Проектирование участка по изготовлению детали "Цилиндр" НО-1452.02 молотка рубильного

0,2

Установ Б

Точение Ш53_-0,3 мм на L = 120_-0,87 мм

0,75

Точение Ш50_-0,25 мм на L = 114_-0,35 мм с выполнением угла 2°30'

0,46

Точение фаски на Ш53_-0,3 мм с выдерживанием размера 4_-0,12 мм

0,2

УТ₀

2,47

Определение вспомогательного времени:

Т_в = Т_ус + Т_зо + Т_уп + Т_из, (6.33)

где Т_ус - время на установку и снятие заготовки, мин;

Т_зо - время на закрепление и раскрепление заготовки, мин;

Т_уп - время на приемы управления, мин;

Т_из - время на измерение детали, мин.

Т_ус = 0,3 мин; Т_зо = 0,1 мин; Т_уп = 0,05 мин; Т_из = 13·0,3=3,9 мин.

Т_в = 0,3 + 0,1 + 0,05 + 3,9 = 4,35 мин.

Т_оп = УТ_0i + Т_в =2,47 + 4,35 = 6,82 мин.

Т_об + Т_отд = 6% Т_оп;

Т_об + Т_отд = 6% · 6,82 /100% = 0,41 мин.

Тогда Т_шт = 2,47 + 4,35 + 0,41 = 7,23 мин.

Принимаем Т_шт = 7,3 мин.

6.8.2 Нормирование вертикально-фрезерной операции

Штучное время определяем по формуле (6.30):

Т_ш = Т_о + Т_в + Т_обс + Т_отд,

где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_обс - время на обслуживание, мин;

Т_отд - время на отдых, мин.

Определяем основное время по [6, стр.75]:

Т_о =, (6.34)

где L_рх - длина рабочего хода, мм;

S_м - принятая минутная подача , мм/об;

i - число ходов.

Минутная подача равняется:

S_м = S_z · z · n, (6.35)

где S_z - подача на зуб, мм;

z - количество зубьев;

n - число оборотов шпинделя, об/мин.

S_м = 0,1 · 6 · 1000 = 600 мм/мин.

Для торцового фрезерования:

L_рх = l + l₁ + l₂, (6.36)

где l - длина рабочего хода, мм (l = 30 мм);

l₁ - подвод инструмента, мм (l₁ = 4 мм);

l₂ - перебег инструмента, мм (l = 36 мм).

L_рх = 30 + 36 + 4 = 70 мм.

Результаты расчетов сводим в табл. 6.14.

Таблица 6.14 - Нормирование вертикально-фрезерной операции.

Наименование и содержание работ	Основное время Т0i, мин
Установ А
Фрезеровать лыску 42-0,62 мм , выдерживая размер 125-0,63 мм	0,12
Фрезеровать лыску 42-0,62 мм , выдерживая размер 110-0,84 мм	0,2,3
Установ Б
Фрезеровать лыску 42-0,62 мм , выдерживая размер 125-0,63 мм	0,12
Фрезеровать лыску 42-0,62 мм , выдерживая размер 110-0,84 мм	0,23
УТ0, мин	0,7

Определение вспомогательного времени по формуле (6.32):

Т_в = Т_ус + Т_зо + Т_уп + Т_из,

где Т_ус = 0,12 мин; Т_зо = 0,05 мин; Т_уп = 0,04 мин; Т_из = 6·0,3=1,8 мин.

Т_в = 0,12 + 0,05 + 0,04 + 1,8 = 2,01 мин.

Т_оп = УТ_0i + Т_в = 0,7 + 2,01 = 2,71 мин .

Т_об + Т_отд = 6% · Т_оп;

Т_об + Т_отд = 6% · 2,71/100% = 0,163 мин.

Тогда Т_шт = 2,61 + 0,163 = 2,773 мин.

Принимаем Т_шт = 2,8 мин.

6.8.3 Нормирование вертикально-сверлильной операции

Штучное время определяем по формуле (6.30):

Т_ш = Т_о + Т_в + Т_обс + Т_отд,

где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Т_обс - время на обслуживание, мин;

Т_отд - время на отдых, мин.

Определяем основное время по [6, стр.105]:

Т_о =, (6.37)

где L_рх - длина рабочего хода, мм;

S₀ -подача , мм/об;

n - число оборотов шпинделя, об/мин.

Длина рабочего хода равняется [6, cтр.105]:

L_рх = L_рез + y + L_доп, (6.38)

где L_рез - длина резания, мм;

y - перебег инструмента, мм;

L_доп - дополнительеая длина хода, мм.

Дополнительеая длина хода L_доп для рассматриваемого сверления равняется нулю.

Результаты расчетов сводим в табл. 6.15.

Таблица 6.15 - Нормирование вертикально-сверлильной операции.

№ пози-ции	Наименование и содержание работ	Основное время Т0i, мин
1	сверление сквозного отверстия Ш12Н14 мм на L=11-0,43	0,16
2	сверление отверстия Ш7Н14 мм на L=7-0,36	1,13
3	сверление сквозного отверстия Ш7Н14 мм на L=13,75-0,43	1,97
4	сверление сквозного отверстия Ш7Н14 мм на L=13,75-0,43	1,97
5	сверление гнезда Ш6Н9 мм на L=5-0,3	0,7
6	сверление гнезда Ш6Н9 мм на L=5-0,3	0,7
УТ0, мин	6,63

Определение вспомогательного времени по формуле (6.32):

Т_в = Т_ус + Т_зо + Т_уп + Т_из,

где Т_ус = 0,3 мин; Т_зо = 0,1· 7= 0,7 мин; Т_уп = 0,05 мин; Т_из = 6·0,3=1,8 мин.

Т_в = 0,3 + 0,7 + 0,05 + 1,8 = 2,85 мин.

Т_оп = УТ_0i + Т_в = 6,63 + 2,85 = 9,48 мин.

Т_об + Т_отд = 6% · Т_оп;

Т_об + Т_отд = 6% · 9,48/100% = 0,57 мин.

Тогда Т_шт = 6,63 + 2,85 + 0,57 = 10,05 мин.

Принимаем Т_шт = 10 мин.

6.8.4 Назначение норм времени по нормативам

Назначение норм времени на операции ведем по [1, стр.146].

Результаты нормирования сводим в табл. 6.16.

Таблица 6.16 - Нормы времени на операции обработки.

№ операции	Операция по техпроцессу	Тш-к, мин
005	Горизонтально-расточная	2,2*
020	Токарная черновая	7,8
025	Горизонтально-расточная	7,6*
035	Вертикально-сверлильная	1,1
050	Токарная получистовая	1,08
055	Токарная получистовая	2,1
070	Токарная чистовая	2,2
085	Шлифовальная	8,1
090	Токарная чистовая	0,9
095	Внутришлифовальная	5,5*

^*Время увеличено, т. к. приближенный расчет не дал удовлетворительных результатов.

