2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Деталь обрабатывается на станке 2204ВМФ4, производство крупносерийное, программа выпуска (на каждую деталь) 5000 шт. Станочное приспособление на операцию 015 (токарная) с механизированным зажимом заготовки состоит из следующих элементов:
1. Установочные – пальцы: срезанный и цилиндрический.
2. Зажимные – плита с пальцами, прихваты пневмокамер.
3. Вспомогательные – 2- тумбы.
4. Крепежные - болты, штифты, винты.
5. Корпусные – корпус.
После очистки установочной зоны приспособления от стружки заготовку устанавливают отверстиями на пальцы и зажимают заготовку прихватом посредством пневмопривода.
Приспособление центрируется на столе станка и закрепляется тремя Т-образными болтами, входящих в пазы стола.
Количество гостированных деталей в приспособлении составляет 65% от общего числа элементов приспособления.
2.2. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА СРЕЗАННОГО ПАЛЬЦА
Исходные данные:
- межцентровые расстояния отверстий, мм:
для деталей 1,2 130±0,031;
для деталей 3,4 110±0,031;
- диаметр отверстия, мм:
для деталей 1,2 Æ29,5+0,33
;
для деталей 3,4 Æ27+0,33
;
- межцентровые расстояния пальцев, мм:
для деталей 1,2 130±0,015;
для деталей 3,4 110±0,015;
- диаметр цилиндрического пальца, мм:
для деталей 1,2 Æ29,5-0,01
-0,03
;
для деталей 3,4 Æ27-0,01
-0,03
;
Расчет ведем по формулам [12] с.274. Результаты сводим в таблицу 2.1
Таблица 2.1 Расчет размеров срезанного пальца
| Определяемая величина |
Расчетная формула |
Результат, для деталей 1,2 |
Результат, для деталей 3,4 |
| Наименьший зазор между цилиндрическим пальцем и отверстием - ∆/
|
, где Dо
Dц
|
0,01 |
0,01 |
| Зазор для срезанного пальца S |
,где у1
у- допуск на межцентровое пальцев |
0,036 |
0,036 |
| Min зазор между пояском срезанного пальца и отверстием ∆min |
,где b-ширина центрирующего пояска |
0,017 |
0,018 |
| Max Æ срезанного пальца Dсрз
|
|
Æ29,466 |
Æ29,964 |
| Итоговый расчетный Æ срезанного пальца |
Æ |
Æ |
2.3. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ В ЗАЖИМНОМ ПРИСПОСОБЛЕНИИ
Заготовка базируется по поверхности 185 мм.
(2.1) eдоп
= (2.2)
где dТ
- допуск на изготовляемый размер, мкм, dТ
=74 мкм
Ру
- сила упругих отжатий, н;
åDФ- суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности, зависящая от геометрических погрешностей станка и деформаций заготовки при ее закреплении, определяем по нормам точности на станки новые или прошедшие капитальный ремонт, для вертикально-фрезерного åDФ=10 мкм,
Δу
– колебание упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок, по [8] , с.27
J=Ру
/∆у , (2.3)
где ∆у
- смещение под действием этой силы, мкм.
По таблице 11 для станка вертикально- фрезерного станка при размере стола 500мм
J=20000*1000/400=50000 Н/мм.
Тогда для окончательного растачивания смещение составит :
J=3,8*60*102/180,5*1/50000=0,0025 мм ,
Δу
=2,57 мкм;
Δн
– погрешность настройки станка на выдерживаемый размер с учетом точностной характеристики применяемого метода обработки [38], с.71 , мкм:
, (2.4)
где ∆и
- допустимые погрешности измерения размеров, в зависимости от номинального размера и квалитета, мкм, табл.27 ∆и
=7;
∆р
– погрешность регулирования инструмента при наладке на размер, мкм, табл.26 ∆р
=2;
Кр
,Ки
- коэффициент, учитывающие отклонения законов распределения величин ∆и
, ∆р
от нормального закона распределения, 1и 1,14 соответсвенно;
(2.5)
где Δи
– погрешность от размерного износа режущего инструмента, мкм [8], с.84 ,мкм
, (2.6)
где L-длина резания ,мм,
D-диаметр обрабатываемого отверстия, мм, Ø80;
l-длина обрабатываемой поверхности , мм, 76;
u0
-размерный износ инструмента ,мкм, табл.29 u0
=2 .
,
где ΣΔст
–
=4 мкм (таблица 23 [8]);
ΣΔт
– колебание упругих объемных и контактных деформаций элементов технологической системы от нагрева за счет теплоты, выделяющейся при резании, от трения подвижных элементов системы и колебаний температуры в цехе.
Приближенно примем ΣΔт
= (0,3…0,4)·ΔΣ
[8, с.76]. Приравняв ΔΣ
к δт
, получим:
ΣΔт
=(0,3…0,4)·δт
=(0,3…0,4)·74=22,2 мкм.
eдоп
=
Для расчета приспособления на точность, должно выполняться следующее условие:
eУ
eдоп
Определим погрешность установки, [8]:
eУ
= (2.7)
где eБ
- погрешность базирования находим по формуле, мкм:
,
ε0
- допуск отверстия, мкм.
