Проектирование зажимного приспособления «Рычажные универсальные прихваты» для детали «Шкив»

Министерство образования и науки РТ

ГБОУ СПО Камский государственный  автомеханический техникум

 

 

 

 

Специальность: Технология машиностроения

Шифр курсового проекта: ПК 151001.7430.00.00.00

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту

 

 

по дисциплине: Технологическая оснастка

на тему: Проектирование зажимного приспособления «Рычажные универсальные прихваты» для детали «Шкив»

 

 

 

 

 

Студент гр. 434Х   Хисаметдинов А.Ф.

Руководитель проекта   Гелета И.В

 

 

 

 

2013

 
СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Описание конструкции приспособления, детали

1.1 Анализ конструкции детали

1.2 Назначение и принцип работы проектируемого приспособления

2 Разработка теоретической схемы базирования

2.1 Определение метода базирования заготовки

2.2 Разработка схемы базирования

3 Разработка схемы закрепления

3.1 Определение и расчет погрешности базирования

3.2 Определение схемы направления сил зажима и сил резания

4 Расчет сил резания, коэффициентов трения и надежности закрепления

4.1 Разработка расчетной схемы и определение сил закрепления

4.2 Выбор привода и силового механизма

4.3 Расчет основных параметров приспособления

5 Расчет прочностных характеристик

6 Контрольные приспособления

7 Загрузочно - транспортные устройства

8 Определенно экономической эффективности приспособления

9 Результирующая часть

Список литературы

 

ВВЕДЕНИЕ

Технологическая оснастка – это орудия производства, дополняющие основное оборудование (металлорежущие станки, промышленные роботы) и предназначенные для выполнения технологического процесса механической обработки заготовок. К технологической оснастке относят станочные, сборочные и контрольные приспособления, режущий и вспомогательный инструмент, устройства для захвата и перемещения заготовок.

Наиболее трудоемкой в  изготовлении и дорогостоящей частью технологической оснастки являются станочные приспособления, которые оказывают существенное влияние на производительность, точность и качество изделий.

Повышение производительности труда обеспечивается следующими основными  факторами:

1. Сокращением вспомогательного  времени на установку и закрепление  заготовки в приспособлении.

2. Повышением режимов  резания за счет увеличения прочности, жесткости и виброустойчивости приспособлений.

3. Сокращением объема  слесарно-пригоночных работ при сборке изделий за счет применения оснастки повышенной точности.

4. Расширением многостаночного  обслуживания станков с ЧПУ путем обработки группы деталей, установленной в многоместном приспособлении.

Использование приспособлений способствует также облегчению условий  труда, сокращению числа рабочих  и снижению их квалификации, строгой регламентации длительности выполняемых операций; повышению безопасности работы и снижению аварийности.

Точность механической обработки  в значительной степени зависит  от станочной оснастки. При обработке  заготовок методом пробных проходов

точность детали зависит в основном от квалификации рабочего. Применение автоматического метода получения размеров и механизированного закрепления

 

заготовок в приспособлении практически полностью устраняет  влияние уровня квалификации рабочего на точность обработки. Качество деталей  в этом случае в значительной степени зависит от станочных приспособлений, его точности, способности сохранить ее в процессе обработки.

Проектируемые конструкции  станочных приспособлений должны обеспечивать наибольшую эффективность и рентабельность производства по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления; быть удобными и безопасными в работе; быстродействующими; удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений в серийном производстве, а в условиях ГПС – для автоматической смены и установки; простыми и дешевыми в изготовлении; доступными для ремонта и замены изношенных деталей.

Создание конструкций  технологической оснастки, отвечающих перечисленным требованиям, – процесс сложный и трудоемкий, предоставляющий конструктору широкие возможности для проявления творческой инициативы, реализовывать которые наиболее рационально следует с использованием электронно-вычислительной техники.

 

1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ДЕТАЛИ

1.1 Анализ конструкции детали.

