Служебное назначение и принцип работы станочного приспособления

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Кафедра «Технология машиностроения»

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по курсу  «Технологическая оснастка»

 

 

 

Работу выполнил студент  Казаков А.С.

Группа Т-5-43 

Специальность 151001 

Руководитель ______________________ /Тиняков А.И./

подпись

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация.

Данная курсовая работа призвана обосновать применение станочных приспособлений, произвести расчет их основных характеристик. Таких как погрешность установки, усилия зажима, параметров зажимного механизма, также точностной расчет приспособления и расчет слабого звена.

Расчет погрешности установки  производится с целью определения  теоретической погрешности данной схемы базирования и возможностью её применение для обработки данного размера или размеров.

Точностной расчет приспособления производится с целью определения  точности размера или размеров после  обработки на данной операции с учетом различных факторов, таких как:

-износ установочных элементов приспособления;

-перекос детали, при установки  его в приспособление;

-перекос приспособления, при установке  его на стол станка или другой  установочный элемент станка;

-погрешностей изготовления элементов  приспособления и его сборки; износ режущего инструмента и неточность его траектории при движении во время обработки (например: увод сверла при сверлении отверстия по сплошному материалу).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Приспособлениями в машиностроении называются вспомогательные устройства, используемые для выполнения операций механической обработки, сборки и контроля.

Современные механосборочные цехи располагают большим количеством  приспособлений. В крупносерийном и  массовом производствах, на каждую обрабатываемую деталь приходится в среднем 10 приспособлений, а затраты на изготовление, приобретение приспособлений достигают 15-20% себестоимости оборудования.

Значительную долю (80-90%) общего парка  приспособлений составляют станочные  приспособления, применяемые для  установки и закрепления обрабатываемых заготовок.

Использование станочных приспособлений способствует: повышению производительности и точности обработки; облегчению условий  труда рабочих; расширению технологических  возможностей оборудования, а также  использование в ряде случаев  устарелых и изношенных станков для выполнения обработки без снижения точности и производительности; повышению безопасности и исключение аварий.

Применение приспособлений даёт также  возможность шире использовать обычные  универсальные станки. Так например, вертикально-сверлильными станками заменяют расточные. Одношпиндельными вертикально-сверлильными станками при установке на них многошпиндельных головок заменяют многошпиндельные сверлильные станки. На изношенном расточном станке можно производить обработку точных отверстий, так как требуемое направление расточной скалки обеспечивает кондукторными втулками приспособления.

Очень важно часто замена устаревшего  оборудования бывает невозможна. В  этом случае решающую роль в повышении  производительности труда могут сыграть приспособления, применение которых для любого завода доступно и рентабельно.

Использование приспособлений позволяет  также снизить себестоимость  продукции. Затраты на изготовление приспособлений узко целевого назначения ограничивают, однако, их использование в производствах с малой программой выпуска изделий. Целесообразность, применения этих приспособлений, должна в каждом случае подтверждаться экономическими расчётами.

Применение автоматизированных приспособлений и управляющих и транспортирующих устройств является также одним из эффективных направлений автоматизации технологических процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Служебное назначение и принцип работы станочного приспособления

По заданию курсового проекта необходимо разработать конструкцию приспособления для обработки фланца корпуса на агрегатном станке.

Обработка корпуса производится на агрегатном станке торцевой фрезой Ç250 мм. Необходимо фрезеровать фланец «Корпуса 788.00.00.08» в горизонтальной плоскости. Фрезерование ведётся по необработанной поверхности, в результате возникают большие нагрузки. В данных условиях необходимо приспособление, в котором при обработке заготовка не имела бы смещений и вибраций, а также обеспечивала надёжное крепление заготовки, что может повлиять на качество обработки.

Приспособление состоит из плиты 1 и плиты опорной 2, которые представляют собой сварную конструкцию, обеспечивающую установку заготовки для фрезерования. На плите1 механически крепится одна пневмокамера двухстороннего действия. Заготовка устанавливается на опоры 11 и плиту 1.

Для осуществления зажима заготовки  в приспособлении по трубопроводу 23, соединяющим пневмокамеру со штуцером 26, подаётся воздух в бесштоковую область пневмокамеры. Давление воздуха, действующее на площадь мембраны 22, соединенной посредством двух дисков 16 и 17 со штоком 19, заставляет шток двигаться вверх. Усилие зажима передается от штока к тягам 6 посредством коромысла 20, которые в свою очередь передают усилие зажима прихватам 4. Таким образом, заготовка крепко прижимается прихватами к опоре 1.

Для освобождения заготовки в приспособлении по трубопроводу 23, соединяющим пневмокамеру со штуцером 26, подаётся воздух в область пневмокамеры. Давление воздуха, действующее на площадь мембраны 22, соединенной посредством двух дисков 16 и 17 со штоком 19, заставляет шток двигаться вниз. Усилие зажима передается от штока к тягам 6 посредством коромысла 20, которые в свою очередь передают усилие зажима прихватам 4. Таким образом, заготовка легко освобождается и легко может быть снята с данного приспособления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Разработка принципиальной схемы  базирования

Опорной базой проектируемого приспособления является плита, ориентирующим элементом  которой является отверстие под  палец. В качестве установочной базы заготовки принимаем плоскость фланца, предварительно обработанную и являющуюся чистовой базой. Направляющей базой является поверхность фланца Ç105.

Установку заготовки в приспособление осуществляют при полном контактировании  установочной базы заготовки с опорной  поверхностью установочного приспособления, жестко закрепленной в его корпусе, благодаря чему выполняется условие неотрывности баз от опор, т.е. сохранение плотного и надежного контакта между ними. Число и расположение опор выбраны таким образом, что при соблюдении условия неотрывности баз от опор заготовка не может сдвигаться и поворачиваться относительно координатных осей.

Чтобы придать детали в приспособлении вполне определенное положение, необходимо лишить ее шести степеней свободы. Для этого необходимо иметь шесть неподвижных опорных точек, лишающих деталь шести степеней свободы.

Рисунок 1 – Схема базирования корпуса

Установка на плоскость 1 лишает деталь трех степеней свободы: перемещений по оси Y, и вращения вокруг осей Х и Z.

Короткий цилиндрический палец 2 лишает деталь двух степеней свободы: перемещений по осям Х и Z.

Установка на плоскость 3 лишает деталь одной степени свободы: вращения вокруг оси Y.

Таким образом, принятая схема базирования  лишает заготовку шести степеней свободы, чем достигается полная ориентация заготовки в пространстве и ее устойчивое положение. При этом преимуществом является относительная простота конструкции приспособления, а также возможность соблюдения постоянства баз на большинстве операций технологического процесса.

Установка и закрепление  заготовки в приспособлении осуществляется приложением к ней соответствующих  сил. Силу закрепления определяем из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку, согласно принятой схеме базирования по формуле:

        (1)

где: R_z – составляющая силы резания;

k – коэффициент запаса, обеспечивающий  надежность закрепления заготовки;

f₁ и f₂ – коэффициенты трения соответственно в местах контакта заготовки с опорами и с зажимным механизмом, f₁ = 0,16, f₂ = 0,2 (табл. 10, стр. 85 [1]).

Коэффициент запаса  определяем по формуле

k = k₀ · k₁ · k₂ · k₃ · k₄ · k₅ · k₆,       (2)

где: k₀ – коэффициент гарантированного запаса, k₀ = 1,5 (табл. 9, стр. 84 [1]);

k₁ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях, k₁ = 1,0 (табл. 9, стр. 84 [21]);

k₂ – коэффициент, характеризующий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, k₂ = 1,4 (табл.  9, стр. 84 [21]);

k₃ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, k₃ = 1,0 (табл. 9, стр. 84 [1]);

k₄ – коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления зажимного механизма, k₄ = 1,2 (табл. 9, стр. 84 [1]);

k₅ – коэффициент, характеризующий эргономику ручных зажимных механизмов, k₅ = 1,0 (табл. 9, стр. 85 [1]);

k₆ – коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную на плоскость на постоянные опоры, k₆ = 1,0 (табл. 9, стр. 85 [1]).

