Дипломная (вкр): Проект участка механического цеха с разработкой технологического процесса изготовления детали типа «Ролик»
3) чертеж заготовки.
Целью расчета является обеспечение конструкторских размеров и допусков расположения поверхностей, а также требуемых операционных припусков.
Размерный анализ выполняем на компьютере, используя программный комплекс "APROPOS", который предназначен для проектного расчета операционных размеров, их отклонений, отклонений расположения поверхностей колебаний припусков при проектировании технологического процесса механической обработки детали.
Результат расчетов со следующей информацией:
1) исходные данные;
2) система уравнений размерных цепей;
3) графический образ схемы размерных связей;
4) расчетные значения операционных размеров и припусков;
5) ожидаемые значения чертежных размеров и припусков по
результатам поверочных расчетов приведён в приложении 1.
2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет кондуктора
2.1.1
Описание конструкции и принципа работы
В процессе обработки заготовки на нее действуют силы резания. Их величина, направления и место приложения изменяются. Силы резания и возникающие моменты стремятся переместить и повернуть заготовку. Несмотря на это, заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение своими базовыми поверхностями относительно опорных элементов – это обеспечивается надежным закреплением.
Любое зажимное устройство в общем случае включает источник и передаточный механизм. Исходное усилие, развиваемое источником, может создаваться либо человеком за счет мускульной энергии при использовании ручных зажимов, либо каким-то приводом – пневматическим, гидравлическим, электромагнитным и т.п.
Приспособление применяется для сверления отверстия и предназначено для базирования заготовки плоскими поверхностями – установочная база, внутренними цилиндрическими поверхностями и установочной призмой – двойная направляющая база и закрепляется усилием зажима (W3).
Приспособление содержит корпус поз. 1, на котором закреплен палец установочный поз. 7, на который крепится обрабатываемая деталь, также на корпусе закреплен пневмоцилиндр, приспособление имеет кондукторную плиту на которой закреплена кондукторная втулка, призма неподвижная, и палец установочный.
В приспособление заготовка устанавливается на палец установочный поз. 7. и поверх детали устанавливается кондукторная плита, прижимается с помощью прижимной шайбы и быстросъемной шайбы путем подачи воздуха в верхнюю камеру пневмоцилиндра.
Для съема обработанной заготовки, поворачиваем кран управления в положение «Разжим» и сжатый воздух поступает в нижнюю полость цилиндра и перемещает поршень со штоком вверх – происходит открепление заготовки.
Убираем быстросъемную шайбу, прижимную шайбу и кондукторную плиту, снимаем обработанную деталь. Ставим новую заготовку и процесс повторяется.
2.1.2
Силовой расчет кондуктора
В качестве зажима заготовки выбираем пневматический привод двустороннего действия. В пневматических приводах подводится сжатый воздух от сети под давлением ρ = 0,4…0,8 Мпа. Для обеспечения
герметичности и устранения утечки сжатого воздуха применяется уплотнительные кольца круглого сечения ГОСТ 9833- или V-образные
манжеты ГОСТ 6678- изготавливаемые из малостойкой резины.
При расчете сил зажима и параметров силового привода необходимо знать силы и моменты, действующие на заготовку во время выполнения операции технологического процесса сверления и схемы расположения установочных и зажимных элементов, в соответствии с принципиальной схемой базирования и применяют кинематической передачи усилия от привода к зажимным элементам.
Требуемую силу зажима определяем на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных сил резания и моментов при обработке и силы зажима.
Мкр · К = W3
· l
· f,
(2.1)
где W3
– усилие зажима, развиваемое пневмоприводом, Н.
