Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Самым распространенным видом технологической оснастки являются станочные приспособления для установки и закрепления заготовок.

Конструктивное исполнение станочных приспособлений этого типа предусматривает наличие следующих основных частей:
1. Корпус

2. Опорные элементы

3. Механизм закрепления

4. Силовой механизм

5. Вспомогательные механизмы и устройства.

Корпус приспособления, как правило, литой, сварной или сборный, является его основным несущим элементом, на котором устанавливаются все остальные устройства: силовое устройство, опоры, механизм закрепления и др.
К различным поверхностям корпуса приспособления предъявляются различные технические требования по точности (квалитет, допуск формы и взаимного расположения) и качеству обрабатываемой поверхности (шероховатость).
Каждый корпус имеет конструктивные элементы, используемые для крепления приспособления на столе станка.

Опорные элементы приспособления применяются для установки на них заготовки с целью её обработки. Конструктивно они могут быть выполнены в виде опор, пластин, призм, специальных оправок, пальцев различных конструкций и т.д. Конструкция опорных элементов зависит от геометрической формы обрабатываемой заготовки, поверхности, которой заготовка будет контактировать с ними, точности обработки этих поверхностей и других факторов.
В процессе эксплуатации приспособления опорные элементы изнашиваются или на их рабочих поверхностях могут появиться повреждения. Поэтому, с целью устранения возможных погрешностей, опорные элементы устанавливают на приспособление, в зависимости от конструкции, либо по переходной или неподвижной посадке (цилиндрические опоры, пальцы и т.д.), либо закрепляют винтами (опорные пластины, призмы и др.).

Механизм закрепления предназначен для надежного закрепления заготовки в приспособлении при ее обработке и является промежуточным звеном между силовым механизмом и устанавливаемой в приспособлении заготовкой. Как правило, в качестве механизма закрепления применяют систему механизмов, состоящую из рычажного механизма в сочетании с клиновым, эксцентриковым или иным механизмом. В некоторых случаях заготовка может быть закреплена массой подвижных частей приспособления, например массой кондукторной плиты в приспособлении для сверления отверстий. Зажимные элементы и устройства приспособлений предназначены для обеспечения надежного контакта базовых поверхностей заготовок с установочными элементами приспособлений и предупреждения смещения заготовки при обработке.

Зажимные элементы и устройства приспособлений должны быть просты по конструкции, надежны в работе и удобны в обслуживании; обеспечивать равномерность распределения сил зажима (особенно при закреплении нескольких заготовок в многоместных приспособлениях); быть сменными и износостойкими; обладать достаточным ходом, обеспечивающим удобную установку и снятие заготовок; не должны вызывать деформации закрепляемых заготовок, смещения и порчи их поверхностей, не должны самопроизвольно отключаться.

 

 

Силовой механизм приспособления - механизм или устройство, обеспечивающее требуемую силу закрепления заготовки. В качестве механизма закрепления могут быть использованы гидро- или пневмоцилиндры, электрические, электромагнитные и другие приводы.
Простейшим силовым механизмом может быть винтовой механизм.
В определенных случаях силовой механизм может непосредственно закреплять заготовку, т.е. в приспособлении может отсутствовать механизм закрепления. Силовые приводы приспособлений обеспечивают воздействие зажимных элементов на закрепляемую заготовку с заданной силой и в определенном направлении. Наиболее распространены пневматические (поршневые, диафрагменные, пластинчатые и сильфонные) приводы с повышенным быстродействием, позволяющие регулировать и легко контролировать возбуждаемые ими силы закрепления и обеспечивающие их стабильность.

