Липецкийгосударственный технический университет
Курсовойпроект по технологии машиностроения
Проектирование технологическойоснастки
Работу выполнил:
студент гр.
Преподаватель:
Техническое задание
Спроектироватьспециальное приспособление для последовательной обработки трех отверстий Ø100Н7.
Вариант 7.
Ру = 800 Н.
М = 80 Н∙м.
Предварительно обработаноотверстие Ø80Н7 и плоскости А и В.
приспособлениедеталь модель обработка
Введение
Приспособлениями вмашиностроении называют вспомогательные устройства, используемые примеханической обработке; сборке и контроле изделий. Приспособления, рабочие иконтрольные инструменты вместе взятые называют технологической оснасткой,причем приспособления являются наиболее сложной и трудоемкой ее частью.Наиболее значительную их долю (80 – 90%) составляют станочные приспособления,применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.
Данный курсовой проектпосвящен проектированию специального приспособления для последовательнойобработки трех отверстий Ø100Н7. Он включает в себя пояснительнуюзаписку и сборочный чертеж приспособления.
В пояснительной запискеприведены необходимые расчеты для проектирования приспособления. В нейрассмотрены следующие вопросы: выбор схемы базирования; разработка установочныхэлементов; расчет сил, действующих на заготовку; расчет силы закрепления;расчет механизмов закрепления; вопросы точности приспособления; общие принципыконструирования. В качестве приложения в пояснительной записке приведенаспецификация к сборочному чертежу.
Графическая часть проектасостоит из сборочного чертежа приспособления, определяющего его конструкцию.
1. Анализ и выбор схемыбазирования
Прежде чем приступить канализу вариантов схем базирования, выясним на основании эскиза детали размеры,характеризующие обрабатываемые поверхности, а также размеры, связывающие их сдругими поверхностями и их точность [1].
В связи с тем, что осиобрабатываемых отверстий горизонтальны выберем в качестве оборудованиясверлильный станок с горизонтальной осью вращения (возможно использованиефрезерных станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, имеющих возможностьпроизводить операцию сверления в горизонтальном направлении).
Точность диаметровотверстий (Ø100Н7) обеспечивается инструментом и станком. Точностьрасположения отверстий относительно боковых и нижней граней детали необходимообеспечить базированием. Так как на эти размеры допуски не заданы, то беремдопуски на них: ±IT14/2. Получаем.Размер от нижней грани: 120±0,435. Размеры от боковых граней: 105±0,435;170±0,5.
Рассмотрим три возможныесхемы базирования. Важнейшими принципами, которые следует соблюдать при выборесхемы базирования, являются принципы постоянства баз на основных операциях ипринцип совмещения баз, который позволяет минимизировать погрешностибазирования.
Рассмотрим первую схемубазирования (рис. 1).
В этой схеме детальбазируется по трем плоскостям. Базирование по нижней грани отнимает три степенисвободы (установочная база); базирование по задней стенке отнимает две степенисвободы (направляющая база) и базирование по левой грани отнимает одну степеньсвободы (опорная база), в соответствии с правилом шести точек.
Достоинством этой схемыявляется то, что здесь совмещены технологическая и измерительная базы. Нижняягрань является технологической и измерительной базой. Задняя грань такжеявляется технологической и измерительной базой. Недостатком этой схемы базированияявляется то, что эти базовые поверхности еще не обработаны, кроме левой боковойповерхности.
/>
Рис. 1
Рассмотрим вторую схемубазирования (рис. 2).
/>
Рис. 2
Отличие второй схемы отпервой заключается в том, что вместо необработанной базовой поверхности (заднейстенки), мы берем обработанную базовую поверхность отверстия Ø80Н7.
Преимущество этой схемыбазирования в замене необработанной базовой поверхности, обработанной базовойповерхностью. Недостаток в том, что отверстие Ø80Н7 никак не связано сотверстиями Ø100Н7, т.е. технологическая и измерительная базы несовпадают.
Рассмотрим третью схемубазирования (рис. 3).
/>
Рис. 3
В качестве установочнойбазы возьмем обработанную поверхность А, в качестве направляющей базы возьмемотверстие Ø80Н7, а в качестве опорной базы возьмем поверхность Б.
