Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ конструкции детали и операционного эскиза

2. Краткое описание выполняемой в приспособлении операции, применяемого инструмента, оборудования и режимов резания

3. Анализ существующих конструкций приспособлений и обоснование выбранных решений

4. Описание конструкции и принципа действия приспособления

5. Силовой расчет приспособления

6. Расчет погрешности механической обработки детали в приспособлении

Выводы

Литература

Введение

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления, предназначенные для установки и закрепления деталей в процессе механической обработки.

Применение приспособлений позволяет:

- устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить ее точность;

- увеличить производительность труда на операции;

- снизить себестоимость продукции;

- облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

- расширить технологические возможности оборудования;

- организовать многостаночное обслуживание;

- применить технически обоснованные нормы времени и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технического прогресса, требует создания конструкций приспособлений, методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15... 20% от затрат на оборудование для технологического процесса обработки деталей машин или 10-24 % от стоимости машины. Станочные приспособления занимают наибольший удельный вес по стоимости и трудоемкости изготовления в общем количестве различных типов технологической оснастки.

Для массового производства характерны специальные приспособления. С помощью таких приспособлений на станках постоянно выполняются одни и те же операции.

Основной задачей курсового проекта является разработка конструкции специализированного сверлильного приспособления для обработки сквозного отверстия в детали. Цели, достигаемые при применении разработанного приспособления: повышение производительности труда, за счет исключения операции разметки и выверки, и обеспечение заданной точности механической обработки детали на заданной операции.

В результате выполнения проекта было разработано специальное сверлильное приспособление, отвечающее всем требованиям технического задания и обеспечивающее надежное закрепление детали в процессе сверления отверстия. Соответствующие расчеты, приведенные в данной пояснительной записке, подтверждают работоспособность разработанного приспособления с точки зрения обеспечения необходимой точности обработки отверстия.

1. Анализ конструкции детали и операционного эскиза

Рассматриваемая в данном курсовом проекте деталь «Кронштейн» (см. ПСКП.219149.001) является направляющим элементом прибора. Для изготовления детали используется материал - Сталь 35 ГОСТ 1050-88.

На рис.1.1 представлен эскиз детали с указанием основных поверхностей.

Рисунок 1.1 - Эскиз детали «Кронштейн»

В табл. 1.1 приведены основные требования, предъявляемые к рассматриваемым поверхностям.

Таблица 1.1 Данные о поверхностях детали

№ поверхности	Наименование поверхности	Требование к точности, квалитет	Требование к шероховатости Ra, мкм
1	Торец	14	6,3
2	Плоскость	14	6,3
3	Плоскость	14	6,3
4	Плоскость	14	6,3
5	Фаска	14	6,3
6	Цилиндрическая поверхность	14	6,3
7	Плоскость	14	6,3
8	Фаска	14	6,3
9	Отверстие	7	0,4
10	Торец	14	6,3
11	Плоскость	14	6,3
12	Отверстие	7	0,4
13	Фаска	14	6,3
14	Плоскость	14	6,3
15	Плоскость	14	6,3
16	Отверстие	14	6,3
17	Торец	14	6,3
18	Плоскость	14	6,3
19	Плоскость	14	6,3
20	Плоскость	14	6,3
21	Плоскость	14	6,3
22	Плоскость	14	6,3
23	Резьбовое отверстие	6 степень точности	6,3
24	Плоскость	14	6,3
25	Т-образный паз	7	0,4
26	Плоскость	14	6,3
27	Канавка под выход шлифовального паза	14	6,3
28	Плоскость	14	6,3
29	Плоскость	14	6,3
30	Плоскость	14	6,3
31	Плоскость	14	6,3
32	Плоскость	14	6,3
33	Плоскость	14	6,3

В результате анализа чертежа детали можно предложить следующий маршрут механической обработки детали:

- Операция 005 - Заготовительная - резка на штучные заготовки из листового проката.

- Операция 010 - Фрезерная - фрезерование контура кронштейна.

- Операция 012 - Фрезерная - фрезерование паза 15 (см. рис. 1.1).

- Операция 015 - Сверлильная - сверление отверстия 16 (см. рис.1.1).

- Операция 020 - Сверлильная - обработка резьбовых отверстий 23 (см. рис.1.1).

В целом деталь является малотехнологичной, т.к. имеет много обрабатываемых поверхностей, отверстия 9 и 13 являются глухими и требуют точной обработки.

