Технологическая оснастка

Содержание ВВЕДЕНИЕ 4 1. Сведения о технологической операции 5 2. Установка заготовки в приспособлении 5 2.1 Выбор баз 5 2.2. Схема базирования и закрепления 6 2.3 Способ установки. Погрешность базирования 7 2.4 Расчетная схема, уравнение равновесия и расчет зажимного усилия. Выбор зажимного устройства 7 2.4 Расчет привода 11 3 Применение в приспособлении контрольной оснастки и контрольных устройств 12 4 Установка приспособления 14 5 Погрешности. Расчеты на точность 17 6 Описание конструкции и работы приспособления 19 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21 ВВЕДЕНИЕ Устройство устанавливаемо на шпинделе или столе станка называется станочным приспособлением и служит для установки и закрепления дета-лей. В зависимости от типа производства станочных приспособлений разде-ляются на универсальные, универсально-наладочные, сборно-разборные, специальные и универсально- сборные. Универсальные приспособления применяют для установки закрепления разных по форме и габаритным размерам деталей, обрабатываемых на различных металлорежущих станках в единичном и мелкосерийном произ-водстве. Универсально наладочное приспособление применяют для установки и закрепления определенной группы, схожих по форме деталей Сборочно-разборные приспособления собирают из нормализованных узлов и деталей для установки и закрепления однотипных деталей. В основ-ном эти приспособления применяются на фрезерных и сверлильных станках в мелко- и среднесерийном производствах. Специальные приспособления применяют для выполнения определенных операций механической обра-ботки одного типа размера. В основном их применяют в массовом и круп-носерийном производствах. Применение станочные приспособлений позволяет: - исключить разметки деталей перед обработкой и их выверку; - значительно повысить производительность труда в результате сокра-щения вспомогательного времени, увеличения числа одновременно обра-батываемых деталей; - обеспечить условия многостаночного обслуживания нескольких стан-ков одним рабочим; - значительно облегчить труд рабочих станочников и использовать ра-бочих с более низкой квалификацией; - повысить точность изготовления деталей; - расширить технологические возможности станков; - создать условия для механизации и автоматизации станков; - снизить себестоимость обрабатываемых деталей. 1. Сведения о технологической операции На данной операции производится обработка (зенкерование) отверстия на детали «Корпус». Необходимо выдержать размер Ø20 мм, выдерживая допуск +0,13 мм и т.т чертежа. Требуется получить шероховатость Ra 1,6. Операция Вертикально-сверлильня, которая выполняется на Верти-кально-сверлильном станке модели 2Д450. Применяется специальное уста-новочно-зажимное приспособление с гидроприводом. Для снижения себестоимости проектирования приспособление с гид-роприводом для расточки отверстия, применяем в конструкции приспособ-ления 50% унифицированных и стандартных деталей Кроме того, подбираем номенклатуру оснований, которые будут обра-батываться на Вертикально-сверлильной операции, чтобы загрузка станка модели 2Д450 была не менее 80%. Это обстоятельство позволяет приме-нить на данной операции специальное гидравлическое приспособление. 2. Установка заготовки в приспособлении При проектировании технологического процесса механической обра-ботки технолог выбирает установочные базы обрабатываемой детали, от которых зависит точность обработки детали. Установка обрабатываемой детали базовыми поверхностями в приспособлении определяет ее положе-ние относительно режущего инструмента. Применяют три основных способа установки детали для обработки на станке: 1) с индивидуальной выверкой ее положения по соответствующим по-верхностям; 2) с выверкой ее положения по рискам разметки; 3) с непосредственной установкой ее в приспособлении. 2.1 Выбор баз Технологическими базами называют поверхности, используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления. При установке детали в приспособлении за технологические базы прини-мают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с устано-вочными элементами приспособления. Положение детали в приспособлении определяют ее базирующие по-верхности. Детали, устанавливаемые в станочные приспособления, имеют различные базирующие поверхности по форме и виду. Конструкторскими базами называют базы (поверхности), используемые для определения положения детали в изделии или узле. Эти базы необхо-димо в первую очередь использовать для установки обрабатываемой дета-ли в приспособлении, так как при этом получаются меньшие погрешности обработки. Конструкторские базы деталей по назначению бывают основ-ные и вспомогательные. Установочной базой является поверхность – наружная цилиндрическая поверхность Ø39,25-0,039, и два отверстия Ø4,5 с помощью этого можно скоординировать деталь в пространстве. Измерительной базой является поверхность – торец, т.