Технологическая оснастка

Лекция №1 1. 2. 3. 4. 5. 6. Введение, задачи и содержание дисциплины. Технологическая Оснастка (ТО). Определение, типы. Станочные приспособления (СП). Определение, назначение. Классификация СП. Выбор типа СП на операцию. Методика Выбор оптимального варианта СП. 1. Целью дисциплины «Технологическая оснастка» является формирование системы знаний и практических навыков по выбору, конструированию, расчету и технико-экономическому обоснованию применения ТО для конкретных условий машиностроительного производства. Задачи дисциплины: ознакомление с существующей классификацией приспособлений, общим требованиям к ним; принципами установки и закрепления заготовок во время механической обработки для обеспечения необходимого качества обработки (сборки, контроля); ознакомление с конструкцией приспособлений для разных групп станков; ознакомления с основными положениями выбора, конструирования, расчетов и технико-экономического обоснования применения приспособлений разных систем и вариантов. Для выполнения на оборудовании конкретных технологических операций его нужно обеспечить технологической оснасткой (ТО). К технологической станочной оснас тке металлорежущих станков относятся: режущий инструмент (РИ), вспомогательный инструмент оснастки (ВИ) и станочные приспособления (СП). Правильно подобранная и современная оснастка для станков значительно расширяет технологические возможности оборудования, повышает производительность труда и стабильное качество обработанных деталей, улучшает условия труда. Техоснатка предназначена для расширения дополнительных возможностей практически любого станочного оборудования. Главным этапом освоения производства новых изделий является технологическая подготовка производства (ТПП), 70 % времени которой затрачивается на ТО. 2. Техоснастка (ТО) – это дополнительные устройства к станку, обеспечивающие высокую производительность и стабильное качество выполнения операций, в комфортных условиях и с соблюдением техники безопасности. Основная масса ТО – станочные приспособления. Типы ТО: 1) Станочные приспособления (70%): 1 - СП - Приспособления сборки - Контрольные (КП) 2) Инструментальная ТО; 3) Многошпиндельные головки (мультипликаторы); 4) Схваты (ПР). 3. Станочные приспособления (СП) – это дополнительные устройства к станку, обеспечивающие придание заготовке строго определенного положения в системе координат (ск) станка (базирование); надежное закрепление с заготовкой (механизм зажима); безопасность работы и комфортное выполнение тех. операций. Назначение СП: 1) Сокращение времени выполнения операции tшт За счет: - изменения tвспом (механизации); - разметки, выверки и т.п. 2) Изменения коэффициента производительности q. q= где Пм – производительность механизированного зажима; Пр – производительность ручного зажима q Tшт На операции с большим Тшт механизация зажима не целесообразна (см. гафик). Применение СП обеспечивает высокое качество операций. 3)Сокращение ТПП (технол подготовки производства) 2 В системах УПТО (унифицированная переналаживаемая тех оснастка), состоящая из базовых элементов (кондуктор скальчатый, пневмостол делительный, стойки делительные с вертикальной и горизонтальной осью, цанговый патрон) и наладки. (см. рис. Приложения) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4. Классификация СП (по ГОСТ ЕСТПП) По уровню специализации: - универсальные; - специальные; - унифицированные переналаживаемые. специальные универсальные УБП УСП УПП СНП СРП унифицированные наладочные НСП АЗС или АСЗУ УБП – универсальные безналадочные приспособления; УСП- универсальные сборные приспособления; УПП- унифицированные переналаживаемые (наладочные) приспособления; СНП- специализированные наладочные приспособления; СРП- сборно-разборные приспособления; НСП- неразборные специальные приспособления. 