Расчет кондуктора для колеса зубчатого

Расчет кондуктора для колеса зубчатого

Содержание

Введение

. Характеристика детали

. Выбор типа приспособления

. Выбор типа зажимного механизма

. Выбор направляющих и настроечных элементов

. Расчетная часть

.1 Базирование

.2 Расчет режимов резания

.3 Выбор оборудования

.4 Расчет необходимой силы зажима

. Расчет зажимного механизма

. Точность базирования

. Расчет растяжения и изгиба

. Техническое описание приспособления

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Станочными приспособлениями называют дополнительное устройство, применяемые для установки и закрепления деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках.

Выбор станочных приспособлений зависит от формы, габаритных размеров и технических требований, предъявляемых к обрабатываемым деталям, а также от типа производства и программы выпуска изделий.

По типу станков приспособления разделяют на токарные, сверлильные, фрезерные и т.д. По степени специализаций приспособления разделяют на универсальные, переналаживаемые (групповые) и специальные. По степени механизаций приспособления разделяют ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические. Универсальные приспособления разделяют на безналадочные и наладочные.

Повышение производительности достигается путем устранения разметки заготовок, сокращения вспомогательного времени на их установку и снятие, применения многоинструментальной и многоместной обработки, а также повышения режимов резания в результате увеличения жесткости технологической системы.

Применение приспособлений расширяет использование обычных универсальных станков. Очень часто быстрая замена устаревшего оборудования бывает невозможна. В этом случае повысить производительность труда можно, применяя приспособления.

Использование приспособлений снижает себестоимость продукций. Затраты на изготовление приспособлений специального назначения ограничивают, однако, их употребление в производствах с малой программой выпуска изделий. Целесообразность применения этих приспособлений должна в каждом случае подтверждаться экономическими расчетами.

1. Характеристика детали

Спроектировать установочно-зажимное приспособление для детали типа "Колесо зубчатое" для операции сверления отверстия ф5 на вертикально-сверлильном станке модели 2С132 в условиях серийного производства:

Характеристика детали

Деталь «Колесо зубчатое» представляет собой деталь типа тела вращения и принадлежит к группе колес.

Геометрические параметры:

Габариты: ф144х44 мм;

Диаметр шлицевого отверстия d8х36х40Н7х7D9 мм;

Вес детали: m = 2,68 кг

Точность выполняемой операции в мм:

диаметр отверстия ф144h11, диаметр шлицевого отверстия d8х36х40Н7х7D9, ширина колеса 20h9, 44h9.

Материал детали ст40Х.

Чистота основных поверхностей Ra 6,3 мкм; остальных Rа 2,5 мкм.

2. Выбор типа приспособления

Для сверления на сверлильных станках применяются кондукторы. В них имеются кондукторные втулки для направления режущего инструмента. При обработке отверстий, расположенных на различных поверхностях деталей, требуется изменять ее положение на станке относительно режущего инструмента. Для этого применяются кондукторы различных типов: накладные, стационарные, передвижные и поворотные.

Для сверления отверстий в данной детали «Колесо зубчатое» применяем специальный кондуктор для сверления ф5Н14, выдержав 12,5±0,18 мм.

3. Выбор типа зажимного механизма

Зажимные устройства приспособлений служат для зажима (закрепления) и разжима (раскрепления) деталей, обрабатываемых на станках. Эти устройства не должны изменять положение детали в приспособлении при ее закреплении и не допускать ее смещения при обработке на станке.

Зажимные устройства приспособлений разделяются на простые и комбинированные. Простые зажимные устройства состоят из одного элементарного зажима; они бывают клиновые, винтовые, эксцентриковые и т.д. Комбинированные зажимные механизмы состоят из нескольких простых устройств, соединенных вместе; они бывают винто-эксцентрико-рычажными и т.д.

В зависимости от источника силы требуемой для зажима детали, зажимные устройства разделяются на ручные, механизированные и автоматизированные. Ручное зажимное устройство приводит в действие непосредственно рабочий за счет мускульной силы. Механизированные зажимные устройства работают от пневматического, гидравлического и другого привода. Автоматизированные устройства перемещаются от движущихся узлов станка.

В данном случае зажимной механизм - пневматический. Выбран, потому что он ускоряет время зажима детали, что условиях серийного производства выгодно.