Заготовка «Шкив» изготавливают  литьём в песчанно-глинестой формы, поэтому конфигурация наружного контура и внутренних поверхностей не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. Литье позволяет получать заготовку с профилем наиболее близким к профилю детали. Из всех способов литья метод отливки в песчаные формы является наиболее приемлемым, так как по ряду сравнительных характеристик имеет самые высокие показатели. Поступающие на обработку заготовки должны соответствовать утвержденным техническим требованиям, поэтому заготовки подвергают техническому контролю по соответствующей инструкции, устанавливающей метод контроля, периодичность, количество проверяемых заготовок в процентах к выпуску. Проверке подвергаются химический состав и механические свойства материала, структура, наличие внутренних дефектов, размеры и масса заготовки. Для чистоты поверхности отливок их очищают в дробеметном барабане, затем обрубают места подвода литниковой системы, заливы, заусенцы и другие дефекты зачищают. Полость отливки подвергается особо тщательной очистке. Перед отправкой в другой цех отливки грунтуют с целью защиты поверхности от коррозии.

Для выполнения шпоночного паза необходимо изготовление специального приспособления, дающего возможность  получения паза, удовлетворяющего конструкции  шкива.

Крепежные отверстия не обладают высокой точностью взаимного  расположения, и могут легко быть получены на сверлильном станке с  ЧПУ.

Материал заготовки серый  чугун СЧ-15 ГОСТ 1412-85. Выбор материала обусловлен тем, что материал относительно дешевый, имеет хорошие литейные свойства, обладает достаточными физико-механическими свойствами, а также хорошо обрабатывается резанием.

 

Габаритные размеры заготовки: длина - 156мм, ширина 55мм.

Для обработки поверхности  на фрезерном станке нужно использовать прихваты.

Таблица 1 ‒ Химический состав чугуна СЧ-15 ГОСТ 1412-85

C	Si	Mn	S	P	(МПа)
3.5-3.7	2-2.4	0.5-0.8	до 0.15	до 0.15	150

 

1.2 Назначение и принцип работы проектируемого приспособления.

Универсальные приспособления предназначены для обработки  разнообразных деталей. Такие приспособления применяют в единичном и мелкосерийном  производствах. К числу универсальных приспособлений для закрепления обрабатываемых заготовок относятся: машинные тиски, самоцентрирующие патроны, самоцентрирующие тиски, делительные головки, круглые поворотные столы, а также различного рода домкраты, прихваты и т. п. Рациональное применение и усовершенствование универсальных приспособлений позволяет расширить область работ, выполняемых на фрезерных станках, упростить и облегчить работу фрезеровщика, сократить вспомогательное время на обработку.

На фрезерных станках широко применяют универсальные зажимные приспособления - прихваты, различных  конструкций, на которые зажата заготовка  «Шкив».

Прихваты-универсальные приспособления предназначены для закрепления различных заготовок. Их применяют главным образом в единичном и мелкосерийном производстве. Прихваты представляют собой зажимные устройства для крепления заготовок в приспособлениях с помощью рычагов, приводимых в действие винтом, гайкой, клином или эксцентриком. Рычаги прихватов — это прямые или изогнутые планки, которыми зажимают заготовку.

Прихваты должны обеспечивать удобство установки заготовки в  приспособлении, для чего их нужно  выполнять так, чтобы они могло отодвигаться или поворачиваться благодаря наличию в планке продольного паза

 

или других устройств.

Прихваты используют для  закрепления заготовок сложной  формы или больших габаритов  непосредственно на столе станка.

 

2 РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ  СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ

2.1 Определения метода  базирования заготовки

Под базированием понимают придание заготовке соответствующего положения в системе координат металлорежущего станка, необходимого для выполнения заданной части технологического процесса (операции).

Установочная база – поверхность, или заменяющее её сочетание поверхностей, определяющая положение детали при помощи трёх опорных точек, лишающих деталь трёх степеней свободы: одного перемещения вдоль оси (z) и двух поворотов вокруг двух других осей, параллельных осям x и y. Как правило, это плоскость детали, причём, имеющая наибольшую площадь.

