Проектирование и расчет станочного приспособления на точность

ЗП 051640.DOC

Технологический маршрут механической обработки детали
Расчет режимов резания сил и мощности резания
Обоснование выбора элементов и устройств приспособления
Силовой расчет приспособления
Прочностной расчет наиболее нагруженной детали приспособления
Выбор расчетного параметра точности приспособления
Описание конструкции приспособления и принципа его работы
Выбрать заготовку для условий серийного производства и назначить технологический маршрут механической обработки детали. Для заданной обрабатываемой поверхности А выбрать режущий инструмент станок назначить элементы рационального режима резания (скорость резания глубину и подачу) рассчитать силы и мощность резания и спроектировать специальное станочное приспособление.
Рисунок 1 – Чертеж детали
В качестве заготовки выбираем отливку из чугуна СЧ18 твердость 187 НВ.
Технологический маршрут механической обработки детали
Расчет составляющих силы резания произведем для заданной обрабатываемой поверхности отверстия 14Н8 мм с шероховатостью Ra ≤ 32 мкм.
Технологические переходы обработки отверстия 14Н8 мм:
Рассверлить отв. 128 H10 мм.
Зенкеровать отв. 138 H9 мм.
Развернуть отв. 14 H8 мм.
Обработка выполняется на вертикально – сверлильном станке мод. 2Н150.
Расчет режимов резания производим для наиболее нагруженного перехода– сверления.
где D- диаметр инструмента мм
d – диаметр предварительного отверстия мм.
) Подача: S=035 041 ммоб. (табл. 15 [1])
По паспортным данным станка принимаем S=04 ммоб.
где D – диаметр сверла мм
kv– общий поправочный коэффициент
Т – период стойкости инструмента мин
t – глубина резания мм
Значения коэффициента Cv и знчения показателей степени выбираем из табл. 18 [1].
Cv=234; q =025; х=01; y=04; m=0125.
Т=60 мин (табл. 20 [1]).
Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания определяется по формуле:
где Kмv – коэффициент на обрабатываемый материал;
при обработке серого чугуна: (табл. 8 [1]).
Kиv – коэффициент на инструментальный материал;
Kиv=10 (табл. 10 [1]).
Klv – коэффициент учитывающий глубину сверления.
Klv=10 (табл. 4.2 [1]).
) Частота вращения шпинделя:
по паспорту станка принимаем nст=900 мин -1.
) Действительная скорость резания:
) Осевая сила резания:
где Ср-коэффициент учитывающий условия резания
По таблице 21 [1] выбираем:
См=0085; q= –; х=075; у=08 (табл. 21 [1]).
При обработке отв. 14H8 мм заготовка имеет обработанные поверхности которые могут служить базой. Это отв. 25H8 мм 20H8 мм и торцовая поверхность. Базируем заготовку по отв. 25H8 мм – на тягу имитирующую жесткий палец по отв. 20H8 мм – на срезанный палец. Зажим заготовки производится за счет прижимания ее к опорной поверхности посредством быстросменной шайбы через тягу проходящую через центральное отверстие заготовки и связанную с пневмоцилиндром.
Рисунок 2 – Схема базирования заготовки в приспособлении
Данная схема базирования лишает заготовку 5 степеней свободы. Это обеспечивает полную неподвижность заготовки при обработке. Сверло при обработке направляется кондукторной втулкой что позволяет уменьшить смещение инструмента при рассверливании.
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил.
На заготовку при обработке действует осевая сила Ро и крутящий момент Мкр.
Рисунок 3 – Расчетная схема сил закрепления заготовки
Сила закрепления рассчитывается по формуле:
где К – коэффициент запаса
где К0 – гарантированный коэффициент запаса.
К1 – коэффициент учитывающий степень затупления инструмента.
К1 = 10 18 принимаем К1 =14;
К2 – коэффициент учитывающий неравномерность припуска.
К2 = 10 12 принимаем К2 =12;
К3 – коэффициент учитывающий прерывистость резания.
