Разработка схемы автоматизированного кондуктора для сверления отверстия диаметром 10мм в пальцах

Титульник.docx

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Кафедра "Технология машиностроения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к контрольной работе
по дисциплине "Технологическая оснастка
Тема: Разработка схемы автоматизированного кондуктора для сверления отверстия диаметром 10мм в пальцах.
студент V курса гр.

Записка.docx

Описание принципа работы приспособления .3
Силовой расчет приспособления ..3
Точностной расчет приспособления 7
Расчет технологической себестоимости обработки заготовки в приспособлении 12
Интенсификация производства в машиностроении неразрывно связана с
техническим перевооружением и модернизацией средств 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.
Применение станочных приспособлений позволяет:
Надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением
ее 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.
В зависимости от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. Для массового и крупносерийного производства в большинстве случаев применяют специальные станочные приспособления. Специальные станочные приспособления имеют одноцелевое назначение для выполнения определенных операций механической обработки конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоемки и дороги при исполнении. В условиях единичного и мелкосерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений (УСП) основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлений более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.
Описание принципа работы приспособления
Приспособление предназначено для закрепления деталей в процессе сверления сквозного отверстия диаметром 10 мм выдерживая расстояние от торца детали до центра отверстия 70 мм.
Приспособление крепится к столу станка при помощи четырех винтов вставляемых в "Т" - образные пазы стола и пазы корпуса (1). На призму (14) устанавливается заготовка до упора (12) который расположен на корпусе (1). Упор (12) закреплен на корпусе (1) с помощью винтов (26) и штифтов (34). Заготовка фиксируется под действием силы давления пневмоцилиндра встроенного в корпус кондуктора и опор (17) которые установлены в расточку плиты кондукторной (2).
В кондукторную плиту (2) запрессована кондукторная втулка (16) которая направляет сверло во время сверления.
Силовой расчет приспособления
Для силового расчета необходимо назначить станок и инструмент для сверления и рассчитать режимы резания.
Сверление будет производиться на вертикально-сверлильном станке 2Н125.
Сверлятся 1 отверстие 10 мм выдерживая размер от торца детали 70H14 мм.
При обработке используется спиральное сверло из быстрорежущей стали 10 мм с коническим хвостовиком ГОСТ 10903 – 77.
Диаметр сверла D=10 мм
Длина сверла L=168 мм
Длина рабочей части l=87 мм
Геометрические параметры:
α=12º ; = 40º ; 2φ = 118º .
Расчет режимов резания.
Глубину резания t принимаем равной половине диаметра отверстия:
Подачу принимаем в соответствии с рекомендациями в [1 табл. 35] в зависимости от диаметра сверла и твердости обрабатываемого материала:
Скорость резания рассчитываем по эмпирической формуле:
где Т – среднее значение стойкости инструмента мин.;
D – диаметр сверла мм;
Kv – коэффициент учитывающий условия обработки.
Значения коэффициентов Cv показателей степени q y и m принимаем из [1 табл. 38]: Cv=70 q=04 y=07 и m=02.
Коэффициент Kv представляет собой:
Kиv – коэффициент учитывающий материал инструмента Kиv=1 [1 табл. 6];
Kмv – коэффициент учитывающий влияние материала заготовки:
где nv=09 [1 табл. 2];
Тогда скорость резания по формуле:
Частоту вращения шпинделя определим по формуле:
Для вертикально-сверлильного станка принимаем частоту вращения шпинделя равную nпр=650 мин-1.
Крутящий момент и осевую силу рассчитаем по формулам:
где Kp – поправочный коэффициент:
Поправочный коэффициент Kмр:
Значения коэффициентов Cм показателей степени q и y принимаем из [1 табл. 32]: Cм=00345 q=2 y=08.
Значения коэффициентов Cр показателей степени q и y принимаем из [1 табл. 42]: Cр=68 q=10 y=07.
Основное время на обработку:
где – длина обрабатываемой поверхности мм;
– величина врезания инструмента мм;
- величина перебега инструмента мм.
Принимаем величину перебега мм.
При конструировании нового станочного приспособления силу закрепления находят из условия равновесия заготовки под действием сил резания тяжести инерции трения реакции в опорах и 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 учитывающий наличие случайных неровностей на заготовке;