W3
= 
- привод текучего
исполнения (2.2)
где D – диаметр цилиндра, мм;
d – диаметр штока, мм;
d = 15мм;
ρ - давление сжатого воздуха в системе, Мпа; ρ=0,4…0,8 Мпа
для расчета принимаем ρ = 0,4Мпа;
η = 0,8
КПД пневмопривода
W3
= 
К – коэффициент
надежности закрепления заготовки, учитывающий нестабильность силовых
воздействий на заготовку [3] К=2,5…8,0
К
= Ко · К1 · К2 · К3 · К4
· К5 · К6 ≥ 2,5 (2.3)
где К0 –гарантированные коэффициент запаса надежности закрепления,
К0 = 1,5; [1]
К1 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности, при черновой обработке;
принимаем К1 = 1,2; [1]
К2 = коэффициент, учитывающий увеличение силы резания от затупления режущего инструмента,
К2 = 1,0…1,6; принимаем К2 = 1,3; [1]
К3 – коэффициент, учитывающий условия обработки,
К3 = 1,0…1,2; [1]
принимаем К3 = 1,0;
К4 – коэффициент, учитывающий неравномерность зажимных усилий, прикладываемых к заготовке. [1]
для гидропривода одностороннего действия К4 = 1,0;
для пневмопривода К4 = 1,0…1,2;
принимаем К4 = 1,2;
К5 – коэффициент, характеризующий степень удобства расположения рукояток; принимаем К5 = 1,2; [1]
К6 – коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку на опорах,
К6 =
1,0…1,5; принимаем К6 = 1,5. [1]
К = 1,5 · 1,2 · 1,3 ·
1,0 · 1,2 · 1,2 · 1,5 = 5,05
l – расстояние между опорным элементом, точкой приложения силы резания и приложением силы зажима заготовки, мм;
l = 55мм
f – коэффициент трения между поверхностями опорных элементов и заготовки; f = (0.1…0,15) [10]
принимаем f
= 0,14
Мкр = 3,57
Н·м.
Подставив все значения в уравнение 2.1 находим величину диаметра цилиндра, обеспечивающее надежное закрепление заготовки.
3570 · 5,05 = (0,25D2 – 56,52) · 55 · 0,14
D = 97,9мм.
Из стандартного ряда принимаем D
= 100 мм.
2.1.3 Точностной расчет кондуктора
Особенностью приспособлений для обработки отверстий на сверлильных и расточных станках является наличие в конструкции элементов для направления режущих инструментов (кондукторных втулок). Направление и ориентация инструментов осуществляется непосредственно по режущей части.
Погрешность обработки заготовок в кондукторах во многом зависит от погрешности положения направляющих элементов относительно установочных элементов приспособления. В то же время погрешности, связанные с установкой кондуктора на станке, не оказывают влияния на точность координатного расположения обрабатываемых отверстий. Поэтому элементы для ориентации приспособления на станке в большинстве случаев отсутствуют; положение кондуктора определяется свободным вхождением инструмента в направляющий элемент.
В приспособлении для сверления отверстия контролируемыми являются размеры: 10,5мм; 55мм.
Точность размера отверстия диаметром 10,5мм обеспечивается режущим инструментом, а координаты этого отверстия зависят от точности установки кондукторной втулки и зазора между кондукторной втулки и сверлом.
Суммарная
погрешность должна быть меньше или равна допуску межосевых расстояний 55h14(+0,740)мм.
Т55≥Σδ;
Т55 = 0,740мм
Определим суммарную погрешность приспособления:
[11]
Σ = δ1 + δ2, (2.4)
где δ1 – максимальный зазор между
базовой поверхностью(отверстия) и поверхностью оправки кондукторной плиты
Ø20 
δ1
= Dmax.отв
– dmin.оправки(2.5)
где Dmaxотв – наибольший размер отверстия;
Dmaxотв=20,084
dminоправки – наименьший размер оправки;
dminоправки=19,98
δ1 = 20,084 – 19,98 = 0,104мм.
Δ2 – максимальный зазор между
режущим инструментом отверстия кондукторной втулки, Ø10,5 
Δ2=
Dmaxkoн –
dmin свер,
(2.6)
где Dmaxkoн – наибольший размер кондукторной втулки;
dmin свер – наименьший размер сверла;
δ3 = 10,543 – 10,483 = 0,06мм.
Подставив полученые значения в уравнение 2.4
определим суммарную погрешность:
Σ δ = 0,104 + 0,06 = 0,164мм
Суммарная погрешность меньше допуска размера Σ δ≤Тдет, 0,101мм≤0,740мм, следовательно, приспособление обеспечивает получение точности размеров.
2.2 Расчет приспособления для фрезерования
2.2.1
Описание конструкции и принципа работы фрезерного
приспособления
Приспособление с пневматическим приводом зажима заготовки предназначено для выполнения технологических операций фрезерования наружных поверхностей и предназначено для базирования заготовки плоскостью – установочная база, внутренний цилиндрической поверхностью с помощью установочного пальца и срезанного пальца – опорная база. Закрепление заготовки осуществляется силой зажима (W3).
