Проектирование автоматизированного контрольного устройства размеров детали типа Шток

ПЗ.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОУВПО «Брянский государственный технический университет»
Кафедра “Автоматизированные технологические системы”
“Технические средства автоматизации ”
Пояснительная записка
АТС.2010.07АТП1.ТСА.010.
В данной курсовой работе было спроектировано устройство активного контроля линейных размеров детали «Шток». За основу устройства был взят прибор БВ-4270 с навесной скобой в конструкцию которого были внесены изменения позволяющие частично автоматизировать процесс активного контроля детали.
Курсовой проект включает в себя пояснительную записку объемом 39 листов и графическую часть состоящую из 2 листов: общий вид станка с устройством активного контроля и подробная схема крепления устройства к кожуху шлифовального круга.
Проектирование маршрутного технологического процесса производства детали типа «Шток»8
Методы контроля линейных размеров9
Обзор типовых устройств активного контроля на операциях круглого шлифования.10
1. Принципы построения измерительной оснастки10
2. Прибор БВ-4270 с настольной скобой13
3. Прибор БВ-4270 с навесной скобой16
Проектирование автоматизированного контрольного устройства18
1. Краткая характеристика станка 3М151Ф218
2. Критический анализ конструкции прибора БВ-4270 с навесной скобой20
3. Характеристика датчика БВ-908 контроля линейных размеров детали типа «Шток»Ошибка! Закладка не определена.1
4. Пневмоцилиндр с фиксатором штока23
Принцип действия спроектированного прибора активного контроляОшибка! Закладка не определена.27
Необходимые расчетыОшибка! Закладка не определена.
ЗаключениеОшибка! Закладка не определена.3
Список использованной литературыОшибка! Закладка не определена.4
В машиностроительном производстве детали машин (автомобилей и автомобильных двигателей тракторов топливной и гидроаппаратуры и др.) изготавливают с высокой точностью по размерам и форме (по 5-7 квалитетам). В большинстве случаев такие детали изготавливаются серийно на автоматических станках автоматических линиях и станках с ЧПУ. Точное автоматическое производство требует точных автоматических средств контроля размеров деталей и приборов для измерения линейных и угловых перемещений и позиционирования рабочих органов станков. На современных станках применяют сравнительно небольшую номенклатуру средств контроля линейных и угловых размеров и перемещений:
- на шлифовальных и хонинговальных станках врезного шлифования применяют приборы для контроля размеров деталей в процессе обработки;
- на шлифовальных станках работающих «на проход» расточных и обточных станках применяют приборы для контроля размеров деталей после обработки (подналадчики);
- на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах применяют широкодиапазонные преобразователи для координатных измерений перемещений рабочих органов станка;
- на сверлильно-фрезерно-расточных станках и обрабатывающих центрах применяют индикаторы контакта для контроля размеров деталей и позиционирования обрабатываемых поверхностей и режущей кромки инструмента;
- на обрабатывающих центрах применяют устройства для настройки инструмента вне станка;
Средства контроля размеров деталей условно разделяют на две группы – «пассивные» и «активные». Пассивные средства контроля измеряют уже обработанные детали с целью определения соответствия их размеров заданному полю допуска и разделения деталей на годные брак или размерные группы. Активные средства контроля расположены непосредственно на металлорежущем станке и измеряют деталь во время обработки. [1]
Деталь представляет собой тело вращения типа «Шток». Габаритные размеры детали 360х22 мм.
Материал детали сталь 65 ГОСТ 2590-71.
Вал имеет 5 ступеней:
ступень длиной 5 мм и 20 мм имеет фаску 2х450. Шероховатость поверхности ступени Ra=32 мкм.
ступень длиной 23 мм и 22s6 имеет канавку шириной 3 мм и глубиной 2 мм. Шероховатость поверхности Ra=25 мм.
ступень длиной 295 мм и 20g6 имеет канавку шириной 3 мм и глубиной 1 мм фаску 25х450 и поверхностью под ключ. Шероховатость поверхности Ra=063 мм.
ступень длиной 6 мм и 15 имеет фаску 1х450. Шероховатость поверхности Ra=32мкм.
ступень длиной 30 мм и 14 имеет резьбу М14х15 и фаску 1х450. Шероховатость поверхности Ra=32мкм.
Деталь изготавливается в условиях среднесерийного производства. Заготовку для детали целесообразно брать из сортового проката стали 65 ГОСТ 2590-71 26 мм.
