Введение.
Деталь: угольник верхний, годовой выпуск 36000 штук.
Предназначается в основном для соединения труб, клапанов, задвижек. Изготовляется из стали 20Л по ГОСТ 977 - 88 . Заменителями являются стали 25Л и 35Л. Назначение: шаботы, арматура, фасонные отливки деталей общего машиностроения, изготовляемые методом выплавляемых моделей, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от –40 до 450о
С. Сваривается без ограничений. Обрабатывается резанием в отожженном состоянии при твердости НВ 121 – 126. Сортаментом являются отливки по ГОСТ 977 – 75.
Деталь имеет два фланца у которых внешний диаметр составляет 230 мм. Главным базирующим фланцем является нижний фланец детали с размерами: внешний диаметр – 230 мм по 12-му квалитету точности с нижним отклонением -0.46мкм; внутренний диаметр кольца – 150 мм, также по 12-му квалитету с нижним отклонением -0.4 мкм. Кольцо имеет фаски по 45 градусов. У нижнего фланца имеется зависимый размер между центрами отверстий – 190 мм. Толщина стенок составляет 14 мм. Корпусе детали есть отвод и отверстие с метрической резьбой М12 по 7-му квалитету. Отверстие расточено под головку болта диаметром 21 мм и шероховатостью Ra 6.3. Шероховатость корпуса в трудных для обработки местах составляет Ra 50, а в полости Ra 12.5. Шероховатость отвода – Ra 1.6. Отвод имеет внешнюю метрическую резьбу с шагом 2 мм (М60x2) с посадкой по 8-му квалитету; больший диаметр отвода – 46 мм, оформленный по 12-му квалитету точности. Высота детали от фланца до конца отвода – 292 мм. Какой-либо общей шероховатости не имеет, и это значит что деталь обрабатывается только в тех местах, которые доступны резцу или шероховатость не зависит от эксплуатационных требований детали.
Внутренний диаметр нижнего фланца имеет диаметр 115 мм, а боковой – 100 мм. Шероховатость внутри корпуса детали составляет 12.5 Ra.
На каждом фланце деталь имеет по 8 отверстий диаметром 22 мм.
Диаметр корпуса детали 143 мм и имеет шероховатость Ra 50.
Угол между отверстиями на фланцах равен 22 градуса 30 минут. Первой операцией является сверление отверстий на фланцах. Поэтому следующие расчеты предназначены для сверления отверстий в нижнем фланце.
1.1 Назначение, устройство и принцип действия проектируемого приспособления
Для конкретной детали предназначен двухколонный кондуктор с пневматическим зажимом.
Кондукторы скальчатые консольного типа с пневматическим зажимом по ГОСТ 16889 – 71 предназначены для закрепления заготовок при механической обработке отверстий на сверлильных станках, а также сверления различных по форме заготовок.
Для этого кондуктора сменные наладки устанавливаются на пальцах, плита с кондукторными втулками – на вершине пальца.
Зажим заготовки осуществляется опусканием верхней крышки, соединенной со штоком пневматического привода, расположенного в нижней части корпуса. Для управления служит кран. Усилие зажима при давлении в сети равном 4 ат, составляет 450 кгс.
Для установки данной детали в кондуктор требуется специальное приспособление, которое называется палец.
Размеры пальца:
Длина l = 100мм;
Ширина b = 74мм.
Палец изготавливается из стали 35.
Также для сверления отверстий в заготовки существует кондукторная плита с кондукторными втулками. Кондукторные плиты служат для установки кондукторных втулок, (иногда для закрепления заготовки). Их изготавливают из качественного чугуна (реже из стали). Толщина плит составляет 15 – 30мм; для установки высоких кондукторных втулок предусматривают бобышки. Кондукторные втулки служат направляющим элементом для режущих инструментов при обработке отверстий на станках сверлильно-расточной группы. Они позволяют повысить точность обрабатываемых отверстий по параметрам отклонений диаметральных размеров, формы, расположения осей отверстий на входе и выходе за счет ограничения прогибов инструмента. Их подразделяют на неподвижные и вращающиеся.