Основными конструкторскими базами детали являются: поверхности 22, 18, резьбовые отверстия 23, отверстие 16; вспомогательными - поверхность 25 и отверстия 9 и 13.

Т.к. в данном курсовом проекте необходимо разработать приспособление для сверления отверстия Ш8,2 (поверхность №16 на рис. 1.1), то рассмотрим более подробно сверлильную операцию 015.

На рис. 1.2 представлена схема базирования детали на операции сверления с указанием числа степеней свободы, лишаемых установочными элементами.

При данной схеме базирования поверхность А является основной базирующей поверхностью и лишает заготовку трех степеней свободы.

Поверхность Б является направляющей базой и лишает заготовку двух степеней свободы.



Рисунок 1.2 - Схема базирования детали на операции сверления отверстия

Поверхность В является опорной базой и лишает заготовку одной степень свободы.

Базирование заготовки является полным, т.к. при данной схеме базированию лишаются шесть степеней свободы.

Анализируя чертеж детали, можно установить, что конструкторской базой при выполнении размера 7±0,2 является плоскость 21 (см. рис.1.1), технологической - плоскость 21 (см. рис. 1.1); конструкторской базой при выполнении размера 9±0,2 является плоскость 24 (см. рис.1.1), технологической - плоскость 24 (см. рис. 1.1)

2. Краткое описание выполняемой в приспособлении операции, применяемого инструмента, оборудования и режимов резания

Рассмотрим операцию - 015 Сверлильная. Операция сверления производится на вертикально-сверлильном станке 2Н118.

В качестве инструмента на рассматриваемой операции сверления применяется спиральное сверло с коническим хвостовиком по ГОСТ 10903-77, изготовленное из быстрорежущей стали Р6М5 [6]. Основные параметры сверла: d = 8,2 мм, L = 156 мм, l = 75 мм. Эскиз сверла представлен на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Эскиз сверла

В качестве металлорежущего оборудования применяется вертикально-сверлильный станок 2Н118 со следующими техническими характеристиками [6, стр.20]:

- наибольшее усилие подачи - 5600 Н;

- наибольший условный диаметр сверления 18 мм.

- размеры рабочей поверхности стола 320х360 мм.

- расстояние от торца шпинделя до поверхности стола 50…650 мм.

- расстояние от центра шпинделя до вертикальных направляющих 200 мм.

- наибольшее вертикальное перемещение шпинделя 150 мм.

- конус Морзе отверстия шпинделя - 2

- подача 0,1ч0,56 мм/об.

- число ступеней оборотов шпинделя - 9

- число оборотов шпинделя в минуту 1802800 об/мин.

- мощность главного электродвигателя - 1,5 кВт.

- число Т-образных пазов - 2

- расстояние между пазами - 160 мм.

На рис. 2.1 приведен эскиз стола вертикально-сверлильного станка 2Н118.

Рисунок 2.2 - Эскиз стола станка 2Н118

Произведем расчет режимов резания [6, стр.276].

Глубина сверления

Подача на оборот инструмента:

[6, стр.277].

Скорость резания:

где постоянная и показатели степени ( ) [6, стр.278];

период стойкости инструмента (для сверла из быстрорежущей стали при обработке конструкционной стали ) [6, стр.279];

общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий отличные от табличных условия резания.

где коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

коэффициент на инструментальный материал (при обработке стали и марки режущего материала Р6М5 );

коэффициент, учитывающий глубину просверливаемого отверстия ( при l/D 3).

где коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости.

Таким образом,

Следовательно:

Тогда:

Частота вращения шпинделя станка:

Уточним частоту вращения шпинделя станка [8, стр.81]:

n = 1040 об/мин.

Определим ступень скорости станка:

Определим диапазон регулирования по формуле 3.50 [8, стр.80]:

По табл. 3.30 [8, стр.81] определим ближайшее меньшее табличное значение (), что соответствует стандартному знаменателю

Определим диапазон регулирования для расчетной частоты вращения шпинделя станка

Находим ближайшее значение (меньшее) диапазона регулирования по табл. 3.30 [8, стр.81]:

где

Определим частоту вращения шпинделя станка:

Следовательно:

Длина рабочего хода шпинделя станка:

Основное машинное временя обработки:

.

Минутная подача:

Крутящий момент:

где [6, стр.281] - постоянная и показатели степени (при обработке конструкционной стали);

поправочный коэффициент.