Проектирование маршрутного технологического процесса производства детали типа «Шток»
Установить заготовку и выполнить токарную обработку ступеней 1 2 3 4 5 точить канавки точить фаски резать резьбу М14х15 5ступени фрезеровать поверхность под ключ 3 ступени.
Круглошлифовальная с ЧПУ
Установить деталь в центрах и шлифовать ступени 2 и 3.
Методы контроля линейных размеров.
Существуют два метода контроля деталей:
Активный контроль объекта осуществляется непосредственно в ходе технологического процесса формирования изделия например обработки детали на станке. Текущие результаты активного контроля дают информацию о необходимости изменения режимов обработки или корректировке параметров технологического оборудования например необходимость изменения положения между режущим инструментом и деталью. Активный контроль может быть ручным при котором режимами и остановкой станка в процессе изготовления изделия управляет оператор наблюдающий за показаниями приборов или автоматическим когда управление станком осуществляется с помощью команд выдаваемых установленным на станке или вне станка устройством. Применение активного контроля позволяет повысить производительность труда улучшить качество изготовления вести одновременное обслуживание нескольких единиц технологического оборудования получать высокую точность изделий использовать на этих работах операторов относительно невысокой квалификации. Перспективным является создание устройств активного контроля работающих без настройки по образцовым объектам. В качестве образцовых могут быть как материальные объекты (например образцовые детали) так и соответствующее программное обеспечение. [5]
В отличие от активного пассивный контроль осуществляется после завершения отдельной технологической операции или всего технологического цикла изготовления объекта (детали или изделия). На стадиях жизненного цикла изделия в том числе технологического процесса изготовления производимый контроль имеет различное назначение и протяжённость во времени.
В курсовой работе проектируется устройство активного контроля которое располагается непосредственно на металлорежущем станке.[1]
Обзор типовых устройств активного контроля на операциях круглого шлифования.
1. Принципы построения измерительной оснастки.
Для измерения наружных диаметров деталей используют ряд схем которые принято различать по числу контактных и базовых наконечников соприкасающихся с обрабатываемой поверхностью. Устройства контроля работают по одноконтактной двухконтактной и трехконтактной схемах.
При одноконтактной схеме измерения отсчетное устройство или его чувствительный элемент закрепляют обычно на столе станка и измеряют расстояние обрабатываемой поверхности детали от поверхности стола станка (базы). Полагая что высота центров в процессе обработки постоянна можно считать что измеряется радиус детали – расстояние от оси центров до обрабатываемой поверхности.
Одноконтактная схема проста по конструкции нет необходимости в вводе и выводе измерительного устройства и отсутствуют помехи при установке и съеме обрабатываемых деталей. Недостатки этой схемы следующие. В измерительную цепь входят узлы станка (стол задняя и передние бабки и т.д.) и на точность контроля влияют силовые и температурные деформации этих узлов. Кроме того контролируется изменение радиуса детали что также снижает точность измерений. Однако при достаточно стабильных режимах обработки применение одноконтактной схемы позволяет получать детали 6-7 квалитетов допуска.
Рис.1. Двухконтактная измерительная скоба.
В устройствах работающих по двухконтактной схеме (рис. 1) контактные наконечники 1 и 3 закреплены на каретках (рычагах) 5 и 6 позволяющих наконечникам следить за изменением обрабатываемого размера D детали 2. С одной из кареток связано отсчетное устройство 4 (или чувствительный элемент этого устройства) а с другой кареткой – упор 7.
При такой схеме случайные перемещения детали по линии измерения вызванные силами резания или тепловыми деформациями не влияют на результаты контроля. Влияние перемещений детали перпендикулярно к линии измерения в значительной степени устраняется за счет уменьшения силы резания в конце обработки. Двухконтактные скобы с помощью подводящего устройства 8 обычно крепят на столе станка и с помощью этих скоб контролируют деталь в одном сечении.
Рис.2. Принципиальная схема трехконтактной измерительной скобы.
В устройствах работающих по трехконтактной схеме (рис. 2) скоба 8 снабжена жестко связанными с ней контактными 1 и базирующими 9 наконечниками опирающимися на обрабатываемую поверхность и обеспечивающими строго определенное взаимное расположение оси обрабатываемой детали 2 и скобы.
