Разработка приспособления для базирования и закрепления заготовки детали на сверлильных станках с ЧПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное развитие технологии машиностроения представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов совершенствования, прежде всего методов обработки материалов, технологического оборудования, обрабатывающего и измерительного инструментов, а также теоретических и практических основ процессов обработки. Оно стимулируется усложнением конструкции изделий, повышением требований к качеству их изготовления и стремлением снизить себестоимость продукции, а также частой сменой объектов производства.

Цель данного курсового проекта является разработка и проектирование приспособления.

Для достижения поставленной цели:

- разработана схема базирования детали на операцию фрезерование.

- рассчитан коэффициент надежности.

- рассчитаны силы зажима и P_и.

- проведён расчет приспособления на точность.

1. Расчет режимов резания

При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определенного порядка, т.е. при назначении и расчете режимов обработки учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип оборудования и его состояние. Следует помнить, что элементы режимов обработки находятся в функциональной взаимной зависимости, установленной эмпирическими формулами.

По заданию на курсовой проект производим расчет режимов резания на поверхность Ш16H8^(+0,033). Согласно технологического процесса изготовления данной детали - это операция сверлильная.

Оборудование: Вертикально-сверлильный станок модели 2Р135Ф2

Техническая характеристика станка

Наибольший диаметр сверления в мм 35

Расстояние от оси шпинделя до лицевой стороны станины в мм 300

Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола в мм 600

Наибольший ход шпинделя в мм 225

Наибольшее установочное перемещение шпиндельной бабки в мм 200

Размеры рабочей поверхности стола в мм:

Длина 400

Ширина 710

Наибольшее вертикальное перемещение стола в мм 560

Число скоростей вращения шпинделя 12

Наибольшее число оборотов шпинделя в минуту 2000

Наименьшее число оборотов шпинделя в минуту 45

Число подач шпинделя (револьверной головки) 18

Наибольшая величина подачи в мм/об 1,0

Наименьшая величина подачи в мм/об 0,115

Мощность главного электродвигателя в квт 3,7

Сверлить отверстие. Ш16^+0,033

1) Глубина резания t, мм, (данные табл. 2)

,

мм.

2) Находим подачу S, мм/об (табл. П 2.16).

, принимаем s = 0,19 мм/об.

3) Рассчитываем скорость резания V м/мин.

. (1)

Т - период стойкости, мин (табл. П 2.21),

Т = 15 мин, для сверла из быстрорежущей стали.

Находим неизвестные (табл. П 2.19)

С_v = 7,0,

q = 0,40,

y = 0,7,

m = 0,2.

Находим поправочные коэффициенты:

,

К_MV-коэффициент на обрабатываемый материал (табл. П 2.1-П 2.4),

(табл. П 2.1), (2)

,

,

К_ИV - коэффициент на инструментальный материал,

(табл. П 2.6),

К_1V - коэффициент, учитывающий глубину сверления:

(табл. П 2.22).

Подставляем значения в формулу:

м/мин.

4) Рассчитываем скорость вращения шпинделя n об/мин.

, (3)

об/мин.

5) Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту и корректируем ее в ближайшую меньшую сторону.

Принимаем n = 1750 об/мин.

6) Пересчитываем фактическую скорость резания V м/мин:

,

м/мин.

1.1 Расчёт сил резания

При сверлении на заготовку действует крутящий момент М_z и осевая сила Р_z, которая стремится сдвинуть заготовку. Крутящий момент и осевая сила при сверлении определяются по формулам:

 (4), (5)

где К_Р - поправочный коэффициент.

К_Р = К_мх^.К_пх^.К_их,

К_мх - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала, для стали 12Х18Н10Т: К_мх = 1, см. расчет режимов резания;

К_их - коэффициент, на инструментальный материал, К_их = 1,0;

К_lх - коэффициент, учитывающий глубину сверления, К_lх=1,0;

К_Р =1,0;

D - диаметр сверла 5 мм;

S - подача, мм/об, S = 0,15 мм.

Для расчёта осевой силы поправочные коэффициенты равны:

С_х = 143;

y = 0,7;

q =1,0.

Для расчёта крутящего момента поправочные коэффициенты равны:

С_м = 0,041;

y = 0,8;

q =2,0.

