Расчет и проектирование станочного приспособления для сверления

ЗП 051639.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 Б 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 поковку из стали 45 в=600 МПа.
Технологический маршрут механической обработки детали
Расчет составляющих силы резания произведем для заданной обрабатываемой поверхности отверстия М6 мм с шероховатостью Ra ≤ 62 мкм.
Технологические переходы обработки отверстия М6 мм:
Сверлить отв. 55 H9 мм.
Зенкеровать отв. 55 H8 мм.
Обработка выполняется на вертикально – сверлильном станке мод. 2Н125.
Расчет режимов резания производим для наиболее нагруженного перехода– сверления.
где D- диаметр инструмента мм
) Подача: S=01 015 ммоб. (табл. 15 [1])
По паспортным данным станка принимаем S=015 ммоб.
где D – диаметр сверла мм
kv– общий поправочный коэффициент
Т – период стойкости инструмента мин
Значения коэффициента Cv и знчения показателей степени выбираем из табл. 18 [1].
Cv=70; q =04; y=07; m=02.
Т=25 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 стали: (табл. 8 [1]).
Kиv – коэффициент на инструментальный материал;
Kиv=115 (табл. 10 [1]).
Klv – коэффициент учитывающий глубину сверления.
Klv=10 (табл. 4.2 [1]).
) Частота вращения шпинделя:
по паспорту станка принимаем nст=1600 мин -1.
) Действительная скорость резания:
) Осевая сила резания:
где Ср-коэффициент учитывающий условия резания
По таблице 21 [1] выбираем:
См=0034; q= 20; у=08 (табл. 21 [1]).
При обработке отв. 55H9 мм (под резьбу М6) заготовка имеет обработанные поверхности которые могут служить базой. Это шпоночный паз 6js9 центральное отв. 20H8 мм и торцовые поверхности. Центральным отв. 20H8 заготовка базируется на жесткую цилиндрическую оправку со шпонкой. Зажим заготовки производится за счет прижимания ее к опорной поверхности штоком пневмоцилиндра.
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 сверлении.
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 = 10 12 принимаем К4=10 (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 (толкающее) Р=1750 Н диаметр штока d=25 мм давление сжатого воздуха 04МПа.
Наиболее нагруженной деталью приспособления является шпонка 6х6х14 ГОСТ 23360-78. Проведем проверочный расчет:
Условие прочности шпонки на смятие:
где D – наружный диаметр вала мм;
h – высота шпонки мм;
[см] – допускаемое напряжение смятия; [см]=150 МПа
Нм - Условие выполняется.
Условие прочности шпонки на срез:
b – ширина шпонки мм;
[ср] – допускаемое напряжение среза; [ср]=90 МПа
В качестве расчетного параметра точности приспособления выбираем параметр обеспечивающий расстояние от торца заготовки до оси обрабатываемого отверстия 55H9 мм равный 25±026 мм (отклонение по 14 квалитету точности).
Расчет точности приспособления выполняем по формуле:
где Т – допуск выполняемого размера Т=520 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=082;
б – погрешность базирования б=0 мкм;
з – погрешность закрепления заготовки в приспособлении
з=90 мкм; (табл. 71 [3]).
у – погрешность установки приспособления на станке по Т-образным пазам у=90 мкм.
и – погрешность положения заготовки из-за износа элементов приспособления:
где u0 – средний износ установочных элементов
u0=55 мкм (при установке на элементы приспособления из стали 40Х) (стр.177 [4]).
k1 – коэффициент учитывающий материал детали k1=091 (для стали);
k2 – коэффициент зависящий от типа оборудования k2=1 (для универсального оборудования);
k3 – коэффициент зависящий от условий обработки k3=10 (сверление стали без охлаждения);
k4 – коэффициент учитывающий число циклов: k4=10;
пи – погрешность от перекоса и смещения инструмента.
где S – максимальный диаметральный зазор между кондукторной втулкой и инструментом;
S=(+0022)-(-0012)= 0034 мм = 34 мкм
где (-0012) – нижнее предельное отклонение диаметра сверла (h7);
(+0022) – верхнее предельное отклонение диаметра кондукторной втулки (F7).
m – расстояние от поверхности заготовки до кондукторной втулки.
– длина обрабатываемого отверстия =52 мм.
– длина кондукторной втулки =12 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 55H9 мм. Он составляет 25 мм. На этот размер устанавливаем допуск исходя из расчета 25±(2)=25±014 мм.
Приспособление состоит из корпуса 2 с помощью которого оно фиксируется и крепится к столу станка. К корпусу 2 винтами 9 крепится кронштейн 1 на котором запрессована кондукторная втулка 14. Кронштейн 1 после закрепления винтами фиксируется штифтами 11. В кронштейн запрессована жесткая цилиндрическая оправка 4 со шпонкой 13. К кронштейну 1 с помощью винтов 7 крепится опора 3 на которую торцовой поверхностью опирается заготовка. Для прижима заготовки служит упор 5 который резьбовой частью посредством резьбовой втулки 6 соединен со штоком пневмоцилиндра 15.
Приспособление работает следующим образом:
аготовка устанавливается центральным отверстием на жесткую цилиндрическую оправку 4 так чтобы шпонка 13 вошла в шпоночный паз. Затем заготовку доводят до контакта торцовой поверхности с поверхностью опоры 3. После установки заготовки включается кран пневмосистемы ( на чертеже не показан). Под действием сжатого воздуха шток пневмоцилиндра 15 перемещается влево. Заготовка зажимается. После обработки отверстия сжатый воздух подается в левую часть пневмоцилиндра 15 шток начинает перемещаться вправо. Происходит разжим 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
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.
Неперпендикулярность оси кондукторной втулки поз. 14 относительно
оси оправки поз. 4 не более 0
Допуск параллельность оси оправки поз. 4 поверхности. Б 0