При этом, согласно [8] с.48 данная формула учитывает погрешность приспособления.
eЗ
- погрешность закрепления, принимаем 0,1 от допуска 1/3-1/10 от обрабатываемого размера: eЗ
=74/5=14,8 мкм.
eУ
=
Вывод: погрешность установки заготовки в приспособление меньше допустимой погрешности (36,2 мкм ≤ 50,62 мкм), следовательно, приспособление удовлетворяет требованиям по точности.
2.4. РАСЧЕТ ЗАЖИМНОГО УСТРОЙСТВА
LQ
=150 мм ;
LZ
=65 мм;
LX
=40.5 мм;
Рисунок 2.1 . Схема действия сил на деталь при растачивании.
Для определения сил зажима Q'
рассмотрим сумму моментов, создаваемых относительно точки О2
:
(2.8)
(2.9)
Определяем главную составляющую силы резания Рz исходя из мощности, необходимой для резания, Н:
N = 3,16 кВт
, [7], c.290
Отсюда РZ
,H :
,
.
Для уточнения сил зажима Q необходимо учесть, что деталь зажимается 2 прихватами, т. е. сила зажима Q/
делится на 2 ; кроме того расчетная сила зажима умножается на коэффициент запаса К :
К = К0
×К1
×К2
×К3
×К4
×К5
×К6
, [13], c.85 (2.10)
где К0
– коэффициент гарантированного запаса, К0
=1,5;
К1
- коэффициент вида обработки, черновая обработка К1
=1,20;
К2
- коэффициент учитывающий затупление инструмента,
К2
=1,6;
К3
- коэффициент типа резания, резание прерывистое, К3
=1,2;
К4
- коэффициент от типа зажима, зажим механизированный,
К4
=1,1;
К5
- коэффициент удобства расположения рукоятки, К5
=1,10;
К6
- коэффициент наличия крутящих моментов, К6
=1,00;
К =1,5 ´1,20 ´1,6´1,2 ´1,1 ´1,1 ´1,0 =4,18
.
По [9] таблице 7 с. 432 для тянущего усилия 2540 Н диаметр штока составляет Ø25 мм .
Конструкция приспособления предусматривает систему рычажного механизма (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 . Рычажная схема приспособления
По [13] с.408 сила, которая должна обеспечиваться приводом рассчитывается по формуле, Н :
, (2.11)
где Q-сила, необходимая для зажима детали, Н;
l1
-плечо силы, мм,-55;
l2
- плечо силы, мм,-95;
.
Для определения диаметра пневмокамеры воспользуемся формулой приближённого расчёта усилия Р на штоке пневмокамер одностороннего действия :
, (2.12)
где Р-усилие на штоке, Н;
D-диаметр пневмокамеры, мм;
d-диаметр опорной шайбы, мм;
р-давление сжатого воздуха, МПа;
Рк
-усилие сопротивления возвратной пружины, Н.
Для резинотканевой мембраны d=0.7D.
Давление сжатого воздуха р равно 0,4МПа.
Сопротивление пружины Рк
равно 800Н.
Тогда,
,
Определим диаметр пневмокамеры, мм:
Из табл.114 с.225 по [9] выбираем пневмокамеру, у которой диаметр диафрагмы больше 103 мм.
По [9] принимаем D = 120 мм (конструктивно, данная мембрана имеет такой размер в свету).
По таблице 18 [9] с.91 усилие, развиваемое выбранной камерой составляет 2700Н, т.о. привод удовлетворяет и это положение.
2.5. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЬНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Точность приспособления зависит от погрешности базирования и точности измерительного прибора.
Контролируемый параметр - угловой размер 10º±30'. Измерения производим с помощью зубчато- рычажного механизма, настройка которого производится на детали- эталоне, т.о. погрешность измерения составляет половину цены деления шкалы индикатора -0,005мкм
Рисунок 2.2 . Схема работы контрольного приспособления
Приспособление настраивается по эталону, при этом расстояния между пальцем, пуговкой индикатора и штифтом – постоянно. Индикатор при настройке выставляется на ноль, (т.о. погрешность измерения представляет собой сумму половины цены деления шкалы индикатора 0,01мм и погрешности эталона). При измерении приспособление центрируется 1 пальцем, т.к. при наличии 3 пальцев, в случае если размеры конусной поверхности находятся на границе допускаемых значений, приспособление не сможет войти в зону измерений (если конус уже номинала) или будет существовать зазор (если конус будет шире номинала). Для определения угла приспособление проворачивают.
Определим погрешность измерения: считаем, что погрешность эталона составляет 0,01 мм, тогда погрешность измерения составляет, мм:
ε=0,01+0,01=0,02.
Деталь считается годной, если показания индикатора не превышают 0,06 мм.