Министерствообразования и науки Украины
Сумскойгосударственный университет
Технологиямашиностроения
Обязательноедомашнее задание
подисциплине:
«Проектированиестаночных приспособлений»
Выполнил: Куманцев А.О.
№ зачетки 03010058
Студент гр. ТМ-31
Проверил: Кушниров П.В.
Сумы 2007
СодержаниеВведение 1.Обоснование необходимостисоздания приспособления. 2. Уточнение целитехнологической операции
2.1 Определение количественных икачественных результатов выполнения операции
2.1.1 Точность размеров
2.1.2 Точность формы
2.1.3 Точность расположения поверхностей
2.1.4 Степень шероховатости обрабатываемых поверхностей
2.2 Выяснение количественных и качественных данных озаготовке, поступающей на операцию
2.2.1 Точность размеров
2.2.2 Точность формы
2.2.3 Точность расположения поверхностей
2.2.4 Степень шероховатости
3. Определение условий, в которых будет изготавливаться иэксплуатироваться проектируемое приспособление
4. Составление перечня реализуемыхфункций
5.Разработка и обоснование схемы базирования
5.1 Выбор установочной базы
5.2 Выбор двойной опорной базы
6.Построение функциональной структуры и общей компоновки приспособления
7.Разработка и обоснование схемы закрепления
7.1Анализ структуры полей уравновешивающей сферы
7.2 Расчет сил закрепления и основныхпараметров приспособления7.3. Определение силы закрепления8. Расчет детали на прочность
9. Точностной расчет приспособления
10.Описание устройства и принципа действия приспособления
Список литературы
Приложение А. Чертёж приспособления
Введение
Интенсификация производства в машиностроении неразрывносвязана с техническим перевооружением и модернизацией производства на базеприменения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение,подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизациясредств производства неизбежно включают процессы проектирования средствтехнологического оснащения и их изготовления.
В общем объёме средствтехнологического оснащения примерно
50 % составляют станочныеприспособления. Применение станочных приспособлений позволяет:
1) надежно базировать изакреплять обрабатываемую деталь с сохранением её жесткости в процессеобработки;
2) стабильно обеспечиватьвысокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества отквалификации рабочего;
3) повыситьпроизводительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизацииприспособлений;
4) расширитьтехнологические возможности используемого оборудования.
Для эффективного использования станков и станочныхприспособлений предъявляется ряд требований.
Для обеспечения высокой точностиобработки заготовок приспособления должны быть выполнены с высокой точностью.Погрешности базирования и закрепления должны быть сведены к минимуму.Конструкция приспособления не должна быть наиболее податливым звеном системыстанок-приспособление-инструмент — деталь, чтобы использовать полную мощностьстанка на черновых операциях и обеспечивать высокую точность на чистовыхоперациях. Приспособление должно обеспечивать хорошую инструментальнуюдоступность, т.е. возможность подхода инструмента к как можно большемуколичеству поверхностей заготовки. Приспособления должны обеспечиватьсокращение времени зажима-разжима заготовки. Для сокращения времени переналадкистанков приспособления должны обеспечивать возможность их быстрой смены илипереналадки.
Обязательное домашнеезадание содержит в себе: пояснительную записку, чертеж общего видаприспособления, спецификацию, чертеж обрабатываемой детали. Документациясоответствует стандартам ЕСКД.
1Обоснование необходимости создания приспособления. Выбор системыприспособления
Требуется спроектировать приспособление дляобработки четырех отверстий /> под М6и отверстия />(операция 130).
В настоящее время заготовка обрабатывается на сверлильно-фрезерном-расточном станке с ЧПУ 6904ВМФ2 с использованием прихватов и кондуктора. Применение специализированногоприспособления (ПР), позволит снизить трудоемкость обработки на даннойоперации, уменьшить штучное время, повысить стабильность точностных параметровоперации.
2Уточнение цели технологической операции
2.1 Определениеколичественных и качественных результатов
выполнения операции
2.1.1 Точность размеров
Точность обработки – этосоответствие обработанных поверхностей требованиям чертежа, которые ограниченычетырьмя факторами:
– соблюдение размерной точности;
– соблюдение требований шероховатостиповерхности;
– соблюдение допусков формы ивзаимного расположения поверхностей;
– соблюдение требуемой твёрдостиповерхностей.
Требуемаяточность поверхностей достигается благодаря использованию достаточногоколичества стадий обработки, грамотному подбору оборудования, режущегоинструмента, жёсткому закреплению деталей. По точности все поверхности деталиможно условно разделить на три группы: грубые, средней точности и точные.
