Разработка конструкции специализированного сверлильного приспособления для обработки сквозного отверстия в детали

Содержание

Введение

. Анализ конструкции детали и операционного эскиза

. Краткое описание выполняемой в приспособлении операции, применяемого инструмента, оборудования и режимов резания

. Анализ существующих конструкций приспособлений и обоснование выбранных решений

. Описание конструкции и принципа действия приспособления

. Силовой расчет приспособления

. Расчет погрешности механической обработки детали в приспособлении

Выводы

Литература

Введение

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления, предназначенные для установки и закрепления деталей в процессе механической обработки.

Применение приспособлений позволяет:

устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить ее точность;

увеличить производительность труда на операции;

снизить себестоимость продукции;

облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

расширить технологические возможности оборудования;

организовать многостаночное обслуживание;

применить технически обоснованные нормы времени и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технического прогресса, требует создания конструкций приспособлений, методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15... 20% от затрат на оборудование для технологического процесса обработки деталей машин или 10-24 % от стоимости машины. Станочные приспособления занимают наибольший удельный вес по стоимости и трудоемкости изготовления в общем количестве различных типов технологической оснастки.

Для массового производства характерны специальные приспособления. С помощью таких приспособлений на станках постоянно выполняются одни и те же операции.

Основной задачей курсового проекта является разработка конструкции специализированного сверлильного приспособления для обработки сквозного отверстия в детали. Цели, достигаемые при применении разработанного приспособления: повышение производительности труда, за счет исключения операции разметки и выверки, и обеспечение заданной точности механической обработки детали на заданной операции.

В результате выполнения проекта было разработано специальное сверлильное приспособление, отвечающее всем требованиям технического задания и обеспечивающее надежное закрепление детали в процессе сверления отверстия. Соответствующие расчеты, приведенные в данной пояснительной записке, подтверждают работоспособность разработанного приспособления с точки зрения обеспечения необходимой точности обработки отверстия.

1.      
Анализ конструкции детали и операционного эскиза

Рассматриваемая в данном курсовом проекте деталь «Кронштейн» (см. ПСКП.219149.001) является направляющим элементом прибора. Для изготовления детали используется материал - Сталь 35 ГОСТ 1050-88.

На рис.1.1 представлен эскиз детали с указанием основных поверхностей.

Рисунок 1.1 - Эскиз детали «Кронштейн»

В табл. 1.1 приведены основные требования, предъявляемые к рассматриваемым поверхностям.

Таблица 1.1 Данные о поверхностях детали

В результате анализа чертежа детали можно предложить следующий маршрут механической обработки детали:

-     Операция 005 - Заготовительная - резка на штучные заготовки из листового проката.

-     Операция 010 - Фрезерная - фрезерование контура кронштейна.

-         Операция 012 - Фрезерная - фрезерование паза 15 (см. рис. 1.1).

          Операция 015 - Сверлильная - сверление отверстия 16 (см. рис.1.1).

          Операция 020 - Сверлильная - обработка резьбовых отверстий 23 (см. рис.1.1).

В целом деталь является малотехнологичной, т.к. имеет много обрабатываемых поверхностей, отверстия 9 и 13 являются глухими и требуют точной обработки.

Основными конструкторскими базами детали являются: поверхности 22, 18, резьбовые отверстия 23, отверстие 16; вспомогательными - поверхность 25 и отверстия 9 и 13.

Т.к. в данном курсовом проекте необходимо разработать приспособление для сверления отверстия Ø8,2 (поверхность №16 на рис. 1.1), то рассмотрим более подробно сверлильную операцию 015.

На рис. 1.2 представлена схема базирования детали на операции сверления с указанием числа степеней свободы, лишаемых установочными элементами.

При данной схеме базирования поверхность А является основной базирующей поверхностью и лишает заготовку трех степеней свободы.

Поверхность Б является направляющей базой и лишает заготовку двух степеней свободы.

Рисунок 1.2 - Схема базирования детали на операции сверления отверстия

Поверхность В является опорной базой и лишает заготовку одной степень свободы.

Базирование заготовки является полным, т.к. при данной схеме базированию лишаются шесть степеней свободы.