Следовательно:

Осевая сила резания:

где [6, стр.281] - постоянная и показатели степени;

поправочный коэффициент.

Следовательно:

Мощность резания:

Т.к. мощность резания меньше мощности электродвигателя привода станка (0,56 кВт < 2,20 кВт), то, следовательно, станок 2Н118 подходит по мощности.

3. Анализ существующих конструкций приспособлений и обоснование выбранных решений

Рассмотрим несколько конструкций сверлильных приспособлений, на основании которых будет осуществлено проектирование специализированного приспособления.

На рис. 3.1, а показан переналаживаемый кондуктор [3, т.2, стр.443], предназначенный для сверления отверстий в планках на радиально-сверлильных станках. Он состоит из базовой части - корпуса 8, устанавливаемого на стол 12 с пневматическим приводом, и сменных наладок. Наладочными элементами являются планки 4, устанавливаемые в требуемое положение по пазу посредством сухарей 5 и винтов 3, и планки - упоры 1. Сменные кондукторные плиты 2 закрепляются на верхней плоскости корпуса 8.

Закрепление обрабатываемых деталей осуществляется прихватом 6, усилие зажима которому передается от пневмопривода стола через шпильку 10, гайку 11, рычаг 9 и болт 7.

На рис. 3.1, б изображена одна из деталей, обрабатываемых на этом кондукторе, и наладка для сверления в ней четырех отверстий. Обрабатываемая деталь 4 в этой компоновке устанавливается на опоры 6 до упора в планку 7, прикрепленную к кондукторной плите 3. Зажим детали осуществляется прихватом 5. Кондукторная плита 3 с четырьмя втулками 2 закреплена болтами 1 на корпусе 8.

Универсальность кондуктора, простота его конструкции являются основными достоинствами приспособления.



Рисунок 3.1 - Переналаживаемый кондуктор для сверления отверстий в планках на радиально-сверлильных станках

На рис. 3.2 показано специализированное безналадочное приспособление - переналаживаемый кондуктор с наладкой для сверления радиально расположенных отверстий в деталях типа валов [3, т.2, стр.407].

Кондуктор состоит из плиты 1, на которой смонтирован корпус 14, кондукторной плиты 17, колодки 8 с призмой 10 и упора 4. Обрабатываемая деталь устанавливается на призму 15 до упора 4, смонтированного в кронштейне 3. Колодка 8 с призмой 10 имеет возможность перемещаться вдоль паза плиты 1. С помощью гайки 9 она может устанавливаться на нужную высоту и является дополнительной опорой обрабатываемой детали. Закрепление и раскрепление обрабатываемой детали осуществляется пневмоприводом, перемещающим кондукторную плиту 17, закрепленную на скалках гайками 7 и прижимными элементами 18.

Рисунок 3.2 - Переналаживаемый скальчатый кондуктор для сверления радиально расположенных отверстий в деталях типа валов

Наладка по заданной координате обрабатываемого отверстия осуществляется перемещением корпуса 14 вдоль плиты 1. При этом отсчет размера производится по линейке 19 и нониусу 2.

Помимо основной кондукторной плиты со втулками 16 в кондукторе предусмотрена еще планка - колодка 5 с кондукторной втулкой 6, которая может перемещаться на расстояние 20 мм вправо и влево от продольной оси вала, что дает возможность сверлить отверстия, смещенные от оси вала. Отсчет перемещений в этом случае ведется по линейке 22.

Пневмопривод приспособления состоит из корпуса 14, в котором запрессована втулка 12, поршня 11 и штока 13. Сжатый воздух подается из цеховой магистрали через штуцер 21.Управление подачей воздуха осуществляется краном 20 . Усилие зажима при давлении воздуха в сети 0,5 МПа равно 900 Н.

Кондуктор снабжен комплектом сменных втулок. Других наладочных элементов не потребуется, т.к. необходимая переналадка обеспечивается регулированием специально предусмотренных узлов приспособления. Приспособление используется для обработки деталей с широким диапазоном как по длине, так и по диаметру. Наибольший диаметр сверления 12 мм.

Основное достоинство рассматриваемого кондуктора - его универсальность и быстродействие вследствие наличия пневмопривода. Основной недостаток - наличие регулируемой призмы 10, которую необходимо закреплять с помощью болтов.