Для механизации и автоматизации СП применяют пневоприводы, в которых сжатый воздух подается в объёмные пневмоприводы от пневомолиний. Давление сжатого воздуха 0.4-0.63 МПа (максимальное давление 1 МПа). Пневматический привод имеет следующие преимущества перед гидравлическим: а) отсутствуют специальные источники давления; б) нет возвратных трубопроводов, т.к отработавший воздух выпукают в окружающую среду; в) простые аппаратура и арматура. К недостаткам следует отнести низкое рабочее давление; механизмы-усилители (рычажные, шарнирно-рычажные, клиновые, винтовые, эксцентриковые или их сочетание). Применять пневмоприводы целесообразно в случаях, когда приспособление не снимают со станка (НСП и УНП).
Объемные пневмодвигатели подразделяют на поршневые и мембранные пневмоцилиндры и поворотные пневмодвигатели. Поршневые пневмоцилиндры бывают стационарные и вращающиеся.
По способу торможения: 1 – без торможения; 2 – с регулируемым торможением в конце хода (в СП не применяют)
По виду крепления: 1 – на удлиненных стяжках; 2 – на лапках; 3 – на переднем фланце; 4 – на заднем фланце; 5 – на проушине; 6 – на цапфах.
По выполнению конца штока: 1 – с наружной резьбой; 2 – с внутренней резьбой.
По присоединительной резьбе для подвода воздуха: 1 – с метрической резьбой; 2 – с конической резьбой.
Основные параметры и размеры стационарных поршневых пневмоцилиндров двухстороннего действия с односторонним штоком без торможения указаны в ГОСТ 15608 – 81.
1.2
Проверка условия лишения возможности перемещения заготовки в
приспособлении
Требуемая точность обработки обеспечивается определенным положением заготовки относительно режущего инструмента. Положение заготовки при обработке, как и любого твердого тела в пространстве, характеризуется шестью степенями свободы, определяющими возможность перемещения и поворота заготовки относительно трех координатных осей. При полном ориентировании заготовка лишается всех степеней свободы; при неполном - числа степеней свободы меньше шести.
В зависимости от условий обработки осуществляют полную или частичную ориентацию заготовки в пространстве относительно режущего инструмента. В первом случае заготовке придают точное положение в приспособлении, во втором - точная установка в определенных направлениях не требуется, допускается произвольное положение (поворот) заготовки относительно какой-либо координатной оси (например, установка кольца в кулачки патрона при токарной обработке).
Установку заготовок выполняют, осуществляя плотный контакт базовых поверхностей с установочными элементами приспособления, жестко закрепленными в корпусе. Это обеспечивается приложением к заготовке соответствующих сил закрепления. Для полной ориентации заготовки число и расположение опор должно быть таким, чтобы при соблюдении условия неотрывности баз от опор (т.е. при сохранении плотного и неподвижного контакта между ними) заготовка не могла сдвигаться и поворачиваться относительно координатных осей. При выполнении условия неотрывности заготовка лишается всех степеней свободы.
Число опор (точек), на которые устанавливается заготовка, не должно быть больше шести (правило шести точек). Для обеспечения устойчивого положения заготовки в приспособлении расстояние между опорами следует выбирать, возможно большим; при установке заготовки на опоры не должен возникать опрокидывающий момент. С увеличением расстояния между опорами уменьшается влияние погрешностей формы базовых поверхностей на положение заготовки в приспособлении.
2 Расчетно-конструкторский раздел
2.1 Расчет приспособления на точность обработки
2.1.1 Расчет погрешности установки
Погрешность установки ey
есть отклонение фактически достигнутого положения заготовки при установке в СП от требуемого. eу
возникает вследствие несовмещения измерительных и технологических баз, неоднородности качества поверхностей заготовок, неточности изготовления и износа опор СП, нестабильности сил закрепления и др. eу
вычисляют по погрешностям: базирования eб
, закрепления eз
и положения eпр
; eб
является случайной погрешностью; eз
содержит как случайные составляющие погрешности, объединяемые в основную eз.о
, так и закономерно изменяющуюся систематическую погрешность eз.и
, связанную с изменением формы поверхности контакта установочного элемента в результате его износа; eпр
включает закономерно изменяющуюся систематическую погрешность eи
, определяемую прогрессирующим изнашиванием установочных элементов, а также постоянные систематические погрешности eу.с
, определяемые погрешностями изготовления и сборки опор СП, и eс
, определяемые погрешностями установки и фиксации СП на станке.