к. от нее задан исходный размер 3±0,1. Исходный (конструкционный) размер – Ø20+0,13. В качестве базирующих элементов приспособления принимаем опору и два цилиндрических пальца, один из которых срезанный, таким образом лишаем деталь шести степеней свободы по ГОСТ 2.1495, выполняя основ-ное правило технологии машиностроения механической обработки «Корпу-са» сила резания Pz действует на деталь «Корпус», стремится опрокинуть её. На операции Вертикально-сверлильной наибольшие усилия резания создаются силой Pz при расточки отверстия детали «Корпус». 2.2. Схема базирования и закрепления Рисунок 1 ‒ Схема базирования и закрепления 2.3 Способ установки. Погрешность базирования Деталь «Корпус» базируется по основанию и двум его отверстиям в приспособлении. В качестве базирующих элементов приспособления при-нимаем опорную пластину и два пальца, один из которых цилиндрический, другой срезанный. Закрепление производится двумя Т-образными прихва-тами, которые прижимают деталь к опорной пластине. Приводим эскиз установки детали «Корпус» в приспособлении. Рисунок 2 ‒ Способ установки заготовки Погрешность базирования детали «Корпус» в приспособлении опреде-ляется по формуле . (1) Откуда ; (2) где погрешность приспособления, принимаем ; где допуск на обрабатываемый размер Ø20(+0,13)откуда ; погрешность установки, ; поправочный коэффициент, ; экономическая точность обработки . Тогда . Следовательно погрешность базирования детали «Корпус» в приспо-соблении равна 2.4 Расчетная схема, уравнение равновесия и расчет зажимного уси-лия. Выбор зажимного устройства На операции Вертикально – сверлильную растачивается отверстие. На данной операции применяется зенкер 2323-0531, , ГОСТ 12489 , который снимает припуск . Длина зенкерования поверхности; . Глубина резания t при зенкеровании ; (3) где D – диаметр зенкера, мм; d – обрабатываемое отверстие, мм; где t – глубина резания, t = 1.5 мм. ; (4) где D – диаметр зенкера, мм C – Коэффициент Для С = 0,113 , S = 0,113*780,6=1,542. Стойкости зенкера Т=210мин. Скорость резания u (м/мин) при зенкеровании вычисляется по формуле (5). ; (5) где Cu– коэффициент; D – диаметр зенкера, мм; Т – стойкость зенкера, мин; t – слубина резания, мм; s – подача, мм/об; z,m,x,y,n1 - Показатели степени. Наши коэффициенты равны Cu=15400; D =78 ; T =210 ; t =1.5 ; s =1,542 ; m = 0.125; x = 0.1; y = 0.4; z = 0.2; n1= 1.3. Подставляем в формулу (5) наши значения и получаем u=14,2 м/мин. . В зависимости от материала режущей части зенкера следует вводить попра-вочный коэффициент К на скорость резания, в нашем случае зенкер из ста-ли Р9 и Р18 К=1.0. Вычисление силы и момента резания Силу резания при зенкеровании обычно не вычисляют тюк она значи-тельно меньше силы при сверлении. Для приближенных расчетов каждый зуб зенкера (6) можно рассмотреть, как расточной резец. Пользуясь фор-мулами для токарных резцов, можно подсчитать тангенциальную силу Рz и силу подачи(осевую силу) Рx для каждого зуба. Общие силы Рz и Рx нахо-дят умножением Рz и Рx на число зубьев зенкера. Момент резанья М(в кг * мм) (6) где Рz – тангенциальная составляющая силы резания кГ; D – диаметр зенкера, мм. Находим силы Рz и Рx ; (7) ; (8) t – глубина резания мм; s - подача мм/об; НВ = 216; х1 и х3 показатели степени; n1 и n3 показатели степени при обработке чугуна n1=0,55, n3= 1,1; = 2051,4 Н; 4 = 406,14 Н. Полученные значения умножаем на 3 – кол-во зубьев. Pz=6154,2 Н Px=1218,42 Н Подставляем наши значения в формулу . (9) М=61542 Н м Деталь «Корпус редуктора» устанавливается и закрепляется в специ-альном пневматическом приспособлении. На «Корпус редуктора» действует сила на-правленая перпендикулярно силе зажима, которая стремиться сдвинуть заготовку. Данной силе противодействует силы трения создавае-мые базирующими и зажимными устройствами ; (10) ; где - коэффициент запаса: ; - коэффициенты трения между контактирующими поверхностями: . 8.1 Определяем усилие закрепления детали каждым цилиндром ; (11) где число гидравлических цилиндров, . 