Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Технология машиностроения» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения», очной, вечерней и заочной формы обучения (стр. 19 из 25)

При выборе и конструировании деталей и узлов приспособления стремятся к получению достаточно прочной и жесткой конструкции при наименьшей массе и размерах. Важно, чтобы каждая деталь спроектированного приспособления была технологична для обработки, а приспособление – для сборки.

Разработка конструкции приспособления заканчивается технико– экономическим обоснованием целесообразности спроектированного приспособления и оформлением соответствующего раздела ПЗ с описанием устройства и принципа работы приспособления с указанием позиций по чертежу. Спецификацию приспособления помещают в приложении к ПЗ.

Пример оформления чертежа общего вида приспособления для фрезерования паза в корпусе стартера приведен на рис. 4.4. Техническое задание на данное приспособление представлено в табл. 4.1.

Рисунок 4.4 - Общий вид приспособления для фрезерования паза

4.3 Специфические особенности проектирования станочных
приспособлений

Рассмотренная методика проектирования станочных приспособлений применима и для других систем установочно–зажимных приспособлений с учетом специфических требований, предъявляемых к приспособлениям той или иной системы.

Специфика проектирования приспособлений для автоматических линий изложена в работах [25], а особенности проектирования приспособлений агрегатных станков в работах [26], [5].

На станках с ЧПУ, как правило, применяют переналаживаемые приспособления: универсальные, универсально–сборные, специализированные и, в исключительных случаях, специальные упрощенные приспособления, в том числе ложементы. Наиболее часто приспособления для обработки на сверлильных, фрезерных, расточных станках с ЧПУ компонуют из элементов универсально–сборных приспособлений (УСП) с оснащением их механизированными зажимными устройствами. Специфика проектирования приспособлений для станков с ЧПУ описана в работах [27], [28], [29].

Кроме специальных и специализированных станочных приспособлений предметом проектирования может быть проработка компоновок и обоснование оптимальной компоновки универсально – сборного приспособления.

В ГПС в настоящее время часто используют технологическую оснастку, которую применяют на станках с ЧПУ. Однако для повышения гибкости ГПС из многоцелевых станков рекомендуется применять агрегатированные модульные быстропереналаживаемые приспособления, компонуемые из унифицированных сменных установочных и зажимных элементов на базовых агрегатах – плитах (палетах) , т.е. универсально – наладочные (УНП) или универсально – сборные приспособления (УСП) [28]. На установочной поверхности палет выполняют Т – образные пазы, сетку пазов или ступенчатых отверстий (верхняя часть – цилиндрическая (посадочная), а нижняя – резьбовая), в которых устанавливают и закрепляют базовые и зажимные части приспособления. Кроме того, на палетах выполняют унифицированные места (специальные рым – болты) для установки и съема палет захватным устройством робота.

Для базирования приспособлений, не компонуемых на палетах, а устанавливаемых на них, на палетах выполняют центральные отверстия или же на торцовых поверхностях палет прикрепляют упорные планки, обеспечивающие точную ориентацию приспособления или заготовки (с помощью мерных плиток) с базированием в “ координатный угол” [30]. Применение спутников обеспечивает высокую универсальность вследствие постоянства их базирования, фиксации и зажима для всей номенклатуры заготовок, обрабатываемых на станках с ЧПУ, гибких производственных модулях или гибких автоматизированных участках.

Однако при этом должна быть обеспечена высокая точность установки спутника на столе станка, а самой заготовки – в приспособлении, устанавливаемом или компонуемом на спутнике для исключения автоматической выверки ее положения посредством контрольных и информационных датчиков.

Специальные приспособления, в том числе переналаживаемые со сменными базирующими наладками, применять в ГПС в мелко – и среднесерийном производстве целесообразно лишь при обработке заготовок большими партиями, когда стоимость приспособления, приходящаяся на обработку одной заготовки, будет минимальной.

4.4 Пример проектирования станочного приспособления

Методику составления расчетной схемы приспособления и определения сил зажима рассмотрим на примере приспособления для фрезерования паза (рис. 4.1).

Исходные данные для расчета приведены в техническом задании на проектирование этого приспособления (табл. 4.1).

