Розроблення конструкції універсального пристосування для фрезерування на верстатах з ЧПК

Abstract

Робота містить пояснювальну записку та графічну частину. Пояснювальна записка складається зі вступу, технологічної, конструкторської частин, додатків з: економічною частиною, охороною праці. Важливим завданням масового виробництва є підвищення продуктивності та точності виготовлених деталей. Саме тому важливо спростити та впорядкувати виробництво. Одним із шляхів цього є зменшення кількості затискних операцій. У масовому виробництві верстати з ручним керуванням замінюються верстатами з ЧПК, що здатні до швидкого та точного виробництва. Важливо мінімізувати непродуктивний час виробничого циклу, тобто зміну заготовок та інструментів. Для цього використовуються спеціальні пристосування. Це значно полегшує виробництво, особливо деталей складної форми. Інші переваги включають підвищення точності заготовки та зменшення вимог до затискання, що зменшує необхідну кваліфікацію оператора. Використання таких пристосувань суттєво скорочує час необхідний для виробництва. У масовому виробництві вигідно створювати спеціалізоване пристосування, оскільки витрати розподіляються між великою кількістю деталей. Метою даної бакалаврської роботи було проектування затискного пристрою для фрезерування заготовки шестерні автомобільного склоочисника на чотиривісному верстаті з ЧПК, враховуючи мінімальні витрати та простої під час виробництва. Проміжними цілями були проведення пошуку комерційно доступних продуктів, аналіз проблеми, розробка концептуального рішення та перетворення обраної концепції дизайну на креслярську документацію. Всі основні та цілі було досягнуті. У дослідженні коротко охарактеризовано затискні пристрої та вимоги до їх конструкції. Потім були представлені можливості позиціонування заготовки та проведено пошук доступних пристосувань. Згодом було показано кілька придатних для виробництва верстатів з ЧПК. В роботі розраховано силу необхідну для надійного затискання, що становить 714 Н. Проведено перевірочні розрахунки тиску на контакту поверхню між затискачем та заготовкою. Результати розрахунків показали, що тиск незначний, а деформація заготовки, яка може спричинити зміну положення різьбових отворів, становить лише 0,1 мм і менша за значення допуску на кресленні деталі. Подальші вдосконалення можуть включати роботизовану руку, яка використовуватиме спеціальні тримачі для затискання та видалення кількох деталей одночасно. Це дозволило б досягти ще більшої продуктивності. Також розраховано економічний ефект від впровадження універсального пристосування для фрезерування на верстатаз з ЧПК у виробництво, розроблено заходи з охорони праці. В графічній частині проекту приведені: конструкція універсального пристосування для фрезерування, деталювання його елементів.The work contains an explanatory note and a graphic part. The explanatory note consists of an introduction, technological, design parts, appendices with: economic part, labor protection and specifications for the graphic part. An important objective in mass production is to improve productivity and the precision of manufactured parts. Therefore, it is essential to simplify and streamline the production process. One way to achieve this is by reducing the number of clamping operations. In mass production, manually operated machines are being replaced by CNC machines capable of fast and precise manufacturing. Minimizing non-productive time in the production cycle—such as changing blanks and tools—is crucial. For this purpose, special fixtures are used. This significantly facilitates production, especially for parts with complex geometries. Additional benefits include increased part accuracy and reduced clamping requirements, which in turn lower the operator’s required qualification level. The use of such fixtures significantly shortens the time needed for manufacturing. In mass production, the development of specialized fixtures is cost-effective, as the expenses are distributed over a large number of parts. The aim of this bachelor's thesis was to design a clamping device for milling a wiper gear blank on a four-axis CNC machine, considering minimal production time and costs. The intermediate objectives included researching commercially available products, analyzing the problem, developing a conceptual solution, and converting the selected design concept into technical drawings. All major objectives were achieved. The study briefly describes clamping devices and the requirements for their design. It then presents possible workpiece positioning methods and includes a review of available clamping fixtures. Additionally, several suitable CNC machines for production were presented. The required clamping force was calculated to be 714 N. Verification calculations were performed to determine the pressure on the contact surface between the clamp and the workpiece. The results showed that the pressure was negligible, and the deformation of the blank—which could potentially affect the location of threaded holes—was only 0.1 mm, which is within the allowable tolerance specified in the part drawing. Future improvements may include the use of a robotic arm equipped with special holders for clamping and removing multiple parts simultaneously. This would allow for even greater productivity. An economic analysis of implementing the universal CNC milling fixture into production was also performed, along with the development of occupational safety measures. The graphical part of the project includes the design of the universal milling fixture and detailed drawings of its components.