7. Прошивка глубоких отверстий различного диаметра и профиля электроискровым методом

Электроэрозионный способ обработки (ЭЭО) занимает особое место среди современных способов обработки материалов. Основным его достоинством является то, что электрод - инструмент (ЭИ) при работе не подвергается механическому воздействию со стороны обрабатываемой детали. Разрушение материала происходит под действием электрического разряда при некотором удалении ЭИ и детали друг от друга. Обработка электропроводящих материалов происходит, главным образом, за счет теплового воздействия электрического тока между катодом и анодом .ЭЭО широко применяется, кроме всего прочего , для изготовления пресс-форм и штампов, деталей и узлов топливного оборудования и газотурбинных двигателей. В некоторых случаях ЭЭО является единственно возможным способом обработки.

ЭЭО заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии (ГОСТ 25331-82).

Различают размерную электроэрозионную обработку (ЭЭРО) и электроэрозионную обработку для упрочнения поверхности или ее покрытия защитным слоем (электроискровое легирование, (ЭИЛ)). В последнем случае обработки материала идет за счет изменения структуры, фазового и химического состава поверхности. Кроме того, ЭЭО применяют также для получения порошков заданных размеров.

Прошивка отверстий, особенно глубоких и малого диаметра , является весьма сложной задачей для всех известных способов обработки материалов. Основные трудности связаны с жесткостью инструмента и вывода разрушенного материала из зоны обработки. Наиболее полно глубину отверстия характеризует безразмерная величина L/d , где L - глубина, а d - диаметр отверстия. Отверстия с соотношением L/d до 100 считаются глубокими, а свыше - сверхглубокими. Для электроэрозионной прошивки глубоких отверстий необходимо решить целый комплекс взаимосвязанных проблем, связанных с разработкой конструкции электроэрозионных станков, выбором ЭИ и технологических режимов процесса. В настоящее время электроэрозионную прошивку глубоких отверстий осуществляют двумя типами ЭИ, а именно трубчатыми или сплошными.

Таблица 7.1 - Типы электродов-инструментов и область их применения [14, стр.108].

Тип ЭИ	Вид полуфабриката	Область применения	Способ изготовления
Сплошной	Цилиндр, брусок	Изготовления пресс-форм, штампов и других фасонных изделий	Механическая обработка
	Пруток круглого, квад- ратного, шестигранного сечения	Прошивка круглых и фасонных неглубоких сквозных отверстий (L/d<20)	Механическая обработка
	Пластина , лист	Отрезка заготовок, прошивка неглубоких щелевых отверстий	Прокат
	Трубы круглые, прямо-угольные, фасонные большого внутреннего диаметра (dвнутр>1,0 мм)	Прошивка круглых и фасонных неглубоких отверстий (L/d<50)	Механическая обработка
Трубчатый	Круглая трубка малого сечения (dвнеш=0,3-3,0 мм, dвнутр=0,1-0,8 мм)	Прошивка сквозных и глухих отверстий малого диаметра, большой глубины с L/d до 250 (dот=0,3-3,0 мм, Lот до 250 мм).Извлечение сломан-ного инструмента	Протяжка трубки через фильеры с по-следующим напы-лением диэлектри-ческого слоя
Составной	Проволока	Прошивка круглых, фасонных скво-зных и глухих отверстий большой глу бины различного диаметра с L/d>250 (dот от 0,3мм и выше, Lот до 600 мм).	Протяжка через фильеры
	Пруток круглого, квадратного, шестигранного сечения	Прошивка сквозных и глухих отверстий различного диаметра и глубины. Извлечение сломанного инструмента	Механическая обработка
	Пластина, лист	Отрезка заготовок, прошивка глубоких щелевых отверстий, в т. ч. малого сечения.	Прокат

Для успешной технической реализации процесса глубинной прошивки необходимо исследование процессов, протекающих при электрических разрядах в квазизамкнутом пространстве внутри отверстия, и определение оптимальных условий их реализации.

Условия, обеспечивающие глубинную электроэрозионную прошивку.

Основными факторами, препятствующими процессу электроэрозионной прошивки отверстий на большую глубину, являются боковая эрозия, сложность подачи рабочей жидкости и удаление продуктов эрозии из зоны обработки. Боковая эрозия происходит за счет утечки энергии через боковую поверхность ЭИ и с увеличением глубины отверстия приводит к росту нестабильности процесса и , следовательно, уменьшению точности обработки. Повышение концентрации продуктов эрозии также нарушает технологический режим. Это приводит к увеличению проводимости и , как следствие, к изменению величины межэлектродного зазора, частым коротким замыканиям и прекращению процесса электроэрозии.

Проблему боковой эрозии можно решить созданием на боковой поверхности ЭИ непроводящего слоя, а проблему удаления продуктов эрозии - подачей диэлектрической жидкости непосредственно в зону обработки и беспрепятственного ее вывода со взвешенными частицами. Формула зависимости глубины отверстия от давления прокачки диэлектрической жидкости для трубчатых ЭИ, после некоторых преобразований можно использовать для ЭИ различной конфигурации:

( .1)

где с - плотность жидкости ;

м - динамическая вязкость жидкости ;

G - концентрация продуктов эрозии;

Q - масса продуктов эрозии , образующихся за 1сек.;

Дd - разность диаметра отверстия и ЭИ;

Р - давление прокачки;

б - коэффициент порядка единицы, зависящий от типа ЭИ.

Анализ формулы (1) показывает, что существенное, на порядок, увеличение L/d возможно за счет увеличения двух факторов: давления Р и зазора Дd. Действительно, жидкости с небольшой динамической вязкостью имеют и небольшую плотность, уменьшение производительности прошивки Q приводит к уменьшению концентрации продуктов эрозии G. С другой стороны, L/d линейно зависит от Р. Увеличивая давление прокачки в 10 раз можно на порядок увеличить глубину. Однако более эффективный способ увеличения L/d связан с увеличением зазора Дd, т. к. L/d ~ Дd³ .

В трубчатом электроде внутреннее отверстие не может быть сильно увеличено из-за необходимости удаления внутреннего столбика (керна). В связи с этим диаметр внутреннего канала растет медленнее, чем диаметр электрода, и не может превысить определенной величины, зависящей от режима обработки.

Увеличение количества прокачиваемой жидкости может дать кольцевая щель, поскольку ее поперечное сечение S линейно зависит от диаметра электрода (у - ширина щели).

Сравнивая эффективность круглого и щелевого отверстий, определяем отношение их площадей:

( .2)

где S_к - площадь круглого отверстия;

d₁ и d₂ - внутренний и внешний диаметр щели (рассматривается

круглая кольцевая щель);

d_от - диаметр отверстия в трубчатом электроде .