Второй контактный наконечник связан со стержнем 5 который может перемещаться относительно скобы 8. Изменение размера D обрабатываемой детали воспринимается отсчетный устройством 7 или чувствительным элементом этого устройства (индикаторной головкой индуктивным преобразователем измерительным соплом) жестко связанным со скобой.
В большинстве случаев скоба с помощью ручного подводящего устройства закрепляется на кожухе шлифовального круга. Это удобно для установки и съема детали так как бабка шлифовального круга отводится от детали на значительное расстояние. Такое закрепление удобно также при шлифовании одним кругом последовательно нескольких шеек обрабатываемой детали.
К преимуществам трехконтактной схемы следует отнести независимость показаний измерительного устройства от изменения взаимного положения обрабатываемой детали и узлов станка так как измерительные устройства базируются непосредственно по измеряемой поверхности.[1]
Рассмотрим несколько приборов для контроля линейных размеров деталей типа «Вал».
2.Прибор БВ-4270 с настольной скобой.
Прибор предназначен для управления процессом обработки валов с прерывистой поверхностью на центровых круглошлифовальных станках. Прибор долгое время выпускался серийно Челябинским инструментальным заводом. Хотя в настоящее время прибор не выпускается вследствие того что морально устарел большое количество приборов до сих пор эксплуатируется на автомобильных и машиностроительных заводах.
Параметры и характеристики прибора соответствуют ГОСТ 8517-90. Комплектация прибора в различном сочетании типовыми структурными единицами обеспечивает его широкие функциональные возможности для условий серийного и массового производства.
Прибор БВ-4270 состоит из следующих функциональных узлов:
- электронного блока управления БВ-6230
- измерительной оснастки (скобы)
- индуктивного преобразователя БВ-6067 или БВ-6240
- подводящего устройства.
Рис. 3. Схема установки двухконтактной измерительной скобы на круглошлифовальном станке.
Контроль изменения диаметра вала в процессе обработки методами врезания или продольной подачи на круглошлифовальных автоматах и полуавтоматах обеспечивается двухконтактной скобой 1 (рис. 3) снабженной индуктивным преобразователем БВ-6067 или БВ-6240. При помощи кронштейна 2 скоба установлена на каретке 3 имеющей возможность наладочных перемещений для ориентации контактных наконечников скобы относительно диаметральной плоскости шлифуемой заготовки.
Автоматизация подвода скобы к заготовке ее стабильная ориентация и возврат в исходное положение обеспечиваются гидравлическим цилиндром 4 мод. БВ-3326.
Рис. 4. Конструкция настольной двухконтактной индуктивной скобы БВ-3268.
Конструкция двухконтактной скобы БВ-3268 показана на рис. 4. Монтажная планка 1 служит для крепления скобы к кронштейну гидравлического цилиндра. Контактные наконечники 10 и 11 выполнены в виде резьбовых вставок снабженных кристаллами из синтетических алмазов. Сменные измерительные ножки 9 и 12 переустанавливаются при настройке скобы в требуемые фиксированные положения на колонках 8 и 13. В качестве направляющих для поступательного перемещения измерительных кареток служат плоскопараллельные пружины 5 и 16. Микрометрический винт 6 взаимодействует с контактным наконечником индуктивного преобразователя 15. Для регулировки контактного усилия обеспечиваемого пружинами растяжения 2 и 18 предусмотрены эксцентрики 4 и 17. Упоры 3 и 19 служащие ограничителями хода подвижных кареток используются в качестве базы при настройке скобы. Для защиты механизмов скобы от загрязнений служат манжеты 7 и 14 из маслобензостойкой резины. Скоба БВ-3268 выпускается в четырех исполнениях с диапазоном измерения 25-40 10-80 40-125 и 125-200 мм.
Рабочий цикл шлифования методом врезания с применением двухконтактной скобы осуществляется следующим образом (см. рис.4). В начальной фазе цикла скоба 1 и шлифовальная бабка занимают исходное положение. Для исключения выдачи ложных команд в нерабочем положении скобы из электрической схемы станка в блок управления прибора поступает сигнал обеспечивающий блокировку цепей выдачи команд управления. После закрепления заготовки на позиции обработки без участия прибора осуществляется ускоренный подвод шлифовальной бабки и переход на форсированную или черновую подачу. В момент предшествующий снятию черновой части припуска гидросистема станка реверсирует потоки масла поступающие к гидроцилиндру 4. Благодаря этому двухконтактная скоба 1 получает плавное перемещение в сторону заготовки. Одновременно для снятия с блокировки командных цепей управления схема станка формирует сигнал выполняющих запуск электронного реле времени в блоке управления. Реле времени обеспечивает включение командных цепец с задержкой превышающей на 15-2 с время необходимое для совершения рабочего хода и установки скобы в рабочее положение.
