Технологическая оснастка

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет 
 

Кафедра «Проектирование технических и технологических комплексов» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчетно-пояснительная  записка

к курсовой работе по курсу

«Технологическая оснастка» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Студент: Кощеев К.А.

Группа: ПТК-51

Факультет: МСФ

Консультант: Изнаиров Б.М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2008

Содержание 

Введение           3 стр.

Описание работы и конструкции базового приспособления.  4 стр.

     Выбор схемы и расчет точности базирования.    5 стр.

     Описание  работы приспособления.      5 стр.

Расчет потребной  силы закрепления заготовки     6 стр.

Расчет слабого  звена         14стр.

Расчет точности обработки заготовок в приспособлении.   14стр.

Выбор типа привода приспособления      16стр.

Расчёт ТЭП  эффективности приспособления     17стр. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

   Современное развитие машиностроительного производства не представляется возможным без применения специальных механизмов и приспособлений, получивших название – оснастка. Оснастка значительно сокращает вспомогательное время при механической обработке.

   Проектирование  и изготовление технологической  оснастки могут составлять до 80% трудоемкости и 90% длительности ТПП. Затраты на оснастку составляют 10-15% себестоимости машин. Наиболее значительными являются затраты на станочные приспособления.

   Станочными  приспособлениями называют дополнительные устройства к металлорежущим станкам, применяемые для установки и  закрепления деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках. Они позволяют решать следующие задачи:

1. Базирование обрабатываемых деталей на станках с выверкой по проверочным базам заменяется базированием без выверки, что ускоряет процесс базирования и обеспечивает возможность автоматического получения размеров на настроенных станках;
2. Повышается производительность, и облегчаются условия труда рабочих за счет механизации и автоматизации приспособлений, а также за счет применения многоместной, позиционной и непрерывной обработки;
3. Расширяются технологические возможности станков, что позволяет на обычных станках выполнять такую обработку и получать такую точность, для которых эти станки не предназначены.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Описание  работы и конструкции  базового приспособления. 

   За  аналог принимаем приспособление, предназначенное для зажима детали кулак поворотный при обработке на радиально-сверлильном станке 2Н55. На данной операции обрабатывается основное отверстие сверлением Ø30 +0,52 и рассверливание до Ø50 +0,34.

   Базирование заготовки осуществляется по установочным пальцам. Фиксируется заготовка с помощью поворота двух прихватов. Зажимное усилие создается усилием затяжки двух гаек.

   Анализ  базового приспособления выявил наличие  главного недостатка: высокая трудоемкость и, следовательно, длительность процесса закрепления заготовки.

   Предлагаю механизировать процесс закрепления. Для этого необходимо в конструкцию  приспособления внести следующие изменения:

1. Установить многозвенное зажимное устройство для фиксации заготовки одновременно в двух местах;
2. Механизировать зажимное устройство за счет внедрения соответствующего привода.

 

Рисунок 1

Рис.1 Эскиз  на выполняемую операцию 
 
 
 
 
 
 

Выбор схемы и расчет точности базирования. 

   Применяемая схема установки в приспособление (см. эскиз на операцию рис.1) по двум пальцам. При этом базирование происходит по короткой цилиндрической поверхности. Имеется следующий комплект баз:

1. Установочная база – отбирает 3 степени свободы
2. Двойная упорная – отбирает 2 степени свободы

   Погрешность обработки, связанная с получением диаметрального размера зависит от точности применяемого режущего инструмента.

   Погрешность расположения оси отверстия относительно конструкторской базы можно определить через связь размеров. 

   

  (1)

   

     
 

Описание  работы приспособления. 
 

   Заготовка базируется по двум пальцам до соприкосновения  торцевой поверхности цилиндрического  участка кулака Ø140_-0,08 со втулкой приспособления поз.    

   Зажимается  деталь с помощью двух прихватов  поз. 3   .При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень поз. 1 со штоком поз. 2 перемещаются вниз. В это время шток поз. 2 опускает концы рычагов поз. 6, шарнирно закрепленных на оси штока. Перемещаясь, рычаги поз. 6 через ползуны поз. 5  поворачивают прихваты поз. 3 около осей поз. 4, и прихваты короткими плечами зажимают заготовку.

