Тиски для базирования и закрепления заготовок плоских деталей

Тиски для базирования и закрепления заготовок плоских деталей

Содержание

Введение

. Конструкторский раздел

.1 Назначение, устройство и принцип работы приспособления

.2 Проверка условия выполнения правила шести точек

.3 Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении

.4 Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

.5 Расчет основных параметров привода приспособления

.6 Расчет на прочность деталей приспособления

.7 Расчет экономической эффективности приспособления

.8 Мероприятия по экономии материальных и энергетических ресурсов

.9 Мероприятия по эргономике и охране труда

Заключение

Список используемых источников

Введение

Технологическая оснастка составляет двадцать процентов себестоимости изделий машиностроения. Самой сложной и дорогой частью оснастки являются приспособления. Из находящихся в эксплуатации многих десятков миллионов приспособлений - девяносто процентов составляют станочные приспособления для установки заготовок и инструмента. Приспособления - это дополнительные устройства к оборудованию, применяемые при выполнении операций обработки, сборки, контроля и испытания заготовок и изделий. С помощью технологической оснастки устраняется необходимость разметки и выверки заготовок. При этом возрастает производительность, расширяются технологические возможности, обеспечивается переналаживаемость (гибкость) оборудования, улучшаются эксплуатационные свойства и качество деталей и соединений; создаются возможности многостаночного обслуживания, совмещенной обработки, механизации и автоматизации производства, снижения квалификации и потребности рабочих; улучшаются условия и безопасность труда. Все перечисленные факторы приводят к повышению качества изделий машиностроения и снижению их себестоимости, затрат на ремонт и обслуживание.

Сказанное еще раз подтверждает то, что инженер-машиностроитель должен знать основы разработки технологической оснастки, ее разновидности, типовые конструкции; уметь анализировать используемые конструкции и их соответствие требованиям конкретного производства; обладать умениями и навыками проектирования оснастки.

1. Конструкторский раздел

1.1    Назначение, устройство и принцип работы приспособления

Тиски предназначены для базирования и закрепления заготовок плоских деталей при обработке их на фрезерных и сверлильных станках с ЧПУ.

Тиски состоят из основания и поворотного корпуса со встроенным пневмоцилиндром.

При повороте рукоятки распределительного крана в положение зажима сжатый воздух поступает в штоковую полость пневмоцилиндра, в результате чего поршень со штоком опускается вниз, поворачивая по часовой стрелке рычаг. Рычаг перемещает подвижную губку.

Быстрая переналадка неподвижной губки осуществляется поворотом с помощью рукоятки против часовой стрелки, при этом выступ планки выходит из паза корпуса тисков. Затем губку перемещают в требуемое положение до тех пор, пока выступ планки не войдет в соответствующий паз корпуса.

1.2    Проверка условия выполнения правила шести точек

Рисунок 1 - схема лишения степеней свободы

тиски фрезерный погрешность экономический

Из механики известно, что всякое твердое тело имеет шесть степеней свободы: три возможных перемещения вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат и три возможных вращения вокруг них.

Данная схема базирования лишает деталь пяти степеней свободы: (точки 1, 2, 3), одного перемещения вдоль одной координатной оси и вращения вокруг двух других осей. Цилиндрическая поверхность выполняет функцию двойной опорной базы и лишает деталь двух степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей.

1.3 Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на требуемый размер обрабатываемой детали режущего инструмента.

Погрешность базирования возникает тогда, когда измерительная база не совпадает с установочной.

Рисунок 2 - схема базирования детали в приспособлении

Погрешность базирования для ширины паза Н равна нулю, поскольку заданный размер обеспечивается конструкцией режущего инструмента.

Погрешность базирования для глубины паза принимают:

 мм,

где Т_L - допуск на длину L, мм, вычисляют по формуле:

мм, (1)

где es - верхнее отклонение

es=0;

ei - нижнее отклонение

ei=-0,19

Необходимо, чтобы выполнялось условие

,19<0,25

Условие выполняется, следовательно при выбранной схеме базирования возможно получение заданного размера.

1.4 Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

Рисунок 3 - Схема установки и закрепления детали

Усилие зажима W, Н, вычисляют по формуле:

 Н (2)

где К - коэффициент запаса, вычисляют по формуле:

К=К₀*К₁*К₂*К₃*К₄*К₅*К₆=1,5*1*1,2*1*1*1*1=1,8 (3)

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса во всех случаях

К₀=1,5;

К₁ - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок

К₁=1;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента

К₂=1,2;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистости резания при точении

К₃=1;

К₄ - коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления

К₄=1;

К₅ - коэффициент, учитывающий эргономику зажимных элементов

К₅=1;

К₆ - коэффициент, учитываемый только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть обрабатываемую деталь

К₆=1;

P_z - сила резания, Н, вычисляют по формуле:

H (4)

С_р=68,2;

t - глубина резания

t=4мм;

S_z - подача на зуб

S_z=0,12 об/мин;

