Принципы технической оснастки участка

В настоящее время в машиностроении при подготовке производства к выпуску новых машин ставятся требования максимального сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства. Кроме этого в связи с тем, что повышается точность и качество выпускаемой продукции, необходимо принять мероприятия по повышению качества оснастки для металлорежущих станков. Современные станки являются более сложными и точными по конструкции, чем их предшественники. Наличие в станках системы ЧПУ не позволяет использовать приспособления с механическим креплением заготовки. Поэтому на первый план выходят приспособления с пневматическим, гидравлическим гидропластмассовым зажимом. Наличие такой оснастки позволяет в значительной степени уменьшить время на установку и снятие детали.

Задачей данной курсовой работы является получение навыков при проектировании оснастки для металлорежущих станков.

Исходные данные для проектирования

Для выполнения данной курсовой работы имеются следующие данные: чертеж детали; обрабатываемая поверхность; материал заготовки (Пруток Д16Т ГОСТ 21 488–97).

Обрабатываемая поверхность представляет собой шестигранник. Необходимо обработать наружную поверхность. Наилучшим способом обработки данной поверхности у детали будет фрезерная операция. Таким образом, все необходимые расчеты будем вести на фрезерную операцию.

1. Расчет режимов резания

Глубина фрезерования

t=L-l,

где L — длина детали до обработки, l — длина детали после обработки.

t=8−2=6 мм.

Ширина фрезерования

В = (27.7−24)/2=1,85 мм.

Исходя из условия ширины и глубины фрезерования, а также материала выбираем дисковую фрезу диаметром o50 мм. и шириной 6 мм, из быстрорежущей стали Р18 и z=14.

Длина рабочего хода суппорта

где L_рез. — длина рабочего хода, l₁ — врезание инструмента, l₂ — перебег инструмента

L_рез.= 14 мм.

l₁=18 мм.

l₂=18 мм.

Подача на один эуб фрезы.

Назначаем подачу исходя из глубины резания и обрабатываемого материала и материала фрезы S_z= 0.1 мм/зуб.

Скорость резания и число оборотов шпинделя

Округляем до стандартного значения n=1200 об/мин.

Рассчитываем фактическую скорость резания

Сила резания Pz

Мощность резания

2. Выбор баз заготовки при выполнении операции

Для выполнения данной операции, а именно обработка шестигранника выбираем базовую поверхность — диаметр o27. Эта поверхность предварительно обработана под нарезку резьбы. При закреплении детали опорным торцом будет служить торец А, т.к. от него задан длиновой размер 2 мм. Закрепление детали осуществляется с помощью цангового зажима. При этом будет достигнута желаемая точность и надежность закрепления детали в приспособлении.

3. Определение погрешности базирования и закрепления при установки в приспособление

Согласно данной схемы базирования конструкторская база совпадает с технологической. Зажим происходит в цанговом патроне, что обеспечивает нулевой зазор между деталью и зажимным элементом. Погрешность базирования будет равна допуску расположения оси цанги 0,02 мм.

Смещение детали вдоль оси приспособления препятствует торец крышки поэтому погрешность закрепления при данной схеме равна нулю.

4. Выбор установочных элементов

Фрезерные приспособления устанавливается в основном на стол станка по Т-образным пазам. По паспорту станка базирующая часть Т-образного станка равна 14Н10. Выбираем для центрирования шпонку o 14f9. Для закрепления приспособления выбираем болты М12×1,5−6 g. 60.058. к станочным пазам по ГОСТ 12 201–66.

5. Выбор типа привода

Применение механизации и автоматизации станочных приспособлений обеспечивает значительное повышение производительности работы станков и облегчает труд рабочего при зажиме и разжиме обрабатываемых деталей в приспособление.

Для этих целей в станочных приспособлениях применяют пневматические, гидравлические, пневмогидравлические и т. д.

Выбираем пневматический привод. Пневматические приводы делятся на камерные и поршневые. В нашем случае выбираем пневмоцилиндр одностороннего действия, который будет вмонтирован в приспособление, и они будут крепиться на столе станка. Подвод сжатого воздуха к приспособлению будет осуществляться через золотниковый кран. Давление воздуха в системе 0.4 Мпа.