На основе анализа схемы установки заготовки и эскизной проработки компоновки конструкции приспособления (первый этап проектирования) разрабатывают принципиальную расчетную схему приспособления (рис. 4.3).

При обработке заготовки, установленной на длинную призму с упором в торец, под действием составляющих силы резания Р_Z и Р_Y возможны два случая:

1. Сдвиг заготовки под действием силы Р_Z , который предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с боковыми поверхностями призмы (Т₁ - Т₄₎ и прихватами (Т₅ , Т₆).

2. Отрыв (опрокидывание) заготовки под действием сил Р_Z и Р_Y (или момента резания) предупреждается силой зажима Q , равномерно распределенной на два прихвата.

Рассчитав для обоих случаев значение силы зажима Q , выбирают большее и принимают его за расчетную величину необходимой зажимной силы.

Ниже приведен расчет силы зажима и силового привода приспособления для 1–го случая.

Допустим, масса заготовки незначительна.

Соответственно этому условию можно записать (рис. 4.3)

Р_Z < Т₁ + Т₂ + Т₃ + Т₄ + Т₅ + Т₆ (4.2)

Определим силы трения:

Т₁ = Т₂ = Т₃ = Т₄ = N f₂ =

(4.3)

Т₅ = Т₆ =

(4.4)

Введя коэффициент запаса надежности закрепления К и подставив значения сил трения, после преобразований получим

(4.5)

Откуда

(4.6)

где f₁ = 0,2 – коэффициент трения при контакте заготовки с прихватами [24];

f₂ = 0,16 – коэффициент трения при контакте обработанной поверхности заготовки с установочными поверхностями призмы [24].

Коэффициент запаса определим по формуле [24]

k = k₀ k₁ k₂ k₃ k₄ k₅ k₆ ; (4.7)

k₀ = 1,5 ; k₁ = 1; k₂ = 1,6 ; k₃ = 1,2; k₄ = 1 ; k₅ = 1; k₆ = 1

k = 1,5 · 1,0 ·1,6 · 1,2 · 1,0 · 1,0 · 1,0 = 2,9.

Окружная сила резания определяется по формуле [24, т.2, с. 282 ]

(4.8)

где С_р = 68,2 ; х = 0,86 ; у = 0,72 ; и = 1,0 ; q = 0,86 ; w = 0 [24, т.2, с. 291]; k _{м. р} = 1 [24, т.2, табл. 9, с. 264] – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала: z = 14; D = 50 мм; t = 5,2 мм; S _Z = 0,12 мм/ зуб;

n = 163 мин ^{– 1};

Радиальная составляющая силы резания [24, т. 2, табл. 42, с. 292 ]

Р_y = 0,5 ; Р_Z = 0,5 · 1596 = 798 Н.

Сила закрепления заготовки

Силу на штоке пневмоцилиндра определяют из условия равновесия сил, приложенных к зажимному устройству (рис. 4.3 и 4.4) :

Р = 2 (Q / 2) + 2Р _ПР , (4.9)

где Р _ПР - сила сжатия пружины:

Р = 10366 + 2 · 100 = 10566 Н.

Принимая давление воздуха в пневмосети р = 0,4 МПа и КПД привода η = 0,85, определяем диаметр пневмоцилиндра

(4.10)

Рисунок 4.5 - Принципиальная конструктивная схема приспособления

для фрезерования паза

По табл. [24 , т.2] принимают D _Ц = 200 мм. Остальные параметры пневмоцилиндра принимают по ГОСТ 15608 – 81* Е.

Далее приведены расчеты точности фрезерного приспособления согласно техническому заданию, обосновывающие технические требования 1 и 2 к его изготовлению (рис. 4.5).

Пример 10

Определить необходимую точность приспособления для обеспечения смещения оси симметрии паза заготовки относительно оси ее наружной цилиндрической поверхности не более 0,2 мм ( рис. 4.1 и 4.5).

Возможны два варианта решения поставленной задачи:

1. При изготовлении приспособления обеспечить наименьшее отклонение от соосности оси призмы 6 и оси шпонок 16 (рис. 4.4). При этом настройка станка на размер после установки каждой новой фрезы будет выполняться с помощью углового установа 14. Кроме того, в этом случае возможные осевые смещения фрезы на отправке не окажут влияния на точность выдерживаемого параметра.