Расчет и проектирование станочного приспособления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и проектирование станочного приспособления

1. Анализ исходных данных

Приспособление предназначено для обработки шпоночных пазов в детали Червяк.

Вид обработки - фрезерование.

Режущий инструмент - фреза шпоночная с коническим хвостовиком Р6М5 D=18 мм, L=104 мм l=19 мм по ГОСТ 9140-80.

Оборудование - вертикально-фрезерный станок мод.6Р13.

Обрабатываемый материал - сталь 18ХГТ.

Масса тела - 43,34 кг.

Годовая программа - 80 шт.

Режимы и сила резания - t=5,5 мм; S_z=0,03 мм/зуб; n=200 об/мин; V= 11,3 м/мин;

P_z=765,43 Н (данные были рассчитаны в п.1.3.12.3).

Основное и штучное время на операцию - Т_о=15,2 мин; Т_шт=17,67 мин (данные были рассчитаны в п.1.3.13.2).

2. Выбор принципиальной схемы приспособления. Выбор схемы базирования

Заданная производственная программа может быть выполнена с применением одноместного приспособления в том случае, если затраты времени на данном этапе обработки не превосходят фонда времени на изготовление одной детали, а значит, штучное время в этом случае должно быть меньше (или равно) такту выпуска деталей.

Рассчитываем величину такта выпуска [10]:

где F_д - действительный годовой фонд времени при односменной работе, час.

F_д=2020;

n - количество рабочих смен. n=2;

N - производственная программа, шт.

17,67<3030

Следовательно, заданная программа может быть выполнена с применением одноместного приспособления.

Данная деталь относится к деталям типа тел вращения.

Схемой обработки является фрезерование двух шпоночных пазов. Принимаем схему базирования, в которой реализуется двойная направляющая.

Теоретическая схема базирования

силовой прочность стачной

Данную схему предлагается реализовать при помощи двух призм. Размеры установочных элементов показаны на рисунке ниже:

Призма опорная 7033-0040 ГОСТ 12195-66

3. Силовой расчёт станочного приспособления

Для компенсации возможных случайных отклонений силовых факторов от рассчитанных значений в силовой расчёт вводится коэффициент запаса [4, ст. 85]:

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса;

К₁ - учитывает состояние базовых поверхностей;

К₂ - учитывает затупление инструмента;

К₃ - учитывает ударную нагрузку на инструмент;

К₄ - учитывает стабильность сил, развиваемых приводом;

К₅ - учитывает удобство управления зажимным механизмом с ручным приводом;

К₆ - учитывает определённость расположения опорных точек при смещении заготовки моментом сил.

Для анализа и выбора наиболее неблагоприятных ситуаций, необходимо указать силовые факторы и определить в каком случае деталь потеряет свою неподвижность.

Схема к силовому расчёту

В процессе обработки заданной поверхности со стороны режущего инструмента на деталь будет действовать сила резания. С целью обеспечения неподвижности детали относительно приспособления в процессе обработки необходимо определить силу закрепления Q.При расчёте силы закрепления Q необходимо учитывать и силу тяжести G, которая определяется массой заготовки (при m=43,34 кг, G=433,4 Н).

При такой реализации схемы базирования возможны две опасные (с точки зрения потери неподвижного состояния деталью) ситуации:

- сдвиг детали в призмах вдоль оси, при этом уравнение равновесия сил будет выглядеть таким образом:

- поворот детали в призмах вокруг оси, при этом уравнение равновесия будет выглядеть таким образом:

Для последующих проектных расчётов выбирается наибольшая по величине сила. Для рассматриваемого случая принимаем Q=8651 Н.

В качестве зажимного механизма принимаем рычажно-клиновой механизм с пневматическим приводом (рис. 1.4.4). Рычаг целесообразно принимать откидной(или поворотный) для того, чтоб без труда устанавливать деталь в призмы.

Сила тяги на штоке привода, с учётом потерь на трение в кинематических парах, определяется следующим выражением [10]:

где Q - усилие зажима детали, Н;

i_р - передаточное отношение силы рычажного механизма(в нашем случае l₁=2·l₂, а значит i_р=2);

i_с.кл - передаточное отношение силы клинового механизма, количественное отношение которого принимаем при угле скоса б=15° i_с.кл=2,37;

з_р=(0,85…0,95) - к.п.д рычажного механизма. Принимаем з_р=0,9;

з_кл - к.п.д. клинового механизма. При угле скоса б=15°з_кл=0,64.

Схема зажимного механизма

Для определения величины перемещения прижимного элемента и хода привода исходим из условия обеспечения свободной установки заготовки с учётом возможных отклонений её размеров. При этом следует учесть влияние величины силы закрепления и жёсткости зажимного механизма и предусмотреть необходимый запас хода, компенсирующий износ его элементов и погрешности изготовления.

