Курсовая работа (т): Станочное приспособление для ремонта трехосной тележки КВЗ-1М

)        установочные элементы должны обладать достаточной жесткостью, износостойкостью и легкосьемностью при работе.

Различают основные опоры и вспомогательные. В свою очередь основные опоры бывают регулируемыми и самоустанавливающимися и служат для базирования детали или заготовки в приспособлении.

Вспомогательные опоры применяют не для базирования, а для повышения устойчивости и жесткости детали или заготовки в приспособлении.

Форма установочных элементов зависит от формы базовой поверхности детали или заготовки. В качестве установочных элементов при базировании заготовок по плоским поверхностям (в соответствии с рисунком 8) используют точечные опоры со сферической, плоской и насеченной опорными поверхностями, опорные пластины и шайбы.

Рисунок 8 - Схемы установки заготовок плоскими поверхностями на: а - опорные шайбы; б - опорные пластины; в - точечные опоры

Точечные опоры используют для установки небольших по размерам заготовок. Опоры со сферической опорной поверхностью служат для установки на них деталей и заготовок с необработанными базами.

Детали и заготовки с обработанными базами устанавливают на опоры с плоской опорной поверхностью. Опоры с насеченной опорной поверхностью, как правило, являются боковыми опорами или служат для установки по черновым базам.

Опорные шайбы и опорные пластины служат для установки заготовок по окончательно обработанным поверхностям. Шайбы используют для установки мелких, а пластины - средних и крупных по размерам заготовок. Опорные пластины без пазов (исполнение 1) служат боковыми и верхними опорами, а опорные пластины с пазами (исполнение 2) - нижними опорами (для размещения в пазах стружки).

Установку деталей и заготовок по отверстию осуществляют с использованием установочных пальцев, оправок и самоцентрирующих патронов.

Оправки различают консольные и центровые. Они служат для закрепления заготовок и деталей с центральным отверстием (втулок, колец, шестерен) при изготовлении которых необходимо получить высокую соосность наружных и внутренних поверхностей и заданную перпендикулярность торцов к оси детали.

В зависимости от способа установки и центрирования обрабатываемых заготовок консольные и центровые оправки разделяют на жесткие, зажимные механизмы которых имеют постоянные диаметры, и разжимные, у которых изменяются диаметральные размеры центрирующего зажимного механизма. К жестким относятся конические, цилиндрические под запрессовку и цилиндрические с гарантированным натягом (в соответствии с рисунком 9).

Рисунок 9 - Центровые жесткие оправки: а - конусная; б - цилиндрическая с гарантированным зазором; в - цилиндрическая с гарантированным натягом

Установочные пальцы служат для установки на них одним или двумя отверстиями обрабатываемых деталей. По конструктивному исполнению различают пальцы установочные: цилиндрические с упором (ГОСТ 16898-71); срезанные с упором (ГОСТ 16899-71); цилиндрические (ГОСТ 16900-71); цилиндрические срезанные (ГОСТ 16901-71); цилиндрические постоянные (ГОСТ 12209-66); срезанные постоянные (ГОСТ 12210-66; цилиндрические сменные (ГОСТ 12211-66); срезанные сменные (ГОСТ 12212-66); цилиндрические высокие (ГОСТ 17774-72); срезанные высокие (ГОСТ 17775-72).

Различают три отличных друг от друга схемы установки деталей с использованием установочных пальцев. Когда за главную базу принимают торец детали 2 (в соответствии с рисунком 10, а) то ее устанавливают на низком пальце 1. Торец детали является установочной базой, отверстие -двойной опорной. Когда за основную базу принимают отверстие детали, то ее устанавливают на высоком пальце (в соответствии с рисунком 10, б). Отверстие - двойная направляющая база, торец - опорная.

Рисунок 10 - Схемы установки детали на установочных пальцах: а) на низком установочном пальце; б) на высоком установочном пальце

Детали и заготовки по наружным цилиндрическим поверхностям устанавливают в опорные призмы, втулки и самоцентрирующие патроны. Последние наряду с базированием обеспечивают закрепление заготовки. Поэтому их называют установочно-зажимными элементами приспособлений.

В призмы устанавливают заготовки деталей типа тел вращения с обработанными и необработанными базовыми поверхностями (в соответствии с рисунком 11). Призмы для установки коротких заготовок стандартизованы. По конструктивному исполнению различают призмы: опорные (ГОСТ 12195-66); с боковым креплением (ГОСТ 12197-66); подвижные (ГОСТ 12193-66); установочные (ГОСТ 12194-66); неподвижные (ГОСТ 12196-66).

Рисунок 11 - Примеры установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью: а - коленчатого вала на две призмы; б - ступенчатого вала в призму с использованием самоустанавливающейся опоры

Длинные заготовки устанавливают по двум сечениям в нестандартных призмах с разобщенными рабочими участками. При установке деталей с необработанными базами поверхности контакта призм выполняют узкими или применяют призмы с запрессованными точечными опорами (в соответствии с рисунком 12).

