Расчет и построение оправок с тарельчатыми пружинами и с гидропластмассой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Технология машиностроения»

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА

«Технологическая оснастка в автоматизированном производстве«

Выполнила

ст. гр. ТМ — 10 м

Окулик М.А.

Проверил

Голубов Н.В.

Донецк — 2011 г.

Вариант 5

Диаметр обработки d_об 178 мм

Длина заготовки l_з 250 мм

Диаметр отверстия заготовки D_отв 90 мм

Припуск на обработку, А 0.6 мм

Материал заготовки сталь 20Х2Н4А

Оправка с тарельчатыми пружинами Центровая немеханизированная

Оправка с гидропластмассой Консольная механизированная

Оправка с тарельчатыми пружинами

1) Выбор оборудования

Станок круглошлифовальный 3М151:

— частота вращения заготовки n_з = 50 … 500 об/мин

— условный размер конуса Морзе 4

— максимальные размеры шлифкруга Ш600 мм, высота Н=80мм

— частота вращения круга n_кр = 1115 об/мин

— мощность 13 кВт

2) Параметры режущего инструмента

Диаметр D_кр шлифовального круга определяется по следующей зависимости, приняв скорость его вращения V_кр=35 м/с

Выбираем абразивный круг марки ПП с D_кр=600мм, d_кр=305мм, H_кр=80мм, марка 23А, зернистость 40.

3) Режимы резания

Припуск на операцию а=0.66А=0.66· 0.6=0.4 мм.

Скорость заготовки V_з = 25 м/мин.

Глубина резания t = 0.05 мм (поперечная подача s_р).

Продольная подача s_пр = (0,3−0,7)Н_кр = 0.4Н_кр = 0.4· 80 = 32 мм/об.дет.

4) Тангенциальная составляющая силы резания

где С_р — поправочный коэффициент, С_р= 2,2 для закаленной стали, С_р= 2,1 для незакаленной; V_з — скорость вращения заготовки; s_пр — продольная подача круга; t — глубина резания.

Необходимая мощность (при шлифовании с подачей на двойной ход C_N=1.3, r=0.75, x =0.85, y=0.7, q=0).

5) Усилие закрепления

Уравнение равновесия будет

оправка тарельчатый гидропластмасса консольный

где К — коэффициент запаса, f — коэффициент трения.

Усилие закрепления будет

6) Усилие на приводе

Внешний диаметр пружины D_пр=D_отв=90 мм, осевая сила необходимая для деформации одной пружины W_o=3673.5Н, угол наклона рабочей части тарельчатой пружины =12°.

Осевое усилие определится из формулы

W = 1,33· Q · tg =1.33· 12 097· tg12°=3419 (Н).

7) Количество пружин

Расчетное количество пружин будет:

Фактическое количество пружин примем n_ф = 1.

Фактическое осевое усилие будет

W_ф = n_ф · W_o = 1· 3673.5 = 3673.5 (Н).

8) Диаметр винта ручного привода

Примем из конструктивных соображений d_в=30 мм.

9) Крутящий момент на гайке

10) Длина рукоятки на гайке

где Р_р=150 Н — усилие рабочего

11) Конструкция и принцип действия приспособления

На корпус оправки 1, имеющей центровые отверстия для установки на станке, устанавливаются тарельчатые пружины 3 и промежуточная втулка 4 между пружинами. Шпонка 6 служит для присоединения нажимной втулки 5. На резьбовую часть корпуса 1 накручивается штурвальная гайка 7 с рукоятками 8.

Для осуществления закрепления заготовка 2 базируется по цилиндрической поверхности и торцу корпуса 1. При закручивании гайки 7 осевое усилие передается на нажимную втулку 5, вращению которой препятствует шпонка 6. Под действием осевого усилия от нажимной втулки 5 увеличивается наружный диаметр тарельчатой пружины 3 вследствие ее упругой деформации — зазор между пружиной 3 и заготовкой 2 выбирается и происходит закрепление заготовки 2. Приложение осевой силы на левую тарельчатую пружину 3 происходит через промежуточную втулку 4. Для раскрепления заготовки 2 раскручивается гайка 7, тарельчатые пружины 3 принимают исходный диаметр и восстанавливается зазор между пружинами 3 и заготовкой 2.

