Проектирование приспособления

Практическая  работа № 6 

 

Задание: разработать конструкцию  и произвести расчет патрона с  гидропластмассовым зажимом для  чистовой обработки наружного диаметра втулки на токарном станке. Материал тонкостенной втулки сталь ЗОХГС (σ_Т=85 кгс/мм²; Е=2,1∙10⁴ кгс/мм²).

Исходные данные: D=120 мм; d=100 мм; 1=100 мм; М_рез=600 кгс∙см.

Решение:

Учитывая высокою точность допуска на радиальное биение детали, выбираем установку детали с базированием по внутреннему диаметру в само центрирующем патроне с гидропластмассой , обеспечивающем точность центрирования в пределах 0,005-0,01 мм.

Расчет патрона сводится к расчету размеров установочной втулки, диаметра и хода плунжера, усилия на плунжер, диаметра поршня пневмоцилидра привода,

1. диаметр наружной поверхности  втулки D принимаем по внутреннему  диаметру детали по посадке  17 (ǿ120f7( )

2. Длину 1 тонкостенной  части втулки принимаем равной  длине базового размера отверстия  детали, 1=100 мм.

3. Толщина стенки оболочки (l>D/2; D>50мм)

=0,025∙120=3 мм.

 

Ширина посадочного  пояска

 Принимаем Т=12мм

4. Максимальный  диаметральный зазор между установочной  поверхностью втулки и базовой  поверхностью зажимной детали, т.е. величина деформации. При которой оболочка соприкасается с деталью

S_max=D_изд.max-D _вт.min=120,054-119,893=0,161 мм

Допустимая упругая  деформация втулки

120

 

0,3469 мм,

где К=1,4-коэфициент запаса прочности.

5. Определяем  давление гидропластмассы Р_r соответствующее первичному контакту оболочки с деталью

; 

Давление гидропластмассы  Р_r, зависящее от величины момента резания

 

где  -приведенная сила

К=1,5-2,5- коэффициент запаса закрепления, принимаем К=3.

f =0,1-0,16- коэффициент трения  на поверхности сопряжения, принимаем  f =0,1; ψ=0,69

Тогда 

Суммарное давление гидропластмассы, необходимое для прочного удержания заготовки на втулке

6. Диаметр плунжера 

Сила Р_ч на плунжере или штоке пневматического привода

Диаметр поршня

Принимаем по ГОСТ2181-76 D=125мм

7. Определяем ход поршня  и плунжера

7. Определяем длину l_К поверхности контакта обрабатываемой детали с втулкой, когда деталь закреплена

Коэффициент запаса контакта

Условие надежного  крепления (0,5<а=0,78<0,8) и центрирования  соблюдено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническое задание на проектирование приспособления             

                 1.     Выбор способа базирования детали                

Ферма зажимного устройства сферична. При такой схеме базирования  принимаю

следующий вариант ее реализации (см. Рис. 2).

В качестве основной базы принимается  основание подошвы связывающее 3 степени

свободы: два вращения и движение детали вниз.  Деталь прижимают в торец к

опоре, которая препятствует сдвигу детали вперед при фрезеровании.

Для создания надежной фиксации заготовки, на неподвижных установочных опорах

и сохранения этого положения в  процессе обработки применим гидравлический

зажим со сферической формой контактной поверхности, он препятствует вылету

заготовки вверх, движению детали вперед, вправо и проворачивании заготовки  в

приспособлении. Таким образом  у заготовки отнимаются все 6 степеней свободы и

ее легко можно обработать.

          2.     Разработка принципиальной схемы приспособления         

При анализе технологической операции было установлено, что при выбранной

схеме базирования и закрепления  заготовка устанавливается на нижние опорные

пластины,                   базируется на торец. Сверху поджимается прижимом,

имеющим призматическую форму.

           Заготовка закрепляется гидравлическим  зажимным устройством.          

Последовательность  разработки принципиальной схемы приспособления следующая:

изображаем  контуры заготовки соответствующие операционному эскизу на данную

операцию  в 2^х – 3^х видах.

Затем схематично изображаем инструмент в  крайнем положении, затем реализуем

схему базирования заготовки и схему  закрепления заготовки и показываем схему

корпуса приспособления.

                      3.     Расчет режимов резания                     

                       1. Глубина резания при фрезеровании                      

t = h= 5,0  мм;

2. Определяем подачу, при Ra=2,5;

So=0.2мм/об;       Sz=(0.23.0.5)мм/об;

3.     Выбираем диаметр фрезы и число зубьев. Фреза торцевая из БС.

     D=50мм;Z=12;

Ширина  фрезерования В=30мм;

4.     Среднее значение периода стойкости

    

5.     Скорость резания

    

    

    

6.     Определяем обороты шпинделя, соответствующие  найденной скорости

    

по  паспорту n_g=250об/мин;

7.     Действительная скорость резания

    

                  4.Расчет сил резания при фрезеровании                 

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила Pz, _H,

    

    

    

                                      Рис.3                                     

                       Принициальная схема приспособления                      

           5.Расчет коэффициента надежности закрепления детали          

    

где    К₀ – гарантированный коэффициент запаса;

К₁ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К₂  - коэффициент,  учитывающий увеличения сил резания от

прогрессирующего  затупления инструмента;

К₃ – коэффициент, учитывающий изменение сил резания при обработке

прерывистых поверхностей;

К₄ – коэффициент,   учитывающий непостоянство сил при зацеплении;

К₅ – коэффициент, учитывающий непостоянство сил зажимных устройств с

ручным  приводом;

К₆ - коэффициент,   учитывающий неопределенность мест контакта

плоских базовых поверхностей 3Г/ЗГ - заготовка/ с плоскими поверхностями Ц.Э.