В процессе обработки индуктивный преобразователь воспринимает перемещение измерительных кареток скобы. Выходной сигнал преобразователя пропорциональный изменению размера шлифуемого вала после усиления электронной схемой блока преобразуется в аналоговый сигнал для показывающего устройства блока и в дискретные команды для исполнительных органов станка.
Предварительные команды обеспечивают переход от форсированной к черновой и чистовой подачам абразивного круга. На завершающей фазе цикла в режиме чистового или доводочного шлифования с заготовки снимается оставаяся часть припуска. В момент достижения заданного размера формируется окончательная команда для ускоренного отвода шлифовальной бабки и двухконтактной скобы на исходную позицию.
В случае обработки валов методом продольной подачи команды управления поступающие от прибора воспринимаются схемой электроавтоматики станка в конце продольного хода стола.[1]
Прибор БВ-4270 комплектуемый двухконтактными скобами обеспечивает получение точности обработки валов с непрерывной поверхностью по 5-му квалитету допуска.
3.Прибор БВ-4270 с навесной скобой.
Прибор БВ-4270 оснащен трехконтактными навесными скобами БВ-3154 (рис. 5) с индуктивными преобразователями БВ-6067 или БВ-6240.
Рис.5. Навесная индуктивная скоба БВ-3154
Скобу устанавливают на станке с помощью унифицированного кронштейна БВ-3221 закрепляемого обычно на кожухе шлифовального круга. При обработке с продольной подачей практикуется установка кронштейна со скобой на одной из бабок или на столе шлифовального станка. Оба способа крепления навесной скобы обеспечивают измерения диаметра шлифуемой детали в одном сечении.
Для шарнирной подвески корпуса 9 скобы применена скалка 1 установленная на двух осях вращения 19 и 2. Ось 18 представляет собой подшипник скольжения на котором свободно поворачивается скоба а ось 2 кронштейна установлена на шариковых подшипниках 3 и 5 в корпусе кронштейна 6. Спиральная пружина 4 смонтированная в корпусе кронштейна 6 создает момент силы относительно оси2 обеспечивающий контактное усилие на нижнем наконечнике 13. Подпружиненный плунжер 19 служит для амортизации удара при отводе скобы в исходное положение. Измерительная каретка 16 подвешена к корпусу скобы на плоскопараллельных пружинах 8 и 11. На каретке установлен микрометрический винт 7 взаимодействующий со штоком индуктивного преобразователя 17. Контактное усилие на верхнем наконечнике 15 обеспечивается пружиной растяжения 10. Сменная штанга с нижним наконечником 13 снабжена шкалой для облегчения настройки скобы на заданный номинальный размер. На штанге закреплен движок 12 с боковым базирующимся наконечником 14.
Рабочий цикл круглошлифовального полуавтомата при использовании прибора с навесной скобой аналогичен описанному выше циклу шлифования с настольной скобой. Отличие заключается в том что запуск реле времени РВ осуществляется не внешними цепями станка а элементами электросхемы блока управления по сигналу индуктивного преобразователя возникающему в момент установки контактных наконечников скобы на заготовку имеющую припуск. Уровень срабатывания этого сигнала в блоке управления БВ-6230 соответствует точке минус 15 мкм. Установку навесной скобы в контролирующее положение и возврат на исходную позицию осуществляется вручную.[1]
Именно прибор БВ-4270 с навесной скобой (рис. 4) мы берем за основу нашего автоматизированного контрольного устройства для контроля диаметров 22 и 20 мм детали «Шток».
Проектирование автоматизированного контрольного устройства.
Заданием курсовой работы является разработка автоматизированного контрольного устройства для контроля диаметров 22 и 20 мм и торцевого биения соответственно 2 и 3 ступени детали «Шток».
Целесообразно проводить данный контроль средствами активного контроля на операции 010: Круглошлифовальная с ЧПУ. Данная операция производится на круглошлифовальном полуавтомате 3М151Ф2 с ЧПУ. (рис.6)
Рис. 6. Внешний вид круглошлифовального полуавтомата 3М151Ф2.
1Краткая характеристика станка 3М151Ф2.
