Расчет приспособления для сверления

ПЗ.docx

Обоснование необходимости создания приспособления 5
Описание и принцип работы приспособления 5
Выяснение количественных и качественных данных о заготовке
поступающей на операцию 6
Выбор главной базовой (установочной) поверхности .6
Расчет необходимой мощности резания .6
Силовой расчет сверлильного приспособления ..8
Схема применяемого пневмоцилиндра ..11
Точностной расчет приспособления 14
Интенсификация производства в машиностроении неразрывно связана с техническим перевооружением и модернизацией 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 объёме средств технологического оснащения примерно
% составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:
) надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением её 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.
Для эффективного использования станков и станочных приспособлений предъявляется ряд требований.
Для обеспечения высокой точности обработки заготовок приспособления должны быть выполнены с высокой точностью. Погрешности базирования и закрепления должны быть сведены к минимуму. Конструкция приспособления не должна быть наиболее податливым звеном системы станок-приспособление-инструмент - деталь чтобы использовать полную мощность станка на черновых операциях и обеспечивать высокую точность на чистовых операциях. Приспособление должно обеспечивать хорошую инструментальную доступность т.е. возможность подхода инструмента к как можно большему количеству поверхностей заготовки. Приспособления должны обеспечивать сокращение времени зажима-разжима заготовки. Для сокращения времени переналадки станков приспособления должны обеспечивать возможность их быстрой смены или переналадки.
Обоснование необходимости создания приспособления.
Требуется спроектировать установочно-зажимное приспособление под детали типа "Стакан" для операции сверление отверстия на вертикально-сверлильном станке модели 2Н125 в условиях серийного производства;
геометрические параметры:
Точность выполняемой операции в мм:
диаметр отверстия 20H14 глубина 20H14.
Способ обеспечения заданной точности по предварительной настройке станка
Годовая программа выпуска всех Nг = 1000шт
Применение специализированного приспособления позволит снизить брак на 5 10% снизить трудоемкость на 40% повысить стабильность точностных параметров операции.
Описание и принцип работы приспособления.
Проектируемое приспособление предназначено для сверления двух отверстий в детали стакан диаметром 20мм.
Приспособление состоит из основания 1 пневмоцилиндра 2 закрепленного к основанию винтами отодвигающегося зажима типа крышки 3 и сменной плиты 4 между которыми располагается деталь 5. Также на плите имеются две планки 6. Сменная плита закрепляется к основанию с помощью шести резьбовых соединений (в данном случае винтами). Также в основании есть два установочных паза расположенных на осях симметрии плиты. На планках 6 сменной плиты 4 расположены две быстросъемные втулки 7. Зажим-крышка 3 сделана поворотным что позволяет значительно сократить время на снятие и установку детали в приспособление.
Основание 1 устанавливается на стол станка и закрепляется на нем болтами с двух сторон. Далее обрабатываемая заготовка 5 устанавливается базовой поверхностью на плоскости приспособления (на плите в центровик) так чтобы оси просверливаемых отверстий расположились вертикально соответственно направлению рабочей подачи сверла. После закрепления в таком положении на заготовку сдвигают зажим-крышку 3. И зажимают ее подачей штока пневмоцилиндра..
Тем самым достигается максимальный эффект обработки отверстий при использовании данного приспособления.
Выяснение количественных и качественных данных о заготовке поступающей на операцию.
На данную операцию заготовка поступает предварительно обработанными наружными цилиндрическими поверхностями. Заготовка вполне жесткая обрабатываемость ее удовлетворительная.заготовки 22 кг. Материал сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Имеются достаточно развитые поверхности принимаемые за базовые к которым можно отнести торцы 234 и 1815.
Выбор главной базовой (установочной) поверхности.
Из всего комплекса поверхностей образующих заготовку на главную базовую поверхность претендует торцевая поверхность 234 - из чертежа видно что это левый торец так как базирование по данному торцу уменьшает допуск на размер соединяющий технологическую и измерительную базу а значит и уменьшает погрешность базирования по сравнению с базированием по другому торцу.
При базировании по данной поверхности погрешность базирования заготовки равна нулю так как технологическая и измерительная базы совпадают.