- для предварительно обработанных;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания при пригрессирующем затуплении инструмента в зависимости от метода обработки;
- в зависимости от обрабатываемого материала и метода обработки;
- коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистой обработке
- коэффициент учитывающий изменение зажимного усилия прикладываемого к заготовке;
- для пневматического зажимов;
- коэффициент учитывающий степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
- при удобном расположении и малой длине рукоятки;
- коэффициент учитывающий наличие момента стремящегося повернуть заготовку на опорах.
- для опорного элемента имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
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:
Рисунок 2.1 - Схема установки детали. Расчетная схема сверлильного приспособления.
Цилиндрическая заготовка закреплена в призме с углом α и находится под действием момента обработки Мкр и осевой силы Р0. Создаваемые силы и
моменты трения противодействуют сдвигу вдоль оси и повороту заготовки. Тогда расчетная формула имеет вид:
где Мкр- крутящий момент на сверле Н·м. Мкр=81Н·м;
К-коэффициент запаса К=252;
f- коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов f=016;
d- диаметр заготовки мм.
В качестве силового механизма выступает кондукторная плита с установленными в нее прижимными опорами и пневмоцилиндр.
Фактическая сила зажима развиваемая пневмоцилиндром определяется по формуле:
где р- давление в пневмосистеме предприятия Р=04-16 МПа.
- КПД пневмоцилиндра =095.
Данный зажим вполне удовлетворяет всем требованиям и
обеспечивает необходимую зажимную силу которая превосходит силы резания.
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.
При расчете приспособлений на точность суммарная погрешность при обработке детали не должна превышать величину допуска Т размера .
Суммарная погрешность зависит от ряда факторов и в общем случае может быть представлена выражением
где - погрешность установки детали в приспособлении;
– погрешность обработки детали;
– расчетная погрешность приспособления.
Погрешность установки представляет собой отклонение фактического положения закрепленной детали в приспособлении от требуемого теоретического. Погрешность установки включает погрешности: базирования закрепления и положения детали в приспособлении :
Погрешность положения п детали в приспособлении состоит из погрешностей: изготовления приспособления по выбранному параметру 'пр установки приспособления на станке у и положения детали из-за износа элементов приспособления и:
Для расчета точности приспособления используем упрощенную формулу:
где Т – допуск выполняемого размера 10+043;
– соответственно погрешности: базирования закрепления установки приспособления на станке положения детали из-за износа установочных элементов приспособления и от перекоса инструмента; – экономическая точность обработки kт=1 12 – коэффициент учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения; kт1=08 085 – коэффициент учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках; kт2=06 08 – коэффициент учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности вызываемой факторами не зависящими от приспособления.
Погрешность базирования рассчитаем по формуле [1 с.152 табл.74]:
где =0 – угол обработки отверстия к оси симметрии призмы;
α=902=45°- угол призмы;
ТD- допуск по диаметру 50мм по Н14 ТD =074мм.
Погрешность закрепления [1 с.165 табл.76]:
мм для закрепления в призме пневматическим зажимом по предварительно обработанной поверхности.
Погрешность мм так как обеспечен надежный контакт приспособления со столом станка а обработка производится без переустановок приспособления.
Погрешность положения детали из-за износа элементов приспособления определяем по следующей формуле [1 с.186 табл.80]:
где U – значение приближенного износа установочных элементов;
где – средний износ установочных элементов для чугунной заготовки при усилии зажима Р0=10 кН и базовом числе установок N=100000; U0=0115 – для призмы из стали 40Х [1с.169 табл.81];
- соответственно коэффициенты учитывающие влияние материала заготовки оборудования условий обработки и числа установок заготовки отличающиеся от принятых при определении U0 [1 с.176 табл.82].
при обработке незакаленных сталей;
для обработки на универсальном станке;
для сверления стали с охлаждением;
