Проектирование станочного (токарного, сверлильного и т.д) приспособления для изготовления детали

Перемещение точки приложения силы относительно центра кольца (при малых углах 20) [1, с. 388]:(4.22)откудаН,где = 2 мм – перемещение точки приложения силы относительно центра кольца, определяется сжатием разрезного кольца до выбора зазора; r – расстояние от оси разрезного кольца до точки действия силы, принимаем r = rср = 30 мм; = 0,01745 рад – угол, определяющий положение действующей нагрузки, т.к. нагрузка действует равномерно по окружности и 0, примем при расчете =1; Е – модуль упругости (для стали 60С2А ГОСТ 14959-79 Е = 212000 МПа); J – момент инерции сечения кольца (где b – длина основания треугольника, h – высота треугольника); F =20,14 мм2 – площадь сечения кольца.Таким образом, необходимая сила затяжки, действующая на первое кольцо, составит:P1= Q1tgα=4967,9tg30 =2866,5 Н(4.23)Фактическая осевая сила затяжки, развиваемая при приложении заданного момента к маховику равна Р1=5525 Н. Следовательно, момент, приложенный к маховику, обеспечивает затяжку первой пары колец. Рассчитаем силу Р2, приходящуюся на вторую пару колец согласно формуле (6, гл. 3): Р2 = Р1 (1–2 f / tgα ) = 5525(1 – 20,12)=4200 Н(24)2) Вторая пара колец с = 45.Задача: Определить создаваемый момент сопротивленияи силу сдвига.Диаметр вала (оси неподвижной губки): d = 50 мм.Материал вала и корпуса – сталь.Высота колец: s = 0,12d= 6 мм. Расчетный коэффициент трения: f=0,1. Допустимое напряжение смятия для колец: k1 = [σсм] = 100 МПа.Число пар колец: z = 1.Угол конуса принимаем равным: а = 45°; tg α=1;f/ tgα = 0,1/1 = 0,1.Коэффициент распределения сил: = 1 – (1 – 2 f / tgα) 2= 1-(1-20,1)2=0,36Крутящий момент по формуле (21, гл. 3)Мкр = 5∙10 –5k1d3 = 5∙10 –51005030,36 = 225 Нм.Сила сдвига по формуле (22, гл. 3)Рос = 0,1 k1d2 = 0,11005020,36 = 9000 Н.Ширина колец по формуле (17, гл. 3):l = 0,6s/tgα = 0,66/1=3,6 мм; из конструктивных соображений принимаем l =5 мм.Общая длина соединения согласно формуле (18, гл. 3):L =1,15l = 1,155 6 мм.Расчет необходимой силы затяжки (P2) произведем не по формуле (19, гл. 3), а на основе формулы [1, с. 388], по той же причине, что и в предыдущем случаеПеремещение точки приложения силы относительно центра кольца (при малых углах 20) [1, с. 388]:, откуда радиальная сила Q2:здесь ; F = 16,22 мм2.Таким образом, необходимая сила затяжки, действующая на второе кольцо, составит:P2= Q2tgα=4000,97tg45 =4000,97 Н(4.25)Фактическая осевая сила затяжки, передаваемая через распорную втулку от первой пары колец равна: Р2 = 4200 Н.Следовательно, по данным расчета двух пар колец можно сделать вывод о том, что заданный момент на маховике обеспечивает затяжку и первой и второй пары колец. Расчет усилий фиксации горизонтального поворота тисковОпределение силы затяжки.Момент, приложенный к муфте (рис.), необходимый для сообщения осевой силы Р1 [2, с.188]:(26)где dср – средний диаметр резьбы, для резьбы М722: dср=70,701 мм; α – угол подъема резьбы; ;t = 2 мм – шаг резьбы; − приведенный коэффициент трения для заданного профиля резьбы; f=0,1 – коэффициент трения на плоскости; = 30 - половина угла при вершине профиля витка резьбы.С другой стороны приложенный к муфте момент МР равен (рис. 25):(4.27)где L–вылет рукоятки; Р–сила приложенная к рукоятке (примем Р = 150 Н).Рисунок 4.5. Механизм фиксации поворота тисков вокруг вертикальной осиСледовательно, сила затяжки, приложенная к первому кольцу, составит: Р1 = МР/4,393 = 14400/4,393 3278 НОпределение несущей способности колец.Задача: Определить создаваемый момент сопротивленияи силу сдвига.Диаметр вала (оси неподвижной губки): d = 50 мм.Материал вала и корпуса – сталь.Высота колец: s = 0,12d= 6 мм. Расчетный коэффициент трения: f=0,1. Допустимое напряжение смятия для колец: k1 = [σсм] = 100 МПа.