Введення
Верстатні пристосування є одним з основних елементів оснащення металообробного виробництва, що дозволяють ефективно використовувати у виробничому процесі верстати загального призначення.
Застосування пристосувань дає можливість спеціалізувати і настроювати верстати на задані процеси обробки, що забезпечують виконання технологічних вимог і економічно рентабельну продуктивність.
Правильно вибране пристосування повинно сприяти підвищенню продуктивності праці і точності обробки; ліквідації попередньої розмітки заготовок і вивірення їх при установці на верстаті.
Пристосування з механізованим управлінням у багатьох випадках дозволяє автоматизувати процеси закріплення та звільнення деталей, що багато в чому наближає верстати з такими пристосуваннями до умов роботи спеціалізованого обладнання.
Витрати на обслуговування і ремонт пристроїв цілком окупається економічним ефектом їх застосування.
За всіх умов виробництва, верстати, оснащені пристосуванням, можуть успішно конкурувати зі спеціалізованим обладнанням.
Ступінь оснащеності верстатів пристосуваннями і їх вибір у кожному випадку вирішується умовами і програмою виробництва.
У залежності від масштабів виробництва (серійне, дрібносерійне, індивідуальне і дослідне) і технологічних факторів верстатні пристосування за призначенням і конструкції поділяються на наступні групи: універсальне пристосування; універсально-налагоджувальні; універсально-групові пристосування; збірно - розбірні пристосування.
1. Основні вимоги до конструкції пристосування
Верстатні пристосування - це знаряддя виробництва для установки та закріплення заготовок та інструментів при обробці на металорізальному верстаті. Верстатні пристосування повинні бути зручними у виготовленні, безпечними в роботі, швидкодіючими, точними, вібростійкі, зносостійкими, ремонтопридатність. За своїми конструктивно - технологічних параметрах верстатні пристосування повинні бути сумісні з іншими компонентами технологічної системи.
Скорочення термінів виготовлення та зниження витрат на технологічну підготовку виробництва, виконання оснащуються операцій з досягненням заданих показників продуктивності і точності сприяють уніфікація, стандартизація пристосувань, їх деталей і складальних одиниць. Верстатні пристосування класифікують за технологічними і конструктивними ознаками, ступеня універсальності і рівнем механізації.
По групах оснащуються верстатів верстатні пристосування бувають токарними, свердлильними, розточувальними, фрезерними, стругальні, довбальні, протяжними, шліфувальними і ін
У даному проекті використовується одномісні одномісне пристосування, призначену для обробки однієї заготовки.
2. Правило 6 точок
Для того, щоб точно визначити положення валу у просторі, необхідно задати п'ять координат які позбавляють валик п'яти ступенів свободи: можливості переміщатися в напрямку осей OX, OY, OZ і обертатися навколо осей OX та OZ.
Шоста ступінь волі - можливість обертатися навколо власної осі - віднімається у валика координатою, проведеної від поверхні шпоночной канавки.
Циліндрична поверхня валика, несуча чотири опорні точки, називається подвійний направляючої базує поверхнею; торцева поверхня валика є наполегливої базою. Для орієнтування деталі в кутовому положенні необхідна друга завзята база під шпонку або штифт.
При базуванні по зовнішній циліндричної поверхні або по отвору в різних самоцентруються патронах і на оправках ці поверхні також є подвійними напрямними базами; торець або уступ деталі використовують в якості наполегливої бази.
Схема базування коротких циліндричних деталей.
У цьому випадку торцева поверхня деталі, що несе три опорні точки є головною базує поверхнею. Коротка циліндрична поверхня несе дві опорні точки і називається центрирующей базою. Бічна поверхня шпоночной канавки еквівалентна одній опорній точці і є наполегливої базою.
3. Перевірка правила 6 точок
4. Вибір настановних і направляючих елементів пристосування
Деталі та механізми пристосування, що забезпечують правила і одноманітне положення заготовки щодо інструмента, називаються установочними елементами (опорами).