Экономическая точность обработки для сверления по кондуктору по 4 классу точности.
При применении подвижной кондукторной плиты суммарная погрешность смещения инструмента относительно обрабатываемой детали определяется по формуле:
где – погрешность смещения инструмента от зазоров в направляющих элементах кондукторной плиты;
– погрешность смещения инструмента от погрешностей установки кондукторной плиты относительно приспособления.
где h – расстояние от поверхности заготовки до кондукторной втулки; m=5мм;
s – максимальный диаметральный зазор между кондукторной втулкой и инструментом.
где - максимальный зазор между кондукторной втулкой и сверлом;
- максимальный зазор между кондукторной втулкой и кондукторной плитой.
Рисунок 3.1 -Увод сверла
Исполнительный диаметр сверла зависит от установочного допуска на обрабатываемое отверстие и определяется с учетом разделения этого допуска запасом на износ. Обычно принимают:
где – номинальный диаметр обрабатываемого отверстия.
Рисунок 3.2 – Кондукторная втулка
Назначив допуск на сверло по посадке h6 получим исполнительный размер сверла 1005-009.
Назначив допуск для кондукторной втулки F7 получим исполнительный размер кондукторной втулки .
Назначив посадку кондукторной втулки в кондукторную плиту и приняв посадочный диаметр равным 15 получим .
Тогда Σsmax=0124+0029=0153.
где – допуск на координаты расположения направляющих скалок 110±001 определяющих положение кондукторной плиты относительно приспособления;
- сумма максимальных зазоров в сопряжении:
- направляющих скалок с приспособлением при посадке направляющей скалки 25 во втулку корпуса по посадке максимальный зазор будет равен 0063 для двух скалок ;
- штока пневмоцилиндра с приспособлением при посадке штока 25 во втулку корпуса по посадке максимальный зазор будет равен 012мм.
Допустимая погрешность изготовления приспособления:
То есть допустимая непараллельность кондукторной плиты основанию скальчатого кондуктора не более 004мм.
Расчет технологической себестоимости обработки заготовки в приспособлении
Расчет проведем по следующей формуле [2]:
где - основная заработная плата производственных рабочих;
tшт - штучное время на обработку заготовки;
руб. - часовая тарифная ставка рабочего 1-го разряда;
- тарифный коэффициент 3-го разряда;
z - процент цеховых накладных расходов; принимаем Z = 180 %.;
А - себестоимость изготовления приспособления;
qa - коэффициент проектирования данного приспособления который выражается отношением расходов на проектирование и отладку приспособления и себестоимости его изготовления; принимаем qn= 05;
qэ - коэффициент эксплуатации данного приспособления который выражается отношением расходов на эксплуатацию (ремонт и уход) за год к себестоимости изготовления приспособления; принимаем q3 = 025;
N - объем выпуска деталей в год N=200 000шт.;
Основная зарплата на выполнение операций в приспособлении определяется по формуле:
Себестоимость А изготовления приспособления можно приближенно определить в зависимости от сложности конструкции по формуле:
где - количество деталей в приспособлении шт.;
- удельная себестоимость.
Разработанный скальчатый кондуктор имеет оригинальных деталей.
Удельная себестоимость принимается в зависимости от группы сложности приспособления по табл. 6.1 [2]. руб.
Тогда технологическая себестоимость обработки заготовки в приспособлении составит:
В ходе выполнения контрольной работы по курсу “Технологическая оснастка” мною было разработано приспособление для сверления отверстия 10 мм в детали «Палец». Были закреплены навыки по базированию заготовки разработке приспособления расчету экономической эффективности и основных характеристик силового механизма.
Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. Москва “Машиностроение” 1986.
В. А. Горохов. Проектирование и расчёт приспособлений. Минск “ Вышэйшая школа” 1986.
В. С. Корсаков. Основы конструирования приспособлений. Москва “Машиностроение” 1983.
Чемесов Б. П. Найдёнышев Е. М. Методические указания к практическим занятиям по курсу “Технологическая оснастка” Новополоцк 2001.
Курмаз Л.В. Детали машин. Проектирование: учебное пособие. Мн: УП “Технопром” 2002.

Кондуктор скальчатый.dwg

Болт М6-6gх25.58(S13)
Кондуктор скальчатый пневматический Н=70-105мм.
*Размеры для справок. 2. Нерабочие поверхности кондуктора окрасить в зеленый цвет. 3.Маркировать
Болт М6-6gх15.58(S13)
Болт М8-6gх45.58(S13)
Шпилька ГОСТ 22042-76
Шпонка 3x3x10 ГОСТ23360-78
Дет. поз.15 не показана.