2. Выбор схемы базирования и типа приспособления

При выполнении работы по проектированию и расчёту приспособления следует руководствоваться многими критериями, среди которых наиболее важными являются: экономическая эффективность; надёжность и точность; производительность.

По конструкции силовой части целесообразно применение пневматического поршневого привода. В этом приводе давление сжатого воздуха преобразуется в силу, действующую вдоль оси штока, связывающего привод с зажимным механизмом приспособления.

Рисунок 1 - Схема установки

Пневматические приводы приспособлений отличаются быстротой действия, относительной простотой конструкции, лёгкостью и простотой управления, надёжностью и стабильностью в работе. По быстроте действия пневмоприводы значительно превосходят не только ручные, но и многие механизированные приводы. К преимуществам пневмопривода следует отнести то, что его работоспособность не зависит от колебаний температуры окружающей среды. Большое преимущество состоит также в том, что пневмоприводы обеспечивают непрерывное действие зажимной силы, вследствие чего эта сила может быть значительно меньше, чем при ручном приводе. Это обстоятельство весьма существенно при обработке деталей, склонных к деформациям при зажиме.

Исходя из вышеизложенного выбираем для проектирования пневматическое приспособление со следующей схемой установки и закрепления (рисунок 1), и базирования (рисунок 2).

Рисунок 2 - Схема базирования

Погрешность базирования определяется по формуле 6 [1]

е = дD/2+x, (6)

где х - радиальное биение, в нашем случае примем равным 0, так как не задано по условию.

е= 0,033/2 =0,0165 мм =165 мкм.

3. Описание приспособления

Приспособление служит для базирования и закрепления заготовки детали Корпус подшипника при обработке трех отверстий на сверлильных станках с ЧПУ.

Обрабатываемая деталь базируется по плоскости, отверстию диаметром Ш37Н6 и боковой стороне корпуса подшипника.

Устанавливают на наладку, центрируют по втулке и упирают до упора в палец.

Закрепление корпуса подшипника осуществляется быстросъемной шайбой с помощью гаек и шпилек, ввинченных в штоки поршней пневмоцилиндров. При запуске пневматического цилиндра, шток начинает своё перемещение в вертикальном направлении, тем самым, зажимает заготовку.

Все зажимные и установочные элементы приспособления смонтированы на плите. Приспособление устанавливается на столе сверлильного станка. Крепление приспособления на столе станка осуществляется болтами.

Использование пневмоприводов двухстороннего действия позволяет сократить расход воздуха на 30-40%. Поршневой привод крепится на установочной плите.

У данного приспособления имеется ряд преимуществ: простая конструкция; постоянство силы закрепления; технологичность; удобство в эксплуатации; надёжность; быстрая переустановка и закрепление детали; удобная замена износившихся элементов.

Конструкция приспособления разработана для серийного производства.

4. Силовой расчёт приспособления

Проведём силовой расчёт, руководствуясь конструкцией приспособления. Силу закрепления определим из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку.

Исходя из условия надёжности закрепления обрабатываемой детали, необходимо чтобы соблюдалось следующее условие: Р_ЗАК ? P_Z.

4.1 Расчет коэффициента надежности закрепления

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.

Значение коэффициента надежности К выбираем дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора [2]:

, (7)

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления.

К₀ = 1,5;

К₁ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках, К₁ = 1,2 - для черновой обработки

К₁ =1,0 - для чистовой заготовки;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента К₂ =1,0 - 1,9;

К₂ = 1,2;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания, при точении и прерывистом резании К₃ = 1,2;

К₃ = 1,0;

К₄ - учитывает непостоянство зажимного усилия;

К₄ = 1,0 - для пневматических и гидравлических зажимов;

К₅ - учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;

К₅ = 1,0 - при удобном расположении и малой длине рукоятки;

К₆ - учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку),

К₆ = 1,5;

Определение зажимного усилия Р_з

Сила зажима и сила подачи действуют в одном направлении, прижимая заготовку к установочным поверхностям приспособления (рисунок 1). При креплении детали сила зажима детали определяется по формуле 8 [1]:

(8)

Определение исходного усилия Р_и

Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Р_и. Определение данного усилия необходимо для расчета параметров пневмоцилиндра, с помощью которого осуществляется зажимное усилие.

(9)

где F_ТР - сила трения возникающая между штоким и соприкасающимися поверхностями;

m₁ - масса штока,

m₂ - масса диска у пневмоцилиндра.

