Проектирование станочного приспособления для сверления 2-х отверстий под резьбу М2,5 в детали 'Корпус'

Контрольная работа

Проектирование станочного приспособления для сверления 2-х отверстий под резьбу М2,5 в детали «Корпус»

Введение

Подготовка производства новых изделий включает в себя проектирование и изготовление соответствующей технологической оснастки, которая в общем объёме средств технологического оснащения составляет примерно 50%.

Применение станочных приспособлений позволяет:

1.  устранить разметку заготовки перед обработкой, повысить её точность,

2.      повысить производительность и облегчить условия труда рабочего в результате механизации приспособлений;

.        снизить себестоимость продукции

.        облегчить условия работы и её безопасность

.        расширить технологические возможности используемого оборудования

.        организовать многостаночное обслуживание

.        применить технически - обоснованные нормы времени, сократить число рабочих, потребных для выпуска продукции

.        надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением её жесткости в процессе обработки;

.        стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего.

В данном проекте рассматривается анализ станочного приспособления.

1. Задание на проектирование технологической оснастки

Требуется спроектировать приспособление для обработки двух параллельных радиально расположенных относительно оси детали отверстий Æ2,05^+0,09 под резьбу М2,5.

Заготовка обрабатывается на вертикально-сверлильном станке 2Н135 с использованием кондуктора. Применение кондуктора позволит выполнить 2 диаметрально - расположенных отверстия за одну установку, снизить трудоемкость обработки, и повысить стабильность и точность выполнения на данной операции.

Обязательное домашнее задание содержит в себе: расчетно-пояснительную записку, чертеж общего вида приспособления, спецификацию, чертеж обрабатываемой детали.

2. Выбор маршрута обработки детали до выполняемой операции

Для заготовки выбирается пруток качественной конструкционной стали марки 45 ГОСТ 1050-88 обычной точности Æ44^+0,4_-0,7, круг стальной горячекатанный ГОСТ 2590-2006.. Состояние поставки материала - прокат круглый, закаленный с высоким отпуском. Материал обладает хорошей механической обрабатываемостью и прокаливаемостью и применяется для нормализованных, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется повышенная прочность;

Изготовление детали производится в последовательности операций обработки по следующему маршруту:

После каждой выполненной операции производится контрольная операция на соответствие выполнения размеру чертежа.

3. Выбор и обоснование схемы базирования и закрепления детали

приспособление силовой деталь корпус

Базирование детали осуществляют для обеспечения ее однозначного положения при выполнении операции.

Для придания заготовке ориентированного положения базируем ее по плоскости (установочная база, по точкам 1, 2, 3), и внутренней цилиндрической поверхности (двойная направляющая база, по точкам 4, 5), угловое положение - по отверстию (т. 6). и закрепление заготовки - равномерно распределенными по окружности силами Р₁, Р₂ и Р₃, направленными по нормали к её установочной базе.

Заготовка упирается на фланец оправки, жестко установленной в основании приспособления, а двойной направляющей цилиндрической базой центрируется по её цилиндрической поверхности Æ22,5^+0,023. Ориентация заготовки в угловом положении выполняется фиксацией по отверстию Æ3^+0,01 штырем. При выполнении двух отверстий Æ2,05^+0,09 штырь фиксирует угловое каждое положение заготовки так, как показано на сборочном чертеже (разрезы Е-Е и Ж-Ж). Зажим заготовки осуществляется через шайбу при помощи гайки со сферическим торцом, навинченной на резьбовом конце оправки. Таким образом, для обеспечения точности обработки необходимо лишить заготовку 6 степеней свободы, что обеспечивается данным приспособлением.

4. Обоснование необходимости создания специального приспособления типа «Кондуктор»

Для эффективного использования станков к станочным приспособлениям предъявляется ряд требований:

Для обеспечения высокой точности обработки детали приспособления должны быть выполнены с высокой точностью. Погрешности базирования и закрепления должны быть сведены к минимуму.

