Проектирование и расчет приспособлений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Введение
• 1. Анализ конструкции обрабатываемых деталей, уточнение маршрутной и операционной технологии изготовления детали (маршрута обработки и операции, выполняемой на проектируемом станке)
• 2. Компоновка приспособления и описание работы
• 3. Силовой расчет приспособления
• 3.1 Определение размеров пнемоцилиндра для закрепления заготовки в рычажном трехкулачковом патроне
• 4. Расчет приспособления на точность
• 5. Требования безопасности работы приспособления
• 5.1 Требования к пневмо- и гидроприводам зажимных устройств приспособлений - по ГОСТ 12.2.040 и ГОСТ 12.2.101
• Заключение
• Список литературы


Введение

Большую роль в производстве различных деталей с помощью механообработки играет технологическое оснащение. Применение приспособлений повышает производительность труда, точность обработки, сборки и контроля, облегчение труда рабочих, расширение технологических возможностей использования оборудования, повышению безопасности труда, сокращение времени на обработку деталей. Повышение производительности труда обеспечивается применением высокопроизводительного станочного оборудования и высокоэффективны автоматизированных приспособлений. Оно связано с сокращением штучного времени. пнемоцилиндр трехкулачковый патрон

На станках токарной группы широко применяют УБП и УНП. Детали типа вращения - валы, фланцы, втулки, стаканы и т.д. устанавливают в универсальные трехкулачковыесамоцентрирующие патроны.

В данной работе будет представлен расчет и проектирование автоматизированного станочного приспособления для обработки детали типа “Чашка дифференциала” выбранной на практике. Приспособление - переналаживаемый рычажный трехкулачковый патрон с пневматическим приводом, которое предназначено для зажима детали на токарном станке с ЧПУ 200HT. Для этого рассчитывается потребная сила зажима и с ее учетом проектируется пневматический цилиндрический привод, производится расчет на точность приспособления при обеспечении заданного размера детали.



1. Анализ конструкции обрабатываемых деталей, уточнение маршрутной и операционной технологии изготовления детали (маршрута обработки и операции, выполняемой на проектируемом станке)

• В технологическом бюро АО «МК«Витязь» была подобрана деталь, обрабатываемая как на универсальных, так и на станках с ЧПУ:
• § 100.13.005 Чашка дифференциала

Данная деталь имеет тип тела вращения (рисунок 1).

Рисунок 1. Эскиз детали «Чашка дифференциала»

Материал детали:Сталь 45Х

· предел прочности [?_в]=1030 МПа,

· предел текучести [?_т]=450МПа,

· относительное удлинение д=3 %,

· твердость-229 НВ,

Химический состав материала представлен в таблице 1.



Таблица 1. Химический состав Сталь 45Х.

С	Si	Mg	Cr
До 0,41	до 0.17	До 0,50	До 0,80

Максимальный диаметр обработки D_max= 240мм (Заготовки). Минимальный диаметр обработки D_min= 80 мм. Максимальная длина обработки L_max= 130 мм (Заготовки).

Базовая технология изготовления детали-представителя на заводе АО «МК«Витязь» представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Базовая маршрутная карта изготовления детали “Чашка дифференциала”.

№ операции	Наименование операции	Оборудование
05005	Токарная с ЧПУ	Ток. С ЧПУ 16К30Ф3
05010	Токарная с ЧПУ	Ток. п/автомат 1П756дФ3
05015	Слесарная	Верстак
05020	Промывка
05025	Контроль	Контр.плита
10000	Термообработка
15005	Токарная с ЧПУ	Ток. п/автомат 1П756дФ3
15010	Токарная с ЧПУ	Ток. п/автомат 1П756дФ3
15015	Слесарная	Верстак
15020	Промывка
15025	Контроль	Стол контр.
15030	Зубодолбежная	Зубодолбеж. 5140
15035	Сверлильная	Рад-сверл. 2М55
15040	Слесарная	Верстак
14045	Промывка
15050	Контроль	Контр.плита
20000	Термообработка
25005	Шлифовальная	Круглошлиф.ВНА-32
25010	Сборочная	Пресс.гидравл. П6320
25015	Токарная	Ток-винт. 16К20
25020	Слесарная	Напильник
25025	Контроль	Контр.плита
25030	Фрезерная с ЧПУ	Верт.-фрез. ВМ-141-Ф3
25035	Фрезерная	Верт. -фрез. ВМ-127
25040	Фрезерная с ЧПУ	Верт.-фрез. ВМ-141-Ф3
25045	Сверлильная	Рад-сверл. 2М55
25050	Сверлильная	Рад-сверл. 2М55
25055	Слесарная
25060	Промывка
25065	Контроль	Контр.плита

Изучив данную маршрутную карту по заданию нужно провести анализ оптимальности маршрута обработки. Пользуясь знаниями, полученными в уже пройденных профильных дисциплинах, я представляю несколько пунктов данного анализа:

· Данная деталь обрабатывается на различных станках. Чтобы сократить время, потраченное на установку детали, её выставление по базам и закрепление, я предлагаю, за счет станка с ЧПУ, объединить операции под № 05005-05010,15005-15010,

25030-25050. Предлагаю использовать станок 200НТ.