4. Выбор направляющих и настроечных элементов

В качестве направляющих элементов, для получения отверстия Ø5, в приспособлении необходимо применить кондукторную втулку.

В мелкосерийном типе производства выбираются быстросменные кондукторные втулки по ГОСТ 18432-73(при обработке несколькими инструментами, точные размеры) или постоянные с буртиком по ГОСТ 18430-73. При многосерийном типе производства применяются постоянные неподвижные кондукторные втулки по ГОСТ 18429-73.

В данном случае выбираются постоянные неподвижные кондукторные втулки.

В качестве настроечных элементов применяются такие базы:

посадочная базой является шлицевое отверстие детали 1 База.

опорной базой являются нижняя плоскость детали 2 База.

зажим производится на верхнюю плоскость детали.

5. Расчетная часть

5.1 Базирование

Для сверления данного отверстия заготовку лишаем 6 степеней свободы. Для этого применяются: установочная база - лишает заготовку перемещения по осям Y и X; установочная база и зажим лишают заготовку перемещения по оси Z.

Рисунок 1 - Схема установки заготовки.

Теоретическая схема базирования и ее варианты практической реализации для операции сверление при обработке детали "Колесо зубчатое".

5.2 Расчет режимов резания

Для расчета необходимой силы зажима рассчитаем режимы резания

Сверление отверстия

Инструмент сверло ф5.

В результате обработки получаем D=5 мм, сверление на проход глубиной более L=7 мм.

Глубина резания при сверлении t=0,5D=0,5·5=2,5 мм.

Подача S (мм/об) при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу (S=0,1мм/об)

Скорость резания, м/мин, при сверлении:

 (5.1)

Значения коэффициента Сv и показателей степени приведены для сверления в табл.25, стр.277.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания

Кv=KmvKиvKlv, (5.2)

 (5.3)

Киv =1,0 (Р6М5) коэффициент на инструментальный материал (табл.6, стр.263), Kиv =1,0;

Кv=1,12·1·1=1,12.

коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл.31, стр.280) Klv =1,0.

где Сv=7; q=0,40; y=0,7; m=0,20; Т=15 мин.

Крутящий момент, Н·м, и осевую силу, Н, рассчитывают по формулам:

Мкр=10См D qs y Kp; (5.4)=10Ср D qKp (5.5)

Значения коэффициентов См и Ср и показатели степени приведены в (табл.32, стр.281.) и равны 0,0345 и 68 соответственно.(q=2; y=0,8; q=1; y=0,7;).

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением Кр=Кмр.

Значения коэффициента Кмр =1,0 приведены для стали и чугуна в (табл.9, стр.264.)

Мкр=10·0,0345·52·0,10.8 ·1=1,37 Нм;=10·68·50,7··1=2098 Н.

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

 (5.6)

где частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,

 (5.7)

Скорректируем полученное значение по паспорту станка:

п=1600 об/мин.

Тогда скорость будет равна:

Потребная мощность равна

Определяется основное время.

 (5.8)=l+y+Δ

где, L - путь инструмента- глубина отверстия

у - врезание сверла в металл=0.4D=0.4·5=2 мм

Δ=1…3, принимаем Δ=2=45+2+2=49мм

5.3 Выбор оборудования

Таблица 1 - Технические характеристики станков

Для сверления в заготовке из стали 40Х отверстия диаметром 5Н14 подойдет вертикально - сверлильный станок 2C1325, данные расчета - Ро=2098 Н, Nе= 0,22 кВт, n=1600 об/мин, s=0,1 мм/мин, высота кондуктора вместе с угольником 210 мм, берем за основу выбора максимальную высоту от торца шпинделя и рабочего стола, максимальная сила резания допустимая станком Ро=24500 Н.

5.4 Расчет необходимой силы зажима

Рисунок 2 - Схема направления сил зажима и резания

Силы направлены взаимно перпендикулярно, и силе резания противодействуют силы трения на опоре и в точке зажима.

+ Qf2 = kPo, отсюда следует (5.9)=К· Ро/(f1+f2); (5.10)

1,2= 0,16 - коэффициенты трения между деталью и установочным зажимным элементом приспособления.

К - коэффициент запаса.