Оправка с гидропластмассой:

1) Выбор оборудования

Станок круглошлифовальный 3М151В:

— частота вращения заготовки n_з = 50 … 500 об/мин

— условный размер конуса Морзе 4

— максимальные размеры шлифкруга Ш600 мм, высота Н=80мм

— частота вращения круга n_кр = 1590 об/мин

— мощность 10 кВт

2) Параметры режущего инструмента

Диаметр D_кр шлифовального круга определяется по следующей зависимости, приняв скорость его вращения V_кр=35 м/с

Выбираем абразивный круг марки ПП с D_кр=400мм, d_кр=127мм, H_кр=50мм, марка 25А, зернистость 20.

3) Режимы резания

Припуск на операцию а=0.34А=0.34· 0.6=0.2 мм.

Скорость заготовки V_з = 25 м/мин.

Глубина резания t = 0.02 мм (поперечная подача s_р).

Продольная подача s_пр = (0,3−0,7)Н_кр = 0.3Н_кр = 0.3· 50 = 15 мм/об.дет.

4) Тангенциальная составляющая силы резания

где С_р — поправочный коэффициент, С_р= 2,2 для закаленной стали, С_р= 2,1 для незакаленной; V_з — скорость вращения заготовки; s_пр — продольная подача круга; t — глубина резания.

Необходимая мощность (при шлифовании с подачей на двойной ход C_N=1.3, r=0.75, x =0.85, y=0.7, q=0).

5) Размеры тонкостенной втулки

Длина втулки l_вт = (1 … 1.3) l₃ = 1· 250 = 250 мм.

Длина посадочного пояска втулки Т_вт=2.5· D₃ ^0.33=2.5· 90^0.33=11 мм.

Толщина стенки тонкостенной части втулки h_вт=0.025· D₃=0.025· 90=2.25 мм.

Высота рабочей полости втулки под гидропластмассу Н_вт=2· D₃ ^0.33 = 2· 90^0.33 = 8.8 мм.

Диаметр отверстия для втулки d_вт = D-2h-2H = 90−2· 2.25−2·8.8 = 67.9 мм.

6) Допустимая упругая деформация втулки

D=0.003D_вт = 0.003· 90 = 0.27 мм.

7) Проверка возможности закрепления заготовки на оправке

D > S_max

Максимальный зазор в соединении 90 H7/g6 = 90.035−89.966 = 0.069 мм. Следовательно, возможно осуществить закрепление на данной оправке.

8) Расчет давления в гидропластмассе

9) Момент, передаваемый оправкой

Закрепление заготовки возможно.

10) Усилие на приводе

Диаметр плунжера: d_пл = 1.5D^0.5 = 1.5· 90^0.5 = 14 мм.

Осевое усилие на приводе:

11) Диаметр пневмоцилиндра

Принимаем D_ц=100 мм.

12) Описание конструкции и принципа действия приспособления

Консольная оправка крепится фланцем корпуса 1 на шпиндель станка. Обрабатываемую заготовку 6 базовым отверстием устанавливают на наружную поверхность тонкостенной втулки 4. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра толкатель 2 перемещается влево и передвигает плунжер 3, который нажимает на гидропластмассу 5. Гидропластмасса 5 равномерно давит на внутреннюю поверхность втулки 4, втулка разжимается; наружный диаметр втулки 4 увеличивается, она центрирует и закрепляет заготовку 6.

При сборке приспособления тонкостенная втулка 4 прижимается к корпусу 1 гайкой 7. Каналы приспособления заполняются горячей гидропластмассой 5, а затем закрываются заглушками 8.