Вспомогательные механизмы устанавливаются на приспособление с целью повышения точности механической обработки, производительности труда, техники безопасности и в других целях, позволяющих повысить эффективность

машиностроительного производства. Они могут быть выполнены в виде отдельных деталей, например, упор, фиксатор и т.д., или в виде достаточно сложного в конструкторском отношении механизма - поворотный стол, кондукторная плита, делительное устройство и т.п. К вспомогательным относятся поворотные и делительные устройства с дисками и фиксаторами; различные выталкивающие устройства (выталкиватели); быстродействующие защелки и откидные винты для крепления откидных элементов приспособлений (например, шарнирно установленных кондукторных плит); подъемные механизмы станочных приспособлений, обеспечивающие выполнение специальных технологических приемов; тормозные и прижимные устройства; рукоятки; сухари; шпильки; маховички; крепежные и другие детали.

Типовые базирующие элементы

Базирующими элементами приспособлений называются детали и механизмы, обеспечивающие правильное и однообразное расположение заготовок относительно инструмента.

Длительное сохранение точности размеров этих элементов и их взаимного расположения является важнейшим требованием при конструировании и изготовлении приспособлений. Соблюдение этих требований предохраняет от брака при обработке и сокращает время и средства, затрачиваемые на ремонт приспособления. Поэтому для установки заготовок не допускается непосредственное использование корпуса приспособления.

Базирующие или установочные элементы приспособления должны обладать высокой износоустойчивостью рабочих поверхностей и поэтому изготовляются из стали и подвергаются термической обработке для достижения необходимой поверхностной твердости. В частности могут быть рекомендованы хромистая сталь 20Х или конструкционная углеродистая сталь 20 с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8-1,2 мм с последующей закалкой до твердости HRC 58-62.

В корпусе приспособления эти элементы должны располагаться так, чтобы обеспечивалась возможность легкой и быстрой замены их в случае износа или повреждения. Рабочие поверхности базирующих деталей для сохранения их в чистоте и в целях более надежного прилегания к ним заготовок должны быть по возможности небольших размеров и не должны быть сплошными по всей установочной поверхности обрабатываемой детали.

При установке заготовка опирается на установочные элементы приспособлений, поэтому эти элементы называют опорами. Опоры можно разделить на две группы: группу основных и группу вспомогательных опор.

Основными опорами называются установочные или базирующие элементы, лишающие заготовку при обработке всех или нескольких степеней свободы в соответствии с требованиями к обработке.

Для придания заготовке по возможности устойчивого положения на основных опорах, последние следует располагать на максимальном расстоянии друг от друга, причем так, чтобы силы резания или зажима приходились либо против опор, либо между ними.

Во избежание деформаций заготовок, закрепленных в приспособлении к основным опорам применяют еще и дополнительные, вспомогательные опоры. Количество их в конструкции может быть самим разнообразным, так как определяется оно условиями обработки, жесткостью и конфигурацией детали

6. Назначение и требования, предъявляемые к установочным элементам.

Механическая обработка, в результате которой достигаются заданные форма поверхностей, их взаимное расположение и размеры, осуществляется в процессе относительного движения заготовки и режущего инструмента. Для обеспечения требуемой точности обработки заготовке должно быть придано вполне определенное положение относительно режущего инструмента. При этом она должна быть надежно закреплена во избежание смещения под действием сил, возникающих при резании. Детали и механизмы приспособления, обеспечивающие правильное и однообразное положение заготовки относительно инструмента, называются установочными элементами (опорами). Длительное сохранение точности размеров этих элементов и их взаимного расположения необходимо учитывать при конструировании и изготовлении приспособлений.

1. Число и расположение установочных элементов должны обеспечить необходимое базирование заготовки, устойчивость и жесткость ее закрепления. Излишнее число установочных элементов всегда· приводит к неопределенному положению заготовки в пространстве. Для обеспечения устойчивого положения заготовки в приспособлении расстояние между опорами выбирают возможно большим.

2. Рабочие поверхности установочных элементов должны быть небольших размеров. Это необходимо для уменьшения влияния погрешности изготовления технологической базы и ее макронеровностей на величину погрешности базирования.

3. Установочные элементы не должны портить базовой поверхности заготовки при установке по обработанным поверхностям. Это требование ограничивает стремление свести контакт установочных элементов с базой к точке, которое вытекает из предыдущего требования.

4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать сопряжения их с корпусом приспособления. Это требование связано с необходимостью уменьшить влияние собственных деформаций установочных элементов и других контактных деформаций в их сопряжениях с корпусом приспособления на величину погрешности закрепления заготовки ω_з.

5. Конструкции установочных элементов должны обеспечивать быструю их замену при износе или повреждении.

6. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью. Это необходимо для уменьшения влияния износа установочных элементов на погрешность установки. Для этого установочные элементы изготовляют из углеродистых сталей У7 А – У10А с закалкой до твердости HRC 50…55 или из сталей марок 20 или 20Х с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8-1,2 мм и закалкой до той же твердости. В серийном производстве при небольшом сроке службы приспособления для удешевления его конструкции установочные элементы изготовляют из сталей 45 или 40Х с закалкой до твердости HRC 35…40. В некоторых случаях для особо точных приспособлений в массовом производстве на поверхности установочных элементов наплавляют твердый сплав.

7. Для выполнения пункта 1 общих требований иногда нет необходимости лишать деталь всех шести степеней свободы и тогда применяют схему неполного базирования.

На детали необходимо обработать плоскость, выдерживая размер а. в этом случае деталь достаточно лишить трех степеней свободы, оставив не лишенными степени свободы: перемещения вдоль осей ОХ и ОУ и вращения вокруг оси OZ.

На детали необходимо фрезеровать уступ, выдержав размеры а и в, поэтому достаточно лишить деталь пяти степеней свободы, оставив не лишенной возможность перемещения вдоль оси ОУ.

В третьем случае при обработке детали необходимо выдержать размеры а, в, с, поэтому деталь необходимо лишить всех шести степеней свободы и это будет полная схема базирования.

Неполные схемы базирования должны применяться всегда, когда есть для этого возможность, это упрощает и удешевляет конструкцию приспособления.

 

Требования, предъявляемые к установочным элементам:

1. Количество и расположение установочных элементов должно обеспечить необходимую ориентацию заготовки в пространстве, устойчивость и жесткость.

2. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью.

3. Конструкция установочных элементов должна предусматривать быструю их замену при износе или повреждении.

4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать жесткость их сопряжения с корпусом приспособления.

5. Установочные элементы не должны портить базовые поверхности при установке на обрабатываемую поверхность.

6. Рабочие поверхности установочных элементов должны быть по возможности небольших размеров, чтобы исключить влияние макрогеометрии базовой поверхности на точность установки.

Материал установочных элементов: инструментальная углеродистая сталь У10А, У8А, У7А с последующей закалкой до HRC 50-55.

Выбор зажимных элементов.

Основное назначение зажимных устройств приспособлений – обеспечение надежного контакта заготовки с установочными элементами, предупреждение ее смещения и вибраций в процессе обработки. Введением дополнительных зажимных устройств увеличивают жесткость технологической системы, что повышает точность и производительность обработки. В данном случае зажимным устройством являются губки.

Требования, предъявляемые к зажимным устройствам:

1. Зажимные устройства должны быть надежными в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании.

2. Зажимные устройства не должны деформировать закрепляемые заготовки и портить их поверхности.

3. Закрепление и открепление заготовок должно быть с минимальной затратой сил и времени.

4. Зажимные устройства должны обеспечивать равномерный зажим заготовок, особенно в многоместных приспособлениях.

5. Зажимные устройства не должны сдвигать заготовку при ее закреплении и по возможности воспринимать силы резания.

Описание приспособления.

Данное приспособление относится:

1. По целевому назначению – к станочному;

2. По степени специализации – к специализированному;

3. По количеству одновременно устанавливаемых заготовок – к одноместному.

Специальные приспособления применяются в производствах, где по условиям работы станки на значительное время закрепляют за определенной операцией.

