5. Расчет приспособления для фрезерования паза и сверления отверстия

Таблица 5 - Техническое задание на проектирование специального приспособления.

Раздел	Содержание раздела
Наименование и область применения	Приспособление для фрезерования паза шириной 6 мм и сверления отверстия 4мм.
Основания для разработки	Операционная карта технологического процесса механической обработки втулки.
Цель и назначение разработки	Проектируемое приспособление должно обеспечить: точную установку и надежное закрепление заготовки втулки, а также постоянное во времени положение заготовки относительно положения станка и режущего инструмента с целью получения необходимой точности размеров и их положения относительно отверстия; удобство установки, закрепления и снятия заготовки; время установки заготовки не должно превышать 0,05мин;
Технические (тактико-технические требования)	Тип производства - единичное; программа выпуска-2500 шт./ год. Регулирования конструкции приспособления не допускается. Время закрепления заготовки не более 0,05мин. Уровень унификации и стандартизации деталей приспособления 90%. Входные данные: диаметр заготовки под установку: 29+0,084 мм, Rz 20 мкм; Длина заготовки 32-0,620 мм, шероховатость торцов заготовки: Rz =20мкм. Выходные данные операции: Ширина паза 6 мм Диаметр отверстия 4;. Характеристика режущего инструмента: Фреза 2220-0287 Т5К10 ГОСТ Сверло 035-2300-1213 Р6М5 ОСТ 2И20-1-80 Режимы резания, штучное время на операцию приведены в операционной карте.

Расчет усилия зажима.

Составим уравнение статики:

,где f=0,16 коэффициент трения сталь по стали

k-коэффициент запаса,

k= k₀ k₁ k₂ k ₃k ₄k₅ k₆, где

k₀=1,5 гарантированный коэффициент запаса; k_1- учитывает состояние технологической базы, при чистой k₁=1,0; k₂-учитывает затупление инструмента k₂=1,0; k ₃=1,2 - учитывает ударную нагрузку на инструмент ; k₄- учитывает стабильность силового привода, при механизированном k₄=1,0; k₅- характеризует зажимные механизмы с ручным приводом, при удобном k₅=1; k₆- учитывает определенность расположения опорных точек при смещении заготовки моментом сил, при установке на опоры с ограниченной поверхностью контакта k₆=1.

k=1,51,01,01,2111=1,62

т.к. коэффициент запаса меньше 2,5 принимаем k=2,5

Рисунок 5.1 - Схема сил действующих на заготовку при резании

Главная составляющая силы резания:

Значения коэффициентов выбираются из таблицы 41, стр.291 [2]:

С_p = 68

q = 1,0

y = 0,7

К_МР =1, таблица 9, стр.264 [2]:

Н

Сила зажима с учетом поправочных коэффициентов равна:

Н

Расчет диаметра плунжера:

где:

Q-сила зажима, Н;

ρ- давление мсла, ρ=4MПа;

η- КПД цилиндра, η=0,85;

D_ц- диаметр цилиндра ;

м

Принимаем диаметр цилиндра D_ц=40мм

Диаметр плунжера определяем из формулы:

Усилие зажима на плунжере:

.

Расчет погрешности установки заготовки в приспособление

Рисунок 5.3 - Схема базирования заготовки в приспособлении.

Погрешность установки заготовки в приспособление ε равна сумме погрешностей базирования εδ, закрепления εз и положения εп.

Расчет погрешности базирования[3]

Погрешность базирования при обработке детали установленной на одиночный палец:

εδ = 2S_max+T_dп+T_D +Т_d/2, где S_max - максимальный зазор; T_dп - допуск на изготовление пальца; T_D - допуск на изготовление отверстия; Т_d.- допуск на диметр поверхности.

εδп = 0,002+0,062+0,084+0,04 = 0,188мм

При установке заготовки на палец, погрешность базирования не превышает допуск на выполняемый размер 0,21 мм.