В общем случае
(1)
Если постоянные систематические погрешности eу.с
и eс
можно полностью устранить соответствующей настройкой станка, то
Если погрешности eи
и eз.и
, зависящие от износа установочных элементов, можно регулярно компенсировать поднастройкой инструмента, то
. (2)
По таблице 3 находим погрешность установки для опор с головкой или опорных пластин:
Таблица 3 Погрешности установки εу
заготовок плоской поверхностью (на штыри и пластины), мкм
| заготовка |
штыри |
пластины |
||||||||||
| Наибольший размер заготовки по нормали к обработанной поверхности, мм |
||||||||||||
| 6-10 |
10-18 |
18-30 |
30-50 |
50-80 |
80-120 |
6-10 |
10-18 |
18-30 |
30-50 |
50-80 |
80-120 |
|
| с шлифованной базой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| литая под давлением; с базой, полученной чистовым или тонким фрезерованием или строганием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| литая по выплавляемым моделям или в оболочковую форму; с базой, получаемой черновым фрезерованием или строганием |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| литая в металлическую форму |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| литая в песчаную форму машинной формовки по металлическим моделям; штампованная, горячекатанная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Примечание. в числителе для – СП с немеханизированными винтовым и эксцентриковым зажимным механизмами, в знаменателе – для СП с пневматическим приводом. |
||||||||||||
2.1.2 Расчет погрешности базирования
Погрешность базирования eб
– есть отклонение фактически достигнутого положения заготовки при базировании от требуемого. Определяется, как предельное поле рассеяния расстояний между технологической и измерительной базами в направлении выдерживаемого размера. Приближенно eб
можно оценить разностью между наибольшим и наименьшим значениями указанного расстояния. Величина eб
зависит от принятой схемы базирования и точности выполнения баз заготовок (включая отклонения размера, формы и взаимного расположения баз). Значения eб
определяют соответствующими геометрическими расчетами или анализом размерных цепей, что в некоторых случаях обеспечивает более простое решение задачи.
В общем случае погрешность базирования следует определять исходя из пространственной схемы расположения заготовки. Однако для упрощения расчетов обычно ограничиваются рассмотрением смещений только в одной плоскости (плоская схема расчета; см. таблицу 8).
Погрешность закрепления eб
= 0, если:
1) совмещены технологическая и измерительная базы, к чему всегда следует стремиться при проектировании СП;
2) размер получен мерным инструментом (например, ширина прямоугольного паза при фрезеровании трёхсторонней дисковой или концевой фрезой за один проход и т. п.);
3) направление выдерживаемого размера перпендикулярно направлению размера, характеризующего расстояние между технологической и измерительной базами.
По таблице находим формулу по которой вычисляется погрешность базирования:
2.1.3
Расчет погрешности закрепления
Погрешность закрепления eз
– это разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы на направление выполняемого размера в результате приложения к заготовке силы закрепления (рисунок 2). В основном возникает в связи с изменением контактных перемещений в стыке “заготовка – опоры приспособления”.
Деформациями жестких заготовок и корпуса приспособления под действием сил закрепления обычно пренебрегают.
Контактные перемещения Y в стыке заготовка – опоры приспособления вычисляют по формулам, приведенным в таблице 9.
На погрешность закрепления eз
наибольшее влияние оказывают следующие факторы: непостоянство силы закрепления, неоднородности базы заготовок, износ опор. Формулы для расчета погрешности закрепления eз
, как функции наиболее значимых факторов приведены в таблице 11.
