Проектирование станочной и контрольной оснастки

Федеральное агенство по образованию

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А.Соловьева

Кафедра «Технология авиационных двигателей общего машиностроения и управления качеством»

Курсовая работа

По дисциплине «Технологическая оснастка»

«Проектирование станочной и контрольной оснастки»

Рыбинск 2006г.

Содержание

1. Чертёж детали с указанием обрабатываемых поверхностей

2. Схема базирования детали

3. Расчёт режима обработки поверхности

4. Схема установки детали

5. Расчёт потребного усилия закрепления

6 Обоснование конструкции приспособления

7 Расчёт основных параметров силового узла

8 Компоновка приспособления

Список используемой литературы

1 Чертёж детали с указанием обрабатываемых поверхностей

Требуется разработать компоновку приспособления для сверления радиального отверстия диаметром 6мм в детали типа тел вращения (рис.1.1). Изготовление детали происходит в условиях мелкосерийного производства. Материал детали – сталь 20. Вид термообработки не указан. Если деталь изготовляется из горячекатаного прутка то твердость – HB ≤156.

При заданной твёрдости материала детали целесообразно строить технологический процесс, осуществив предварительно термическую обработку. Таким образом, сверление отверстия будет осуществляться при заданной твёрдости.

Рисунок 1.1 Чертёж обрабатываемой детали

2 Схема базирования детали

При сверлении отверстия возможно базирование по наружной цилиндрической поверхности и диаметром 28 h6 и торцу. Этот вариант обеспечивает совмещение измерительной и технологической баз с конструкторской (рис.2.1).

Рисунок 2.1 Схема базирования

В соответствии со схемой базирования точки 1,2,3,4 являются двойной направляющей скрытой базой, координирующей положение оси цилиндрической поверхности для всех деталей в одной вертикальной плоскости. В осевом направлении положение детали определяет торец А, соединённый двухсторонней связью 5 являющейся опорной явной базой. Возможность вращения детали вокруг оси исключается двухсторонней связь 6, являющейся также опорной скрытой базой, материализуемой моментом трения.

3 Расчёт режима обработки поверхности

Отверстие в детали мы будем выполнять на вертикально-сверлильном станке. На деталь со стороны инструмента будут действовать: момент резания M, осевое усилие P_oc.

Глубина резания определяется по формуле:

где D – диаметр отверстия, мм

Подача определяется по таблице 25 стр.277.

Скорость резания определяется по формуле

где D – диаметр отверстия, мм;

Т – период стойкости сверла, мин;

С_v – коэффициент, по таблице 28 стр.278;

q, m, y – показатели степени, по таблице 28 стр.278.

K_v – коэффициент определяется по формуле:

где K_mv – коэффициент на обрабатываемый материал, по таблице 1-4 стр.263;

K_иv – коэффициент на обрабатывающий материал, по таблице 6 стр.265;

K_iv– коэффициент учитывающий глубину сверления, по таблице 31 стр.280.

;

Крутящий момент определяется по формуле

где С_m– коэффициент, по таблице 32 стр.281 [1];

D – диаметр отверстия, мм;

s – подача, мм/об;

K_мр – коэффициент, по таблице 9 стр.264 [1];

q, y – показатели степени, по таблице 22 стр.273 [1].

Осевая сила определяется по формуле

где С_р – коэффициент, по таблице 32 стр.281 [1];

D – диаметр отверстия, мм;

s – подача, мм/об;

K_мр – коэффициент, по таблице 9 стр.264 [1];

q, y – показатели степени, по таблице 22 стр.273 [1].

.

4. Схема установки детали

Операция сверления будем выполнять на вертикально-сверлильном станке, например 2А135.

Для реализации выбранной схемы базирования, мы установим нашу деталь на призму и прижмем её плитой. Для реализации этого варианта(рис. 4.1) необходимо обеспечить вертикальное прямолинейное перемещение плиты относительно основания приспособления на котором установлена призма. При перемещении плиты вверх потребуется дополнительное вертикальное перемещение инструмента. Также в конструкции приспособления необходим упор для того чтобы придать детали определённость в осевом направлении и выдержать длинновой размер 25мм.

Рисунок 4.1 Схема установки, реализующая схему базирования детали

5 Расчёт потребного усилия закрепления

Для расчёта потребной силы закрепления Q представим расчётные схемы (рис. 5.1). Выберем угол у призмы равный 90º.

