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 29,5+0,33;
для деталей 3,4 27+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 29,5-0,01-0,03;
для деталей 3,4 27-0,01-0,03;
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 — ∆/min
/>, где
Dо — min отверстия
Dц-max цилиндрического пальца
0,01
0,01
Зазор для срезанного пальца
/>, где
у1-допуск на межцентровое отверстий
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 /> срезанного пальца
Dсрз
/>
29,466
29,964
Итоговый расчетный срезанного пальца
/>
/>
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 – геометрические погрешности станка, влияющие на выдерживаемый размер с учетом износа станка за период эксплуатации, 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.