Считая, что d_от = Кd_ЭИ , d₁ d₂ d_ЭИ , формулу можно преобразовать :

( .3)

На практике коэффициент К = 0,025-0,4. Тогда условию о >1 соответствуют щели шириной у >(0,016-0,04)d_ЭИ. Это условие выполняется для электродов практически любого диаметра. Следовательно, кольцевая щель может обеспечить большой расход жидкости при прокачке, чем круглое отверстие в трубчатом электроде и, соответственно, большую глубину отверстия. Это указывает на возможность создания электродоинструмента, состоящего из двух частей с щелью между ними.

Решение проблемы глубинной прошивки

Для решения проблемы прошивки глубоких и сверхглубоких отверстий был разработан и создан составной ЭИ новой конструкции (рис. .1). Он состоит из металлического стержня 1, помещенного с некоторым зазором АВ в оболочку из диэлектрического материала 6 и выступающего из нее на определенную величину ВС. Наличие двух потоков жидкости, движущихся в противоположных направлениях относительно оболочки, стабилизирует положение ЭИ в отверстии и способствует его самозацентровке, повышая стойкость прошивки. Тонкостенная диэлектрическая оболочка препятствует утечке энергии через боковую поверхность и способствует стабилизации процесса электроэрозии, обеспечивает эффективную прокачку рабочей жидкости и не препятствует продвижению ЭИ на большую глубину.

Использование такого составного ЭИ позволяет прошивать отверстия соотношением L/d>300, а также получать отверстия с переменным по глубине профилем поперечного сечения. Можно изготавливать фигурные отверстия с внутренним диаметром, превышающим диаметр входного отверстия более чем в 2 раза, для чего необходимо загнуть конец ЭИ на заданный угол [14, стр.107-109].

Характеристики рабочей жидкости.

Как следует из физической модели, жидкая диэлектрическая среда выполняет три функции: способствует возбуждению электрического разряда между электродами при относительно низком напряжении, обеспечивает естественную и принудительную эвакуацию продуктов эрозии из рабочей зоны и охлаждает рабочую зону, деталь и инструмент [12, стр.29].

Рисунок .1 - Составной электрод инструмент [14, рис.1, стр.109].

1- металлический стержень; 2- насадка;

3- штуцер; 4- втулка; 5- уплотнитель;

6- оболочка; 7- деталь; 8- электродержатель.

Таблица 7.2 - Расход рабочей жидкости при различных режимах ЭЭО [12, табл.13, стр.33].

Частота импульсов f, кГц	Сила тока Iср , А	Площадь обработки S, мм2	Объемный общий расход РЖ Q', см3/с
1 - 44	40 - 70	2000-3000	14 - 16
1 - 88	3 - 10	500-1000	5 - 12
88 - 440	2 - 12	50-500	1 - 3

Наибольшее распространение в качестве рабочих жидкостей на ЭЭС получили продукты переработки нефти, так как они пригодны для обработки различных материалов независимо от вида источника питания, дают минимальный износ ЭИ при прочих равных условиях.

Основные характеристики рабочей жидкости, обусловливающие реализацию ее функций, - вязкость, плотность, электрическая прочность, температура вспышки, температура начала кипения, охлаждающая способность, испаряемость, фильтруемость, химическая агрессивность, токсичность, стоимость.

Параметры различных рабочих жидкостей даны в табл. 7.3.

Таблица 7.3 - Рабочие жидкости для электроэрозионной обработки [12, табл.12, стр.30].

Наименование	ГОСТ, ТУ	Температура вспышки в закрытом котле, єC	Кинематиче-ская вязкость при 20єC, м2/с	Удель-ный вес, Н/м3	Температура кипения, єC
Масло индустриальное, И12А, И30А, И40А.	ГОСТ 20799-75	100	12	-	-
Смесь керосин-масло индустриальное в отношении 1:1	-	61-63	6,0	8300	-
Сырье углеводородное	ТУ 38.101845-80	64	3,0	7900	185
Основа для РЖ ЛЗ-МГ-2	-	87	3,8	-	230
Трансформаторное масло	ТУ38.3012-77	54	2,2	-	-

Большинство жидкостей для ЭЭО представляет собой нафтено-парафиновые фракции с минимальным количеством ароматических углеводородов, асфальтосмолистых, сернистых и кислотных соединений. Жидкости такого состава лишены резкого неприятного запаха, образуют наименьшее количество токсичных веществ при разложении и твердых продуктов разложения, которые к тому же нелипкие и быстро осаждаются. Последние качества характеризуют фильтруемость рабочей жидкости и особенно важны для успешной эксплуатации систем очистки ЭЭС.

В целях наиболее эффективного ведения процесса на получистовых и чистовых режимах, где МЭЗ малы, следует использовать маловязкие рабочие жидкости (=1,8 3 сСт), на черновых режимах наиболее эффективны жидкости с вязкостью =5 6,5 сСт.

Температура вспышки паров рабочей жидкости, согласно строительным нормам СниП || - М2 - 72 для производства категории В, должна быть выше 61°С.

Производятся работы по дальнейшему совершенствованию рабочих жидкостей с целью повышения их эксплуатационных и технологических показателей.

При ЭЭО применение получили низкомолекулярные углеводородные жидкости различной вязкости, вода и в незначительной степени кремнийорганические жидкости, а также водные растворы двухатомных спиртов [13, стр.58].

Характеристика процесса ЭЭО и выбор режима обработки.

Процесс ЭЭО характеризуется тем, что заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка. Положение ЭИ относительно обрабатываемой заготовки выверяют по установочным рискам с помощью микроскопа или по базовым штифтам. Устанавливают требуемый электрический режим обработки, настраивают глубиномер и регулятор подачи.

В целях повышения производительности и обеспечения заданной шероховатости при необходимости обработку производят в три перехода: предварительный режим черновым ЭИ и окончательный - чистовым и доводочным.

Таблица .4 - Режимы электроэрозионной обработки [13, табл.38, стр.97].

Наименование режима	Установленная мощность генератора импульсов, кВт	Длительность импульса, фИ , мкс	Частота, f, Гц	Производительность, Q, мм3/мин	Шероховатость, Rz, мкм
Черновой	3 -30	10000-100	50-3000	30000-100	320-80
Чистовой	0,3 -5	500-20	1000-10000	200-30	40-20
Доводочный	1	Не менее 20	Не более 3000	30	2,5-0,63

Рисунок .2 - Зависимость производительности ЭЭО Q от глубины обработки h при постоянной площади обработки [12, рис.8, стр.24].

Электрический режим в зависимости от обрабатываемого материала, материала ЭИ и площади обработки определяют пользуясь графиком.

Рисунок 7.3 - Зависимость производительности ЭЭО Q от длительности импульса ф_и [12, рис.6 а, стр.24]:

1- Iср= 42А; 2- Iср=21А; 3- Iср= 7А; 4- Iср= 3,5А.

