Реферат: Проектирование станочного приспособления
Содержание
1. Исходныеданные
1.1 Выбор заготовки
1.2 Маршрут обработки
1.3 Выбор оборудования
1.4 Режимы резания
2. Теоретическаясхема базирования и погрешность базирования
3. Схемаи расчет сил закрепления
4. Расчети выбор привода
5. Расчетына прочность
6. Расчетприспособления на точность
7. Техническиеописания приспособления
Список литературы
/>/>1. Исходныеданные
1.1Выбор заготовки
Изпредложенных деталей мы составили комплексную деталь. На основании этойкомплексной детали будем разрабатывать и проектировать станочноеприспособление.
1.2Маршрут обработки
Разработкамаршрутного технологического процесса.
005А Заготовительная
010А Фрезерно-центровальная
БМР71М
ОУстановить, выверить, закрепить. Фрезеровать торцы предварительно спереустановкой. Центровать отверстия.
ТПризмы α=900, крепежный набор (прихваты, опоры, болты пазовые);фреза торцевая ф35мм z=6Т5К10 ГОСТ 8529-80, сверло центровочное ф2мм Р6М5 ГОСТ 14952-80; ШЦ II250-0,5 ГОСТ 1050-80.
015А Токарная
БCAT630
ОУстановить, выверить, закрепить. Точить с переустановкой с припуском 5мм насторону под ТО ф20+10, ф30+10, ф40+10, ф56,88+10, ф40+10,ф35+10, ф30+10мм. Подрезать торцы с припуском под ТО.
ТПатрон 3-х кулачковый ГОСТ 2675-80, центр упорный ГОСТ 13214-79; резецпроходной упорный φ=930ВхН=25х25 Т5К10 ГОСТ 2151-75; ШЦ II250-0,5 ГОСТ 1050-80, калибр скоба ф30, ф40, ф50, ф67,ф50, ф45, ф40.
020А Слесарная
ООстрые кромки притупить
025А Термообработка
ОТермообработка до 262-311 НВ
030А Токарная
БCAT630
ОУстановить, закрепить. Точить окончательно ф20мм на l=20мм,ф30мм на l=24мм, ф40ммна l=72мм, ф56,88мм на l=69мм,ф40мм на l=38мм, ф35ммна l=27мм, ф30мм на l=24мм.Выточить две канавки на ф30мм шириной 4мм, на ф20мм шириной 5мм.Выполнить фаски на ф20мм, ф30мм 2х450– 3шт., фаску наф35мм и ф56,88мм 3фаски 1,6х450и фаску на ф40мм5х150. Выполнить радиусы закругления. Сделать конус Δ1:10 на l=55ммна ф40мм. Фрезеровать шпоночные пазы на ф40s6длинной 36мм шириной 12Р9, глубиной 5мм: на конусе Δ1:10 в размер 40мм,шириной 16Н9. Нарезать резьбу М20х1,5 в размер 20мм. Фрезеровать зубья m=3на l=69мм z=16.Снять деталь.
ТПатрон цанговый специальный, центр упорный ГОСТ 13214-75; резец контурныйправый Т15К6 МН 7502-74, резец контурный левый Т15К6 МН 7502-74; комплекткалибр-скоб.
035А Круглошлифовальная
Б3М131Ф2
ОУстановить, выверить, закрепить. Шлифовать ф30k6с Ra1,25 в размер 24мм, ф40s6с Ra2,5 в размер 38мм.
ТПоводковый патрон ГОСТ 2571-71, центр вращающийся ГОСТ 8742-75; шлифовальныйкруг ПП24А40СМ2К8 DxH=250х100мм ГОСТ2424-83; профилограф-профилометр 201.
040А ОТК
1.3 Оборудование
/>
Центртокарный двухсуппортной модель САТ630 с противошпинделем, с устройствомпозиционирования и круговой подачи шпинделя (осью С), револьверными головкамидля токарного и приводного инструмента. Класс точности станков — В (высокаяточность). Точностные параметры: некруглость обрабатываемых цилиндрическихповерхностей до 2 мкм. Многоцелевой станок, позволяющий, кроме токарнойобработки деталей сложной конфигурации типа валов и фланцев из черных и цветныхметаллов, из высоколегированных сталей, а также термообработанных, осуществлятьобработку гладких и резьбовых отверстий (торцевых несоосных и радиальных),фрезерование радиальных прямолинейных пазов и лысок, торцовых прямолинейных ифасонных пазов. Наличие противошпинделя позволяет производить с перехватомполную обработку деталей с двух сторон.
