Назначение, устройство и принцип действия проектируемого приспособления

Введение

 

Интенсификация  производства в машиностроении неразрывно связана с техническим    перевооружением и модернизацией  средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых    видов  продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно  включают процессы проектирования средств  технологического оснащения и их изготовления.

Применение станочных  приспособлений позволяет:

1. Надежно базировать  и закреплять обрабатываемую  деталь с сохранением ее  жесткости  в процессе обработки;

2. Стабильно обеспечивать  высокое качество обрабатываемых  деталей при минимальной зависимости  качества от квалификации рабочего;

3. Повысить производительность  и облегчить условия труда  рабочего в результате механизации  приспособлений;

4. Расширить технологические  возможности используемого оборудования.

В зависимости  от вида производства технический уровень  и структура станочных приспособлений различны. Для массового и крупносерийного  производства в большинстве   случаев  применяют специальные  станочные приспособления. Специальные  станочные приспособления  имеют  одноцелевое назначение для выполнения определенных операций механической обработки  конкретной детали. Эти приспособления наиболее трудоемки и дороги при  исполнении. В условиях  единичного и мелкосерийного производства широкое  распространение получила система  универсально-сборных приспособлений (УСП), основанная на использовании  стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлений более мобилен  в части подготовки производства и не требует значительных затрат.

В данном курсовом проекте проектируется специальное  приспособление для механической обработки  «Гайка ходовая». Курсовой проект включает в себя пояснительную записку, содержащая: введение, общий раздел, расчетно-конструкторский  раздел и графическую часть, содержащую  сборочный чертеж проектируемого приспособления и чертежи нестандартных деталей  станочного приспособления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общий раздел

1.1 Назначение, устройство  и принцип действия проектируемого  приспособления

 

Зажимное устройство, закрепляя деталь в приспособлении, обеспечивает прилегание ее базовых  поверхностей к основным и вспомогательным  опорам приспособления с силой, способной  противодействовать силам резания.

Приспособление  «Зажим призматический с планкой-прихватом» применяется для фрезерных операции, выполняемой на горизонтально-фрезерном станке 6Н82. В результате применения данного приспособления достигается: получение наиболее точных обрабатываемых размеров надежной фиксации обрабатываемой детали, снижается время на обработку, так как не требуется производить разметку перед обработкой.

Приспособление  «Зажим призматический с планкой-прихватом» состоит из следующих элементов:

1. плита станочная (1), на которой находятся отверстия с метрической резьбой;
2. призма (2), служащая для установки обрабатываемой детали;
3. планка накидная (3), служащая для фиксации обрабатываемой детали;
4. винты (4) и штифты (9), предназначенные для фиксации призмы на плите станочной;
5. гайка (6) и шпилька (7), предназначенные для зажима заготовки в приспособлении при помощи планки накидной.
6. винты (5) и шпонка (8), предназначенные для создания зазора между опорой и плитой станочной (1) для создания запаса хода шпилек (7)

 

 

Рисунок 1.1 – Схема приспособления

 

Принцип работы приспособления:

В плиту станочную (1) фиксируется про помощи штифтов (9) и винтов (4) призма (2). Далее фиксируется шпонка (8) при мощи винтов (5) в станочной плите (1). На призму (2) устанавливается деталь и при помощи шпильки (7), гайки (6) и планки накидной (3) производится закрепление обрабатываемой детали. После этого производится нарезание паза. Для того, чтобы снять деталь достаточно ослабить натяжение планки накидной открутив гайки.  

 

1.2 Проверка условия  лишения возможности перемещения  заготовки в приспособлении

 

Основным при  разработке процессов механической обработки является вопрос о правильном базировании заготовки на станке при ее

обработке. От того, как  осуществляется базирование и закрепление  заготовки на станке, зависит в  большей степени точность ее обработки. Известно, что абсолютно твердое  тело имеет относительно координатных осей шесть степеней свободы; эти  шесть степеней свободы сводятся к трем возможным перемещениям вдоль  трех осей координат и трем возможным  вращениям вокруг относительно тех  же осей, т.е. положение тела вполне определяется шестью координатами относительно трех координатных плоскостей. Любая  координата лишает твердое тело одной  степени свободы.

В данном случае деталь лишается трех степеней свободы. Деталь устанавливается по наружной цилиндрической поверхности на призму (2) и зажимается планкой накидной (3). Эта поверхность является установочной базой и лишает деталь трех степеней свободы, т.е. возможности перемещения вдоль оси ОZ и вращения вокруг осей OX u OY. Этого достаточно для сохранения заготовкой неизменного положения в процессе обработки, т.к. сила подачи и сила зажима действуют в одном направлении, прижимая заготовку к установочной поверхностиисунок

Рисунок 1.2 - Схема базирования

           

 

2. Расчетно-конструкторский  раздел

2.1 Расчет приспособления  на точность обработки

2.1.1 Расчет погрешности  установки

 

Погрешность установки ε_y -  одна из составляющих случайной погрешности выполняемого размера детали- возникает при установки обрабатываемой детали в приспособлении и складывается из погрешности базирования ε_б,  погрешности закрепления ε_з и погрешности положения детали ε_пр , зависящей от неточности приспособления и определяемой ошибками изготовления и сборки ее установочных элементов их износа при работе.