Анализируя чертеж детали, можно установить, что конструкторской базой при выполнении размера 7±0,2 является плоскость 21 (см. рис.1.1), технологической - плоскость 21 (см. рис. 1.1); конструкторской базой при выполнении размера 9±0,2 является плоскость 24 (см. рис.1.1), технологической - плоскость 24 (см. рис. 1.1)

2. Краткое описание выполняемой в приспособлении операции, применяемого инструмента, оборудования и режимов резания

Рассмотрим операцию - 015 Сверлильная. Операция сверления производится на вертикально-сверлильном станке 2Н118.

В качестве инструмента на рассматриваемой операции сверления применяется спиральное сверло с коническим хвостовиком по ГОСТ 10903-77, изготовленное из быстрорежущей стали Р6М5 [6]. Основные параметры сверла: d = 8,2 мм, L = 156 мм, l = 75 мм. Эскиз сверла представлен на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 - Эскиз сверла

В качестве металлорежущего оборудования применяется вертикально-сверлильный станок 2Н118 со следующими техническими характеристиками [6, стр.20]:

наибольшее усилие подачи - 5600 Н;

- наибольший условный диаметр сверления 18 мм.

-         размеры рабочей поверхности стола 320х360 мм.

          расстояние от торца шпинделя до поверхности стола 50…650 мм.

          расстояние от центра шпинделя до вертикальных направляющих 200 мм.

- наибольшее вертикальное перемещение шпинделя 150 мм.

  конус Морзе отверстия шпинделя - 2

-         подача 0,1÷0,56 мм/об.

          число ступеней оборотов шпинделя - 9

          число оборотов шпинделя в минуту 180¸2800 об/мин.

          мощность главного электродвигателя - 1,5 кВт.

- число Т-образных пазов - 2

расстояние между пазами - 160 мм.

На рис. 2.1 приведен эскиз стола вертикально-сверлильного станка 2Н118.

Рисунок 2.2 - Эскиз стола станка 2Н118

Произведем расчет режимов резания [6, стр.276].

Глубина сверления

Подача на оборот инструмента:

 [6, стр.277].

Скорость резания:

где  постоянная и показатели степени ( ) [6, стр.278];

период стойкости инструмента (для сверла из быстрорежущей стали при обработке конструкционной стали ) [6, стр.279];

  общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий отличные от табличных условия резания.

где    коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

коэффициент на инструментальный материал (при обработке стали и марки режущего материала Р6М5 );

коэффициент, учитывающий глубину просверливаемого отверстия ( при l/D £ 3).

где коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости.

Таким образом,

Следовательно:

Тогда:

Частота вращения шпинделя станка:

Уточним частоту вращения шпинделя станка [8, стр.81]:

   n = 1040 об/мин.

Определим ступень скорости станка:

Определим диапазон регулирования  по формуле 3.50 [8, стр.80]:

По табл. 3.30 [8, стр.81] определим ближайшее меньшее табличное значение (), что соответствует стандартному знаменателю

Определим диапазон регулирования для расчетной частоты вращения шпинделя станка

Находим ближайшее значение (меньшее) диапазона регулирования по табл. 3.30 [8, стр.81]:

 где

Определим частоту вращения шпинделя станка:

Следовательно:

Длина рабочего хода шпинделя станка:

Основное машинное временя обработки:

.

Минутная подача:

Крутящий момент:

где     [6, стр.281] - постоянная и показатели степени (при обработке конструкционной стали);

 поправочный коэффициент.

Следовательно:

Осевая сила резания:

где     [6, стр.281] - постоянная и показатели степени;

 поправочный коэффициент.

Следовательно:

Мощность резания:

Т.к. мощность резания меньше мощности электродвигателя привода станка (0,56 кВт < 2,20 кВт), то, следовательно, станок 2Н118 подходит по мощности.

. Анализ существующих конструкций приспособлений и обоснование выбранных решений

Рассмотрим несколько конструкций сверлильных приспособлений, на основании которых будет осуществлено проектирование специализированного приспособления.

На рис. 3.1, а показан переналаживаемый кондуктор [3, т.2, стр.443], предназначенный для сверления отверстий в планках на радиально-сверлильных станках. Он состоит из базовой части - корпуса 8, устанавливаемого на стол 12 с пневматическим приводом, и сменных наладок. Наладочными элементами являются планки 4, устанавливаемые в требуемое положение по пазу посредством сухарей 5 и винтов 3, и планки - упоры 1. Сменные кондукторные плиты 2 закрепляются на верхней плоскости корпуса 8.

Закрепление обрабатываемых деталей осуществляется прихватом 6, усилие зажима которому передается от пневмопривода стола через шпильку 10, гайку 11, рычаг 9 и болт 7.