На данной операции должныформироваться четыре отверстия /> под М6 и отверстие />.
4 отверстия М6-7Нрасполагаются под углом 90/>, что неуказано на чертеже и на расстоянии 40/> мм и 48/> мм между собой. Этиразмеры и допуски на них поставлены не верно. Согласно ГОСТ 25346-82 допуск налинейный размер 40 мм равен 390 мкм, что соответствует 13 квалитету точности.Также согласно ГОСТ 25346-82 допуск на линейный размер 48 мм равен 160 мкм, что соответствует 11 квалитету точности.
Шероховатость Ra под эти отверстия 3,2 мкм.
По ГОСТ 25346-82 для отв.М6-7Н Т=12 мкм.
Отверстие /> расположенопод углом 450 на расстоянии R=20,5 мм относительно центра поверхности /> мм.
На чертеже указаноотклонение />, что согласно системепредельных отклонений основных отверстий по ГОСТ 25346-82 в действительностиотвечает ІТ 9, где Т=30 мкм.
Допуск на длину отв. М6-7Н на чертеже не указан. Берем его из техническихтребований по 14 квалитету из ГОСТ 25346-82. Для L=12 мм Т=430 мкм.
Допуск на длину отв. /> на чертеже тожене указан. Берем его из технических требований по 14 квалитету из ГОСТ25346-82. Для L=8 мм Т=360 мкм.
2.1.2 Точность формы
Поскольку допускцилиндричности и круглости не оговорен в технических требованиях и на чертеже,то он может быть установлен в пределах допуска на размер по ГОСТ 25346-82:
/>
/>
По ГОСТ 25346-82 имеем Т=8мкм, что соответствует 7 степени точности.
2.1.3 Точностьрасположения поверхностей
На чертежеточность расположения обрабатываемых отверстий не оговорена, поэтому рассмотримперпендикулярность осей данных отверстий к оси />(базаВ).
Для отверстия /> под резьбу М6 имеем длину 12 мм, тогда
Т┴=0,6*Т12=0,6*8=4,8мкм
По ГОСТ 25346-81, чтосоответствует 6 степени точности.
Для отверстия />имеемдлину 8 мм, тогда
Т┴=0,6*Т8=0,6*16=9,6мкм
По ГОСТ 25346-81, ятосоответствует 8 степени точности.
2.1.4 Степеньшероховатости обрабатываемых поверхностей
Из чертежа детали видно,что параметры шероховатости отверстия следующие:
М6-7Н- Ra=3,2 мкм.
/> — Ra=6,3 мкм
2.2 Выяснениеколичественных и качественных данных о заготовке, поступающей на операцию
На данную операциюзаготовка поступает предварительно обработанными наружными и внутреннимицилиндрическими поверхностями. Заготовка вполне жесткая, обрабатываемость ееудовлетворительная. Масса заготовки 1,8 кг. Материал сталь 38ХНЗМФА ГОСТ 4543-71. Имеются достаточно развитые поверхности,принимаемые за базовые, к которым можно отнести сквозное отверстие Ø45Н9(+0,062)и торцы. Уточним точностные параметры поверхностей которые могут быть базовыми.
2.2.1 Точность размеров
Диаметр отверстия Ø45 (+0,062),[ 1 ]. ТØ95 = 62 мкм. Длинаотверстия меньше диаметра, что говорит овозможности использования его в качестве двойной опрной базы. Торцы Ø62/Ø45 являются развитыми, поэтомуих можно использовать в качестве установочной базы.
2.2.2 Точность формы
Поскольку допускцилиндричности и круглости не оговорен в технических требованиях и на чертеже,то он может быть установлен в пределах допуска на размер по ГОСТ 25346-82:
/>
/>
По ГОСТ 25346-82 имеемТ=8 мкм, что соответствует 7 степени точности.
Отклонение от плоскостности торца также неуказывается на чертеже, принимаем его величину в пределах допуска на размер,что соответствует 14-йстепени точности.
2.2.3 Точность расположения
На чертежеточность расположения обрабатываемых отверстий не оговорена, поэтому рассмотримперпендикулярность осей данных отверстий к оси />(базаВ).
Для отверстия /> под резьбу М6 имеем длину 12 мм, тогда
Т┴=0,6*Т12=0,6*8=4,8мкм
По ГОСТ 25346-81, чтосоответствует 6 степени точности.
Для отверстия />имеемдлину 8 мм, тогда
Т┴=0,6*Т8=0,6*16=9,6мкм
По ГОСТ 25346-81, ятосоответствует 8 степени точности.
