Приспособление сверлильное

записка оснастка.docx

Интенсификация производства в приборостроении 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.
В общем объеме средств технологического оснащения примерно 50% составляют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:
oнадежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки;
oстабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего;
oповысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений;
oрасширить 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.
Создание любого вида станочных приспособлений отвечающих требованиям производства неизбежно сопряжено с применением квалифицированного труда. В последнее время в области проектирования станочных приспособлений достигнуты значительные успехи. Разработаны методики расчета точности обработки деталей в станочных приспособлениях созданы прецизионные патроны и оправки улучшены зажимные механизмы и усовершенствована методика их расчета разработаны различные приводы с элементами повысившими их эксплуатационную надежность.
Анализ конструкции детали и операционного эскиза
Обрабатываемая на данной операции деталь - планка изготовленную из стали 20Х ГОСТ 4543-88. Деталь представляет собой призматическую фигуру с двумя фасками и двумя отверстиями.
Деталь имеет высокие требования к точности размеров рабочих поверхностей. Особенно высокие требования предъявляются к плоскостям А и Б. Плоскость А служит для базирования детали в изделии. Плоскость Б является рабочей поверхностью. Эта плоскость имеет жесткое требование к перпендикулярности ее базовой плоскости А.
Отверстия 1 и 2 выполняются с высокой точностью так как они служат для крепления детали с помощью винтов.
Рисунок 1- Эскиз заготовки
Базирование заготовки – полное так как все базы в сумме лишают ее шести степеней свободы. Поверхность А (рис. 1) является установочной базой (лишает заготовку трех степеней свободы) поверхность Б – направляющая база (лишает двух степеней свободы) а поверхность В является опорной базой (лишает заготовку одной степени свободы).
Краткое описание выполняемой в приспособлении операции применяемого инструмента оборудования
В данном приспособлении выполняется операция одновременного сверления двух цилиндрических отверстий в детали призматической формы. При выполнении данной операции требуется выдерживать размеры 1 2 3 4 (см. операционный эскиз).
Данная операция производится сверлом спиральным с цилиндрическим хвостовиком 5. Эскиз сверла представлен на рис. 2.
Рисунок 2- Эскиз сверла.
Основные параметры сверла 2300-0034 ГОСТ 886-77:
Сверло нормальной точности класса
Материал сверла = P6M5.
Операция сверления производится на вертикально-сверлильном станке 2Н125 который имеет следующие параметры:
oнаибольшее усилие подачи Н: 9000;
oрасстояние от центра шпинделя до вертикальных направляющих мм: 250;
oрасстояние от торца шпинделя до стола мм: 5 700;
oконус Морзе шпинделя А: №3;
oнаибольшее перемещение шпинделя мм: 200;
oмощность электродвигателя кВт: 22;
oчастота вращения шпинделя обмин: 45–2000 (12 ступеней);
oподача ммоб: 01–06(9 ступеней);
oнаибольший диаметр сверления по стали мм: 25;
oразмеры стола мм: 430х450;
oширина Т-образного паза мм: 14;
oрасстояние между двумя пазами мм: 80;
oгабариты станка мм: 1130х810;
oкатегория ремонтной сложности: 12.
Основные параметры рабочей зоны показаны на рис.3.
Рисунок 2.1- Размеры рабочей зоны и присоединительных поверхностей вертикально
сверлильного станка 2H125.
Выбираем универсальную многошпиндельную головку с изменяемым межосевым расстоянием. Диаметр сверления в стали 5 мм. Максимальное расстояние между центрами отверстий Dmax=180 мм минимальное расстояние между центрами отверстий Dmin= 75 мм. Более подробно ознакомиться с универсальной многошпиндельной головкой можно в каталоге который указан в литературе курсового проекта[8].
Основные параметры головки показаны на рис. 2
Рисунок 2.2-основные параметры многошпиндельной головки
Анализ существующих конструкций приспособлений и обоснование выбранных решений
На рис. 3. показано приспособление к многошпиндельной сверлильной головке для обработки отверстий в деталях крышек и фланцев [3 стр.163]. Заготовка 2 крепится при помощи прижима 3 со сферой и пружин 5 которые установлены на колонках головки. Заготовка вставляется в отверстие опоры 1 и ориентируется подпружиненной вилкой 8 до того как будет закреплена качающимся прижимом 3. Вилка перемещается к установленной детали пружинами 7 и разворачивает ее на оси опоры 1 до тех пор пока оба ушка не упрутся в вилку 8. В исходное положение вилка отводится клином 6 при ходе головки с кондукторной плитой 4 вверх
рисунок 3- Приспособление к многошпиндельной сверлильной головке для обработки отверстий в деталях крышек и фланцев.
На рис. 3.1 показано приспособление к многошпиндельной головке для обработки отверстий в деталях типа крышек[3 стр. 163]. В нем заготовка 4 становится в отверстие стакана 5 и крепится пяткой 3. Сила закрепления зависит от параметров пружин 1 установленных на колонках головки. В кондукторной плите 2 предусмотрено отверстие под заготовку 4 а прижимная пятка 3 крепится в П-образном приливе кондукторной плиты. Перед креплением заготовка разворачивается двумя призмами 8 до совмещения осей квадратного фланца с осями кондукторных втулок. Пружины 7 перемещающие призмы 8 выбирают в зависимости от веса заготовки и коэффициента трения. В исходное положение призмы 8 возвращаются клином 6 при ходе кондукторной плиты 2 вверх..
