Расчет точности контрольного приспособления

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

     2.1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

     Деталь  обрабатывается на станке 2204ВМФ4, производство крупносерийное, программа выпуска (на каждую деталь) 5000  шт.                                                               Станочное приспособление на операцию 015 (токарная) с механизированным зажимом заготовки состоит из следующих элементов:

         1. Установочные – пальцы: срезанный и цилиндрический.

           2. Зажимные – плита с пальцами, прихваты пневмокамер.  

         3. Вспомогательные – 2- тумбы.

         4. Крепежные - болты, штифты, винты.

         5. Корпусные – корпус.

      После  очистки установочной зоны приспособления  от стружки заготовку устанавливают отверстиями на пальцы и зажимают заготовку прихватом посредством пневмопривода.

      Приспособление  центрируется на столе станка и закрепляется тремя Т-образными болтами, входящих в пазы стола.

      Количество  гостированных деталей в приспособлении  составляет 65% от общего числа элементов приспособления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.2. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА СРЕЗАННОГО ПАЛЬЦА

     Исходные  данные:

• межцентровые расстояния отверстий, мм:

                                        для деталей 1,2  130±0,031;

                                        для деталей 3,4  110±0,031;

• диаметр отверстия, мм:

                                       для деталей 1,2  Æ29,5^+0,33;

                                        для деталей 3,4  Æ27^+0,33;

• межцентровые расстояния пальцев, мм:

                                        для деталей 1,2  130±0,015;

                                        для деталей 3,4  110±0,015;

• диаметр цилиндрического пальца, мм:

                                         для деталей 1,2  Æ29,5^-0,01_-0,03;

                                        для деталей 3,4  Æ27^-0,01_-0,03;

     Расчет  ведем по формулам [12] с.274.  Результаты сводим в таблицу 2.1 

Таблица 2.1            Расчет размеров срезанного пальца

     2.3. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ  В ЗАЖИМНОМ ПРИСПОСОБЛЕНИИ

     Заготовка базируется по поверхности 185 мм.

                                      (2.1)                                                                        e_доп=                       (2.2)

    где d_Т- допуск на изготовляемый размер, мкм, d_Т=74 мкм

          Р_у - сила упругих отжатий, н;     

         åDФ- суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности, зависящая от геометрических погрешностей станка и деформаций заготовки при ее закреплении, определяем по нормам точности на станки новые или прошедшие капитальный ремонт, для вертикально-фрезерного åDФ=10 мкм,

             Δ_у – колебание упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок, по [8] , с.27

J=Р_у/∆у ,                                                  (2.3) 

     где ∆_у- смещение под действием этой силы, мкм.

    По  таблице 11 для станка вертикально- фрезерного станка при размере стола 500мм

J=20000*1000/400=50000 Н/мм.

 Тогда для  окончательного растачивания смещение  составит :

J=3,8*60*102/180,5*1/50000=0,0025 мм ,

                                             Δ_у =2,57 мкм;

 Δ_н – погрешность настройки станка на выдерживаемый размер с учетом точностной характеристики применяемого метода обработки [38], с.71 , мкм: 

,                                         (2.4)

где ∆_и- допустимые погрешности измерения размеров, в зависимости от номинального размера и квалитета, мкм, табл.27  ∆_и=7;

 ∆_р – погрешность регулирования инструмента при наладке на размер, мкм, табл.26 ∆_р=2;

           К_р,К_и- коэффициент, учитывающие отклонения законов распределения величин ∆_и, ∆_р от нормального закона распределения, 1и 1,14 соответсвенно;

                                       (2.5)

где  Δ_и – погрешность от размерного износа режущего инструмента, мкм [8], с.84 ,мкм

,                                                (2.6)

  где L-длина резания ,мм,

        D-диаметр обрабатываемого отверстия, мм, Ø80;

        l-длина обрабатываемой поверхности , мм, 76;

        u₀-размерный износ инструмента ,мкм, табл.29  u₀=2 . 

, 

       где ΣΔ_ст – геометрические погрешности станка, влияющие на      выдерживаемый размер с учетом износа станка за период эксплуатации, ΣΔ_ст =4 мкм (таблица 23 [8]);

                    ΣΔ_т – колебание упругих объемных и контактных деформаций элементов технологической системы от нагрева за счет теплоты, выделяющейся при резании, от трения подвижных элементов системы и колебаний температуры в цехе.

      Приближенно примем ΣΔ_т = (0,3…0,4)·Δ_Σ [8, с.76]. Приравняв Δ_Σ к δ_т, получим:

    ΣΔ_т =(0,3…0,4)·δ_т=(0,3…0,4)·74=22,2 мкм. 

    e_доп=

     Для расчета приспособления на точность, должно выполняться следующее условие:

    e_У

      Определим погрешность установки, [8]: 

    e_У=                                         (2.7)

       где e_Б- погрешность базирования находим по формуле, мкм:

       ε₀- допуск отверстия, мкм.

