Общая последовательность проектирования.

ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛЬНОГО СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

 

В качестве исходных данных для конструирования приспо­соблений необходимо иметь чертежи исходной заготовки и го­товой детали, технические требования на ее приемку, а также ТП изготовления данной детали. Последний содержит следую­щую необходимую для конструктора информацию: последова­тельность выполнения и содержание операций; форму, размеры и сведения по точности и шероховатости изготовления проме­жуточной заготовки до и после выполнения операции; приня­тую схему установки заготовки; используемое оборудование и инструменты; назначенные режимы резания.

Разработку приспособления начинают с нанесения на лист контуров промежуточной заготовки в том виде, какой она имеет по окончании выполнения операции. Далее разработку конструкции ведут методом последовательного вычерчивания отдель­ных элементов приспособления вокруг контуров заготовки. Сна­чала вычерчивают основные и вспомогательные опоры, затем зажимные устройства, детали для направления и настройки ре­жущего инструмента и вспомогательные элементы. В заключе­ние вычерчивают корпус приспособления, который объединяет все перечисленные выше элементы. На чертеже указывают габа­ритные, присоединительные и основные посадочные размеры.

При назначении технических требований конструктор дол­жен установить допуски на основные размеры приспособления. Здесь можно выделить три группы размеров.

К первой группе относятся размеры сопряжений и требова­ния взаимного положения элементов, от точности которых за­висит точность выдерживаемых на данной операции парамет­ров.

Допуски на размеры этой группы назначают в зависимости от требований к точности изготовления готовой детали. При при­ближенных расчетах погрешность приспособления ∆_п принима­ют в долях от допуска на обработку детали. На основании про­мышленного опыта проектирования приспособлений установлено (ГОСТ 24643-81):

для 3-8-й степеней точности параметров детали;

для 9-12-й степеней точности параметров детали;

 Степени точности параметров определяют в соответствии с допусками расположения, указанными на чертеже готовой дета­ли.

Пусть заданы допуски (Т_дет1, Т_дет2) на расположение поверх­ностей готовой детали (рис. 2.48, а) и схема основных поверхно­стей приспособления для установки заготовки (рис. 2.48, б). Со­гласно ГОСТ 24643—81, допускам на расположение поверхнос­тей детали соответствуют следующие степени точности:

8-я степень точности;

9-я степень точности;

 

Рис. 2.48. Взаимосвязь параметров взаимного расположения поверхно­стей у детали и приспособления: а — эскиз детали и основные требования к взаимному расположению ее поверхностей; 6 — схема обработки заготовки в приспособлении; в — схема приспособления с параметрами взаимного расположения его поверхностей

 

Зная допуски точности Т_дет1, Т_дет2 взаимного расположения поверхностей готовой детали, можно определить допустимые по­грешности ∆_п1 и ∆_п2 изготовления приспособления. Так, для рас­сматриваемого примера отклонению от параллельности плоско­сти паза относительно базовой поверхности А (см. рис. 2.48, а)   будет соответствовать отклонение от параллель­ности установочной плоскости В (см. рис. 2.48, бив) относи­тельно поверхности П₁ приспособления:

Отклонению от параллельности боковой поверхности паза относительно плоскости Б (см. рис. 2.48, а) будет соответствовать отклонение от параллельности боковой поверх­ности приспособления Г относительно боковой поверхности на­правляющей шпонки П₂ (см. рис. 2.48, б и в):

Полученные значения ∆_п1 и ∆_п2 наносим на чертеж общего вида приспособления (см. рис. 2.48, в).

Ко второй группе относятся размеры ответственных для нор­мальной работы приспособления сопряжений, погрешности которых не влияют на точность обработки (их берут в основном по IT6...IT8).

К третьей группе относятся свободные размеры, выполняе­мые по IT12...IT14.

Рассмотрим пример разработки в мелкосерийном производ­стве специального одноместного однопозиционного приспособ­ления для фрезерования треугольного контура заготовки (рис. 2.49, а) на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ модели 6Р11ФЗ-1. Остальные поверхности заготовки обработаны окон­чательно на предыдущих операциях. Схема установки заготовки и выдерживаемые размеры показаны на рис. 2.49, б. Заготовка изготовлена из стали 45. Фреза концевая диаметром 20 мм, ма­териал фрезы 6РМ5, число зубьев z = 5, угол наклона зубьев

ω = 35°. Режим резания: скорость ν = 40 м/мин; подача S_z = 0,1 мм/зуб; глубина резания t = 5,5 мм; ширина фрезерова­ния В = 3 мм.

Рис. 2.49. Исходные данные для проектирования приспособления (а, б) и его установочный элемент (в)

 

Определим погрешность базирования заготовки на жесткой оправке при выдерживании размера 13 ±0,3 мм:

где , — соответственно допуски на изготовление базового отверстия и оправки приспособления, равные 0,021 и 0,013 мм соответственно; — допуск на износ оправки.

Задавшись точностью изготовления оправки (посадка 6) и приняв = 0,2Т_опр,  = 0,02, имеем

= 0,021 + 0,013 + 0,003 + 0,02 = 0,057 мм.

