Приспособление к вертикально-сверлильному станку 2Н112

  Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Полоцкий государственный университет»

 

 

 

 

 

Кафедра технологии машиностроения

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: «Технологическая оснастка»

по теме: «Приспособление  к вертикально-сверлильному станку 2Н112» для сверления отверстия Æ9.5

 

 

 

 

 

       

 

Выполнил:                                                        

                                                                              

 

Проверил:                                                         

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

1. Общая часть                                                                           3
2. Принятие решения                                                                4
3. Расчет 1-го варианта приспособления                                4
4. Расчет 2-го варианта приспособления                                9
5. Расчет экономической эффективности применения

приспособления                                                                    14

6. Литература                                                                             16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая часть Расчет экономической эффективности применения приспособлений

 

Задание. Спроектировать приспособление к вертикально-сверлильному станку 2Н112 для сверления отверстия Æ9.5  в уголке (рис.1). Остальные поверхности уголка обработаны в размеры по чертежу.

Исходные данные:

• годовой объем выпуска деталей N=10000 шт.;
• производство серийное;
• работа односменная;
• принятый режим сверления отверстий:

Æ9.5; s=0.2 мм/об; n=715.05 об/мин (при этом v=21.33 м/мин; P=530.1 H; M=0.268 H·м.);

• расчетное основное (технологическое) время сверления t_o=0.24 мин;
• масса детали≈0,15 кг;
• материал детали – сталь 35 (σ_в=540 МПа, НВ 220);
• неуказанные предельные отклонения:

• охватывающих – по Н 14;
• охватываемых – по h 14;
• других – ±Н 14;

 

 

 

 

Принятие решений

Анализ обрабатываемой заготовки, выбор приспособления и  схемы установки. Из чертежа детали (рис.1) видно, что обрабатываемое        отверстие Æ9.5 выполняется по 14-му квалитету точности (H14) Точность диаметрального размера Æ9.5 обеспечивается инструментом (сверлом), точность положения оси отверстия Æ9.5 относительно другой оси – базированием заготовки.

Из анализа заготовки видно, что для установки ее в приспособление за базы следует принять поверхности А,Б,В. В качестве установочного элемента для базирования заготовки целесообразно использовать поверхность А.

Для увеличения жесткости конструкции  следует применить зажимное устройство к поверхности Г.

 

Рассмотрим в дальнейшем два  варианта приспособления:

 

Вариант 1:

Схема базирования, закрепления  и обработки заготовки (рис.2).  Заготовка  размещена на 3-ех установочных,  2-ух направляющих и 1-ом опорном штырях. В качестве зажимного устройства служит винтовой механизм.

 

 

 

 

 

Рис.2. Схема базирования, закрепления и обработки заготовки.

 

Схема приспособления. В соответствии с заданием принимается схема одноместного однопозиционного приспособления. Конструкция зажимного устройства выбирается из соотношения такта выпуска Т_в и штучного времени на обработку. Такт выпуска при годовом объеме выпуска     N=10000 шт. и действительном годовом фонде времени работы станка в одну смену F_д=2014 ч. [4]:

 

Коэффициент загрузки оборудования в  серийном производстве рекомендуется  принимать к_з=0.6 [4]. Штучное время при использовании на заданной операции одного станка можно определить из формулы коэффициента загрузки [4]:

Отсюда 

В свою очередь, штучное время в  проектных расчетах можно определить по формуле:

 

где t_о – основное технологическое время (в соответствиями t_о=0.24 мин);

t_в – вспомогательное время, мин; а – коэффициент, учитывающий потери времени на техническое и организационное обслуживание и регламентированные перерывы, т.е. t_т.о., t_n (а=6…10, в рассматриваемом примере принимается а=10%).

Из приведенной формулы определяется t_в :

или

Таким образом, выявлено, что фактическое  значение t_в не должно превышать в описанных условиях 6.3 мин.

Принимается решение: на приспособление для обеспечения зажима заготовки установить винтовой механизм – простой и дешевый в изготовлении, надежный в эксплуатации. С его помощью можно закрепить (или открепить) заготовку массой до 1 кг. Зажим-отжим осуществляется вручную завинчиванием фасонной гайки. Время закрепления равно 0.044 мин, что при времени на установку и снятие 0.08 мин обеспечит вспомогательное время t_в=0.25 мин [4, табл. 2.2.].

Полученное значение меньше допустимого (t_в=6.3 мин). Это значит, что выбранный зажим обеспечит нужную производительность оборудования и быстродействие приспособления. При этом коэффициент загрузки станка составит:

 

Корпусом приспособления может  служить плита прямоугольного типа.

 

Выбор схемы и параметров для расчета точности

 

Разработка схемы приспособления (рис. 3). Первой изображалась заготовка 5, которая в дальнейшем считалась прозрачной и не препятствующей обзору элементов приспособлений. Затем вокруг заготовки вычерчивались установочный элементы – плоские штыри 4; зажимное устройство – рычажный механизм 3 с осью и опорой; фасонная гайка 2; корпус в виде горизонтальной плиты 1 прямоугольного типа .

В связи с тем, что для изготовления данной детали не предлагаются высокие точностные требования расчетом на точность можно пренебречь.

                

 

 

 

рис. 3 Схема приспособления.

 

 

Силовой расчет приспособления

 

Потребная сила зажима заготовки определяется из условия равновесия заготовки с учетом коэффициента запаса k. В рассматриваемом случае с целью устранения вибраций и повышения ее жесткости принимаем зажим с усилием W (рис.4).