В - глубина паза

В=4 мм;

Z - число зубьев

Z=2;

D - диаметр фрезы

D=6 мм;

n - частота вращения

n=163 мин^-1;

q, w, x, y, u - коэффициенты, влияющие на диаметр, частоту вращения, глубину резания и подачу на зуб, глубину паза

q=0,86;

w=0;

x=0,86;

y=0,72;

u=1;

К_mp=0,8;

f₁=f₂ - коэффициенты трения в местах контакта детали и приспособления;

Усилие, создаваемое рычагом посредством пневмоцилиндра Q, Н, вычисляют по формуле:

=Н (5)

где W - усилие зажима=3998 Н;₁ - высота рычага₁=55 мм;₂ - расстояние между центрами пневмоцилиндра и рычага₂=70 мм;

Рисунок 4 - схема, определяющая тянущее усилие

1.5 Расчет основных параметров привода приспособления

Диаметр цилиндра D_ц,мм, вычисляют по формуле:

 мм (6)

где Q - тянущая сила

Q=3141Н;

π - постоянная

π=3,14;

р - давление сжатого воздуха

р=0,6 МПа;

η - коэффициент полезного действия

η=0,9;

Выбираем из стандартного ряда D_ц=100 мм.

Таблица 1 - параметры пневмоцилиндра

1.6 Расчет на прочность деталей приспособления

Прочность - одно из основных требований, предъявляемыхк деталям и приспособлениям в целом. Прочность деталей может регламентироваться по коэффициентам запаса или номинальным допускаемым напряжениям. Расчеты по номинальным напряжениям менее точны ипрогрессивны, но значительно прощею С помощью расчета деталей приспособления на прочность можно решать две задачи:

         проверку на прочность уже существующих деталей с определенными размерами сечений путем сравнения фактических напряжений с допускаемыми. Такой расчет называется проверочным;

         определение размеров сечений деталей - предварительный проектный расчет.

Расчет на прочность деталей в виде стержня, нагруженного осевой силой по допускаемым напряжениям растяжения (сжатия) осуществляют по формуле:

σ_р=≤[σ_р], (7)

σ_р==26,

≤196,

где σ_р - фактическое напряжение растяжения (сжатия), МПа;

W - расчетная сила, Н,

W=3998Н;

d - диаметр опасного сечения,

d=14мм;

π=3,14;

[σ_р] - допускаемое напряжение растяжения (сжатия), МПа,

[σ_р]=196МПа;

Рисунок 5 - схема расположения опасного сечения у детали в виде стержня

Условие выполняется.

Для прямоугольной фигуры условие на прочность осуществляют по следующим формуле:

σ_р=≤[σ_р], (8)

σ_р==53,

<110

где σ_р - фактическое напряжение растяжения (сжатия), МПа;

W - расчетная сила,Н,=3998Н;

S - площадь опасного прямоугольного сечения,

S=a*b=5*15=75мм²

[σ_р] - допускаемое напряжение растяжения (сжатия), МПа,

[σ_р]=110МПа;

Рисунок 6 - схема расположения опасного сечения у прямоугольной фигуры

1.7 Расчет экономической эффективности приспособления

Определение экономической эффективности основывается на определении приведенных затрат. Объективность принимаемых технических решений при создании новых приспособлений, их механизации, автоматизации и механизации всегда должна быть подтверждена расчетом экономической эффективности использования прогрессивной оснастки, главным показателем которой является снижение себестоимости выпускаемой продукции.

Расчет экономической эффективности рекомендуется выполнять на ЭВМ. Для этого необходимо подготовить исходные данные:

Т_шт - штучное время обработки каждой заготовки на данной операции,ч;

Т_ст - часовая ставка рабочего первого разряда (повременная оплата труда);

К_тар - тарифный коэффициент соответствующего разряда;

n - количество деталей проектируемого приспособления;

Т_с - срок службы приспособления;

Z - процент цеховых накладных расходов, принимаем 200%;

В - годовой объём выпуска деталей.

1.8 Мероприятия по экономии энергетических и материальных ресурсов

Расчет эканомии электроэнергии Э, кВт*час,за счет применения механизированного приспособления определяют по формуле:

Э=ΔN*(Т_шт1-Т_шт2)*0,98=1,8*(4,1-3,9)*0,98=0,35кВт*час (9)

где ΔN - активные потери мощности,

ΔN=Ν₁- Ν₂=4-2,2=1,8 кВт,

где Ν₁ - мощность двигателя, оборудования по заводскомы варианту, мощность электродвигателя станка 2Н135,

Ν₁=4 кВт;

Ν₂ - мощность электродвигателя станка 2Н125,

Ν₂=2,2 кВт;

Т_шт1 - штучное время по заводскому варианту,

Т_шт1=4,1мин;_шт2 - штучное время по принятому в рассчете варианту,_шт2 =3,9мин;

,98 - коэффициент, учитывающий увеличение нагрузочных потерь.