2.2.4 Степень шероховатости
Из чертежа детали видно, что параметрышероховатости цилиндра и торца следующие: торца – Ra = 6,3 мкм; цилиндра Ra = 1,6 мкм. Этосоответствует точностным требованиям к базовым поверхностям. Впроектируемом приспособлении планируется обрабатыватьзаготовки с базовыми поверхностями
3 Определение условий,в которых будет изготавливаться и
эксплуатироватьсяпроектируемое приспособление
Годовая программа выпускаопределена в 400 шт. деталей. Такая программа с учетом трудоёмкостипредполагает мелкосерийный тип производства. Поскольку такт выпуска детали придвухсменной работе равен 160 мин, то делаем заключение о низкой интенсивностииспользования приспособления. Заготовка будет обрабатываться на сверлильно-фрезерно-расточномстанке с ЧПУ 6904ВМФ2.
Таблица 3.1 — Параметры станка сверлильно-фрезерно-расточного с ЧПУ 6904ВМФ2.Параметр Значение Размеры рабочей поверхности стола, мм 500х400 Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхости стола, мм 65-555 Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг 250
Наибольшее перемищение:
1) стола:
– продольное
– поперечное
500
500
Наибольший диаметр:
– сверления в стали
– растачивания
18
125 Частота вращения шпинделя, об/мин 32-2000
Подача:
– шпинделя
– стола
2,5-2500
2,5-2500
Скорость быстрого перемещения, мм/мин
– стола
– шпиндельной бабки
5000
5000 Мощность эллектродвигателя, кВт 4,5
Габаритные размеры:
– длина
– ширина
– высота
2790
2060
2000 Масса, кг 5082
4.Составление перечняреализуемых функций
0. Перемещение и предварительнаяориентация заготовки.
1. Базирование заготовки.
2. Закрепление заготовки.
3. Базирование приспособления на станке.
4. Закрепление приспособления на станке.
5. Подвод и отвод энергоносителя.
6. Образование исходной силы длязакрепления.
7. Управление энергоносителем.
8. Замена установочных (зажимных)элементов.
9. Объединение функциональных узлов(корпус).
10. Обработка 4отверстий М6-7Н и ø5Н9.
11. Поворот ификсация шпиндельного блока и холостые ходы.
12. Созданиебезопасных условий труда.
Исходя из условий реализации этих функций и требований крезультатам их реализации, разработчик осуществляет поиск прототипов из накопленногофонда технических решений. Предпочтение следует отдавать апробированным практикойстандартным техническим носителям функций. Разработка новых конструкцийфункциональных узлов требует специального обоснования.
5 Разработка и обоснование схемы базирования
/>/>
/>/>
Рисунок 5.1 –Возможные варианты базирования
5.1 Выбор главной базовой(установочной) поверхности
Из всего комплексаповерхностей, образующих заготовку, на главную базовую поверхность претендует торцеваяповерхность ø62/ø45Н9- это левый торец,так как базирование по данному торцу уменьшает допуск на размер,соединяющий технологическую и измерительную базу (этот же торец), а значит иуменьшает погрешность базирования, по сравнению с базированием по другомуторцу.
При базировании по данной поверхности погрешностьбазирования заготовки равна нулю, так как технологическая и измерительная базы совпадают.
Торец является установочной базой и лишаетзаготовку 3 степеней свободы (см. таблицы 6.1 и 6.2).
Таблица 6.1-Таблица соответствия Таблица 6.2 — Матрица связейСвязь Степень свободы 1, 2, 3 III, V, IV УБ 4, 5 I, II ДОБ 6 VI Вак X Y Z L 1 УБ a 1 1 L 1 1 ДОБ a L Вакансия a S 1. 2 2 5 связей
5.2 Выбор двойнойопорной базы
Функции двойной опорнойбазы может исполнять только одна поверхность цилиндрическая резьбовая М42х2-6Н,она лишает заготовку 2-х степеней свободы. Это отверстие точно обработано — ІТ 6; шероховатостьповерхности –
Ra = 3,2 мкм.
Произведем окончательныйанализ структуры связей, построив таблицу односторонних связей.
Таблица 5.1 — Таблица одностороннихсвязей.Индекс связи X X’ Y Y’ Z Z’
wX
w’x
wY
wY’
wZ
wZ’ Реакция R R R R R R R R R
Из табл. 5.1 видно, чтона заготовку наложено 9 односторонних связей. Две из них Y и Z полные, а остальные неполные.
6 Построениефункциональной структуры и общей компоновки приспособления
/>
Рисунок 6.1 — Схема последовательной реализации функций
/>
Рисунок 6.2 — Функциональная структура проектируемого приспособления.