Закрепление заготовки необходимо для надежного контакта заготовки с установочными элементами приспособления, для предотвращения смещения заготовки под действием внешних сил, для увеличения жесткости технологической системы и устранения вибраций.

К столу станка приспособление крепится при помощи 2 станочных болтов, для чего предусмотрены специальные отверстия.

Установка детали производится на поверхность плиты и расположенные с ней в одной плоскости стойки. Это установочная база. Направляющей базой служит боковая поверхность детали, упирающаяся в стенку приспособления.

 

К установочным элементам предъявляются следующие требования:

 

· число и расположение установочных элементов должно обеспечивать необходимую ориентацию заготовки согласно принятой в технологическом процессе схеме базирования, а также достаточную ее устойчивость;

· при использовании черновых баз с шероховатостью до 3-го класса установочные элементы целесообразно выполнять с ограниченной опорной поверхностью в целях уменьшения влияния погрешностей этих баз на устойчивость заготовки;

· установочные элементы не должны повреждать технологические базы, что особенно важно при установке заготовок на окончательно обработанные поверхности;

· установочные элементы по возможности должны быть жестко зафиксированы. Для повышения жесткости крепления целесообразно улучшать качество сопряжения установочных элементов с корпусом приспособления, применяя шлифование, а в отдельных случаях шабрение или притирку поверхностей стыка;

· для повышения износостойкости опоры выполняют из сталей 45 или 20 (20Х) и подвергают термической обработке для получения твердости HRC 58…62. Несущие поверхности опор целесообразно шлифовать, доводя шероховатость их поверхности до 8-го класса;

4. Назначение зажимных устройств и требования, предъявляемые к ним.

Основное назначение зажимных устройств приспособлений — обеспечение надежного контакта заготовки с установочными эле­ментами, предупреждение ее смещения и вибраций в процессе об­работки (рис. 35, а). Введением дополнительных зажимных уст­ройств увеличивают жесткость технологической системы, что повышает точность и производительность обработки. На рис. 35, б показана схема установки заготовки а на опоры 1—6; помимо ос­новного зажима Qt дополнительное устройство Q2 сообщает си­стеме большую жесткость. Опора 7 выполняется самоустанавливаю­щейся. Зажимные устройства используются также для обеспече­ния правильной установки и центрирования заготовки, выполняя функцию установочно-зажимных устройств. К ним относятся самоцентрирующие патроны, цанговые зажимы и другие устрой­ства, показанные на рис. 35, виг.

Необходимость закрепления заготовки отпадает, если ее масса велика, а силы резания малы (например, при сверлении мелких отверстий в тяжелой станине), а также в том случае, когда силы, возникающие при обработке, прижимают заготовку к установоч­ным элементам. Примеры обработки заготовок и сборки без за­крепления показаны на рис. 36, а, б.

При обработке на заготовку действуют силы резания, объем­ные силы, а также силй второстепенного и случайного характера, предопределяя возможное смещение заготовки. По величине, на­правлению и месту приложения силы резания являются перемен­ными факторами. При неустановившемся режиме (врезании ин­струмента) сила резания возрастает от нуля до максимума и умень­шается от максимума до нуля (сход инструмента). При установив­шемся режиме Она также не постоянна и изменяется в определен­ных пределах. Амплитуда колебаний силы резания в этом случае достигает 0,1 ее номинальной величины. Точка приложения силы резания в процессе обработки непрерывно перемещается по обрабатываемой поверхности, поэтому сила резания имеет не ста­тический, а динамический характер. При обработке прерывистых поверхностей динамичность резания еще более возрастает. С за­туплением инструмента сила резания увеличивается на 10—30 % и более.

 

 

 

Сила закрепления должна определяться по этой стадии обработки. При сверлении отверстий глубиной более пяти диаметров увеличиваются Мкр и Р0, возра­стает вероятность пакетирования стружки в канавках сверла и его поломки. Расчетные значения Мкр и Р0 в этом случае следует повышать в 1,5—2 раза. На рис. 37, б показаны эпюры равнодей­ствующей сил резания при фрезеровании. При малой глубине ре­зания (менее 2,5 мм) заготовка прижимается этой силой вниз, при большей глубине — отжимается вверх.

