Приспособление для зажима заготовок на станке

записка к курсовой приспособление.docx

Исходные данные по заданию 5
Расчет сил резания при обработке .7
Базирование. Расчет сил закрепления .10
2 Расчет сил закрепления ..13
Расчет рычажного механизма станочного приспособления .15
1 Выбор схемы рычага 15
2 Расчет подвижности рычага 15
3 Подбор силы закрепления заготовки и силы на приводе 15
4 Определение реакции заготовки и силы на приводе 15
5 Определение диаметра опоры рычага 16
6 Определение толщины рычага 16
7 Расчет усилия хода клина и самоторможения 16
Подбор привода станочного приспособления 17
Описание работы станочного приспособления ..20
Мероприятия по охране труда .21
Список литературы ..24
Станочные приспособления – технологическая оснастка определенного вида предназначенного для надежного закрепления и правильного базирования заготовки на станке с целью последующей механической обработки. Приспособления применяют на разных технологических этапах производства где необходима жесткая фиксация деталей и узлов: обработка металлов резанием контроль сборка. В общем объеме средств технологического оснащения примерно 50% составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет: 1. надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки; 2. стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего; 3. повысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений; 4. расширить технологические возможности используемого оборудования. Проектирование специальных приспособлений обычно осуществляется в две стадии: 1. При разработке технологического процесса технолог намечает принципиальную схему приспособления. Он выявляет базы для каждой операции намечает направление усилий зажима в приспособлениях и точки приложения этих усилий. 2. Конструктор по намеченным в разработанном технологическом процессе схемам проектирует приспособления осуществляя компоновку и конструктивное оформление всех их элементе. Значительная часть времени при обработке на станках затрачивается на установку зажатие и снятие обрабатываемой детали. Поэтому сокращение времени на выполнение этих приемов имеет существенное значение для повышения производительности труда при обработке на станках. При конструировании приспособлений к станкам при больших программах выпуска должно быть обращено особое внимание на уменьшение или полное исключение ручных приемов связанных установкой зажимом и снятием деталей обрабатываемых в приспособлениях. В большей степени поддаются автоматизации устройства установки зажима и снятия деталей на токарных станках высокой производительности для обработки мелких и средних деталей. Механизация приспособлений путем замены ручных зажимов приводными от силовых устройств (пневматических гидравлических и пневмогидравлических) получает все большее развитие. В данном курсовом проекте необходимо разработать станочное приспособление для обработки конкретной детали для массового производства выбрать зажимные устройства рассчитать погрешности базирования и закрепления а также освоить навыки разработки станочных приспособлений.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ЗАДАНИЮ
Рассмотрим свойства стали 38ХН2МА ГОСТ 4543-2016. Согласно [2] материал имеет следующие состояния поставки: сортовой прокат в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71 ГОСТ 2590-71 ГОСТ 2591-71 ГОСТ 2879-69 калиброванный пруток ГОСТ 7417-75 ГОСТ 8559-75 ГОСТ 8560-78 ГОСТ 1051-73 шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77 полоса ГОСТ 103-76 поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71 ГОСТ 8479-70 трубы ОСТ 14-21-77. Химический состав механические и технологические свойства стали 38ХН2МА представлены в таблицах 1.2–1.4.
Таблица 1.2 – Химический состав стали 38ХН2МА
Таблица 1.3 – Технологические свойства стали 38ХН2МА
Таблица 1.4 – Механические свойства стали 38ХН2МА в закаленном и отпущенном состоянии
Номенклатура изделий из стали 38ХН2МА весьма разнообразна. Из данной марки стали изготавливают валы шатуны болты шпильки и другие крупные особо ответственные тяжелонагруженные детали сложной конфигурации применяемые в улучшенном состоянии. Обрабатываемость резанием – в горячекатанном состоянии при 163–168 НВ в=650 Нмм2 Kv=12 (твердый сплав) Kv=095 (быстрорежущая сталь).