6. Расчет требуемого зажима заготовки

А-А Формула для расчета усилия цангового зажима будет выглядеть следующим образом:

Q=(P₁ + P₂ + P₃)*tg (a+f), где

=30 ^о — угол наклона конуса цанги,

=7 ^о — угол трения м/у конической частью цанги и сжимающей частью цанги,

— сила сжимающая лепестки цанги до их соприкосновения с поверхностью заготоки

— сила противостоящая вращению вдоль оси детали.

— сила противостоящая вращению детали относительно опорного торца.

К =1,5 — коэффициент запаса прочности,

F=0,3 — коэффициент трения между цангой и обрабатываемой деталью,

r=13,5 — радиус базовой зажатой части (мм),

P_Z =396,569 — сила резания при обработке (Н),

= 0,5 — диаметральный зазор м/у цангой и базовой поверхностью детали,

S=2 — толщина изгибающегося лепестка цанги в тонком сечении (мм),

D=33 — наружный диаметр изгибающих лепестков цанги (мм),

L₁=30 — длина лепестков цанги от места ее задела до середины конуса цанги (мм),

₁=120 ^о-угол лепестка цанги,

Z=3 — количество лепестков цанги, Е=2,1*10 ⁴ — модуль упругости цанги (кгс/см ²)

q = 0,25 Р_Z =0,25*396,569=99,14 — составляющая часть усилия сдвигающая заготовку вдоль оси,

M — момент, передаваемый цангой (Нм) Так как обработка производиться парами фрез, то теоретически М=0. На практике в связи с допусками на изготовление инструмента возникает момент равный 0,2 силе резания М =0,2Р_Z =0,2*396,569=79,31 Нм

Р₁ =1,32*10 ⁴ Н Р₂ =243,126 Н Р₃ =79,31 Н

Q=(13 200+ 243,126 + 79,31)*tg (30+7)= 10.19 кН

7. Расчет требуемых параметров механизированного привода

В данном пункте необходимо рассчитать диаметр пневмоцилиндра, необходимого для зажима детали в приспособлении.

Формула для определения усилия зажима, выраженная через диаметр пневмоцилиндра выглядит следующим образом: [3 c. 79]

где

D — диаметр пневмоцилиндра (мм),

d — диаметр штока (мм),

p — давление в системе (0.4 МПа = 0,4 Н/мм ²),

— КПД, учитывающий потери в пневмоцилиндре (0.85…0.90).

q₁ = 50 Н — усилие пружин на конической втулки

q₂= 150 Н — усилие пружин пневмоцилиндра Преобразуя, получаем формулу для определения диаметра пневмоцилиндра:

диаметр штока примем конструктивно d=45 мм.

Чтобы снизить габаритные размеры примем двух поршневой пенвмоцилиндр Принимаем по ГОСТ 6540–68 диаметр пневмоцилиндров 150 мм.

Обоснование точности обработки детали в проектируемом приспособлении

При расчете приспособления на точность руководствуются следующим принципом: погрешность, вызванная неточностью изготовления приспособления, должна быть меньше допуска на получаемый при обработке размер.

Данное приспособление обеспечивает несколько размеров.

Определим размеры обеспечивающие приспособлением:

— Размеры 24Н12 и размер 2±0,1 обеспечиваются режущим инструментом.

— угол 120 ^о±3 обеспечивается за счет поворота приспособления. Данная погрешность определяется изготовлением делительного диска угол 60 ^о±30 ^' расположением делительного пальца (несеметричность 0,03 максимальный зазор по установочной поверхности 0,035). Результирующее смещение получается ±1 ^о, что меньше допуска на размер.

— Смещение размера 24Н12 равное d= 0,21.

Произведем расчет на точность по смещению размера 24Н12

k=1,2 — коэффициент, учитывающий возможное отступление от нормального распределения отдельных состовляющих.

e_б=0,02 — погрешность базирования

e_з=0 — погрешность закрепления

e_уст = 0,06 — погрешность установки приспособления на станок. Складывается из неплоскостности установочной плоскости приспособления, неперпендикулярности установочной шпонки и отклонений установочных баз стола станка.

e_п=0 — погрешность установки и смещения режущего инструмента. Обеспечивается настройкой инструмента.

e_з=0,05 — погрешности, возникающие в результате износа деталей приспособления.

D_у=0,02 — погрешности обработки, возникающие в результате упругих деформаций технологической системы СПИД под влиянием сил резания.

D_и=0,05 — погрешности обработки, вызываемые размерным износом инструмента.