Число пар колец: z = 1.Угол конуса принимаем равным: а = 30°; tg α=0,577;f/ tgα = 0,1/0,577 = 0,17.Коэффициент распределения сил: = 1 – (1 – 2 f / tgα) 2= 1-(1-20,17)2=0,56Крутящий момент по формуле Мкр = 5∙10 –5k1d3 = 5∙10 –51005030,56 = 350 Нм.Сила сдвига по формуле Рос = 0,1 k1d2 = 0,11005020,56 = 14000 Н.Ширина колец по формуле l = 0,6s/tgα = 0,66/0,577=6,3 ммОбщая длина соединения согласно формуле):L =1,15l = 1,156,3=7,25 мм.Необходимую силу затяжки (P1) и в этом случае рассчитаем исходя из формулы [1, с. 388]:Нгде = 2 мм – перемещение точки приложения силы относительно центра кольца, определяется сжатием разрезного кольца до выбора зазора; r – расстояние от оси разрезного кольца до точки действия силы, принимаем r = rср = 30 мм; = 0,01745 рад – угол, определяющий положение действующей нагрузки, т.к. нагрузка действует равномерно по окружности и 0, примем при расчете =1; Е – модуль упругости (для стали 60С2А ГОСТ 14959-79 Е = 212000 МПа); J – момент инерции сечения кольца (где b – длина основания треугольника, h – высота треугольника); F =20,14 мм2 – площадь сечения кольца.Таким образом, необходимая сила затяжки, действующая на первое кольцо, составит:P1= Q1tgα=4967,9tg30 =2866,5 Н(4.29)Фактическая осевая сила затяжки, развиваемая при приложении заданного момента к муфте равна Р1 = 3278 Н.Следовательно, момент на маховике обеспечивает затяжку этой пары колец. Рисунок 4.6. Схема для расчета на срез витков резьбыРасчет на срез витков резьбы Усилие, вызывающее срез витков (рис. 4.6):резьбы болта (в нашем случае корпуса и основания)(4.30)резьбы гайки (в нашем случае муфты)(4.31)где d1=69,836 мм – внутренний диаметр резьбы болта; kб и kг – коэффициенты полноты резьбы болта и гайки; для метрической резьбы kб = kг = 0,87; Н=3–6=32мм – высота гайки; km – коэффициент, учитывающий неравномерность деформаций витков по высоте гайки при наличии в резьбе пластических деформаций и особенности разрушения резьбы. Теоретически km= 1 лишь для соединений с равномерным распределением нагрузки между витками, разрушение которых происходит в результате чистого среза, на практике такой случай практически не реализуется, и всегда km < 1. Согласно табл. 12 km= 0,55; вб и вг – пределы прочности материалов соответственно болта и гайки на срез; для сталей и титановых сплавов можно принимать (материал сталь 20):в=(0,60,7)в=(0,60,7)520=312364 МПа; принимаем в= 312 МПа.Расчет произведем для резьбы болта, т.к. Таким образом, данное резьбовое соединение способно выдержать нагрузку на срез порядка 1000 кН.5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАЛАДКИ5.1 Расчет режимов резанияПри назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудование.На все поверхности детали режимы резания рассчитываем табличным методом[9,10]. Значения элементов режимов резания сведены в таблице 2.6.Таблица 5.1 – Расчет режимов резания табличным методомНаименование и содержание операцииГлубина резания,t, ммПодачаСкорость резания V, м/минЧастота вращенияn, мин-1Основное машинное время, Тм, минS, мм/обSм,мм/мин1234567005 Вертикально-фрезернаяФрезеровать боковые поверхности 2,50,440062,88020,97Фрезеровать боковые поверхности 30,363074,740020,16Фрезеровать паз S=16 мм.50,026333,710000,30010 Вертикально-сверлильнаяСверлить 14 отв. 6,73,40,1614318,8893140,17Зенковать фаски 0,50,1611418,8712140,005Нарезать резьбу М8-7Н0,651,253988318140,05Сверлить 1 отв. 145,50,3220023,56300,095.2 Расчет технических норм времениТехническое нормирование в широком смысле этого понятия представляет собой установление технических обоснованных норм расхода производственных ресурсов. При этом, над производственными ресурсами понимается энергия, сырье, материалы, инструмент, рабочее время и т.