Рисунок 12 - Призмы для установки заготовок большой длины по необработанным поверхностям

Стандартизованные призмы имеют рабочий угол α =90⁰. Нестандартные призмы могут выполняться с рабочими углами 60⁰ и 120⁰. Призмы с α =120^о применяют, когда заготовка не имеет полной цилиндрической поверхности и по небольшой дуге окружности нужно определить положение оси детали. Заготовка, помещенная на такой призме, имеет небольшую устойчивость. Призмы с углом α =60⁰ применяют для повышения устойчивости в том случае, когда имеются значительные силы обработки, действующие параллельно оси призмы.

Для установки предохранительной скобы используем в качестве установочного элемента - призмы, поскольку они являются наиболее эффективными элементами приспособлений для закрепления заготовок деталей типа тел вращения (рисунок 13) и имеют ряд преимуществ: хорошая устойчивость, постоянство баз, простота и компактность конструкции.

Рисунок 13 - Базирующие и установочные элементы приспособления, расстановка сил, действующих на деталь при закреплении

5. Определение величин сил и моментов резания

При сверлении глубина резания:

= 0,5 ∙ D  (1)

=0,5 ∙ 3,5 = 1,75 мм.

При зенкеровании:

= 0,5 ∙ (D - d) (2)

где D - диаметр отверстия после обработки;- начальный диаметр отверстия.= 0,5 ∙ (3,8 - 3,5) = 0,15 мм.

При развертывании: = 0,5 ∙ (4 - 3,8) = 0,1 мм.

При сверлении отверстий без ограничивающихся факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу (таблица 25, [1]) - 0,13 мм/об. Подачи при зенкеровании приведены в таблице 26, [1]. Величина подачи при зенкеровании - 0,6 мм/об. Подачи при развертывании приведены в таблице 27, [1]. Величина подачи при развертывании - 0,8 мм/об.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

К_v = К_мv ∙ К_иv ∙ К_ιv,                          (3)

К_v = 0,532 ∙ 0,8 ∙ 0,7 = 0,298

где К_мv - коэффициент на обрабатываемый материал (таблицы 1-4, [1]);

К_иv - коэффициент на инструментальный материал (таблица 6, [1]);

К_ιv, - коэффициент учитывающий глубину сверления (таблица 31, [1]).

Крутящий момент M_кр, Н·м, и осевую силу Р_о, Н, при сверлении рассчитывают по формулам:

М_кр = 10 ∙ С_м ∙ D^q ∙ s^y ∙ К_р;         (4)

где C_м - постоянная для конкретных (расчетных) условий обработки (таблица 32, [1]);^q - диаметр сверла, (мм), показатель степени определяется по таблице 32, [1];^y - подача, (мм/об), показатель степени определяется по таблице 32, [1];

К_р - поправочный коэффициент (таблица 9, [1]).

М_кр = 10 ∙ 0,0345 ∙ 3,5² ∙ 0,13^0,8 ∙ 0,75 = 0,62 Н ∙ м;

Р₀ = 10 ∙ С_р ∙ D^q ∙ s^y ∙ К_р;            (5)

где C_р - постоянная для конкретных (расчетных) условий обработки (таблица 32, [1]);

Р₀ = 10 ∙ 68 ∙ 3,5 ∙ 0,13^0,7∙ 0,75 = 427,95 Н.

Коэффициент K_p, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением:

К_р = К_мр                                                           (6)

К_р =0,75

Крутящий момент M_кр, Н·м, и осевую силу Р_о, Н, при зенкеровании рассчитывают по формулам:

М_кр = 10 ∙ С_м ∙ D^q ∙ t ^x ∙ s^y ∙ К_р;  (7)

где C_м - постоянная для конкретных (расчетных) условий обработки (таблица 32, [1]);^q - диаметр сверла, (мм), показатель степени определяется по таблице 32, [1];^x - глубина резания, (мм), показатель степени определяется по таблице 32, [1];^y - подача, (мм/об), показатель степени определяется по таблице 32, [1];

К_р - поправочный коэффициент (таблица 9, [1]).

М_кр = 10 ∙ 0,09 ∙ 3,8¹ ∙ 0,15^0,9 ∙ 0,6^0,8 ∙ 0,75 = 0,31 Н ∙ м;

Р₀ = 10 ∙ С_р ∙ t ^x ∙ s^y ∙ К_р;             (8)

где C_р - постоянная для конкретных (расчетных) условий обработки (таблица 32, [1]);

Р₀ = 10 ∙ 67 ∙ 0,15^1,2 ∙ 0,6^0,65∙ 0,75 = 37 Н.