На рис. 3.3 показан зажим костылем [7, стр.176]. Конструкция зажима допускает отвод костыля на значительную величину. Байонетный паз обеспечивает автоматический поворот костыля. Зажим состоит из литого корпуса 11, в котором смонтирован пневмопривод приспособления, состоящий из составного поршня 4, штока 12, крышки 1 и уплотнительной втулки 5. Крышка 1 к корпусу приспособления крепится с помощью винтов 2. Поршень 4 к штоку 12 крепится с помощью гайки 3. К штоку 12 с помощью гайки 9 прикреплен костыль 8, который перемещается в отверстие кронштейна 6 и благодаря байонетному пазу и направляющего винта 10 поворачивается на 90° при раскреплении заготовки. Заготовка 7 устанавливается плоскими поверхностями на опорные поверхности кронштейна 6.

Наличие пневмопривода, обеспечивающего высокую производительность зажима можно отнести к достоинствам зажима. К достоинствам также следует отнести значительный отвод костыля и автоматический его поворот в процессе отжима и зажима заготовки.



Рисунок 3.3 - Зажим костылем

На рис. 3.4 изображен скальчатый кондуктор консольного типа с пневматическим приводом [1, стр.384].

Рисунок 3.4 - Скальчатый кондуктор консольного типа с пневматическим приводом

В корпус 1 кондуктора встроен цилиндр 2, в котором перемещается поршень со штоком 3, заменяющим собой одну из трех скалок. На скалках установлена плита 4, в которой непосредственно или в прикрепляемой к ней сменной плите монтируются кондукторные втулки. Сменная подставка для установки обрабатываемых деталей базируется по плоскости корпуса и двум установочным штифтам 6; сменная кондукторная плита базируется по нижней плоскости плиты 4 и двум установочным штифтам 5. Сжатый воздух поступает в цилиндр через штуцеры 7.

Основное достоинство рассматриваемого кондуктора - его универсальность и быстродействие вследствие наличия пневмопривода.

За основу силового механизма разрабатываемого приспособления взята конструкция скальчатого кондуктора, приведенного на рис. 3.2. В качестве схемы базирования детали взята схема с приспособления, приведенного на рис. 3.1.

Схема базирования, используемая в конструкции кондуктора на рис. 3.1, соответствует схеме базирования на операционном эскизе, т.е. базирование детали осуществляется на плоскость с одновременным упором в боковые грани детали. Направление силы зажима, приведенной на рис 3.2 соответствует принятой, т.к. в данном приспособлении зажим детали осуществляется сверху. Т.к. по условию на курсовое проектирование привод приспособления должен быть механизированным (пневматический), то в разрабатываемом в данном курсовом проекте сверлильном приспособлении применим привод, используемый в конструкции скальчатого кондуктора, приведенного на рис. 3.2. Данный тип привода обеспечивает высокую производительность и надежное закрепление заготовки в процессе обработки детали. При этом зажим заготовки будет осуществляться в двух точках сверху детали с помощью кондукторной плиты.

В качестве установочных элементов выбираем опорные пластины и плоские опорные поверхности приспособления. При этом обеспечивается точное базирование заготовки в процессе обработки. Для направления режущего инструмента применяем кондукторную сменную втулку, установленную в кондукторную плиту. Зажим заготовки осуществляется кондукторной плитой сверху в двух точках с помощью качающегося на оси прижима.

В качестве силового привода для механизации и автоматизации станочного приспособления по условию задания выбираем пневмопривод, в котором сжатый воздух подается в объемный пневмодвигатель от пневмолинии цеховой сети. Давление сжатого воздуха 0,4 МПа. При этом пневмопривод имеет следующие преимущества: отсутствие специальных источников давления, так как линии сжатого воздуха имеются на большинстве заводов; нет возвратных трубопроводов; простые аппаратура и арматура. Применение мембранного пневмоцилиндра нецелесообразно из-за больших размеров и малого хода штока такого привода и, кроме того, нелинейности зависимости силы зажима заготовки от перемещения штока. Поэтому в данном приспособлении применим поршневой привод двухстороннего действия, так как для обеспечения процесса отжима заготовки необходим большой ход штока пневмопривода.

Для обеспечения подвода сжатого воздуха в рабочие камеры пневмопривода при зажиме и отжиме заготовки применим крановый пневмоаппарат управления, предназначенный для управления пневмоприводами двустороннего действия.

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 1,51).

Следовательно:

Количество станков, необходимое для обеспечения выпуска изделий в год определим по следующей формуле:

где такт выпуска, мин.