2.4 Расчет привода Для расчета силовых устройств приводим схему силового механизма. Рисунок 3 - Схема силового механизма Определим диаметр цилиндра ; (12) где давление, принимаем стандартное для компрессоров, создающих давление в системе от 10 Мпа, принимаем p = 10 Мпа; КПД силового механизма, , принимаем по ГОСТ 19897 Du = 40 мм. Определяем действительное усилие, создаваемое силовым механиз-мом гидроцилиндра . (13) Определяем основные конструктивные размеры элементов, зажимного механизма. ; (14) где допускаемое напряжение на растяжение, для конструкционной стали 45 ГОСТ 1050-88; . Из конструктивных соображений принимаем диаметр штока гидроцилин-дра, . Рисунок 5 - Схема сечения прихвата Определяем количество и размеры винтов крепления крышки к цилин-дру силового механизма приспособления. Принимаем количество винтов . Определяем диаметр винта ; (15) где сила воспринимающаяся одним винтом. . (16) Из конструктивных соображений принимаем диаметр винтов Резьба на винтах М6-6g. Определяем быстродействие силового механизма. ; (17) где длина рабочего хода поршня гидроцилиндра, принимаем . диаметр отверстия для подвода технического масла в гидроци-линдр, принимаем . 3 Применение в приспособлении контрольной оснастки и контроль-ных устройств При проектировании специального гидравлического приспособления необходимо: 1. Предусматривать контрольно- измерительные базы приспособления, то есть базирующие элементы для, измерения приспособления на точность. В данном приспособлении за базу принимаем корпус приспособления. 2. Базирующие элементы приспособления пластины, пальцы, которые являются точными элементами приспособления, и подвергаются периодиче-ски проверке на точность, располагаем на корпусе приспособления. Для за-мера пластин, на которых устанавливается корпус, изготавливаем специ-альное контрольно-измерительное приспособление для контроля допуска параллельности их относительно основания (допуск параллельности в дан-ном случае равен на100мм длины). 3. Для замера толщины пластин приспособления, применяем специаль-ный шаблон для их замера, от базового размера основания приспособления (допуск износа пластин по толщине равен ),таким образом, для механической обработки «Корпуса» на операции Вертикально-сверлильной изготавливаем специальную контрольно- измерительную оснастку, для проверки приспособления на точность, так как это в конечном счете влияет на механическую обработку основания в целом при расчете посадочных мест. 4 Установка приспособления Приспособления могут устанавливаться на станке (в зависимости от его вида) на шпинделе, на столе либо на каком-то другом его рабочем органе. Для установки приспособлений на каждом станке предусматривается поса-дочное место. Как правило, посадочные места станков стандартизованы. Чтобы быст-ро и точно установить на станке приспособление, на нем выполняются спе-циальные поверхности, согласующиеся с посадочными местами станка. Это так называемые посадочные поверхности приспособления. Конструк-тор, проектирующий приспособление, должен знать, для какого станка оно предназначается, и иметь все необходимые данные о его. посадочном месте. Только после этого он выбирает способ установки приспособления на станке и оформляет посадочные поверхности. Посадочным местом для установки приспособления на вертикально-сверлильном станке является его стол. На корпусе приспособления снизу предусматриваются посадочные поверхности, которыми оно ориентирует-ся на плоскости стола. В небольших приспособлениях посадочная поверх-ность имеет вид сплошной плоскости А. В приспособлениях значительных размеров в средней части посадочной плоскости А делают неглубокую вы-емку В (рис. 5,6) или полость Г (рис. 5,в). Благодаря таким выемкам сред-няя часть корпуса приспособления не соприкасается с плоскостью стола, и приспособление установится более устойчиво. Для закрепления приспособления на станке в основании его корпуса (см. рис. 5,а) предусматриваются проушины Б, в которые заводятся кре-пежные болты 2. Рисунок 6 ‒ Посадочные поверхности фрезерных приспособлений. Головки болтов удерживаются в Т-образных пазах стола. Количество болтов, а следовательно, и проушин, выбирается в зависимости от дей-ствующих усилий резания. В большинстве случаев удается обходиться двумя проушинами и лишь при больших усилиях резания приходится предусматривать четыре по две с каждой стороны. При четырех проуши-нах шаг 1 между ними согласуется с шагом Т-образных пазов стола стан-ка. Часто требуется придать приспособлению вполне определенное поло-жение на столе станка по отношению к направлению продольной подачи стола. В этом случае ориентацию приспособлений производят с помощью шпонок по Т-образным пазам, направление которых точно совпадает с направлением продольной подачи стола. Наиболее широко используются нормализованные (МН 4790-63) привинчиваемые шпонки (рис. 5, а). Основным размером шпонки является ширина В, которая должна быть равна ширине а Т- образного паза стола. В шпонках с канавкой размер В1 (у основания) принимается на 0,5 ‒ 1 мм больше ширины В; это необхо-димо для пригонки шпонки по Т- образному пазу стола. Рисунок 7 ‒ Виды шпонок. На каждое приспособление ставят по две шпонки. Шпонка 2 на корпусе 1 приспособления устанавливается снизу в специально для этого