Торец является установочной базой и лишает заготовку 3 степеней свободы.
Расчет необходимой мощности резания.
Глубина резания при сверлении t=05D.
Подача S (ммоб) при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу(S=019ммоб)
Скорость резания ммин при сверлении:
Значения коэффициента Сv и показателей степени приведены для сверления в табл.28 стр.278.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания Кv=KmvKиvKlv
где Кмv =10 коэффициент на обрабатываемый материал (табл.1-4 стр.261-263)
Киv =10 (Р18) коэффициент на инструментальный материал (табл.6 стр.263) Klv =10 коэффициент учитывающий глубину сверления (табл.31 стр.280).
Крутящий момент Н·м и осевую силу Н рассчитывают по формулам:
Мкр=10См D qs y Po=10Ср D qKp
Значения коэффициентов См и Ср и показатели степени приведены в (табл.32 стр.281.) и равны 003 и 68 соответственно.(q=04; y=02).
Коэффициент учитывающий фактические условия обработки в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением Кр=Кмр.
Значения коэффициента Кмр =10 приведены для стали и чугуна в (табл.9 стр.264.)
Мкр=3654 Нм Ро=42527 Н.
Мощность резания кВт определяется по формуле:
где частота вращения инструмента или заготовки обмин
Скорректируем полученное значение по паспорту станка:
Тогда скорость будет равна:
Мощность станка составляет 45кВт. Мощность резания удовлетворяет условиям т.к. 45>299.
Силовой расчет сверлильного приспособления.
При конструировании нового станочного приспособления силу закрепления находят из условия равновесия заготовки под действием сил резания тяжести инерции трения реакции в опорах т собственно силы закрепления. Полученное значение силы закрепления проверяют из условия точности выполнения операции. В случае необходимости изменяют схему установки режимы резания и другие условия выполнения операций. При расчетах силы закрепления учитывают упругую характеристику зажимного механизма.
Силовой расчет учитывает коэффициент запаса - К поскольку при обработке заготовки возникают неизбежные колебания сил и моментов резания. В общем случае величина этого коэффициента находится в пределах от 2 35 в зависимости от конкретных условий обработки.
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:
- гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления ;
- коэффициент зависящий от состояния поверхностного слоя заготовок;
- для литых и штампованных заготовок;
- для предварительно обработанных;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента;
- в зависимости от обрабатываемого материала и метода обработки;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании
- при обработке сплошных поверхностей;
- в остальных случаях;
- учитывает непостоянство зажимного усилия прикладываемого к заготовке;
- для ручных зажимов;
- для пневматических и гидравлических зажимов;
- учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
- при диапазоне угла отклонения рукоятки больше ;
- при удобном расположении и малой длине рукоятки;
- учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента стремящегося повернуть заготовку);
- для опорного элемента имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
- для опорного элемента с большой площадью контакта.
Если К 25 то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 25 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).
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.
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:
Рис. 1 - Расчетная схема сверлильного приспособления
где - осевая сила вызванная от зажима штоком; W- усилие зажима;
- коэффициент трения; - реакция осевой силы;
Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.
Мкр=3654 Нм; Рос=4252 Н; Pо=1450Н;
Вес заготовки mg=22*10=220 H;
Подставим численные значения и получим:
W= Po + Pос=4252+1450=5702 H;
Необходимая сила закрепления при сверлении рассчитывается по формуле:
Т.к. действительная сила зажима гораздо больше необходимой то расчет выполнен верно.
Схема применяемого пневмоцилиндра.
Необходимая сила зажима в пневмоприводе создается с помощью пневмоцилиндра.
Рис 2 – схема цилиндра
Необходимый диаметр цилиндра Dц для получения нужной силы зажима найдем по формуле:
где W - необходимая сила зажима.
P - давление воздуха
- КПД пневмоцилиндра.
Dц = 274 0785 063 085 = 120мм;
В качестве привода станочного приспособления выбираем стационарный пневмоцилиндр с исполнением на лапах двухстороннего действия по ГОСТ 15608-81 с диаметром цилиндра 120 мм (рисунок 3).
Рис 3 - Общий вид цилиндра
Привод двухстороннего действия предназначен для создания исходных усилий двух направлений: «толкающего» - при подаче воздуха в нижнюю часть цилиндра и «тянущее» -усилие противоположного направления.