Таблица 9 Формулы для расчета контактных перемещений Y, мкм, в стыке заготовка – опора СП
| Тип опоры |
Перемещение Y |
| Опора с головкой: сферической (ГОСТ 13441-68*
насеченной (ГОСТ 13442-68*
плоской (ГОСТ 13440-68*
и пластины опорные (ГОСТ 4743-68*
призма с углом 2α |
8,2(θτ
|
| 0,46Рmax
|
|
| (4+Rmax
|
|
| 1/sinα{[Cм
1,07Сm
|
|
| Примечания: 1. Q – сила, действующая по нормали на опору, Н. 2. q – суммарная линейная нагрузка, действующая по нормали к рабочим поверхностям призмы, Н/см. 3. индексы з и о означают, что рассматриваемые параметры относятся к заготовке и к опоре соответственно. 4. Ео
5. упругая постоянная материалов контактирующих заготовки и опоры (1/ГПа) θ = (1-)/Ео
6. НВ - твердость материала заготовки по Бринеллю. 7. С´
8. d – диаметр цилиндрической базы заготовки, мм. 9. ITd
10. σт
11. А- номинальная площадь опоры, мм2
12. радиус изношенной сферической опоры, мм, rи
13. и
14. 2α°
15. Rmax
16. Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм. 17. Ra – среднеарифметическое отклонение профиля, мкм. 18. для практических расчетов принимается Rmax
19. ν и b – безразмерные параметры опорной кривой, (см. табл. 11, 12). 20. W и RВ
21. безразмерный приведенный параметр, кривой опорной поверхности характеризующий условия контакта базы заготовки с опорой bΣ
22. безразмерный коэффициент, учитывающий влияние износа призм где Rи
23. См
24. при проектном расчете опор, не бывших в эксплуатации, принимают rи
25. перемещения Y рассчитываются по средним значениям входящих параметров. |
|
|
|
Таблица 11 Формулы для расчета погрешности закрепления
Таблица 12 Параметры качества цилиндрических баз заготовок
| Материал заготовок |
Метод обработки базы |
Rzз
|
ΔRzз
|
Wз
|
ΔWз
|
νз
|
| мкм |
||||||
| сталь |
точение |
30 15 7,5 3,8 |
20 10 5 2,5 |
10 8 5 3 |
10 8 6 2 |
1,94 1,69 1,8 1,51 |
| Шлифование наружных цилиндрических поверхностей |
7,5 3,8 1,7 1 |
5 2,5 1,25 0,65 |
5 3 2 1,5 |
5 2 2 1 |
2,18 1,94 1,92 1,9 |
|
| чугун |
точение |
30 15 7,5 3,8 |
20 10 5 2,5 |
10 8 5 3 |
10 8 6 2 |
2,6 2,2 2,1 1,8 |
| Шлифование наружных цилиндрических поверхностей |
7,5 3,8 1,7 |
5 2,5 1,25 |
5 3 2 |
5 2 2 |
1,99 1,95 1,83 |
|
| бронза |
точение |
30 15 7,5 3,8 |
20 10 5 2,5 |
10 8 5 3 |
10 8 6 2 |
2,2 1,95 1,9 1,4 |
| Алюминиевые сплавы |
30 15 7,5 3,8 |
20 10 5 2,5 |
10 8 5 3 |
10 8 6 2 |
1,08 1,65 1,6 1,6 |
|
| Примечания: значение ΔWз
|
||||||
Таблица 13 Параметры качества плоских баз стальных и чугунных заготовок
| Метод обработки баз |
Rmax
|
ΔRmax
|
Wз
|
RВ3
|
νз
|
bз
|
С´
|
| мкм |
|||||||
| Строгание Фрезерование торцевыми фрезами Фрезерование цилиндрическими фрезами |
45 22,5 11,2 5,7 22,5 11,2 5,7 45 22,5 11,2 5,7 |
30 15 7,5 3,3 15 7,5 3,3 30 15 7,5 3,3 |
12 3,5/4 2 1/1,4 7/6,2 5/4,7 3/2,3 40/30 15/12 9/10 7/5 |
95/20 40/30 85/60 100/80 250/200 600/700 700/800 5/10 40/25 40/30 45/60 |
2,2 2,1/2 2/1,95 1,95/1,9 2,2/2 1,65/1,95 1,4/1,8 2,8 2,55/2,6 2,35/2,4 2,25/2,15 |
1,75/0,75 1,9/0,9 2/2,1 2,1/1,65 0,4/0,425 0,55/0,7 0,6/0,75 1,2/1,4 1,5/1,6 1,6/1,7 1,65/2,1 |
5,24 |
| 5,24 5 5 |
|||||||
| t-align:center;">5,7 |
|||||||
| Шлифование плоских поверхностей |
11,2 5,7 3,7 1,4 |
7,5 3,3 1,8 1 |
12/9 7,5/5 3,75/1,7 1,2/1,3 |
45/42 50/115 30/225 350/340 |
1,95/2 1,85/1,97 1,8/1,95 1,65/1,19 |
0,2/1 0,95/1,25 1,6/1,9 2,3/2,7 |
5,48 5,24 5,24 5 |
| Примечания: 1. в числителе – только для стальных, а в знаменателе – только для чугунных заготовок, остальное – и для стальных и для чугунных заготовок. 2. ΔWз
3. ΔRВ3
|
|||||||
Дано: заготовку из стали 20Л (Ез = 201ГПа, =0.25, Rmax = 45мкм) устанавливают на палец из стали 35 (Ео = 212 ГПа, = 0.28). Действующая по нормали на одну опору сила Q = 4410 Н. Определить контактны перемещения в стыке, Y и погрешность закрепления.