Учитывая, что погрешность базирования не должна превы­шать десятую часть от допуска на выдерживаемый размер, при­нимаем

предложенную схему установки, для чего используем ус­тановочный элемент специальной конструкции (рис. 2.49, в).

Вычислим составляющие силы резания при цилиндрическом фрезеровании¹ (рис. 2.50):

где С_р — эмпирический коэффициент; х, у, к', q, w — эмпири­ческие показатели степени; D _фр— диаметр фрезы; п — частота вращения фрезы; К_{М р} — коэффициент, характеризующий каче­ство обрабатываемого материала.

Учитывая мелкосерийный тип производства, выбираем руч­ной винтовой зажим с шайбой. Тогда расчетная схема для опре­деления силы закрепления соответствует схеме, представленной на рис. 2.18, б.

Определим силу закрепления для этого случая. Внешний мо­мент М = P_h (I + с), где l = 13 мм — расстояние от плоскости фрезерования до оси заготовки; с — расстояние от плоскости фрезерования до точки приложения силы (см. рис. 2.50). Осевая сила Р_х = 108 Н. Из схемы, приведенной на рис. 2.50, имеем

Рис. 2.50. Расчетная схема для опреде­ления сил резания при встречном фре­зеровании

с= ОЛ- ОК;

ОЛ= /2.

Из треугольника ОК N находим

а из треугольника ОNА получаем

или

Таким образом,

 

Коэффициент запаса вычисляем по данным табл. 2.2.

= 1,5-1,75-1,3-1,5 = 5,1.

Ввиду того, что жесткости и   неизвестны, принимаем

=0,3 =0,6

Учитывая, что опорная база является обработанной поверх­ностью, считаем . Вычисляем силу закрепления (рис. 2.51):

=

=7805Н

 

Приняв  = 90, определяем номинальный диаметр резьбы:

Выбираем стандартную резьбу М 14x1,5. Средний диаметр резьбы d _ср = 12,7 мм, угол подъема = 3,02°. При­нимая = 10,5°,

= 0,15, D = 1,7 d, оп­ределяем момент на рукоятке ключа:

H мм ≈ 23,2 Н м.

2.51. Расчетная схема для определения силы

закрепления Q

 

Обычно во фрезерных приспособлениях применяют устано- вы для размерной наладки инструмента. Однако, учитывая что в рассматриваемом случае операцию производят на станке с ЧПУ, наладку можно выполнить совмещением оси вращения шпинде­ля с базовой поверхностью приспособления путем обкатки пос­ледней центроискателем.

Ввиду того что приспособление имеет ограниченное число элементов, выбираем простейший вариант конструкции корпуса в виде плиты из листового проката. Заготовка при установке не требует углового базирования вокруг вертикальной оси, поэтому в корпусе не следует предусматривать элементы для его ориен­тирования относительно этой оси. Общий вид приспособления в двух проекциях представлен на рис. 2.52.

Обоснуем основные технические требования: отклонение от перпендикулярности оси поверхности диаметром 22f6 относи­тельно базового торца В и отклонение от параллельности В от­носительно А.

Первое требование вытекает из условия обеспечения надеж­ного прилегания базового торца заготовки к установочному эле­менту. Поэтому отклонение от перпендикулярности не должно превысить минимального зазора  = 0,02 мм. Учитывая до­пуск 0,01 мм на отклонение от перпендикулярности базового отверстия диаметром 22Н7 заготовки относительно базового торца, окончательно принимаем искомый допуск для приспособле­ния равным 0,01 мм.

Рис. 2.52. Общий вид приспособления для мелкосерийного производства

 

Второе требование обеспечивает необходимое отклонение от перпендикулярности обрабатываемой поверхности относительно базового торца. Принимая допуск на отклонение от перпенди­кулярности в пределах половины поля допуска выдерживаемого размера 13 ± 0,3, назначаем соответствующий допуск для при­способления равным 0,1 мм.

Рассмотрим теперь расчет автоматизированного зажимного устройства для закрепления и обработки этой же детали с помо­щью гидроцилиндра для условий серийного производства на стан­ке с ЧПУ.

Поскольку условия обработки те же, что и в предыдущем примере, составляющие силы резания будут прежние: P_z = 623 Н; P_h = 748 Н; Р_х = 108 Н. Расчетная схема для определения силы закрепления соответствует представленной на рис. 2.18, б, но

только для автоматизированного, не самотормозящего зажимно­го устройства. Тогда имеем

откуда

Как и в предыдущем случае принимаем коэффициент запаса k = 5,1. Коэффициенты трения   = = 0,16. Следовательно,

H.

 

Для обеспечения такой силы закрепления необходимо выбрать гидроцилиндр. Примем давление в гидроцилиндре р  = 6 М Па, тогда его диаметр должен быть

 мм,

где = 0,92 — КПД гидроцилиндра.

Округлим полученное значение диаметра гидроцилиндра до

d = 45 мм. Основные технические требования к базовым поверх­ностям приспособления сохраним из предыдущего расчета для условий мелкосерийного производства. Общий вид конструкции приспособления представлен на рис. 2.53.

Рис. 2.53. Общий вид приспособления для се­рийного производства