2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Деталь обрабатывается на станке 2204ВМФ4, производство крупносерийное, программа выпуска (на каждую деталь) 5000 шт. Станочное приспособление на операцию 015 (токарная) с механизированным зажимом заготовки состоит из следующих элементов:

1. Установочные – пальцы: срезанный и цилиндрический.

2. Зажимные – плита с пальцами, прихваты пневмокамер.

3. Вспомогательные – 2- тумбы.

4. Крепежные - болты, штифты, винты.

5. Корпусные – корпус.

После очистки установочной зоны приспособления от стружки заготовку устанавливают отверстиями на пальцы и зажимают заготовку прихватом посредством пневмопривода.

Приспособление центрируется на столе станка и закрепляется тремя Т-образными болтами, входящих в пазы стола.

Количество гостированных деталей в приспособлении составляет 65% от общего числа элементов приспособления.


2.2. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА СРЕЗАННОГО ПАЛЬЦА

Исходные данные:

• 
  межцентровые расстояния отверстий, мм:
  

для деталей 1,2 130±0,031;

для деталей 3,4 110±0,031;

• 
  диаметр отверстия, мм:
  

для деталей 1,2 29,5^+0,33;

для деталей 3,4 27^+0,33;

• 
  межцентровые расстояния пальцев, мм:
  

для деталей 1,2 130±0,015;

для деталей 3,4 110±0,015;

• 
  диаметр цилиндрического пальца, мм:
  

для деталей 1,2 29,5^-0,01_-0,03;

для деталей 3,4 27^-0,01_-0,03;

Расчет ведем по формулам [12] с.274. Результаты сводим в таблицу 2.1
Таблица 2.1 Расчет размеров срезанного пальца

Определяемая величина	Расчетная формула	Результат, для деталей 1,2	Результат, для деталей 3,4
Наименьший зазор между цилиндрическим пальцем и отверстием - ∆/min	, где Dо- min  отверстия Dц-max  цилиндрического пальца	0,01	0,01
Зазор для срезанного пальца 	,где у1-допуск на межцентровое отверстий у- допуск на межцентровое пальцев	0,036	0,036
Min зазор между пояском срезанного пальца и отверстием ∆min	,где b-ширина центрирующего пояска	0,017	0,018
Max  срезанного пальца Dсрз		29,466	29,964
Итоговый расчетный  срезанного пальца			

2.3. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ В ЗАЖИМНОМ ПРИСПОСОБЛЕНИИ

Заготовка базируется по поверхности 185 мм.

(2.1) e_доп= (2.2)

где d_Т- допуск на изготовляемый размер, мкм, d_Т=74 мкм

Р_у - сила упругих отжатий, н;

åDФ- суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности, зависящая от геометрических погрешностей станка и деформаций заготовки при ее закреплении, определяем по нормам точности на станки новые или прошедшие капитальный ремонт, для вертикально-фрезерного åDФ=10 мкм,

Δ_у – колебание упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок, по [8] , с.27

J=Р_у/∆у , (2.3)
где ∆_у- смещение под действием этой силы, мкм.

По таблице 11 для станка вертикально- фрезерного станка при размере стола 500мм

J=20000*1000/400=50000 Н/мм.

Тогда для окончательного растачивания смещение составит :

J=3,8*60*102/180,5*1/50000=0,0025 мм ,

Δ_у =2,57 мкм;

Δ_н – погрешность настройки станка на выдерживаемый размер с учетом точностной характеристики применяемого метода обработки [38], с.71 , мкм:
, (2.4)

где ∆_и- допустимые погрешности измерения размеров, в зависимости от номинального размера и квалитета, мкм, табл.27 ∆_и=7;

∆_р – погрешность регулирования инструмента при наладке на размер, мкм, табл.26 ∆_р=2;

К_р,К_и- коэффициент, учитывающие отклонения законов распределения величин ∆_и, ∆_р от нормального закона распределения, 1и 1,14 соответсвенно;

(2.5)

где Δ_и – погрешность от размерного износа режущего инструмента, мкм [8], с.84 ,мкм

, (2.6)

где L-длина резания ,мм,

D-диаметр обрабатываемого отверстия, мм, Ø80;

l-длина обрабатываемой поверхности , мм, 76;

u₀-размерный износ инструмента ,мкм, табл.29 u₀=2 .
,
где ΣΔ_ст – геометрические погрешности станка, влияющие на выдерживаемый размер с учетом износа станка за период эксплуатации, ΣΔ_ст =4 мкм (таблица 23 [8]);

ΣΔ_т – колебание упругих объемных и контактных деформаций элементов технологической системы от нагрева за счет теплоты, выделяющейся при резании, от трения подвижных элементов системы и колебаний температуры в цехе.

Приближенно примем ΣΔ_т = (0,3…0,4)·Δ_Σ [8, с.76]. Приравняв Δ_Σ к δ_т, получим:

ΣΔ_т =(0,3…0,4)·δ_т=(0,3…0,4)·74=22,2 мкм.
e_доп=
Для расчета приспособления на точность, должно выполняться следующее условие:

e_Уe_доп

Определим погрешность установки, [8]:

e_У= (2.7)

где e_Б- погрешность базирования находим по формуле, мкм:



,

ε₀- допуск отверстия, мкм.