/>
/>
Технические характеристики для САТ630
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия, мм: над станиной 720 над суппортом 560 Расстояние между центрами, мм 1 000, 1 500, 2 500 Максимальное перемещение суппорта, мм: по оси «Х» 400 по оси «Z» 1 100, 1 600, 2 600 по оси «Y» ±55 (±65*) Максимальный вес обрабатываемой детали, кг: в патроне 300 в центрах 800 Диаметр отверстия в шпинделе, мм 102 (166*) Пределы частот вращения шпинделя, 35...875 переключаемых автоматически, об/мин140...2 800
(140...2 200**)
Мощность главного привода/30 мин., кВт30/37
(37/45*)
Максимальный крутящий момент на шпинделе, Н.м1424/1 756
(1 712/2 084**)
Дискретность задания перемещения, мкм: 1 Скорость рабочих подач суппорта: по оси «Х», мм/мин 1...6 000 по оси «Z», мм/мин 1...6 000 по оси «С» шпинделя, об/мин 0,1...10 Скорость быстрых перемещений суппорта, мм/мин: по оси «Х» 15 000 по оси «Z» 20 000 Максимальное тяговое усилие, кгс: по оси «Х» 1 357 по оси «Z» 1 357 Задняя бабка: максимальное усилие зажима пинолью, кгс 1 000 ход пиноли, мм 100 диаметр пиноли, мм 115 конус в отверстии пиноли MT-5 управление пинолью Гидравл. Револьверная головка: количество инструментов 12 диаметр цилиндрического хвостовика инструментального блока по DIN69880, мм 50 размеры гнезда для инструмента, мм 32 x32 мощность привода вращающегося инструмента, кВт 6,2 максимальный крутящий момент, Н.м 55 скорость вращения инструмента, об./мин до 5 000 Ось «С»: пределы частот вращения шпинделя, об/мин 0...17 крутящий момент, кг.м 300 мощность, кВт 1,6 Противошпиндель Диаметр отверстия, мм 102 Пределы частот вращения, об./мин. 35...2 800 Максимальное перемещение по оси Z2, мм 850, 1 350 Масса станка, кг 10 500, 11 500, 13 000 Габаритные размеры, мм длина4 920, 5 420, 6 420
(5 560, 6 060, 7 060**)
ширина 2 060 высота 2 180*— По заказу.** — С двигателем 37 кВт.
Основные узлы
/>
Револьверная головка
Револьвернаяголовка (фирмы «Baruffaldi», «Sauter», «Duplomatic») — 12-позиционная, сгоризонтальной осью, для токарного и приводного инструмента (кроме исполнений Iи VIII) обеспечивает быструю двухстороннюю индексацию выбора. Муфта сV-образными зубьями гарантирует жесткость и точность посадки инструментальныхдисков. Приемные отверстия в диске револьверной головки соответствуютинструментальным хвостовикам по DIN 69880. Система быстросменного инструментазначительно уменьшает время наладки. По заказу оснащается инструментальнымиблоками, режущим инструментом фирм «Sandvik Coromant», «Iscar».
/>
Задняя бабкаЗадняя бабкаимеет гидравлически управляемую пиноль шпинделя. Подвод и отвод пинолиосуществляется ножной педалью управления. Шпиндель задней бабки установлен надвух радиальных роликоподшипниках в передней и трех радиально-упорныхшарикоподшипниках в задней опоре. Перемещается задняя бабка путем сцепки сверхним суппортом. По заказу возможно исполнение без задней бабки (патронное).
/>
Неподвижный люнетСамоцентрирующийнеподвижный люнет облегчает действия центрирования и обеспечивает сверхточноевращение. Диаметр зажимаемых деталей — от 35 до 245 мм. Поставляется по заказу.
/>
ПатронПовыбору заказчика поставляется патрон с ручным зажимом фирмы «Bison» илимеханизированный патрон с гидрозажимом или пневмозажимом фирм «Autoblock» или«ROHM» диаметром 315, 400 или 500 мм. По заказу может быть поставленнеобходимый спецпатрон под конкретную деталь.
КомпоновкаКомпоновкастанка обеспечивает удобный доступ к обрабатываемой детали и свободный сходстружки. Низкий уровень шума, герметичность облицовки и подвижных огражденийсоздают комфортные условия работы на станке.
СуппортСуппортимеет жесткую конструкцию. Направляющие плоскости каретки и ползуна покрытыспециальным износостойким полимерным материалом, обеспечивающим очень низкийкоэффициент трения и высокую долговечность направляющих.