1) УБП – универсальные безналадочные приспособления: токарный патрон, тиски; поставляется с оборудованием. 2) УСП- универсальные сборные приспособления: Конструктор 3000÷25000 деталей в комплекте; позволяют собрать за 1,5-2 часа. Достоинства: - высокая гибкость; - малые сроки ТПП. Недостатки: - малая жесткость сборки. 3) УПП- унифицированные переналаживаемые (наладочные) приспособления: База + наладки Достоинства: - сокращение сроков подготовки (ТПП); - малые затраты на приобретение и изготовление; - низкая технологическая себестоимость выполнения операции. - применение пневмо- и гидро- зажимов. 12 Недостатки: - недостаточная жесткость. 4) СНП- специализированные наладочные приспособления – Те же УПП, только для определенной группы деталей ( для обработки лопаток, валов..). 5) СРП- сборно-разборные приспособления – приспособления с большим количеством нормализованных деталей повторного применения. Работают как специальные, но по окончанию выпуска деталей разбирается, часть – утилизируется, а остальные детали идут на повторное использование. 6) НСП- неразборные специальные приспособления – приспособления для одной операции (обработки детали). АСЗ – агрегатные средства зажима; АСЗУ – агрегатные системы зажимных устройств. 5. Выбор типа СП По коэффициенту загрузки приспособления kзп 1,0 УБП УСП СРП НСП 0,5 0,3 0,2 0,1 УПП СНП 10 20 30 40 50 М М – срок выпуска рассматриваемых деталей, мес. , Где Э – эффективность, П – прибыль, З – затраты. 13 6.Выбор оптимального варианта СП При выборе технологической оснастки для станков, в соответствие с инструкцией для станков, следует учитывать: - особенности установки обрабатываемых деталей и выполняемых операций над ними; - конструктивные особенности станка (присоединительные размеры станка для установки РИ и СП, например, какой конус Морзе в шпинделе (электрошпинделе) сверлильного станка, какой типоразмер конца шпинделя (электрошпинделе) токарного станка); - требования к точности обработки деталей (оснастка бывает нормального и точного исполнения с соответствующей разницей в стоимости); - тип производства (в единичном, мелкосерийном производстве рационально пр именять универсальные приспособления с ручным приводом, в серийном-массовом – специализированные/специальные приспособления с механизированным приводом). При разработке ТО возможны варианты использования различных базовых приспособлений: 1 – с пневмоделительным столом 2 – с винтовым зажимом и делительным столом З1,2 – зарплата; Н – накладные цеховые расходы (650 – 700 %); S – затраты на проектирование и изготовление; N – годовой выпуск деталей; А – амортизационные отчисления (3-5 лет); q - затраты на эксплуатацию и ремонт. С NK - критическое значение. С1 14 С2 Nк N Если годовая программа Nв < Nкр => выбирается С 1 по первому варианту; Nв >Nкр => выбирается С 2 по второму варианту. Особенности расчета технологической себестоимости при использовании наладок (при УПТО: УНП, СНП) Наладка на кондуктор скальчатый (базовые приспособления составляют ≈ 85-90% «законченного» станочного приспособления типа НСП): СI З I (1 H ) 100 S НАЛ 1 ( N B А1 затраты на наладку q ) 100 S БАЗ 1 ( N n A2 q ), 100 приведенная стоимость базового ТП где n – количество обработанных деталей (наименований), А1 - 3-5 лет; А2 - 5 -10 лет. 15 Составляющие элементы СП Независимо от многих конструкций и типов СП, они состоят из элементов, схожих по функциональным признакам. 1. Установочные элементы обеспечивают базирование заготовки. 