Приспособление для фрезерования крышки нижней головки шатуна

РЕФЕРАТ

Курсовой проект по дисциплине «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования» направлен на приобретение знаний и навыков в области проектирования технологической оснастки и оборудования.

В проекте разработано приспособление для фрезерования крышки нижней головки шатуна, произведен технологии ремонта детали по заданию, проанализированы конструкции приспособлений к фрезерным станкам, предложена конструкция нового приспособления, произведен расчет сил резания при фрезеровании,  определены силы, воздействующие на элементы конструкции, а также выбраны материалы для изготовления конструкции и произведены проверочные расчеты.

Расчетно-пояснительная записка состоит из 28 с. машинописного текста, 1 табл., 11 ил., библ.8 источников. Графическая часть проекта – 2 чертежа.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..	5
1 Технология ремонта крышки нижней головки шатуна ……………………	6
2 Анализ существующих конструкций  приспособлений для выполнения  фрезерования…………………………………………………………………	7
3 Описание предлагаемой конструкции  приспособления для фрезерования  крышки нижней головки шатуна …………………………………………..	9
4 Составление расчетных схем, определение  сил, моментов, нагрузок, действующих  на детали и части приспособления……………………………………………………………..	10
4.1 Расчет сил резания при фрезеровании  стыковой поверхности…………	10
4.2 Определение требуемых сил зажима……………………………………...	12
4.3 Расчет рычажного зажима…………………………………………………	15
5 Обоснование и выбор типа  привода приспособления……………………..	17
6 Выбор материалов, размеров, сечений  нагруженных деталей разрабатываемой  конструкции……………………………………………	20
6.1 Выбор материалов……………………………………………………......	20
6.2 Выбор размеров деталей………………………………………………….	22
6.3 Проверочные расчеты на прочность  элементов конструкции…………	22
6.4 Расчет осей крепления рычага…………………………………………..	25
Заключение…………………………………………………………………….	27
Список использованных источников………………………………………..	28

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важных направлений совершенствования технологи  ремонта деталей и узлов является повышение производительности труда ремонтных рабочих. В свою очередь производительность труда зависит от степени механизации операций по ремонту, применяемых приспособлений и оснастки, наличия современного ремонтного оборудования.

Для повышения производительности труда используют вспомогательные  устройства  для  выполнения  операций называемые приспособлениями.

механической обработки, сборки, испытания и контроля.

В зависимости от вида механической обработки приспособления подразделяют на приспособления для сверлильных, фрезерных, расточных, токарных станков и др.

Станочные приспособления составляют 80 - 90% в общем парке приспособлений.

Применение их обеспечивает: 

а) повышение производительности труда при сокращении времени на установку и закрепление  заготовок,  при  уменьшении  времени  посредством  многоместной  обработки,  совмещение технологических переходов и повышении режимов резания; 

б) повышение точности обработки благодаря устранению, как правило, выверки при установке и связанных с ней погрешностей; 

в) облегчение условий труда станочников;

г) расширение технологических возможностей оборудования; 

д) повышение безопасности работы.

Применение станочных приспособлений позволяет также снизить себестоимость продукции. Целесообразность  применения  станочных  приспособлений  обусловлена  снижением времени на закрепление заготовки, а также повышением точности установки, что приводит к снижению припусков на обработку.

 

1 технология ремонта крышки нижней головки шатуна

Ремонт шатунов. Технология обработки стыковых поверхностей нижней головки шатуна.

Шатуны изготавливают из сталей 40, 45, 45Г, 45Г2 и других марок. Шатуны проходят термическую обработку — улучшение. Основные их дефекты:

изгиб и скручивание,

 износ поверхностей  отверстий верхней и нижней  головок,

поверхностей по плоскости разъема крышки,

износ отверстий и опорных поверхностей под гайки и головки шатунных болтов.

Изгиб и скручивание шатуна устраняют правкой на специальных приспособлениях. На некоторых ремонтных предприятиях после правки шатун подвергают термостабилизации. Для этого его нагревают до температуры 400—450°С, выдерживают в течение 0,5—1 ч, после чего охлаждают на воздухе.