 

Рис.4 Расчетная схема сил закрепления.

 

Определим коэффициента запаса k, в соответствии с рекомендациями [4,гл.4]:

 

Так как W и P соноправлены, то расчетная формула имеет вид:

,

где F_cл. – случайная сдвигающая сила.

В нашем случае W и P расположены не на одной оси поэтому  F_cл определится следующим образом:

,

где m=46мм– расстояние между действующими силами W и P,

Тогда усилие зажима W:

     где f =0,15 – коэффициент трения опор.

Схема зажимного устройства показана на рис.5.

Определим исходную силу Q на ведущем плече рычага, достаточную для обеспечения требуемого зажимного усилия W. Значение Q будем определять из условий равновесия рычагов:

Откуда получим:

 

                Рис.5. Схема для расчета зажимного  устройства.

Из схемы видно, что конструктивно выбран рычажный зажим, имеющий прихват (рычаг) с плечами l₁ и l₂. Размеры сечения прихвата(прихват изготовлен из стали 45) можно определить из формулы:

где σ_из – напряжение на изгибе (допускаемое напряжение для стали 45 после нормализации [σ_из]=125 МПа) [4, табл.П28],

       W – обеспечиваемая сила зажима,

       l₂ – плечо рычага (принимаем длину рычага 69мм, l₁=30мм, l₂=39мм)

       b_n – ширина опасного сечения прихвата, мм,

       h_n – высота сечения прихвата (принимаем h_n=14 мм),

       Z – момент сопротивления сечения прихвата

Приравнивая σ_из и [σ_из], и решая приведенное уравнение определим ширину сечения:

,

По выявленным данным выбираем прихват передвижной шарнирный по ГОСТ 9058-64 из стали 45 с размерами: длина l_n=127мм, шириной b_n=20мм, h_n=14мм и площадь опасного сечения b_n·h_n=20·14=340 мм².

 

 

 

Расчет на прочность

 

Наиболее нагруженным элементом  приспособления можно считать шпильку, которая является опорой прихвата (рычага) и на которую действует растягивающая сила, равная Q=149.6 Н(см.рис.5). Шпилька работает на растяжение. Ее опасным сечением является внутренний диаметр резьбы , который в соответствии с рекомендациями [4, гл.5] определяется по формуле:

где С – коэффициент (для метрических резьб С=1,4);

       [σ_р] – допускаемое напряжение при растяжении [4, табл. П28] ([σ_р]=110 МПа).

После подстановки значений в формулу определяем внутренний диаметр резьбы:

  мм

По ГОСТ 22042-76 принимается шпилька М6×30.58. из нормализованной стали 45 с внутренним диаметром d'=4.918 мм.

 

Вариант 2:

Схема базирования, закрепления  и обработки заготовки (рис.8).  Заготовка  размещена на 3-ех установочных,  2-ух направляющих и 1-ом опорном штырях. В качестве зажимного устройства служит пневматический зажим.

 

 

 

Рис.8. Схема базирования, закрепления и обработки заготовки.

 

Схема приспособления. В соответствии с заданием принимается схема одноместного однопозиционного приспособления. Конструкция зажимного устройства выбирается из соотношения такта выпуска Т_в и штучного времени на обработку. Такт выпуска при годовом объеме выпуска     N=10000 шт. и действительном годовом фонде времени работы станка в одну смену F_д=2014 ч. [4]:

 

Коэффициент загрузки оборудования в  серийном производстве рекомендуется  принимать к_з=0.6 [4]. Штучное время при использовании на заданной операции одного станка можно определить из формулы коэффициента загрузки [4]:

Отсюда 

В свою очередь, штучное время в  проектных расчетах можно определить по формуле:

 

где t_о – основное технологическое время (в соответствиями t_о=0.24 мин);

t_в – вспомогательное время, мин; а – коэффициент, учитывающий потери времени на техническое и организационное обслуживание и регламентированные перерывы, т.е. t_т.о., t_n (а=6…10, в рассматриваемом примере принимается а=10%).

Из приведенной формулы определяется t_в :

или

Таким образом, выявлено, что фактическое  значение t_в не должно превышать в описанных условиях 6.3 мин.

Принимается решение: на приспособление для обеспечения зажима заготовки установить винтовой механизм – простой и дешевый в изготовлении, надежный в эксплуатации. С его помощью можно закрепить (или открепить) заготовку массой до 1 кг. Зажим-отжим осуществляется вручную завинчиванием фасонной гайки. Время закрепления равно 0.034 мин, что при времени на установку и снятие 0.08 мин обеспечит вспомогательное время t_в=0.23 мин [4, табл. 2.2.].

Полученное значение меньше допустимого (t_в=6.3 мин). Это значит, что выбранный зажим обеспечит нужную производительность оборудования и быстродействие приспособления. При этом коэффициент загрузки станка составит:

 

Корпусом приспособления может  служить плита прямоугольного типа.

 

 

 

Расчет экономической  эффективности применения приспособлений

 

Рассмотрим эти два приспособления исходя из экономической точки зрения.

В первом случае прихват приводится в действие винтовым устройством, а  во втором – пневматическим зажимом. При этом штучное время обработки  каждой заготовки составляло t_шт1=0.539мин=0.0089 ч; t_шт2=0.517 мин =0.0086ч.