На рис. 3.1, б изображена одна из деталей, обрабатываемых на этом кондукторе, и наладка для сверления в ней четырех отверстий. Обрабатываемая деталь 4 в этой компоновке устанавливается на опоры 6 до упора в планку 7, прикрепленную к кондукторной плите 3. Зажим детали осуществляется прихватом 5. Кондукторная плита 3 с четырьмя втулками 2 закреплена болтами 1 на корпусе 8.

Универсальность кондуктора, простота его конструкции являются основными достоинствами приспособления.

Рисунок 3.1 - Переналаживаемый кондуктор для сверления отверстий в планках на радиально-сверлильных станках

На рис. 3.2 показано специализированное безналадочное приспособление - переналаживаемый кондуктор с наладкой для сверления радиально расположенных отверстий в деталях типа валов [3, т.2, стр.407].

Кондуктор состоит из плиты 1, на которой смонтирован корпус 14, кондукторной плиты 17, колодки 8 с призмой 10 и упора 4. Обрабатываемая деталь устанавливается на призму 15 до упора 4, смонтированного в кронштейне 3. Колодка 8 с призмой 10 имеет возможность перемещаться вдоль паза плиты 1. С помощью гайки 9 она может устанавливаться на нужную высоту и является дополнительной опорой обрабатываемой детали. Закрепление и раскрепление обрабатываемой детали осуществляется пневмоприводом, перемещающим кондукторную плиту 17, закрепленную на скалках гайками 7 и прижимными элементами 18.

Рисунок 3.2 - Переналаживаемый скальчатый кондуктор для сверления радиально расположенных отверстий в деталях типа валов

Наладка по заданной координате обрабатываемого отверстия осуществляется перемещением корпуса 14 вдоль плиты 1. При этом отсчет размера производится по линейке 19 и нониусу 2.

Помимо основной кондукторной плиты со втулками 16 в кондукторе предусмотрена еще планка - колодка 5 с кондукторной втулкой 6, которая может перемещаться на расстояние 20 мм вправо и влево от продольной оси вала, что дает возможность сверлить отверстия, смещенные от оси вала. Отсчет перемещений в этом случае ведется по линейке 22.

Пневмопривод приспособления состоит из корпуса 14, в котором запрессована втулка 12, поршня 11 и штока 13. Сжатый воздух подается из цеховой магистрали через штуцер 21.Управление подачей воздуха осуществляется краном 20 . Усилие зажима при давлении воздуха в сети 0,5 МПа равно 900 Н.

Кондуктор снабжен комплектом сменных втулок. Других наладочных элементов не потребуется, т.к. необходимая переналадка обеспечивается регулированием специально предусмотренных узлов приспособления. Приспособление используется для обработки деталей с широким диапазоном как по длине, так и по диаметру. Наибольший диаметр сверления 12 мм.

Основное достоинство рассматриваемого кондуктора - его универсальность и быстродействие вследствие наличия пневмопривода. Основной недостаток - наличие регулируемой призмы 10, которую необходимо закреплять с помощью болтов.

На рис. 3.3 показан зажим костылем [7, стр.176]. Конструкция зажима допускает отвод костыля на значительную величину. Байонетный паз обеспечивает автоматический поворот костыля. Зажим состоит из литого корпуса 11, в котором смонтирован пневмопривод приспособления, состоящий из составного поршня 4, штока 12, крышки 1 и уплотнительной втулки 5. Крышка 1 к корпусу приспособления крепится с помощью винтов 2. Поршень 4 к штоку 12 крепится с помощью гайки 3. К штоку 12 с помощью гайки 9 прикреплен костыль 8, который перемещается в отверстие кронштейна 6 и благодаря байонетному пазу и направляющего винта 10 поворачивается на 90° при раскреплении заготовки. Заготовка 7 устанавливается плоскими поверхностями на опорные поверхности кронштейна 6.

Наличие пневмопривода, обеспечивающего высокую производительность зажима можно отнести к достоинствам зажима. К достоинствам также следует отнести значительный отвод костыля и автоматический его поворот в процессе отжима и зажима заготовки.

Рисунок 3.3 - Зажим костылем

На рис. 3.4 изображен скальчатый кондуктор консольного типа с пневматическим приводом [1, стр.384].