По таблице 9 вычисляем:
По этой же таблице вычисляем:
Так как эти неизвестные найдены можно найти погрешность закрепления:
2.1.4
Расчет погрешности положения
Погрешность положения εпр
заготовки возникает в результате погрешностей изготовления СП, погрешностей установки и фиксации СП па стайке и износа опор СП.
Погрешность изготовления приспособления εус
зависит в основном от точности изготовления деталей СП. Точность изготовления опор и других стандартных деталей СП см.. Расчеты допусков и посадок для СП в некоторых распространенных случаях см. [4 т. 1, гл. 9]. Допуски ответственных размеров нестандартных деталей СП обычно составляют 10 –30 % Допуска на соответствующий обрабатываемый размер заготовки. Как правило, εус
≤0,01÷0,005 мм.
Составляющая εс
возникает в результате перемещений и перекосов корпуса приспособления на столе, планшайбе или шпинделе станка. В массовом производстве при однократном неизменном закреплении СП па станке эту величину доводят до определенного минимума выверкой и считают постоянной в течение эксплуатации данного СП. При определенных условиях составляющая εс
может быть устранена соответствующей настройкой станка. В серийном производстве, когда имеет место многократная периодическая смена СП па станках, εс
превращается в не компенсируемую случайную величину, изменяющуюся в определенных пределах.
На величину εс
влияют износ и возможные повреждения поверхностей сопряжения в процессе регулярной смены СП. При соблюдении рациональных условий смены СП и при правильном выборе зазоров в спряжениях величину εс
можно снизить до 0,01—0,02 мм.
Составляющая εи
характеризует изменение положения базирующих поверхностей опор в результате их износа в процессе эксплуатации СП. Интенсивность износа опор зависит от их конструкции и размеров, материала и массы заготовки, состояния ее баз, а также условий установки заготовки в СП и снятия после обработки. Число установок, вызывающих износ опоры на 1 мкм, называют износостойкостью опор С.
Величину С
рассчитывают в порядке, указанном в табл. 15.
При известной величине Сф
можно определить погрешность обработки, связанную с износом опор при заданном числе установок N, или оценить допустимое по износу число установок и, следовательно, найти периодичность замены опор СП. В этом случае необходимо предварительно рассчитать допустимый износ опор идоп
. Износостойкость можно также определить по зависимости С = т
- т
1
II
1
- т2
II
2
.
Коэффициенты т
, т
1
и т2
приведены в табл. 14, а критерии II
1
и II
2
-в таблице 15.
Таблица 15 Коэффициенты
m
,
m
1
,
m
2
| Опоры |
m |
m1
|
m2
|
| Постоянные с головками: сферической плоской и рефленой Пластины опорные Призмы |
1529 2248 6832 1818 |
981 1212 4287 1014 |
481 65 497 293 750 1 309 |
Таблица 16 Расчет износостойкости С опор
| Последовательность и содержание расчета |
Формула или таблица |
| Выбрать твердость НВ рабочих поверхностей |
Табл.16 |
| Определить критерий износостойкости П1
|
Табл. 17 |
| Вычислить силу Q, действующую по нормали на опору, с учетом сил резания, закрепления, массы заготовки и т.п. |
По нормативным материалам для данной схемы базирования заготовки |
| Определить номинальную площадь касания F с базой заготовки |
Табл. 18 |
| Вычислить критерий нагруженности опор П2
|
П2
|
| Для найденных значений П1
|
Рисунок 3 |
| Определить поправочные коэффициенты: К общий Кt
КL
Ку
|
К = Кt
|
| Кt
При L≤25 мм КL
при L>100 мм КL
|
|
| Табл. 19 |
|
| Вычислить фактическую износостойкость Сф
|
|
Таблица 18 Критерий износостойкости
II
1
| Материал заготовок |
Материал опор |
||||
| Сталь 20 (цементованная, закаленная) |
Сталь 40Х (закаленная) |
Сталь У10А (закаленная) |
Сталь 45 (хромированная базирующая поверхность опор) |
Сплав ВК8 |
|
| Чугун Сталь: незакаленная закаленная |
1,0 1,03 1,07 |
0,94 0,97 1,01 |
0,80 0,82 0,86 |
0,44 0,45 0,47 |
0,09 0,10 0,12 |
Расчет погрешности производится по формуле:
П2=Q/(FHB)
П2=4410/(7400*150)=4410/1110000=0.004, тогда
С=6832-4287*1.03-293750*0.004=6832 – 4416 – 1175 = 1241.