РАСЧЕТ СИЛ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ
Для фрезерования паза в детали применим фрезу дисковую по ГОСТ 28527-90 тип 1. Фрезерование осуществляется комплектом (парой) фрез на фрезерном станке 6М82.
Рисунок 2.1 – Фреза дисковая
Таблица 2.2 – Паспортные данные рядов частот и подач станка 6М82
Число оборотов шпинделя в минуту
Подсчитывается минутная подача:
Расчетная скорость резания при фрезеровании Vр ммин вычисляется по эмпирической формуле:
где Сv - коэффициент зависящий от материала инструмента заготовки и условий обработки принимаем равным 53; Т - расчетная стойкость инструмента принимаем равным 120 мин; Xv Yv - показатели степени влияния t и S на Vр принимаем равным 03 и 02; Sф – фактическая подача для станка 6М82 принимаем равной 01. Кv – направленный коэффициент на измененные условия которые вычисляются по формуле принимаем равным
где Кмv – коэффициент учитывающий влияние обрабатываемого материала; Кnv – качество (состояние) заготовки; Knv=0.8; КUv – материал режущей части инструмента; Kиv =0.65.
Подставим и получим:
Подсчитывается частота вращения шпинделя обмин по формуле :
Принимается фактическая частота вращения nф – ближайшая из паспортных данных станка после чего определяется фактическая скорость резания ммин. Для станка 6М82 принимаем зная реальную частоту вращения:
Определяется фактическая подача на зуб ммзуб
Величина силы резания при фрезеровании определяется по эмпирической формуле:
Вычисляем основное технологическое машинное время мин:
L – рассчетная длина обработки мм; SM – фактическая минутная подача мммин; i – число проходов.
БАЗИРОВАНИЕ. РАСЧЕТ СИЛ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
Основываясь на вычислениях изложенных в предыдущем разделе а также на эмпирических зависимостях указывающих на взаимосвязь компонентов силы резания вычислим значения горизонтально и вертикальной составляющих силы резания.
Для верикальной составляющей:
Для вертикальной составляющей:
Вычислим эти составляющие:
Рисунок 3.1 — Схема действия сил при фрезеровании детали прижатой призмами
Базирование придание заготовке соответствующего положения в системе координат металлорежущего станка необходимого для выполнения заданной части технологического процесса (операции). Для базирования заготовки или детали её необходимо лишить 6-ти степеней свободы (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 - Шесть степеней свободы твердого тела
По лишаемым степеням свободы базы могут быть:
- установочная; - направляющая; - опорная; - двойная направляющая; - двойная опорная.
Установочная база - поверхность или заменяющее её сочетание поверхностей определяющая положение детали при помощи трёх опорных точек лишающих деталь трёх степеней свободы: одного перемещения вдоль оси (z) и двух поворотов вокруг двух других осей параллельных осям x и y. Как правило это плоскость детали причём имеющая наибольшую площадь.
Направляющая база - поверхность или заменяющее её сочетание поверхностей определяющая положение детали при помощи двух опорных точек лишающих деталь двух степеней свободы: одного перемещения вдоль оси (x) и одного поворота вокруг другой оси (y или z). Обычно это поверхность наибольшей протяженности при наименьшей ширине.
Опорная база - поверхность определяющая положение детали при помощи одной точки лишающей одной степени свободы: перемещение вдоль оси (x y
x) или поворот вокруг оси (x y x).