Рисунок 3.1 - Приспособление к многошпиндельной головке для обработки отверстий в деталях типа крышек
На рис. 3.2 представлены несколько кондукторов предназначенных для сверления отверстий без пневматического привода[4стр.458]. Связь многошпиндельных головок с приспособлениями необходима для точного совмещения осей рабочих шпинделей головки с осями кондукторных втулок и обрабатываемых отверстий. Кондукторная плита выполняется за одно целое с приспособлением или выполняется подвесной.
Рисунок 3.2 - Связь многошпиндельных головок с приспособлением
В первом случае (позиция а) две направляющие колонки закрепляются в корпусе 1 приспособления а в корпусе сверлильной головки предусматриваются приливы К с точными отверстиями для направления по колонкам. Во втором случае (позиция б) кондукторная плита 3 связана с головкой при помощи колонок 6 закрепленных в кондукторной плите гайками 2. В свою очередь кондукторная плита 3 с втулками 4 направляется по пальцам 5 закрепленным в корпусе 1 приспособления. Применение подвесных плит облегчает установку и снятие обрабатываемой детали.
На рис. 3.3 показан пример конструкции с пружинным механизмом[4 стр. 144]. В данной конструкции зажим автоматически осуществляется при опускании гильзы 1 шпинделя сверлильного станка. На гильзе закреплена поперечина 2 несущая колонки 3 с пружинами. На колонках которые для повышения жесткости направляются втулками 5 подвешена кондукторная плита 4. Перед началом сверления кондукторная плита зажимает деталь 6 с силой достаточной чтобы удержать деталь в начале обработки. Для этого при сборке пружины сообщается соответствующая начальная осадка fн. По мере подачи сверла усадка увеличивается и в конце обработки достигает значения близкого к fк. Чтобы не было большой разницы в силе зажима в начале и в конце обработки длину пружины Н в свободном состоянии и осадку fкберут как можно большими.
Рисунок 3.3 - Типовая конструкция пружинного механизма
За основу разрабатываемой в данном курсовом проекте принята конструкция приспособления приведенная на рис. 3.2 б.
Описание конструкции и принципа действия приспособления
Для закрепления заготовки применяем пружинный механизм который представлен на рисунке 4.
Для закрепления заготовки многошпиндельная головка 1 опускается на направляющих 2 и сжимает пружины 34 до тех пор пока плита 5которая опускается на направляющих 6 не прижмет заготовку на нужную силу зажима с помощью прижима 7.
Для открепления заготовки многошпиндельная головка 1 поднимается вверх до упора.
Рисунок 4 Пружинный механизм
Расчеты подтверждающие работоспособность конструкции
1 Выбор режимов резания
Для определения осевой силы и момента резания необходимо установить режимы резания.
Выбираем сверло 2300-0034 ГОСТ 886-77.
При сверлении глубина резания t=0.5D.
Для отверстия 5H10 и материала сталь 20Х (HRC=42..46) выбираем подачу равную 011 ммоб.
С учетом параметров станка выбираем подачу S=0.1мм об.
Скорость резания ммин при сверлении
Значения коэффициента Cv и показатели степени для стали конструкционной легированной и материала инструмента Т15К6 В=750 МПа подачи s≤02 ммоб и обработки с охлаждением выбираем следующими: Cv=70; q=040; y=070; m=020.
Период стойкости инструмента равен 15 мин.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания
KMv – поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. Для стали
KГ=10 – коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости nv=-09. Таким образом
KИv=10 – поправочный коэффициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания.
Klv=10 т.к. глубина резания l3D – коэффициент учитывающий глубину сверления.
Момент резания и осевую силу рассчитываем по формулам:
где Kp – коэффициент учитывающий фактические условия резания (в данном случае зависит только от материала заготовки).
CМ q m y – определяются таким же образом что и для скорости резания.
MРЕЗ=100034552011081=148Нм.
CР q m y – определяются таким же образом что и для скорости резания.
PO=10685101071=725Н.
Определяем частоту вращения шпинделя: (7)
С учетом параметров станка выбираем n=2000 обмин.
Уточняем скорость резания ммин
Мощность резания: (8)
Исходя из найденных режимов резания мощности резания и размеров детали выбираем станок 2Н125 имеющий следующие параметры:
мощность привода главного движения кВт: 22;
частоты вращения шпинделя обмин: 45–2000 (12 ступеней);
подача ммоб: 01–06 (9 ступеней).
Исходя из заданной годовой программы выпуска изделий определим необходимое количество металлорежущих станков.
Длина рабочего хода:
Рассчитываем основное машинное время обработки [2стр. 104];
Находим минутную подачу [3стр. 107];
Исходя из годовой программы выпуска изделий определим тип приспособления – одно- или многоместное.
Штучное время на данную операцию определим по следующему выражению:
где машинное время на данную операцию мин;
коэффициент учитывающий тип операции и тип производства (для массового производства и для сверлильной операции 151).
Количество станков необходимое для обеспечения выпуска изделий в год определим по следующей формуле:
где такт выпуска мин.
где – фонд времени работы оборудования в планируемый период.
Данное курсовое задание было выдано в 2018 году в этом году 253 рабочих дней следовательно =253 дней переведем в часы и получим 3036ч.