2.1.5
Расчеты допусков и посадок приспособления
Расчеты допусков и посадок выполняют для ответственных размеров и сопряжений станочных приспособлений.
Имеются следующие три группы размеров СП, их сборочных единиц и деталей.
1. Свободные размеры (например, габаритные размеры корпуса приспособления), которые не влияют на точность обработки заготовок. Их назначают из конструктивных соображений с учетом стандартов на заготовки деталей приспособлений и действующих сортаментов материалов, а также с учетом необходимости уменьшать габаритные размеры, металлоемкость и трудоемкость изготовления СП.
2. Размеры деталей и сборочных единиц СП, не влияющие непосредственно на точность обработки заготовок (например, размеры выталкивателей и некоторых других вспомогательных механизмов; диаметры отверстий под запрессовываемые штифты и т. п.). Эти размеры и допуски на них назначают с учетом соответствующих стандартов на детали и сборочные единицы СП или на основе производственного опыта.
3. Размеры, существенно влияющие на точность обработки заготовок (например, координаты и размеры отверстий кондукторных втулок, диаметры рабочих шеек цилиндрических оправок, размеры установочных элементов для ориентации СП относительно системы координат станка с ЧПУ и т. д.). Как правило, их назначают на основе имеющегося опыта в зависимости от требований к точности обработки. Расчетно-аналитические методики определения допусков разработаны лишь для некоторых частных случаев.
Допуски на координирующие и установочные размеры
Допуски на координирующие и установочные размеры СП (например, координаты кондукторных втулок, расстояние от поверхности установа «под щуп» до опор фрезерного приспособления и т. п.) определяют по формуле
ITL
П
£
y
×
ITL
Д
-
w
,
(4)
где ITLy
–
допуск на выполняемый размер Ls
детали; ITLa
–
допуск на размер Ln приспособления, влияющий на точность размера dд
; w
–
допустимое смещение заготовки относительно опор приспособления при установке по охватывающим и охватываемым поверхностям на пальцы, отверстия, выступы и т. п.;
y - коэффициент ужесточения допуска ITL
,
(табл. 21).
Таблица 21
Коэффициент
y
ужесточения допуска
ITL
| Условия обработки |
Ψ |
| Заготовка не доводится прижимом до опор приспособления и имеет место смещение w |
0,33-0,06 (предпочтительно 0,5) |
| Заготовка доводится прижимом до опор приспособления, и смещение w = 0 |
0,2-0,66 (предпочтительно 0,5) |
| При допуске ITLд
|
0,1-0,2 |
| При обработке больших партий деталей, когда необходимо учитывать износ станка и СП |
0,33-0,5 |
Обрабатываемую деталь устанавливают на палец, ширина которого равна 150 мм по посадке F8. Допуск на посадку составляет мм.
Тогда Bmax
=0.063 мм. Исходя из таблицы 21 заготовка доводится прижимом до опоры, и смещение w=0, тогда
ITLд
= 0.5*0.1=0.05 мм
2.1.6 Допуски на диаметры отверстий и координаты кондукторных втулок.
Допуски на диаметры отверстий и координаты кондукторных втулок назначают в зависимости от исполнительных размеров режущего инструмента, точности обрабатываемых отверстий и точности расстоянии между их осями (таблицы 23, 24).