Рисунок 3.4— Схема установки и базирования
2 Расчет сил закрепления
Спроецировав силы резания на плоскости и определив реакции принимаем схему к расчету сил закрепления:
Рисунок 3.5 —Схема сил при фрезеровании паза дисковой фрезой
Состовляющая R1 направлена навстречу силе закрепления Рз и стремится оторвать заготовку от опор составляющая R2 стремится сдвинуть заготовку в боковом направлении [1 c 377 таблица 1]: Расчет сил закрепления выполним по формулам (3.2) и (3.3) выбрав большее из полученных значений [1 c 377 таблица 1]:
Коэффициент запаса К определим по формуле [1 с. 381]:
Где К— коэффициент запаса учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку;
К0—гарантированный коэффициент запаса принимаем по [1 с. 381 таблица 2] К0 =15;
К1 — коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок. Т.к. обработка получистовая принимаем по [2 с. 381] К1=10;
К2 — коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента принимаем [2 с. 381 таблица 2] К2=13;
К3— коэффициент учитывающий увеличение сил резания в зависимости от прерывистости при различных родах обработки принимаем по [2 с. 382] К3=12;
К4— коэффициент учитывающий постоянство сил развиваемой ЗМ. Учитывая что ЗМ пневматический [2 с. 382] принимаем К4 =13.
К5 —коэффициент учитывающий эргономику немеханизированного ЗМ принимаем 1 [2 с. 382].
К6 — коэффициент учитывающий опрокидывающий момент принимаем 15 [ 2 с. 383].
Pз = (15 1 13 12 13 1 15) 12325 = 56202 Н;
Принимаем большее из расчетных значений: конструкционно требуемая сила закрепления составит 9587 Н.
В результате сравнения сил резания и закрепления становится очевидно что силы закрепления позволяют удерживать деталь в неподвижном состоянии достаточном для проведения механической обработки.
Расчет рычажного механизма станочного приспособления
1 Выбор схемы рычага
Выберем схему рычага №1 согласно [1 с 408 таблица 15]. При такой схеме сила подается на одну сторону и передает силу закрепления на заготовку.
2 Расчет подвижности рычага
Выполним по формуле [1 с 408] :
Где = 02-04 мм принимаем 03 мм;
= 02-04 мм принимаем 03 мм;
– жесткость рычага ЗМ принимаем 16500кНм;
– допуск выдерживаемого размера для размера h14 принимаем 074 мкм;
– сила закрепления принимаем согласно расчетом в главе 3 равной 64207 Н;
3 Подбор силы закрепления заготовки и силы на приводе:
Подбираем силы закрепления заготовки и силу на приводе по таблице 15[1 с 408]:
4 Определение реакции R заготовки и силы на приводе
Рассчитываем согласно [1 с 408]:
5 Определение диаметра опоры рычага
Определяем диаметр d опоры рычага из условия прочности на смятие [1 с 408]:
Конструкционно минимально необходимый диаметр опоры составляет 8 мм. Примем 10 мм
6 Определение толщины рычага
Определяем толщину рычага [1 с 408]. Как правило толщину принимают равной диаметру опоры. С учетом запаса прочности примем диаметр опоры равный 10 мм.
7 Расчет усилия хода клина и самоторможения
Использование клиновых зажимов обусловлено простотой и компактностью конструкции быстротой действия и надежностью в работе. Обычно используются самотормозящиеся клинья.
Определим силу на клине :
Определим ход клина :
Самоторможение клина :
Подбор привода станочного приспособления
Пневмоцилиндры широко применяют в пневмосистемах как источники привода рабочих органов мобильных машин и исполнительных механизмов промышленного оборудования. В пневмосистеме с одним реже - с двумя компрессорами может быть установлено до 6-10 пневмоцилиндров а в некоторых случаях в два или даже в три раза больше. Пневмоцилиндр - это устройство преобразующее энергию сжатого воздуха в механическую работу. Они бывают двухстороннего действия (перемещаемые воздухом в обоих направлениях под давлением сжатого воздуха) и одностороннего действия (возвращаемые в исходное положение пружиной). Пневмоцилиндры являются эффективным средством для рационального использования сжатого воздуха в качестве идеального источника силы.В зависимости от характера применения пневмоцилиндры условно разделяют на зажимные и транспортирующие. Первые используют в качестве силового привода зажимных фиксирующих переключающих устройств. Транспортирующие пневмоцилиндры обладающие бульшей длиной хода являются источником движения различных транспортирующих устройств. В отдельную функциональную группу можно выделить ударные пневмоцилиндры. Их усилие применяют в прошивочных штамповочных маркировочных чеканочных и других подобных устройствах с ударным воздействием.
Также различают сдвоенные цилиндры (когда диаметр пневмоцилиндра ограничен из-за недостатка места рекомендуют использовать два цилиндра более последовательно соединенных между собой и работающих на один шток в результате усилие сжатого воздуха складывается) вращающие пневмоцилиндры (со сплошным или полым штоком) ударные и т.д.
В частности пневмоцилиндры применяются в таких устройствах как: упаковочное оборудование оборудование контактной сварки пищевое оборудование экструдеры и др.
Пневмоцилиндр является основным узлом машины. Конструкция цилиндра зависит прежде всего от способа его обогрева и в меньшей степени - от диаметра и длины червяка. Различные виды обогрева или охлаждения цилиндра позволяют обеспечивать заданный технологический процесс переработки полимеров. Так же конструкция зависит от цели выполняемой устройствами и их дополнительных возможностей. Если соединить несколько пневмоцилиндров с разной длиной хода их можно использовать в качестве позиционеров обеспечивающих несколько фиксированных положений рабочего органа.
В том случае когда диаметр пневмоцилиндра ограничен из-за недостатка места но требуется особенное усилие используют сдвоенный пневмоцилиндр где 2 цилиндра (или более) последовательно соединены между собой и работают на один шток. Усилие сжатого воздуха таким образом увеличивается вдвое (или во столько раз сколько цилиндров соединены вместе).
Наибольшую длину хода обеспечивает пневмоцилиндр с гибким штоком. Его используют в тех случаях когда ограничено место для выдвижения длинного штока. Существуют и вовсе бесштоковые пневмоцилиндры в которых перемещение поршня происходит за счет притяжения магнитов. Чтобы предотвратить в конце рабочего хода удары поршня о поверхность цилиндра которые могут привести к разрушению корпуса пневмоцилиндры снабжают тормозными механизмами в виде дроссельного устройства либо дополнительного поршня. Тормозная система иного типа воплощена в пневмоцилиндрах с пневматической камерой (или диафрагмой): компенсация удара в ней происходит за счет деформации диафрагмы.
Пневмоцилиндры упаковочных аппаратов должны обладать высокой прочностью так как они работают при повышенной температуре (до 400єC) и давлении (до 50 МПа) износоустойчивостью и корозионно-устойчивостью.
Цилиндры шнековых машин классифицируются по следующим основным признакам:
) по способу крепления к приводной части машины: с фланцевым или байонетным соединением;
) по конструкции и сложности изготовления цилиндра: цельные или разъемные литые или сварные;
) по способу обогрева цилиндры выполняют с рубашками обогрева (охлаждения) теплоносителя или без рубашек (с электронагревателями).
Конструкция пневмоцилиндра выбирается с учетом конструктивной схемы пресса рабочего давления жидкости в системе усилия условий работы. По конструкции различают цилиндры: поршневые плунжерные простые и дифференциальные. В поршневых цилиндрах энергия движущегося газа преобразуется в механическую энергию перемещающегося поршня.
Рисунок 5.1-способы монтажа пневмоцилиндров
Соединение штока с механизмом также выполняют различными способами.
Рисунок 5.2-Элементы соединения штоков пневмоцилиндров с ведомыми механизмами
Неподвижные соединения реализуются с помощью наружной или внутренней резьбы на конце штока.
Подбираем параметры пневмоцилиндра по ГОСТ 15608-81 исходя из значения Q=188.84 Н которое показывает необходимую силу на приводе.
Выбираем пневмоцилиндр с креплением на лапках со следующими параметрами :
Диаметр цилиндра D=32 мм.
Диаметр штока d=12 мм.
Толкающее статическое усилие на штоке
Тянущее статическое усилие на штоке
Соединительную часть штока принимаем резьбовой с резьбой М18.