Шпиндельная бабкаШпиндельнаябабка оригинальной конструкции без зубчатых колес. Подшипники шпинделя (фирмыSKF, Швеция) заправлены консистентной смазкой и не требуют обслуживания. Приводшпинделя осуществляется поликлиновым ремнем (фирмы OPTIBELT, Германия) отмотор-редуктора с автоматическим переключением. диапазонов.
СтанинаСтанинаотлита из высококачественного чугуна и для увеличения жесткости ивиброустойчивости залита специальным бетоном. Накладные направляющиеизготовлены из легированной стали, закалены и имеют высокую твердость рабочейповерхности (более 58 HRC).
Заказчик имеет возможностьвыбрать также следующие опции:—датчик измерения инструмента (HPRA) фирмы RENISHAW (точность позиционированияконтактного щупа в пределах 5 мкм);
—датчик измерения детали фирмы RENISHAW (точность позиционированияконтактного щупа в пределах 5 мкм);
— станцияочистки СОЖ фирмы LOSMA (бак 300 литров + бак для сбора шлама, насос 50 л/мин.,10Бар, 4 кВт).
Транспортёрдля удаления стружки
Входит вбазовую комплектацию.
Инструментальнаясистема
Схемаразмещения вспомогательного инструмента в 12-позиционной револьверной головкедля станков САТ630
/>
1.4 Режимы резания
Точениепредварительное
/>
/>
Нарезаниерезьбы
/>
/>
Зубофрезернаяоперация
/>
/>
Наосновании выполненных расчетах. Мы выбираем большую силу которая будетдействовать при обработке. Это будет операция точение предварительное Pz=2783Н.На примере точения посмотрим влияния размеров на действующую силу. Дальнейшиерасчеты будем производить по предварительное точение.
/>
Рисунок1 – Влияние размеров заготовки на действующую силу.
2. Теоретическая схема базирования и анализ погрешностибазирования
/>
Рисунок2 – Теоретическая схема базирования
Даннаясхема базирования лишает заготовку 5 степеней свободы. Поэтому погрешностибазирования по осям.
Пооси ОХ:
/>
Пооси ОУ:
/>
Пооси ОZ:
/>
3. Схема и расчет силы закрепления
/>
Рисунок3 – Схема сил закрепления
Схемасил, действующих на заготовку в процессе обработки, представлена на рис.3.
Составимуравнения.
Mox=n*Fтр1*(D/2)– Pz*(D/2)=0,
Pox=n*Fтр2– Px=0,
Fтр=f*Q,
гдеFтр – сила трения, Н
f – коэффициент трения, f=0,3
Q – сила закрепления, Н
/>
гдеk – коэффициент запаса;
k0– гарантированный коэффициент запаса;
k1– коэффициент учитывающий изменения силы резания;
k2– коэффициент учитывающий возрастание сил резания при затуплении инструмента;
k3,k4,k5,k6– коэффициенты учитывающие специфику условий
закрепленияи обработки заготовки.
Силазакрепления не будет зависит от параметров заготовки(детали).
4. Расчет и выбор привода
Таккак сила закрепления Q=5448Н,то выбираем гидропривод.
Усилиена штоке W=Q=5448Н.
Диаметрштока
/>
Принимаемдиаметр штока D=32мм, остальныепараметры гидроцилиндра принимаются конструктивно.
5. Расчеты на прочность
Вданной работе общие законы расчетов на прочность рассматривают в приложении кконкретным деталям и придают им форму инженерных расчетов.
Кромеобычных видов разрушения (поломок) деталей, наблюдаются случаи разрушенияповерхности деталей, которые связанны с контактными напряжениями. Контактныенапряжения возникают вместе соприкасания двух деталей: ролика (18) и конусавтулки (16), когда размеры площадки касания малы по сравнению с размерамидеталей.
/>
Схеманагружения шарика.
Расчетноеусловие контактной выносливости шарика (ниже приводятся (без вывода) иобъясняются те формулы, которые используются в дальнейшем как исходные длявыполнения расчета по контактной выносливости):
/>
гдеσН – величина контактных напряжений, МПа.
/>
здесьт– коэффициент зависящий от формы тел качения, т=0,1;
Fп – силаприжатия, нормальная к поверхности контакта, Н:
/>,
гдеFш – усилиена штоке, Fш= 2800Н, α =15˚,
/>;
Eпр– приведенныймодуль упругости:
/>,
гдеЕ1, Е2 – модули упругости. Так как и шарик и втулкастальные, то Е1=Е2=2·105 МПа,следовательно Епр = Е1 = 2·105 МПа;
/> - приведенныйрадиус кривизны контактирующих тел, мм:
/>
гдеR1,R2– радиусы кривизны в точке контакта, R1=2,5мм, R2=/>.