Достоинства этой схемы: вкачестве баз используем предварительно обработанные поверхности. Недостаток:несовпадение технологических и измерительных баз. Окончательно выбираем третьюсхему.2. Выбор и разработкаустановочных элементов
Определим установочныеэлементы и места их расположения. Стандартные установочные элементы выберемсогласно рекомендациям [8]. При выборе установочных элементов будемруководствоваться следующими основными требованиями:
· Установказаготовок по чистовым плоским базовым поверхностям должна производиться наопорные пластины или опорные штыри с плоской головкой. При установке заготовокна опорные пластины погрешность базирования в два раза меньше, чем на штыри.
· Количество опорпри базировании призматических заготовок по чистовым базам может быть любым.
· При установкезаготовки по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям заготовка недолжна опираться на буртики установочных (центрирующих) пальцев. Рабочая высотанаправляющей части пальца (активная высота пальца) во избежание заклиниванияпри снятии заготовки определяется согласно рекомендациям [1].
· Опоры следуетрасполагать таким образом, чтобы уменьшить погрешность, связанную с неточностьюих изготовления по высоте, т.е. на максимальном друг от друга расстоянии. Крометого, силы закрепления должны равномерно распределяться между опорами, такимобразом результирующая сила закрепления должна проходить через центр тяжестифигуры, образованной опорами.
· Если стандартныеустановочные элементы не удовлетворяют условиям выполнения операции, необходиморазрабатывать элементы новой конструкции.
В качестве нижних опорвозьмем опорные пластины:
Пластина 7034-0470 h6 ГОСТ 4743-68.
Основные размеры: H = 16h6; L = 160 мм; B = 25 мм; 2 исполнение.
В качестве боковой опорывозьмем постоянную опору с плоской головкой:
Опора 7034-0282 h6 ГОСТ 13440-68.
Основные размеры: D = 20 мм; H = 12h6; L = 28 мм.
Опору в корпусприспособления установим по посадке Н7/s7.
Для базирования поотверстию Ø80Н7 применим установочный палец. Установочный палецразработаем, основываясь на ГОСТ 16898-71.
3. Расчет сил,действующих на заготовку в процессе обработки
При сверлениитангенциальная составляющая силы резания определяется по формуле:
Рτ = 2М/d,
где М – момент резания,
d – диаметр отверстия.
Рτ =2·80/0,1 = 1600 Н
Осевая сила:
Ру = 800 Н.4. Разработка силовойсхемы и расчет силы закрепления
Рассмотрим силы,действующие на деталь в процессе сверления каждого из трех отверстий. Схемасил, действующих на деталь в процессе сверления первого и второго отверстия,приведена на рис. 4. Тангенциальную составляющую силы резания Рτразложим на две силы: Рх и Рz. Силы Рх’, Ру’, Рz’ действуют на деталь при сверлениипервого отверстия. Силы Рх”, Ру”, Рz” действуют на деталь при сверлениивторого отверстия.
Из схемы видно, чтосдвигу от действия сил Ру’, Рх” препятствует опора 6.Сдвигу от действия силы Рх’, Рy” и отрыву от действия сил Рz”, Рz’ препятствуют опоры 4, 5 (установочный палец).
Схема сил, действующих надеталь, в процессе сверления третьего отверстия приведена на рис. 5. Сдвигудетали от силы Ру”’ и отрыву детали от силы Рz”’ препятствуют опоры 4, 5(установочный палец). Сила Рх”’ стремится сдвинуть детальотносительно опор 1-3. Расчетная схема для силы закрепления Рзприведена на рис. 6 [8]. Сдвигу от силы R = Рх”’ препятствуют силы трения, возникающие вместах контактов детали с упорами и зажимным механизмом.
/>
Рис. 4
Сила закрепления:
Рз = КR/(fоп + fзм),
где К = К0·К1·К2·К3·К4·К5·К6– коэффициент запаса надежности.
К0, К1,К2, К3, К4, К5, К6 –коэффициенты, учитывающие нестабильность силовых воздействий на деталь.
По справочным материалам[8] определяем: К0= 1,5; К1 = 1; К2 = 1,15; К3= 1; К4 = 1,3; К5 = 1; К6 = 1,5.
Тогда:
К =1,5·1·1,15·1·1,3·1·1,5 = 3,36
/>
Рис. 5
R = Рх”’ = (0,3…0,4) · Рτ= (0,3…0,4) · 1600 = 560 Н
fоп = 0,16 – коэффициент трения между детальюи опорами [8].
fзм = 0,2 – коэффициент трения междудеталью и зажимным механизмом [8].
Рз =3,36·560/(0,16 + 0,2) = 5226 Н.