Круглошлифовальный полуавтомат 3М151Ф2 с ЧПУпредназначен для шлифования цилиндрических гладких и прерывистых поверхностей многоступенчатых валов в условиях мелкосерийного и серийного производства. На станке можно производить в автоматическом режиме продольное врезное и строчное шлифование с последующей зачисткой продольным шлифованием а также подторцовку буртиков при этом в процессе обработки применяется активный контроль размеров обрабатываемых валов. Станок может встраиваться в автоматизированные участки с управлением от ЭВМ. Класс точности станка П он обеспечивает 6-й квалитет обрабатываемых диаметров.[2]
Техническая характеристика круглошлифовального полуавтомата 3М151Ф2 с ЧПУ:[4]
Наибольшие размеры устанавливаемой детали:
диаметр заготовки шлифуемой с активным контролем мм
частоты вращения заготовки (бесступенчато) мин-1
скорость шлифовального круга не более мс;
рабочие подачи шлифовальной бабки для:
предварительной обработки мммин
окончательной обработки мммин
скорость быстрого подвода шлифовальной бабки мммин;
скорость перемещения стола ммин (число ступеней 10);
габаритные размеры станка мм.
2.Критический анализ конструкции прибора БВ-4270 с навесной скобой.
Изучив данную конструкцию мы видим что настройку трехконтактной измерительной скобы необходимо производить вручную. С целью частичной автоматизации мы вноси изменения в конструкцию:
- с целью повышения точности контроля а также возможности контроля торцевых биений заменим индуктивный преобразователь и измерительный шток индуктивным датчиком размеров типа БВ-908;
- для автоматизации перемещения контрольно-измерительной скобы с датчиком по измеряемой детали с целью контроля всех ступеней детали «шток» кронштейн с внутренней пружиной заменим на пневмоцилиндр с фиксатором штока позволяющий останавливать шток к которому прикреплена скалка с измерительной скобой в заданном положении;
- для крепления пневмоцилиндра с фиксатором штока приходится изменить конструкцию унифицрованного кронштейна БВ-3221;
-так же для крепления индуктивного датчика размеров БВ-908 необходимо внести изменения в конструкцию трехконтактной скобы.
3.Характеристика датчика БВ-908 контроля линейных размеров детали типа «Шток».
Действие датчика (рис. 7) основано на преобразовании линейного перемещения в изменение индуктивности его обмоток 2 и 5 расположенных на ферромагнитном якоре 3 связанном с измерительным стержнем и укрепленным подвижно относительно корпуса 4 являющимся магнитопроводом. Измерительное усилие датчика создается пружиной 1. Датчик работает в комплекте с измерительный записывающим устройством компенсационного типа БВ-1010 (или типа БВ-662). [6]
Рис.7. Датчик типа БВ-908.
Технические данные датчика БВ-908.
Рабочий диапазон перемещений мкм
Максимальный диапазон перемещений мм
Ширина воздушного кольцевого зазора между сердечником и корпусом мм
Измерительное усилие датчика г
Число витков в катушке
Активное сопротивление катушки Ом
Максимальная разность сопротивлений катушек %
Максимальная погрешность в комплекте с самописцем (в пределах рабочего перемещения ±200 мкм) мкм
Габаритные размеры мм:
4. Пневмоцилиндр с фиксатором штока
Пневмоцилиндры являются исполнительными механизмами пневмосистем и предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в механическое линейное перемещение.
По характеру воздействия на рабочий орган пневмоприводы с поступательным движением бывают:
двухпозиционные перемещающие рабочий орган между двумя крайними положениями;
многопозиционные перемещающие рабочий орган в различные положения.
По принципу действия пневматические приводы с поступательным движением бывают:
одностороннего действия возврат привода в исходное положение осуществляется механической пружиной;
двухстороннего действия перемещающие рабочий орган привода осуществляется сжатым воздухом.
По конструктивному исполнению пневмоприводы с поступательным движением делятся на:
поршневые представляющие собой цилиндр в котором под воздействием сжатого воздуха либо пружины перемещается поршень (возможны два варианта исполнения: в односторонних поршневых пневмоприводах рабочий ход осуществляется за счёт сжатого воздуха а холостой за счёт пружины; в двухсторонних— и рабочий и холостой ходы осуществляются за счёт сжатого воздуха);
мембранные представляющие собой герметичную камеру разделённуюмембранойна две полости; в данном случае цилиндр соединён с жёстким центром мембраны на всю площадь которой и производит действие сжатый воздух (также как и поршневые выполняются в двух видах— одно- либо двухстороннем).