Износ поверхностей отверстий верхней и нижней головок

Изношенную поверхность отверстий нижних головок шатунов восстанавливают растачиванием с последующим хонингованием под номинальный размер. Чтобы создать припуск для растачивания, с плоскостей разъема шатуна и крышки снимают слой металла на фрезерных станках.

При значительных износах поверхности отверстий нижнюю головку шатуна в сборе с крышкой наплавляют в среде углекислого газа или вибродуговым способом. Затем отверстия растачивают на расточных или токарных станках.

На некоторых ремонтных заводах изношенные поверхности нижней и верхней головок шатуна, а также поврежденные плоскости разъема шатуна с крышкой восстанавливают осталиванием с последующей механической обработкой поверхностей.

Изношенные опорные поверхности под гайки и головки шатунных болтов фрезеруют до выведения следов износа. После фрезерования при сборке нижней головки шатуна следят, чтобы отверстие для шплинта шатунного болта не выступало за торцовую поверхность гайки. В противном случае поверхности наплавляют, а затем фрезеруют до нормального размера.

Опорные поверхности в крышке фрезеруют на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой, а в шатуне — на горизонтально-фрезерном станке дисковой трехсторонней фрезой.

Таким образом, для проведения операции фрезерования стыковой поверхности необходимо разработать специальное приспособление которое позволит фиксировать обрабатываемую нижнюю головку относительно станка.

2 Анализ существующих конструкций приспособлений для выполнения фрезерования

Произведем анализ приспособлений для фрезерных станков.

В качестве приспособлений к фрезерным станкам используются:

- Тиски станочные с ручным и механизированным приводом

- Тиски эксцентриковые  с двумя подвижными губками.

Рисунок 1 — Тиски станочные с ручным приводом

 

Предназначены для легких и средних работ, быстродействующие. Зажимающий ход губки равен величине эксцентриситета эксцентрика.

- Тиски поворотные универсальные. Предназначены для поворота закрепленной детали на угол ±45°.

Рисунок 2 — Тиски эксцентриковые с двумя подвижными губками.

 

- Стол делительный предназначен  для фрезерных работ. Поворот  при делении осуществляют вокруг  вертикальной или горизонтальной  оси. Для установки стола на  заданный угол используют сменные  делительные диски 1. Один диск  обеспечивает деление на  2, 3, 4, 5, 8, 12 частей.

Также могут использоваться другие приспособления.

Для фрезерования плоскости разъема крышки нижней головки шатуна наиболее рационально применять тиски, например,   тиски эксцентриковые с двумя подвижными губками. Данное приспособление имеет эксцентриковый зажим.

Такие  зажимы  являются  быстродействующими,  но  развивают меньшую  силу,  чем винтовые.  Обладают  свойством  самоторможения.  Основной  недостаток:  не  могут надежно  работать  при  значительных  колебаниях  размеров  между  установочной  и зажимаемой поверхностью обрабатываемых деталей. Поэтому для фрезерования крышки предлагается следующая конструкция приспособления.

 

3 Описание предлагаемой конструкции приспособления для фрезерования крышки нижней головки шатуна

Для закрепления детали при фрезеровании предлагается использовать следующее приспособление, рис. 3.

Рисунок 3 — Приспособление для фрезерования крышки

Оно состоит из основания 1, упора 2, двух штоков 3, рычага 4, осей 5,6 для крепления рычага, опоры рычага 7, пружины 8, планки 9 и привода 10.

Приспособление работает следующим образом: обрабатываемую крышку устанавливают на приспособление.   При этом она прижимается к упору 2 двумя штоками 3. Штоки объединены между собой планкой 9.  Давление на планку передается от привода приспособления 10, через рычаг 4. Для того чтобы зажать деталь в приспособлении в привод подается воздух под давлением, при этом шток привода перемещается вниз и давит на плечо рычага. Плечо рычага перемещается в лево и посредством штоков фиксирует деталь.

Для того чтобы отжать деталь, давление воздуха из привода сбрасывается и шток привода, под воздействием пружины 8, возвращается в исходное положение.

4 Составление расчетных схем, определение сил, моментов, нагрузок, действующих на детали и части приспособления

4.1 Расчет сил резания при фрезеровании стыковой поверхности

Для определение размеров приспособления необходимо определить усилия, воздействующие на обрабатываемую деталь при фрезеровании.