Коэффициент запаса составит

k = 1,5 · 1,0 · 1,4 · 1,0 · 1,2 · 1,0 · 1,0 = 2,52

Значит сила закрепления

Диаметр пневмокамеры двустороннего  действия с подачей воздуха в  штоковую полость определяем согласно таблицы 22 (стр. 92 [1])

        (3)

где Q – потребная сила на приводе, Q = 4985 Н;

Р – давление сжатого  воздуха, Р = 0,63 МПа;

η – КПД привода, η = 0,95;

d – диаметр штока, d = 25 мм.

Значит диаметр цилиндра поршневого привода

Принимаем ближайшее большее значение из стандартного размерного ряда встроенных пневмоцилиндров D = 150 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет прочности слабого звена

Произведем расчет на прочность  сечение шейки штока, которое испытывает  наибольшую нагрузку. Для расчета составим расчетную схему:

Рисунок 2 – Схема действия сил

Из составленной схемы видно, что  система один раз неопределима. Уравнение  перемещений выражает тот факт, что  общая длина стержня не меняется:

.

Произведя математические вычисления по раскрытию статической  неопределимости совместно с уравнением равновесия, получим уравнение наибольшего напряжения:

         (4)

где: Р – усилие зажима; Р= Q= 4985 Н;

F – площадь поперечного сечения стержня;

Ось выполнена из стали 45 ГОСТ 1050 – 88 при постоянной нагрузке допустимое напряжение на растяжение равно: кгс/см .

Для безопасной работы на приспособлении должно выполняться условие:

В данном случае условие выполняется, следовательно, работа на данном приспособлении возможна.

 

4 Расчет погрешности  установки заготовки в приспособлении

При базировании заготовки в приспособлении обязательно должен выполняться плотный контакт базовых поверхностей с установочными элементами приспособления, которые жестко закреплены в его корпусе.

При установке детали в приспособление возможны погрешности базирования, влияющие на точность получения размеров.

Погрешность базирования в нашем  случае возникает за счет перекоса детали в вертикальном положении  при установке ее на палец. Перекос  при этом происходит из-за наличия  зазора между  диаметром отверстия  и диаметром пальца.

Определяем исполнительные размеры диаметра пальца

Исполнительные размеры диаметра отверстия

ф105Н8(^+0,054)

Находим соответствующий максимальный зазор между отверстием и пальцем

        (5)

где: δ_А - допуск на диаметр отверстия, мм

δ_В - допуск на диаметр пальца, мм

S_min - минимальный зазор между диаметрами отверстия и пальца, мм

δ_А = 54 мкм = 0,054 мм.

δ_В = 35 мкм = 0,035 мм.

S_min = 0

Тогда наибольший угол поворота заготовки  может быть найден из отношения наибольшего зазора при повороте в одну сторону от среднего положения к расстоянию между базовыми отверстиями:

5 Описание конструкции и принципа работы режущего инструмента

При обработке «Корпуса 788.00.00.08» применяется многошпиндельная сверлильная головка. Многошпиндельная сверлильная головка предназначена для сверления восьми отверстий Ç14 во фланце «Корпуса 788.00.00.08» на агрегатном станке.

По способу передачи вращения от шпинделя станка к шпинделям головки  она относится к головкам с  шестереночной передачей.

Головка состоит из корпуса 18, в котором размещены посадочные отверстия под подшипники шпинделей; крышки 2 в сборе с подшипником 33, валом 14, поводком 1 для передачи вращения от шпинделя станка через зубчатое колесо 16 и шестерни 3 к шпинделям 4 головки, в которых размещены втулки 12 для крепления сверл с коническим хвостовиком. С нижней стороны корпуса 18, установлены крышки 9 с уплотнительными кольцами 29.

Кондукторная плита 15 с кондукторными  втулками 27 через тяги 22 с пружинами 21 соединена с нижней частью корпуса головки.

При обработке приводится во вращение шпиндель станка (вращение левое), через  зубчатое колесо 16 головки и шестерни 3 вращение передается шпинделям 4 со сверлами (вращение правое).