К3 = 10 12 принимаем К3 =10;
К4 – коэффициент учитывающий непостоянство сил закрепления.
К4 = 12 (для пневмоцилиндра);
К5 – коэффициент учитывающий эргономику.
К6 – коэффициент учитывающий при наличии крутящего момента.
f – коэффициент трения f=015 (табл. 96 [2]).
По таблице 17 [2] выбираем пневмоцилиндр диаметром D=80 мм с усилием зажима (тянущее) Р=3900 Н диаметр штока d=25 мм давление сжатого воздуха 1МПа.
Наиболее нагруженной деталью приспособления является резьбовой конец тяги используемой для зажима заготовки которой работает на растяжение при зажиме заготовки.
Определим диаметр резьбы:
где Р – усилие зажима Н;
[р] – допускаемое напряжение материала тяги; [р]=70 МПа (табл. 106 [3])
с – коэффициент для метрических резьб с=14 (стр. 218 [3]).
Т.к. резьбовая часть штока равна М25х15 мм то из конструктивных соображений резьбовую часть тяги также принимаем М25х15 мм.
В качестве расчетного параметра точности приспособления выбираем параметр обеспечивающий расстояние от оси центрального отверстия до оси обрабатываемого отверстия 14H8 мм равный 65±02 мм (отклонение по 14 квалитету точности).
Также в качестве расчетного параметра принимаем отклонение на угловое перемещение приспособления при обработке второго и третьего отверстия заготовки на угол 60°. По 10 степени точности отклонение составляет 1°.
Расчет точности приспособления выполняем по формуле:
где Т – допуск выполняемого размера Т=400 мкм;
КТ – коэффициент учитывающий отклонение рассеяния случайных погрешностей от закона нормального распределения. КТ=1 12 принимаем КТ=11;
КТ1 – коэффициент учитывающий возможность уменьшения погрешности базирования при работе на настроенных станках. КТ1=08 085 принимаем КТ1=08;
б – погрешность базирования б=7 мкм;
з – погрешность закрепления заготовки в приспособлении
з=80 мкм; (стр. 70 [3]).
у – погрешность установки приспособления на станке по Т-образным пазам у=50 мкм.
пи – погрешность положения заготовки из-за износа элементов приспособления:
где u0 – средний износ установочных элементов
u0=65 мкм (при установке на элементы приспособления из стали 40Х) (стр.177 [4]).
k1 – коэффициент учитывающий материал детали k1=1 (для чугуна);
k2 – коэффициент зависящий от типа оборудования k2=1 (для универсального оборудования);
k3 – коэффициент зависящий от условий обработки k3=112 (сверление чугуна без охлаждения);
k4 – коэффициент учитывающий число циклов: k4=10;
и – погрешность от перекоса и смещения инструмента.
где S – максимальный диаметральный зазор между кондукторной втулкой и инструментом;
S=(+0034)-(-0018)= 0052 мм = 52 мкм
где (-0018) – нижнее предельное отклонение диаметра сверла (h7);
(+0034) – верхнее предельное отклонение диаметра кондукторной втулки (F7).
m – расстояние от поверхности заготовки до кондукторной втулки.
– длина обрабатываемого отверстия =20 мм.
– длина кондукторной втулки =30 мм.
– экономическая точность обработки
=012 мм=120 мкм (сверление) (табл. 140 [3]).
КТ2 – коэффициент учитывающий долю погрешности обработки вызванную факторам не зависящими от приспособления. КТ2=06 08 принимаем КТ2=07 (стр.147 [4])
Следовательно данное приспособление обеспечивает заданную точность обработки.
В качестве принятого расчетного параметра был выбран размер между осью центрального отверстия и осью обрабатываемого отверстия 14H8 мм. Он составляет 65 мм. На этот размер устанавливаем допуск исходя из расчета 65±(2)=65±01 мм.