2-

Рисунок .4 - Зависимость производительности ЭЭО Q от частоты f при постоянной площади обработки [12, рис.10, стр.25].

Для получения требуемой шероховатости при ЭЭО необходимо подбирать частоту и значение среднего тока.

Рисунок .5 - Зависимость шероховатости R_max от отношения средней силы тока I_ср к частоте f импульсов при ЭЭО [12, рис.10, стр.25].

Для реализации предлагаемой технологии была разработана и создана целая линейка оборудования различной модификации и габаритов. Все это позволило существенно увеличить ассортимент обрабатываемых изделий, в том числе таких, изготовление которых ранее считалось невозможным, а также существенно расширить возможности метода ЭЭО и область ее применения.

Выводы:

- на основе анализа процесса электроэразионной обработки определены условия, обеспечивающие эффективную прошивку глубоких и сверхглубоких отверстий;

- разработана технология прошивки сверхглубоких отверстий с L/d>300 с использованием электрод-инструмента оригинальной конструкций, позволяющего получать фигурные отверстия с переменным по глубине профилем поперечного сечения, в том числе - с обратным углом.

8. Проектирование приспособления для вертикально-фрезерной операции

На данной вертикально-фрезерной операции производят получение методом торцового фрезерования четырех лысок на цилиндрической поверхности детали.

Получение лысок в условиях среднесерийного типа производства требует применения специального приспособления. Учитывая габаритные размеры заготовки, ее материал и достаточную жесткость, будем разрабатывать пневмоприспособление с установкой заготовки в центрах.

Проектируемое приспособление значительно сократит вспомогательное время на установку и закрепление заготовки, что позволит снизить нагрузку на рабочего и улучшит условия труда.

8.1 Уточнение цели технологической операции

На данной операции получаем четыре лыски с двух противоположных сторон заготовки. Их выполняют по IT14 квалитету точности с шероховатостью поверхности Ra=6,3 мкм . (ГОСТ 2789-73).

На данную операцию заготовка поступает предварительно обработанная на диаметральных размерах. Масса заготовки - 2,0 кг. Материал - сталь 20Х ГОСТ 4543-71.

Заготовка представляет собой тело вращения, она вполне жесткая, обратываемолсть ее вполне удовлетворительная. Имеются поверхности, принимаемые за базовые, к которым можно отнести фаски внутренних отверстий Ш24Н9мм и Ш24Н9мм. Эти поверхности имеют шероховатость Ra=6,3 мкм.

Заготовка будет обрабатываться на вертикально-фрезерном станке.

8.2 Разработка и обоснование схемы базирования

Выбираем в качестве схемы базирования - базирование заготовки в центрах со срезанной вершиной. Заготовка фасками внутренних отверстий Ш24Н9мм и Ш24Н9мм устанавливается на центра. Эти поверхности, будучи взятыми в качестве главной базы, лишает заготовку пяти степеней свободы. Шестая степень свободы (вращение вокруг оси) заготовка лишается при поджатии левого торца с усилием.

При этой схеме базирования возможны погрешности в радиальном и осевом направлениях. Эти погрешности рассмотрены в п. .

8.3 Расчет сил закрепления приспособления

Рассмотрим силы, действующие на заготовку во время обработки.

P₃ ~ P_х ; P₃ ~ P_h <=> P₃ ~ F_тр ; ( .1)

где P₃ - сила закрепления;

P_х и P_h - составляющие силы резания P_z.

P₃ P_х + F_тр ; ( .2)

где F_тр - сила трения в месте контакта заготовки и

приспособления.

P₃ P_х + ; (3)

P₃ (4)

где К - коэффициент запаса (К2,5);

f - коэффициент трения (f = 0,7 - при контакте заготовок с

опорами, имеющими рифления [4,табл.10, стр.85]).

Из табл.42 [4, стр.292] P_h / P_z = 1,2; P_х / P_z = 0,25 (P_z = 1,76 кН, см. выше),

тогда

P_h = 1,2 · P_z = 1,2 · 1,76 = 2,11 кН; ( .5)

P_х = 0,25 · P_z = 0,25 · 1,76 = 0,44 кН. ( .6)

Коэффициент запаса К равняется [4, стр.85]:

К = к₀· к₁· к₂· к₃· к₄· к₅· к₆ ; ( .7)

где к₀ - коэффициент гарантированного запаса;

к₁ - коэффициент , учитывающий случайное увеличение силы

резания из-за неровностей обрабатываемой поверхности;

к₂ - коэффициент , учитывающий увеличение силы резания из-

за затупления режущего инструмента;

к₃ - коэффициент , учитывающий случайное увеличение силы

резания при прерывистом резании;

к₄ - коэффициент , учитывающий постоянство сил закрепления

в зажимном механизме (ЗМ);

к₅ - коэффициент , учитывающий эргономику ручных ЗМ;

к₆ - коэффициент , учитываемый только при наличии моментов,

стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской

поверхностью на постоянные опоры.

к₀ = 1,5; к₁= 1,2; к₂ = 1,6 [4,табл.10, стр.85]; к₃ = 1,2; к₄ = 1,0; к₅ = 1,0;

к₆ = 1,0.

К = 1,5·1,2·1,6·1,2·1,0·1,0· 1,0 = 3,45.

Тогда сила закрепления равна:

P₃

8.4 Расчет пневмоцилиндра

Выбираем вид привода.

в атмосферу

из магистрали

Рисунок 8.7 - Вид привода .

Расчет привода ведем по формуле [9, табл.4, стр.38]:

Q = ( .8)

где Q - сила на штоке , Н ;

P - давление воздуха ( P = 0,6 МПа ) ;

D - диаметр поршня , м .

Из формулы ( .10) находим диаметр поршня :

=0,159 м = 159 мм .

Принимаем D = 160 мм - для пневматического встроенного цилидра.

Согласно рекомендаций [9, табл.7,стр.42] диаметр штока d_шт = 40 мм , внутренний диаметр трубки воздуховода d_в = 8 мм .

Длину рабочего хода поршня пневмоцилиндра принимаем исходя из удобства и возможности закрепления.

8.5 Схема приспособления

Схема подводки сжатого воздуха в пневматический цилиндр двухстороннего действия представлена на рис. 8.8.

Рисунок 8.8 - Схема подводки сжатого воздуха , где :

1 - вентиль ;

2 - водоотделительное устройство ;

3 - редукционный клапан ;

4 - манометр ;

5 - пневмораспределитель ;

6 - пневмоцилиндр .

8.6 Разработка технических требований на изготовление приспособления

Техническая характеристика:

1.Сила зажима на штоке поз.5 Q = 11,9 кН .

2.Рабочий ход штока поз.5 L = мм.

3.Давление воздуха в сети Р = 0,6 МПа.