/>
Рис. 65. Расчет силовыхмеханизмов и привода приспособления
В качестве зажимногомеханизма применим винтовой механизм.
Преимущества винтовыхэлементарных зажимных механизмов: простота и компактность конструкции; широкоеиспользование стандартизованных деталей; удобство в наладке, что позволяетуспешно применять винтовые зажимные устройства в конструкциях прогрессивныхпереналаживаемых приспособлений; хорошая ремонтопригодность; возможность получатьзначительную силу закрепления заготовок при сравнительно небольшом моменте наприводе; способность к самоторможению; большой ход нажимного винта (гайки),позволяющий надежно закреплять заготовку со значительными отклонениямиразмеров.
Схема винтового зажимногоустройства представлена на рис. 7.
/>
Рис. 7
В этом случаерассчитывается рычажный механизм, который представляет собой прихват и винтовоймеханизм, в виде гайки. Составляется уравнение моментов относительнонеподвижной точки рычага, т.е. упора:
/>
/>
/>
/> — так как зажимных устройств два.
/>
По таблице из [8] по силезакрепления определяем диаметр резьбы.
Для силы закрепления настержне шпильки Р = 4790 Н определяется предельно допустимый номинальный диаметррезьбы М8.
Рассчитывается момент нагайке для резьбы со средним углом подъема винтовой линии α = 2°30’ поформуле:
М = 0,2·d·P,
где d – номинальный, т.е. наружный диаметррезьбы, d = 8 мм,М = 0,2·0,008·4790 = 8 Н·м. 6. Расчет точности приспособления
Конструкцияприспособления рассчитана на обеспечение точности сверления отверстий методомрегулирования при наладке станка и элементов приспособления на станке (планки скондукторной втулкой). Поэтому расчет точности приспособления не производится.
Наладчик или станочникдолжны произвести наладку приспособления на станке для обеспечения необходимойточности сверления отверстий. После этого производится сверление одного изотверстий на всей партии деталей.
Перед сверлениемследующего отверстия проводится переналадка элементов приспособления безизменения положения самого приспособления на станке. Далее производитсясверление следующего отверстия на всей партии деталей.
И после еще однойпереналадки элементов приспособления, сверлится последнее отверстие, также навсей партии деталей.
Также конструкцияприспособления предусматривает возможность сверления трех отверстий на каждойдетали по очереди.
В таком случаепроизводится наладка приспособления на станке и элементов приспособления дляобеспечения точности сверления всех трех отверстий. После этого сверлятся триотверстия на одной детали, потом на следующей и т.д.7. Конструированиеприспособления
Для обеспечения повышеннойточности приспособления, деталь с опорными базовыми элементами (установочныйпалец, опору с плоской головкой, опорные пластины), а также планки скондукторными втулками разместим на общем основании. Также на этом основанииразместим винтовой зажимной механизм. Это позволит, производить сверление трехотверстий, не закрепляя деталь заново.
Предусмотрим возможностьповорота основания на угол 90° и 180°, для обработки отверстий без новогозакрепления заготовки. Фиксировать основание
после поворота будем болтами,а точность поворота обеспечим штифтами, выполненными с высокой точностью иустанавливаемыми по посадке.
Предусмотрим элементыкрепления приспособления на станке.
Список использованнойлитературы
1. Амбросимов С.К.Выбор схемы базирования при обработке деталей и сборке узлов: Учебное пособие /С.К. Амбросимов, В.П. Меринов. – Липецк: ЛГТУ, 2002.
2. ГОСТ 21495-76.Базирование и базы в машиностроении.
3. Горошкин А.К.Приспособления для металлорежущих станков: Справочник / А.К. Горошкин. – М.:Машиностроение, 1979.
4. Корсаков В.С.Основы конструирования приспособлений / В.С. Корсаков. – М.: Машиностроение,1983.
5. Кузнецов Ю.И.Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник / Ю.И. Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н.Байков. – М.: Машиностроение, 1990.
6. Переналаживаемаятехнологическая оснастка. / В.Д. Бирюков, А.Ф. Довженко, В.В. Колчаненко и др.;Под общ. ред. Д.И. Полякова. – М.: Машиностроение, 1988.
7. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.
8. Станочныеприспособления: Справочник. В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др.– М.: Машиностроение, 1984. – Т.1 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова,1984.
9. Станочныеприспособления: Справочник. В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др.– М.: Машиностроение, 1984. – Т.2 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова,1984.