2. Зажимные элементы - элементы, которые обеспечивают закрепление заготовки. 3. Установочно - зажимные (цанговый патрон, гидропластовой патрон, мембранные патрон, клиновой патрон). 4.Направляющие элементы (кондукторные втулки, люнеты). 5. Дополнительные устройства (шпоночные фиксаторы, призматические фиксаторы, выталкиватели). 6. Установы - для быстрой наладки технологической системы. 16 7. Делительные устройства (делительный стол и т.п.). 8. Силовой привод (пневмоцилиндр, гидроцилиндр и т.п.). 9. Корпуса. 10. Крепеж. Базирование заготовок по плоской поверхности Правило 6 точек 1, 2, 3, 4, 5, 6 - опорные точки, W - усилие зажима. Выполнение правила 6 точек обеспечивает базирование заготовки. Для определения W запишем систему уравнений: FX 0; МX 0; FY 0; МY 0; FZ 0. МZ 0. PZ k FТР - сдвиг. 17 М РЕЗ k М F ТР . Опоры. Опорные пластины Сечение по опорным точкам 1,2 6 Штыри бывают 4 схем исполнения: I исполнение Со шлифованной плоской головкой (для чистовых операций) 18 II исполнение Со сферической головкой (для заготовок) III исполнение С рифленой головкой (для грубых операций) IV исполнение С промежуточной втулкой 19 Материалы: цементируемая сталь, сталь 15, сталь 20 с hС = 0,8 - 1,2, закалкой до HRC 50-55. Для ответственных случаев сталь 20Х, инструментальные стали У7, У8 с закалкой на HRC 55 - 62. Опорные пластины Для базовых поверхностей значительных по размеру используются опорные пластины. 1 исполнение 2 исполнение 20 Базирование заготовок по цилиндрической поверхности (по валу) Примеры операционных эскизов: 1) Базирование по отверстиям Оп.30 Сверлильная 2) Базирование по призме Оп.40 Фрезерная 21 3) Базирование по полуотверстию O1 0; O2 Td 3 ; O Td 3 . 2 4) Базирование по втулке 22 Для ∅80возможны посадки движения: G6/h6, G7/h7, G8/h8. Зазоры S1=0, S2 = Td3 + Tdвт +Sгар. O3 S 2 Td 3 Td в т S гар 2 . 5) Базирование в призме Дано: d3, Td3, α=90°. Определить: e, e1 , e2. 23 Призмы нормализованы: αn= 60°, 90°, 120°. 1. Td 3 2 e e Sin Td 3 2 2 ; 1 Sin . 2 Погрешность зависит от допуска заготовки. 2. e1 e ( e1 Td 3 2 3. e2 ( d3 2 d 3 Td 3 ) 2 d3 2 1 Sin d3 ; 2 Td 3 2 2 Td 3 2 1 Sin ) ( 2 d3 2 d3 2 Td 3 1 ( 2 Sin Td 3 ) 2 d3 2 1) . 2 Td 3 2 d3 2 1 Sin 24 2 Td 3 2 Td 3 1 ( 2 Sin 1) ; 2 Базирование заготовки по отверстию 25 Погрешность по операции 10 Для исходного размера положение осевой линии зависит от зазора S по базе А При базировании отверстия на жесткий цилиндрический палец погрешность смещения оси определяется половиной зазора по базе S. S 2 Материал пальца – ст 15, ст 20, 15Х, для малых – инструментальные стали У7, У8, для больших – 30ХГСА Анализ схемы базирования по двум отверстия и плоскости: 1. пишется «уравнение собираемости» 2. определяется отклонение оси симметрии двух отверстий от номинального. Нарисуем схему базирования по двум цилиндрическим и срезанному пальцу. 26 Lз - см чертеж детали Ln 1 1 ( ... ) Lз 3 5 Уравнение собираемости для первой схемы Lз Lп S1 2 S2 2 (1) Для второй схемы Lз Lп S1 2 M (2) Определение размера компенсационного зазора М 27 Из OAC и OAF находим oa 2 oc 2 ca 2 oa 2 of 2 af 2 oc d2 2 of d2 2 S2' af ca ( b 2 b M) 2 Подставив в уравнение, получим oc2 ca 2 S2' 2bM d2 M S2' d 2 2b of 2 af 2 Методика определения размеров при базировании по двум цилиндрическим пальцам двух отверстий в заготовке. Дано: d1 и d 2 LЗ LЗ 28 Найти S1 и S2 , Lп Lп 1. Пишем уравнение собираемости Lз S1 2 Lп S2 2 , где 1 1 ( ... ) Lз , 3 5 Ln Lз - см чертеж детали S1 2 назначаем по посадке заготовки, например Н 3 g 6 S1=0,08 S2 из уравнения собираемости. Пусть S2=0,18 фикс фикс Назначаем размер d 2 Пусть d 2 d2фикс 30 30 0,12 см ближайшую посадку Расчет