Толкающее усилие используется для разжатия заготовки и отвода прихвата от детали тянущее усилие служит для подвода прихвата и закрепления заготовки .
Одним из основных преимуществ поршневых приводов является их быстродействие и постоянное усилие. Недостаток – ударное действие привода создание шума.
Силовой расчет учитывает коэффициент запаса K поскольку при обработки заготовки возникают неизбежные колебания сил и моментов резания.
В общем случае величина этого коэффициента находиться в пределах K=2 35 и зависит от конкретных условий обработки.
Величина коэффициента складывается:
где К0 = 2 - коэффициент гарантированного запаса [2с.85]
К1 = 1 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях по [2с.85]
К2 = 1.1 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента [2с.84:табл.9]
К3 = 1 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании [2с.85]
К4 = 1- коэффициент характеризующий постоянство силы закрепления при применении механизированных устройств [2с.85]
К5 = 1 - коэффициент характеризующий эргономику зажимных механизмов
К=КохК1хК2хК3хК4хК5=2х1х11х1х1х1=22
Принимаем коэффициент запаса К=2.5 [2с.85].
Точностной расчет приспособления.
Особенностью обработки отверстий на сверлильных станках является наличие в конструкции приспособлений элементов для направления режущих элементов (кондукторных втулок) направление и ориентация инструментов осуществляется непосредственно по режущей части.
Погрешность обработки заготовок на кондукторах во многом зависит от погрешности положения направляющих элементов относительно установочных элементов приспособления. В то же время погрешности связанные с установкой кондуктора на станке не оказывают влияния на точность координатного расположения обрабатываемых отверстий. Элементы для ориентации приспособления на станке в большинстве случаев отсутствуют положение кондуктора определяется свободным вхождением инструмента в направляющий элемент т.е. начало координат таких технологических систем материализуются в элементах для направления инструмента.
Погрешность настройки инструмента равна наибольшему возможному смещению оси обрабатываемого отверстия вызванному перекосом инструмента во втулке. Возможность такого перекоса обусловлена зазором между инструментом и отверстием кондукторной втулки. Причинами перекоса инструмента относительно номинального положения могут быть:
- биение режущей части при вращении;
- несимметричность заточки;
- неоднородность материала заготовки (пятнистая структура);
- неравномерности поверхности в месте входа инструмента с осью отверстия направляющего инструмента.
Расчет рекомендуется выполнять по формуле:
где - коэффициент учитывающий долю статической составляющей в общей погрешности.
Рис. 4 - Указание диаметров
Диаметр сверла 20h6(-0.011);
- диаметр под сверло;
- диаметр сопряжения быстросъемной втулки c отверстием плиты;
Суммарная погрешность приспособления :
Рис 5 – Смещение положения оси отверстия
где L - высота посадочного отверстия мм;
h - расстояние между торцом втулки и поверхностью заготовки мм;
а - величина неперпендикулярности на базовой длине;
Погрешность настройки инструмента :
где - максимальный зазор в сопряжении инструмента с отверстием кондукторной втулки;
H - высота втулки мм.
Погрешность установки заготовки :
Заданные параметры конструктивных элементов приспособления для получения отверстий обеспечиваются.
С информационной точки зрения расчеты допусков на изготовление элементов приспособления представляют собой преобразование информации о точности обработки поверхностей детали на данной операции в точностные требования к приспособлению.
Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1986. 496 с. ил.
Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора: Справочник – Л: Машиностроение Ленингр. отд-ние 1984. – 464 с. ил.
Белоусов А. Л. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа 1980. - 240 с. ил.
Методические указания к выполнению контрольной работы по проектированию станочных приспособлений для студентов специальностей: 7.090202 7.090203 7.090204 для всех форм обучения сост. Г.С.Чумаков отв. за выпуск А.У. Захаркин Сумы 1997 г. – с. 34.
Горбацевич А. Ф. Шкред В. А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов]. – 4-е изд. перераб. и доп. – мн.: Выш. школа 1983. – 256 с. ил.
Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков справочник - 7 изд. перераб. и дополн. - М.: Машиностроение 1979г.

Титульник.doc

Министерство образования Российской Федерации
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Расчетно-графическая работа
«Проектирование станочных приспособлений»

Приспособление для сверления.cdw

Неуказанные радиусы скруглений 4 12 мм
Неуказанные пределные отклонения размеров:
Максимальное давление в пневмоцилиндре 0