Конструкция приспособления не должна быть наиболее податливым звеном системы СПИД, чтобы использовать полную мощность станка на черновых операциях и обеспечивать высокую точность на чистовых операциях.

Приспособление должно обеспечивать возможность подхода инструмента к поверхности заготовки.

Приспособление должно обеспечивать сокращение времени зажима-разжима заготовки.

Для сокращения времени переналадки станков приспособления должны обеспечивать возможность их быстрой смены или переналадки.

Деталь имеет два смещенных вдоль оси радиальных диаметрально-расположенных отверстия выполненных под углом 90º±30’ относительно отверстия Æ3^+0,01 и под углом 90º±30’ относительно плоскости симметрии продольного паза 4^+0,08 в отверстии. Кондуктор позволит просверлить оба отверстия с одной установки. Точность положения отверстий обеспечивается кондукторными втулками и фиксирующим угловое положение штырем.

К разрабатываемой конструкции предъявляются следующие требования:

.        приспособление должно иметь относительно невысокую стоимость,

2.      приспособление должно иметь максимум унифицированных узлов и деталей, с минимальным количеством оригинальных деталей.

.        приспособление должно быть максимально простым и удобным для сборки и эксплуатации.

.        детали приспособления должны быть просты и технологичны при изготовлении

.        приспособление не должно быть слишком материалоемким и простым в изготовлении.

5. Описание конструкции и принципа действия приспособления

Данное приспособление предназначено для сверления 2-х диаметрально-расположенных отверстий по резьбу М2,5, смещенных от базового торца на расстоянии 3±0,5 и 13,5±0,2.

Исходными данными для проектирования приспособления являются чертеж обрабатываемой детали и паспортные данные станка.

Конструкция приспособления включает в себя плиту - основание, которое центрируется и крепится на столе станка по центральному станочному Т-образному пазу стола, размеры которого берем из паспорта станка 2Н135. Для центрирования приспособления предусмотрены два установочных пальца Æ18g6 - срезанный и цилиндрический, а для его крепления на столе на концах основания имеются два паза.

В основании жестко закреплена стойка, в которую запрессована оправка с осью, параллельной плоскости стола. На посадочном диаметре оправки базируется деталь по отверстию . Кондукторная планка также жестко крепится на этой же стойке.

В процессе обработки заготовка поворачивается вокруг оси оправки и фиксируется в 2-х положениях фиксатором по точному отверстиюÆ3^+0,01. Обрабатываемая заготовка устанавливается на оправке по посадочному диаметру и торцевой плоскости фланца, к которой она прижимается винтовым зажимом.

Для обеспечения точной обработки отверстий необходимо:

1.     установить заготовку на оправку приспособления.

2.      фиксировать угловое положение штырем Æ3g6

.        закрепить заготовку при помощи гайки M12.

.        совместить оси направляющей кондукторной втулки и сверла

.        просверлить поочередно 2 отверстия с поворотом и фиксацией детали в каждом положении.

.        раскрепить и снять деталь.

6. Расчет сил зажима детали в приспособлении

Сила зажима Q, прижимает деталь к установочной базе. Необходимо определить надежность закрепления детали. При сверлении отверстия возникает осевая сила резания Р₀, действующая по направлению сверления под углом. Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. При закреплении учитываются все силы, действующие на заготовку. Они могут быть представлены как сумма сил, стремящихся сместить заготовку в процессе обработки и суммы сил, препятствующих этому смещению.

Исходные данные для расчета сил зажима:

Рисунок 1 Схема приложения сил, действующих на заготовку.

Расчет коэффициента запаса прочности [2, с. 85]

Коэффициент запаса прочности для определения силы закрепления:

К=К_о х К₁ х К₂ х К₃ х К₄ х К₅ х К₆=1 х 1.15x 1 х 1.2 x 1 х 1=2.07,

где К₀ = 1.5 - коэффициент гарантированного запаса [2, с. 85]

К₁ = 1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях по [2, с. 85]

К₂ = 1.15 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента [2, с. 84 : табл. 9]

К₃ = 1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании [2, с. 85]

К₄ = 1.2 - коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления [2, с. 85]

К₅ = 1 - коэффициент, характеризующий эргономику зажимных механизмов

К₆ = 1 - коэффициент, учитывающий тип постоянной опоры по [2, с. 85]

Принимаем коэффициент запаса прочности К_р=2 [2, с. 85].

