Проектування універсального переналагоджувального пристрою

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Проектування переналогоджувального пристрою

1.1 Технічне завдання

1.1.1 Розробка ескізу механічної обробки деталі (матеріал Сталь 45 ГОСТ 1050-88) на якій показано (рис. 1.1):

- зображення деталі у тому вигляді, в якому вона буде розташовуватись на верстаті;

- умовна схема базування відповідно до існуючих стандартів

- на оброблюваних поверхнях нанесені розміри з вимогою, що до точності та шорсткості.

Рисунок 1.1 - Креслення деталі важіль верхній

Розробляємо умовну схему базування відповідно до існуючих стандартів (рис. 1.2)

Рисунок 1.2 - Схема базування деталі при механічній обробці

Рисунок 1.3 - Ескіз механічної обробки деталі

деталь обробка верстат різання

1.1.2 Вибрати режими різання на дану механічну операцію

Вибираємо інструмент для проведення операції фрезерування:

Інструмент для обробки - торцева з тригранними пластинами. Матеріал ріжучої частини фрези - Т15К6. Геометричні параметри фрези показані на рисунку 1.4



Рисунок 1.4 - Ескіз інструменту

1. Глибину фрезерування вибираємо з таблиці 36 СТМ Т2,глибина різання t=1,5 мм.

2. Подачу на зуб вибираємо виходячи з діаметру фрези, глибини фрезерування та матеріалу ріжучої частини. Подача на зуб - Sz=0,15 мм/зуб;

3. Швидкість різання визначаємо за формулою:

, (1.1)

де - Т - період стійкості; D - діаметр фрези; B - ширина фрезерування,

u, x, q, y, m, p - коефіцієнти для розрахунку, - загальний поправочний коефіцієнт при розрахунку швидкості фрезерування.

, - коефіцієнт, що враховує якість оброблюваного матеріалу; - коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки; - коефіцієнт, що враховує матеріал інструменту.

4. Частота обертання шпинделя:

об/хв, приймаємо уточнену величину частоти обертання n=800 об/хв., відповідно уточнена швидкість V=251,2 м/хв.

5. Силу різання визначаємо по формулі:

. (1.2)

де n - частота обертання фрези, z - число зубів.

6. Розраховуємо обертовий момент на шпинделі, Н·м.

, (1.3)

Нм

7. Потужність різання, кВт.

(1.4)

кВт

Після даних розрахунків виконуємо ескіз механічної обробки поверхні при фрезеруванні (рисунок 1.5).



Рисунок 1.5- Ескіз механічної обробки

1.1.3 Вибрати металорізальний верстат

Для обробки використовуємо вертикально - фрезерний консольний верстат моделі 6Р13 (рисунок 1.6 ).

Рисунок 1.6 - Зображення верстату 6Р13

Верстат призначений для фрезерування різного типу деталей зі сталі, чавуну та кольорових матеріалів. В якості інструменту використовуються торцеві, циліндричні, кінцеві та інші фрези. Верстат має поворотну головку з видвижною піноллю. Технологічні можливості верстату можуть бути розширені при застосуванні ділильної головки, поворотного стола та інших пристосувань.

Характеристика верстату:

Розміри робочого поверхні стола -400Ч1600;

найбільше переміщення стола:

поздовжня………………………………………………………….…1000;

поперечне………………………………………………………….……320;

вертикальне……………………………………………………….……410;

Мінімальна висота шпинделя

над столом ………………………………………………………….…30;

Найбільше осьове переміщення пінолі…………………................... 70;

Внутрішній конус шпинделя………………………………………….50;

(конусність 7:24)

Число швидкостей шпинделя …………………………………..…….18;

Частота обертання шпинделя, об/хв……………………………40-1600;

Число подач стола ………………………………………………..……18;

Подача стола, мм/хв.:

поздовжня і поперечна…………………………………………..25-1250;

вертикальна………………………………………………….…..8,3-416,6;

Потужність електродвигуна приводу

головного руху, кВт………………………………………………..….10;

Найбільша маса оброблюваної деталі, кг………………………….….300;

Габаритні розміри

Довжина………………………………………………………………2560;

Ширина………………………………………………………….…….2260;

Висота…………………………………………………………………2120;

Маса (без виносного обладнання), кг……………………………4200.

На рисунку 1.7 зображено габарити робочого простору верстату, установочні та з'єднальні бази.

Рисунок 1.7 - Робочий простір, установочні та з'єднальні бази верстату

Враховуючи всі вищевказані характеристики верстату робимо висновок, що він нас задовольняє для ведення даної обробки.