До настановним елементам висувають такі вимоги:
- Кількість і розташування настановних елементів повинно забезпечувати необхідну орієнтацію заготівлі згідно з прийнятою у технологічному процесі схеми базування, а також достатню її стійкість;
- При використанні чорнових баз з шорсткістю до 3-го класу інсталяційний елементам доцільно виконувати з обмеженою опорною поверхнею з метою зменшення впливу похибок цих баз на стійкість заготовки
- Установочні елементи по можливості не повинні ушкоджувати технологічні бази заготівлі, що особливо важливо при її установці на точні бази не піддаються подальшій обробці.
- Установочні елементи повинні бути жорстко зафіксовані. Для підвищення жорсткості кріплення доцільно поліпшувати якість сполучення настановних елементів з корпусом пристосування застосовуючи шліфування, а в окремих випадках шабрування або притирання поверхні стінки.
- Для підвищення зносостійкості опори виконують із сталей 45 або 20 (20 Х) і піддають термічній обробці для отримання твердості HRC 58 ... 62.
Несучі поверхні опор доцільно шліфувати доводячи шорсткість їх поверхні до 8-го класу.
- З метою спрощення і прискорення ремонту пристосування його настановні елементи повинні бути легкосменіть.
Дотримання цих вимог охороняє пристосування від браку при обробки і скорочує час і кошти витрачаються на ремонт.
Опори сполучаються з технологічними базами встановлюваної заготівки. Розрізняють опори основні з допомогою яких заготівлю позбавляють ступенів свободи і допоміжну посилює технологічну систему. Опори вибирають виходячи зі схем настановних вимог до оснащуються операціями, формам і гостами технологічних баз маси і матеріалу заготовки очікувані силові реакції в опорах.
Напрямні елементи пристосування надають різального інструмента визначає положення щодо заготівлі а також зменшує його пружні переміщення при обробці.
Напрямними елементами токарних патронів є кулачки.
5. Компонування конструкції пристосування
На кресленні показаний трикулачні важільний патрон з механізованим приводом для переміщення кулачків при затиску і розтискаючи деталей, оброблюваних на токарних і револьверних верстатах. Пневмопрівод, закріплений на фланці, встановленому на задньому кінці шпинделя токарного верстата, складається з пневмоциліндра 4, в якому розміщується поршень 8 зі штоком 9, кришки 3, в отвір якої запресований хвостовик 1, невращающейся повітророзподільної муфти 2 з двома штуцерами 20 і 22 для підведення стисненого повітря.
Для герметизації порожнин А і Б пневмоциліндра 4 на поршні встановлені манжети 7 з проміжним кільцем 6, закріплені кільцем 5. Герметизація штока здійснюється манжетою 17 і невращающейся муфтою 2 з обертовим хвостовиком 1, манжетами 19 і 21. Невращающаяся розподільна муфта 2 встановлена на зовнішньому кільці шарикопідшипника 18, внутрішнє кільце якого обертається разом з хвостовиком 1.
Від розподільного крана стиснене повітря по трубопроводу підводиться до штуцера 22, а потім, пройшовши по каналах в хвостовику 1, кришці 3 та пневмоциліндра 4, надходить в штокову порожнину А і переміщує поршень 8 зі штоком 9 вліво. При цьому шток через тягу 16 і гвинт переміщує втулку 10 в корпусі вліво. У корпусі патрона на осях встановлено три важеля 11 з відношенням плечей 3: 1. На кінцях важелів рухомо встановлені сухарі, які входять у пази втулки 10 і в пази підстави кулачків 13. При русі вліво втулка 10 повертає на осях важелі 11, короткі плечі яких переміщують кулачки до центру, і деталь затискається. Після обробки деталі розподільний кран перемикається стиснене повітря підводиться штуцера 20 і, пройшовши по каналу в хвостовику 1, надходить в безштоковую порожнину Б пневмоциліндра і переміщує поршень 8 зі штоком 9 вправо. При цьому шток через тягу 16 переміщує втулку 10 з вертикальними плечима важелів 11 вправо, а горизонтальні плечі цих важелів розводять кулачки 13, і деталь розтискається.
Установка кулачків 13 патрона на необхідний розмір оброблюваних деталей проводиться обертанням гвинта 12, на кінці якого є зубчасте колесо 14, що знаходиться в зачеплення з плоским центральним зубчастим колесом 15. При обертанні зубчасте колесо 15 через зубчасті колеса 14 повертає інші гвинти 12, які переміщують всі кулачки в положення, що відповідає розміру оброблюваної деталі.