7. Разработка и обоснование схемы закрепления
7.1. Анализ взаимодействия силовых полей с позицийуравновешенности системы: режущий инструмент – заготовка – приспособление — станок
/>
Рисунок 7.1 –Структура поля уравновешивающих сил.
Таблица 7.1 — Таблица одностороннихсвязейИндекс связи x x¢ y y¢ z z¢
wx
wx¢
wy
wy¢
wz
wz¢ Способ реализации Реакция R R R R R R R R R R Сила закрепления W Сила трения Fтр Fтр
7.2 Расчет силзакрепления и основных параметров приспособления
Наоперации производится сверление 4 отверстий />подМ6 и отверстия />Н9
Извсех составляющих сил резания в дальнейших расчетах будут
использоватьсятолько максимальные из них:
Р0= 2031 Н — осевая сила при сверлении отверстия в Æ5 под М6
Р1= 1524 Н — осеваясила при сверлении отверстия Æ5Н9
Коэффициентзапаса прочности
Коэффициентзапаса для определения силы закрепления:
К=КохК1хК2хК3хК4хК5хК6=1х 1.15×1 х 1.2×1 х 1=2.07,
гдеК0= 1.5 — коэффициент гарантированного запаса [2, с.85]
К1= 1 — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайныхнеровностей на обрабатываемых поверхностях по [2, с.85]
К2= 1.15 — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие
затуплениярежущ его инструмента [2, с.84: табл.9]
К3= 1 — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистомрезании [2, с.85]
К4= 1.2 — коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления [2, с.85]
К5= 1 — коэффициент, характеризующий эргономику зажимных механизмов
[2, с.85]
К6= 1 — коэффициент, учитывающий тип постоянной опоры по [2, с. 85]
Принимаемкоэффициент запаса К=2.5 [2, с.85].
7.3 Определение силы закрепления
Схемадействия на заготовку сил представлена на рисунке 7,1. Силу закрепленияопределяем из условия непроворота, несдвига, неотрыва и неопрокидывания.
Условиенепроворота. Момент от силы резания Р0:
М1= Р0х А = 2031 х 26 = 52806 Н мм
где А = 62/2 — 5 = 26 мм
Условие непроворота представлено длямаксимального момента М1:
М1 х К=f х W х С
Откуда сила закрепления:
/> Н
где К = 2.5 — коэффициент запаса
f= 0.15 — коэффициенттрения по [15, с.98: табл.21]
С = (62/2 + 45/2) / 2 = 26,75 мм — радиус установки опор
Условиенесдвига представлено для силы Р0:
Р0хК=f х W
Откуда сила закрепления:
/> Н
Условие неотрыва представлено также длясилы Р0:
Р0х К=W
Откуда сила закрепления:
W=P0K=2031×2.5=5077,5 H
Условие неопрокидывания
Моментот силы резания Р0:
Мз=Р1×(А — С)= 2031 × (62 — 45)= 34527Н-мм
Моментот силы резания Р1:
М1=Р1 × (Д — С)= 1524 × (50- 32) = 27432 Н-мм
гдеД= 50 мм — радиус расположения оси отверстия Æ5.
Условие неопрокидывания представлено длямаксимального момента Мз:
М3 х К=f x W x C
Откуда сила закрепления:
/> Н
Сила закрепления — максимальная изопределенных выше W = 33850Н
В качестве привода станочного приспособлениявыбираем мембранную пневмокамеру одностороннего действия с резиновой мембраной
8Расчет детали на прочность
Рассчитываю на прочностьдеталь шток, на которую одета прижимная шайба.Диаметр штока 16мм. Для тогочтобы проверить выдержит ли шток растягивающую нагрузку, произведем расчетштока на растяжение. Материал штока — Сталь 45, предел прочности [s] = 16 кН/см2.
/>
Рисунок 7.3 –Шток приспособления
/>
Рассчитываю на прочностьпри растяжении резьбу M16 наштоке приспособления. Материал штока – Сталь 45.
Для того, чтобы приработе резьбу на штоке не сорвало, необходимо выполнение условия:
sр £ [s]р (8.1)
Предел текучести дляСтали 45 равен sт=300 МПа[2].
[s]р=0,6sт (8.2)
[s]р=0,6×300 = 180 (МПа).
Опасным является сечение,ослабленное нарезкой.
Расчетный диаметр резьбыопределяется по формуле:
dр=d –0,94×p
где: d – внешний диаметр резьбы, мм;
p – шаг резьбы, мм.
dр=16 – 0,94×2 = 14,12 (мм).