Технические требования:

1.Движение штока поз.19 в пределах рабочего хода плавное без рывков.

2.Пневмоцилиндр испытать в течении 20 - 30 мин. при давлении в 1,5 раза превышающее рабочее.

3.Нерабочие поверхности красить в серый цвет эмалью ПФ по ГОСТ 1174-81.

4.Маркировать обозначение чертежа ударным способом шрифтом 5-Пр3 ГОСТ 26.020-80.

5.Клеймить знак ОТК.

6. * Размер для справок.

8.7 Описание устройства и принципа действия приспособления

Приспособление для вертикально-фрезерной операции состоит из делительного устройства, бабки поз.1 и промежуточной опоры поз.9, которые крепятся на столе станка болтами, и центрируются шпонками поз.40 и поз.41.

Заготовка внутренними отверстиями Ш24Н9 мм и Ш32Н9 мм устанавливается на грибковые центра, причем центр поз.17 неподвижен, а центр поз.36 (установлен в бабке поз.1) - вращающийся.

При закреплении, заготовка устанавливается внутренним отверстием Ш24Н9 мм на центр поз.17 делительного устройства и на призму поз.31 промежуточной опоры поз.9 для придания заготовки первоначального положения и обеспечения безопасной работы фрезеровщика. Затем фрезеровщик перемещает рукоятку пневмораспределителя поз.30 вправо - сжатый воздух поступает в левую полость пневмоцилиндра. Под давлением перемещается поршень поз.13 со штоком поз.19 и вращающимся центром поз.36. Перемещаясь вправо, центр поз.36 заходит в отверстие заготовки Ш32Н9 мм и точно центрирует и надежно закрепляет ее.

После обработки заготовки с получением двух лысок на одной стороне, рабочий поворачивает рукоятку поз.35 кулачка поз.8 и выводит фиксатор поз.16 из сопрягаемого отверстия в делительном диске поз.6. Поворотом рукоятки поз.15 поворачивает палец поз.11, который через шпонку поз.42 передает вращение делительному диску поз.6. Вращение делительного диска поз.6 необходимо проводить до совмещения фиксатора поз.8, который подпружинен пружиной поз.14, и второго отверстия делительного диска поз.6.

После этого производится обработка лысок с другой стороны заготовки.

Раскрепление обработанной детали производится путем перемещения рукоятки пневмораспределителя поз.30 влево - сжатый воздух поступает в правую полость пневмоцилиндра и перемещает поршень поз.13 со вставленным в шток поз.19 и вращающимся центром поз.36.

9. Проектирование приспособления для вертикально-сверлильной операции

На данной вертикально-сверлильной операции производят получение методом сверления следующего отверстия - глухое отверстие Ш7 мм, сквозное отверстие Ш12 мм, два сквозных отверстия Ш7 мм, два гнезда Ш6Н9 мм.

Получение отверстий в заготовке в условиях среднесерийного типа производства требует применения специального приспособления. Учитывая габаритные размеры заготовки, ее материал и достаточную жесткость, будем разрабатывать пневмоприспособление с установкой заготовки на двух призмах. Проектируемое приспособление значительно сократит вспомогательное время на установку и закрепление заготовки, что позволит снизить нагрузку на рабочего и улучшит условия труда.

9.1 Уточнение цели технологической операции

На данной операции получаем отверстие Ш7 мм длиной L=7 мм, сквозное отверстие Ш12 мм, два сквозных отверстия Ш7 мм и два гнезда Ш6Н9 мм длиной L=5 мм.

Гнезда Ш6Н9 мм с допуском Т=30 мкм выполняют по IT9 квалитету точности, все остальные отверстия выполняют по IT14 квалитету.

Шероховатость всех получаемых отверстий и двух гнезд составляют Ra=6,3 мкм. (ГОСТ 2789-73) .

На данную операцию заготовка поступает окончательно обработанная на диаметральных размерах. Масса заготовки - 2,2 кг . Материал - сталь 20Х ГОСТ 4543-71.

Заготовка представляет собой тело вращения, она вполне жесткая, обратываемость ее вполне удовлетворительная. Имеются достаточно развитые поверхности, принимаемые за базовые, к которым можно отнести наружную цилиндрическую поверхность Ш50 мм, обработанную по IT10 квалитету точности. Длина участков под технологические базы более 50 мм.

Эти поверхности имеют шероховатость Ra=6,3 мкм.

Заготовка будет обрабатываться на вертикально-сверлильном станке 2Н135.

9.2 Разработка и обоснование схемы базирования

Выбираем за главную базу цилиндрическую поверхность детали Ш50 мм , обработанную по IT10 квалитету точности с допуском Т=100 мкм .

Рисунок 9.1 - Схема базирования.

Цилиндрическая поверхность Ш50Н10 мм , будучи принятой в качестве главной базы, лишает заготовку четырех степеней свободы, т. е. является двойной опорной базой.

В качестве опорной базы выбираем торец заготовки .

При установки заготовки на призмы возникает погрешность базирования.



Рисунок 9.2 - Схема определения погрешности базирования .

Отверстие Ш7 мм L=7 мм имеет T_l=360 мкм (IT14) ; гнезда Ш6 мм L=5 мм - T_l=300мкм .

Погрешность на размер Н₃ (см. рис. 9.2) вычисляется по формуле :

( .1)

где д - допуск на диаметр заготовки, мкм;

б - угол призмы (б=90?).

Как видим погрешность базирования не превышает погрешность получаемых размеров.

9.3 Расчет сил закрепления приспособления

Так как на операции ведется обработка большого количества отверстий различного диаметра и глубины, то для расчета силы закрепления выберем расчет получения самого большого отверстия и наиболее удаленного от двойной опорной базы.

Это отверстие Ш12 мм. Ранее было определено, что осевая сила, действующая на заготовку равняется Р₀=1,85 кН. Учитывая это определим необходимую и достаточную силу закрепления.

Рисунок 9.3 - Схема действия сил при сверлении

УF_i = P₀ - R_A - R_B + 2P₃ = 0 ; ( .2 )

УM_A = P₀ · a + R_B · b - P₃ · b = 0 ; ( .3 )

УM_B = P₀ · ( a + b ) + P₃ · b - R_A · b = 0 . ( .4 )

Из ( .3) ( .5 )

Из ( .4) ( .6 )

Согласно рекомендаций, для расчета сил закрепления заготовки предусматривающее смещение от силы, выбираем схему закрепления.



Рисунок 9.4 - Схема расчета сил закрепления заготовки от смещения (7, рис. 40а ,стр. 69).

При постоянном значении силы Р сила закрепления Q = 0 .

Рассматривая наш частный случай ( см. рис. ) предполагаем , что сила закрепления Р₃ = 0 , тогда подставляя в уравнение ( .5 ) и ( .6 ) получаем :

кН ;

кН .

