Разработка цангового патрона с пневматическим приводом для токарно-револьверного станка 1Г340П (Цанговый патрон)

Титульник.docx

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования
Белгородский Государственный Технологический Университет им. В.Г. Шухова
Кафедра Технологии Машиностроения
по технологической оснастке
Тема: разработка цангового патрона с пневматическим приводом для токарно-револьверного станка 1Г340П
Принял: д.т.н. проф. Лебедев Л.В.

Записко.docx

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования
Белгородский Государственный Технологический Университет им. В.Г. Шухова
Кафедра Технологии Машиностроения
по технологической оснастке
Тема: разработка цангового патрона с пневматическим приводом для токарно-револьверного станка 1Г340П
Принял: д.т.н. проф. Лебедев Л.В.
Исходные данные и выбор типа приспособления 3
Выбор схемы приспособлений и конструкций установочных деталей. Расчет погрешности базирования .. .4
Расчет сил закрепления заготовок .5
Выбор конструкции и размеров зажимного устройства .6
Расчет точности выполнения технологической операции и требуемой точности технологической оснастки 8
Эффективность использования и стоимость технологической оснастки 10
Список литературы 12
Исходные данные и выбор типа приспособления
Исходные данные: чертеж штуцера; программа выпуска – 30000 штук в год; технологический процесс выполнения операции разработанный применительно к условиям крупносерийного производства. Обработку предполагается производить на токарно-револьверном станке модели 1Г340П в следующей последовательности:
-подрезка торца прутка 17+1;
-точение черновое 12Н12;
-точение черновое 10Н12;
-нарезание резьбы М12х15 – 8g;
-сверление отверстия 3Н11.
Заготовка детали – пруток шестигранный калиброванный. Предполагаемая продолжительность выпуска изделий – не менее 3 лет.
Пользуясь рекомендациями ЕСТПП выберем подходящий тип приспособления в зависимости от коэффициента загрузки Кз и продолжительности выпуска изделий Тн.
Примем месячный фонд работы приспособления Fn100 часов. Штучно-калькуляционное время по техпроцессу операции составляет tшк=06 мин=001 ч; число повторений операции в месяц Nоп=N12=2500.
Кз= Nоп* tшк Fn=2500*001100=025.
Согласно исходной информации величина Тн=36 месяцев. По графику границ рентабельности приспособлений определяем что наиболее подходящим типом является неразборное специальное приспособление (НСП). В дальнейшем будем проектировать НСП к токарно-револьверному станку модели 1Г340П.
Выбор схемы приспособлений и конструкций установочных деталей. Расчет погрешности базирования
Согласно технологическому процессу операции и исходным данным обработка штуцера ведется на токарно-револьверном станке последовательно подрезным проходным канавочным фасочным фасонным и отрезным резцами сверлом и резьбонарезной плашкой. Все инструменты устанавливаются на револьверную головку и поперечный суппорт станка совершающие поступательное движение. Таким образом предусмотрена одноместная однопозиционная схема обработки отверстия последовательно несколькими инструментами. Приспособление должно устанавливаться в шпиндель станка. При базировании заготовку следует лишать пяти степеней свободы.
Заготовка штуцера представляет собой шестигранный пруток грани которого могут служить установочной базой. В качестве направляющей базы целесообразно использовать грани прутка в качестве опорной – его торец. Для реализации этой схемы пруток устанавливается в цанговый патрон с пневматическим приводом. При изготовлении штуцера пруток подается до упора закрепленного в револьверной головке. Торец прутка является установочной базой. Так как размеры указаны от торца то погрешности базирования по ним не будет. Для устранения погрешности на размер 6-02 настройку упоров производят в определенной последовательности: прежде всего настраивается упор определяющий положение торца. От этого упора настраивается упор отрезного резца 8 а от упора отрезного резца – упор проходного резца 2. При такой настройке упоры являются конструктивными установочными базами при получении всех линейных размеров. Этим исключаются погрешности базирования. Схема приспособления приведена в приложении.
рис.1. Схема проектируемого приспособления.
Расчет сил закрепления заготовок