Величина хода прижимного элемента определяется по формуле [10]:

где _гар=(0,2…0,4) - гарантированный зазор для свободной установки детали. Принимаем _гар=0,4 мм;

- отклонения размера заготовки, мм;

I=(1000…3500) - жёсткость зажимного механизма. Принимаем I=1200 Н/мм;

S_(Q)=(0,2…0,4) - запас хода плунжера. Принимаем S_(Q)=0,4 мм.

Величина хода привода определяется величиной перемещения прижимного элемента и передаточным отношением перемещения механизма [10]:

где I_п.р. - передаточное отношение перемещения рычажного механизма (в нашем случае i_п.р.=2);

i_п.кл. - передаточное отношение перемещения клинового механизма, количественное отношение которого принимаем при угле скоса б=15° i_с.кл=2,37.

Принимаем S_(W)=43 мм

Определяем величину рабочего диаметра гидроцилиндра.

Диаметр поршня гидроцилиндра определим по формуле [10]:

где p - сжатого воздуха (p=0,63 Мпа);

з - к.п.д. пневмоцилиндра. Принимаем з=0,85.

На основании расчётных значений параметров, по ГОСТ 19899-74 принимаем в качестве двигателя стандартный пневмоцилиндр с параметрами:

- диаметр поршня d_п=100 мм;

- ход поршня l_п=63 мм;

- диметр штока d_ш=25 мм

При давлении рабочей жидкости в магистрали 0,63Мпа, сила на штоке:

- толкающая=4300 Н;

- тянущая=4000 Н.

4. Оценка точности приспособления

На данной операции необходимо обеспечить точность выполнения размера

18_-0.043 мм.

Проектируемое приспособление должно обеспечивать требуемый уровень точности обработки, что соответствует выполнению следующего условия [10]:

где [?] - допустимая величина погрешности приспособления, мкм.

где T - допуск на выполняемый размер, мм;

? - средняя экономическая точность данного вида обработки, при фрезеровании, мм;

k_y - коэффициент ужесточения, k_y=0,6

? - действительная величина погрешности приспособления, мкм

где ?_б - погрешность базирования, мкм. Погрешность базирования возникает при несовпадении технологической и измерительной баз.

?_з - погрешность закрепления, мкм. Погрешность закрепления обусловлена неоднородностью свойств поверхности обрабатываемой заготовки (в основном шероховатости и твёрдости), а также нестабильностью величины усилия закрепления. В рассматриваемом случае ?_з=0 мкм, т.к. линия действия усилия закрепления перпендикулярна направлению выполняемого размера.

?_п - погрешность положения, мкм. Погрешность положения равна погрешности износа ?_и установочных элементов, если используется одно одноместное приспособление.

где в - эмпирический коэффициент, определяющий влияние условий обработки на величину износа, в частности, учитывается вид и состояние базовой поверхности заготовки, а также вид установочного элемента;

N - количество контактов установочного элемента с заготовкой в процессе его эксплуатации, т. е. эта величина эквивалентна величине производственной программы для данной детали, N=80 шт;

б - угол между направлением выполняемого размера и направлением, перпендикулярным поверхности установочного элемента в зоне контакта с заготовкой, б=0.

Действительная погрешность приспособления:

23,18 мкм<26,8 мкм

Условие выполняется, следовательно, приспособление обеспечивает требуемый уровень точности обработки.

5. Технико-экономическое обоснование целесообразности использования приспособления

силовой прочность стачной

При обосновании экономической целесообразности изготовления и эксплуатации проектируемого приспособления целесообразность оценивается по отношению к варианту аналогичного приспособления, используемого ранее для тех же целей, либо другого конкурирующего варианта приспособления.

Если принять, что расходы на режущий инструмент, амортизацию станка и электроэнергию одинаковы, то элементы себестоимости обработки, зависящие от конструкции приспособления, для сравниваемых вариантов определяются по формуле [10]:

где L - штучная заработная плата при использовании данного варианта приспособления, грн

где Т_шт. - штучное время на операцию.

Для проектируемого приспособления Т_шт.А=17,67 мин

Для приспособления-прототипа Т_шт.В=17,67 мин

? - минутная заработная плата рабочего данной квалификации.

Для проектируемого приспособления принимаем рабочего IV разряда

?_А=15 грн/час.

Для приспособления-прототипа принимаем рабочего V разряда ?_В=16 грн/час.

Z - процент цеховых накладных расходов на заработную плату, Z=100%

S - себестоимость изготовления данного варианта приспособления, грн

где C - количество деталей в приспособлении;

K - постоянная, зависящая от сложности приспособления.

N - годовая программа выпуска деталей, шт

i - срок амортизации приспособления. i_А=3 года; i_В=2 года.

q - процент расходов, связанных с применением приспособлений, q=20%

Себестоимость операций с применением проектируемого приспособления:

Себестоимость операций с применением приспособления-прототипа:

Сопоставляя величины технологической себестоимости выполнения операции с применением спроектированного приспособления С_А и приспособления -прототипа С_В, видим что С_А<С_В.

Следовательно, экономически целесообразным и применимым будет новое приспособление.

Размещено на Allbest.ru