Коэффициент запаса рассчитывается по формуле

К=К0 · К1 · К2 · К3 · К4 · К5 · К6, (5.11)

где, К0 - гарантированный коэффициент запаса, К0=1,5;

К1 - коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на заготовке, К1 =1 окончательная обработка заготовок.

К2 - коэффициент учитывающий увеличение силы трения от затупления режущего инструмента, К0 =1,5;

К3 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при обработке без ударов, К3 =1;

К4 - коэффициент учитывающий изменение зажимного усилия, К4 =1, для механического зажима;

К5 - коэффициент учитывающий эргономику расположения зажима, К5 =1, для удобного расположения;

К6 - коэффициент учитывающий наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах, К6 =1 - для установки на плоскость.

К=1 · 1,5 · 1 · 1 · 1 · 1 · 1=1,5.=1,5·2098/(0,16+0,16)=9834 Н.

6. Расчет зажимного механизма

Проектный расчёт пневмопривода сводится к определению диаметра пневмоцилиндра и диаметр штока при известном потребном усилии на штоке и давлении воздуха. Принимаем давление воздуха в сети равным р = 0,4 МПа.

Принимаем что усилие на выходном штоке W=Q=9834 Н.

Определим диаметр пневмоцилиндра по формуле:

 (5.12)

где, Р - толкающее усилие на выходном штоке, Н;- внутренний диаметр цилиндра, мм;- давление сжатого воздуха, Па;

Полученные значения диаметра цилиндра округляем в большую сторону до ближайшего стандартного, принимаем диаметр штока, D = 52 мм.

Диаметр штока пневмоцилиндра определяют из соотношения:= (0.2…0.3)D =0,3·52=15,6 мм.

Принимаем диаметр штока D=16 мм, остальные параметры пневмоцилиндра принимаются конструктивно.

Выберем пневматический зажим - пневматический однокамерный поршневой привод. Преимущество данного привода:

Быстрота действия (0,5-2 сек);

Постоянство силы зажима;

Возможность регулирования силы зажима;

Простота конструкции и эксплуатации;

Независимость от колебаний температуры окружающей среды.

7. Точность базирования

Определим точность приспособления, необходимую для обеспечения размера 12,5±0,18, так как точностной расчет выполняется для самого жестко заданного размера.

Расчет допустимой точности станочного приспособления

(5.13)

где δ - допуск на размер, δ=0,6 мм.

Δ - экономически достижимая точность, Δ=0,12 мм.

к - коэффициент пропорциональности, к=0,5.

εб - погрешность базирования, мм εб=0,067 мм.

εз - погрешность закрепления, мм.

(5.14)

сosα=0, так как угол между формируемым размером и силой зажима 900.

.

Для обеспечения необходимой точности обрабатываемой поверхности необходимо соблюдать условие

Δпр ≤ εпр, (5.15)

где, Δпр - действительное значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении;

Значение погрешности базирования εб, согласно схемы базирования на два пальца, находим по формуле

Погрешностей базирования εб установка детали на два пальца рассчитывается по формуле

εб =Smin +ΔDо+ΔD, (5.16)

где, Smin - минимальный зазор;- диаметр шлицевого отверстия, Do=40+0,025мм;

D - диаметр шлицев, Do==(Do -D)/2=40-40=0 мм.

Соответственно ΔDo и ΔD допуски размеров. Отсюда находим

εб=0+0,043+0,011=0,044 мм.

Расчетная погрешность Δпр находим по формуле

Δпр ≤ Т- (k1ε + Δуст+k2), (5.17)

- коэффициент равный 0,8 - 0,85;- коэффициент равный 0,6 - 1;

Δуст - погрешность установки, в нашем случае Δуст =0,06, пневмозажим по чисто обработанной поверхности.

Суммарную погрешность Δпр находим по формуле

Δпр = √(δизг2 + δуст2 + δз2 + δп2), (5.18)

δизг - погрешность изготовления деталей приспособления, δизг=0,02 мм;

δуст - погрешность установки приспособления на станке, ωуст =0, так как кондуктор не крепиться к станку;

δп - погрешность перекоса или смещения инструмента из-за неточности изготовления направляющих, в нашем случае кондукторной втулки, мм.

