Курсовая работа: Расчет и проектирование универсального сборного приспособления

Вид и материал заготовки - отливка из чугуна СЧ18, НВ200. Режущий инструмент - фреза дисковая двухсторонняя со вставными ножами из твердого сплава ВК6 ГОСТ 6469-69.

Наружный диаметр фрезы - 105 мм, число ножей - 10.

Диаметр фрезы определяется из соотношения Д= (1.25 - 1.5). В, где В - ширина фрезерования, и округлять до стандартных значений [1, c.175-189].

Режимы резания: глубина резания t = 1.5 мм, подача на зуб S_z = 0.14 мм/зуб, стойкость инструмента Т=120 мин; скорость резания

, где (1.1)

C_v = 445;

T = 120 мин;

q = 0.2;

x = 0.15;

y = 0.35;

m = 0.32;

u = 0.2;

p = 0;

К_v = K_mv . K_nv . K_uv = = 0.94

м/мин.

Частота вращения шпинделя n = 558 об/мин. Станок - горизонтально-фрезерный 6Р82Г с размерами стола 320Ч1250, мощность электродвигателя N = 1.5 кВт, частота вращения шпинделя 31,5 - 1600, подача стола S_м = 25 - 1250 мм/мин [1, c.55]. Тип приспособления - УСП с ручным зажимом.

1.2 Расчет сил резания

Составляющую силу P_z рассчитываем по формуле

, где (1.2)

C_р = 54,5; q = 1;

x = 0.9; y = 0.74;

ω = 0; u = 1;

=1.02; =1246 Н.

Составляющие силы P_y , P_v , P_h определяются из диапазона соотношений, представленных в таблице [1, c.292, табл.42]: P_y = 0.5^. P_z = 623 H, P_v = 0.8^. P_z = 997 H, P_h = 0.8^. P_z = 997 H.

1.3 Расчет усилия зажима

Схема закрепления заготовки, включающая схему установки заготовки, разработанную на основе теоретической схемы базирования представлена на рисунке 1.2

При расположении зуба фрезы в точке В горизонтальная сила стремится развернуть заготовку относительно точки О₁ , создавая момент, равный =Р_h . l.

Повороту заготовки препятствуют силы трения Т и Т₁ , возникающие за счет прижима заготовки к опорам силами. Момент закрепления будет составлять:

(Т + Т₁ ) l₁ = 2W (f₁ + f₂ ) l₁ , где (1.3)

f₁ и f₂ - коэффициенты трения в контакте опор и прижимов с заготовкой. Значения взяты из справочника [7, c.384]

Приравняв и и введя коэффициент запаса К, получим формулу для расчета силы зажима:

, где (1.4)

К - коэффициент запаса, определяемый из справочника [7, с.383] ; f₁ = 0.16, f₂ = 0.25.

Схема закрепления заготовок

Рисунок 1.2

Аналогичным образом определяется величина силы зажима, необходимая для удержания заготовки от опрокидывания относительно точки О. под действием силы Р_v :

(1.5)

К = К₀ +К₁ +К₂ +К₃ +К₄ +К₅ +К₆ = 1.5.1.1.6.1.2.1.3.1.1.1 = 4.118

l = 137 мм; l₁ = 115 мм; l₂ = 23.6 мм; l₃ = 172.8 мм;

1.4 Расчет зажимного механизма

Усилие Q, создаваемое винтовым зажимом, определяется из уравнения моментов относительно точки О.

, где (1.6) А и В - плечи; А = 33 мм, В = 60 мм, W = 5965 Н.

Усилие, создаваемое при зажиме гайкой, вдоль оси болта определяется по формуле [2, c77]:

, (1.7)

Из формулы 1.7 определим по рассчитанному Q требуемую величину момента, прикладываемого к гайке при зажиме заготовки.

(1.8)

где d_ср = 11.188 мм - средний диаметр резьбы; α = 2° 10’ - угол подъема резьбы, определяемый по формуле:

где S = 1.25 мм - шаг резьбы;

φ = 6° 34’ - приведенный угол трения, определяемый по формуле: ,

где - приведенный коэффициент трения;

f - трение плоского контакта;

β - половина угла профиля резьбы;

D_T = 22 мм, - наружный диаметр опорного торца гайки;

d = 12 мм, - внутренний диаметр опорного торца гайки;

μ = 0.12, - коэффициент трения на профиле гайки;

Подставим данные в формулу 1.8:

Для завинчивания гайки используем ключ с плечом l = 426 мм. При этом усилие, прикладываемое рабочим к ключу, не должно превышать 30 Н.