При диаметре инструмента D крутящий момент, H·м, при развертывании определяется по формуле:

;       (9)

где C_р - постоянная для конкретных (расчетных) условий обработки (таблица 22, [1]);- диаметр развертки, (мм);

t^x - глубина резания, (мм), показатель степени определяется по таблице 22, [1];

s_z - подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z, при z = 8,

                                             (10)

где s - подача, мм/об, z - число зубьев развертки.

6. Выбор силового механизма и расчет его параметров

.1 Выбор силового механизма

При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила:

)       не должно нарушаться положение заготовки достигнутое при ее базировании;

2)      закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным;

)        возникающие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформация должны быть минимальными и находиться в допустимых пределах;

)        для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного его сдвига при закреплении зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента. В отдельных случаях зажимное усилие можно направлять так, чтобы заготовка одновременно прижималась к поверхностям двух опорных элементов;

)        в целях устранения деформации заготовки при закреплении точку приложения зажимного усилия надо выбирать так, чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность опорного элемента. Лишь при закреплении особо жестких заготовок можно допускать, чтобы линия действия зажимного усилия проходила между опорными элементами.

Количество точек приложения зажимных усилий определяется конкретно к каждому случаю зажима заготовки. Для уменьшения смятия поверхностей заготовки при закреплении необходимо уменьшать удельное давление в местах контакта зажимного устройства с заготовкой путем рассредоточения зажимного усилия.

Это достигается применением в зажимных устройствах контактных элементов соответствующей конструкции, которые позволяют распределить зажимное усилие поровну между двумя или тремя точками, а иногда даже рассредоточить по некоторой протяженной поверхности. Количество точек зажима во многом зависит от вида заготовки, метода обработки, направления силы резания. Для уменьшения вибраций и деформаций заготовки под действием силы резания следует повышать жесткость системы заготовка-приспособление путем увеличения числа мест зажатия заготовки и приближения их к обрабатываемой поверхности.

К зажимным элементам относятся винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, прижимы, планки. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах.

.1.1 Винтовые зажимы

Винтовые зажимы (рисунок 14) применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовки, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений-спутников. Они просты, компактны и надежны в работе.

Рисунок 14 - Винтовые зажимы: а - со сферическим торцом; б - с плоским торцом; в - с башмаком

Винты могут быть со сферическим торцем (пятой), плоским и с башмаком, предупреждающим порчу поверхности.

.1.2 Клиновые зажимы

Клин применяется в следующих конструктивных вариантах:

)       плоский односкосый клин (рисунок 15, а);

2)      двускосый клин (рисунок 15, б);

)        круглый клин (рисунок 15, в);

а)                                           б)                                              в)

Рисунок 15 - Клиновые зажимы: а - плоский односкосый клин; б - двускосый клин; в - круглый клин

4) кривошипный клин в форме эксцентрика или плоского кулачка с рабочим профилем, очерченным по архимедовой спирали (рисунок 16);

Рисунок 16 - Кривошипный клин: а - в форме эксцентрика; б) - в форме плоского кулачка

) винтовой клин в форме торцевого кулачка. Здесь односкосый клин как бы свернут в цилиндр: основание клина образует опору, а его наклонная плоскость -винтовой профиль кулачка;

) в самоцентрирующих клиновых механизмах (патроны, оправки) не пользуются системы из трех и более клиньев.

6.1.3 Эксцентриковые зажимы

Такие зажим (рисунок 17) являются быстродействующими, но развивают меньшую силу, чем винтовые. Обладают свойством самоторможения. Основной недостаток: не могут надежно работать при значительных колебаниях размеров между установочной и зажимаемой поверхностью обрабатываемых деталей.

а)                                 б)

Рисунок 17 - Схемы для расчета эксцентриков

.1.4 Цанги

Цанги представляют собой пружинящие гильзы. Их применяют для установки заготовок по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям.

.1.5 Устройства для зажима деталей типа тел вращения

Кроме цанги для зажима деталей имеющих цилиндрическую поверхность, применяют разжимные оправки, зажимные втулки с гидропластом, оправки и патроны с тарельчатыми пружинами, мембранные патроны и другие.

Консольные и центровые оправки применяют для установки с центральным базовым отверстием втулок, колец, шестерен, обрабатываемых на многорезцовых шлифовальных и других станках.

При обработке партии таких деталей требуется получить высокую концентричность наружных и внутренних поверхностей и заданную перпендикулярность торцов к оси детали.

В зависимости от способа установки и центрирования обрабатываемых деталей консольные и центровые оправки можно подразделить на следующие виды: 1) жесткие (гладкие) для установки деталей с зазором или натягом; 2) разжимные цанговые; 3) клиновые (плунжерные, шариковые); 4) с тарельчатыми пружинами; 5) самозажимные (кулачковые, роликовые); 6) с центрирующей упругой втулкой.