При разжима деталей по внутрішньому діаметру необхідно переставити в пазах патрона кулачки 13, повернути їх на 180 0. Діаметр затискаємо деталі кулачками патрона 10 - 240 мм. Діаметр затискаємо прутка 10-40 мм. Максимальне зусилля на штоку 44000 Н (4500 кгс)
Вихідні дані
1. Обладнання - токарний гвинторізний верстат 16 ДО 20
2. Ріжучий інструмент - розточний різець зі швидкорізальної сталі Р 9
3. Перетин державки 25х 25
4. Оброблюваний матеріал - Бронза Бр АЖ 9-4
Порядок розрахунку:
1 Визначаємо силу діючу на заготівлю
P z = 9,81 x C pz xt x x S 0 y x K pz
K pz = K mpz x K ф pz x K pz
де C pz - коефіцієнт що характеризує метал і умови його обробки
t - глибина різання в мм
S - подача в мм / об
x, y - показники ступенів при глибині різання і подачі
P z = 9,81 x 200 x 2 x 0,405 x 0,9 = 0, 891 = 637 H
K mpz = (170) 1,1
190
K ф pz = 0,9
2. Розраховуємо силу затиску.
W = Q
[K 1 (1 +3 aM 1 / h (l 1 / l 2) = 628 = 1544 H
[0,875 (1 +3 x 20 x 0,75 / 64/25)
де: W сум - сила затиску прийнято 628
M 1 - коефіцієнт тертя між напрямною поверхнею кулачка і пазом патрона
K 1 Коефіціенти враховує додаткові сили тертя в патроні
прийнято 0,875
l 1 і l 2 - довжини короткого і довгого плечей двуплечего важеля довжина направляючої частини кулачка дотична з пазом корпуса патрона. прийнято 25 a - виліт кулачка той середини його опори в пазу патрона до центру прикладання сили затиску W на одному кулачку.
Q - осьова сила прийнято 628
Розрахунок похибок
При розрахунку пристосування на точність SE при обробці не повинна перевищувати величину допуску T розміром SE <T
Сумарна похибка S E залежить від декількох факторів
S E = E вуст + E обр + E пр
де: E вуст - похибки установки деталі в пристосування
E обр - похибки обробки деталі
E пр - розрахункова похибка пристосування
Похибка установки являє собою відхилення фактичного положення закріпленої деталі в пристосуванні від запланованого теоретичного.
Похибка установки E вуст включає похибки базування E б, закріплення E з і положення деталі в пристосуванні E п
E вуст = E б + E з + E п
Похибка положення E п деталі в пристосуванні за обраним параметром E пр установки пристосування на планці E у і положення деталі з-за зносу пристосування E u
E п = E пр + E у + E u
Похибка базування E б = 0,04
Похибка закріплення E з = 0,025
Установка пристосування E в = 0
т. до пристосування щільно притиснутий до столу.
Зсув інструменту E п = 0
Похибка зносу установки діаметрів E u = І = 0,06
І = І 0 К 1 К 2 К 3 До 4 (N / N 0)
де:
І - середній знос настановних елементів для заготовки при зусиллі P 0 = 10 кН і базовому числі установок N = 1000000
До 1; До 2; До 3; К 4 - коефіцієнти враховують вплив матеріалу заготовки, обладнання, умов обробки, числа установок заготовки
N - кількість установок заготовки
До 1 = 0,97; К 2 = 1,25; К 3 = 0,94; До 4 = 2,8
І = І 0 К 1 К 2 К 3 До 4 (N / N 0) = 0.040 0.97 1.25 0.94 2.8 (50 10 3 / 100 10 3) = 0.12 0.5 = 0.06
w - економічна точність обладнання = 0,018
Для розрахунку точності пристосування E пр можна використовувати спрощену формулу
[E пр] <Т - До m √ (К m 1 * E б) 2 * E з 2 + E у 2 + E u 2 + E nu 2 + (K m 1 * w) 2
де:
Т - допуск виконаного розміру,
E б; E з; E nu; E у - похибки базування закріплення установки пристосування на верстаті. Положення деталі з - за зносу настановних елементів пристрою і від перенесення інструменту До m = 1 ... 1,2 - коефіцієнт враховує відхилення розсіювання значень відповідних величин закону нормального розподілу.