Таблица 23
Предельные отклонения диаметра инструмента
| Применяемый инструмент |
Номинальные диаметры, мм |
||||||
| до 3 |
Св.3 до 6 |
Св.6 до10 |
Св.10 до 18 |
Св.18 до 30 |
Св.30 до 50 |
Св.50 до 80 |
|
| Предельные отклонения, мкм |
|||||||
| Сверла: общего назначения точного исполнения |
0 -25 |
0 -30 |
0 -36 |
0 -43 |
0 -52 |
0 -62 |
0 -74 |
| 0 -14 |
0 -18 |
0 -22 |
0 -27 |
0 -33 |
0 -39 |
0 -46 |
|
| Зенкеры: № 1 под развертывание №2 для окончательной обработки отверстия с полем допуска Н11 |
- - |
- - |
- - |
-210 -245 +65 +25 |
-245 -290 +75 +30 |
-290 -340 +90 +40 |
-350 -410 +110 +50 |
| Развертки: черновые чистовые для обработки отверстия с полями допусков по: Н7 К7 Н8 Н9 Н10 |
-25 -34 +6 +2 -4 -8 |
-30 -40 +7 +3 -2 -6 |
-40 -50 +9 +5 -1 -5 |
-50 -62 +11 +6 -1 -6 |
-60 -74 +13 +7 -2 -8 |
-70 -87 +16 +9 -2 -9 |
-80 -105 +20 +12 -1 -9 |
| +9 +4 |
+12 +7 |
+15 +9 |
+18 +10 |
+22 +13 |
+26 +15 |
+30 +17 |
|
| +18 +11 |
+22 +14 |
+26 +17 |
+31 +20 |
+37 +24 |
+45 +29 |
+54 +35 |
|
| +30 +23 |
+36 +26 |
+43 +32 |
+52 +40 |
+63 +48 |
+75 +57 |
+90 +70 |
|
| Примечание: отклонение отсчитывают от номинального диаметра. |
|||||||
Таблица 24
Предельные отклонения диаметра отверстия кондукторных втулок
| Применяемый инструмент |
Поля допусков отверстий кондукторных втулок |
Номинальные диаметры, мм |
||||||
| до 3 |
Св.3 до 6 |
Св.6 до10 |
Св.10 до 18 |
Св.18 до 30 |
Св.30 до 50 |
Св.50 до 80 |
||
| Предельные отклонения, мкм |
||||||||
| Сверла: общего назначения точного исполнения |
F8 |
+20 +4 |
+24 +10 |
+35 +13 |
+43 +16 |
+53 +20 |
+64 +25 |
+76 +30 |
| G7*
|
+12 +2 |
+16 +4 |
+20 +5 |
+26 +6 |
+28 +7 |
+34 +9 |
+40 +10 |
|
Исходя из того что отверстия имеют диаметр 22+1 мм, по таблице 23 предельные отклонения диаметра сверла равны мм по посадке
F8. Находим предельные отклонения диаметра отверстия для кондукторных втулок по посадке F8. Применяемый инструмент – сверла общего назначения (так как отверстия не нуждаются в особо точной обработке).
2.2.2. Определение усилия зажима заготовки при сверлении
В процессе обработки отверстий сверлением, зенкерованием и развертыванием обрабатываемая заготовка находится под действием крутящего момента М
и осевого усилия Р0
.
В подавляющем большинстве конструкций сверлильных приспособлений сила подачи и сила зажима действуют в одном направлении, прижимая заготовку к установочной поверхности.
При торцовом креплении заготовки в накладном кондукторе (рисунок 12) не требуется большого зажимного усилия. В этом случае сила зажима должна обеспечить надежный прижим кондукторной плиты к заготовке только в момент засверливания. Под действием крутящего момента резания М
деталь стремится повернуться вокруг оси АА
. Этому моменту противодействует момент трения Мтр
, создаваемый осевым усилием и силой зажима. Где М
- крутящий момент на сверле; d
- диаметр сверла, мм; k
- коэффициент запаса; R
- расстояние от центра сверла до центра заготовки, мм;
Р0
—
осевое усилие, кгс; f -
коэффициент трения; R1
— расстояние от середины опорной площадки до центра заготовки, мм.