Заготовка поверхностью отверстия базируется на установочный палец поз. 7, и на срезанный установочный палец поз.8 Закрепление заготовки осуществляется с помощью пневмопривода двойного действия, путем установки на заготовку прижимной шайбы поз. 10 и быстросъемной шайбы поз18 на шейку штока поз. 3 и подачей сжатого воздуха из пневмосистемы в верхнюю полость цилиндра поз.Под действием сжатого воздуха поршень со штоком перемещается вниз и зажимает заготовку.
Для съема обработанной заготовки, поворачиваем кран управления в положение «Разжим». Сжатый воздух поступает в нижнюю полость цилиндра, а воздух с верхней полости цилиндра выходит в атмосферу. Поршень со штоком поднимается вверх и освобождают заготовку.
Убираем
быстросъемную шайбу поз. 18 и прижимную шайбу поз. 10, снимаем обработанную
заготовку. Ставим новую и цикл повторяется.
2.2.2
Силовой расчет фрезерного приспособления
Силовым
расчетом определяем условия, при которых в процессе фрезерования обеспечивается
неизменное положение заготовки относительно учитываемых элементов, т.е.
решением уравнения равновесия приложенных сил зажима и резания.
W3
· l
· f = Мкр
· К , (2.7)
где W3 – величина зажимного усилия, Н.
l – расстояние между опорным элементом и местом приложения силы резания, мм;
l = 66 мм.
f – коэффициент трения между поверхностями опорных элементов и заготовки; f = (0.1…0,15) [10]
принимаем f = 0,14
K – коэффициент надежности закрепления заготовки;
Мкр = 42,86 Н·м
Величина зажимного усилия для поршневого пневмопривода двустороннего действия, выполняющая работу – тянущее имеет вид:
W3
= ,
(2.8)
где D – диаметр цилиндра, мм;
d – диаметр штока, мм;
d = 15мм;
ρ = 0,4Мпа - давление сжатого воздуха в сети;
η = 0,8 - КПД пневмопривода
W3
= 
К – коэффициент надежности закрепления заготовки,
учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку [3] К=2,5…8,0
К = Ко · К1
· К2 · К3 · К4 · К5 · К6
≥ 2,5 (2.9)
где К0 –гарантированные коэффициент запаса надежности закрепления,
К0 = 1,5; [1]
К1 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности, при черновой обработке;
К1 = 1,2; [1]
К2 = коэффициент, учитывающий увеличение силы резания от затупления режущего инструмента;
К2 = 1,0…1,6; принимаем К2 = 1,3; [1]
К3 – коэффициент, учитывающий условия обработки,
К3 = 1,0…1,2; принимаем К3 = 1,0; [1]
К4 – коэффициент, учитывающий неравномерность зажимных усилий, прикладываемых к заготовке.
К4 = 1,2; [1]
К5 – коэффициент, характеризующий степень удобства расположения рукояток,
К5 = 1,2; [1]
К6 – коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку на опорах,
К6
= 1,0…1,5; принимаем К6 = 1,5. [1]
К = 1,5 · 1,2 · 1,3 ·
1,0 · 1,2 · 1,2 · 1,5 = 5,05
Подставив все значения в уравнение 2.7 находим величину диаметра пневмоцилиндра, обеспечивающее надежное закрепление заготовки.
5,05 · 4286 = (0,25D2 – 56,52) · 66 · 0,14
D = 107,3
Из стандартного ряда принимаем D = 110 мм.
2.2.3
Точностной расчет фрезерования
Приспособление предназначено для фрезерования паза поверхности глубиной 6мм, шириной 16мм. длинной 48,2мм. Суммарная погрешность должна быть меньше или равна допуску межосевых расстояний 66h14(+0,740)мм.
Т66 ≥ Σ δ;
Т66 = 66h14(+0,740)мм.
Определим погрешность приспособления:
[11]
Σ δ = δ1
(2.10)
где δ1 – допуск на установочный палец
δ1
= dmax отв –
dmin пальца,
(2.11)
где dmax отв – наибольший размер отверстия;
dmin свер – наименьший размер установочного пальца;
δ1 = 20,021 – 19,98 = 0,041мм.
∑ δ,
(0,740≥0,041)мм
Поскольку неравенство справедливо, то
приспособление обеспечивает получения заданных размеров с требуемой точностью.
2.3
Расчет калибра-соосника