Материалы для деталей (элементов) приспособлений следует выбирать исходя из условий работы и эксплуатационных требований, предъявляемых к этим деталям. Так, к установочным элементам приспособлений, которые являются опорами заготовки в приспособлении и определяют ее положение в пространстве, предъявляются требования к точности, прочности, жесткости, износостойкости. Применительно к зажимным элементам на первый план выдвигаются прочность, жесткость и надежность. Корпуса объединяют в единую конструкцию элементы приспособления и воспринимают все силы, действующие на заготовку в процессе ее закрепления и обработки. Поэтому они должны обладать достаточно высокой прочностью, жесткостью и длительное время сохранять точность расположения рабочих поверхностей. Подобные требования предъявляются и к другим элементам приспособлений. В определенной степени многие из названных требований обеспечиваются конструкцией и размерами деталей приспособлений. А вот износостойкость, прочность и жесткость элементов и компактность приспособлений в большей части зависят от правильного выбора конструкционных материалов, химико - термической, отделочной обработки покрытий.

Для неответственных деталей приспособления рекомендуется выбирать дешевые материалы.

1.9 Мероприятия по эргономике и охране труда

Приспособления, как и любые механизмы, являются источниками повышенной опасности для окружающих. Поэтому при проектировании необходимо обеспечить соблюдение ряда условий, обеспечивающих удобную и безопасную работу при использовании приспособления.

Для оценки эргономических качеств приспособления в совокупности со станком и удобства обслуживания целесообразно воспользоваться координатной сеткой с нанесенными на ней контурами станка, приспособления и зон размещения органов управления.

Рисунок 7 - Зоны расположения узлов управления станком и приспособлением

Другим важным эргоономическим требованием является соблюдение допустимых нагрузок, которые не должны превышать 10 Н, если работает кисть руки; 20…40 Н - рука до локтя и 80…100 Н - вся рука.

В зоне расположения рукояток и маховиков не должно быть никаких выступающих частей, которые могут нанести травму работающему или мешать ему.

Не допускается применение выступающих винтов. Все детали в зоне работы рук должны быть закруглены и не иметь острых кромок, углов.

Требования по технике безопасности заключаются в том, чтобы при использовании приспособлений были созданы такие условия работы, которые исключали бы возможность травмирования рабочего при установке или съеме детали, а также во время ее обработки. Наружные элементы станочных приспособлений не должны иметь острых углов, кромок, неровных поверхностей, представляющих собой источник опасности. Все наружные элементы должны быть скруглены радиусами не менее 1 мм. Выступающие за габариты станка элементы приспособления не должны мешать его работе и ограничивать доступ к органам управления. Для исключения травмирования рук при установке детали предусматриваются специальные ниши для безопасного размещения руки, вводятся блокировочные устройства, не позволяющие включить привод зажима или других движущихся частей при нахождении в рабочей зоне руки рабочего. Зазоры между подвижными частями должны быть не более 5 мм, что устраняет возможность попадания в зазор руки рабочего.

Заключение

При выполнении курсового проекта по дисциплине «Проектирование технологической оснастки» были закреплены знания пройденных дисциплин: «Математика», «Материаловедение», «Инженерная графика», «Техническая механика», «Технологическая оснастка», «Организация машиностроительного производства», «Обработка материалов и инструмент», «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки», «гидропривод и гидропневмоавтоматика».

Объектом данного курсового проекта является фрезерное приспособление. Были изучены методы расчета и выбор элементов приспособления, получены навыки проектирования, которые позволяют обеспечить необходимый технический уровень, надежность и долговечность приспособления, были выявлены и изучены мероприятия по экономии материальных ресурсов, эргономике и охране труда, высчитана экономия электроэнергии.

Список используемых источников

1.      Антонюк В. Е. Технологическая оснастка: учеб. Пособие / В. Е. Антонюк [ и др.]. - Минск: и из - во Гребцова, 2011 - 376с.: ил.

.        Антонюк В. Е. Конструктор станочных приспособлений. : справочное пособие / В. Е. Антонюк. - Минск: Беларусь, 2012. - 400с. : ил.

.        Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений: учебное пособие / А. П. Белоусов. - Москва: Высшая школа, 1980. - 240с.: ил.

.        Горохов В. А. Проектирование технологической оснастки: Учебник для студ. машиностроительных специальностей высших учебных заведений / В. А. Горохов. -Минск: «Бервита», 2011. - 344с.

.        Кузнецов Ю. И. Оснастка для станков с ЧПУ: справочник / Ю. И. Кузнецов, А. Р. Маслов, А. Н. Байков. - 2 - е издание. - Москва: Машиностроение, 2014 - 112с. :ил.

.        Кузнецов Ю. И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов: учеб. Пособие / Ю. И. Кузнецов - Москва: Машиностроение, 2010. - 112с. : ил.

.        Реван С. А. Проектирование технологической оснастки: Учебно - методическое пособие для учащихся средних специальных учебных заведений / С. А. Реван. - Липецк: 2011. - 121с. : ил.