Проектирование сверлильного приспособления для детали шестерня

При.cdw

Кондуктор для сверления
Размеры для справок.
Предельно изношенный размер кондукторной втулки

Приспособ_сверл.doc

Проектирование станочного приспособления
1. Техническое задание
2. Последовательность и этапы при проектировании станочных приспособлений
Выбор способа установки заготовки в станочном приспособлении
1 Выбор схемы базирования и описание работы приспособления
2 Методика расчета приспособления на точность
Силовой расчёт приспособления
1 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия
2. Расчет коэффициента надежности закрепления К.
3 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри
Прочность деталей приспособлений
чертеж приспособления со спецификацией (формат А1)
Интенсификация производства в машиностроении неразрывно связана с техническим перевооружением и модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.
В общем объеме средств технологического оснащения примерно 50% составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:
надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки;
стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего;
повысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений;
расширить технологические возможности используемого оборудования.
В зависимости от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. Для массового и крупносерийного производства в большинстве случаев применяют специальные станочные приспособления. Специальные станочные приспособления имеют одноцелевое назначение для выполнения определенных операций механической обработки конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоемки и дороги при исполнении. В условиях единичного и мелкосерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений (УСП) основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлений более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.
Создание любого вида станочных приспособлений отвечающих требованиям производства неизбежно сопряжено с применением квалифицированного труда. В последнее время в области проектирования станочных приспособлений достигнуты значительные успехи. Разработаны методики расчета точности обработки деталей в станочных приспособлениях созданы прецизионные патроны и оправки улучшены зажимные механизмы и усовершенствована методика их расчета разработаны различные приводы с элементами повысившими их эксплуатационную надежность.1. Проектирование станочного приспособления
Спроектировать установочно-зажимное приспособление под детали типа "Шестерня" для операции сверление отверстия на вертикально-сверлильном станке модели 2Н135 в условиях серийного производства;
-геометрические параметры:
-Точность выполняемой операции в мм:
диаметр отверстия 3H14 глубина 25 (напроход) отклонение от соосности 1 мм.
-Способ обеспечения заданной точности по предварительной настройке станка
-Годовая программа выпуска всех типоразмеров Nг = 5000шт
2. Последовательность и этапы при проектировании станочных приспособлений.
Техническое задание на проектирование станочного приспособления
Анализ исходных данных для разработки технического проекта
Выбор и обоснование системы станочного приспособления
Критерий выбора - зона рентабельности применения системы станочного приспособления
Выбор баз и способа установки заготовки на разрабатываемой операции
Определение и анализ погрешности базирования Eб
Определение погрешности закрепления – Ез
Анализ и оптимизация теоретических схем базирования
Схема силового замыкания детали
Определение погрешности
базирования (Еб) для выбранной схемы установки
Выбор точки приложения и направления зажимных сил
Анализ возможных схем установки детали на операции
Выбор конструкции и расположения опорных (установочных) элементов приспособления.
Анализ размерных связей при различных схемах базирования
Расчет погрешности закрепления Ез = С1 * q0.5 * (C2 + kRa)
Оптимизация схемы базирования. Расчет Еб
Выбор способа установки приспособления на станке
Осуществляется привязка станочного приспособления к системе координат станка
Оценка (расчетная) погрешности установки Е = E12 + E22
Оценка (расчетная) допуска на исполнительный размер [бp] [бт]
Выбор направляющих элементов для инструмента
Разработка компоновочной схемы приспособления
Расчетная часть проекта
Выбор способа установки заготовки в станочном приспособлении.
1. Выбор схемы базирования и описание работы приспособления.
Анализируя техническое задание эскиз детали под выполняемую операцию из ГОСТ 21495-76 выбираем теоретическую схему базирования и из ГОСТ3.1107-81 возможные схемы практической реализации.
Практическая схема базирования детали "Шестерня" для операции ''Сверление''.
Кондуктор предназначен для сверления отверстия диаметром 3 мм в шестерне.
В отверстии корпуса 1 установлен фиксатор 2 закреплённый винтами 10.
Обрабатываемую деталь устанавливают до упора в торец. Правильное положение детали относительно оси вращения регулируют упорным винтом 9. Деталь закрепляют прижимом 4 шарнирно закреплённым на откидной планке 5 при навинчивании гайки 12 на откидной болт 8.
При сверлении отверстия кондуктор устанавливают стойками 13 и 14 на столе вертикально-сверлильного станка.
Приспособление спроектировано для серийного производства.
На рассматриваемой операции выдерживаются 2 размера - 3+03; 22±026.
Выявим составляющие погрешности:
- dс=0 так как ею можно пренебречь;
- dрп и dн определяются одной и той же величиной – зазором между кондукторной втулкой и сверлом так как положение на столе станка кондуктору придаётся при настройке путём совмещения оси сверла с осью кондукторной втулки.
Определим smax между втулкой и сверлом. Для получения отверстия диаметром 3Н14 осуществляют сверление сверлом 3-0036.
Диаметр кондукторной втулке принят 3F7=3+0.01+0.022. Отсюда максимальный зазор между отверстием втулки и сверлом будет равен:
smax=0022+0036=0058(мм).
Следовательно dн=0058(мм).
Погрешность dп.о.=0; dб.и.б равна максимальному зазору между отверстием заготовки и пальцем. Отверстие заготовки к моменту данной операции имеет базовый диаметр 435+002 а диаметр пальца принят 435g6=435-009-0025. Следовательно:
smax=002+009=011(мм).
Погрешность dб.и.б=011(мм).
Погрешность dз=001(мм) (принята без расчёта).
Погрешность dп.н. для кондуктора с запрессованной втулкой определяется совокупностью двух величин:
- погрешность dвт=2eвт – эксцентриситет втулки. dвт=2eвт=2001=002(мм);
- погрешность dв=smax – максимальный зазор при посадке втулки в корпус.
Примем посадку втулки в корпус 6Н7р6. Отсюда максимальный зазор равен:
smax=0.015+0.024=0.039(мм).
Погрешность dв=0039 (мм).
Погрешностью dД пренебрегаем.
Суммирование составляющих погрешностей рассчитаем по формуле:
Результирующая погрешность 013 меньше допуска 052. Кондуктор обеспечит требуемую точность.
Силовой расчёт приспособления.
1 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания зажимные усилия реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.
Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.
По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:
Назначаем режимы резания при сверлении.
По таблицам справочника при 3 определяем s=02 ммоб
V=12.5 ммин n=200 обмин.
Сила резании при сверлении определяется по формуле:
Хр=086; yр=074; zр=100; qp=-086; D=3мм; B=20мм.
Крутящий момент Мкр определяется по формуле:
где См=39 безразмерный поправочный коэффициент;
s=0.2 ммоб - подача при сверлении;
Введем коэффициент надежности закрепления К:
Заготовка может переместиться лишь под действием крутящего момента Мкр.
При расчёте усилия зажима не учитываем закрепление заготовки на оправке т.е. рассматриваем «худший» вариант закрепления.
2 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:
К0 – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления К0 = 15;
К1 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;
К1 = 12 – для черновой обработки;
К1 = 10 – для чистовой обработки;
К2 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента (табл. 5.2);
К3 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании К3 = 12;
К4 – учитывает непостоянство зажимного усилия;
К4 = 13 – для ручных зажимов;
К4 = 10 – для пневматических и гидравлических зажимов;
Таблица 5.2 Значение коэффициента К2
К5 – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
К5 = 12 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 900;
К5 = 10 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;
К6 – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента стремящегося повернуть заготовку);
К6 = 10 – для опорного элемента имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
К6 = 15 – для опорного элемента с большой площадью контакта.
Величина К может колебаться в пределах 15 80. Если К 25 то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 25 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).
Таким образом К=11151213115=27.
Окончательно принимаем К=27.
Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил)
Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.
Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма – винтового эксцентрикового клинового рычажного.
Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового рычажного и эксцентрикового рычажного и клинового и т.д.
Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.
Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.
Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Ри которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.
Расчетная формула для нахождения Ри может быть получена на основе решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.
Дано: Wз =986Н l=18мм d=10мм.
Н составляет примерно 5 кг усилия при зажиме что допустимо при ручных операциях.
Прочность — одно из основных требований предъявляемых к деталям и приспособлениям в целом. Прочность деталей может рассматриваться по коэффициентам запаса или по номинальным допускаемым напряжениям. Расчеты по номинальным допускаемым напряжениям менее точны и прогрессивны но значительно проще.
С помощью расчета деталей (элементов) приспособлений на прочность можно решать две задачи: а) проверку на прочность уже существующих деталей с определенными размерами сечений путем сравнения фактических напряжений) (моментов сил) с допускаемыми — проверочный расчет; б) определение размеров сечений деталей — предварительный проектный расчет.
Расчет на прочность (задача а) детали в виде стержня круглого сечения нагруженного осевой силой по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия) осуществляется по формуле
где — фактическое напряжение растяжения (сжатия) МПа; Р — расчетная осевая сила Н; d — диаметр опасного сечения (для резьбового стержня — внутренний диаметр резьбы) мм; [] — допускаемое напряжение растяжения (сжатия) МПа.
Определение необходимого размера опасного сечения (задача б) для подобного случая можно производить по формуле
Полученное значение округляется в сторону увеличения до целого или ближайшего стандартного значения.
Наиболее нагруженной деталью является ось диаметром 6мм (поз.15).
Расчеты на прочность валов и осей с целью определения их размеров (задача б) можно производить по формулам: на изгиб (детали круглого сечения)
Изгибающий момент Миз равен усилию зажима (Н) умноженное на плечо (м):
Округляем полученное значение в большую сторону и примем d=6мм.
А.Г. Косилова и Р.К.Мещерякова "Справочник технолога-машиностроителя" в 2-х томах изд. Москва "Машиностроение" 1986г.
Б.Г.Зайцев "Справочник молодого токаря'" изд. Москва "Высшая школа" 1977г.
М.А.Ансеров "Приспособление для металлорежущих станков'' изд. Москва ' 'Машиностроение'' 1975г.
Б.Н.Вардашкин и А.А.Шапилова "Станочные приспособления "в 2-х томах изд. Москва "Машиностроение 1984г.
В.В.Данилевский "Технология машиностроения" изд. Москва "Высшая школа" 1984г.
Н.Ф.Мельников "Технология машиностроения" изд. Москва "Машиностроение" 1977г.
А.А.Маталин "Технология машиностроения" изд. Москва "Машиностроение" 1985г.

Спецификация.frw

Кондуктор для сверления
Болт B.М10-6g х 65 ГОСТ 3033-79
Винт М6 х 25 ГОСТ 1483-84
Винт М6 х 16 ГОСТ 1491-80
Втулка 7501-4587 ГОСТ 15362-73
Гайка 7003-0257 ГОСТ 14726-69
Ось 1-6 х 20 ГОСТ 9650-80

Шестерня.cdw

Коэффициент смещения
Степень точности по ГОСТ 1643-81
Допуск на радиальное
биение зубчатого венца
Сталь 20ХН3А ГОСТ4543-71