Проектирование приспособления для сверления отверстий

Введение

 

Строительство материально-технической  базы современного общества и необходимость  непрерывного повышения производительности труда на основе современных средств  производства ставит перед машиностроением  весьма ответственные задачи. К их числу относятся повышение качества машин, снижение их материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изготовления, нормализация и унификация их элементов, внедрение поточных методов производства, его механизация и автоматизация, а также сокращение сроков подготовки производства новых объектов. Решение указанных задач обеспечивается улучшением конструкции машин, совершенствованием технологии их изготовления, применением прогрессивных средств и методов производства. Большое значение в совершенствовании производства машин имеют различного рода приспособления.

Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки, сборки и контроля; облегчению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; строгой регламентации длительности выполняемых операций; расширению технологических возможностей оборудования; повышению безопасности работы и снижению аварийности.

При разработке приспособлений имеются широкие возможности  для проявления творческой инициативы по созданию конструкций, обеспечивающих наибольшую эффективность и рентабельность производства, по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Приспособления должны быть удобными и безопасными в работе, быстродействующими, достаточно жесткими для обеспечения заданной точности обработки, удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений в серийном производстве, простыми и дешевыми в изготовлении, доступными для ремонта и замены изношенных деталей.

 

1 Проектирование приспособления  для сверления отверстий

 

Требуется спроектировать станочное  приспособление для операции сверления  отверстий ø12 на глубину 13,5 мм на вертикально-сверлильном станке модели 2Н135 в условиях серийного производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Описание работы приспособления

 

Приспособление состоит  из корпуса 2, который устанавливается на стол станка. Внутри корпуса расположен пневмоцилиндр 3, который устанавливается на основание 1. Основание крепится к корпусу болтами 7. Перемещение поршня пневмоцилиндра при зажиме и отжиме заготовки производится сжатым воздухом, который подводится к пневмоцилиндру через специальную полость.

Приспособление  работает следующим образом. Обрабатываемая заготовка 6 устанавливается на постоянную опору (центровик) 11 так, чтобы оси просверливаемых отверстий расположились вертикально, соответственно направлению рабочей подачи сверла. После закрепления в таком положении на заготовку устанавливают накладной кондуктор 5. В накладном кондукторе имеются отверстия, в которые запрессованы кондукторные втулки 8. Сверху накладной кондуктор поджимается быстросменной шайбой 17 и гайкой 10. Далее идет зажим подачей штока пневмоцилиндра 4. В кондукторе предусмотрены рукоятки 12. Для снятия приспособления со стола станка на поверхности корпуса имеются рым-болты 13.  

Таким образом, при использовании  данного приспособления достигается  максимальный эффект обработки отверстий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Силовой расчет приспособления

 

Находим глубину резания

,мм.

мм

По глубине резания, типу обработки и шероховатости из справочных данных выбираем подачу: выбираем из таблицы 5мм/об [ 3, т.35].

Определяем скорость резания

,   

где - коэффициент, учитывающий условия обработки, [ 3, т.28].

, , – показатели степени, [ 3, т.28].

Т=60 мин – период стойкости инструмента;

S – подача;

- обобщенный поправочный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий материал  заготовки; [ 3, т.1-4].

- коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия,

[ 3, т.31].

- коэффициент, учитывающий материал инструмента, [ 3, т.6].

;

тогда

.

Определяем частоту вращения заготовки

,

.

Округляем частоту вращения по справочным данным . Уточняем действительную скорость резания

Находим крутящий момент

где - коэффициент, учитывающий условия обработки;

, ,– показатели степени;

Находим осевую силу

,

где постоянная и показатели степени ; , [ 3, т.32].

- поправочный коэффициент, представляющий собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания;

;

тогда

.

Определяем мощность резания

; 
.

 Проверяем достаточна  ли мощность станка для проведения данной операции

;

; ;

.

При конструировании нового станочного приспособления силу закрепления находим из условия равновесия заготовки под действием сил резания, тяжести, инерции, трения, реакции в опорах. Полученное значение силы закрепления проверяем из условия точности выполнения операции. В случае необходимости изменяем схему установки, режимы резания и другие условия выполнения операций. При расчетах силы закрепления учитываем упругую характеристику зажимного механизма.

Силовой расчет учитывает коэффициент  запаса –  , поскольку при обработке заготовки возникают неизбежные колебания сил и моментов резания. В общем случае величина этого коэффициента находится в пределах от 2…3,5, в зависимости от конкретных условий обработки.

Значение коэффициента следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

_{К0 = 2} – гарантированный коэффициент запаса [2, c.85].

_{К1 = 1,2} – коэффициент, зависящий от состояния поверхностного слоя заготовок [2, c.85].

_{К2 = 1} – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. Принимаем в зависимости от обрабатываемого материала и метода обработки [2, c.85].

_{К3 = 1} – коэффициент, учитывающий прерывистость резания; [2, c.85].

_{К4 = 1} – коэффициент, характеризующий постоянство силы развиваемой зажимным механизмом [2, c.85].

_{К5 = 1} – коэффициент, характеризующий эргономику зажимного механизма.