где 4029 ч - фонд времени работы оборудования в планируемый период.

Следовательно:

Тогда:

Следовательно, для обеспечения выпуска годовой программы деталей достаточно применить один станок с одноместным приспособлением.

4. Описание конструкции и принципа действия приспособления

Разработанное в данном курсовом проекте сверлильное приспособление (см. ПСКП.219149.000 ВО) состоит из литого корпуса 35. В корпусе приспособления 35 смонтирован пневмопривод приспособления, состоящий из штока 37, поршня 43 и крышки 42. Крышка 42 к корпусу приспособления прикреплена с помощью шести винтов 7 и штифта 31. Поршень 43 к штоку 37 прикреплен с помощью гайки 13. В качестве уплотнения пневмопривода применяются стандартизованные кольца 15, 16, 17 и 18. Для исключения удара поршня 43 о корпус приспособления, на поршне установлен амортизатор 41. Шток пневмопривода приспособления направляется с помощью втулки 36. К штоку 37 с помощью гайки 13 прикреплена кондукторная плита 48, которая направляется двумя скалками 46. Скалки перемещаются во втулках 45, которые запрессованы в кондукторной плите 48. Для подвода сжатого воздуха в рабочие полости пневмопривода приспособления служит распределительный кран 19, прикрепленный к корпусу приспособления с помощью четырех винтов 6. В приспособлении деталь устанавливается на опорную поверхность шайбы 23, которая установлена на кронштейне 47, до упора в опорные пластины 20 и 21. Дополнительно в вертикальной плоскости деталь поддерживается с помощью механизма, состоящего из пружины 51, которая прикреплена к кронштейну 47 с помощью двух винтов 4 и пластины 52. Опорная пластина 20 к кронштейну 47 крепится с помощью двух винтов 2; опорная пластина 21 к кронштейну 47 крепится с помощью двух винтов 3, а опорная шайба 23 - с помощью винта 3. Кронштейн 47, в свою очередь, к корпусу приспособления 35 крепится с помощью четырех винтов 8 и двух штифтов 32. Для направления режущего инструмента служит сменная кондукторная втулка 10, которая устанавливается в промежуточную втулку 11, запрессованную в кондукторную плиту 48. Кондукторная втулка 10 фиксируется с помощью винта 9. Прижим заготовки осуществляется сверху с помощью специального прижима 39, который качается на оси-винте 38, обеспечивая при этом прижим заготовки к опорной поверхности приспособления в двух точках с помощью двух цилиндрических опор 50.

Приспособление работает следующим образом. В исходном положении кондукторная плита 48 поднята вверх. Обрабатываемая деталь устанавливается на опорную поверхность шайбы 23, до упора в опорные пластины 20 и 21. При подаче сжатого воздуха в верхнюю рабочую полость пневмопривода, поршень со штоком и кондукторной плитой переместятся вниз, а качающийся прижим 39 прижмет обрабатываемую деталь к опорной поверхности приспособления. После обработки отверстия и поворота рукоятки распределительного крана 19, сжатый воздух подается в нижнюю полость пневмопривода приспособления, при этом поршень со штоком и кондукторной плитой 48 переместится вверх, отжимая обрабатываемую деталь и обеспечивая при этом беспрепятственное снятие заготовки с опорных поверхностей приспособления. После этого процесс обработки повторятся.

5. Силовой расчет приспособления

Расчет силы зажима детали

Расчет сил зажима может быть сведен к решению задачи статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил.

Силы трения при выводе сверла, вес заготовки не учитываются из-за незначительности их величины по сравнению с другими силами.

На рис. 5.1 приведена схема базирования детали на операции сверления отверстия с указанием сил, действующих на заготовку во время обработки. Смещающее воздействие на заготовку при обработке оказывает момент резания Мо и осевая сила резания Ро. Необходимо определить силу зажима заготовки.

С учетом условий равновесия заготовки в процессе обработки составим следующую систему уравнений:

С учетом равновесия заготовки в процессе обработки составим следующую систему уравнений:

Преобразуем данную систему уравнений:

В данной системе уравнений:

(m = 0,27 кг - масса детали).

Подставив численные значения, получим:



Рисунок 5.1 - Схема к расчету силы зажима заготовки

Решим данную систему уравнений с помощью определителей матрицы:



Проверка правильности расчета:

Следовательно, система решена верно.

При расчете силы зажима вводят коэффициент К, гарантирующий надежное закрепление заготовки в процессе обработки.