/>
/>МПа;
[σН]– допускаемоенапряжение,для закаленнойстали твердостью60HRC при начальном контакте в точке[σН] = 2000МПа.
/>МПа,следовательно контактная выносливость шарика обеспечена.
Закреплениекорпуса патрона на станке осуществляется при движении штока вправо, при этомсухарик скользит по конусному, а затем цилиндрическому участку постепенноприжимаясь к корпусу, сухарик при этом испытывает напряжения смятия (размерыплощади контакта сопоставимы с размерами контактирующих тел).
/>/>
Расчетноеусловие:
/>
где/> - напряжение смятия, МПа:
/>
гдеF — сила прижатия, нормальная кповерхности контакта, Н
/>,
гдеFз – сила закрепления,Fз = 2800Н; α=45˚,
/>
А– площадьсопротивления смятию, мм2
А= />,
гдеd – диаметр сухаря, d= 4 мм.
А= />мм2.
/>МПа;
[/>] – допустимое напряжениесмятия, [/>] = 150 МПа.
/>МПа,сопротивление детали смятию обеспечивается
Болтовоесоединение рассчитываем на срез.
Схемак расчету болтового соединения
/>
Условиепрочности на срез
/>
/>,
гдеF – сила действующая на болт, Н;
d – диаметр болта, мм;
z – количество болтов.
/>МПа
/>допускаемоенапряжения, />
147<160МПа,сопротивление детали срезу обеспечивается
Болтовоесоединение рассчитывается на смятие
Условиепрочности на смятие />
где/> - напряжение смятия, МПа
/>
гдеF – сила действующая на болт, Н;
dб – диаметр болта, мм;
δ – толщина стенки, мм.
/>
[/>] – допустимое напряжениесмятия, [/>] = 150 МПа.
/>МПа,сопротивление детали смятию обеспечивается.
Эпюранагружения
/>
Расчетна прочность штифтового соединения.
Схемак расчету штифтового соединения
/>
Расчетна прочность штифтового соединения на срез:
Условиепрочности на срез
/>
/>,
гдеF – сила действующая на штифт, Н;
dш – диаметр штифта, мм;
z – количество штифтов.
/>МПа
/>допускаемоенапряжения, />
110<160МПа,сопротивление детали срезу обеспечивается
Штифтовоесоединение рассчитывается на смятие
Условиепрочности на смятие />
где/> - напряжение смятия, МПа
/>
гдеF – сила действующая на штифт, Н;
dш – диаметр штифта, мм;
δ – толщина стенки, мм.
/>
[/>] – допустимое напряжениесмятия, [/>] = 150 МПа.
/>МПа,сопротивление детали смятию обеспечивается.
Эпюранагружения
/>
Расчетна прочность шлицевого соединения
Схемак расчету шлицевого соединения
/>
Расчетшлицевого соединения на смятие
Условиесмятие
/>
Мк=87,67Нмм
гдеz – число шлицев z=8;
h – высота поверхности контакта
/>
D – наружный диаметр втулки, мм
D – внутренний диаметр отверстия, мм
[/>] – допустимое напряжениесреза
Ψ– коэффициент, учитывающий неравномерность распределения
нагрузкипо шлицам ψ=0,7-0,8
/>
/>
/>Нмм,сопротивление детали смятия обеспечивается.
Насрез не будет считаться, так как действующая сила на шлицы действует равномернопо всей поверхности.
6.Расчет приспособления на точность
Расчетточности станочного приспособления
/>
гдеδ – допуск на размер, δ=0,52мм
Δ– экономически достижимая точность, Δ=0,052мм
к– коэффициент пропорциональности, к=0,5
εб– погрешность базирования, мм εб=0,62мм
εз– погрешность закрепления, мм
/>
сosα=0,так как угол между формируемым размером и силой зажима 900.
/>
/>
/>
Схемарасположения размерной цепи по оси ОХ.
А1=11(-0,43)мм,А2=12(-0,43)мм, А3=6(-0,3)мм, АΔ=32мм
Решаемпрямую задачу вероятностным методом
А1,А2, А3 – уменьшающие звенья;
АΔ– увеличивающее звено.
Рассчитаемчисло единиц допуска
/>
Взависимости от а.с.=50,3 назначаем 10-й квалитет
АΔ=32h10(-0,1)мм
/>
Найдемсреднее отклонение звеньев
/>
Принимаемсреднее отклонение звеньев А1, А2 ЕСА1=ЕСА2=-0,175мм
/>
/>
/>
Схемарасположения размерной цепи по оси OZ
А1=6(-0,3)мм,А2=18(-0,43)мм, А3=6(-0,3)мм, АΔ=30мм
Решаемпрямую задачу вероятностным методом
А1,А2, А3 – уменьшающие звенья;
АΔ– увеличивающее звено.