Так как ε_б,  ε_з и ε_пр представляют собой поля рассеивания случайных величин, подчиняющихся закону нормального распределения, то погрешность установки ε_y как суммарное поле рассеивания выполняемого размера детали определяют по формуле:

 

                            (1)

 

2.1.2 Расчет погрешности  базирования

 

В процессе обработки  заготовки возникают отклонения от геометрической формы и размеров, заданных чертежом, которые должны находиться в пределах допусков, определяющих наибольшие допустимые значения погрешностей размеров и формы заготовки или  детали. Окончательная или суммарная  погрешность складывается из первичных  погрешностей, которые образуются из погрешностей установки заготовки, настройки станка и самой обработки.

При выборе баз  на последующих операциях необходимо стремиться использовать принцип совмещения баз, т.е. в качестве установочной базы использовать поверхность, являющуюся конструкторской или 

 

измерительной базой. Наибольшая точность будет получена, если установочная база совпала с измерительной и с конструкторской. Если измерительная база не совпадает с установочной, возникает погрешность базирования, т.е.  разность предельных расстояний измерительной базы относительно установочного на заданный размер детали режущего инструмента.

В данном случае измерительной базой является ось  детали, а установочной базой является призма, т.е. базы не совпадают, а следовательно, возникает погрешность базирования. Погрешность базирования будет возникать вследствие зазора между призмой и заготовкой и будет равна

 

                            (2)

 

где ITd = 0,2 мм – допуск на размер,

    – угол призмы, равный 45⁰.

По формуле (2) определяем:

 

= 0,04 мм = 40 мкм

 

2.1.3. Расчет погрешности  закрепления

 

Погрешностью  закрепления ε_з  называют разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы в направлении получаемого размера в следствии приложения к обрабатываемой детали силы зажима. Основная причина, влияющая на погрешность закрепления детали – деформация базовых поверхностей детали и стыков цепи, по которой передаются силы зажима. Большое внимание на погрешность закрепления оказывает форма и габаритные

 

размеры обрабатываемой детали, точность и чистота базовых 

поверхностей, конструкция  приспособления и постоянство сил  зажима детали. Следовательно, погрешности  закрепления необходимо определять для конкретных схем установки детали в приспособлении опытным

путем.

В   данном   случае   погрешность   закрепления   будет   равна 

80 мкм [2].

 

2.1.4 Расчет погрешности  положения ε_пр

 

Погрешность положения  заготовки ε_пр вызываемая неточностью приспособления, определяется погрешностями при изготовлении и сборке ее установочных элементов ε_ус, износом последних ε_и, и ошибками установки приспособления на станке ε_с.

Составляющая ε_ус характеризует неточность положения установочных элементов приспособления. Технологические возможности изготовления приспособлений обеспечивают ε_ус в пределах 0-15 мкм [2].

Составляющая ε_и характеризует износ установочных элементов приспособления. Величина износа зависит от программы выпуска изделий, их конструкции и размеров, материала и массы заготовки, состояние ее базовой поверхности, а также условий установки заготовки в приспособление и снятие ее. Изнашивание призмы происходит в первый период работы быстро, а затем замедляется, подчиняясь параболическому закону и величина порешности износа определяется по формуле:

 

                                (5)

 

где и – величина износа,

   – угол призмы, равный 45⁰.

 

Величину износа определяется по формуле:

 

                              (6)

 

где и_о – величина износа по нормали к поверхности, полученная на основании опытных данных, равная 22 мкм,

    k_t – коэффициент, учитывающий время контакта заготовки с опорами,

    k_l – коэффициент, учитывающий длину пути скольжения при установке заготовки, равный 1,25

    k_y – коэффициент, учитывающий условия обработки, равный 1,0

Коэффициент k_t определим по формуле:

 

,                             (7)

 

                                 (8)

 

где L - длина обработки, равная 25 мм,

    I - число проходов фрезы по обрабатываемой поверхности заготовки, по умолчанию принимает 1 проход на данную операцию,

   S_м  -   минутная   подача,   равная   для   данного   станка 31,5 мм/мин.

По формулам (7) и (8) определяем коэффициент k_t:

 

 

По формуле (6) определяем:

 

мкм

 

По формуле (5) определяем:

 

ε_u =

= 24,5

 

Износ опор ограничивают расчетной величиной и  и контролируют при плановой периодической проверке приспособлений. Если износ достигает  предельно допустимой величины, производят смену опор.

Составляющая ε_с выражает погрешность установки приспособления на станке, обусловленную смещением корпуса приспособления на столе станка. В данном случае погрешность установки приспособления на столе станка равна нулю, т.к. данное приспособление является передвижным.

Величины ε_ус, ε_и и ε_с – это расстояния между предельными проекциями измерительной базы обрабатываемых заготовок на направление выполняемого размера. Они представляют собой поля рассеянных случайных величин. При использовании приспособлений в серийном производстве

 

                    (9)

 

где t – коэффициент определяющий долю возможного брака, %; рекомендуется принимать t = 3; λ₁ и  λ₂ – коэффициенты зависящие от кривой распределения; для кривой равной вероятности λ₁ = 1/3; для кривой Гаусса λ₂ = 1/9 [2].

По формуле (9) определяем:

 

 

По формуле (1) определяем погрешность установки