где - гарантированный коэффициент запаса;

- при черновой обработке;

- при сверлении;

- при непрерывном резании;

- при использовании механизированного привода;

в данном случае не учитывается, т.к. применяется механизированный привод;

- при установке заготовки на плоские опоры.

Следовательно:

С учетом коэффициента запаса сила зажима W:

Выбор и расчет силового привода

Основным назначением силового привода в приспособлении является создание исходной силы тяги Q, необходимой для зажима заготовки силой W. Наиболее широко при механизации процессов закрепления-открепления заготовки в приспособлениях применяются пневматические приводы благодаря их быстродействию (скорость срабатывания - доли секунды), простоте конструкции, легкости и простоте управления, надежности и стабильности в работе.

В разрабатываемом приспособлении применяется пневмоцилиндр двухстороннего действия.

Определим необходимую силу на штоке пневмоцилиндра с учетом особенности конструкции зажимного механизма приспособления.

На рис. 5.2 и 5.3. представлены схемы для расчета силы на штоке пневмоцилиндра.

Рисунок 5.2 - Схема для расчета усилия на штоке пневмоцилиндра (схема 1)

Рассмотрим схему на рис. 5.2. Как видно из рисунка:

где КПД, учитывающий потери на трение в шарнире.

Следовательно:

Рассмотрим схему на рис. 5.3.

Для расчета силы Q составим следующую систему уравнений:

Из уравнения (1) следует:

(3)

Подставив уравнение (3) в уравнение (2), получим:



Рисунок 5.3 - Схема для расчета усилия на штоке пневмоцилиндра (схема 2)

В приспособлениях применяют зажимные механизмы двух типов. К первому типу относятся самотормозящие зажимные механизмы (винтовые, клиновые, эксцентриковые и т.д.). В этих устройствах величина упругого отжима прямо пропорционально приложенным силам. К устройствам второго типа относятся пневматические, гидравлические механизмы прямого действия. В этих устройствах без самоторможения величина отжима зажимного элемента сначала меняется по линейному закону из-за упругих деформаций звеньев, а затем при определенном значении прилагаемой силы элемент может резко переместиться на значительную величину.

Отношение сил Р1 и Р2, соответствующих моменту отрыва заготовки от опор приспособления с зажимным устройством первого и второго типов, можно определить по формуле [9, стр. 68]:

Где жесткость зажимных и установочных элементов приспособления.

Из вышеприведенной формулы следует:

Для расчета силового привода можно брать приближенно [9, стр. 81]:

Следовательно:

Сила на штоке поршневого пневмоцилиндра (тянущая сила):

где - давление воздуха в сети;

D - диаметр поршня;

d - диаметр штока (принимают );

= 0,850,90 - КПД цилиндра.

Следовательно:

Отсюда:

Принимаем из рекомендуемого ряда D = 0,1 м.

6. 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 = 1,2);

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 втулкой и промежуточной втулкой;

н4 - эксцентриситет сменной втулки.

Величина увода режущего инструмента определяется по формуле:

где S - максимальный зазор между инструментом и кондукторной втулкой;

h - высота кондукторной втулки (h = 26 мм.);

а - зазор между торцом кондукторной втулки и заготовкой (а = 8 мм);

b - глубина сверления (b = 5 мм.).

В общем случае:

где - среднее квадратичное отклонение, характеризующее точность данного метода обработки ( = 0,02…0,0002 мм).

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 (г = 0,015…0,020 мм).

Расчет погрешности выполнения размера 70,2 (размер 2)

Погрешность установки заготовки в приспособлении

Т.к. конструкторская и технологическая базы совпадают, то погрешность базирования равна нулю:

Погрешность закрепления з = 0, т.к. сила закрепления направлена перпендикулярно выполняемому размеру.

Погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов в данном случае определяется допуском на размер, соединяющим опорную поверхность (опорная пластина поз. 20) и ось направляющей скалки поз. 46 - размер 40,5±0,05 - см. ПСКП.219149.000 ВО:

Погрешность установки приспособления на столе станка определяется максимальным зазором между отверстием кондукторной втулки и специальной оправкой, предназначенной для установки приспособления на столе вертикально-сверлильного станка.

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки [3, т.1, стр. 564]:

.