При этом, согласно [8] с.48 данная формула учитывает погрешность приспособления.

e_З- погрешность закрепления, принимаем 0,1 от допуска 1/3-1/10 от обрабатываемого размера: e_З=74/5=14,8 мкм.


e_У=

Вывод: погрешность установки заготовки в приспособление меньше допустимой погрешности (36,2 мкм ≤ 50,62 мкм), следовательно, приспособление удовлетворяет требованиям по точности.
2.4. РАСЧЕТ ЗАЖИМНОГО УСТРОЙСТВА


L_Q=150 мм ;

L_Z=65 мм;

L_X=40.5 мм;


Рисунок 2.1 . Схема действия сил на деталь при растачивании.


Для определения сил зажима Q^' рассмотрим сумму моментов, создаваемых относительно точки О₂ :
(2.8)
(2.9)

Определяем главную составляющую силы резания Рz исходя из мощности, необходимой для резания, Н:

N = 3,16 кВт

, [7], c.290

Отсюда Р_Z ,H :

,

.




Для уточнения сил зажима Q необходимо учесть, что деталь зажимается 2 прихватами, т. е. сила зажима Q^/ делится на 2 ; кроме того расчетная сила зажима умножается на коэффициент запаса К :

К = К₀ ×К₁ ×К₂ ×К₃ ×К₄ ×К₅ ×К₆ , [13], c.85 (2.10)

где К₀ – коэффициент гарантированного запаса, К₀ =1,5;

К₁ - коэффициент вида обработки, черновая обработка К₁ =1,20;

К₂ - коэффициент учитывающий затупление инструмента,

К₂ =1,6;

К₃ - коэффициент типа резания, резание прерывистое, К₃ =1,2;

К₄ - коэффициент от типа зажима, зажим механизированный,

К₄ =1,1;

К₅ - коэффициент удобства расположения рукоятки, К₅ =1,10;

К₆ - коэффициент наличия крутящих моментов, К₆ =1,00;

К =1,5 ´1,20 ´1,6´1,2 ´1,1 ´1,1 ´1,0 =4,18

.
По [9] таблице 7 с. 432 для тянущего усилия 2540 Н диаметр штока составляет Ø25 мм .

Конструкция приспособления предусматривает систему рычажного механизма (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 . Рычажная схема приспособления
По [13] с.408 сила, которая должна обеспечиваться приводом рассчитывается по формуле, Н :
, (2.11)

где Q-сила, необходимая для зажима детали, Н;

l₁-плечо силы, мм,-55;

l₂- плечо силы, мм,-95;
.

Для определения диаметра пневмокамеры воспользуемся формулой приближённого расчёта усилия Р на штоке пневмокамер одностороннего действия :


, (2.12)


где Р-усилие на штоке, Н;

D-диаметр пневмокамеры, мм;

d-диаметр опорной шайбы, мм;

р-давление сжатого воздуха, МПа;

Р_к-усилие сопротивления возвратной пружины, Н.


Для резинотканевой мембраны d=0.7D.

Давление сжатого воздуха р равно 0,4МПа.

Сопротивление пружины Р_к равно 800Н.

Тогда,
,

Определим диаметр пневмокамеры, мм:

Из табл.114 с.225 по [9] выбираем пневмокамеру, у которой диаметр диафрагмы больше 103 мм.

По [9] принимаем D = 120 мм (конструктивно, данная мембрана имеет такой размер в свету).

По таблице 18 [9] с.91 усилие, развиваемое выбранной камерой составляет 2700Н, т.о. привод удовлетворяет и это положение.

2.5. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЬНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Точность приспособления зависит от погрешности базирования и точности измерительного прибора.

Контролируемый параметр - угловой размер 10º±30'. Измерения производим с помощью зубчато- рычажного механизма, настройка которого производится на детали- эталоне, т.о. погрешность измерения составляет половину цены деления шкалы индикатора -0,005мкм



Рисунок 2.2 . Схема работы контрольного приспособления


Приспособление настраивается по эталону, при этом расстояния между пальцем, пуговкой индикатора и штифтом – постоянно. Индикатор при настройке выставляется на ноль, (т.о. погрешность измерения представляет собой сумму половины цены деления шкалы индикатора 0,01мм и погрешности эталона). При измерении приспособление центрируется 1 пальцем, т.к. при наличии 3 пальцев, в случае если размеры конусной поверхности находятся на границе допускаемых значений, приспособление не сможет войти в зону измерений (если конус уже номинала) или будет существовать зазор (если конус будет шире номинала). Для определения угла приспособление проворачивают.

Определим погрешность измерения: считаем, что погрешность эталона составляет 0,01 мм, тогда погрешность измерения составляет, мм:

ε=0,01+0,01=0,02.

Деталь считается годной, если показания индикатора не превышают 0,06 мм.