Описание принципа работы станочного приспособления
Деталь установлена на пальцах 9 что дает ей устойчивость и закреплена по бокам призмами 8. Они предотвращают ее поворот и осевое смещение. Призмы крепятся к рычагам на них приварена вилка6 и при помощи оси 7 происходит их закрепление. Это делается для того чтоб призма была подвижной. Пальцы-посредством запресовки с натягом в корпус.
Усилие оказываемое сжатым воздухом в пневмоцилиндре 1 передается на шток. В результате этого шток двигаясь будет оказывать усилие на клин 3. Возвратно-поступательное движение обеспечивает пластина опорная 4. Рычаги 5 принимающие усилие от клина будут проворачиваться на оси 7 и двигаться поступательно в горизонтальном направлении и передавать усилие на заготовку. Условия для рабочего хода рычага создает опора 4 приваренная к корпусу.
Компоновка элементов приспособления выполнена из расчета необходимости обеспечения выхода инструмента ( фрезы).
Наличие клинового зажима обеспечивает самоторможение приспособления что является надежным вариантом исключения сил самопроизвольного раскрепления и тем самым гарантирует безопасность рабочего персонала.
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ РАБОТЕ СО СТАНОЧНЫМИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯМИ
Требования по технике безопасности заключаются в том чтобы при использовании приспособлений были созданы такие условия работы которые исключали бы возможность травмирования рабочего при установке или съеме детали а также во время ее обработки. Наружные элементы станочных приспособлений не должны иметь острых углов кромок неровных поверхностей представляющих собой источник опасности. Все такие наружные элементы должны быть скруглены радиусами не менее 1 мм. Выступающие за габариты станка элементы приспособления не должны мешать его работе и ограничивать доступ к органам управления. Шероховатость наружных поверхностей вращающихся патронов оправок планшайб должна быть не грубее Ra = 125 мкм. Для исключения травмирования рук при установке детали предусматриваются специальные ниши для безопасного размещения руки вводятся блокировочные устройства не позволяющие включить привод зажима или других движущихся частей при нахождении в рабочей зоне руки рабочего. Зазоры между подвижными частями должны быть не более 5 мм что устраняет возможность попадания в зазор руки или пальцев рабочего. Приспособление должно быть надежно закреплено на станке сбалансировано проверено при рабочих частотах вращения а значения допускаемой неуравновешенности и частоты вращения должны быть указаны в эксплуатационных документах. Повышенную опасность представляет собой стружка образующаяся во время обработки. Поэтому у приспособлений должны быть достаточной величины каналы окна ниши обеспечивающие беспрепятственное удаление стружки. Для защиты от дробленой стружки необходимо предусматривать специальные экраны а также беспрепятственное удаление смазочно-охлаждающей жидкости отсос загрязненного во время работы воздуха. Ряд травм происходит от падения деталей или приспособления во время установки их на станок. Поэтому должны быть предусмотрены устройства исключающие самопроизвольное падение деталей с приспособления. Вручную допускается устанавливать приспособление массой не более 16 кг. При этом должны быть обеспечены безопасная установка и снятие его со станка. Приспособления массой более 16 кг должны иметь устройства (рым-болты цапфы отверстия и т. д.) обеспечивающие надежный захват их грузоподъемными устройствами. При массе обрабатываемой детали более 12 кг должны использоваться грузоподъемные устройства а также предусматриваться специальные площадки для предварительной ее установки с последующим перемещением в рабочую зону. Особое внимание следует уделять исключению возможности раскрепления детали во время обработки из-за отказа силового привода падения давления в пневмосети отключения электроэнергии. С этой целью применяются самотормозящие механизмы предохранительные устройства исключающие