Предельные отклонения диаметра оправки Ш8,2h6:

Следовательно:

Погрешность, возникающая вследствие износа установочных элементов приспособления и [3, т.1, стр. 534]:

- твердость рабочей поверхности опоры поз.20 (см. ПСКП.219149.000 ВО) HV 470-615;

- критерий износостойкости с учетом материала заготовки и опоры П1= 0,97 (для стальной незакаленной заготовки и материала опоры - Сталь 20Х);

- сила, действующая по нормали на опору R3 = 179,98 Н;

- номинальная площадь касания с базой заготовки F = 320 мм2;

- критерий нагружения опор П2 = R2/(FHV) = 179,98/(320470) = 0,0012;

- износостойкость опор С = m - m1П1 - m2П2 = 6832 - 42870,97 - 2937500,0012 = 2321 установка/мкм;

- поправочный коэффициент:

К = КtKLKу,

где Кt - коэффициент, учитывающий время неподвижного контакта заготовки с опорами (машинное время обработки);

KL - коэффициент, учитывающий влияние длины L пути скольжения заготовки по опорам в момент базирования (при L ? 25 мм KL = 1,0);

Kу - коэффициент, учитывающий условия обработки (при сверлении с охлаждением Kу = 0,94).

Следовательно:

- фактическая износостойкость Сф = C/К = 2321/0,074 = 31364 установки/мкм;

- погрешность от износа опоры = Nгод/Сф = 80000/31364 = 2,6 мкм = 0,0026 мм.

Таким образом:

Следовательно:

Погрешность настройки станка

Допуск на размер, определяющий положение установочной поверхности относительно оси кондукторной втулки (размер 7±0,02 см. БНТУ ПСКП.219149.000 ВО) н1 = 0,04 мм.

Увод инструмента. Произведем расчет максимального зазора между кондукторной втулкой и инструментом.

Предельные отклонения диаметра инструмента (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 563]:

Следовательно:

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 564]:

.

Следовательно:

Максимальный зазор между кондукторной втулкой и промежуточной втулкой:

- диаметр кондукторной втулки d = 14g6;

- диаметр промежуточной втулки D = 14Н7;

- максимальный зазор н3 = Smax = Dmax - dmin = 14,018 - 13,983 = 0,035 мм.

Эксцентриситет специальной втулки [3, т.1, стр.275]:

Следовательно:

Погрешность метода обработки

При использовании кондукторной втулки для направления режущего инструмента:

Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка (биение шпинделя станка)

г 0,015· мм.

Суммарная погрешность

Следовательно, условие обеспечение точности выполняется (0,204 мм <0,400 мм).

Расчет погрешности выполнения размера 90,2 (размер 3)

Погрешность установки заготовки в приспособлении

Т.к. конструкторская и технологическая базы совпадают, то погрешность базирования равна нулю:

Погрешность закрепления з = 0, т.к. сила закрепления направлена перпендикулярно выполняемому размеру.

Погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов в данном случае определяется допуском на размер, соединяющим опорную поверхность (опорная пластина поз. 21) и ось направляющей скалки поз. 46 - размер 33±0,04 - см. ПСКП.219149.000 ВО:

Погрешность установки приспособления на столе станка определяется максимальным зазором между отверстием кондукторной втулки и специальной оправкой, предназначенной для установки приспособления на столе вертикально-сверлильного станка.

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки [3, т.1, стр. 564]:

.

Предельные отклонения диаметра оправки Ш8,2h6:

Следовательно:

Погрешность, возникающая вследствие износа установочных элементов приспособления и [3, т.1, стр. 534]:

- твердость рабочей поверхности опоры поз.21 (см. ПСКП.219149.000 ВО) HV 470-615;

- критерий износостойкости с учетом материала заготовки и опоры П1= 0,97 (для стальной незакаленной заготовки и материала опоры - Сталь 20Х);

- сила, действующая по нормали на опору R2 = 484,78 Н;

- номинальная площадь касания с базой заготовки F = 480 мм2;

- критерий нагружения опор П2 = R2/(FHV) = 484,78/(480470) = 0,0021;

- износостойкость опор С = m - m1П1 - m2П2 = 6832 - 42870,97 - 2937500,0021 = 2056 установок/мкм;

- поправочный коэффициент:

К = КtKLKу,

где Кt - коэффициент, учитывающий время неподвижного контакта заготовки с опорами (машинное время обработки);

KL - коэффициент, учитывающий влияние длины L пути скольжения заготовки по опорам в момент базирования (при L ? 25 мм KL = 1,0);

Kу - коэффициент, учитывающий условия обработки (при сверлении с охлаждением Kу = 0,94).