размера при базировании заготовки по двум отверстиям (цилиндрическому и срезанному пальцу). Из уравнения 2 находим М. ' Зная М находим S 2 S2' 2bM d2 , b см в справочнике. d2 30 0,09 см ближайшую посадку 29 Погрешность положения оси симметрии отверстий относительно номинального положения. Для d 2 S MAX 2 НОd1 2 Td1 2 Определение угла α tg oa S1 S 2 см эскиз предыдущей лекции 2L h tg , ab ' SMAX 2 ' SMAX - погрешность смещения плоскости симметрии, проходящей через 2 центра отверстий d1 и d2 от номинального положения по сечению замера, проходящем на расстоянии Н. h tg 30 Точностной расчет проектирование станочных приспособлений. Точность – степень соответствия рассматриваемого параметра номинальному (заданному) значению. Рассматриваемые параметры: чертежные размеры, операционные размеры, технические требования по биению, допустимому смещению осей отверстия от номинального положения. Погрешность – величина несоответствия рассматриваемого параметра относительно его номинального значения. Точность характеризуется категориями и характеристиками. Категории точности: 1 – заданная (требуемая) точность – указывается в чертеже и в операционном эскизе; 2 – ожидаемая (расчетная) точность – точность, которую пытаемся предсказать; 3 – действительная точность – точность, полученная в результате изучения закономерности рассеяния параметра, исследований. Кривая рассеивания: σ ω Характеристики точности: 1 – точность самой поверхности 2 – точность положения этой поверхности относительно других поверхностей детали 31 При проектировании станочных приспособлений (СП) мы будем рассчитывать ожидаемую (суммарную) точность: Статическая погрешность ( ) – отклонение элементов технологической системы от номинального положения, достигнутая при настройке ( до начала процесса рез ания). Динамическая погрешность ( ) - погрешности, возникшие в результате температурного, силового факторов, фазовых превращений, вибраций и т.п. Посчитать эти погрешности и – практически нерешаемая задача, поэтому при расчетах используют следующий приём: Определяются элементарные составляющие статические погрешности; Динамические составляющие определяются коэффициентом доли статических погрешностей в суммарной производственной Где - элементарная статическая составляющая; зависит от технологической системы выполнения операций. Коэффициент Кст определяется в зависимости от: - сверление в кондукторе Кст = 0,9 ÷ 0,8; - круглое шлифование Кст = 0,8 ÷ 0,7; - чистовое точение, фрезерование Кст = 0,7 ÷ 0,6; - черновое точение, фрезерование, сверление без кондуктора Кст = 0,6 ÷ 0,4. 32 Составляющие технологической системы. Технологическая система "Заг" Заготовка "Ст" СП Станок "И" Инструмент Составляющие компоненты: 1 Поверхность обрабатываемая 4 Установочный элемент (УЭ) 2 Исходная База (ИБ) 5 Направляющий элемент (НЭ) 3 Технологическая База (ТБ) 6 Технологическая База СП (ТБсп) 7 Элемент для установки СП (пазы,конус) 8 Элемент для установки Инстурмента (суппорт,шпинд) 9 База инструмента (БИ) 10 Вершина (образующая) инструмента Элементарные составляющие статической суммарной погрешности определяются на основе анализа графа (рис. 1), вершины которого – составляющие компоненты технологической системы, а ребра – погрешности взаимного расположения этих элементов ( отклонения, а не номиналы). 33 3 уз ТБ 4 п у(в) УЭ СП 5 п(в) ст заг 2 ТБ(в) ИБ(в) и(в) z "И" y ос уп 1 10 Заг ото вка x ТБсп 6  ИБ и поз ТБи "Ст" 7 Эл-т с базирования СП обработанная поверхность ( вершина "И") 8 9 уи Эл-т базирования "И" Рис. 1 Связи в структуре технологической системы. 