деталь сверления приспособление

Рисунок 4.1 Расчётные схемы для определения потребной силы закрепления

Во время сверления осевая сила P_oс направлена в том же направлении что и усилие зажима Q. P_oс не способствует перемещению детали вдоль её оси. Поэтому запишем уравнение для обеспечения неизменности положения детали под действием крутящего момента М_кр. Под действием крутящего момента не должен произойти поворот детали в призме и как следствие отжатие верхней плиты.

где – реакция со стороны призмы на деталь

k – коэффициент запаса закрепления:

где k₀ – гарантированный коэффициент запаса, k₀=1,5;

k₁ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за неровностей на заготовке, k₁=1,2;

k₂ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за затупления инструмента, k₂=1,15;

k₃ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании, k₃=1,0;

k₄ – коэффициент, учитывающий непостоянство усилия зажима при использовании пневморычажных систем, k₄=1,0;

k₅ – коэффициент, учитывающий наличие моментов, поворачивающих заготовку, k₅=1,0;

Подставив значения в уравнение крутящих моментов, имеем:

Таким образом, потребное усилие закрепления равно 83 H.

6. Обоснование конструкции приспособления

Поскольку деталь жёсткая, то рассредоточение усилия закрепления на несколько мест не требуется. Цилиндрическая поверхность детали чисто обработана, поэтому в данном случае нет необходимости локализации мест контакта призмы с деталью для повышения определённости базирования путём удаления металла из её средней части. Такое конструктивное решение целесообразно при базировании заготовок с необработанной поверхностью. В призме должно быть отверстие диаметром 10мм для свободного выхода сверла из заготовки, в прижимную плиту ставится втулка направляющая сверло.

Поскольку изготовление детали происходит в условиях мелкосерийного производства маленькими партиями, то нет необходимости разрабатывать многоместного приспособления. У детали обрабатывается один элемент, и многопозиционного приспособления не требуется.

Базирование приспособления осуществляется по плоскости основания и шпонок, расположенных с нижней стороны корпуса.

7. Расчёт основных параметров силового узла

В качестве силового узла в нашем приспособлении будем использовать пневмоцилиндр двухстороннего действия. Так как он обеспечивает постоянство сил закрепления детали, возможность её регулирования и контроля, быстроту действия, возможность дистанционного управления зажимами.

Определяем диаметр поршня пневмоцилиндра

где p – давление воздуха, =0,5 МПа;

– КПД базирующе-зажимного устройства с пневмоприводом, =0,8.

мм

Полученное значение диаметра поршня приемлемо по габаритам. Выбираем пневмоцилиндр [1, таб.1, с.385] с основными рабочими параметрами

диаметр поршня D=20мм;

диаметр штока d=6мм;

толкающее (тянущее) теоретическое усилие на штоке 12,5кГ=125H;

давление воздуха p=0,5МПа.

8. Компоновка приспособления

Компоновка приспособления представлена на чертеже.

Работает приспособление следующим образом. Деталь Д базируется двумя образующими цилиндрической поверхности на призме 8. Сменная кондукторная плита 9, прикреплённая к плите 2, опускаясь вниз, прижимает деталь к призме и всегда располагает ось цилиндрической поверхности в одной вертикальной плоскости. В продольном направлении деталь координируется торцом, контактирующим с установочным элементом 11. Возможность вращения детали вокруг оси исключается моментом трения в местах контакта детали с призмой и плитой. Усилие закрепления обеспечивается кондукторной плитой 2, соединённой с тремя скалками 3,вертикально перемещающимися в корпусе приспособления 1. Точность их перемещения обеспечивается направляющими втулками 4. Одна из скалок соединена с поршнем 6, пневматического цилиндра 7, являющегося силовым узлом приспособления. Для достижения точности выполняемого отверстия в сменной кондукторной плите устанавливается кондукторная втулка 5.

Для базирования приспособления на столе сверлильного станка с нижней стороны в корпус запрессована шпонка 12. Для повышения надёжности её фиксации она дополнительно крепится винтами. Шпонка входят в средний паз стола станка. Закрепление приспособления на столе станка осуществляется с помощью винтов с Т-образными головками, входящими в пазы стола, и гаек с шайбами. При выполнении операции сверления диаметр отверстия обеспечивается мерным инструментом – сверлом.

Список используемой литературы

1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. – Л.: Машиностроение, 1975. – 656 с.

2. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений. – М.: Машиностроение, 1983. – 276 с.

3. Нестеренко Л.М. Технологическая оснастка: Пособие. – Рыбинск: РГАТА, 2004. – 68 с.