Силу трения и массу штока можно не учитывать, так как масса и площадь соприкосновения штока малы, а поверхность в области контакта имеет низкую шероховатость. И к тому же эти две величины компенсируют друг друга.

Конструирование привода зажимного устройства

Приводы используются в приспособлениях с зажимными устройствами первой и третьей групп. В зажимных устройствах первой группы применяются пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, механогидравлические, центробежно-инерционные и другие приводы. В третьей группе - вакуумные, магнитные, электростатические и др.

Пневматический привод состоит из пневмодвигателя, воздухопроводов и пневматической аппаратуры различного назначения. Энергоносителем здесь является сжатый воздух с давлением Р = 0,4 - 0,63 Мпа. Коэффициент полезного действия предлагаемого пневмоцилиндра равен 0,85.

(10)



где Р - давление в заводской сети принимаем 0,63 МПа.

мм.

По [5] выбираем встраиваемый пневмоцилинр для станочных приспособлений ГОСТ 15608-81.

Диаметры штока и поршня:

D = 80 мм;

d = 25 мм. L = 10 мм.

Расчет приспособления на точность

Общая погрешность [5]:

мм. (11)

Погрешность базирования на размер 25 H8 ^(+0,033) мм равна 165 мкм.

Погрешность закрепления [5]:

(12)

где - погрешность закрепления из-за непостоянства силы зажима;

- погрешность закрепления из-за неоднородности шероховатости и твердости поверхностного слоя заготовки;

- дополнительная составляющая погрешность закрепления из-за смещения заготовки.

и являются функциями зажимной силы. А т. к. при использовании пневматических и гидравлических зажимных механизмов прямого действия колебания зажимной силы незначительны, то в данном случае + можно принять равным нулю.

Пусть качество базовых поверхностей заготовок однородно. Тогда = 0, а значит и е_з = 0 мм.

Погрешность положения заготовки [5]:

, (13)

где е_УС - погрешность при изготовлении и сборке приспособления. Т.к. приспособление одно,

е_УС = 0 - устраняется настройкой станка;

е_И - погрешность, вызванная износом установочных элементов приспособления;

е_И = мкм,

где в - постоянная, зависящая от вида опор и условий контакта, для призм в = 0,3 - 0,8.

N - количество контактов заготовки с опорой.

е_И = мкм

е_С - погрешность установки приспособления на станок, е_с =0,1 - 0,2 мм. Примем

е_С = 0,015 мм = 15 мкм,

мкм;

мкм.

Т.к. технологический допуск на выполняемый размер равен 330 мкм и существенно больше общей погрешности, предлагаемая схема базирования приемлема.

Список литературы

сверлильный станок заготовка закрепление

1 Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений - 3-е изд. перераб. и доп. - М. Высш. школа 1980. - 280 с, ил.

1 Лахтин Ю.М. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 493 с., ил.

2 Дипломное проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие для вузов/ В.В. Бабук, П.А. Горезко, К.П. Забродин и др./ Под общ. ред. В.В. Бабука - Минск: Выш. шк., 1979. - 464 с., ил.

3 Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя. Справочник: в 2-х т. / А.Г. Косилова и Р.К. Мещерякова.; под ред. А.Г. Косиловой. - 4-е изд., переработ. и доп. - М.: 1986. - Т. 1. Машиностроение. - 656 с., ил.

4 Вардашкин Б.Н. Станочные приспособления. Справочник: в 2-х т. / Б.Н. Вардашкин и А.А. Шатилов.; под ред. Б.Н. Вардашкина. - М.: 1984. - Т. 1. Машиностроение. - 592 с.

5 Вардашкин Б.Н. Станочные приспособления. Справочник: в 2-х т. / Б.Н. Вардашкин и А.А. Шатилов; под ред. Б.Н. Вардашкина. - М.: 1984. - Т. 2. Машиностроение. - 656 с.

6 Болотин Х.Л. Станочные приспособления: учебник. / Х.Л. Болотин, Ф.П. Костромин - 5-е изд., переработ. и доп. - М.: Машиностроение, 1973. - 344 с.

7 Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: учебник для вузов / В.С. Корсаков - 2-е изд., переработ. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 277 с., ил.

8 Норенков И.П. Автоматизированное проектирование: учеб. Пособие / И.П. Норенков - М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 188 с.

Размещено на Allbest.ru