Откуда
, кгс
Таким образом допустимая сила зажатия не превышает максимальную:
2.3 Прочностной расчет ответственных деталей приспособления
Расчет прочности наиболее ответственных и нагруженных деталей ведется по правилам, известным из курса учебной дисциплины «Техническая механика».
Все выполненные расчеты иллюстрируются соответствующими эпюрами.
Пример прочностных расчетов резьбового штифта
|
Резьбовые соединения работают с предварительной затяжкой. В результате затяжки в поперечном сечении данного откидного болта возникают продольная сила и крутящий момент. Таким образом, стержень откидного болта испытывает растяжение и кручение, а резьба болта - срез и смятие. Расчет стержня резьбового штифта на растяжение производится по формуле:
, (44)
где Кзат
- коэффициент затяжки.
К - коэффициент переменной нагрузки.
Fз
- допускаемая сила затяжки, Н
[sр
] - допускаемое напряжение на растяжение материала резьбового штифта, МПа
dр
-расчетный диаметр резьбового штифта, рассчитывается по формуле:
dp
= d-0,9Р,мм (45)
где d- номинальный диаметр резьбового штифта, мм.
Р -шаг резьбы, в мм.
По формуле (45) рассчитывается расчетный диаметр резьбового штифта:
dр = В- 0,9×1,25= 6,87мм.
По формуле (44) рассчитывается напряжение растяжения в данной резьбовой паре:
По таблице (Конические штифты с резьбовой цапфой незакаленные (по ГОСТ 9465 – 79)) находим размеры штифта:
d = 25мм
p = 20мм.
Исходя из этих данных, находим расчетный диаметр резьбового штифта:
Исходя из этих данных можем найти sр
- допускаемое напряжение на растяжение материала резьбового штифта, МПа:
Допускаемое напряжение при растяжении материала резьбового штифта принимается равным 145
р
<
144МПа<145МПа
Напряжение, рассчитанное по формуле меньше допустимого на растяжение, значит условие прочности при растяжении соблюдается.
Условие прочности при кручении:
к
= <[к
], Мпа
гдеWр
- полярный момент сопротивления, для круга рассчитывается по формуле:
.
где d- номинальный диаметр резьбового штифта, мм.
[к
] - допускаемое напряжение для валов при кручении, МПа.
Мк
- максимально допустимый крутящий момент, рассчитывается по формуле:
Мк
= G1р
[0
],Н/мм
где G-модуль сдвига для стали, МПа;
[]-приведенный угол трения, в рад/мм;
1р
– полярный момент инерции, для круга рассчитывается по формуле
Модуль сдвига находится по формуле:
Для значения находим:
По формуле рассчитывается максимально допустимый крутящий момент:
Мк
= 97*38330*0,017=63206Н/мм
По формуле рассчитываем полярный момент сопротивления:
Wp
= 0,2*253
=3125мм3
По формуле рассчитываем напряжение, возникающее при кручении:
tк
= 63206/3125 = 20 МПа
[tк
] - 40-50 Мпа – допускаемое напряжение при кручении вала из стали 45. Так как напряжение, возникающее при кручении меньше допускаемого напряжения при кручении (16 Мпа < 40 Мпа), то условие прочности при кручении выполняется.
Условие прочности при срезе:
tср
= Мпа,
где Аср
– площадь среза, для круга рассчитывается по формуле:
Аср
= =
Q– сила резьбового зажима с гайкой, Н
[tср
] - допускаемое напряжение при срезе, Мпа
d – номинальный диаметр резьбового штифта, мм.
По таблице находим Q = 1460 H.
[tср
] = 16-18 Мпа – допускаемое напряжение при срезе.
Так как напряжение, возникающее при срезе меньше допускаемого напряжения при срезе(2,97МПа < 16 Мпа), то условие прочности при срезе выполняется.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе курсового проектирования была разработана и проанализирована технология изготовления угольника верхнего начиная с выбора заготовки и заканчивая способом её обработки.
Также была обоснована целесообразность внедрения разработанной технологии: выбор заготовки и обработка детали.
В теоретической части подробно описаны технологические возможности сверлильных станков, а также приспособлений к ним.
В целом курсовой проект вобрал в себя большую часть знаний и навыков полученных нами в теоретическом курсе ТМ, что помогло на конкретном примере закрепить их.