Проектирование дополнительного приспособления для металлорежущего станка

• Введение
• 1. Назначение, устройство и принцип действия проектируемого приспособления
• 2. Проверка условий лишения возможностей перемещения заготовки в приспособлении по 6 степеням свободы
• 3. Расчет погрешностей базирования и закрепления заготовок
• 4. Расчет условий зажима заготовки в приспособлении
• 5. Расчет основных параметров зажимного механизма
• 6. Расчет на прочность одной детали приспособления
• 7. Анализ проектируемого приспособления с целью уменьшения его металлоемкости
• Список используемой литературы

Технологическая оснастка — важнейший фактор успешного осуществления технического прогресса в машиностроении. Она представляет собой совокупность рабочего, измерительного инструмента и приспособлений, используемых для базирования, закрепления и контроля обрабатываемых деталей на различном технологическом оборудовании. В зависимости от назначения технологического оборудования различается и его оснастка. Так на станках с ЧПУ к оснастке относят дополнительные устройства для размерной настройки инструмента вне станка.

Механизация и автоматизация процесса закрепления заготовок наряду с ростом производительности обработки обеспечивает: повышение точности благодаря стабильности силы зажима, снижающей погрешность закрепления; сокращение доли рабочего труда; снижение физической нагрузки рабочих; возможность многостаночного обслуживания, поскольку рабочий освобождается от необходимости длительного присутствия у одного станка.

Повышение производительности механической обработки в значительной степени зависит от уровня механизации и автоматизации станочного приспособления. Анализ времени обработки на универсальных маталлорежущих станках показывает, что время резания составляет 17% - 38% калькуляционного времени, а остальное (вспомогательное) время затрачивается на установку, закрепление, раскрепление и съем заготовки.

Существенно повысить производительность механической обработки можно лишь при резком сокращении вспомогательного времени благодаря применению прогрессивной технологической оснастки.

1. Назначение, устройство и принцип действия проектируемого приспособления

Приспособление предназначено для закрепления деталей высотой 48−68 мм и накладного кондуктора на сверлильном станке. Деталь устанавливают в специальную наладку и вместе с накладным кондуктором зажимают прихватами. Зажим производиться пневмоцилиндром, встроенным в подставку.

Внедрение данного приспособления повышает культуру производства и увеличивает использование сверлильных станков, способствует замене дорогостоящего специального оборудования универсальным.

2. Проверка условий лишения возможностей перемещения заготовки в приспособлении по 6 степеням свободы

По оси Х у детали отсутствует 2 степени свободы и крутящий момент, так как движению не дают два зажимных прихвата, которые надежно закрепляют деталь.

По оси Y у детали отсутствует 2 степени свободы, так как движению не дает отверстие в приспособлении, в которое надежно установлена деталь, а крутящий момент отсутствует из-за двух зажимных прихватов.

По оси Z у детали отсутствует 2 степени свободы, так как её с определенным усилием зажимают прихваты приспособления, которые также не дают крутящий момент.

3. Расчет погрешностей базирования и закрепления заготовок

Систематические погрешности — погрешности, постоянные по величине или изменяющие по определенному закону в зависимости от характера неслучайных факторов.

Случайные погрешности — погрешности, возникновение которые можно лишь предположить.

Полная погрешность обработки не должна превышать допуск размера обрабатываемой заготовки:

?об. = ??сис + к

??с — сумма систематических погрешностей наладки приспособления, инструмента.

К — коэффициент зависящий от закона рассеяния случайной погрешности (к=1…1,5);

?б — погрешность базирования;

?з — погрешность закрепления;

?н — прочие погрешности, возникающие вследствие влияния других факторов;

?р — погрешность, вызываемая рассеянием размеров в результате действия случайных факторов, не учтенных другими слагаемыми формулы (изменение структуры и механических свойств обрабатываемого материала, величиной припуска, температурой);

? — допуск размера обрабатываемой поверхности по чертежу.

Полная погрешность=6*н

? — среднее квадратическое отклонение рассеяния от параметра (=0,002…0,06)

Погрешность базирования — проекция смешения измерительной базы на направление выполняемого размера. Погрешность базирования возникает при несовмещении измерительной и установочной баз заготовки.

При установке на охватывающую или охватываемую поверхность к погрешности базирования следует прибавить проекцию смещения измерительной базы на направление выполняемого размера в результате зазора между установочной базой и установочным элементом приспособления:

?дА=д/2+?

Для уменьшения погрешности базирования следует совмещать установочные и измерительные базы, а так же устранять или уменьшать зазоры при посадке заготовки на охватывающие или охватываемые установочные элементы.