_{К6 = 1} – коэффициент, характеризующий установку заготовки [2, c.85].

Если _{КЗ < 2,5}, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равным _{КЗ = 2,5.}

Так как в результате расчета  _{КЗ < 2,5} , то принимаем _{КЗ = 2,5.}

Величину необходимого зажимного  усилия определяем на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого составляем расчетную схему, то есть, изображаем на схеме базирования заготовки все действующие на неё силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки  под действием сил и моментов резания,

определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:

Рисунок 1 - Условная расчетная схема кондуктора.

где – осевая сила;

W – усилие зажима;

 – коэффициент трения;

  – реакция осевой силы;

Действующие на заготовку силы и  моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

_{Мкр = 13,45 Нм; Pос = 2278,8 Н; f1 = f2 = 0,2.}

 

Необходимую силу закрепления при  сверлении рассчитываем по формуле

Так как действительная сила зажима больше необходимой, то расчет выполнен верно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет силового привода 

 

Необходимая сила зажима в пневмоприводе  создается с помощью пневмоцилиндра. Необходимый диаметр цилиндра для получения нужной силы зажима находим по формуле:

, мм

где – давление сжатого воздуха;

– КПД пневмоцилиндра.

В качестве привода кондуктора выбираем пневмоцилиндр по ГОСТ 15608-81 с диаметром цилиндра 200 мм.

К  преимуществам пневмоприводов относятся: быстродействие, простота управления, надежность и стабильность работы, нечувствительность к изменению температуры окружающей среды. Недостатками являются ударное действие привода и создание шума.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Точностной расчет  приспособления

 

Общая погрешность находится по формуле

, мм

Находим погрешность базирования

,

где х – радиальное биение, в нашем случае примем равным 0, так как не задано по условию.

Находим погрешность закрепления

где - погрешность закрепления из-за непостоянства силы зажима;

- погрешность закрепления из-за  неоднородности шероховатости и  твердости поверхностного слоя заготовки;

- дополнительная составляющая погрешность закрепления из-за смещения заготовки.

 и  являются функциями зажимной силы. А т.к. при использовании пневматических и гидравлических зажимных механизмов прямого действия колебания зажимной силы незначительны, то в данном случае + можно принять равным нулю.

Пусть качество базовых поверхностей заготовок однородно. Тогда  = 0, а значит и ε_з = 0 мм.

Находим погрешность положения заготовки

,

где ε_УС – погрешность при изготовлении и сборке приспособления. Т.к. приспособление одно, то ε_УС = 0 – устраняется настройкой станка;

ε_И – погрешность, вызванная износом установочных элементов приспособления;

ε_И =

, мкм

где β – постоянная, зависящая от вида опор и условий контакта, β = 0,3 – 0,8. Примем β = 0,8.

N – количество контактов заготовки  с опорой.

ε_И =

мкм

ε_С – погрешность установки приспособления на станок, ε_с =0,1 – 0,2 мм. Примем ε_С = 0,02 мм = 20 мкм,

 мкм;

 мкм.

Т.к. технологический допуск на выполняемый  размер равен 530 мкм и существенно больше общей погрешности ε_доп > ε_общ , т.е 530 > 269 - спроектированное приспособление (кондуктор) обеспечивает требуемую точность получения отверстий ø12 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В результате проделанной работы разработано приспособление для сверления отверстий на вертикально-сверлильном станке м. 2Н135. Простота конструкции, применение типовых и стандартных деталей и узлов существенно облегчает изготовление приспособления, а использование пневматического силового привода облегчает труд рабочего, уменьшает вспомогательное время и увеличивает точность изготовления детали. Применение специализированного приспособлений позволяет снизить брак на 5…10%, снизить трудоемкость на 40%, а также повысить стабильность точностных параметров операции. В совокупности всё это приводит к снижению себестоимости изготовления детали при повышении её качества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Горошкин А.К., «Приспособления для металлорежущих станков»,   справочник -   7 изд., перераб. и дополн. - М.: ²Машиностроение², 1979г.

2. Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора: Справочник – Л: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. – 464 с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2 \ под ред. А.Г. Косиловой и др. – М.: Машиностроение, 1985 г. – 496 с.

4. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах. – Том 1 \ под ред. Б.Н. Вардашкина и др. – М.: Машиностроение, 1984 г. – 592 с.

5. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах. – Том 2 \ под  ред. Б.Н. Вардашкина и др. – М.: Машиностроение, 1984 г. – 656 с.

6. Технологическая оснастка: вопросы и ответы. Косов Н.П., Исаев А.Н., Схиртладзе А.Г. – М.: Машиностроение, 2005 г. – 304 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

с.

Введение………………………………………………………………………….…2

1 Проектирование приспособления для сверления отверстий…………………..3

2 Описание работы приспособления………………………………………....…...4

3 Силовой расчет приспособления…………………………………………….......5

4 Расчет параметров силового привода………………………………………….10

5 Точностной расчет приспособления.……….………………………………....11

Заключение……………………………………………………………...………....13

Список использованной литературы……………………………………………..14