1.2 Аналіз схеми базування

1.2.1 Аналіз технологічних баз

Розглянемо поверхні базування (рисунок 1.2).[1]. При установці деталі в пристосуванні кожний із ступенів вільності зв'язується шляхом притискування деталі до відповідної нерухомої точки пристосування.

Розглянемо всі технологічні базові поверхні:

1 - прямокутна поверхня деталі - установча база, полишає деталь 3 точок вільності;

2 -подвійна опорна база, полишає деталь 2 точок вільності.

3 - направляюча база, полишає деталь 1 точки вільності.

За особливостями застосування технологічні бази, що використовуються при даній механічній обробці являються контактними, тобто безпосередньо контактують з відповідними установочними поверхнями пристосування.

1.2.2 Вибір стандартних установочних елементів

1. Кутник Серія 3 тип 2. Представлений на рисунку 1.8

Рисунок 1.8- Ескіз кутника

2. Опорні пластини (рисунок 1.9). ГОСТ 4743-68. Позначення 7034-0467. Матеріал пластини 20Х, HRC 55…60.



Рисунок 1.9 - Ескіз опорної пластини

3.Опора прямокутна с установленим отвором серія 3, тип 1.

Рисунок 1.10 - Ескіз опори прямокутної

1.3 Розрахунок похибки базування

Погрішністю базування називають відхилення фактичного положення заготовки від необхідного. Воно виникає при несполучені вимірювальної та технологічної баз заготовки. Погрішність заготовки являє собою відстань між граничними положеннями проекцій вимірювальної бази та напрямку виконуваного розміру

При оброблюванні поверхні В похибка базування згідно визначеної нами схеми базування буде рівна 0.

(1.5)

1.4 Розробка схем закріплення

Вибравши спосіб установки деталі і розмістивши установчі елементи в пристосуванні визначають величину, місце прикладання і напрямок сили для затискача оброблюваної деталі. Величину сил затискача та їхній напрямок визначають залежно від сил різання і їхніх моментів, що діють на оброблювану деталь.

На підставі способу базування деталі та розміщення установчих елементів, визначаємо місце прикладення сили затиску деталі та розраховуємо її величину.

Для визначення сили затиску необхідно скласти рівняння рівноваги (рисунок 1.11).

Формальна умова рівноваги заготовки

1) (1.6)

де Pу - сила різання;

Fтер - сила тертя, яка визначається за формулою:

(1.7)

де W - сила затиску;

f - коефіцієнт тертя, f=0,15. [2]

Рисунок 1.11 - Розташування та напрямки сил тертя

Підставивши значення сили тертя у формулу та вирішивши його визначаємо необхідну силу затиску:

Складаємо рівняння проекції сил вісь Y:

(1.8)

1)

де

Складаємо рівняння проекції сил вісь Z:

2) (1.9)



Після порівняння двох вище розрахованих величин робимо висновок, що сила затиску 2W при зміщенні деталі при обробці в площині zy значно більша (3139.5>614.25), і її в свою чергу достатньо для утримання деталі при обробці.

1.5 Вибір або проектування конструкції затискного механізму

За даною схемою закріплення та умовою розробки, вибираємо механізований затиск - гідроциліндр.

Вибираємо гідроциліндр односторонньої дії.

Силу затиску визначаємо за формулою:

, кгс (1.10)

Якщо замінити у формулі вираз через Тпр, то отримаємо:

, кгс (1.11)

де Dц - діаметр циліндра. Dц = 40 мм;

р - тиск повітря. р = 50 кгс/см;

Тпр - сила тертя на поршні. Тпр = 9,93 кгс;

g - жорсткість пружини.

, кгс (1.12)

де b - ширина манжету. b = 2,5 мм;

f - коефіцієнт тертя манжету. f = 0,08.

Тш - сила тертя на штоку при ущільненні його резиновим кільцем. Тш = 2,67 кгс.

(кгс)

(кгс)

З стандартногог ряду розмірів стандартних гідравлічних силових циліндрів односторонньої дії («Приспособления для металорежущих станков» - А. К. Горошкин, ст 211) обираю циліндр з найближчим значенням параметра циліндру.

Обираю циліндр односторонньої дії з заднім фланцевим зєднанням з такими параметрами.

Таблиця 1.1 - Параметри гідроцеліндра

D	D	L	H	B	d	d	Зусилля, що тягне в кгс
40	40	140	105	60	20	М12	560

Так як отвір в штоці гідроциліндру під шпильку М12, а отвір в рухомих призмах під шпильку Ш25, тому шпильку використовуємо не стандартну з сходинкою, де М12 переходить в діаметр Ш25.



Рисунок 1.12 - Гідроциліндр

1.6. Вибір або проектування базових та допоміжних елементів пристрою

1.6.1 Вибір базових елементів пристрою [5].