1→22→3– 3→4– та); 4→6– погрешность заготовки (ИБ ≠ ТБ => ; ИБ = ТБ => ); погрешность установки заготовки (при наличии зазора по УБ элеменпогрешность приспособления; 6→7– погрешность установки приспособления (возникает из-за наличия зазоров м/у элементами базирования приспособления и элементами установки СП на станке ); 7→8– 0→7– 0→8– 8→9– погрешность станка; погрешность смещения оси (осевое смещение); погрешность позиционирования; погрешность установки инструмента; 34 9 → 10 - погрешность инструмента. 1) В случае, когда простая наладка – без выверки Д У Д з Д Д уз Д n Д уn с Д уи Д и 2) С выверкой по ТБсп: Д Д Д У п(в) и(в) Д з Д Д уз Д n п(в) Д и(в) - погрешность приспособления выверки; - погрешность инструмента выверки. 3) Выверка по установочному элементу (УЭ): Д У Д з Д Д уз у(в) Д и(в) 4) Выверка по ТБзаг: Д У Д з Д ТБ(в) Д и(в) 5) Выверка по ИБ: Д У Д ИБ(в) Д и(в) . Выверка позволяет уменьшить векторную сумму статической погрешности ДУ за счет оптимального положения векторов (составляющих). Погрешность выверки принимают половине (1/2) цены деления индикаторных часов. Особенности расчета приспособления с направляющими элементами. См. общий граф (рис. 1). В этом случае нулевая система координат устанавливается в номинальное положение оси отверстия. 35 уз ТБ УЭ п x0 обработанная поверхность ( вершина "И") Заго тов ка y0 ТБсп ст  ИБ  и(в) z0 СП заг кондуктор или фрезерное приспособление с установом Погрешность приспособления: Д n Д2 n1 Д2 n2 Д2 n3 Д2 n4 Где Δ1 – погрешность на положение оси отверстия кондукторной втулки Δ1= ( Ө Δ2 – погрешность, вызванная возможной неперпендикулярностью оси отверстия кондукторной втулки и опорной плоскости, служащей для базирования заготовки. l – глубина отверстия; h – зазор «заг. – конд.втулка»; а – значение из технического требования; (L =100). 36 а Б l h L a Заготовка  п2 Δ3 –погрешность возможного смещения кондукторной плиты относительно шпильки за счет зазора в сопряжении. Имеет место при наличии промежуточной втулки! Δ4 - погрешность несовпадения осей посадочных поверхностей шпильки(пальца), равна эксцентриситету сменной или быстросменной втулки (1/2 биения), рекомендуется принимать Δп4 ≤ 0,005 мм. Погрешность заготовки принимается равной допуску на размер между ТБ и ИБ (если линейный размер); ели биение – допуск на взаимное биение поверхностей ТБ и ИБ. Характеристика технологических размеров. Размеры: - внутрикомплексные; - исходные. Пример определения характеристик размеров: 10 +0,12 2 отв размер отверстия Ø10 – внутрикомплексный (обеспечивается мерным инструментом); l 2 – внутрикомплексный размер (обеспечивается кондукторной плитой), 37 l1±0,1 l2±0,12 Приспособление не влияет на его исполнение; l 1 – исходный размер (выполняется от ТБ на операцию), Зависит от приспособления. Размеры, обеспечиваемые программой на станке с ЧПУ всегда внутрикомплексные!!! Особенности расчета фрезерного приспособления для наладки с установом. ТА ≥ Кс = 0,9 ÷ 0,8 ΔП => определяется размером (допуском на размер) положения установа относительно установочного элемента (призмы); ΔИ(в) => 0,003 мм по центру установки размера; ΔУЗ => см. схему по УЭ. ус = 3 мм 3 мм размер щупа фрезы Н -Н Н =п Расчет зубофрезерных, зубодолбежных операций ведется по общей схеме. 38 Лекция №2 Зажимные устройства. Эксцентрик, цанга, резьбовой зажим. В основу всех перечисленных лежит элемент клина. i W Pисх - передаточное отношение, где 39 W – зажимное усилие, Рисх – исходное усилие. Fz W1 W2 W1 W2 W Fx Pисх W tg Pисх 2 W [tg ( W (tg ( 2 1 )) 0 ) tg 1 ] f=tgφ1(φ2) – коэффициент трения (сталь по стали 0,1..0,12) φ1= φ2=5°41’ 40 Определение условий самоторможения. W tg 1 W tg ( 2 W tg 1 W tg ( 2 1 При Pисх ) 0 ) 2 11 22' W [tg (11 22' 5 41') tg 5 41'] tg (11 22' 5 41') tg 5 41' 0,5 i 2 W Pисх В «чистом» виде клин не встречается. 41 Винтовой зажим I. Плюсы: простота механизации, технологичность использования, ремонтопригодность, безопасность работы (самоторможение). Недостатки: остается след от зажима, ограниченность по ремонту. 42 Вместо штурвала: 43 II. Обладает всеми преимуществами винтового зажима. Материал пяты сталь У7, винта – ст 6, втулки сталь 45. 44 III. Недостатки: время на свинчивание завинчивание. Расчет потребного усилия. Найти Рисх винтового зажима. rcp tg 0, 45DP t 2 rcp 45 α=2..4°- угол подъема резьбы (обеспечивает самоторможение) Pисх 14 DP rcp 0, 45 D p Pисх 14 D p W (tg ( p ) tg ) Dp – наружный диаметр резьбы W – необходимое усилие зажима заготовки α=2..4°- угол подъема резьбы p - угол трения в резьбе β – угол профиля. FW FW' W fp W' f W W' cos W fp 2 W cos fp 2 f cos 2 При β=60° f p 1,15 f Расчет А в зависимости от конструкции винтового зажима А=0 46 A 1 f d 3 Наконечник с пятой A f r По схеме III (разрезная шайба) 1 D3 d 3 f 3 D2 d 2 A Как определить диаметр винта Dp [ p W 0,5 [ p ] ] 58 98МПа Эксцентриковые зажимы Применение: - в контрольных операциях (для зажима замера); - на операциях, где базовые поверхности выполнены «точно». ТLБ30 – 2Х17Н2БШ, 30ХГСА. Количество лепестков – n: При D<40 n=3; 40≤D<80 n=4 D≥80 n=6 и более. α=30…40º. 50 Расчет необходимого Pисх для цанги. МО 0; Pz R з k W 4Wf D 2 0, k 2...2,5; Pz R з k . 2 fD Лепесток цанги: a S max , где Smax – зазор между заготовкой 2 a W2 l 3 ; 3EI 3EI W2 W l и диаметром цанги. S max 2 ; 3 W1 W2 ; Pисх W1 tg 2 1 ; (1) tg 2 Модуль упругости Е=80…100 МПа – для стали. Момент инерции сечения: I D13 h 8 sin cos 2 sin ; Поставив в выражение (1) находим значение Р исх 51 Цанга при базировании по отверстию α=30º…40º Определим Pисх . Мx Pz D1 K3 2 Fтр Pz 0; 3Fтр d 2 0; d 2 0, K 3 W f; D1 K3 2 3Wf W Pz D1 K з ; 3 fd W W1 W2 ; 2; 52 Pисх W1 tg Pисх a W2 2 W1 tg S max ;a 2 1 ; tg 2 1 2 ; W2 l 3 ; 3EI S max 3 E I . 2l 3 Цанга – наиболее часто встречающийся установочно-зажимной элемент. В обычных механизмах (установочные втулки, опоры, установочные пластины, призмы) задача базирования (придания заготовке определенного положения) и з ажима разделены. В установочно-зажимных устройствах (цанга, клиновой центрирующий механизм) функции установки и зажима объединены. Эксцентриковый зажимной механизм Угол подъема траектории оси пальца определяется из условий самоторможения α=10º11’. 53 Погрешность центрирования Δц=0,1…0,2. Большая погрешность центрирования объясняется наличием гарантированных зазоров посадки движения. 1,2,3 – зазоры. Преимущества: выигрыш в силе, простота конструкиции. Кулачковые патроны (универсальные) Δц=0,1…0,2 (объясняется наличием зазора посадки с движением). Количество кулачков n=2,3,4. Клиновой центрирующий механизм 54 Δц=0,05…0,02 мм. Винтовой центрирующий механизм Δц=0,1…0,2 мм. Пружинный центрирующий механизм 55 Δц=0,01…0,02 мм. Чтобы не нарушать базовую поверхность ставят разрезные втулки между заготовкой и пружиной. dбаз=H6...H9. Применяется при шлифовании. Расчетные формулы для Рисх – эмпирические (см.учебник Вардашкина-Корсакова). Мембранный центрирующий механизм Чашечные мембраны 56 При обработки зубчатых колес используют рожковые мембраны Δц=0,003…0,01 мм. Материал – 12ХН3А, 30ХГСА. Преимущество: точность. 57 Гидропластовый зажим Зажимные устройства с гидропластмассой – приспособления, работающие на финишных операциях ТП (зубодолбление, зубофрезерование, шлифование, зубошлифование). Δц=0,003…0,02 мм. Гидропластмасс – полихлорвинил (смола), дибутилфтолат (растворитель), вакуумное масло, стеорат кальция. Плотность гидропласта обеспечивает герметичность работы приспособления, зазор – 0,03 мм. Гидропласт – нерастворимая жидкость, по отношению к которой применим закон Паскаля (гидростатическое давление распределено равномерно). Гидропластовый патрон для базирования по отверстию. 58 Работают надежно, если разностенность втулки не превышает 0,05, а Δh≤0.05. Материал: диаметр до 30 мм – У10А, диаметр свыше 30 мм – 30ХГСА. Расчет гидропластового зажима. 1. Назначаются исполнительные размеры тонкостенной втулки; 2. определяются условия «зажимного натяга»; 3. Определяется момент трения как функция от материала детали, максимального зазора втулка-заготовка, геометрии (l,k,D). Проверяется условие Мрез*k≤Мтр ; 4. определяется гидростатическое давление ρ; 5. рассчитывается Р плунжера; 59 Назначается D, f6...q8. Рабочая часть втулки l=l3(1...1,3), h=0,025D. Предельная упругая деформация ΔD: ΔD=0,003D – для хромистых сталей; ΔD=0,0021D – для конструкционных сталей. Зажимный натяг δ= ΔD-Smax 2,5 10 5 M тр 2h D2 D f; Smax=D3max-Dmin. dп 4 Рпл 2 2 ; D E h . D2 60 Направляющие элементы станочных приспособлений Служат для обеспечения положения инструмента в системе координат станка. Три конструктивные схемы: 1. Для настройки инструмента (установы, шаблоны); 2. Для предотвращения «увода» инструмента. Увод – отклонение оси обрабатываемого отверстия от номинального положения. 3. Для уменьшения деформации инструмента от усилий резания. Пример: 61 hщуп = 1-3мм. Т10 и Т25 = ( 1 3 1 ) Тi ; 5 10* = 10 – щуп (3мм) = 7-0,02 мм. При назначении допусков на приспособление при их совпадении с номиналом допуски ужесточаются в 3…5раз. н. уст. щуп 0,02 ...0,06 мкм, 0,003 мкм Материал установа – сталь У7, У8,Ст 15,Ст 20. Применение установов на фрезерных операциях снижает время наладки прис пособления и уменьшает брак. Направляющие элементы для инструмента Пример: Оп.100 Сверлильная 15 тыс. деталей можно обработать, не заменяя кондукторную втулку. При данной схеме работы зенкер работает в равнорасположенном нагружении: 62 Направляющий элемент - кондукторная втулка 1) Втулка простая Для диаметра d возможны посадки по отверстию G5, G6, F6, F7. h – зазор для выхода стружки. 63 H = (1-3)∙d – высота втулки. 2) Втулка простая с буртиком Используется в том случае, когда имеет место только сверление отверстия. Буртик предназначен для упора инструмента. 3) Втулка сменная Применяется тогда, когда есть интенсивный износ инструмента. Винт служит для предотвращения проворота втулки. Возможно использование еще и промежуточной втулки. 4) Втулка быстросменная 64 В этом наборе увод оси отверстия от номинального положения при сверлении исправляет зенкер. Применяются посадки на размер d: 1. Сверление 2. Зенкерование F8 – G7 3. Предварительное развертывание 4. Окончательное развертывание - G6 – G5 Специальные втулки Все предыдущие втулки стандартизованы. Но существуют и нестандартные – специальные втулки. 65 Определение погрешности, вызванной уводом сверла Пример: Определение составляющих погрешностей при наличии кондукторной втулки 1. Втулка простая постоянная (см. пример эскиза выше) напр Д2 Д2 ив 66 – погрешность координатного положения оси отверстия кондукторной втул- Д ки относительно элемента для базирования заготовки: Увод Д Див ив 2 ив S max( ив) : S max( ив) ( 1 2 H 2 1 3 1 5 Д h l H 2 h l ) H Δив – погрешность положения оси координат образующей инструмента от номинального, вызванная наличием зазора в сопряжении кондукторная втулка и направляющей части инструмента. 