Рисунок 3.4 - Скальчатый кондуктор консольного типа с пневматическим приводом

В корпус 1 кондуктора встроен цилиндр 2, в котором перемещается поршень со штоком 3, заменяющим собой одну из трех скалок. На скалках установлена плита 4, в которой непосредственно или в прикрепляемой к ней сменной плите монтируются кондукторные втулки. Сменная подставка для установки обрабатываемых деталей базируется по плоскости корпуса и двум установочным штифтам 6; сменная кондукторная плита базируется по нижней плоскости плиты 4 и двум установочным штифтам 5. Сжатый воздух поступает в цилиндр через штуцеры 7.

Основное достоинство рассматриваемого кондуктора - его универсальность и быстродействие вследствие наличия пневмопривода.

За основу силового механизма разрабатываемого приспособления взята конструкция скальчатого кондуктора, приведенного на рис. 3.2. В качестве схемы базирования детали взята схема с приспособления, приведенного на рис. 3.1.

Схема базирования, используемая в конструкции кондуктора на рис. 3.1, соответствует схеме базирования на операционном эскизе, т.е. базирование детали осуществляется на плоскость с одновременным упором в боковые грани детали. Направление силы зажима, приведенной на рис 3.2 соответствует принятой, т.к. в данном приспособлении зажим детали осуществляется сверху. Т.к. по условию на курсовое проектирование привод приспособления должен быть механизированным (пневматический), то в разрабатываемом в данном курсовом проекте сверлильном приспособлении применим привод, используемый в конструкции скальчатого кондуктора, приведенного на рис. 3.2. Данный тип привода обеспечивает высокую производительность и надежное закрепление заготовки в процессе обработки детали. При этом зажим заготовки будет осуществляться в двух точках сверху детали с помощью кондукторной плиты.

В качестве установочных элементов выбираем опорные пластины и плоские опорные поверхности приспособления. При этом обеспечивается точное базирование заготовки в процессе обработки. Для направления режущего инструмента применяем кондукторную сменную втулку, установленную в кондукторную плиту. Зажим заготовки осуществляется кондукторной плитой сверху в двух точках с помощью качающегося на оси прижима.

В качестве силового привода для механизации и автоматизации станочного приспособления по условию задания выбираем пневмопривод, в котором сжатый воздух подается в объемный пневмодвигатель от пневмолинии цеховой сети. Давление сжатого воздуха 0,4 МПа. При этом пневмопривод имеет следующие преимущества: отсутствие специальных источников давления, так как линии сжатого воздуха имеются на большинстве заводов; нет возвратных трубопроводов; простые аппаратура и арматура. Применение мембранного пневмоцилиндра нецелесообразно из-за больших размеров и малого хода штока такого привода и, кроме того, нелинейности зависимости силы зажима заготовки от перемещения штока. Поэтому в данном приспособлении применим поршневой привод двухстороннего действия, так как для обеспечения процесса отжима заготовки необходим большой ход штока пневмопривода.

Для обеспечения подвода сжатого воздуха в рабочие камеры пневмопривода при зажиме и отжиме заготовки применим крановый пневмоаппарат управления, предназначенный для управления пневмоприводами двустороннего действия.

Исходя из годовой программы выпуска изделий  определим тип приспособления - одно- или многоместное.

Штучное время на данную операцию определим по следующему выражению:

где машинное время на данную операцию, мин;

 коэффициент, учитывающий тип операции и тип производства (для массового производства и для сверлильной операции 1,51).

Следовательно:

Количество станков, необходимое для обеспечения выпуска изделий в год определим по следующей формуле:

где  такт выпуска, мин.

где 4029 ч - фонд времени работы оборудования в планируемый период.

Следовательно:

Тогда:

Следовательно, для обеспечения выпуска годовой программы деталей достаточно применить один станок с одноместным приспособлением.