В якості базового елементу пристрою використовуємо прямокутну плиту ГОСТ 4543-71. Матеріал - 12ХН3А. Твердість НRC 57-61. В моєму випадку буде використовуватись плита 3 серії та 2 типу. Параметри та розміри плити представлені на рисунку 1.13.

Рисунок 1.13- Геометричні параметри прямокутної плити

1.6.2 Ескіз компоновки пристрою

Компоновка пристрою з вазівкою габаритних, приєднувальних та оновних посадкових розмірів показана на рисунку 1.14.

Рисунок 1.14 - Ескіз компоновки пристрою

1.7 Вибір засобів встановлення і визначення похибки розташування пристрою на верстаті

Для встановлення розробленого пристрою на стіл верстату, враховуючи паспортні дані верстату, а саме параметри його посадкових місць, використовуємо наступні елементи - шпонки (рисунок 1.15) ГОСТ 14737-69.



Рисунок 1.15 - Геометричні параметри шпонки

З'єднання пристрою та стола верстату показане на рисунку 1.16

Рисунок 1.16 - З'єднання пристрою та стола верстату

Визначення величини похибки розташування на верстаті в нашому випадку (свердлильна операція) проводиться по формулі 1.13:

(1.13)

де l - довжина обробки, l=79 мм;

S - максимальний зазор з'єднання (рисунок 1.17), S=0,035 мм, параметр максимального зазору визначений як різниця верхнього граничного відхилення поля допуску розміру пазу і нижнього граничного відхилення поля допуску розміру шпонки.

l ш - відстань між крайніми точками шпонок (рисунок 7.3), l ш=455 мм.

Рисунок 1.17- Схема розташування шпонок в центральному пазі плити

Визначимо похибку розташування пристосування:

1.8 Розрахунок точності верстатного пристрою

Підсумкова похибка обробки є наслідком сукупного впливу різних факторів, що впливають на похибку обробки. При обробці заготовок в пристроях можна виділити 3 групи похибок:

1) похибка деталі в пристосуванні;

2) похибка розташування опорних поверхонь пристосування;

3) похибка розташування пристрою на металорізальному верстаті.

Сумарна похибка пристрою розраховується за формулою 1.14:

;(1.14)

де К - коефіцієнт, що враховує відхилення розсіювання значень складових

величин від закону нормального розподілу: К=1,1…1,2.

Встановимо величини складових сумарної похибки пристрою.

- визначена раніше величина, = 0,0008;

- величиною похибки закріплення знехтуємо через наявність гідравлічних затискачів, =0;

- похибка взаємного розташування у верстатному пристрої опорних елементів з базовими поверхнями деталі визначається через величину перекосу ,що виникає в опорних елементах в межах допуску розміру висоти опорних планок. , де l - відстань між крайніми точками опорних планок в напрямі виконуваного розміру, l=115 мм., Т(16h6)=0,011мм.

Отже, мм

- похибка направляючих елементів пристрою щодо базових поверхонь верстатного пристрою визначається через наявність зазорів в з'єднанні шпонка - паз верстату. .

- похибка розташування пристрою на металорізальному верстаті: . Розрахуємо загальну величину похибки пристрою:

Після визначення величини похибки робимо висновок що її значення знаходиться в межах допустимої величини:

; 0,08< Т(75h14)=0,74мм

1.9 Техніко-економічне обґрунтування пристрою

Рокові затрати Р на створення та експлуатацію одного компонування універсального переналагоджувального пристрою при умові багатократного складання цієї компоновки протягом року можна підрахувати за формулою:

, (1.15)

- собівартість виготовлення не розбірного спеціального пристрою, грн.

- коефіцієнт амортизації спеціальних пристроїв, що дорівнює відношенню 1:Т(Т - срок експлуатації пристрою, що залежить від його знощення або частіше від часу знаходження виробу на підприємстві) =0,5

- коефіцієнт затрат на експлуатацію спеціального пристрою(відношення річних експлуатаційних затрат до її собівартості у металі) = 0,2

, (1.16)

Де - собівартість виготовлення деталі в металі по даним кресленням в грн. =500 грн.

- коефіцієнт витрат на проектування НСП(відношення витрат на проектування та налагодження пристосування до його собівартості в металі). =0,3

При цьому собівартість розраховують:

(1.17)

де - маса деталей, що входять до пристосування; - середня вартість одного кілограма матеріалу, грн; - трудоємність виготовлення пристрою, - середня тарифна часова ставка, - коефіцієнт відносних витрат цехів, що виготовляють інструмент та оснащення.

=800 грн.

=560 грн.

Размещено на Allbest.ru