2. Втулка с буртиком аналогично п.1 напр Д ив Д2 S max( ив) ( Д2 ив 1 2 h l ) H 3. Втулка сменная 67 Д2 напр Д2 ив Д2 в-в , где Д в - в - погрешность смещения оси быстросменной кондукторной втулки относительно промежуточной втулки по причине зазора: Δв-в = S max ; 2 4. Втулка быстросменная напр Д2 Д2 ив Д2 в-в Д2 эв Д2 перп , где Δэв – погрешность равная эксцентриситету быстросменной втулки, рекомендуется принимать Δэв ≤ 0,005 мм; Δперп – погрешность, вызываемая неперпендикулярностью оси отверстия втулки – гнезда к опорной плоскости, служащей для базирования заготовки. Сформулируем условие: «допуск перпендикулярности оси отверстия втулки – гнезда и опорной поверхности А, служащей для базирования заготовки, 0,01 на 100 мм». Погрешность от неперпендикулярности оси отверстия под кондукторную втулку к поверхности А определяется по формуле: l перп h L a Делительные устройства станочных приспособлений Производительность операции с повторяющимися элементами обработки без применения делительных устройств весьма трудоемка. Пример делительного устройства без применения делительной стойки: 68 Другой вариант выполнения операции – использование наладки на стойку делительную: Конструкции фиксаторов 1. Палец цилиндрический (срезанный) 69 2. Коническая головка фиксатора 3. Плоский фиксатор 4. Зазоры = 0. Есть погрешность фиксатора. Пример 70 З1, З2, З3 – зазоры. Запишем уравнение собираемости: к пл S1 2 S2 2 S3 2 Оно служит для для определения исполнительных размеров конструкции. Погрешность деления: T S1 2 S2 2 Зазор З 3 не влияет на деление. Расчет приводов СП 1. Пневмоцилиндры 2. Пневмокамеры 3. Гидроприводы 4. Пневмогидравлические приводы 1. Пневмоцилиндр 71 PИСХ с р D2 з 4 Q, где ρ=0,4 - 0,63 - давление воздуха, МПа; η (КПД) - коэффициент потери на трение, зависящий от конструкции уплотнителей. Уплотнители: Для I, II η = 0,85-0,9, а для III η = 0,9-0,97. Пневмоцилиндр двухстороннего действия 72 Н6/g5 (f6) PИСХ1 с1 р D2 з; 4 PИСХ2 с2 р (D 2 d 2 ) з. 4 2. Пневмокамеры PИСХ с р (D 2 8 D d d2 ) . 73 Пневмоцилиндры обладают достаточно большими усилиями на штоке, большим значением перемещения штока. Недостатки: высокая себестоимость (необходимо выполнить зеркала цилиндра и рабочую поверхность с Ra не выше 0,63 мкм), большие эксплутационные расходы, связанные с работой пары трения. Пневмокамеры Достоинства: в 10-20 раз дешевле пневмоцилиндров, минимальные расходы на эксплуатацию (отсутствие пар трения). Недостатки: малый ход штока, поэтому целесообразно применять с быстросменной шайбой. 3. Гидроприводы конструктивно отличаются от пневмоцилиндров только габаритами, т.к. давление в гидроцилиндре 50 …100 атм, а воздуха - 0,4…0,6. Размеры гидроцилиндров нормализованы. Достоинство - бесшумность работы. Недостаток - необходимость комплектовать маслостанции. Система питания гидропривода Схема пневмоподвода 74 Эта система располагается в металлическом коробе (ширина 80-100 мм), который располагается на станине или СУ станка, у рабочего места находится только распр еделительный кран. 4. Пневмогидроприводы Определим Рисх сВ р D12 4 сМ р d2 4 ; 75 сМ где PИСХ с В D12 , d2 D 12 - КПД или передаточное отношение пневмогидроприводов. d2 сМ р d2 4 с В D12 р D 22 . 4 d2 Достоинство данной системы - обеспечение усилия на штоке от 6000 Н до 12000 Н. Недостаток - малый ход исполнительного штока. Конструкция пневмогидроразжима, исключающая данный недостаток 1) VI=VII до момента касания заготовки. 2) Поршень ПII останавливается, поршень ПI движется вправо до перекрытия отверстия а, затем работает по схеме гидроусилителя. сМ с В D12 . d2 3) см. пневмогидропривод PИСХ сМ р d2 4 с В D12 р D 22 . 4 d2 Достоинства этого механизма: применив раздельную конструкцию пневмопривода, соединив с камерой аккумулятора через шланги следует исполнительный цилиндр (ПII). 76