Приспособление состоит из корпуса 2 с помощью которого оно фиксируется и крепится к столу станка. К корпусу 2 винтами 15 крепится кронштейн 1 на котором запрессована кондукторная втулка 21. Кронштейн 1 после закрепления винтами фиксируется двумя штифтами 20. В корпусе 2 запрессована втулка 8 с радиально-упорным подшипником 23 на котором вращается делительный диск 4. Фиксация угла поворота производится по отверстиям в делительном диске с помощью упора 10 установленного в стойке 9. Стойка 9 крепится к корпусу 2 при помощи винтов 16. Упор 10 подпружинен пружиной 11 и имеет рукоятку 12. На делительном диске 4 посредством винтов 14 закреплена опора 3 на которой установлен срезанный палец 22. В центральном отверстии корпуса 2 с возможностью перемещения установлена тяга 5 которая резьбовой частью посредством резьбовой втулки 8 соединена со штоком пневмоцилиндра 24. С другой стороны тяга 5 имеет проточку служащую уступом для удерживания быстросменной шайбы 6.
Приспособление работает следующим образом:
аготовка устанавливается центральным отверстием 25H8 мм на тягу 5 и отверстием 20H8 мм на срезанный палец 22. Приспособление фиксируется в данном положении при помощи упора 10 который устанавливается в отверстие 8H9 мм делительного диска 4 рукояткой 12. После чего производим зажим заготовки. Для этого под уступ тяги 5 задвигаем быстросменную шайбу 6 и подаем сжатый воздух в пневмоцилиндр 24. Шток пневмоцилиндра связанный резьбовой втулкой 8 с тягой 5 перемещает тягу 5 вниз и зажимает заготовку. После обработки первого отверстия производим расстопорение делительного диска 4 рукояткой 12 при этом упор 10 выводится вправо и делительный диск поворачивается на угол 60° до следующего отверстия. Затем производится стопорение делительного диска и зажим заготовки. В такой последовательности производим обработку третьего отверстия. После окончания обработки и отвода сверла упор 10 выводится из отверстия делительного диска 4. Заготовка открепляется в обратной последовательности зажима заготовки. Обработанная заготовка вынимается из приспособления которое загружается новой заготовкой. Цикл повторяется.
Бабенко Э.Г. Расчет режимов резания при механической обработке металлов и сплавов. Методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию. Хабаровск 1997 г.
Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т. С 74 Т.2 Под ред. А.Г Косиловой Р.К. Мещерякова.- 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1985. 496 с. ил.
Антонюк В.Е. Королев В.А Башеев С.М. Справочник конструктора по расчету и проектированию станочных приспособлений. Минск «Беларусь» 1969. 392 с.
Технологическая оснастка: Учебник для студентов машиностроит. специальностей вузов М.Ф. Пашкевич Ж.А. Мрочек Л.М. Кожуро В.М. Пашкевич. – Мн.: Адукацыя i выхаванне 2002. – 320с.: ил.
Коваленко А.В. Подшивало Р.Н. Станочные приспособления.-М.: Машиностроение 1986 152 с. ил.
Б.М. Базров А.И. Сорокин В.А. Губарь и др. Альбом по проектированию приспособлений: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов. Машиностроение 1991.-121 с.: ил.
Технологическая оснастка. Методические указания и задания к контрольной работе для студентов заочной формы обучения. М.Ф. Пашкевич А.В Капитонов.

чертеж приспособления.dwg

Белорусско-Российский
университет гр. ТМЗ-051
Сталь 35Л ГОСТ 977-88
Неуказанные предельные отклонения размеров
Литейные радиусы R10 мм.
Литейные уклоны 15°.
Точность отливки 11-5-13-12 См 4
Шайба быстросменная
Втулка соединительная
Коэффициент смещения
Пневмоцилиндр ø80мм.
Неперпендикулярность оси кондукторной втулки поз. 21 относительно
поверхности опоры поз. 3 не более 0
Отклонение на угол расположения двух любых отверстий ø 8Н9 в дели-
тельном диске поз. 4 не более 1° .
Тяга поз. 5 должна перемещаться плавно без заедания.