До m 1 = 0.8 ... 0,85 - коефіцієнт враховує зміну граничного значення похибок базування при роботі на настроювальних верстатах
До m 2 = 0,6 ... 0,8 - коефіцієнт враховує частку похибок обробки в сумарної похибки викликається факторами не залежними від пристосування
Підставляємо дані у формулу
[E пр] = 0,16-1,2 √ (0,8 * 0,04) 2 + 0,025 2 +0 2 +0,06 2 0 2 + (0,6 * 0,018) 2 = 0,16 - 0,095 = 0,065
E пр <[E пр]
E n = E пр + E у + E u = 0.02 + 0 +0,06 = 0,08
E вуст = E б + E з + E n = 0.04 + 0.025 + 0.08 = 0.125
S E = E вуст + E обр + E пр = 0,125 + 0,005 + 0,02 = 0,15 Þ обробка можлива, тому що допуск більше ніж сумарна похибка
Т> å E = 0.16> 0.15
Розрахунок похибки на розмір 20 -0,33
E = І = 0,06
І = І 0 К 1 К 2 К 3 До 4 (N / N 0) = 0.04 0.97 1.25 0.94 2.8 (50 10 3 / 100 10 3) = 0.06
[E пр] = Т - До m √ (К m * E б) E 2 з + E 2 у + E u 2 + E 2 m 1 + (До m 2 * w) 2 = 0.33 - 1.3 0.075 = 0.23
E n = E пр + E у + E u = 0.05 + 0.06 = 0.11
E вуст = E б + E з + E n = 0,04 + 0,03 = 0.18
åE = E вуст + E обр + E пр = 0.18 + 0.005 + 0,05 = 0. 255 Þ обробка можлива
Т> åE = 0.33> 0.255
Розраховуємо економічну ефективність проектованого пристосування
Е п = (Т шт - Т п шт) Сч.з N = (0,45-0,25) 16,0 * 20000 = 64000 руб.
60
P = S пр (А + B) = 80000 (0.5 + 0.5) = 40000 руб.
D п = Е п - P = 64000 - 40000 = 24000 руб.
З ч.З = С b. Y чз R м = 17,85 * 0,9 = 16,0 руб. / Год
де
З ч.З - часові витрати з експлуатації робочого місця руб. / Год
З by ч.З - практичні скориговані часові затрати на базовому робочому місці
R м - машино-коефіцієнт, що показує, у скільки разів витрати, пов'язані з роботою даного верстата, більше, ніж аналогічні витрати у базового верстата
Е п - річна економія (без урахування річних витрат на пристосування), грн.
P - річні витрати на пристосування, руб.
Т шт - штучний час при обробці деталі без пристосування або в універсальному пристосуванні, хв
Т п шт - штучний час на операції після впровадження пристосування
N - річна програма, шт.
S пр - вартість пристосування
А - коефіцієнт амортизації
По-коефіцієнт, що враховує ремонт і зберігання пристосування
D п - економічний ефект від застосування пристосування
Висновок
Я спроектував механізоване верстатне пристосування
Для обробки деталі Поршень.
Дане пристосування застосовується в серійному виробництві робоче середовище - стиснене повітря тиску 0,4 МПа. У даній роботі я розраховував похибки пристосування, зусилля затиску параметри затискного механізму необхідні для зусилля затиску.
Одну з деталей «шток» розраховував на міцність розрахунок показав що ця деталь витримує всі виникають під час роботи пристосування напруги. Так ж у цій роботі проаналізована деталь обробляється в даному пристосуванні, матеріал з якого виготовлена деталь і технологію операцію мною обраний верстат 16К20.
У даній роботі міститься також графічна частина. До неї увійшли креслення деталі й пристосування
Список використаної літератури
1. Горбацевіч А.Ф. Курсове проектування по Технології машинобудування.
2. Бєлоусов А.П Проектування верстатних пристосувань Москва «Вища Школа» 1980 р.
3 Добриднев А.Г. Курсове проектування по Технології машинобудування.
4. Ансеров М.А. Пристосування для металорізальних верстатів
5. Горошкин А.К Пристосування для металорізальних верстатів
6. Корсаков В.С. Основи конструювання пристосувань