4. Описание конструкции и принципа действия приспособления

Разработанное в данном курсовом проекте сверлильное приспособление (см. ПСКП.219149.000 ВО) состоит из литого корпуса 35. В корпусе приспособления 35 смонтирован пневмопривод приспособления, состоящий из штока 37, поршня 43 и крышки 42. Крышка 42 к корпусу приспособления прикреплена с помощью шести винтов 7 и штифта 31. Поршень 43 к штоку 37 прикреплен с помощью гайки 13. В качестве уплотнения пневмопривода применяются стандартизованные кольца 15, 16, 17 и 18. Для исключения удара поршня 43 о корпус приспособления, на поршне установлен амортизатор 41. Шток пневмопривода приспособления направляется с помощью втулки 36. К штоку 37 с помощью гайки 13 прикреплена кондукторная плита 48, которая направляется двумя скалками 46. Скалки перемещаются во втулках 45, которые запрессованы в кондукторной плите 48. Для подвода сжатого воздуха в рабочие полости пневмопривода приспособления служит распределительный кран 19, прикрепленный к корпусу приспособления с помощью четырех винтов 6. В приспособлении деталь устанавливается на опорную поверхность шайбы 23, которая установлена на кронштейне 47, до упора в опорные пластины 20 и 21. Дополнительно в вертикальной плоскости деталь поддерживается с помощью механизма, состоящего из пружины 51, которая прикреплена к кронштейну 47 с помощью двух винтов 4 и пластины 52. Опорная пластина 20 к кронштейну 47 крепится с помощью двух винтов 2; опорная пластина 21 к кронштейну 47 крепится с помощью двух винтов 3, а опорная шайба 23 - с помощью винта 3. Кронштейн 47, в свою очередь, к корпусу приспособления 35 крепится с помощью четырех винтов 8 и двух штифтов 32. Для направления режущего инструмента служит сменная кондукторная втулка 10, которая устанавливается в промежуточную втулку 11, запрессованную в кондукторную плиту 48. Кондукторная втулка 10 фиксируется с помощью винта 9. Прижим заготовки осуществляется сверху с помощью специального прижима 39, который качается на оси-винте 38, обеспечивая при этом прижим заготовки к опорной поверхности приспособления в двух точках с помощью двух цилиндрических опор 50.

Приспособление работает следующим образом. В исходном положении кондукторная плита 48 поднята вверх. Обрабатываемая деталь устанавливается на опорную поверхность шайбы 23, до упора в опорные пластины 20 и 21. При подаче сжатого воздуха в верхнюю рабочую полость пневмопривода, поршень со штоком и кондукторной плитой переместятся вниз, а качающийся прижим 39 прижмет обрабатываемую деталь к опорной поверхности приспособления. После обработки отверстия и поворота рукоятки распределительного крана 19, сжатый воздух подается в нижнюю полость пневмопривода приспособления, при этом поршень со штоком и кондукторной плитой 48 переместится вверх, отжимая обрабатываемую деталь и обеспечивая при этом беспрепятственное снятие заготовки с опорных поверхностей приспособления. После этого процесс обработки повторятся.

. Силовой расчет приспособления

Расчет силы зажима детали

Расчет сил зажима может быть сведен к решению задачи статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил.

Силы трения при выводе сверла, вес заготовки не учитываются из-за незначительности их величины по сравнению с другими силами.

На рис. 5.1 приведена схема базирования детали на операции сверления отверстия с указанием сил, действующих на заготовку во время обработки. Смещающее воздействие на заготовку при обработке оказывает момент резания Мо и осевая сила резания Ро. Необходимо определить силу зажима заготовки.

С учетом условий равновесия заготовки в процессе обработки составим следующую систему уравнений:

С учетом равновесия заготовки в процессе обработки составим следующую систему уравнений:

Преобразуем данную систему уравнений:

В данной системе уравнений:

 (m = 0,27 кг - масса детали).

Подставив численные значения, получим:

Рисунок 5.1 - Схема к расчету силы зажима заготовки

Решим данную систему уравнений с помощью определителей матрицы:

Проверка правильности расчета:

Следовательно, система решена верно.

При расчете силы зажима вводят коэффициент К, гарантирующий надежное закрепление заготовки в процессе обработки.

где  - гарантированный коэффициент запаса;

 - при черновой обработке;

 - при сверлении;

 - при непрерывном резании;

 - при использовании механизированного привода;

 в данном случае не учитывается, т.к. применяется механизированный привод;

 - при установке заготовки на плоские опоры.

С учетом коэффициента запаса сила зажима W:

Выбор и расчет силового привода

Основным назначением силового привода в приспособлении является создание исходной силы тяги Q, необходимой для зажима заготовки силой W. Наиболее широко при механизации процессов закрепления-открепления заготовки в приспособлениях применяются пневматические приводы благодаря их быстродействию (скорость срабатывания - доли секунды), простоте конструкции, легкости и простоте управления, надежности и стабильности в работе.

В разрабатываемом приспособлении применяется пневмоцилиндр двухстороннего действия.