Определение силы резания и крутящего момента сверления.

На заготовку при сверлении действует сила резания, которую определяем по формуле:

Р₀ =С_р х D^qp x S^Yp x K_p, где

С_р =68, D =2 мм, S =0,18 мм/об, Y^p =0,7, q^p =1, K_p = 2. значеня показателей выбираем из справочника технолога-машиностроителя т. 2 [3] табл. 34 стр. 281 тогда Р₀ =68 х 2¹ x 0,18^0,7 x 2 =81,9 кГс

Также на заготовку при обработке действует крутящий момент М_кр, который определяем по формуле:

М_кр = С_м х D^qм x S^yм x K_р, где

С_м =0,0345, D =2 мм, S =0,18 мм/об, y^м =0,8, q^м =2, K_p = 2

тогда М_кр =0,0345 х 2² x 0,18^0,8 x 2 =0,07 кГм

Определение силы закрепления

Схема действия на заготовку сил представлена на рисунке 2. Центральным отв.Æ22,5^+0,023 заготовка базируется на жесткую цилиндрическую оправку. Зажим заготовки производится за счет прижимания ее к опорной поверхности с помощью резьбы М12.

Сила закрепления Q рассчитывается по формуле [4 стр. 203]:

, где

К_р =2 - к-т запаса прочности

f=0,15 - коэффициент трения

D=34 мм - диаметр расположения отверстий относительно оси заготовки

Откуда силу закрепления Q определим:

=538,6 Н

В качестве силового механизма выбираем центральный винтовой зажим с помощью гайки по резьбе М12. Номинальный диаметр резьбы Æ12 мм.

Момент кручения M_кр воспринимается трением гайки по торцевой поверхности.

Момент затяжки М = 0,1dQ = 0,1×12×538,6 =646,3 Н×мм

Момент открепления М’ = 0,125×12×538,6 = 807,9 Н×мм

7. Расчет силового элемента конструкции на прочность

Рассчитываю на прочность установочную оправку, на которую устанавливается деталь, которая зажимается гайкой через прижимную шайбу, для чего на её конце нарезана резьба М12. Произведем расчет резьбы на растяжение. Материал оправки - Сталь 45, предел прочности [s] = 16 кН/см ².

При этом необходимо выполнение условия прочности:

, где:

Предел текучести для Стали 45 равен s_т=300 МПа=300 Н/см² [2].

[s]_р=0,6s_т [s]_р=0,6×300 = 180 МПа = 18×10³ Н/см²

F = 538,6Н - максимальная осевая сила, действующая на растягивание резьбы.

Опасным является сечение, ослабленное нарезкой.

Расчетный диаметр резьбы определяется по формуле: d_р=d - 0,94×p, где:

d - внешний диаметр резьбы, p=1,75 мм - крупный шаг резьбы М12.

Тогда d_р=12 - 0,94×1,75 = 10,355 мм = 1,0355 см             

 Н/см ²

Следовательно, выбранная резьба удовлетворяет условию прочности.

8. Расчет приспособления на точность

Для выполнения точностных расчетов составим схему базирования (рис. 2), на котором покажем элементы, определяющие положение и направление движения инструмента, кондукторную втулку.

Исходные данные для точностного расчета приспособления:

Рисунок 2 Схема базирования детали на операции сверления 2-х отверстий Æ2,05^+0,09

Данная схема базирования лишает заготовку 6 степеней свободы. Это обеспечивает полную неподвижность заготовки при обработке.

Произведем расчет точности приспособления в соответствии с существующей методикой.