Таким образом, время, потраченное на установку (вспомогательное время) детали сократится с учетом потерь в разы.

· Благодаря использованию станка с ЧПУ можно с использованием инструмента из более совершенных материалов, обрабатывать заготовку, сразу получая заданные размеры и шероховатость.

· Уменьшится количество операторов.

Таблица 3 - Предлагаемая маршрутная технология

№ операции	Наименование операции	Оборудование
05005	Токарня с ЧПУ	Станок 200НТ
05010	Слесарная	Верстак
05015	Промывка
05020	Контроль	Контр.плита
05025	Термообработка
10000	Токарня с ЧПУ	Станок 200НТ
15005	Слесарная	Верстак
15010	Промывка
15015	Контроль	Стол контр.
15020	Зубодолбежная	Зубодолбеж. 5140
15025	Сверлильная	Рад-сверл. 2М55
15030	Слесарная	Верстак
15035	Промывка
15040	Контроль	Контр.плита
14045	Термообработка
15050	Шлифовальная	Круглошлиф. ВНА-32
20000	Сборочная	Пресс.гидравл. П6320
25005	Токарная	Ток-винт. 16К20
25010	Слесарная	Напильник
25015	Контроль	Контр.плита
25020	Комплексная С ЧПУ	Станок 200НТ
25025	Слесарная
25030	Промывка
25035	Контроль	Контр.плита

В качестве станка аналога был выбран станок многоцелевой токарный патронно-центровой с ЧПУ модели 200HT.



2. Компоновка приспособления и описание работы

Как приспособление для токарной обработки принимаем переналаживаемый рычажный трехкулачковый патрон с пневматическим приводом, который используется на токарных операциях (рис. 2).

Кулачки перемещаются под действием рычагов, которые опираются на цилиндрические гнезда в корпусе патрона. Штифты, расположенные в отверстиях рычагов, предотвращают их произвольное смещение. Давление от поршня пневматического цилиндра передается на рычаги через центральный винт и гайку. Основные кулачки имеют Т-образные пазы в которых сухарями и винтами закреплены сменные кулачки. Проектируемое приспособление будет использоваться на токарном станке с ЧПУ модели 200HT.

Рисунок 2. Компоновка универсального трехкулачкового патрона с пневматическим приводом



3. Силовой расчет приспособления

В процессе обработки усилия резания и моменты, которые ими образуются могут переместить или провернуть деталь. Надежное закрепление достигается благодаря рациональному выбору схемы закрепления и величины зажимного усилия. При выборе схемы защемления учитывается следующее:

- для уменьшения величины зажимного усилия принимаем такой метод обработки, при котором усилия резания будет направлено на один из установочных элементов;

- для устранения возможного смещения заготовки при закреплении зажимное усилие направляем перпендикулярно поверхности установочного элемента;

- для устранения повреждения деталей при зажиме. Точку приложения зажимного усилия выбираем так, чтобы линия его действия пересекала поверхность опорного элемента;

На заготовку, закрепленную в трехкулачковый патрон действует усилие P_z, которое образует момент резания M_рез. Заготовка удерживается от проворачивания моментом трения между кулачками и заготовкой.

3.1 Определение размеров пнемоцилиндра для закрепления заготовки в рычажном трехкулачковом патроне

При расчете рычажных механизмов исходные усилия определяются из условия равновесия рычага. При использование Г-образного рычага (рис. 3) используется следующая зависимость: ; где a,b - плечи рычага.

Рисунок 3. Схема Г-образного рычага.

Для решения задачи составляется расчетная схема (рис. 4)

Рисунок 4. Расчетная схема.

Назначаем режимы резания:t = 2мм; S = 0,4мм/об; V= 128м/мин.

1) , (3.1)

где d - диаметр заготовки. Режимы резания: t = 2мм; S = 0,4мм/об; V= 128м/мин.