д. В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени Тш-к, мин, по формуле:,(5.1)гдеТп-з – подготовительно-заключительное время, в мин;n – количество деталей в партии, шт;Тшт – норма штучного времени.n – количество деталей в партии в штуках определяется по формуле:,(5.2)гдеа – периодичность запуска в днях;N – годовая программа выпуска, шт;Тшт – норма штучного времени, мин.Норму штучного времени Тшт, мин, определяем по формуле:,(5.3)гдеТо – основное время, мин;Тв– вспомогательное время, мин.; определяется по формуле:Тоб – время на обслуживание рабочего места, мин;Тот – время перерывов на отдых и личные надобности, мин.Вспомогательное время, Тв, мин.; определяется по формуле(5.4)гдеТус– время на установку снятия деталей, мин;Тз.о. – время на закрепление и открепление детали, мин;Туп – время на приемы управления, мин;Тиз – время на измерение детали, мин. Рассчитываем нормы технического врмени на вертикально-фрезерную операцию 005, выполняемую на вертикально-фрезерном станке. Масса детали 39,3 кг. Основное время То=2,26 мин.Расчёт ведём по формуле для серийного производства. Определяем состав подготовительно-заключительного времени: установка фрезы – 2 мин, получение инструмента и приспособлений до начала работы и сдачи их после завершения работы – 10 мин. [4].Время на установку и снятие детали, закрепление её и открепление [4].2(0,24 + 40,37) = 3,44 мин.Время на приёмы управления: включить и выключить станок кнопкой 0,04 мин, подвести инструмент к детали – 0,14 мин. [3].Тогда: 0,36Время затраченное на измерение детали равно 0,37 мин, при 10% контролируемых деталей. Общее вспомогательное время:Тв = 3,44 + 0,36 + 0,04 = 3,84Оперативное время:Время на обслуживание рабочего места и отдых составляет 7% оперативного времени [3], тогда Норма штучного времени:6,10 + 0,43 = 6,53 мин.Размер партии:Штучно-калькуляционное время:6,63 мин.На остальные операции расчёт аналогичный. Все полученные результаты сводим в таблицу 5.2. Таблица 5.2 Сводная таблица технических норм времени по операциямНомер и наименование операцииТо, минТв, минТоп, минТоб+ Тот, %Тшт, минТпз, минТш-к, мин005вертикально-фрезерная2,26 3,846,107,06,53126,63010вертикально-сверлильная3,15 1,384,536,54,82134,93ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате выполнения данного курсового проекта, разработано станочное приспособление для изготовления детали «Кронштейн», предназначенное для базирования и закрепления заготовки на операцию №005, 010. Разработан сборочный чертеж приспособления. Определена погрешность базирования. Проведен силовой расчет и разработана технологическая наладка с использованием приспособления.Разработанное приспособление экономически выгодно применять в мелкосерийном производстве.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1. ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. – М. : Издательство стандартов, 1987. – 36 с.2. ГОСТ 3.1107-81 Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения. – М. : Издательство стандартов, 1981. – 13 с.3. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник / А.К. Горошкин. – М.: Машиностроение, 1979. – 303 с.4. Кузнецов Ю.И. Оснастка для станков с ЧПУ: Справочник / Ю.И. Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н. Байков. – М.: Машиностроение, 1990. – 512 с.5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.6. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984. – Т.1 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. – 496 с.7. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. / Ред. совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984. – Т.2 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова, 1984. – 649 с.8. ГОСТ 4734-69 Прихваты поворотные. Конструкция. – М. : Издательство стандартов, 2005. – 5с.9. ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам. Конструкция и размеры. – М. : Издательство стандартов, 1982. – 18с.