Следовательно:

- фактическая износостойкость Сф = C/К = 2056/0,074 = 27783 установки/мкм;

- погрешность от износа опоры = Nгод/Сф = 80000/27783 = 2,9 мкм = 0,0029 мм.

Таким образом:

Следовательно:

Погрешность настройки станка

Допуск на размер, определяющий положение установочной поверхности относительно оси кондукторной втулки (размер 9±0,025 см. ПСКП.219149.000 ВО) н1 = 0,05 мм.

Увод инструмента. Произведем расчет максимального зазора между кондукторной втулкой и инструментом.

Предельные отклонения диаметра инструмента (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 563]:

Следовательно:

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 564]:

.

Следовательно:



Максимальный зазор между кондукторной втулкой и промежуточной втулкой:

- диаметр кондукторной втулки d = 14g6;

- диаметр промежуточной втулки D = 14Н7;

- максимальный зазор н3 = Smax = Dmax - dmin = 14,018 - 13,983 = 0,035 мм.

Эксцентриситет специальной втулки [3, т.1, стр.275]:

Следовательно:

Погрешность метода обработки

При использовании кондукторной втулки для направления режущего инструмента:

Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка (биение шпинделя станка)

г 0,015· мм.

Суммарная погрешность

Следовательно, условие обеспечение точности выполняется (0,187 мм <0,400 мм).

Данные о расчете погрешностей сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 Данные о погрешностях выполнения размеров

№ п/п	Наименование погрешности	Расчетная формула	Выполняемый размер, мм
			7±0,2	9±0,2
1.	Погрешность установки:		0,144	0,124
1.1.	погрешность базирования	(см. п.п. 6.1.1, 6.2.1)	0	0
1.2.	погрешность закрепления	(см. п.п. 6.1.1, 6.2.1)	0	0
1.3.	погрешность положения заготовки в приспособлении	(см. п.п. 6.1.1, 6.2.1)
			0,0026	0,0029
			0,044	0,044
			0,1	0,08
			0,144	0,124
2.	Погрешность настройки станка:		0,089	0,094
2.1.	допуск на размер, соединяющий опорную поверхность приспособления и ось кондукторной втулки	по чертежу общего вида	0,04	0,05
2.2.	увод инструмента		0,071	0,071
2.3.	максимальный зазор между сменной втулкой и кондукторной плитой	(см. п.п. 6.1.2, 6.2.2)	0,035	0,035
2.4.	эксцентриситет сменной втулки	(см. п.п. 6.1.2, 6.2.2)	0,01	0,01
3.	Погрешность метода обработки		0	0
4.	Геометрические неточности станка	(см. п.п. 6.1.4, 6.2.4)	0,0007	0,0007
5.	Суммарная погрешность		0,204	0,187

Выводы

В результате выполнения курсового проекта было разработано специальное сверлильное приспособление, предназначенное для сверления сквозного отверстия в детали «Кронштейн». В ходе выполнения курсового проекта была разработана техническая документация на данное приспособление, включающее в себя: чертеж детали, операционный эскиз на данную операцию и данный переход, принципиальная кинематическая схема приспособления, чертеж общего вида приспособления и рабочие чертежи отдельных деталей в количестве пяти штук.

Разработка приспособления велась на основании существующих приспособлений, анализ которых приведен в пункте 3. Также в пояснительной записке приведены соответствующие силовые расчеты и расчеты на точность.

Таким образом, разработанное в данном курсовом проекте приспособление является работоспособным и отвечает всем требованиям технического задания и требованиям по точности выполнения размеров.

Литература

сверлильный приспособление отверстие обработка

1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975, 654 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. М.: Машиностроение, 1980, Т.1 728 с.; Т.2 560 с.; Т.3 560 с.

3. Станочные приспособления. Справочник. Под ред. Б.Н.Вардашкина и А.А.Шатиловой. В 2-х т. М.: Машиностроение, 1984, Т.1 592 с.; Т.2 656 с.

4. Косов Н.П. Станочные приспособления. М.: Машиностроение, 1968, 216 с.

5. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. М.: Машиностроение, 1979, 304 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова - М.: Машиностроение, 1986, 496 с.

7. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. М.: Машиностроение, 1965, 460 с.

8. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». - М.: Машиностроение, 1985. 184 с.

9. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1982. - 277 с.

Размещено на Allbest.ru