Сильфонныеприменяются реже. Практически всегда одностороннего действия: усилие возврата может создаваться как упругостью самого сильфон так и с использованием дополнительной пружины.
Достоинства пневмопривода:
в отличие отгидропривода— отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;
меньший вес рабочего тела по сравнению с гидроприводом (актуально для ракетостроения);
меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими;
возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом такие системы иногда используют вместопиропатронов есть системы где давление в баллоне достигает 500 МПа;
простота и экономичность обусловленные дешевизной рабочего газа;
быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);
пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;
в сравнении с гидроприводом— способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров) что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального вшахтахи нарудниках;
в отличие отгидропривода пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимостиКПДот утечек рабочей среды (рабочего газа) поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода; это делает пневмопривод удобным для использования в горячих цехах металлургических предприятий.[7]
Для автоматизации перемещения контрольно-измерительной скобы с датчиком по измеряемой детали с целью контроля всех ступеней детали «шток» мы применяем пневмоцилиндр двустороннего действия с фиксатором штока позволяющий останавливать шток к которому прикреплена скалка с измерительной скобой в заданном положении. Путем механического удержания штока посредством специальных устройств (рис. 8) можно получить практически неограниченное число точек позиционирования.
В представленной на рис. 5 конструкции шток 6 удерживается разрезным тормозным башмаком 4 который обжимает его под действием встроенной пружины 1. Разблокировка шток 6 осуществляется при подаче сжатого воздуха в рабочую полость 5 фиксатора. При этом поршень 2 сжимая пружину 1 освобождает элементы конструкции 3 прижимающие тормозной башмак 4 к штоку 6. Фиксаторы позволяют надежно удерживать шток пневмоцилиндра под нагрузкой даже при внезапном падении давления в пневмосети. Пневмоцилиндр с помощью лап 7 закреплен на кронштейне 8 который в свою очередь крепится к кожуху шлифовального круга 9.[5]
Рис. 8. Пневмоцилиндр с фиксатором штока закрепленный на кожухе шлифовального круга.
Технические характеристики пневмоцилиндра.
Максимально допустимое давлении кнссм2
Рабочая температура 0С
Двустороннего действия
Принцип действия спроектированного прибора активного контроля.
Контролируемая деталь «Шток»11 установленная в центрах круглошлифовального станка поджимается снизу наконечником 13 справа – движком 12 настроенным на размер контролируемой детали и закрепленный при помощи болта 14 и сверху - датчиком БВ-908 8 подробно рассмотренным в пункте 2.3 пояснительной записки. Датчик БВ-908 8 крепится в корпусе скобы при помощи болтового соединения с зазором 9. Скоба 10 с датчиком 8 монтируется на шарнире подвески 7 позволяющем отводить скобу 10 из рабочей зоны во время обработки с целью недопущения попадания абразива стружки и СОЖ на датчик.
Скалка 6 для шарнирной подвески 7 корпуса скобы 10 ввинчивается в шток 1 пневмоцилиндра 3. Пневмоцилиндр 3 смонтированный на кронштейне 2 при помощи лап 4 скрепленных между собой болтовым соединением 5 позволяет перемещать измерительную скобу 10 с датчиком 8 в нужную позицию для контроля различных поверхностей контролируемой детали 11. (рис. 9)
Рис.9. Навесная скоба с датчиком.
Необходимые расчеты.
)Рассчитаем напряжения возникающие в месте свинчивания скалки 1 со штоком пневмоцилиндра 4
На исследуемый узел действует сила тяжести скобы с датчиком.
Масса датчика из п. 2.3 ПЗ равняется:
Рассчитаем массу скобы:
- разобьем скобу на 6 участков: (рис. 10)
Рис.10. Измерительная скоба.
Скоба изготовлена из стали 40Х плотность которой:
Vc=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7
тогда масса скобы с датчиком:
Сила тяжести создаваемая скобой с датчиком:
Нагрузку действующую узел можно представить в виде нагрузки действующей на консоль (рис.11):
Рис.11. Нагрузка действующая в месте свинчивания скалки со штоком пневмоцилиндра.
Момент инерции сечения относительно нейтральной оси определим по формуле:
D – диаметр скалки см
Максимальный прогиб консоли определим по формуле:
L-длина консоли L=104 мм.