      При этом, согласно [8] с.48 данная формула учитывает погрешность приспособления.

        e_З- погрешность закрепления, принимаем 0,1 от допуска 1/3-1/10 от обрабатываемого размера: e_З=74/5=14,8 мкм. 

    e_У=

     Вывод: погрешность установки заготовки  в приспособление меньше допустимой погрешности (36,2 мкм ≤ 50,62 мкм), следовательно, приспособление удовлетворяет требованиям по точности. 
 
 

     2.4. РАСЧЕТ ЗАЖИМНОГО УСТРОЙСТВА 
 
 

L_Q=150 мм ;

L_Z=65 мм;

L_X=40.5 мм;  

    Рисунок 2.1 . Схема действия сил на деталь при растачивании. 

         Для определения сил зажима Q^' рассмотрим сумму моментов, создаваемых относительно  точки О₂ : 

                                           (2.8) 

                                                 (2.9)

     Определяем  главную составляющую силы резания Рz исходя из мощности, необходимой для резания, Н:

N = 3,16 кВт

    Отсюда  Р_Z ,H :

      Для уточнения сил зажима Q необходимо учесть, что деталь зажимается 2 прихватами, т. е. сила зажима Q^/ делится на 2 ; кроме того расчетная сила зажима умножается на коэффициент запаса К : 

    К  = К₀ ×К₁ ×К₂ ×К₃ ×К₄ ×К₅ ×К₆ , [13], c.85                            (2.10)

       где К₀  – коэффициент гарантированного запаса, К₀ =1,5;

К₁  - коэффициент вида обработки, черновая обработка К₁ =1,20;

К₂  - коэффициент учитывающий затупление инструмента, 

К₂ =1,6;

К₃  - коэффициент типа резания, резание прерывистое, К₃ =1,2;

К₄  - коэффициент от типа зажима, зажим механизированный,

            К₄ =1,1;

К₅  - коэффициент удобства расположения рукоятки, К₅ =1,10;

К₆  - коэффициент наличия крутящих моментов, К₆ =1,00;

                К =1,5 ´1,20 ´1,6´1,2 ´1,1 ´1,1 ´1,0 =4,18

     По [9] таблице 7 с. 432 для тянущего усилия 2540 Н диаметр штока составляет Ø25 мм .

          Конструкция  приспособления предусматривает систему рычажного механизма (рисунок 2.2). 
 
 

Рисунок 2.2 . Рычажная схема приспособления 

     По [13] с.408 сила, которая должна обеспечиваться приводом рассчитывается по формуле, Н : 

,                                                      (2.11)

 где  Q-сила, необходимая для зажима детали, Н;

      l₁-плечо силы, мм,-55;

      l₂- плечо силы, мм,-95; 

      Для определения диаметра пневмокамеры воспользуемся формулой  приближённого расчёта усилия Р на штоке пневмокамер одностороннего действия :                                                                                                                                 

                                                     ,                                    (2.12) 

        где  Р-усилие на штоке, Н;

              D-диаметр пневмокамеры, мм;

                d-диаметр опорной шайбы, мм;

                р-давление сжатого воздуха, МПа;

               Р_к-усилие сопротивления возвратной пружины, Н. 

       Для резинотканевой мембраны d=0.7D.

       Давление сжатого воздуха р равно 0,4МПа.

       Сопротивление пружины Р_к равно 800Н.

           Тогда,

                                             ,

       Определим  диаметр пневмокамеры, мм:                

      Из  табл.114 с.225   по [9]  выбираем пневмокамеру, у  которой диаметр диафрагмы  больше  103 мм.

     По [9] принимаем D = 120 мм (конструктивно, данная мембрана имеет такой размер в свету).

       По таблице 18  [9] с.91 усилие, развиваемое выбранной камерой составляет 2700Н, т.о. привод удовлетворяет и это положение.

     2.5. РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЬНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

     Точность  приспособления зависит от погрешности  базирования и точности измерительного прибора.

      Контролируемый параметр - угловой размер 10º±30'. Измерения производим с помощью зубчато- рычажного механизма, настройка которого производится на детали- эталоне, т.о. погрешность измерения составляет половину цены деления шкалы индикатора -0,005мкм   
 

    Рисунок 2.2 . Схема работы контрольного приспособления 

     Приспособление  настраивается по эталону, при этом  расстояния между пальцем, пуговкой индикатора и штифтом – постоянно. Индикатор при настройке выставляется на ноль, (т.о. погрешность измерения  представляет собой сумму половины цены деления шкалы индикатора 0,01мм и погрешности эталона). При измерении приспособление центрируется 1 пальцем,  т.к. при наличии 3 пальцев, в случае если размеры конусной поверхности находятся на границе допускаемых значений, приспособление не сможет войти в зону измерений (если конус уже номинала) или будет существовать зазор (если конус будет шире номинала). Для определения угла приспособление проворачивают.

     Определим погрешность измерения: считаем, что  погрешность эталона составляет 0,01 мм, тогда погрешность измерения составляет, мм:

                                          ε=0,01+0,01=0,02.

     Деталь  считается годной, если показания  индикатора не превышают 0,06 мм.