   При подаче сжатого воздуха в бесштоковую полость пневмоцилиндра поршень поз. 1 со штоком поз. 2 перемещается вверх и концы рычагов поз. 3, шарнирно закрепленных на оси штока поз. 2, через ползуны поз. 5  поворачивают прихваты поз. 3  около осей поз. 4 в направлении разжима заготовки.

Соотношения силы зажима заготовки и осевой силы на штоке цилиндра выражены зависимостями (2), (3) и (4):

     (2)

     (3)

          (4)

Рисунок 2

Рис. 2 Конструктивная схема двухрычажного зажимного  устройства с пневмоприводом. 

   Данная  конструкция имеет ряд недостатков.

   Во-первых, большое количество сопрягаемых элементов увеличивает трудоемкость и металлоемкость приспособления.

   Во-вторых, пневмопривод необходимо крепить к  какой-либо части приспособления. Конструкция  кондуктора предусматривает выход  заготовки в портальную область. Следовательно, необходимо сконструировать массивную стойку параллельно существующей, но на расстоянии вылета заготовки. Добавление данного элемента приведет к увеличению площади основания.

   В-третьих, если не предлагать создание параллельной стойки, то возникает необходимость крепления пневмопривода к уже существующей. Это потребует:

   а) пространственного  изгиба прихватов;

   б) крепления  привода на изогнутую полку (чтобы  создать зазор для движения рычагов);

   в) возникнет  смещенный центр тяжести присоединенных элементов и для частичной компенсации перекоса потребуется увеличение площади основания. 

   Рассмотрим  альтернативный вариант.

   Заготовка зажимается с помощью рычажного  механизма. При подаче сжатого воздуха в бесштоковую полость пневмоцилиндра поршень поз. 2 со штоком поз.1 перемещается вверх и поворачивает рычаг поз. 5 около оси поз. 3 против часовой стрелки и он левым плечом зажимает заготовку поз.4. Во время подачи сжатого воздуха в бесштоковую полость пневмоцилиндра поршень поз. 2 со штоком поз.1 перемещается вниз и поворачивает рычаг поз. 5 около оси поз. 3 по часовой стрелке. При этом короткое плечо рычага поз. 5 поднимается заготовка поз.4 разжимается. 

   Сила  зажима детали

  (4)

В данном случае придется установить 2 пневмоцилиндра, но с меньшим диаметром поршня. Также уменьшается сложность  крепления привода к приспособлению 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  потребной силы закрепления  заготовки. 
 

   Инструмент  – сверло Ø30 Р6М5 2301-0106 ГОСТ 10903-77

   Режимы  резания – S = 0.5мм/об V = 17.71м/мин n = 188об 

Расчет силы резания при сверлении.

   (5)

   Значения  коэффициентов и показателей  степени формулы (5) сведем в таблицу (1).

   Таблица 1

 

Р₀ = 0,8 Н          

Расчет крутящего  момента.

   (6)

Таблица 2

 

Мкр = 0,00052Нм    
 

   Величина  сил зажима заготовки в приспособлениях  определяется путем решения задач статики на равновесие твердого тела, находящегося под действием приложенных к нему сил и моментов, возникающих от этих сил, - резания и других, стремящихся сдвинуть установленную заготовку, зажима и реакции опор.

   Найденное значение сил зажима необходимо умножить на коэффициент запаса К=2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  силы закрепления на поворот относительно установочного пальца в плоскости  базового торца. 
 

Рисунок 3

 На рис.3 М_ро является наглядным отображением Р_оl₁ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  силы закрепления на поворот относительно крайней нижней точки базового торца  примыкающей к втулке приспособления. 

 
Рисунок 4

      

 
 

Расчет  силы закрепления на поворот в  момент начала сверления. 
 

Рисунок 5

 
 

Сравним полученные результаты: