Реферат Проектування та розробка пристосування для виготовлення отворів у деталі - Банк
Міністерство освіти України
Рязанська державна радіотехнічна академія
Кафедра технології РЕА
до курсового проекту з дисципліни
"Проектування технологічного оснащення"
Виконав: студент гр.152
Перевірив: доцент, канд. техн. наук
2. Основні етапи проектування пристосування
2.1 Аналіз та збір вихідних даних
2.2 Формулювання службового призначення пристосування
2.3 Розробка принципової схеми пристосування
2.3.1 Базування заготовок у пристосуванні
2.3.2 Визначення схеми затискання об'єкта
2.4 Основні розрахунки пристосування
2.4.1 Розрахунок сил затискача
2.4.2 Розрахунок пристосування на точність
4. Бібліографічний перелік
Розвиток виробництва багато в чому визначається технічним прогресом машинобудування. Збільшення випуску продукції машинобудування здійснюється з допомогою інтенсифікації виробництва з урахуванням широкого використання досягнень науки і техніки, застосування прогресивних технологій.
Технологічна оснастка є найважливішим фактором здійснення технічного процесу у машинобудуванні. У промисловості експлуатується понад 25 мільйонів спеціальних верстатних пристроїв. Витрати виготовлення технологічної оснастки наблизилися до витрат за виготовлення металорізальних верстатів.
Основну групу технологічного оснащення складають пристрої механозбірного виробництва. Пристроями в машинобудуванні називаються допоміжні пристрої до технологічного обладнання, що використовуються при виконанні операцій механічної обробки, збирання та контролю.
Підвищення режимів роботисучасних верстатів та механізмів, їх якості, надійності та довговічності пов'язано з посиленням вимог до точності деталей машин та механізмів.
Точність механічної обробки значною мірою залежить від верстатного оснащення. При обробці заготівлі шляхом пробних проходів точність деталі залежить переважно від кваліфікації робочих. Застосування автоматичного методу отримання розмірів та механізованого закріплення заготовок у пристосуванні практично повністю усуває вплив рівня кваліфікації робітника на точність обробки. Якість деталей, у разі, значною мірою залежить від верстатного пристосування, його точності, здатності зберігати їх у процесі обробки, місця застосування і напрями зусилля затиску тощо.
Застосування пристроїв дозволяє: усунути розмітку заготовок перед обробкою, підвищити точність обробки, знизити собівартість продукції, полегшити умови роботи та забезпечити її безпеку, розширити технологічні можливості устаткування, організувати верстатне обслуговування, застосувати технічно обґрунтовані норми часу, скоротити кількість робітників, необхідних випуску продукції.
2. Основні етапи проектування пристосування
2.1 Аналіз та збір вихідних даних
У цій роботі потрібно спроектувати пристосування для виготовлення отворів у деталі типу "важіль", ескіз якої наведено в додатку.
Технологічний перехід:свердління отворів d = 8+0.3, витримуючи розмір R = 20±0.2 та кутові заходи рівні 40°±1° та 25°±1°.
Вигляд і матеріал заготівлі:Сталь 40. Вона відноситься до групи середньовуглецевих якісних сталей, які застосовуються після додаткової обробки (нормалізації, поліпшення та поверхневого загартування) для самихрізноманітних деталей у всіх галузях машинобудування. Ці сталі у відпаленому стані добре обробляються різанням.
Сталь 40 має такі механічні властивості:
σв = 58 кгс/мм2 = 570 МПа,
Ріжучий інструмент:свердло спіральне у8х132 ГОСТ 886-77Р6М5.
Допоміжний інструмент:патрон цанговий діаметром до 10 мм.
Тип верстата:радіально-свердлильний верстат 2525 з робочим столом 926х1710, з трьома Т-подібними пазами, що віддаляються на відстані 280 мм один від одного (рис.2.1).
Мал. 2.1. Т-подібний паз (а) та робочий стіл (б) радіально-свердлильного верстата 2525
Відстань від верхнього положення шпинделя до плити 1300 мм, від нижнього положення – 530 мм. Хід шпинделя 300 мм. Найбільший діаметр свердління сталі 35 мм.
Режим різання:подача S = 0.14 мм/об.
2.2 Формулювання службового призначення пристосування
Пристосування призначене для установки однієї заготовки важеля зі сталі 40, що має габаритні розміри 55 х 124 х 12, в горизонтальній площині на три циліндричні штирі і два настановні пальці з точністю за розміром R з допуском 0.2 мм і допусками на кутові розміри 1°, з притиском заготівлі до настановної бази силою не менше 500 Н.
2.3 Розробка принципової схеми пристосування
2.3.1 Базування заготовок у пристосуванні
Базуючими елементами пристроїв називаються деталі та механізми, що забезпечують правильне та одноманітне розташування заготовок щодо інструменту.
оснастка пристосування отвір деталь
Виходячи з креслення деталі, для забезпечення заданої точності виготовлення отворів необхідно базувати заготовку по площині та двох отворів.