Имеется направляющий элемент кондукторная втулка, отсюда находим

δп= (5.19)

предельное отклонение сверла - 0,043мм предельное отклонение отверстия кондукторной втулки +0,026мм допуск на износ втулки - 0,02мм. Тогда Su=0,043+0,026+0,02=0,089мм,

где, Sи - наибольший зазор между отверстием в кондукторной втулке и сверлом, находим из посадки, мм.

Н - высота кондукторной втулки, мм;- диаметр сверла, мм.

Δпр = √(0,022 + 0,0442 + 0,0432)=0,062 мм.

Погрешность обработки в кондукторе при Δпр = 0,062 мм.

Δпр ≤ (0,362- (0,85·0,06 + 0,06+1·)2= 0,32

,062 ≤ 0,33.

Следовательно, предполагаемая схема базирования допустима.

8. Расчет растяжения и изгиба

Растяжение:

 [s] - условие прочности при растяжении, где [s]=360 МПа.

=N/A, (5.20)

кондуктор колесо базирование изгиб

где А - площадь поперечного сечения тяги:=(π/4)*(D2-d2)=(3,14/4)·(302-162)=50,5 см2. (5.21)- воздействующая сила, равна силе зажима:=W=2098 Н.=2098/50,5=41,5 МПа.

,5  [360] - условия выполняются.

Изгиб:

|smax|=M/Iz  |s|

условие прочности при изгибе, где |s|c=10 МПа. (5.22)

=(π/16)(D2-d2). (5.23)

|smax|=2098/(3,14/16·(302-162))·10-4=0,41 МПа.

,41  [10] - условия прочности выполняются.

9. Техническое описание приспособления

Разработанное приспособление используется в серийном производстве для закрепления заготовок, которые обрабатываются в кондукторе. Кондуктор состоит из корпуса, штока, пневмоцилиндра одностороннего действия и других деталей.

Заготовка устанавливаемся на шлицы. Сжатый воздух подается в полость цилиндра и перемещает поршень, со штоком, шток поднимается, заготовку устанавливают в приспособление на базу 2, сверху устанавливают планшайбу. Воздух стравливают, пружина разжимается, опуская шток с планшайбой, происходит закрепление заготовки. После обработки сжатый воздух вновь подается в полость цилиндра, шток движется вверх планшайба снимается и заготовка вынимается из приспособления.

Заключение

В детали «Крышка», изготовленного из стали 45, спроектирован специальный кондуктор. Данный кондуктор имеет пневматический зажим, который применяется в станочных приспособлениях, вследствие его простоты, надежного закрепления обрабатываемой детали и относительной дешевизны производства. Применение в конструкции приспособления стандартных изделий, делает данное приспособление дешевым в производстве и уменьшению времени производства данного приспособления.

Внедрение данного приспособления в среднесерийное производство позволяет:

надежно базировать и закрепить обрабатываемую деталь с сохранением её жесткости в процессе обработки;

стабильно обеспечить высокое качество обрабатываемой детали с минимальной зависимости качества от качества, тем самым снизить себестоимость детали;

уменьшить время обработки;

упростить работу рабочего при обработке данной детали.

Список используемой литературы

1. Андреев, Г.Н. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: учебное пособие для машиностроительных вузов/Г.Н. Андреев, В.Ю. Новиков, А.Г. Схиртладзе; под ред Ю.М. Соломенцева.- М Высш. Шк.1999. - 415с.

. Белоусов А.П. «Проектирование станочных приспособлений», Москва, Высшая школа, 1974.

. Горошкин А.К. «Приспособления для металлорежущих станков», Москва, Машиностроение, 1971.

. Корсаков В.С. «Основы конструирования приспособлений в машиностроении», Москва, Машиностроение, 1971.

. Справочник технолога- машиностроителя под редакцией А.Г.Косиловой, Москва, Машиностроение, 1972, Т1,2.

. Справочник технолога-машиностроителя под редакцией А.Н.Малова, Москва, Машиностроение, 1972, Т1,2.

. Справочник «Станочные приспособления» под редакцией Б.Н. Вардашкина, Москва, Машиностроение, 1984, Т1.

. Терликова Т.Ф. «Основы конструирования приспособлений», Москва, Машиностроение, 1980.

. Сорокина В.Г. «Справочник сталей и сплавов» Москва, Машиностроение, 1989.

. Чернов Н.Н. «Металлорежущие станки», Москва, Машиностроение, 1978.