Фрезерование производим торцевой фрезой с твердосплавными зубьями по ГОСТ 6469-69 с диаметром D=100 мм материал зуба твердый сплав Т14К8

При фрезеровании принимаем следующие параметры режима резания глубина резания t=1,5 мм, подача на зуб фрезы Sz=0,06 мм/зуб, ширина фрезерования 25 мм

Определяем скорость резания по формуле:

 

 (1) 

 

где В – ширина фрезерования, В =25 мм;

D – диаметр фрезы, D=100 мм.

Т – стойкость фрезы принимаем 60, мин.

Z – число зубьев фрезы, z=8.

Сv=55 - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала и материала резца;

q=0,45, m=0,33, x=0,3, y=0,2, u=0,1, p=0,1  – показатели степеней, выбираются по справочным таблицам;

КV - поправочный коэффициент, учитывающий конкретные для данного случая условия резания, является произведением ряда отдельных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора на скорость резания:

где - коэффициент, учитывающий вид обработки ;

- механические свойства обрабатываемых  материалов

KМ=750/sв =750/420=1,79;

- состояние обрабатываемого  материала KТ=0,9;

- состояние обрабатываемой поверхности заготовки KС=0,6;

- материал режущей части инструмента KU=0,3;

- параметры фрезы принимаемыми 1;

- формы передней поверхности фрезы KС=1,25;

- допустимый износ по задней  поверхности фрезы KН=1;

- применение смазочно-охлаждающей жидкости (сож) при обработке сталей КО=1,1.

Значение данных величин выбирается по справочным таблицам.

, м/мин.

Определяем частоту вращения фрезы:

 

,  (2)

 об/мин.

По паспарту станка 6Н82 определяем ближайшую частоту вращения шпинделя станка nш=150.

Осевую составляющую силы резания рассчитывают при фрезеровании по зависимости:

 

 (3)

 

где - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала и материала фрезы Ср = 68,2;

n – частота вращения фрезы, мин-1;

XP =0,86 YP = 0,72, UР=1, qр=0,68 wр=0 – показатели степеней.

Рассчитываем поправочный коэффициент:

, (4)

 где каждый из сомножителей  учитывает влияние следующих  факторов:

- механические свойства обрабатываемых  материалов;

, , , - геометрические параметры инструмента;

- величина износа резца по  задней поверхности;

- применение СОЖ.

КмР = 0,8; Кfр =1;  Кgр =1,11; Кrp = 0,87; Кlр = 1

Кр = 0,8´ 1´1,1´0,87´1=0,76

 

, Н.

4.2 Определение требуемых сил зажима

Определим момент, который стремится развернуть закрепленную в приспособлении деталь.

Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай обработки, когда окружная сила Pz при фрезеровании направлена вверх. Удержание заготовки происходит за счет сил трения Ртр возникающей между поверхностью шатуна 1 и поверхностью опоры 2. Силы трения возникают за чет сил зажима заготовки Рз.

Силу Ртр найти из уравнения:

SМА=РZ×L – Pтр(L+а) – Pтр×а=0, (5)

где а=0,5(L-l).

Следовательно:

Ртр = РZ . (6)

Рисунок 4 — Схема сил действующих на деталь

Рис. Схема приложения сил к закрепляемой заготовке

Сила зажима равна:

Pз =  K×Ртр, (7)

где К – коэффициент надежности закрепления.

Расчет коэффициента надежности закрепления К.

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от  тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует  учесть  путем  введения  коэффициента  надежности (запаса)  закрепления К  и  умножения  на  него  сил  и моментов,  входящих  в  составленные уравнения статики.

Значение  коэффициента  надежности  К  следует  выбирать  дифференцированно  в  зависимости  от  конкретных  условий  выполнения операции  и  способа  закрепления  заготовки.  Его  величину  можно представить  как  произведение  частных  коэффициентов,  каждый  из которых отражает влияние определенного фактора:

K= K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 , (8)

К0 –  гарантированный  коэффициент  запаса надежности  закрепле-

ния, К0 = 1,5;