Анализируя полученные результаты приходим к выводу, что сила закрепления необходима в т. В и равняется Р₃ = R_В = 2,1 кН. Т. к. деталь устанавливаются на двух призмах, то для повышения устойчивости и надежности закрепления принимаем закрепление заготовки в двух точках при помощи разветвленного прихвата. Поэтому силу, которую необходимо создать при закреплении равняется двум расчитанным, т. е. Р₃ = 2·2,1 4,2 кН

Принимаем Р₃ = 4,5 кН .

Проверяем предельно допустимую нагрузку на призмы (7 , стр. 29):

Q = 7 · b · D ; ( .7 )

где b - длина контакта ( b = 40 мм ГОСТ 12195 - 79 ) .

Q = 7 · 40 ·50 = 14000 Н = 14 кН .

Q > Р_{3 ,} условие выполняется .

Рассчитаем диаметр болта, который будет удерживать прихват в конструкции приспособления:

; ( .8 )

где c - коэффициент для основных матрических резьб, (c = 1,4);

Q - сила закрепления , (Q = 4,5 кН);

у - напряжение растяжения ( для стали 45 у = 100 МПа 0;

14,5 мм.

Принимаем болт со сферической головкой М16 ГОСТ 9048-69 (8, стр.118) - материал сталь 45.

Выбираем прихват под болт М16 и начертим его эскиз и основные размеры

Рисунок 9.5 - Эскиз прихвата .

Расчет рычажного прихвата, воспринимающего усилие от толкающего плунжера ведем по (8, стр. 227).

Рисунок 9.6 - Схема действия сил .

Из рис. 6 видно, что h = h ₁ = 35 мм , f = f₁ = f₀ = 0,16 ; r = 15мм

Из условия равенства сил находим силу на штоке пневмоцилиндра (8, стр. 227):

; ( .9)

где P - сила зажима , Н ;

f₁ , f₀ , f - коэффициенты трения .

= 6311,7 Н = 6,3 кН .

9.4 Расчет пневмоцилиндра

Выбираем вид привода.

в атмосферу

из магистрали

Рисунок 9.7 - Вид привода .

Расчет привода ведем по формуле ( 9 , стр. 38 , табл. 4 ) :

Q = ( .10)

где Q - сила на штоке , Н ;

P - давление воздуха ( P = 0,6 МПа ) ;

D - диаметр поршня , м .

Из формулы ( .10) находим диаметр поршня :

=0,116 м = 116 мм .

Принимаем D = 125 мм.

Согласно рекомендаций (9, табл.7, стр. 43) диаметр штока d_шт = 32 мм , внутренний диаметр трубки воздуховода d_в = 6 мм .

Длину рабочего хода поршня пневмоцилиндра принимаем конструктивно.

9.5 Схема приспособления

Схема подводки сжатого воздуха в пневматический цилиндр двухстороннего действия представлена на рис .9.8.

Рисунок 9.8 - Схема подводки сжатого воздуха , где :

1 - вентиль ;

2 - водоотделительное устройство ;

3 - редукционный клапан ;

4 - манометр ;

5 - пневмораспределитель ;

6 - пневмоцилиндр .

9.6 Разработка технических требований на изготовление приспособления

Техническая характеристика:

1.Сила зажима на штоке поз.5 Q = 5,2 кН .

2.Рабочий ход штока поз.5 L = 25 мм.

3.Давление воздуха в сети Р = 0,6 МПа.

Технические требования:

1.Движение штока поз.5 в пределах рабочего хода плавное без рывков.

2.Пневмоцилиндр испытать в течении 20 - 30 мин. при давлении в 1,5 раза превышающее рабочее.

3.Нерабочие поверхности красить в серый цвет эмалью ПФ по ГОСТ 1174-81.

4.Маркировать обозначение чертежа ударным способом шрифтом 5-Пр3 ГОСТ 26.020-80.

5.Клеймить знак ОТК.

6. * Размер для справок.

9.7 Описание устройства и принципа действия приспособления

На плите поз.54 крепится пневмоцилиндр при помощи болтов поз.11, две призмы поз.20, две шпонки поз.23 и установ угловой поз.

Закрепление заготовки производится поворотом рукоятки пневмораспределителя поз.19 и подачи сжатого воздуха в рабочую полость пневмоцилиндра.

Поршень поз.5 давит на планку поз.6 через винт поз.10 и передает зажимное усилие на заготовку, которая установлена на призмах поз.20 с упором в угловой упор поз.

Раскрепление заготовки производится при переключении пневмораспределитетя и подачи сжатого воздуха в нерабочую полость. При этом происходит возвращение поршня в исходное положение.

10 Проектирование контрольно-измерительного приспособления

10.1 Уточнение задачи проектирования

Разработаем контрольно-измерительное приспособление (КИП) для измерения неперпендикулярности торца Е к оси отверстия Ш24Н9 (не более 0,05 мм) после внутришлифовальной операции на шлифовальном станке.

В настоящее время контроль торцевого биения осуществляется с помощью КИП старого типа. Ни метод ни средства нельзя признать приемлемыми, т. к. контроль проводится по качественному признаку и не дает необходимой информации о состоянии процесса обработки и качества изделия.

Отработка конструкции на технологичность измерения.

В целом контроль торцевого биения в пределах 0,05 мм не вызывает каких-либо трудностей, поскольку имеются достаточно развитые поверхности. Точность отверстия как базовой поверхности соответствует 9 квалитету точности, что приемлемо. Шероховатость базовой поверхности Ш24Н9 составляет Rа0,2, а торца Е - Rа6,3 .

Выбор категории контроля. Выпускаемая продукция по своим технико-экономическим показателям должна соответствовать современным требованиям действующих ГОСТ, ОСТ, ТУ. Такую продукцию относят к 1 категории качества. Ограничимся 3-й категорией контроля.

Установим следующие показатели операции контроля: по объему - всеобщий контроль; по времени - постоянный; по структуре - однократный

Выбор контрольных точек объекта измерения.

Рисунок 10.1 - Контролируемые поверхности заготовки.

За контролируемую поверхность принимаем поверхность 1 (см. рис.10.1) внешнего торца цилиндра . Определим точностные параметры этой поверхности : степень шероховатости соответствует значению Ra6,3 .

Определение конструктивно-технологических особенностей контролируемой детали.

Перпендикулярность оси отверстия Ш24Н9 и торца (поверхность Е) контролируется после шлифования отверстия Ш24Н9. Деталь по конструктивным особенностям относятся к телам вращения, по технологическим - к классу валов.

Масса детали после снятия со шлифовального станка - 1,9 кг. Материал - сталь 20Х. Данная сталь обладает высокой прочностью и вязкостью. Твердость 50 .. 55 НRС_э. Плотность материала Q = 7,8 · 10³ кг/м³ , коэффициент линейного расширения б = 13,4 ? 10^-6 К^-1 . Предел текучести у_т = 800 ? 10⁶ Па. Временное сопротивление разрыву у_в = 1000 ? 10⁶ Па.