Определим необходимую силу на штоке пневмоцилиндра с учетом особенности конструкции зажимного механизма приспособления.

На рис. 5.2 и 5.3. представлены схемы для расчета силы на штоке пневмоцилиндра.

Рисунок 5.2 - Схема для расчета усилия на штоке пневмоцилиндра (схема 1)

Рассмотрим схему на рис. 5.2. Как видно из рисунка:

где     КПД, учитывающий потери на трение в шарнире.

Следовательно:

Рассмотрим схему на рис. 5.3.

Для расчета силы Q составим следующую систему уравнений:

Из уравнения (1) следует:

 (3)

Подставив уравнение (3) в уравнение (2), получим:

Рисунок 5.3 - Схема для расчета усилия на штоке пневмоцилиндра (схема 2)

В приспособлениях применяют зажимные механизмы двух типов. К первому типу относятся самотормозящие зажимные механизмы (винтовые, клиновые, эксцентриковые и т.д.). В этих устройствах величина упругого отжима прямо пропорционально приложенным силам. К устройствам второго типа относятся пневматические, гидравлические механизмы прямого действия. В этих устройствах без самоторможения величина отжима зажимного элемента сначала меняется по линейному закону из-за упругих деформаций звеньев, а затем при определенном значении прилагаемой силы элемент может резко переместиться на значительную величину.

Отношение сил Р1 и Р2, соответствующих моменту отрыва заготовки от опор приспособления с зажимным устройством первого и второго типов, можно определить по формуле [9, стр. 68]:

Где  жесткость зажимных и установочных элементов приспособления.

Из вышеприведенной формулы следует:

Для расчета силового привода можно брать приближенно [9, стр. 81]:

Следовательно:

Сила на штоке поршневого пневмоцилиндра (тянущая сила):

где  - давление воздуха в сети;

D - диаметр поршня;

d - диаметр штока (принимают );

h = 0,85¸0,90 - КПД цилиндра.

Следовательно:

Отсюда:

Принимаем из рекомендуемого ряда D = 0,1 м.

6.       Расчет погрешности механической обработки детали в приспособлении

Цель проверочного точностного расчета заключается в оценке возможности получения при обработке заготовки в разработанном приспособлении точности размеров и взаимного расположения поверхностей, заданных в чертеже детали.

В основу расчета положено необходимое условие обеспечения точности при обработке на настроенных станках:

где Т - допуск на выдерживаемый в данной операции размер заготовки или требование к точности взаимного положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно необрабатываемой;

Då - суммарная погрешность обработки заготовки в приспособлении.

В общем случае суммарная погрешность Då складывается из первичных погрешностей, обусловленных влиянием многочисленных факторов, и может быть определена по формуле:

где К - коэффициент, характеризующий отклонение действительных кривых распределения погрешностей от кривых нормального закона распределения (при обработке на настроенных станках К = 1,2);

eу - погрешность установки заготовки в приспособлении;

Dн - погрешность настройки станка;

Dобр. - погрешность данного метода обработки;

åDф - суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка и деформаций заготовки при ее закреплении.

Погрешность установки заготовки в приспособление:

где eб - погрешность базирования;

eз - погрешность закрепления;

eпр - погрешность положения заготовки, вызываемая неточностью изготовления приспособления.

Погрешность положения заготовки:

где     погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов;

погрешность, обусловленная износом установочных элементов приспособления.

погрешность установки приспособления на станке.

При наличии в приспособлении кондукторной втулки погрешность настройки станка определяется по формуле:

где Dн1 - допуск на размер, соединяющий опорную поверхность приспособления и ось кондукторной втулки;

Dн2 - увод режущего инструмента;

Dн3 - максимальный зазор между сменной втулкой и промежуточной втулкой;

Dн4 - эксцентриситет сменной втулки.

Величина увода режущего инструмента определяется по формуле:

где S - максимальный зазор между инструментом и кондукторной втулкой;

h - высота кондукторной втулки (h = 26 мм.);

а - зазор между торцом кондукторной втулки и заготовкой (а = 8 мм);

b - глубина сверления (b = 5 мм.).

В общем случае:

где s - среднее квадратичное отклонение, характеризующее точность данного метода обработки (s = 0,02…0,0002 мм).

Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности åDф определяется геометрическими неточностями станка и деформацией заготовки при ее закреплении. К геометрическим неточностям сверлильных станков относятся - биение шпинделя, неперпендикулярность оси вращения шпинделя плоскости станка (åDг = 0,015…0,020 мм).