1.5 Описание работы приспособления

Данное универсальное сборное приспособление используется для установки и закрепления заготовки для последующей обработки на фрезерном станке. Данное приспособление реализует теоретическую схему базирования.

Универсальное сборное приспособление изготавливается и работает следующим образом: На базовую плиту 1 в местах зажима заготовки устанавливаются с помощью пазовых болтов 7 прямоугольные однорядные опоры, в которые ввинчиваются плоские опоры. Третью установочную точку реализуют две соединенные между собой болтовым соединением 21 квадратных опор. Реализация направляющих точек осуществляется за счет использования угольников 17, которые крепятся к базовой плите 1 пазовым болтом 18. В угольник вкручивается плоская опора, на которую упирается заготовка. Реализация опорной точки осуществляется также за счет использования угольника 17 и ввинченной в него плоской опорой. На опоры устанавливается заготовка и прижимается прижимами. Прижим состоит из прихвата, установленного на два пазовых болта 2 и 14. Пазовый болт 14 с ввинченной в него сферической опорой 13 упирается в плоскость, противоположную месту прижима. Болт 2 устанавливается в отверстие в прихвате и затягивается гайкой 3. Между гайкой 3 и прихватом устанавливаются коническая шайба 11 и сферическая шайба 10. Также на пазовом болте 2 ниже прихвата навинчена гайка 5, в которую упирается пружина. Со стороны прихвата пружина упирается в шайбу 4. Собранное приспособление устанавливают на станок и закрепляют на столе с т-образными пазами.

2. Решение задач по расчету точности элементов приспособления

2.1 Задание 1.48

Для фрезерования паза заготовку устанавливают в центрирующую втулку. Найти зависимости для определения погрешности базирования для размеров А₁ , А₂ , А₃ , А₄ , А₅ при заданной точности размеров заготовки N, A, в и центрирующей втулки D.

, т.к точность размера не зависит от схемы базирования, а определяется точностью режущего инструмента;

, т.к совмещены технологическая и измерительная базы;

, т.к нарушен принцип единства баз;

т.к точность диаметра отверстия центральной втулки оказывает влияние на размер А₂ и деталь устанавливается с зазором;

, т.к точность диаметра отверстия центральной втулки оказывает влияние на размер А₃ и деталь устанавливается с зазором;

2.2 Задание 1.55

Определить погрешность , вызываемую износом опор после обработки 15000 заготовок. Выразим погрешность из формулы:

, (2.1)

где N = 15000 - число установленных заготовок;

m = 2248 - для плоской опоры;

m₁ = 1212 - для плоской опоры;

m₂ = 65487 - для плоской опоры;

П₁ = 0.44 - критерий износостойкости;

К_у = 1.32 - поправочный коэффициент;

t_М = 4.7 мин - для шлифования без охлаждения;

HV700 - твердость опоры;

F = 28.3 мм⁹ ;

Q = 400 Н;

L = 20 мм;

3. Описание конструкции вспомогательного приспособления

Конструкция вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ определяется его основными элементами - присоединительными поверхностями для крепления на станке и крепления режущего инструмента. Устройства, осуществляющие автоматическую смену инструмента и его крепление на станках, определяют конструкцию хвостовика. Основные требования к хвостовику: надежность и точность крепления; экономичность изготовления хвостовика; простота конструкции и изготовления соответствующих узлов станков с ЧПУ; масштаб и номенклатура выпускаемых станков и инструмента. Хвостовик применяется на станках как с автоматической, так и с ручной сменой инструмента.

Оправка предназначена для крепления торцовых, трехсторонних, цилиндрических и других фрез с торцовыми и продольными шпонками.

Литература

1. Справочник технолога - машиностроителя. Т2\ под ред.А.Г. Косиловой и др. - М.: Машиностроение, 1985 г.496 с., ил.

2. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков - М.: Машиностроение, 1968, 650 с., ил.

3. Станочные приспособления. Справочник. - Т2\ под ред. Б.Н. Вардашкина и др., 1984, 656 с., ил.

4. Переналаживаемая технологическая оснастка В.Д. Бирюков и др. - М.: Машиностроение, 1988, 256с., ил.

5. Детали и сборочные единицы универсально-сборной переналаживаемой оснастки к металлорежущим станкам. Каталог К.31.122.40-88. М.: Издат. стандартов, 1990,63с., ил.

6. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания: Справочник \ В.И. Баранчиков и др. - М.: Машиностроение, 1990, 400 с., ил.

7. Станочные приспособления: Справочник. В 2х томах. - Т1 \ под ред. Б.Н. Вардашкина и др., 1984, 592с., ил.

8. Обработка металлов резанием: Справочник технолога \ А.А. Панов и др. - М.: Машиностроение, 1988, 736с., ил.