2) Проскальзыванию заготовки относительно кулачков препятствует момент трения на кулачках М_тр, являющийся результатом силы закрепления.

3) Условие равновесия заготовки:

(3.2)

Где К=1,5(min); f=0,15(min)

Решение этих уравнений приводит к определению усилия закрепления W

(3.3)

4) (3.4)

5) где К=2; f=0,15(min).(3.5)

В качестве потребной силы закрепления Wпринимается наибольшее из двух рассчитанных. W = 5343Н.

Рисунок 6. Схема пневмопривода

6) Определяются параметры пневматического цилиндра с учетом соотношения плеч рычага по схеме (рис. 6)

(3.6)

где

a, b - соответствующие плечи рычагов токарного патрона;

- давление воздуха пневмоцилидрапитающий привод;

D - диаметр поршня;

d - диаметр штока;

- КПД привода;

7) Принимаем конструктивно d = 40 см из справочника по ГОСТу 15608-81

(3.7)

Учитывая, что для закрепления заготовки в патронах необходимо использовать стандартный привод. Выбираем по ГОСТу 15608-81 диаметр поршня D= 200 мм.



4. Расчет приспособления на точность

На точность обработки влияют многие технологические факторы, вызывающие общую погрешность обработки, которая не должна превышать допуск размера при обработке заготовки.

где (4.1)

- погрешность вследствие упругих отжатий технологической системы под влиянием сил резания;

- погрешность настройки станка;

- погрешность установки заготовки в приспособлении;

- погрешность от размерного изнашивания инструмента;

- погрешность обработки, вызываемая тепловыми деформациями;

- суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности, обусловленная геометрическими погрешностями станка и деформации заготовки при обработке;

то (4.2)

где (4.3)

- погрешностьбазирования, принимаем для токарной обработки по контуру согласно [1, с.99], ;

- погрешность закрепления, принимаем согласно табл. П2[1, с.208],

;

- погрешность положения заготовки, которая вычисляется по следующей формуле:

, где (4.4)

- погрешность изготовления приспособления;

- погрешность установки приспособления для токарных станков определяется по формуле:

, (4.5)

где - допуск диаметра выточки фланца при его установке на шпиндель станка ,

- допуск диаметра выточки корпуса патрона при его установке на фланец ,

- погрешность изнашивания приспособления на станке, возникающая при изнашивании элементов приспособления и определяется по формуле [1, с.108]:

(4.6)

где - постоянная, зависящая от вида установочных элементов и условий контакта,

N - количество контактов заготовки и приспособления в год, N = 500.

Общая погрешность обработки определяется зависимостью:

(4.7)

Отсюда погрешность изготовления приспособления:

,

В связи со сложностью нахождения значений ряда величин, входящих в выше приведенную выше формулу, погрешность изготовления приспособления можно рассчитать по следующей упрощенной формуле:

где (4.8)

- допуск выполняемого размера при обработке, определяется по чертежу, принимаем

К_т=1…1,2; принимаем К_т=1,1;

К_т1 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения базирования. К_т1=0,8…0,85, принимаем К_т1=0,8;

К_т2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки суммарной погрешности. К_т2=0,6…0,8, принимаем К_т2=0,7;

- экономическая точность обработки приспособления, принимаем по табл. П5 для чернового обтачивания на токарных станка согласно [1, с.211], .

- погрешность от перекоса инструмента,

Для обеспечения обработки детали типа “Чашка дифференциала” с допуском 0,2 мм необходимо изготовить приспособление с точностью



5. Требования безопасности работы приспособления

Установлены следующие правила безопасности работы приспособления.

1. Зажимные патроны универсальных токарных и токарно-револьверных станоков должны иметь ограждения, легко отводимы для установки и снятия заготовок и не ограничивающие технологические возможности станков.

2. При закреплении детали в кулачковом патроне или использовании планшайб деталь должна захватываться кулачковом патроне на возможно большую длину. После закрепления детали кулачки не должны выступать из патрона или планшайбы за пределы их наружного диаметра. Если кулачки выступают,следует заменить патрон или установить специальное ограждение.

3. При установке патрона или планшайбы на шпиндель под них на станок должны подкладываться деревянные прокладки с выемкой по форме патрона (планшайбы).

4. Свинчивать патрон (паншайбу) внезапным торможением шпинделя запрещается. Свинчивать патрон (планшайбы) ударами кулачков о подставку допускается только при его ручном вращении; в этом случае должны применяться подставки с длинными ручками..

5. Защитные устройства: специальные стружкоотводчики, прозрачные экраны или индивидульные щитки (для защиты лица).