Расчет погрешности выполнения размера 7±0,2 (размер 2)

Погрешность установки заготовки в приспособлении

Т.к. конструкторская и технологическая базы совпадают, то погрешность базирования равна нулю:

Погрешность закрепления eз = 0, т.к. сила закрепления направлена перпендикулярно выполняемому размеру.

Погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов в данном случае определяется допуском на размер, соединяющим опорную поверхность (опорная пластина поз. 20) и ось направляющей скалки поз. 46 - размер 40,5±0,05 - см. ПСКП.219149.000 ВО:

Погрешность установки приспособления на столе станка определяется максимальным зазором между отверстием кондукторной втулки и специальной оправкой, предназначенной для установки приспособления на столе вертикально-сверлильного станка.

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки [3, т.1, стр. 564]:

Æ.

Предельные отклонения диаметра оправки Ø8,2h6:

Æ

Следовательно:

Погрешность, возникающая вследствие износа установочных элементов приспособления eи [3, т.1, стр. 534]:

-         твердость рабочей поверхности опоры поз.20 (см. ПСКП.219149.000 ВО) HV 470-615;

-         критерий износостойкости с учетом материала заготовки и опоры П1= 0,97 (для стальной незакаленной заготовки и материала опоры - Сталь 20Х);

          сила, действующая по нормали на опору R3 = 179,98 Н;

          номинальная площадь касания с базой заготовки F = 320 мм2;

          критерий нагружения опор П2 = R2/(F×HV) = 179,98/(320×470) = 0,0012;

          износостойкость опор С = m - m1×П1 - m2×П2 = 6832 - 4287×0,97 - 293750×0,0012 = 2321 установка/мкм;

          поправочный коэффициент:

К = Кt×KL×Kу,

где     Кt - коэффициент, учитывающий время неподвижного контакта заготовки с опорами (машинное время обработки);

KL - коэффициент, учитывающий влияние длины L пути скольжения заготовки по опорам в момент базирования (при L ≤ 25 мм KL = 1,0);

Kу - коэффициент, учитывающий условия обработки (при сверлении с охлаждением Kу = 0,94).

Следовательно:

-         фактическая износостойкость Сф = C/К = 2321/0,074 = 31364 установки/мкм;

-         погрешность от износа опоры  = Nгод/Сф = 80000/31364 = 2,6 мкм = 0,0026 мм.

Таким образом:

Следовательно:

Погрешность настройки станка

Допуск на размер, определяющий положение установочной поверхности относительно оси кондукторной втулки (размер 7±0,02 см. БНТУ ПСКП.219149.000 ВО) Dн1 = 0,04 мм.

Увод инструмента. Произведем расчет максимального зазора между кондукторной втулкой и инструментом.

Предельные отклонения диаметра инструмента (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 563]:

Æ

Следовательно:

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 564]:

Æ.

Следовательно:

Максимальный зазор между кондукторной втулкой и промежуточной втулкой:

          диаметр кондукторной втулки d = 14g6;

          диаметр промежуточной втулки D = 14Н7;

-   максимальный зазор Dн3 = Smax = Dmax - dmin = 14,018 - 13,983 = 0,035 мм.

Эксцентриситет специальной втулки [3, т.1, стр.275]:

Следовательно:

Погрешность метода обработки

При использовании кондукторной втулки для направления режущего инструмента:

Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка (биение шпинделя станка)

åDг  0,015· мм.

Суммарная погрешность

Следовательно, условие обеспечение точности выполняется (0,204 мм< <0,400 мм).

Расчет погрешности выполнения размера 9±0,2 (размер 3)

Погрешность установки заготовки в приспособлении

Т.к. конструкторская и технологическая базы совпадают, то погрешность базирования равна нулю:

Погрешность закрепления eз = 0, т.к. сила закрепления направлена перпендикулярно выполняемому размеру.

Погрешность при изготовлении и сборке установочных элементов в данном случае определяется допуском на размер, соединяющим опорную поверхность (опорная пластина поз. 21) и ось направляющей скалки поз. 46 - размер 33±0,04 - см. ПСКП.219149.000 ВО:

Погрешность установки приспособления на столе станка определяется максимальным зазором между отверстием кондукторной втулки и специальной оправкой, предназначенной для установки приспособления на столе вертикально-сверлильного станка.

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки [3, т.1, стр. 564]:

Æ.