возвратное движение зажимного элемента. В случае невозможности применения таких устройств следует защищать рабочую зону приспособления специальным экраном. Опорные поверхности нужно располагать против сил резания. Усилия зажимных устройств требуется направить на опорные поверхности. Гидравлические и пневматические устройства должны быть испытаны под давлением в 15 раза превышающем номинальное с выдержкой не меньше 5 мин. Гидро- и пневмосистема должна иметь паспорт в котором указываются результаты испытаний и допускаемые сроки эксплуатации. Пневмо-и гидропривод не должны загрязнять окружающую среду. Следует избегать выброса отработавшего сжатого воздуха в сторону рабочего так как он может увлекать за собой частицы образива и стружки и быть причиной травмы. Пневмо- и гидропривод должны быть оборудованы устройствами для контроля давления воздуха или масла и иметь опломбированные элементы разрегулирование которых может создать аварийную ситуацию. При применении магнитных приспособлений необходимо обеспечить надежную защиту их от влаги и заземления. Эти приспособления должны иметь силу притяжения не ниже указанной в технических требованиях. При использовании электропривода должно быть исключено самопроизвольное включение токоведущие части требуется надежно изолировать предусмотреть средства световой сигнализации и аварийного отключения вводный выключатель всей системы от питающей сети необходимые блокировки проверить электросистему на надежность изоляции и заземления. Уровень вибрации и шума создаваемый приспособлением не должен превышать допустимые санитарные нормы. Категорически запрещается выполнение наладочных и ремонтных работ на приспособлении во время работы станка. Особое внимание нужно уделять защите вращающихся частей приспособления и станка от попадания на них одежды рабочего.
Современное машиностроение обязывает к проектированию более совершенных и точных а также экономически выгодных и производительных станков оборудования оснастки и приспособлений. Чтобы решать задачи необходимо наличие практических и теоретических знаний у инженеров-конструкторов понимание работы приспособлений и станочных узлов.
При выполнении курсовой работы разработал станочное приспособление для обработки конкретной детали для массового производства подобрал зажимные устройства рассчитал погрешности базирования и закрепления а также освоил и применил практические навыки разработки станочных приспособлений.
Станочные приспособления : Справочник. В 2-х т. Ред. совет: Б.Н. Вардашкин(пред.) и др.М.:Машинострение1984.Т.1Под ред. Б.Н. Вардашкина А.А. Шатилова 1984. 592с.ил.
Терешко Ю.Д. и др. Материаловедение и технология материалов : Учебное пособие. 2-е изд. доп. Ю.Д. Терешко С.В. Петров А.И. Егоров. - Гомель: Бел ГУТ 2004.- 131 с.
Марочник сталей и сплавов. 2-е изд. доп. и испр.А.С. Зубченко М.М. Колосков Ю.В. Каширский и др. Под общей ред. А.С. Зубченко Машиностроение 2003 . 784с.:илл.
Цырлин М.И. Основные требования к оформлению пояснительных записок курсовых и дипломных проектов (работ): учеб.-метод. ПособиеМ.И. Цырлин; М-во образования Респ. Беларусь Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ 2007. – 31 с.
Царенко М.А. Расчет погрешности базирования при проектировании приспособлений технологического оборудования – Царенко М.А.Захаров О.В. – Саратов СГТУ 2009. – 23с.
Антонюк В.Е. Конструктору станочных приспособлений.: Справ. пособие. – Мн.: Беларусь 1991.– 400 с.: ил.

Чертеж сборочный.cdw

Толкатель.cdw

КР.ПдляОМ.МО-31.2021.13.00.00.00
сталь 45 ГОСТ 1050-88
Твердость - 42 46 HRC.
Допуск торцового биения относительно поверхности - по 7-й
степени точности ГОСТ 24643-81.

рычаг.cdw

КР.ПдляОМ.МО-31.2021.13.00.00.00
Острые кромки притупить
заусенцы после резки убрать.
Количество на приспособление 2 шт.

Приспособление.cdw

КР.ПдляОМ.МО-31.2021.13.00.00.00
Установочные пластины зажимного механизма закреплены сваркой.
Ручная дуговая сварка.
Сварной шов ГОСТ 5264-80-Т6-
Электроды Э-42 ГОСТ 9466-75.

пример клина.cdw