Выбор схемы контроля

Из всей совокупности поверхностей образующих деталь, претендовать на базовые могут две: цилиндрическое отверстие Ш24Н9 и торец цилиндра Е, перпендикулярность которого надо измерить (рис.1). Этот выбор обусловлен возможностью совмещения конструктивной и технологической баз. Остальные варианты контроля не применимы из-за достаточно малого диаметра отверстия Ш24Н9 и большой длине детали.

Проведем уточнение и анализ этих поверхностей:

точность размеров: диаметр отверстия d = 24Н9 мм , степень точности IT9 - нижнее отклонение EI = 0, верхнее - ES = 52 мкм, величина допуска Тd = 52 мкм согласно ГОСТ 25374-82;

точность формы: Рассмотрим возможные отклонения формы базового отверстия , которые могут оказать влияние на точность положения детали при измерении. К ним прежде всего относятся отклонения от округлости, овальности и огранка (рис.10.2).

Рисунок 10.2 - Погрешности формы.

(1)

Отклонение профиля продольного сечения могут выражаться такими искажениями формы : конусность (а), бочкообразность (б) , седлообразность (в) (рис.10.3).

Рисунок .3 - Отклонение профиля.

(2)

Поскольку чертеж особо не оговаривает отклонения формы ,то они ограничиваются полем допуском на размер диаметра ф=26 мкм, что соответствует 8-й степени точности по ГОСТ 24643-81.

Отклонение формы торца Е (рис. .4) принимаем ф=80 мкм, оговорив недопустимость вогнутости. Величина допуска и интервала размера дают возможность отнести такое отклонение к 11-й степени точности по ГОСТ 24643-81.

Рисунок 10.4 - Отклонение формы торца Е.

Точность расположения.

Отклонение расположения базового отверстия Ш24Н9 и наружного торца цилиндра задано в размере 50мкм. Т.е. допуск на торцевое биение равно 50мкм (10-я степень точности).

Степень шероховатости.

Конструктор определил степень шероховатости отверстия Rа 0,2 , а торца Е - Rа1,6 .

Выбор и обоснование схемы базирования

Составим таблицу точностных параметров базовых и контролируемых поверхностей. Она позволит принять обоснование о пригодности рассматриваемых поверхностей в качестве базовых .

Таблица 1 Точностные параметры базовых и контролируемых поверхностей

Наименование точностного показателя	Измеряемый параметр- торец Е	Базовые поверхностити
		отверстие Ш24Н9	торец Е
Точность размера (квалитет)	12	9	12
Точность формы (степень точности)	11	8	11
Точность расположения (степень точности)	11	9	11
Степень шероховатости (высота микронеровностей)	1,6	0,2	1,6

Оценивая точность различных показателей , приходим к выводу , что качество базовых поверхностей обеспечивает заданную точность положения контролируемой детали во время контроля .

Для более глубокого понимания механики налагаемых на заготовку связей изобразим схему координат (рис.10.5), по которым может ориентироваться деталь, в соответствии с рассмотренной ранее схемой базирования.

Рисунок 10.5 - Схема координат. Рисунок 10.6 - Схема измерения.

Таблица .2 - Таблица жестких односторонних связей .

Характер связи	X	X'	Y	Y'	Z	Z'
Реакция опоры	R	R	R	R	-	R
Характер связи	Wx	W'x	Wy	W'y	Wz	W'z
Реакция опоры	R	R	R	R	-	-

При построении таблицы жестких односторонних связей (табл. .2) видим, что деталь лишена 9 односторонних связей (X, X', Y, Y', Z', W_x, W'_x, W_y, W'_y ) не лишает 3-х из них (Z, W_z , W_z').

10.2 Выбор и обоснование схемы измерения

Если расположить контролируемую деталь вертикально (рис.10.6) , то сила гравитации Q будет прижимать опорную поверхность С к установочному элементу приспособления . Вращение вокруг вертикальной оси и перемещение вдоль нее способствует проведению операции контроля . Вследствие этого отпадает необходимость в закреплении детали в КИПе , следовательно Е_З=0.

10.3 Определение условий в которых будет эксплуатироваться КИП

Контроль заданного параметра будет проводиться непосредственно на шлифовальном участке, на рабочем столе шлифовщика, расположенном около станка. Отсюда можно сделать вывод о неблагоприятных условиях эксплуатации КИП:

возможно попадание СОЖ и пыли ;

температура в рабочей зоне - С (ГОСТ 12.01.005-88);

относительная влажность воздуха ц=80% ;

атмосферное давление Р_атм=86 - 106 кПа ;

скорость движения воздуха V_В0,5 м/с ;

частота вибраций , вызываемая станком f =20 - 30 Гц.

При эксплуатации КИП возможны сотрясения и удары. Основным фактором, определяющим работоспособность зрения, является освещенность. В условиях участка Е_ф=240 люкс, что недостаточно. Поэтому предусматриваем местное освещение с Е_ф= 1000 люкс. Возможно измерение деталей, не успевших остыть после обработки их температура может достигать 50?С.

Выбор стандартных установочных элементов проектируемого КИП.

Рассматривая выбранную схему измерения и стандартные элементы приходим к выводу, что необходимо проектировать специальные элементы.

Составление перечня частных функций, которые следует реализовать в КИП. Определение структуры потока функций.

Из перечня функций, которые реализуются в КИП, составим набор функций, которые необходимо осуществить, чтобы стала возможной операция контроля (рис. 7):

установка;

базирование;

настройка;

прием информации;

передача и преобразование информации;

выдача результатов измерения ;

отвод и подвод инструмента . Рисунок .7

Задаемся продолжительностью реализации частных функций :

t_ф1= 7 с. ; t_ф2=5 с ; t_ф4= 10 с ; t_ф5= 8 с ; t_ф6= 8 с ; t_ф7=5 с .

Если принять структуру потока функций такой, как показано на рис., то продолжительность операции измерения отклонения от перпендикулярности оси отверстия и плоскости Е.

t_ф= t_ф1+ t_ф7+ t_ф4+ t'_ф7+ t'_ф2 +t'_ф1=7+5+10+5+5+7=39 c ( .3)

10.4 Выбор и обоснование метода измерения

Из возможных альтернатив прямого и косвенного метода отдаем предпочтение прямому, поскольку его проще произвести при контроле торцевого биения. Получаемая точность вполне достаточна для проверяемого допуска. При выборе контактного и бесконтактного способов отдаем предпочтение контактному способу. Это обусловлено тем, что прочностные характеристики материала детали высоки и контролируемая поверхность без деформаций и смятий может воспринять значительное измерительное усилие. В наших условиях когда возможность попадание масла, СОЖ, пыли, измерительное усилие будет способствовать удалению грязи и посторонних тел с места измерения

Для обеспечения точечного контакта применяем наконечник сферической формы при радиусе сферы не менее 5 мм (рис. 8). Наконечник типа НР имеет твердосплавную вставку (ГОСТ 11007-66).