E-модуль упругости стали
Максимальный прогиб детали незначителен следовательно конструкция выдержит критические нагрузки.
)Рассчитаем напряжения возникающие в шарнире подвески 23.
Нагрузку действующую на шарнир подвески можно представить в виде нагрузки действующей на консоль (рис.12):
Рис.12. Нагрузка в шарнире подвески
Сила Р действующая на шарнир подвески аналогична рассчитанной в 1) пункте и равна силе тяжести создаваемой скобой с датчиком.
Рассмотрим сечение рассматриваемого узла (рис.13)
Рис.13. Сечение рассматриваемого узла.
Тогда максимальный прогиб консоли:
) Рассчитаем усилие затяжки болтового соединения датчика 4 со скобой 1.
Сила вращения детали стремящаяся выбить датчик определим по формуле:
- угловое ускорение радс2
Максимальная =500 мин-1 масса детали шток рассчитаем по формуле:
Рассчитаем объем детали по формуле:
Тогда сила вращения детали стремящаяся выбить датчик:
Сила затяжки болтов рассчитаем по формуле:
K-коэффициент запаса К=18 20
Q – сдвигаемая сила в нашем случае – сила вращения детали
f – коэффициент трения f=015 02
Проанализировав конструкцию штока был составлен маршрутный технологический процесс изготовления детали. Целесообразно проводить данный контроль средствами активного контроля на операции 010: Круглошлифовальная с ЧПУ. Данная операция производится на круглошлифовальном полуавтомате 3М151Ф2 с ЧПУ.
За основу проектируемого утройства был взят прибор активного контроля БВ-4270 с навесной скобой. Произведя критический анализ конструкции прибора были внесены необходимые изменения в конструкцию а именно:
- изменена конструкция трехконтактной скобы с целью крепления датчика БВ-908.
- на кронштейн крепления конструкции к кожуху шлифовального круга был смонтирован пневмоцилиндр с фиксатором штока позволяющий перемещать скобу с датчиком по измеряемой детали.
Были выполнены необходимые расчеты которые показали что конструкция способна выдержать критические нагрузки.
Список используемой литературы
М.П. Соболев М.И. Этингоф. Автоматический размерный контроль на металлорежущих станках. – Смоленск: «Ойкумена» 2005. – 300с.
Локтева С.Е. Станки с программный управлением и промышленные роботы: Учебник для машиностроительных техникумо. – 2-е изд. перераб. и. доп. – М.: Машиностроение 1986 320 с.
Справочник технолога машиностроителя. 1Т. Под ред А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова.- М.: Машиностроение 1985.
Справочник технолога машиностроителя. 2Т. Под ред А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова.- М.: Машиностроение 1986.
Наземцев А.С. Гидравлические и пневматические системы. Часть 1. Пневматические приводы и средства автоматизации: Учебное пособие. – М. ФОРУМ 2004 – 240 с.
Аш Ж. Датчики измерительных систем М.:Мир 1992 – 424 с.

СТанок 3м151Ф2 со скобой.cdw

Гидроустановка станка
Пневмоцилиндр с фиксатором штока
Маховик ручной подачи стола
Кожух шлифовального круга.
Внешний вид станка 3М151Ф2
оснащенного контрольной
АТС. 2010. 07АТП 1. ТСА. 010.

ПРиложение 1.cdw

Гидроустановка станка
Пневмоцилиндр с фиксатором штока
Маховик ручной подачи стола
Кожух шлифовального круга.
АТС. 2010. 07АТП 1. ТСА. 010.
Внешний вид станка 3М151Ф2
оснащенного контрольной

Скоба с датчиком!!!!.cdw

АТС. 2010. 07АТП 1. ТСА. 010.
Контрольная скоба с датчиком
смонтированная на кожухе
шлифовального круга.

Приложение2.cdw

АТС. 2010. 07АТП 1. ТСА. 010.
Контрольная скоба с датчиком
смонтированная на кожухе
шлифовального круга.

Спецификация скоба.spw

АТС. 2010. 07АТП 1. ТСА. 010
Спецификация контрольной
АТС.2010.07АТП1.ТСА.010
Болт М4х16 ГОСТ 7805-70
Шайба А9.02.08 ГОСТ 11371-78
Болт М5х14 ГОСТ 7805-70
Болт М6х20 ГОСТ 7798-70
Винт А М4х16 ГОСТ 7805-70
Пневмоцилиндр ISO6431