6. Система пневмо- и гидропривода в зажимных устройствах приспособлений должны обеспечивать заданные значения зажимных усилий, безопасное закрепление и раскрепление заготовок, их надежное удержание во время обработки и при внезапном прекращении подачи сжатого воздуха или жидкости до полной остановки подвижных частей оборудования и приспособления.

7. Пневмо- и гидросистемы приводов должны быть оборудованы устройствами для:

уменьшения уровня шума при выхлопе;

защиты рабочей среды от загрязнений;

защиты от повышения максимально допустимого давления;

защиты от падения давления в рабочей полости цилиндра и прекращении контроля рабочей среды.

8. Элементы пневмо- и гидроприводов, разрегулирование которых может привести к аварийному состоянию систем, после окончательной наладки приспособления должны иметь устройства, исключающие их разрегулирование.

5.1 Требования к пневмо- и гидроприводам зажимных устройств приспособлений - по ГОСТ 12.2.040 и ГОСТ 12.2.101

1. Система пневмо- и гидропривода в зажимных устройствах приспособлений должны обеспечивать заданные значения зажимных усилий, безопасное закрепление и раскрепление заготовок, их надежное удержание во время обработки и при внезапном прекращении подачи сжатого воздуха или жидкости до полной остановки подвижных частей оборудования и приспособления.

2. Соединение с конической резьбой в пневмо- и гидроприводах должно иметь эксплуатационный запас на затягивание не менее 1,5 витковю

3. Пневмо- и гидросистемы приводов должны быть оборудованы устройствами для:

уменьшения уровня шума при выхлопе;

защиты рабочей среды от загрязнений;

защиты от повышения максимально допустимого давления;

защиты от падения давления в рабочей полости цилиндра и прекращении контроля рабочей среды.

Подачи или мгновенного падения рабочей среды;

4. Головки выходных устройств привода, предназначены для выпуска воздуха и масла, сливные пробки и т.п. должны быть окрашены в красный цвет.

5. Элементы пневмо- и гидроприводов, разрегулирование которых может привести к аварийному состоянию систем, после окончательной наладки приспособления должны иметь устройства, исключающие их разрегулирование.

6. При использовании пневматических приводов должна быть исключена возможность сдувания на рабочего стружки и пыли отработанным воздухом и загрязнения рабочей зоны (пространство высотой до 2 м над уровнем пола).

7. При наличии в системе пневмо- и гидроприводов нескольких трубопроводов с различным давлением, каждый из них должен иметь маркировку присоединительных элементов - по ГОСТ 15108.

8. Испытания пневмо- и гидроприводов - по ГОСТ 12.2.086 и ГОСТ 12.3.001.



Заключение

В данной расчетно-графической работе для выбранной детали типа “Чашка дифференциала” спроектировано автоматизированное станочное приспособление для закрепления заготовки при определенной механической обработке. Спроектированное приспособление - переналаживаемый рычажный трехкулачковый патрон с пневматическим приводом, которое предназначено для зажима детали на токарном станке с ЧПУ модели 200HT.

Рассчитана потребная сила зажим (W=5343 Н) и диаметр поршня с пневматического привода (D=200 мм). После чего по рекомендованной литературе с учетом диаметра привода разработан чертеж приспособления с пневматическим приводом.

Также из расчета на точность приспособления можно сделать вывод, что для обеспечения заданного допуска на размер, необходимо изготовить приспособление с точностью



Список литературы

1. Горохов В.А. “Проектирование и расчет приспособлений”: Учебное пособие для студентов вузов. - Минск: “Высшая школа”, 1986г. - 237с.

2. Горошкин А.К. “Приспособления для металлорежущих станков”: Справочник - 7-е издание - М.: Машиностроение, 1979г. - 303с.

3. ГОСТ 12.2.009-80. Система стандартов безопасности труда. Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности.

4. ГОСТ 12.2.029-88. Система стандартов безопасности труда. Приспособления станочные. Требования безопасности.

5. ГОСТ 12.2.040-79. Система стандартов безопасности труда. Гидроприводы объемные и системы смазочные. Общие требования безопасности к конструкции

6. ГОСТ 12.3.001-85. Система стандартов безопасности труда. Пневмоприводы. Общие требования безопасности к монтажу, испытаниям и эксплуатации.

7. ГОСТ 15608-81. Пневмоцилиндры поршневые. Технические условия.

8. ГОСТ 1654-86. Патроны токарные общего назначения. Общие технические условия

Размещено на Allbest.ru

...