При обработке штуцера наибольших значений сила Pz достигает при точении когда глубина резания и продольная подача достигают максимальных значений. Действие силы Pz и возникающего от нее момента М уравновешивается силами закрепления Q которые предотвращают прокручивание заготовки. Однако благодаря тому что обрабатывается не круглый а шестигранный пруток действие силы Pz при расчете сил закрепления будет иметь не самое важное значение. В нашем случае более важным является предотвращение осевого перемещения заготовки под действием силы Px. Из технологического процесса операции следует что: материал заготовки – сталь 30 обработка ведется стандартным проходным резцом с пластиной ВК6 со скоростью резания v=801 ммин и подачей 14 ммоб максимальной глубиной резания t=15 мм. При этих режимах по той же документации находим что сила Pz будет составлять 2701 Н а сила Px – 938 Н. Исходя из этих данных определим силы закрепления заготовки.
рис.2. Расчетная схема для определения сил закрепления.
Крутящий момент М стремящийся провернуть цангу в патроне будет равен:
М=Pz*Rзаг=2701*00085=23 Н*м
где Rзаг – радиус заготовки.
Противодействовать осевому смещению заготовки под действием силы Px будет сила трения заготовки о лепестки цанги F. Тогда F с учетом коэффициента трения f=05 равна:
F= Pxf=938Н05=1876 Н.
Теперь зная силу F с учетом угла конуса цанги α=30о найдем силу закрепления Q:
где к – коэффициент запаса.
Выбор конструкции и размеров зажимного устройства
Согласно схеме пруток устанавливается в патроне гранями а его торец выставляется по упору. Для закрепления прутка можно воспользоваться цангой с пневматическим приводом. Цанга с пневмоприводом будет целесообразна в условиях крупносерийного производства с годовой программой выпуска N=30000При этом время закрепления tв’=15 с столько же времени необходимо и на открепление.
Общее время на закрепление и открепление прутка:
В случае же ручного зажима цанги:
Таким образом используя цанговый патрон с пневмоприводом возможно сократить время на закрепление и открепление заготовки практически в 2 раза сократится вспомогательное время повысится производительность и вместе с тем улучшатся условия труда.
Определим силу затяжки цанги при наличии осевого упора:
где Q – сила закрепления заготовки Q’ – сила сжатия лепестков цанги для выборки зазора между ее губками и заготовкой α – угол конуса цанги - угол трения между цангой и втулкой - угол трения между губками цанги и заготовки.
Сила Q’ находится при рассмотрении лепестка цанги как консольно закрепленной балки:
где l – длина лепестка от места задела до середины конуса – зазор между цангой и заготовкой D – наружный диаметр поверхности лепестка. По ГОСТ 2876-80 для цанг под шестигранный пруток с диаметром вписанной окружности от 10 до 15 мм находим l=15 мм D=27 мм s=2 мм.
Тогда сила затяжки цанги будет равна:
Используем в конструкции приспособления поршневой пневмоцилиндр одностороннего действия подключенный к компрессору с номинальным давлением воздуха q=06 МПа. Для создания силы зажима потребуется пневмоцилиндр с рабочей площадью поршня:
где - к.п.д. пневмоцилиндра равный 09.
Определим диаметр поршня:
Ближайший по нормали диаметр – 65 мм тогда фактическая сила закрепления:
Так как обрабатываться будет прутковый материал возникнет необходимость в использовании вращающихся пневмоприводов с полым штоком. Выберем аналогичный рассчитанному гидроцилиндру пневмопривод с полым штоком руководствуясь схожим значением рабочего усилия. Используем пневмопривод по ГОСТ 16683-71. Тогда диаметр поршня будет 200 мм а фактическая сила закрепления будет
Наиболее слабым местом зажимного устройства следует считать участок с наименьшим поперечным сечением лепестков цанги dнаруж=27 мм dвнутр=23 мм (рис.2).
рис.3. К проверке цанги на прочность.
Цанга выполняется из стали У10А имеющей []=110 МПа. Проверим ее прочность в опасном сечении:
[] значит надежность работы цанги обеспечена.
Расчет точности выполнения технологической операции и требуемой точности технологической оснастки
Требования к точности изготовления детали указаны на чертеже. Для размеров детали по длине погрешность базирования будет устранена ввиду использования упоров (совпадения технологической и измерительной баз). Таким образом погрешность на линейные размеры будет зависеть от погрешности положения заготовки в приспособлении. Погрешность закрепления на качество обработки влиять не будет.