D_ф=0,05 — погрешности обработки, возникающие в результате геометрической неточности станка.

D_Н =0,03 — погрешность настройки станка.

D_т =0,01 — погрешности, возникающие в результате температурных деформаций отдельных звеньев технологической системы.

8. Описание конструкции приспособления и его работы

Приспособление состоит из механизма зажима детали, который вращается вокруг своей оси и делительного механизма, который обеспечивает поворот и фиксацию механизма зажима детали.

Механизм зажима состоит:

— из корпуса 8, на котором закреплены все механизмы приспособления.

— пневмоцилиндра 9, который совместно с поршнем 10 через винты и втулку 4 обеспечивают зажим и разжим лепестков цанги 1, обеспечивая зажим разжим детали

— штуцера 11, через который подается воздух в пневмоцилиндр.

Делительный механизм состоит:

— из корпуса 2, на котором закреплены делительные механизмы приспособления.

— пневмоцилиндра 3, который через поршень с рейкой 5 передает вращение эксцентриковому диску.

— Эксцентрикового диска 6, который выводит из паза делительного диска 7 фиксатор 12 и через собачки поворачивает делительный диск совместно с механизмом зажима.

9. Сборка разборка приспособления

В корпус 1 запрессовываются шпонки круглые 64, устанавливается кольцо 8, которое крепиться винтами 50.

В корпус 17 запрессовываются втулки 9, заворачивается цанга 15, которая фиксируется винтом 56. полученная единица устанавливается в корпус1 со стороны кольца 8.

На корпус 17 устанавливается кольцо 7 и прокладка 6 заворачивается корпус цилиндра 5, который фиксируется винтом 59.

На шток 33, в который запрессован штифт 73, устанавливаются кольцо 32; штуцер 31 с кольцами 72; кольцо 32 и все это контриться гайками 74.

С другой стороны на шток 33 устанавливаются кольцо73; поршень2, в котором установлены кольца 61 и 63; стопорное кольцо 75; фланец 3. в котором установлены кольцо 71 и прокладка 20; поршень4, в котором установлены кольца 61 и 76, прокладка 42; стопорное кольцо 60; наворачивается фланец 18, в котором уставлены кольца 49 и фиксируется винтом 53.

Полученная сборочная единица устанавливается по o75 корпуса 17 и o150 цилиндра 5, фиксируется штифтом 63 и закрепляется болтами 48.

На корпус 17 устанавливается делительный диск 36, который фиксируется штифтом 57; втулка 16 совместно с пружинами14, которые прошиваются винтами 41. Винты 41 ставятся на клей ВК9.

На корпус 17 устанавливаются эксцентриковый диск 30; корпус 12 с рейкой 34, который фиксируется штифтом 58 и крепиться винтами 77.

Фиксатор 35 устанавливается в корпус фиксатора 11 и прошивается штифтом 54.

В корпус 11 устанавливается пружина 10 и винт 15. Полученная сборочная единица устанавливается в корпус 12 и фиксируется винтом 53.

Фланец 27, в котором установлены кольца 69 и 70, штуцер 28 с прокладкой 29, устанавливается в корпус 12.

На рейку 34 устанавливаются пружина 40; болт 51; прокладка 25, поршень 27, в котором установлены кольца 67 и 68, и фиксируется гайками 66.

На фланец 27 устанавливается прокладка 26, цилиндр 23 со фланцем 22 и прижимаются болтами 65.

На корпус 17 наворачивается крышка 17, которая фиксируется винтом 55.

1. Справочник технолога-машиностроителя. — В 2 т. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985. — Т. 2.

2. Справочник инструментальщика/ Под общ. ред. И. А. Ординарцева. — Л.: Машиностроение, 1987.

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1978. — Т. 1.

4. Допуски и посадки: Справочник. — 6-е изд., перераб. и доп. / Под ред. В. Д. Мягкова. — Л.: Машиностроение, 1982.

5. А. К. Горошкин. Приспособление для металлорежущих станков: Машиностроение 1979 г.

6. А. П. Белоусов. Проектирование станочных приспособлений: Высшая школа 1980 г.

7. М. А. Ансеров. Приспособления для металлорежущих станков: Машиностроение 1964 г.

8. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к оформлению. СТП ЮУрГУ 04−2001 / Составители: Н. В. Сырейщикова, В. И. Гузеев, И. В. Сурков, Л. В. Винокурова. — Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001.