов оснастки строится на применении специальных штаммов и литформ, которые позволяют серийно выпускать продукцию. Опять же, для работы с нестандартными приспособлениями может отдельно разрабатываться и сама форма с конкретными параметрами, определенными в проекте. Конечно, формообразованием производство технологического оборудования не заканчивается. Далее могут следовать этапы фрезеровочной, токарной и термической обработки, позволяющие довести заготовку до необходимого эксплуатационного состояния.
В России изготовлением такого рода оснастки занимаются многие предприятия. Например, завод технологической оснастки в Ярославле (ЯЗТО) занимается выпуском комбинированных, формообразующих и разделительных штампов, на которых изготавливает в том числе и крупногабаритную продукцию. Также в этом направлении работает московская компания «Эльтон», белгородское предприятие «Ритм» и многие другие заводы, так или иначе связанные с металлообработкой.
Заключение
Зачастую работы по внедрению оснастки в состав производственных мощностей обходятся в серьезные суммы. И сама по себе качественная технологическая оснастка с элементами автоматизации может составлять едва ли не половину от стоимости всего оборудования на предприятии. Но практика показывает, что грамотное использование вспомогательных средств полностью себя оправдывает. К тому же на заводах с устаревшим оборудованием использование современных приспособлений является единственным способом повышения качества выпускаемой продукции.
Загрузка...