Погрешность положения заготовки в приспособлении зависит от погрешности изготовления приспособления ; погрешности связанной с износом установочных деталей и погрешности установки приспособления на станок . По рекомендациям [3] примем и .
Приближенная величина износа составит:
где N – число контактов заготовок с опорами в год и m – эмпирический коэффициент и показатель степени зависящие от вида опоры.
Определим величину погрешности положения:
и погрешности установки:
Величина не выходит за пределы допуска ни одного из размеров обрабатываемой детали а значит при использовании данного приспособления достигается заданная точность и коррекция размеров изделия не требуется.
По рекомендации [4] назначим допуск на соосность оси цанги и переходного фланца равным 001:100.
Установленные таким образом размеры предельные отклонения и другие технические требования на изготовление приспособления позволят получать детали заданной точности.
В заключение составим краткое описание конструкции приспособления.
Базовой деталью приспособления служит шпиндель 3. На шпиндель с помощью болтов 18 устанавливается переходной фланец 17 с резьбой посредством которой закрепляется упорная гайка 2. Упираясь в эту гайку зажимается цанга 1 проходящая внутри переходного фланца и приводимая в движение зажимной трубой 4. Зажимная труба в свою очередь является штоком пневматического цилиндра который устанавливается на шпиндель с помощью промежуточного фланца 5 с резьбовой пробкой 6. Промежуточный фланец крепится к пневмоцилиндру четырьмя болтами 7. Пневмоцилиндр состоит из корпуса 9 крышки 8 и поршня 15 перемещающегося вправо (зажим цанги) под действием давления воздуха подаваемого через подводящую муфту 16 установленную на корпус цилиндра с уплотнительными кольцами 11. Возврат поршня в обратное положение (разжим цанги) производится пружиной 13 которая подпирается специальной гайкой 12.
Эффективность использования и стоимость технологической оснастки
Рассчитаем ориентировочную стоимость приспособления и стоимость токарной обработки штуцера в этом приспособлении.
Исходными данными для расчета будут: исходная информация к работе чертеж приспособления и технологический процесс операции.
Стоимость приспособления S в процессе проектирования определяют по формуле:
где К – количество деталей в приспособлении шт.; Ус – удельная себестоимость руб.
По спецификации к чертежу общее количество деталей в приспособлении равно 42 в том числе оригинальных – 23. Корпус патрона (упорная гайка) представляет собой простую конструкцию. Зажимное устройство – вращающийся пневмоцилиндр с полым штоком – конструкция несколько более сложная нежели стандартные пневмоцилиндры. Габаритные размеры приспособления (600х250х250) не очень велики что говорит о том что его изготовление не должно вызвать затруднения. На основании изложенного отнесем приспособление к 4 группе сложности и будем считать что К=23 (количество оригинальных деталей). Примем по табл.2 [1 c. 39] Ус=58. Тогда ориентировочная стоимость приспособления составит:
За выполнение технологической операции токарь получит зарплату:
где - штучно-калькуляционное время по технологическому процессу ч; l – тарифная ставка станочника III разряда рубч.
Примем для крупносерийного производства (N=30000 штгод) накладные расходы цеха z=200%; срок службы приспособления i=3 года коэффициенты связанные с проектированием отладкой и эксплуатацией приспособления соответственно qп=05 и qэ=025.
Располагая этими данными рассчитаем стоимость технологической операции:
Таким образом расчетные значения стоимости приспособления S=13340 руб. а выполнения технологической операции С=373 руб.
Лебедев Л. В. «Проектирование технологической оснастки». Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 12.01. Белгород: БТАСМ 1989.
Корсаков В. С. «Основы конструирования приспособлений». Учебник для ВУЗов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1983.
Ансеров М. А. «Приспособления для металлорежущих станков». Расчеты и конструкции. Издание 3-е перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1975.
«Допуски и посадки»: Справочник В.Д. Мягков П. А. Палей А. Б. Романов В. А. Брагинский. - М.: Машиностроение 1982. - Ч. I 2.

в_сборе.cdw

Трущиеся поверхности смазать.
Проверить плавность хода.
Нефункциональные поверхности окрасить: движущиеся - красным
остальные - зеленым цветами.
приводом для станка 1Г340П
технологической оснастке
БГТУ им. В.Г. Шухова

Схема.cdw