Следовательно для выполнения заданной годовой программы выпуска достаточно применить один металлорежущий станок.
2 Расчет силы зажима
Рисунок 5 –Схема сил воздействующих на заготовку.
fW+fW+fR3-fR1=0; (9)
-P0-W-W-P0+R1=0;(10)
Примем плечо силы: а=97мм; коэффициент трения f=01.
Из (12) R3=-2MKP a=2·14897=-0031Н.
Из (11) R2= R3f=003101=031Н.
Сложив уравнения (9) и (10) получим
R2-2P0+fR3-fR1+R1=0.(13)
Из (13) R1=(-R2+2·P0 -fR3)(1-f)=(-031+2·725-01·-0031)( 1-01)=-161146.
Из (10) W=(-2P0+R1)2=(-2·725-161146)2=-1532.2Н.
Т.к. расчетная сила зажима оказалась отрицательной то в качестве силы зажима примем 30% от осевой силы резания:
Найдем коэффициент запаса силы зажима учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку:
K=K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6.(14)
K0=15 – гарантированный коэффициент запаса;
K1=12 – учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности заготовки при черновой обработке;
K2=10 – учитывает увеличение сил резания при затуплении инструмента;
K3=10 – учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании;
K4=10 – характеризует постоянство силы зажима;
K5=10 – характеризует эргономику зажимного механизма;
K6=15 – учитывает моменты стремящиеся развернуть заготовку.
Тогда Wзап=WK=21727=587Н.
3 Выбор и расчет силового привода
В разрабатываемом приспособлении применяется пружинный силовой механизм. Рассмотрим кинематическую схему данного механизма изображенного на рис 7.
Рисунок . 7 – кинематическая схема
Произведем расчет цилиндрической пружины сжатия. Вследствие того что прижим детали осуществляется двумя пружинами то произведем расчет одной из пружин.
Расчет пружины сводится к определению диаметра d проволоки среднего диаметра Dср пружины числа рабочих витков п а также к построению характеристики пружины т.е. графической зависимости между нагрузкой и деформацией.
Вместо трудоемкого расчета по формулам параметры пружины можно быстро подобрать по табл. 22 [4 стр. 148].
Рабочий ход пружины h =25мм.
По таблице 22. [2 стр.148] находим:
Определим нагрузку пружины Р пр при сжатии ее до соприкосновения витков:
Определяем шаг tкпружины при нагрузке Рк= 231кгс:
Определим число рабочих витков:
Определим длину пружины в свободном состоянии:
Определим деформацию пружины при нагрузке Рн:
Определим деформацию fкпружины при нагрузке Рк:
Определим нагрузку в начале рабочего хода:
Рисунок 7.1 – Характеристика пружины
Расчет погрешности механической обработки детали в приспособлении.
Цель проверочного точностного расчета заключается в оценке возможности получения при обработке заготовки в разработанном приспособлении точности размеров и взаимного расположения поверхностей заданных в чертеже детали.
В основу расчета положено необходимое условие обеспечения точности при обработке на настроенных станках:
где Т – допуск на выдерживаемый в данной операции размер заготовки или требование к точности взаимного положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно необрабатываемой;
- суммарная погрешность обработки заготовки в приспособлении.
В общем случае суммарная погрешность складывается из первичных погрешностей обусловленных влиянием многочисленных факторов и может быть определена по формуле:
где К – коэффициент характеризующий отклонение действительных кривых распределения погрешностей от кривых нормального закона распределения (при обработке на настроенных станках К = 12);
у – погрешность установки заготовки в приспособлении;
н – погрешность настройки станка;
обр. – погрешность данного метода обработки;
ф – суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка и деформаций заготовки при ее закреплении.
Погрешность установки заготовки в приспособление:
где б – погрешность базирования;
з – погрешность закрепления;
пр – погрешность положения заготовки вызываемая неточностью изготовления приспособления.
Погрешность положения заготовки:
Где - погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов;
– погрешность обусловленная износом установочных элементов приспособления.
- погрешность установки приспособления на станке.
При наличии в приспособлении кондукторной втулки погрешность настройки станка определяется по формуле:
где н1 – допуск на размер соединяющий опорную поверхность приспособления и ось кондукторной втулки;
н2 – увод режущего инструмента;
н3 – максимальный зазор между сменной и переходной втулками;
н4 – эксцентриситет сменной втулки.
Величина увода режущего инструмента определяется по формуле:
где S – максимальный зазор между инструментом и кондукторной втулкой;
h – высота кондукторной втулки;
а – зазор между торцом кондукторной втулки и заготовки;
b – глубина сверления.
где - среднее квадратичное отклонение характеризующее точность данного метода обработки.
При использовании кондукторной втулки .
Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности ф определяется геометрическими неточностями станка и деформацией заготовки при ее закреплении. К геометрическим неточностям сверлильных станков относятся – биение шпинделя неперпендикулярность оси вращения шпинделя плоскости станка (ф = 0015 0020 мм).
Для данной детали необходимо найти погрешности 3ех размеров:
Для размера : мм расчёт не производим так как он выполняется мерным инструментом.
Расчет погрешности базирования:
Расчет погрешности закрепления:
Погрешность закрепления т.к. сила закрепления перпендикулярна выполняемым размерам.
Расчет погрешности износа установочных элементов:
Составляющая и характеризует изменение положения базирующих поверхностей опор в результате их износа в процессе эксплуатации станочного приспособления.
Расчет погрешности установки приспособления на станке:
Погрешность установки приспособления на станке с определяется максимально возможным смещением корпуса приспособления на столе станка которое возможно из-за зазора между направляющими и внутренними поверхностями втулок.
Рабочая поверхность оправки имеет диаметр 22h6 (ei=-13мкм) внутренняя поверхность втулки имеет диаметр 22H7 (ES=21мкм).
с=Smax=ES-ei=21-(-13)=34мкм
Расчет погрешности изготовления и сборке установочных элементов приспособления:
для всех размеров Т.к. используем одно приспособление что позволяет устранить погрешность настройкой станка
Погрешность положения заготовки пр вызываемая неточностью приспособления:
Погрешность установки заготовки в приспособление определяется по формуле:
Погрешность настройки станка Н:
Погрешность настройки станка Н представляет собой неточность установки режущего инструмента на выполняемый при обработке размер. Настройка приспособления на размер производится с помощью контрольных оправок устанавливаемых в конические втулки вместо режущего инструмента. Погрешность настройки может быть определена по формуле:
ΔН1 – допуск на размер между осями отверстий кондукторных втулок
ΔН4 – эксцентриситет сменной втулки.
Рисунок 6- увод сверла
Из рис.6 видно что величина увода сверла может быть определена по формуле:
S – зазор между сверлом и отверстием кондукторной втулки;
h=24мм – толщина кондукторной плиты;
а=8мм – зазор между кондукторной плитой и заготовкой;
b=8 мм – глубина отверстия.
Зазор между сверлом и отверстием кондукторной втулки определяется по формуле:
S=ES-ei=12-(-8)=20мкм
где ES – предельное верхнее отклонение внутреннего диаметра втулки ei – предельное нижнее отклонение диаметра сверла. Таким образом
Зазор между сменной втулкой и отверстием в кондукторной плите определяется как разность наибольшего предельного отклонения диаметра отверстия в плите и наименьшего предельного отклонения наружного диаметра втулки:
ΔН3=ES-ei=15-(-14)=29мкм.
Эксцентриситет сменной втулки нормирован до значения ΔН4=10мкм.
Расчет суммарной погрешности из-за геометрических неточностей станка и формы заготовки станка.
При использовании кондукторной втулки
Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности ф
Определив все необходимые элементарные погрешности можно найти погрешность выполнения размеров:
Для размера 3 39+0+15=122 мкм=0122мм.
Погрешность выполнения размеров не превышает допусков на размер.
Таблица 6.1 Погрешности выполняемых размеров
Наименование погрешности
Обозначение погрешности
Формула для вычисления погрешности
Численное значение погрешностей для размеров мкм
Погрешность базирования
Допуск на базисный размер.
Погрешность закрепления
Смещения заготовки под действием сил закрепления (осадка конструкторской базы).
Погрешность установки
Погрешность положения заготовки
Погрешность износа установочных элементов
Погрешность установки приспособления на станке
Расчет ведем по схеме установки приспособления на станке
Погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов приспособления
Погрешность настройки станка
Допуск на размер соединяющий опорную поверхность приспособления и ось кондукторной втулки
Допуск на размер соединяющий опорную поверхность приспособления и ось координатной втулки
Максимальный зазор между сменной втулкой и отверстием в кондукторной плите
Максимальный зазор между сменной втулкой и отверстием в кондукторной плите.
Эксцентриситет сменной втулки
Погрешность метода обработки
Сумма погрешности формы заготовки и геометрических неточностей станка
Суммарная погрешность
В результате курсового проекта была разработана конструкция сверлильного приспособления предназначенного для одновременного сверления двух отверстий диаметром в детали типа “Планка” на вертикально-сверлильном станке 2Н125.
Проанализирована конструкция детали и операционного эскиза;
Описаны выполняемые в приспособлении операции выбраны инструмент оборудование и назначены режимы резания;
Проанализированы существующие конструкции и выбрано приспособление (с последующей его модификацией под заданную деталь) обоснован выбор;
Описана конструкция и принцип действия приспособления;
Произведены расчеты подтверждающие работоспособность приспособления;
Расчитаны погрешности механической обработки детали.
За счёт простоты конструкции приспособление компактно и удобно в эксплуатации.
Список использованных источников
Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение 1985. Т.1. 656 с.
Режимы резания металлов: Справочник Под ред. Ю.В. Барановского. М: Машиностроение 1972. 407 с.
Косов Н.П. Станочные приспособления. М.: Машиностроение 1968 216 с.
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Л.: Машиностроение Ленинград отделение 1975 654 с.
Корсаков В.С. основы конструирования приспособлений. М: Машиностроение 1983. 227 с.
Станочные приспособления: справочник. В 2 т. Под ред. Б.Н. Вардашкина А.А. Шатилова. – М.: Машиностроение 1984. Т.1. 592 с.
Станочные приспособления: справочник. В 2 т. Под ред. Б.Н. Вардашкина В.В. Данилевского. М.: Машиностроение 1984. Т.2. 656 с.