Направляющая база – поверхность, или заменяющее её сочетание поверхностей, определяющая положение детали при помощи двух опорных точек, лишающих деталь двух степеней свободы: одного перемещения вдоль оси (x) и одного поворота вокруг другой оси (y или z). Обычно, это поверхность наибольшей протяженности при наименьшей ширине.

Опорная база – поверхность, определяющая положение детали при помощи одной точки, лишающей одной степени свободы: перемещение вдоль оси (x, y, x) или поворот вокруг оси (x, y, x). Как правило, это поверхность с наименьшими габаритными размерами.

Рисунок 1 – Схема базирования заготовки «Шкив»

 

I – установочная база заготовки, лишающая её перемещения вдоль оси OZ и поворотов вокруг осей OX и OY;

II – направляющая база заготовки, лишающая её перемещения вдоль оси OY и поворотов вокруг оси OZ;

III – опорная база заготовки, лишающая её перемещения вдоль оси OX;

База, лишающая заготовку или изделие  трёх степеней свободы –

перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.

База, лишающая заготовку или изделие  двух степеней свободы –

перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.

База, лишающая заготовку или изделие  одной степени свободы –

перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.

 

2.2 Разработка схемы базирования.

Лишить заготовку (твердое  тело) каждой из шести степеней свободы можно, прижав её к соответственно расположенной неподвижной точке приспособления, называемой установочным элементом, или опорной точкой. Каждый установочный элемент лишает заготовку одной степени свободы, т.е. возможности перемещаться в направлении, перпендикулярном опорной поверхности. Для лишения заготовки всех шести степеней свободы, её необходимо базировать на шести опорных точках (правило шести точек).

Для надежного закрепления  при обработке заготовка должна быть прижата одновременно ко всем шести опорным точкам.

Рисунок 2 – Схема базирования заготовки «Шкив»

 

 

Точки 1,2,3 – лишающие заготовку трёх степеней свободы, перемещения вдоль оси OZ и поворотов вокруг осей OX и OY;

Точки 4,5 – лишающие заготовку  двух степеней свободы, перемещения  вдоль оси OY и поворотов вокруг оси OZ;

Точка 6 – лишающая заготовку одной степеней свободы, перемещения вдоль оси OX.

Так как заготовка лишена шести степеней свободы, следовательно, базирование полное.

 

3 РАЗРАБОТКА СХЕМА ЗАКРЕПЛЕНИЯ

3.1 Определение и расчет  погрешности базирования.

Погрешностью базирования  называется отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого расчетного положения. Погрешности базирования при выборе конкретных баз могут быть в процессе обработки деталей весьма значительными и приводить к большим отклонениям от заданных точных размеров.

Под погрешностью закрепления  понимается величина смещения и искажения  геометрических элементов детали относительно их первоначального положения, достигнутого при базировании, в результате упругих  деформаций детали и установочных элементов  приспособления под действием усилий закрепления.

Погрешность приспособления является следствием неточности изготовления станочного приспособления, погрешности  установки самого приспособления на станке и износа его рабочих поверхностей.

Погрешностью установки  называется отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия  при установке от требуемого положения. Таким образом, погрешность установки  включает в себя как погрешность  базирования, так и погрешность  закрепления.

Систематическая погрешность  – это составная часть всей погрешности результата измерения, не изменяющаяся или изменяющаяся закономерно  при многократных измерениях одной  и той же величины.

Случайная погрешность –  это составная часть погрешности  результата измерения, изменяющаяся случайно, незакономерно при проведении повторных  измерений одной и той же величины.

Сила закрепления должна надежно  прижимать заготовку к опорам приспособления.

Для детали «Шкив» расчетная суммарная погрешность приспособления:

                    (1)[2,стр.189]

 

где К ‒ коэффициент уменьшения погрешности ℰ_баз вследствие того, что действительные размеры установочной поверхности редко равны предельным;

К=0,8-0,85;

К=0,85;

ℰ_баз ‒ погрешность базирования при выполнении данной операции;