/> (8.3)
где: F–максимальная осевая сила,действующая на растягивание штока, Н.
/>
МПа
Условие (8.1) выполняется(29,62
9 Точностной расчет приспособления
С информационной точкизрения расчеты допусков на изготовление элементов приспособления представляютсобой преобразование информации о точности обработки поверхностей детали наданной операции в точностные требования к приспособлению.
Прежде чем приступить красчету точности, определим расчетные параметры, которые в большей мере влияютна достижение заданных допусков обрабатываемой детали. При обработке заданнойдетали на операции координатно – расточной к расчетным параметрам следуетотнести допуск на диаметр наружной поверхности ø45Н9: Тø45= 62 мкм.
Определим допустимуюпогрешность изготовления на параллельность установочной поверхности плиты:
/>,
где, Т — допуск на диаметротверстия, Т ø5 = 30 мкм (см. п. 2.1);
КТ — коэффициент, учитывающий возможное отступление от нормального распределенияотдельных составляющих, принимаем КТ=1,5;
КТ1 — коэффициент,принимаемый во внимание, когда погрешность базирования равна не нулю;
ЕБ — погрешность базирования заготовки, ЕБ=0 мкм (см. п. 5.2);
ЕЗ — погрешность закрепления заготовки, т.к. привод механизированный и погрешностьзакрепления будет постоянной, то учитываем ее один раз при настройке станка,принимаем ЕЗ=0;
ЕУ — погрешность установки приспособления на станке. Данная погрешность равнамаксимальному зазору H8/g9 между шпонкой и корпусомприспособления: ЕУ= Smax= 105 мкм;
ЕП — погрешность перекоса инструмента, ЕП=0;
ЕИ — погрешность, возникающая вследствие износа установочных элементов; (принимаем Еи= 0);
КТ2 — коэффициент, учитывающий вероятность появления погрешности обработки, принимаемКТ2=0,6;
w — средняя экономическая точностьобработки, по [2, с.151, таблица 7.1] при обработке отверстия экономическаядостижимая точность — 9 квалитет, т.е. w=62 мкм;
ЕПОЗ — погрешность позиционирования станка, по [3, с.7] ЕПОЗ=0 мкм.
При оговоренных условиях:
/>мкм.
С учетом полученныхданных принимаем допуск параллельности ЕПР=100 мкм по [6, с.451,таблица 5] это соответствует 9 степени точности.
10 Описание устройства ипринципа действия приспособления
Эксплуатацияприспособления
1. Установить изакрепить приспособление на столе станке, установка происходит с помощью шпонки.
2. Подготовитьбазовые поверхности к установке заготовки.
3. Установитьзаготовку поворотом рукоятки распределительного крана 2 произвести закреплениезаготовки с помощью прижимной гайки 8.
4. Обработатьзаготовку (просверлить отверстия Æ5 мм)
5. Поворотомрукоятки распределительного крана 2 в обратную сторону открепить заготовку.
6. Подготовитьбазовые поверхности приспособления к установке следующей заготовки.
7. В процессеэксплуатации приспособления выполнять пункты 1 — 7 технических требований.Приспособление хранить на деревянном основании. Воздействие атмосферных осадкови агрессивных сред недопустимо.
Список литературы
1. Справочник контролерамашиностроительного завода. Допуски посадки, линейные измерения/ Под ред. А.И.Якушева – 3-е изд., перераб. И доп. – Машиностроение 1980. – 52 с.
2. Гжиров Р. И. Краткий справочникконструктора: Справочник – Л: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. – 464 с.,ил.
3. Справочник технолога машиностроителя.В 2-х т. Т. 2/ под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд.,перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. 496 с., ил.
4. Белоусов А. Л. Проектированиестаночных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. — 3-е изд.,перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1980. — 240 с., ил.
5. Методические указания к выполнениюконтрольной работы по проектированию станочных приспособлений для студентовспециальностей: 7.090202, 7.090203, 7.090204 для всех форм обучения / сост.Г.С.Чумаков, отв. за выпуск А.У. Захаркин Сумы 1997 г. – с. 34.
6. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А.Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. пособие длямашиностроит. спец. вузов]. – 4-е изд., перераб. и доп. – мн.: Выш. школа,1983. – 256 с., ил.
6.Справочник технолога — машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А. Г. Косиловойи Р. К. Мещерякова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 496 с., ил.
7. Горошкин А.К., ²Приспособления для металлорежущихстанков², справочник — 7 изд., перераб. идополн. — М.: ²Машиностроение², 1979г.