Расчет погрешности закрепления.[3]

Погрешность закрепления -это разность предельных смещений измерительной базы в направлении получаемого размера под действием силы зажима заготовки.

Погрешность закрепления рассчитывается по формуле:

εз = (ymax- ymin)cos α,

где α- угол между направлением получаемого размера и направлением приложения силы зажима., ymin- предельные смещения измерительной базы в направлении получаемого размера.

Т.к. α = 90º погрешность закрепления равна нулю.

Расчет погрешности положения заготовки [3]

Погрешность положения заготовки - это погрешность при изготовлении и сборке его установочных элементов, износе последних и ошибках установки приспособления на станке.

εпр= t ,

где t-коэффициент, определяющий долю возможного брака, %; рекомендуется принимать t = 3; λ1, λ2- коэффициенты, зависящие от кривой распределения; для кривой равной вероятности λ1=1/3, для кривой Гаусса λ2=1/9; εус характеризует неточность положения установочных элементов, принимаем εус= 0,01мм; εи характеризует износ установочных элементов приспособления εи =β1N, N=1000 -число контактов заготовки с опорой; β1=0,03 постоянная εи=0,03мм; εс -погрешность установки приспособления на станке εс=0,015мм.

εпр= 3* = 0,064мм

= мм.

Для принятой схемы установки должно выполнятся условие ε< εдоп.

εдоп.= ,где

δ- технологический допуск, δ = 0,210 мм;

-суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности =Сl/L, где С- допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющем станины в плоскости выдерживаемого размера на длине L; l-длина обрабатываемой поверхности.

Наибольший диаметр обрабатываемой поверхности до 400 мм, С = 24 мкм на L = 250 мм при l = 28 мм

=2428/250 = 2,688мкм.

-погрешность, вызываемая упругими отжатиями технологической системы под влиянием сил резания

=WmaxPymax-WminPymin, где

, Wmin-наибольшая и наименьшая податливости системы ; Pymax, Pymin- наибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера.

Для вертикально-фрезерного станка нормальной точности наибольшее и наименьшее допустимые перемещения шпинделя под нагрузкой 16000Н составляю соответственно 240 и 150 мкм.

Wmin = 150/16 = 9,375 мкм/кН

= Wстmax+ Wзагmax, где

стmax = (240+150)/216 = 12,18 мкм/кН наибольшая податливость станка, Wзагmax наибольшая податливость заготовки.

загmax=2/dпр(lд/ dпр)3, где

пр- приведенный диаметр, мм; lд- длина заготовки.загmax = 2/120(110/120)3 = 0,022 мкм/кН= 12,18+0,022 = 12,202 мкм/кН, Pymin определяем согласно [4 ] =0,18 мм, Py = 0,042 кН

= 12,2020,042-9,3750,042 = 0,118 мкм

- погрешность настройки станка

= 40 мкм [3] таблица 24

-погрешность, вызываемая размерным износом инструмента

= 30 мкм [3] таблица 29

- температурные деформации технологической системы, равные 15% от суммы остальных погрешностей

= 7,5 мкм

εдоп = = 196 мкм

Проектируемая схема установки заготовки удовлетворяет условию

ε< εдоп.

мкм < 196 мкм

Список литературы

1. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. В 2-х т. Т1 - М.: Экономика,1990. --200 с.,ил.

. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. В 2-х т. Т2- М.: Экономика,1990. -- 532 с.,ил.

. Косилова А.Г. и Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-ух т. Т. 1/4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение,1986.- Т1-656 с., ил.

. Косилова А.Г. и Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-ух т. Т. 2/4-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1986. 496с., ил.

. Кузнецов Ю.Н. Оснастка для станков с ЧПУ - М.: Машиностроение,1990. -512 с., ил.

. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. Изд. 4-е., исправл. и доп. - Л., Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1975 г. - 656с., ил.

. Каталог деталей и сборочных единиц универсально-сборных приспособлений с пазами 12 мм. М., Научно-исследовательский институт информации по машиностроению, 1975 г. - 73с.