Погрешность установки приспособления на станок:

Еу. пр. =

0,2 426?0,06

К=1,2

??с=0,018 мм

?з0,02 мм

?з=0,02 мм

?н=0,02 мм

?р=0,012 мм

?б=0 мм

?=0,06 мм

Чтобы осуществить обработку заготовки на станке ее нужно установить в приспособлении. При установке возникают погрешности, которые влияют на точность обработки. Они допускаются, но не должны превышать допуск обрабатываемого размера. Суммарная погрешность при выполнении любой операции механической обработки состоит из погрешностей: установки детали; настройки станка и погрешности обработки, возникающей в процессе изготовления детали.

В связи с тем, что полная погрешность не превышает допуска обрабатываемой поверхности, следовательно, базирование осуществлено правильно.

4. Расчет условий зажима заготовки в приспособлении

Станок 2Н135

D=8H12 мм, L=10 мм

Материал заготовки — сталь 40ХН; НВ 240;

I. Режущий инструмент

Сверло спиральное с коническим хвостиком ГОСТ 10 903–77; d=8 мм;

Материал Р6М5

Передний угол таб.44 стр. 151 [2]

Задний угол

Главный угол в плане

Вспомогательный угол в плане 1=30

II. Режимы резания.

1. Глубина резания =0,5*D=4 мм

2. Подача

S_o=0,2 мм/об таб.25стр.275 [2]

Корректируем подачу по паспорту станка 2Н135

S_o= 0,2мм/об. Приложение1 стр. 421 [12]

3. Назначаем период стойкости зенкера

Т = 60 мин таб.30 стр. 279 [2]

4. Скорость главного движения резания

Коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки

Коэффициент, учитывающий материал режущей части

Коэффициент, учитывающий глубину отверстия

5. Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости V.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 2H135 и устанавливаем действительное значение частоты вращения

6. Определяем действительную скорость главного движения резания:

7. Осевая сила

Поправочный коэффициент:

9. Крутящий момент

10. Мощность резания

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20 мощность двигателя N_дв. =4,5кВт, кпд станка

Мощность на шпинделе станка

Обработка возможна.

I. Основное время

длина рабочего хода

длина обрабатываемой поверхности

врезание

— перебег Принимаем

Pзаж=

5. Расчет основных параметров зажимного механизма

В станочном приспособлении применена прямая конструкция, то есть сила зажима равна усилию на штоке.

зажимный механизм заготовка деталь Требуется определить силу привода, если известно, что зажимна сила действующая на заготовку должна составлять 2644,5 Н.

Сила привода равна:

Fшт. =Рзаж. =2644,5 Н Диаметр цилиндра равен:

Диаметр штока:

По ГОСТу принимаем: Dц=80 мм, Dшт=25 мм

6. Расчет на прочность одной детали приспособления

При проектировании элемента конструкции необходимо определить размеры, обеспечивающие его безопасную работу при заданных нагрузках. Для успешного решения этой проблемы необходимо исходить из того, чтобы наибольшее расчетное напряжение, а поперечном сечении элемента конструкции, возникшее при заданной нагрузке, было ниже того предельного напряжения, при котором возникает опасность появления пластической деформации или опасность разрушения.

Для низкоуглеродистой стали у_пред=Мпа;

1) Размеры сечения прижима в месте возможного появления пластической деформации:

h=24 мм

В=20 мм

2) у_воз=

М_мах=Р*l=3913*34=133 042 Мпа

Р-сила зажима;

l — длина от центра до точки воздействия.

у_воз?у_пред

93?120

Если данный прижим будет меньше найденных размеров, то он может деформироваться и даже сломаться.

7. Анализ проектируемого приспособления с целью уменьшения его металлоемкости

При конструировании оборудования (приспособления), важным фактором является его себестоимость, которая зависит от сложности изготовления деталей приспособления и от материала, из которого изготавливаются эти детали. Нужно стремиться к тому, чтобы приспособление было как можно проще и дешевле, но при этом соответствовало определенным прочностным характеристикам.

С целью уменьшения металлоемкости, в данном приспособлении можно применять для рукоятки и корпуса пневмоцилиндра, и для опор приспособления сплав алюминия с магнием, так как при своем необходимом весе и не высокой плотности он обладает свойствами высокопрочных сталей.

Список используемой литературы

1. Барановский Ю. В. Режимы резания металлов (1972 г)

2. Нефедов Н. А. Справочник задач и решений (1986 г)

3. Гельфгат Ю. И. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах (1986 г)

4. Справочник технолога-машиностроителя Т1 (1985 г)

5. Справочник технолога-машиностроителя Т2 (1985 г)

6. Добрыднев И. С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения» (1985 г)

7. Вардашкин Б. Н." Станочные приспособления" Т1

8. Альбом чертежей «Станочные приспособления» (1973 г)