преду-смотренном пазу Б и закрепляется винтом 3 (рис. 7, б). Шпонки располагают на корпусе приспособления таким образом, что-бы обе они входили в один и тот же Т- образпый паз стола ‒ обычно сред-ний, как более точный (рис. 7,в). Проушины для крепежных болтов раз-мещают при двух проушинах на оси шпонок, при четырех ‒ слева и спра-ва от оси шпонок так, чтобы для крепления можно было использовать бо-ковые пазы стола. Вследствие износа и последующих ремонтов ширина пазов на столах часто выходит за пределы допусков, что приводит к увеличению зазоров между шпонкой приспособления и пазом стола. В этих случаях для предотвращения возможного поворота приспособления на столе его при установке прижимают шпонками к одной стороне паза стола и тем самым уменьшают погрешность расположения δРП. Как при смещении, так и при перекосе приспособления относительно посадочного места станка вместе с ним сместится и установочные элемен-ты. Смещение их в направлении исходного размера внесет при обработке дополнительную погрешность, равную величине этого смещения. Поэтому погрешность установки на станке δРП определяют из геометрических по-строений. 5 Погрешности. Расчеты на точность Погрешность приспособления определяется по формуле ; (18) где погрешность базирования; ; (19) где минимальный зазор посадки заготовки на палец. Диаметр пальца Ø4,5 . Диаметр отверстия в заготовке Ø4,5 , тогда ; (20) допуск на диаметр отверстия; ; (21) допуск на диаметр пальца; ; (22) тогда; ; погрешность установки приспособления; ; (23) где длина обработки детали, ; длина между шпонками приспособления, принимаем ; наибольший зазор между шпонкой приспособления и пазом стола станка, принимаем размер, 12H7/s6; ; где верхнее отклонение посадки, ; нижнее отклонение посадки, ; погрешность закрепления, ; ; погрешность смещения режущего инструмента; , т.к отсутствует направляющие элементы приспособления. Тогда . 6 Описание конструкции и работы приспособления Спроектированное специальное установочно-зажимное гидравлическое приспособления предназначено для расточки в детали «Основание». Состав приспособления. Приспособление состоит из нормализованных деталей и узлов. Основ-ные узлы детали приспособления – распределительный кран, который вы-несен вне приспособления, два гидроцилиндра, корпус, базирующие эле-менты – это пластины и пальцы, один гладкий цилиндрический, другой сре-занный, Т-образные прихваты. Принцип действия приспособления. При подаче технического масла р=10 МПа в нижние полости гидроци-линдров штоки с поршнями отходят вниз и поворачивают Т-образные при-хваты на 900 по пазам с одновременным закреплением детали «Основание», установленной по базирующим элементам в приспособлении. Т- образные прихваты крепятся на штоках. При подаче технического масла в верхнею полость гидроцилиндров, поршни со штоком отходят вверх, прихваты освобождают деталь от закрепления и разворачивают её одновременно на 900. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проектировании специального установочно-зажимного приспособления с гидравлическим приводом разработаны силовые меха-низмы приспособления(гидроцилиндры) D=40м и диаметр штоков d=22мм согласно приведенным конструкторским расчетам. Рассчитано усилие за-крепления каждым силовым механизмом Q=7077Н. Следовательно приспо-собление эффективно и рекомендуется для внедрения в производство. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . Схиртладзе А.Г. Технологическая оснастка машиностроительных производств: Учебное пособие для вузов по напр. "Конструкторско-технолог. обеспечение машиностр. производств". Т. 6 / А.Г. Схиртладзе, С.Н. Григорьев, В.П. Борискин. - Старый Оскол: ТНТ, 2012. - 452 с. 2. Клепиков В. В. Технологическая оснастка: Учебное пособие для СПО / В.В. Клепиков, А.Н. Бодров. - М.: Форум, 2011. - 608 с. 3. Косов Н.П., Исаев А.Н., Схиртладзе А.Г. — Технологическая оснастка: вопросы и ответы: Учебное пособие для вузов. – М.: Машино-строение, 2007. – 304с. 4. А.Г. Схиртладзе, В.Ю, Новиков «Станочные приспособления», М.: Высшая школа. 2001 -107. 5. Г.Н. Андреев, В.Ю. Новиков, А.Г. Схиртладзе «Проектирование технологиче¬ской оснастки машиностроительного производства» Высшая школа, 1999 - 415с. 5. Григорьев С.Н., Кохомский М.В., Маслов А.Р. — Инструментальная оснастка станков с ЧПУ: Справочник. – М.: Машиностроение, 2006. - 544 с. 6. Проектирование технологических схем и оснастки: Учебное пособие для вузов по спец. "Технология машиностроения" / Л.В. Лебедев, А.А. По-гонин, Шрубченко И.В. и др. - М.: Академия, 2009. - 336 с. 7. Схиртладзе А.Г. Технологическая оснастка машиностроительных производств: Альбом. В 2-х ч. : Учеб. пособие для вузов. Часть1 / А. Г. Схиртладзе. - М. : Станкин, 1999. - 598 с.: 5200 ил.