Оскільки операціясвердління, пристосування для здійснення якої розробляється в даному курсовому проекті, є заключною при виготовленні даної деталі, її установка на опори проводиться обробленою площиною, тому вибираємо в якості настановного елемента штирі з плоскою головкою. Використовуємо три штирі для встановлення заготовки у пристрої. Маємо їх на максимально можливій відстані один від одного для забезпечення найбільш стійкого положення заготовки.
Базування заготовки будемо здійснювати за допомогою двох настановних пальців: пальця настановного циліндричного (ГОСТ 12209-66) та пальця настановного ромбічного (ГОСТ 12325-69).
При такій установці пристосування заготівля виявляється позбавленої п'яти ступенів свободи: двох поступальних - уздовж осей OX і OY - і трьох обертальних. Переміщення заготовки вздовж осі OZ буде виключено при застосуванні зусилля затискання (рис.2.2).
Так як оброблена заготовка має досить велику жорсткість, то застосування додаткових опор не потрібно.
Мал. 2.2. Схема базування заготівлі у пристосуванні
2.3.2 Визначення схеми затискання об'єкта
Силове замикання для закріплення заготівлі в нашому випадку має бути спрямоване на горизонтальну площу установки.
Для надійного забезпечення визначеності базування об'єкта рекомендується силове замикання спрямовувати на кожну з силових опор. Однак для спрощення пристосування бажано прикладати сили затиску на одну координатну площину, побудовану на базі. Цю точку докладання сили вибираємо рівновіддаленою від кожного із настановних елементів.
Так як заготівля має невелику масу та сили, що виникають при обробці, призводять до порушення положеннязаготовки, необхідно застосувати затискний пристрій.
Затискний пристрій призначений для усунення можливості вібрації або зміщення заготовки щодо настановних елементів пристосування під дією власної ваги та сил, що виникають у процесі обробки.
Використовуємо як затискний пристрій комбінований затискач з пневматичним приводом (рис.2.3). Принцип його дії такий. При подачі стисненого повітря нижню частину пневмокамери мембрана 8 прогинається і шток 7, жорстко пов'язаний з мембраною, повертаючи важіль-підсилювач 6 на осі, його праве плече піднімає, а ліве - опускає. Важіль 6 лівим плечем опускає стрижень 5 з планкою 4 і планка лівим плечем затискає заготовку 3, встановлену на опорах 1. При подачі стисненого повітря у верхню частину пневмокамери мембрана 8 прогинається вниз, і шток 7 повертаючи важіль-підсилювач 6 плече вниз, а ліве – вгору. В цьому випадку важіль лівим плечем піднімає стрижень 5 і він припиняє натиск на планку 4 і деталь звільняється. Пружина 2 піднімає прихоплення 4 і притискає його до верхньої головки стрижня 5.
Мал. 2.3. Схема комбінованого затискача з пневматичним приводом
2.4 Основні розрахунки пристосування
Основними розрахунками пристосування є розрахунок сил затиску, визначення параметрів силового приводу та розрахунки точності.
2.4.1 Розрахунок сил затиску
Розрахунок сил затиску зробимо, вирішивши завдання статики на рівновагу твердого тіла (заготівлі) під дією системи зовнішніх сил.
Для цього, по-перше, обчислимо сили різання та їх моменти, що виникають під час свердління деталі, за формулами теорії різання металу.
При свердлінні на деталь діє осьова сила P вздовж осі свердла та момент різання Мкр, якірозрахуємо за такими емпіричними формулами
Мкр = 10·См·D2·SY·Kр, Н·м
де D = 8 мм - діаметр свердла,
S = 0.14 мм/об - подача,
Kp = (σ / 750) 0.76 = (570 / 750) 0.76 ≈ 0.8 - коефіцієнт, що враховує властивості міцності оброблюваного матеріалу,
Ср = 95 - поправочний коефіцієнт,
см = 0.038 - поправочний коефіцієнт,
Y = 0.75 – поправочний коефіцієнт.
Мкр = 10 · 0.038 · 82 · 0.140.75 · 0.8 ≈ 4.5 Н·м,
Р = 10 · 95 · 8 · 0.140.75 · 0.8 ≈ 1390 Н.
Знайдене значення сил різання для надійності затискання заготовки множать на коефіцієнт запасу, величина якого залежить від умов обробки деталей на верстаті:
К = К0 · К1 · К2 · К3, де К0 = 1.5 - гарантований коефіцієнт запасу,
К1 = 1 - коефіцієнт, що враховує величину сили різання в залежності від обробки,
К2 = 1.1 - коефіцієнт, що враховує затуплення інструменту,
К3 = 1 - коефіцієнт, що враховує уривчастість різання.
К = 1.5 · 1 · 1.1 · 1 = 1.65.