Учитывая значительную твердость контролируемой поверхности и допуск измеряемого параметра IT=50мкм, геометрические параметры вставки (рис.10.7) ориентировочно назначаем измерительное усилие 500сН (5Н).

Рисунок 10.8- Геометрические параметры вставки.

В этом случае ожидаемая погрешность от измерительного усилия определяется по формуле Герца :

; ( .4)

где - величина погрешности за счет контактной деформации ,мкм ;

К - коэффициент, зависящий от материала измерительного наконечника (К=0,81 - для твердого сплава) ;

Р_УС - измерительное усилие ,Н ;

.

Деталь контролируется динамическим методом, т. к. схема измерения предусматривает вращение заготовки при измерении .

Вопрос о расположении измеряемой детали при контроле был решен в п. , где обосновано вертикальное расположение детали, поскольку оно позволяет обойтись без зажимного устройства.

Из двух возможных методов - абсолютного и относительного - предпочтителен абсолютный , который сразу показывает годность детали .

Используем активный метод контроля. Для современного производства неприемлемы методы, которые на конечном этапе техпроцесса лишь фиксирует уровень качества. Прогрессивным следует считать такой способ, который дает возможность предупредить появление брака при формировании качества. Чтобы рабочий - оператор «активно» участвовал в техпроцессе каждой операции, он должен располагать информацией о величине отклонения и его направленности.

Продолжительность операции обработки шлифования торца на шлифовальном станке не превышает 10 мин. Согласно этому устанавливаем время на контрольную операцию две минуты. Такая продолжительность контроля не требует высокого уровня механизации, т.к. может быть осуществлена вручную на простом измерительном устройстве .

Измерение торцевого биения будет иметь динамический характер, т. к. деталь в процессе контроля будет вращаться на 360? под воздействием рабочего. КИП будет стационарным - на измерительном столе шлифовщика.

КИП должен иметь шкальное счетное устройство, которое обеспечивает достаточною точность отсчета без напряжения зрения.

Принимаем механический принцип преобразования измерительной информации . Это решение предопределено в значительной мере контактным методом контроля . В его пользу говорит большой арсенал технических средств , прошедших многолетнюю апробацию на точность и надежность работы на рабочих местах станочников.

10.5 Выбор и обоснование средства измерения

Выбор средства измерения

Выбор средства измерения начинаем с определения оптимальных метрологических, эксплуатационных и надежностных характеристик ,которыми должно обладать СИ .

Допускаемая суммарная погрешность измерения КИП находится как часть допуска IT контролируемого параметра (торцевого биения).

| д_изм | = к ?ЙФ , ( .5)

где к -зависит от квалитета или степени точности контролируемого параметра (к=0,20,35) ;

| д_изм | = 0,35 ? 50 = 17,5 мкм .

В соответствии с ГОСТ 8.051-81 принимаем | д_изм | = 18 мкм .

Определим допустимую погрешность средства измерения :

|| = 0,7 · | д_изм | ; ( .6)

|| = 0,7 · 18 = 9,3 мкм9 мкм.

Цена деления рассчитывается в зависимости от величины допустимой инструментальной погрешности СИ . Принимаем С = 5 мкм .

Интервал деления шкалы (а) берем 2 мм , поскольку меньшее расстояние между соседними штрихами шкалы может затруднить считывание показаний СИ . Здесь необходимо учитывать условия , в которых будет работать КИП , и прежде всего освещенность .

Предел измерения по шкале А должен превышать допуск на торцевое биение , чтобы снятие показаний не вызвало затруднений . Принимаем :

А = 4 · IT = 4 · 50 = 200 мкм = 0,2 мм .

Предел измерений средства определяется условиями эксплуатации . Принимаем Б = 2 мм .

Измерительное условие Р_УС обуславливается характером контролирующих поверхностей при измерении , жесткостью контролируемой поверхности , величиной допуска измеряемого параметра . Поскольку ограничения на значение измерительного усилия отсутствует , поэтому принимаем Р_УС = 500 сН , допустимое колебание измерительного усилия оговорено величиной

Р_УС=0,5 % Р_УС= 0,05·500=25 сН. (.7)

Основным нормируемым показателем надежности СИ является наработка t(р) до первого отказа при вероятности безотказной работы Р. В соответствии с РД 50-650-87, оговорим количество циклов измерений, обеспечивающих заданное количество контрольных операций.

t(р) = 0,25 · 10000 = 2500 циклов.

Вероятность безотказной работы Р = 0,85, исходя из возможностей измерительных средств , выпускаемых отраслью.

Согласно установившимся ценам на контрольно-измерительные средства отечественного производства , установим затраты на приобретение СИ - Ц=35 грн.

Поиск СИ по заданным ограничениям

После того как стали известны допустимые значения по метрологическим , эксплуатационным и надежностным показателям , можно приступить к поиску СИ . Приемлемым считается СИ, значение характеристик которого в пределах в таком соотношении с допустимыми :

|| ; |Р_ус| ;

С|С| ; Р|Р_ус| ;

Ц|Ц| ; а|а| ;

А|А| ; t(P)|t(P)| ;

Б|Б| ; Р|Р| .

Поиск осуществляем в соответствии с таблицами технических характеристик рычажно-зубчатых измерительных головок . Наиболее близким по показателям является индикатор многооборотный модели 2МИГ со следующими параметрами :

= 0,005 мм ; Р_ус = 200 сН ; С = 0,002 мм ; Р_ус = 70 сН;

А = 1 мм ; t(P) = 700000 ; Б = 2 мм ; Р = 0,9 .

Сопоставив эти значения с допустимыми (расчетными), приходим к выводу, что заданные условия точности, надежности и экономичности соблюдаются.

Другие СИ обладают избыточной точностью и меньшей надежностью . Поэтому для нашего КИП наиболее подходящим считается индикатор многооборотный модели 2МИГ ГОСТ 9696-75.

Эскиз выбранной многооборотной рычажно-зубчатой измерительной головки представлен на рис. 9. Габаритные размеры индикатора 70Ч106Ч20 мм, масса - 0,11 кг . Наконечник снабжен вставкой из твердого сплава.

Рисунок 10.9 -Эскиз рычажно-зубчатой головки 2МИГ.

10.6 Эскизное проектирование

10.6.1 Разработка кинематической схемы КИМ

На схеме необходимо изобразить в упрощенном виде основные механизмы КИП. Она также должна давать понятие о характере перемещения, предельных положениях, видах связей (рис. 10 а, 10 б).