Предельные отклонения диаметра оправки Ø8,2h6:

Æ

Следовательно:

Погрешность, возникающая вследствие износа установочных элементов приспособления eи [3, т.1, стр. 534]:

-         твердость рабочей поверхности опоры поз.21 (см. ПСКП.219149.000 ВО) HV 470-615;

-         критерий износостойкости с учетом материала заготовки и опоры П1= 0,97 (для стальной незакаленной заготовки и материала опоры - Сталь 20Х);

          сила, действующая по нормали на опору R2 = 484,78 Н;

          номинальная площадь касания с базой заготовки F = 480 мм2;

          критерий нагружения опор П2 = R2/(F×HV) = 484,78/(480×470) = 0,0021;

          износостойкость опор С = m - m1×П1 - m2×П2 = 6832 - 4287×0,97 - 293750×0,0021 = 2056 установок/мкм;

          поправочный коэффициент:

К = Кt×KL×Kу,

где     Кt - коэффициент, учитывающий время неподвижного контакта заготовки с опорами (машинное время обработки);

KL - коэффициент, учитывающий влияние длины L пути скольжения заготовки по опорам в момент базирования (при L ≤ 25 мм KL = 1,0);

Kу - коэффициент, учитывающий условия обработки (при сверлении с охлаждением Kу = 0,94).

Следовательно:

-         фактическая износостойкость Сф = C/К = 2056/0,074 = 27783 установки/мкм;

-         погрешность от износа опоры  = Nгод/Сф = 80000/27783 = 2,9 мкм = 0,0029 мм.

Таким образом:

Следовательно:

Погрешность настройки станка

Допуск на размер, определяющий положение установочной поверхности относительно оси кондукторной втулки (размер 9±0,025 см. ПСКП.219149.000 ВО) Dн1 = 0,05 мм.

Увод инструмента. Произведем расчет максимального зазора между кондукторной втулкой и инструментом.

Предельные отклонения диаметра инструмента (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 563]:

Æ

Следовательно:

Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторной втулки (для сверла нормальной точности) [3, т.1, стр. 564]:

Æ.

Следовательно:

Максимальный зазор между кондукторной втулкой и промежуточной втулкой:

          диаметр кондукторной втулки d = 14g6;

          диаметр промежуточной втулки D = 14Н7;

-   максимальный зазор Dн3 = Smax = Dmax - dmin = 14,018 - 13,983 = 0,035 мм.

Эксцентриситет специальной втулки [3, т.1, стр.275]:

Следовательно:

Погрешность метода обработки

При использовании кондукторной втулки для направления режущего инструмента:

Суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка (биение шпинделя станка)

åDг  0,015· мм.

Суммарная погрешность

Следовательно, условие обеспечение точности выполняется (0,187 мм< <0,400 мм).

Данные о расчете погрешностей сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 Данные о погрешностях выполнения размеров

Выводы

В результате выполнения курсового проекта было разработано специальное сверлильное приспособление, предназначенное для сверления сквозного отверстия в детали «Кронштейн». В ходе выполнения курсового проекта была разработана техническая документация на данное приспособление, включающее в себя: чертеж детали, операционный эскиз на данную операцию и данный переход, принципиальная кинематическая схема приспособления, чертеж общего вида приспособления и рабочие чертежи отдельных деталей в количестве пяти штук.

Разработка приспособления велась на основании существующих приспособлений, анализ которых приведен в пункте 3. Также в пояснительной записке приведены соответствующие силовые расчеты и расчеты на точность.

Таким образом, разработанное в данном курсовом проекте приспособление является работоспособным и отвечает всем требованиям технического задания и требованиям по точности выполнения размеров.

Литература

сверлильный приспособление отверстие обработка

1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975, 654 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. М.: Машиностроение, 1980, Т.1 728 с.; Т.2 560 с.; Т.3 560 с.

3. Станочные приспособления. Справочник. Под ред. Б.Н.Вардашкина и А.А.Шатиловой. В 2-х т. М.: Машиностроение, 1984, Т.1 592 с.; Т.2 656 с.

. Косов Н.П. Станочные приспособления. М.: Машиностроение, 1968, 216 с.

5. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. М.: Машиностроение, 1979, 304 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова - М.: Машиностроение, 1986, 496 с.

. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. М.: Машиностроение, 1965, 460 с.

8. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». - М.: Машиностроение, 1985. 184 с.

9. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1982. - 277 с.