Рассчитаемчисло единиц допуска
/>
/>/>
Взависимости от а.с.=111,12 назначаем 12-й квалитет
АΔ=32h12(-0,25)мм
/>
Найдемсреднее отклонение звеньев
/>
Принимаемсреднее отклонение звеньев А3 ЕСА3=-0,2мм
/>
/>
7. Техническое описание приспособления
Разработанноеприспособление используется в серийном производстве для закрепления заготовок,которые обрабатываются на обрабатывающем центре. Приспособление перенастраиваетсядля закрепления деталей типа вал различного диаметра с помощью съемной насадки.Приспособление состоит из цанговой насадки, корпуса, шпинделя, штока,гидроцилиндр и других деталей.
Встатическом положении детали взаимодействуют друг с другом в такойпоследовательности.
Лопастнойгидроцилиндр установлен на левом конце шпинделя токарного обрабатывающегоцентра и вращается вместе с ним. Гидроцилиндр состоит из корпуса (статора) 2 супором, крышками 5 и 6 и однолопастного ротора 19 с лопастью 7, закрепленногошпонками 25 на гайке 8. Гайка установлена в статоре на коническихроликоподшипниках 21 и связана с винтовой втулкой 9, в правый его конецввинчена тяга 10, которая через промежуточные звенья перемещает цанговуюнасадку при зажиме и разжиме детали. При подаче масла в одну из полостейстатора 2 ротор 19 с лопастью 7 проворачивается до упора и вращает гайку 8,которая перемещает винт с тягой 10 вправо или влево. Винтовая втулка,перемещаясь в шлицевом отверстии крышки 6, не вращается. Масло из резиновыхшлангов подается через отверстие в приемную невращающуюся муфту 1,установленную на шарикоподшипниках 22, сидящих на валу, который запрессован вкрышку 5. Вал имеет каналы для прохода масла в одну из полостей статора.Гидроагрегат с электродвигателем и насосом включают только во время остановкистанка, а сила зажима детали цанговой насадкой сохраняется при обработке деталивследствие самоторможения винтовой пары: гайки и винтовой втулки.
Шпинделюстанка передается возвратно-поступательное и вращательное движение. Сухарики17, которые подпружинены пружиной 23 перемещается по шпинделю и поднимаетвтулку 15, которая в свою очередь сжимает цанговую насадку 3, соединяющаясячерез шлицевое соединение. Происходит зажим детали. Для раскрепления детали изгидроцилиндра высасывается масло из полостей статора, происходит обратноедействие винтовой пары, сухарик опускается и опускается втулка. Замена насадкипроизводится при необходимости при раскрепления детали. Подача поршняконтролируется датчиком FESTO,который находится на корпусе гидроцилиндра.
Схемаработы гидравлического привода.
Приперемещения рукоятки 5 в крайнее положение переключается золотник 4 ивключается электродвигатель насоса 2. Масло из бака 1 по трубопроводу черезлопастной насос 2, работающий от электродвигателя, и трубопроводу 3 поддавлением 6,5МПа подается в золотник 4. Из него масло по трубопроводам 7поступает в правую или левую полость лопастного цилиндра 8. При подаче масла вправую полость цилиндра лопасть с ротором 9 поворачивается до упора 10 ивытесняет масло из левой полости. Масло через левый трубопровод 7, золотник 4по трубопроводу 14 стекает в бак 1. При переключении рукоятки 5 золотника 4 вдругую сторону масло поступает в левую полость цилиндра 8, а из его правойполости и золотника 4 по трубопроводу 14 сливается в бак 1. Масло, котороепросочилось из золотника 4 отводится по трубопроводу 13 в бак. Необходимоедавление масла в гидросистеме регулируется клапаном 12 и определяетсяманометром 6.
Список литературы
1. АнурьевВ.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3т. – 8-е изд., перераб. и доп.М.: Машиностроения, 2001.
2. БолотинХ.Л., Костромин Ф.П. Станочные приспособления. Изд. 5-е, перераб. и доп. М.,«Машиностроение», 1973, 344с.
3. АнтонюкВ.Е. Справочник конструктора по расчету и проектированию станочныхприспособлений, 1969г.
4. Станочныеприспособления: Справочник. В 2-х т./Ред. Совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. –М.: Машиностроение,/ Под ред. Б.Н. Вардашкина, В.В. Данилевского., 1984 –656с., ил.
5. БоженкоЛ.И. Технология машиностроения. Проектирования технологического приспособления:Учебник. – Львов, 2001. – 296с., ил.