Пружина А4.cdw

Направление навивки правое.
Число витков полное n = 41.
Остальные технические требования по ГОСТ 16118-70.
*Размеры и параметры для справок.
Сталь 65Г ГОСТ 14959-79

общий вид2.cdw

Общие допуски по ГОСТ 30893.1-m.
Наружные поверхности покрыть Хим.Окс.прм.
Трущиеся поверхности смазать ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74.
Кондукторные втулки менять через каждые 10000 заготовок.
Приспособление предназначено для одновременного вертикального
сверления двух отверстий диаметром 5мм на станке 2Н125.
Приспособление сверлильное

Прижим _ ПСКП.2215.014.022.cdw

Перечень.spw

Приспособление сверлильное
Ведомость технического проекта
Кафедра КиПП гр.11307113
Пояснительная записка
Схема кинематическая
Пластина 7034-0475 h6
Угольник 32х40 ГОСТ 12951-67
Шайба 2 10Л ГОСТ 6402-70
Болт М6х16 ГОСТ 15591-70
Шайба А 6.37 ГОСТ 10450-78
Шайба А 12.37 ГОСТ 10450-78
Гайка М12-6Н (S18) ГОСТ 5916-70
Штифт 4х40 ГОСТ 3128-70
Гайка М8-6Н ГОСТ 5916-70
Опора 7035-0407 ГОСТ 4085-68
Втулка кондукторная ГОСТ 18431-73
Винт 7006-1210 ГОСТ 9052-69
Сталь 20 ГОСТ 1050-74
Сталь У8 ГОСТ 1050-74
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Сталь 45 ГОСТ 1435-99
Сталь 20 ГОСТ 1050-88
Сталь 45 ГОСТ 1050-74

Скалка А3.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-88
Общие допуски по ГОСТ 30893.1-m.
Покрытие: Хим.Окс.прм.