Мал. 2.4. До розрахунку сили затиску
По-друге, визначимо силу Q, необхідну для затискання заготовки, для чого складемо рівняння статичної рівноваги твердого тіла. Розрахунок проведемо для першого отвору (рис.2.4). На тіло діють сила різання P і сила закріплення заготовки Q. Тіло перебуватиме у стані рівноваги, якщо виконуватиметься рівність
K · Mкр = f2 · P/3 · r1 + f2 · P/3 · r2 + f2 · P/3 · r3 + f2 · Q/3 · r1 + f2 · Q/3 · r2 + f2 · Q/3 · r3 + f1 · Q · r4
Q = [K · Mкр - f2 · P/3 · (r1 + r2 + r3)] / [f2/3 · (r1 + r2 + r3) + f1 · r4] (2.1)
де f1 = f2 = 0.1 - коефіцієнти тертя між поверхнями заготівлі та настановними та затискними елементами;
r1, r2, r3, r4 - відповіднідовжини плечей.
Для першого отвору r1 = 33 мм, r2 = 21 мм, r3 = 79 мм, r4 = 46 мм, а значення сили затиску розраховане за формулою 2.1, Q ≈ 140 H.
Для другого отвору r1 = 13 мм, r2 = 36 мм, r3 = 52 мм, r4 = 22 мм, а значення сили затиску, розраховане за формулою 2.1, Q 493 H.
Тому для надійної фіксації заготівлі у пристосуванні необхідно докласти силу затиску Q = 500 H.
Для того, щоб створити такий затискний тиск на заготовці, необхідно прикласти на шток пневмокамери силу (рис.2.3)
W = Q · l3 · (l1 + l) / (l2 · l · η)
де - коефіцієнт, що враховує тертя в шарнірних з'єднаннях і в пневмокамері; l2 та l3 - довжини плечей важеля-підсилювача;
l1 і l – довжини плечей притискного важеля (планки).
Приймаємо η=1, l1=50 мм, l2=120 мм, l3=120 мм, l=50 мм. Тоді
W = 500 · 120 · (50 + 50) / (120 · 50 · 1) = 1000 H.
2.4.2 Розрахунок пристосування на точність
При розрахунку пристосування на точність головним завданням є визначення похибки установки εу, що складається з трьох складових: похибки базування εб, похибки закріплення εз та похибки положення об'єкта εпр, обумовленої неточністю установки самого пристосування на технологічному обладнанні. Якщо припустити, що εб, εз і εпр являють собою поля розсіювання випадкових величин, то εу може бути розрахована як
εу = εб2 + εз2 + εпр2
Так як установка здійснюється на жорсткий палець із зазором, то похибка базування εб розраховується за формулою
εб = 2 · e - δ1 + δ2 + 2 · Δ
де e – ексцентриситет зовнішньої поверхні щодо отвору;
δ1 - допуск на діаметр отвору; δ2 - допуск на діаметр пальця;
Δ - мінімальний радіальний зазор при посадцізаготівлі на палець.
У нашому випадку e = 0.01 мм, δ1 = 0.021 мм, δ2 = 0.061 мм, Δ = 0.040 мм. Тоді
εб = 2 · 0.01 – 0.021 + 0.061 + 2 · 0.040 = 0.14 мм.
Похибка закріплення εз може бути розрахована за формулою
εз = (Ymax - Ymin) · cosα
де Ymax та Ymin - відповідно максимальне та мінімальне відхилення положення заготовки під дією сили затиску;
α - кут між фіксованим розміром та напрямком дії сили.
У нашому випадку εз = 0, так як для фіксованого розміру вимірювальна база переміщається при затиску заготовки у власній площині (α = 90 °).
Похибка положення об'єкта εпр залежить від точності виготовлення та ступеня зношування базуючих та настановних елементів. Вона може бути розрахована як
εпр = T - KT (KT1 · εб) 2 + εу2 + εз2 + εі2 + (KT2 · w) 2
де T = 0.2 – допуск операційного розміру; KT = 1.1;
KT1 = 0.85 - коефіцієнт, що залежить від якості налаштування верстата;
εб - похибка базування у напрямі операційного розміру;
εз - похибка закріплення у напрямку операційного розміру;
εу = 0.02 мм – похибка установки пристосування на робочому столі. Визначається величиною зазору у поєднанні шпонка - паз столу;
εі - похибка зношування настановних елементів; розраховується за формулою
εі = U0 · K1 · K2 · K3 · K4 · Кф / N
де U0 = 0.05 мм - середнє зношування настановних елементів при зусиллі затиску 10 кН і числі установок N = 100000;
K1, K2, K3, K4 - коефіцієнти, що враховують вплив матеріалу заготівлі, обладнання, умов обробки та числа установок заготівлі. Значення коефіцієнтів вибираємо з таблиці – K1 = 0.95, K2 = 1.25, K3 = 1, K4 = 2.4
Тоді εі = 0.05 · 0.95 · 1.25 · 1 · 2.4 ·1.5/100 000 = 0.000002 мм.
w = 0.15 мм - економічна точність обробки (при свердлінні за кондуктором w відповідає 12 квалітету за діаметром).
εпр = 0.2 - 1.1 (0.85 · 0.14) 2 + 0.022 + 02 + 0.0000022 +