Определим погрешность базирования - e_d

деталь базируется по Æ22,5  и торцу

e_d = 0,023+0,020 = 0,043 мм - максимальный зазор между оправкой и установочной базой заготовки

назначим погрешность закрепления - e_з = 0,050 мм [6] табл. 4.13

рассчитаем погрешность настройки инструмента - D_н:

,014 мм - нижнее отклонение диаметра сверла Æ2,05h8

,016 мм - верхнее отклонение отверстия диаметра постоянной кондукторной втулки Æ2,05F7

S = 0,014 + 0,016 = 0,030 мм. - максимальный зазор между сверлом и кондукторной втулкой (рис. 3)

= 12 мм - высота кондукторной втулки= 6 мм - зазор между втулкой и поверхностью для отверстия Д₁ и а=7,4 мм - для Д₂= 4,75 мм - глубина сверления для отверстия Д₁ и b=5,75 мм - для Д₂

Тогда:

для отверстия Д₁ - 0,042 мм

для отверстия Д₂ -  0,048 мм

0,029 мм-зазор между кондукторной и переходной втулкой в отверстиях Æ6,3 H7/g6

0,005 мм - эксцентриситет между наружной и внутренней поверхностями кондукторной втулки

Тогда:

для отверстия Д₁ - 0,051 мм

для отверстия Д₂ - 0,056 мм

выберем экономическую точность w и рассчитаем погрешность обработки-D_обр:

D_обр = m×w, где

m=0,5 при точности 8 квалитета и выше.

Средняя экономически достижимая точность при сверлении - 11 квалитет,

т.е. w = 0,090 мм.

D_обр = 0,090×0,5 = 0,045 мм.

рассчитаем суммарную погрешность положения заготовки - e_пр, обусловленную неточностью приспособления:

, где

x = 0,8-0,85 - коэффициент, принимаемый во внимание, когда погрешность базирования равна не нулю;

d = 0,4 мм - допуск на р-р от оси обрабатываемого отверстия Д₁ до торца - 13,5±0,2 мм.

d = 1,0 мм - допуск на р-р от оси обрабатываемого отверстия Д₂ до торца - 3±0,5 мм.

Тогда

0,298 мм - для отверстия Д₁

0,897 мм - для отверстия Д₂

определим составляющие погрешности, обусловленные неточностью приспособления - d_у, d_и

d_у =0,020 мм - погрешность установки приспособления на станке из-за неточности изготовления посадочных мест [10] стр. 500

d_и = 0 мм - погрешность износа деталей приспособления

рассчитаем допуск размера собранного приспособления - Sd_i по формуле:

Тогда

для отверстия Д₁ -  мм

для отверстия Д₂ -  мм

Т.о., чтобы выдержать размеры детали, на сборочном чертеже приспособления следует проставить более точные допуски на размеры от торца до осей кондукторных втулок, а именно: 13,5±0,15 мм и 3±0,45 мм.

Список литературы

1.  Справочник контролера машиностроительного завода. Допуски посадки, линейные измерения/ Под ред. А.И. Якушева - 3-е изд., перераб. И доп. - Машиностроение 1980. - 52 с.

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

.        Белоусов А.Л. Проектирование станочных приспособлений: Учебное пособие для учащихся техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1980. - 240 с., ил.

.        Методические указания к выполнению контрольной работы по проектированию станочных приспособлений для студентов специальностей: 7.090202, 7.090203, 7.090204 для всех форм обучения / сост. Г.С. Чумаков, отв. за выпуск А.У. Захаркин Сумы 1997 г. - с. 34.

6.  Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов]. - 4-е изд., перераб. и доп. - мн.: Выш. школа, 1983. - 256 с., ил.

6. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с., ил.

. Горошкин А.К., ²Приспособления для металлорежущих станков², справочник - 7 изд., перераб. и дополн. - М.: ²Машиностроение², 1979 г.

. В.А. Ванин, А.Н. Преображенский, В.Х. Фидаров «Приспособления для металлорежущих станков» Тамбов, Издательство ТГТУ 2008 г.