Приспособление для сверления отверстий диаметром 10 мм

Расчетно-пояснительная записка.doc

Описание принципа работы приспособления.
Силовой расчет приспособления.
Точностный расчет приспособления.
Расчет технологической себестоимости обработки в приспособлении
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 до центра отверстия 70±0095 мм.
Приспособление крепится к столу станка при помощи четырех винтов вставляемых в “Т” – образные паз стола и отверстия плиты (5). На призму (11) устанавливается заготовка до опоры (4) которая
расположена на кронштейне (2). Кронштейн (2) закреплена на плите (5) с помощью винтов (7) и штифтов (16). Заготовка фиксируют при помощи прижима (6)который находится на шпильке (14) в месте с пружиной (12). В кронштейне (1) запрессована кондукторная втулка (3) 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.
Заготовка устанавливается при помощи приспособления «072».
Сверлятся 1 отверстие 10 мм выдерживая диаметр 70±0095 мм.
При обработке используется спиральное сверло из быстрорежущей стали
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 ручных 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:
Схема установки детали.
Расчетная схема сверлильного приспособления.
Цилиндрическая заготовка закреплена в призме с углом α и находиться под действием момента обработки и осевой силы . Создаваемые силы и моменты трения противодействуют сдвигу вдоль оси и повороту заготовки.
Тогда расчетная формула имеет вид:
f1 и f2 – коэффициент трения в контакте заготовки с зажимными и установочными элементами ;
Принимаем большое значение W т.е. H.
В качестве силового механизма выбираем рычажный зажим имеющий прихват (рычаг) с плечами l1=45 и l2=61.
Размеры сечения прихвата (прихват изготовлен из стали 45) можно определить из формулы:
где - напряжение при изгибе (допускаемое напряжение для стали 45 после нормализации МПа);
W – обеспечиваемая сила зажима;
- ширина опасного сечения прихвата мм;
- высота сечения прихвата (принимаем мм);
Z – момент сопротивления прихвата: мм3.
Решая приведенное уравнение определяем ширину сечения:
По выявленным данным выбирается прихват передвижной шарнирный по ГОСТ 4735-69 из стали 45 с размерами: длина мм; ширина мм; высота мм. Прихват дорабатываем с целью получения рабочего зажимного элемента в виде вилки.
Далее осуществляем расчет зажимного механизма.
Данный зажимной механизм состоит из двух механизмов: рычажный и винтовой механизм.
Основной характеристикой механизма является передаточное отношение сил которое для рычажного механизма определяем как:
для винтового механизма:
Расчет рычажных механизмов сводится к выявлению соотношению сил зажима W и привода Q:
Расчет винтовых зажимных устройств:
- определяем номинальный (наружный) диаметр резьбы винта по формуле
где C – коэффициент для основной метрической резьбы C=14;
Q – потребная сила зажима;
- допускаемое напряжение растяжения (сжатия) для винтов из стали 45 с учетом износа резьбы можно принять МПа.
- определяем момент М который нужно развить на винте для обеспечения заданной зажимной силы Q:
где - средний радиус резьбы (можно принять );
- угол подъема резьбы;
- угол трения в резьбе;
- момент трения на опорном торце гайки.
При средних значениях ; ; ; можно пользоваться приближенным расчетом М:
- момент открепления винтового зажимного устройства:
После преобразований получим:
- рассчитываем длину рукоятки (ключа) l по заданной силе воздействия (при ручном зажиме ) из условия равновесия гайки (винта):
Расчёт на прочность.
Наиболее нагруженным элементом приспособления можно считать шпильку которая является опорой рычага и на которую действует растягивающая сила W+Q. Её опасным сечением является внутренний диаметр резьбы который определяется:
где с – коэффициент (для метрических резьб С=14); []=175 МПа – допускаемое напряжение при растяжении.
Принимаем шпильку М1280 из стали 40Х.
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.
Диаметр сверла 10h6(-0009);
- диаметр под сверло;
- диаметр сопряжения быстросъемной втулки c отверстием плиты;
Суммарная погрешность приспособления :
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.
Приведённые затраты на единицу продукции определяются по формуле:
где - основная заработная плата производственных рабочих;
руб. - часовая тарифная ставка рабочего 1-го разряда;
- тарифный коэффициент 3-го разряда;
% - накладные расходы на зарплату;
- стоимость приспособления
- количество деталей в приспособлении;
- удельная себестоимость (себестоимость приспособления приходящаяся на одну его деталь);
N - годовая программа выпуска;
- коэффициент учитывающий затраты на приспособление;
- коэффициент учитывающий затраты связанные с эксплуатацией приспособления;
года – срок службы приспособления.
Основная зарплата на выполнение операции в приспособлениях:
Стоимость изготовления приспособления:
Технологическая стоимость обработки:
В ходе выполнения контрольной работы по курсу “Технологическая оснастка” мною было разработано приспособление для сверления отверстия 10 мм в детали «Валик». 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. Федоренко А. И. Шошин. Справочник по машиностроительному черчению. Ленинград “Машиностроение” 1981.
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.

Чертеж.cdw