/Ц.Э.  – центрирующий элемент/

    

    

    

    

                           6. Расчет сил зажима                          

                                      Рис.4                                     

                                 Расчетная схема                                

    

где    Pz – составляющая сила резания, Pz=2060H;

a,b – расстояния, a=50мм; b=100мм;

К – коэффициент по самоторможению,К=0,8;

f – коэффициент трения, f=0.35.

    

       7. Определение тягового усилия Q и параметров гидроцилиндра      

                                     Рис. 5                                    

                                 Расчетная схема                                

На  рис. 5 представлена схема, определяющая структуру зажимного устройства

станочного  приспособления. При анализе схемы  определяется сила на штоке

гидроцилиндра – Q.

    

где i=i₁+i₂ – соответственно передаточная отношения

рычажного  и клинового механизма.

    

где j₁ и j₂ – соответственно углы трения на наклонной и

горизонтальной поверхности клина

    

Общее передаточное отношение i=i₁´l₂=0.7´2.36=1.65

Уравнение силового замыкания при принятых замечаниях имеет вид:

    

Диаметр гидроцилиндра определяется по формуле:

    

По ГОСТ 9887-70 принимается D_Ц =100мм.

                       8. Расчет точности обработки                      

При выборе операции существенное влияние  на не точность обработки могут

оказывать погрешности I^го и II^го рода, из них

складывается суммарная погрешность  обработки

Выявляем все составляющие суммарной  погрешности обработки, используя  уравнение:

              

    

    

где

DМо – погрешность метода  обработки, к₁=0,6;

DС – погрешность от неточности  сжатия;

DU – погрешность от неточности  изготовления и износа инструмента;

Dизм – погрешность измерения;

Dпб – погрешность базирования;

Dпз – погрешность зацепления;

Dпu – погрешность изготовления  и износа установочных элементов  СП;

Dпн – погрешность пространственного  расположения инструмента;

Dпр - погрешность пространственного  расположения установочных поверхностей.

    

Dj - зазор между основанием заготовки  и опорными планками

    

    

    

Сопоставив расчетные значения погрешности обработки с допуском, получаем

условия:

0,14мм<0,5мм;,

т.е. выполняется условие DS<Т, следовательно  проектируемая конструкция

приспособления будет обеспечивать требуемую точность обработки.

              9.Описание конструкции и работы приспособления             

Разработан конструкция приспособления  для фрезерования детали кронштейн  на

операции фрезерование. Обрабатываемую заготовку кронштейн устанавливаем  на

постоянные опоры, фиксация заготовки  производится при помощи пальца

установочной планки.

Зажим заготовки осуществляется прихватом  поз.4. Усилие на прихват передается

на клиной механизм, через ось  поз.11 – толкатель 3. Усилие от штока

гидроцилиндра передается на клин, с  клина на вертикальный толкатель  поз.3 и

далее на рычаг поз. 4.

После обработки полость гидроцилиндра  соединяется с баком, а в  левую часть

цилиндра подается жидкость и поршень  со штоком перемещается вправо, поджимая

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Практическая работа № 8 Проектирование  станочного

приспособления

       Конструирование  станочных приспособлений является  творческим

процессом.  Основная сложность состоит в том,  что представляемая в схемах и

чертежах конструкция существует только голове разработчика.  В результате

анализа известных конструкций, должно синтезироваться новое приспособление,

отвечающее основным эксплуатационным требованиям.

         8.1 Цель работы

Цель работы –  изучить методику конструирования станочных

приспособлений,  основные требования к оформлению конструкторской 

документации    и условия  обеспечения основных требований к  конструкции

приспособлений.

8.2 Теоретические положения

При конструировании приспособления необходимо учитывать следующее:

    – предусматривать возможность  удобной очистки установочных  поверхностей

от стружки и смазочных и  охлаждающих жидкостей СОЖ);

     –обеспечивать удобство  при загрузке и выгрузке заготовок;

     –придавать конструкции  простую и гладкую   форму   внешних   поверхностей,

что облегчает уборку;

     –максимально использовать  в конструкции стандартные,  нормализованные, 

унифицированные детали и узлы, а  также покупные изделия;

     –удобно располагать  органы управления,  обеспечивая   доступ  к заготовке для

наблюдения и контроля за обработкой;

     –при наличии резьбовых  соединений предохранять их от  самоотвинчивания;

     –предусматривать защиту  поверхностей,  особенно  рабочих,  от коррозии;

     –обеспечивать долговечность  и износостойкость    приспособления  и

возможность без затруднений выполнять  его контроль, регулировку и ремонт

Конструкция приспособления должна обеспечивать:

–безопасность в процессе эксплуатации;

–заданную производительность;

–надежность в эксплуатации;

–заданную точность изготовленных  деталей;

–экономическую целесообразность.

8.3 Методика выполнения работы

Преподавателем выдается задание:  чертеж детали и заготовки, указывается

операция и условий производства  (тип производства,  объем выпуска,  марка

станка,  размеры рабочей зоны,   посадочные места станка,  другие технические

характеристики). 

38          Занятие  проводят с группой, разделенной  на звенья по 2-3 человека. Работа

в звене ведется коллективно:  старший группы организует работу.  Совместно

разрабатывается эскиз приспособления и оформляется пояснительная  записка,

преподаватель контролирует этапы, консультирует  в затруднительных случаях.