Объемные силы — сила тяжести заготовки, центробежные и инерционные силы — возникают при определенных условиях обработки. Сила тяжести заготовки действует и учитывается при ее установке на вертикальные или наклонно расположенные эле­менты; она создает различные условия закрепления, если обра­ботка осуществляется в поворотных приспособлениях. В про­цессе обработки резанием масса заготовки непрерывно умень­шается и изменяется положение ее центра тяжести.

Центробежные силы возникают в процессе обработки при сме­щении центра тяжести заготовки относительно ее оси вращения. Величина действующих на заготовку центробежных сил и момен­тов (при динамическом дисбалансе) сопоставима с силами реза­ния при чистовой обработке.

Инерционные силы (моменты) возникают и имеют значение; тогда, когда заготовка совершает возвратно-поступательное дви­жение или вращается с большими угловыми ускорениями (напри­мер, при торможении шпинделя). При возвратно-поступательном движении сила инерции, действующая на заготовку,

Р = Am = т,

Где а — ускорение; т — масса заготовки.

При изменении угловой скорости момент, действующий на за­готовку,

Где J — момент инерции заготовки; -^f - — угловое ускорение

Заготовки.

При постоянном угловом ускорении

M =.-f J.

Величины Р м М обычно малы по сравнению с силами и моментами резания. Лишь в случае чистовой обработки заготовок большой маесы и момента инерции их значения возрастают.

К второстепенным относятся силы, возникающие при отводе режущего инструмента (сверла, метчика, развертки)-.

J1. Предельные моменты, получаемые при различных конструктивных формах головок и рукояток винтов

Смещение заготовки 1 (см. рис. 3, а) при выводе сверла из отверстия предупреждается пружинным зажимом в откидной крышке кондуктора 2. В результате этого обеспечивается заданная точность межосевого расстояния L. Необходимость закрепления базовой детали 1 (см. рис. 36, в), в которую запрессовывается втулка 2, определяется условием G > F, где G — сила тяжести детали 1 F — сила трения на поверхности штока 3, удерживаю­щего втулку от падения при сборке.

При чистовом точении наблюдается ослабление силы затяжки кулачков под действием центробежной силы, достигающее 10 %. При черновой обработке влиянием этого фактора можно пренеб­речь.

Требования, предъявляемые к зажимным устройствам.

Эти устройства должны быть надежными в работе, просты по кон­струкции и удобны в обслуживании; не должны деформировать закрепляемые заготовки и портить их поверхности; закрепление и открепление заготовок должно быть с минимальной затратой сил и времени; они должны обеспечивать равномерный зажим заготовок, особенно в многоместных приспособлениях; зажимные устройства не должны сдвигать заготовку при ее закреплении и по возможности воспринимать силы резания. Последним следует противопоставлять жесткие установочные элементы приспособ­ления. Место приложения сил закрепления выбирают по условию наибольшей жесткости и устойчивости крепления и минимальной деформации заготовки. Для повышения точности обработки пред­почтительны устройства, обеспечивающие постоянную силу за­крепления*

В ручных зажимных устройствах сила на рукоятке не должна превышать 150 Н. Значения моментов, развиваемых рукой на ма­ховичках и рукоятках различных конструкций и размеров, при­ведены в табл. 11. Средняя продолжительность закрепления за­готовок различными зажимными устройствами: в трехкулачковом патроне ключом — 4 с; одним винтовым зажимом (ключом) — 4,5 с; штурвалом — 2,5 с; поворотом рычага — 2,5 с; маховичком или звездочкой — 2 с, поворотом рукоятки пневмо - и гидрокрана— 1,5 с. При необходимости увеличить число зажатий применяют приспособления с силовыми (пневматическими, гидравлическими) узлами.