Основы технологии машиностроения(ОТМ);

Таблица 3.2Нормы точности ГОСТ 16518-96 X Н НП 0,03 ПР П НП 0,02 ПР Y Н НП 0,075 ПР 0.120 П НП 0,02 ПР 0,04 Z Н НП П04 ПР 0,06 П НП 002 ПР 0,04 a Н НП 0,04 ПР - П НП ПП2 ПР - j Н НП 0,06 ПР П НП 0,02 ПР 7.3 Синтез конструкторских решенийАнализ всего многообразия вариантов исполнения тисков выявил ряд полезных конструкторских решений и дополнений, которые следовало бы использовать при проектировании современных широкоуниверсальных тисков:Материал тисков: сталь качественная по ГОСТ 1050-88, т.к. она в отличие от чугуна обладает достаточной прочностью для восприятия ударных нагрузок. Ведь современная конструкция должна обладать и таким свойством как “fool-tolerance”, т.е. (с англ.) пассивной защитой от человека бездумно работающего с техникой. Кроме того, применение стали способствует сокращению веса и габаритов конструкции.Губки тисков: сменные или быстросменные; наличие у тисков призматических губок для зажима круглых заготовок делает их более универсальными, поэтому эта опция также необходима в современных тисках. Поворотные губки позволяют устанавливать заготовку в требуемом положении под любым углом. Возможно оснащение тисков комплектом сменных губок, снабженных дополнительным инструментом (например, инструмент для вырубки прокладок, отбортовки отверстий и др.)Силовой (ходовой) винт тисков: резьба – среди всех кинематических резьб наибольшее распространение получила трапецеидальная резьба, которая более проста и технологична в изготовлении по сравнению с упорной и круглой. По сравнению с прямоугольной трапецеидальная резьба имеет меньший к.п.д. (по условию трения), но более удобна (по условию эксплуатации), менее дорога (по условию изготовления), требует меньшей высоты гайки (по условию прочности).Чаще применяется резьба со средним шагом (Р=210 мм);материал винта – сталь качественная по ГОСТ 1050-88 или сталь легированная по ГОСТ 4543-71, поверхности винта и гайки подвергают закалке; для улучшения свинчиваемости соединений, устранения заедания в резьбе, а также защиты от коррозии, придания декоративного вида предусмотрены покрытия резьбовых деталей (см. табл. 5).Основание тисков: поворотное, т.к. оно позволяет работать с длинномерными деталями; лучше, если конструкцией тисков предусмотрено закрепление на верстаке, как с помощью струбцины, так и с помощью пластины привертываемой к столу болтами и гайками (данное требование относится к слесарным тискам).Корпус тисков: цельнометаллический или сварной (сварной легче); наличие наковальни обязательно; возможно применение магнитных вставок, что удобно при работе с мелкими деталями; при наличии поворотных губок желательно наличие шкалы отсчета угла поворота.7.4. Определение усилия закрепления, развиваемого винтовой парой тисковРезьбовое звено. Момент, приложенный к винту, необходимый для сообщения зажимающей силы Q [2, с.188]:(2)где dср – средний диаметр резьбы; α – угол подъема резьбы; ;t – шаг резьбы; − приведенный коэффициент трения для заданного профиля резьбы; f – коэффициент трения на плоскости; - половина угла при вершине профиля витка резьбы.Для треугольной резьбы (ГОСТ 9150-59) = 30; для трапецеидальной резьбы (ГОСТ 9484-73) = 15.Значения МР при заданных коэффициентах трения приведены в табл. 7.2.Значения моментов МР при заданных коэффициентах трения tgпрТаблица 7.2dнdсрd1tαtg(α+пр)ммtgпр=0,1tgпр=0,15tgпр=0,1tgпр=0,1581216207,2511,015.019,06,09,513,517,51,52,02,02,0346’319’225’155’0,16670,15870,14260,13370,21800,20980,19350,18440,604Q0,873Q1,070Q1,270Q0,790Q1,154Q1,451Q1,752QОбозначения: dн – номинальный диаметр резьбы;d1– внутренний диаметр резьбы.Рассчитаем наибольшее усилие закрепления без учета сил трения, т.е. зажимающую силу Qmax, исходя из того, что приложенный к ходовому винту тисков момент МР равен (рис. ):(3)Рисунок 7.1. Схема расчета силы закреплениягде L – длина воротка тисков; Р – сила приложенная к воротку (принимаем Р = 150 Н).Согласно табл. 6 (для случая резьбы Tr.16х2) МР = 1,061Q, откуда максимальная развиваемая винтом сила, исходя из величины прикладываемого к воротку усилия, составит:Qmax = МР/1,061 = 27750/1,07 26000 Н(4)Момент трения, возникающий на торце винта. Рассмотрим заданный случай, когда торец винта контактирует с ответной деталью по плоской кольцевой поверхности (рис. 21).Момент Мтр, возникающий при трении на торце, определяют через давление на зажимаемую поверхность:(5)Момент силы трения на кольцевой элементарной площади шириной d:(6) (7) Нммгде Qср – средняя сила закрепления, принимаем равной 70% от Qmax: Qср = 0,7Qmax= 0,726000 = 18200 Н; f – коэффициент трения скольжения для материалов сталь-бронза, при трении со смазкой f = 0,05 [4, с.155].С учетом момента трения, возникающего на торце винта, действительный момент затяжки составит Мрд:(8)а действительная сила зажима Q (по табл. 6):Qд = МРд/1,061 = 17450/1,061 16450 Н(9)7.5. Проверочный расчет соединения винт-гайкаРасчет на прочность [1,c.40]. Ходовой винт тисков при работе в любом положении подвергается деформациям кручения моментом МР и растяжения силой Q (рис. 21). Поэтому целесообразно провести проверку резьбы по напряжениям растяжения из условия:(10)где d1 – внутренний диаметр резьбы винта ходового; [р] – допускаемое напряжение при растяжении.Допускаемые напряжения в долях от предела текучести указаны в табл., а основные размеры трапецеидальной резьбы в табл. .Отношение [Р]/Т для резьбовых соединенийТаблица 7.3СтальПри постоянной нагрузке и диаметре резьбы d, ммПри переменной нагрузке от 0 до максимальной и диаметре резьбы d, мм6 – 16 16 – 30 6 – 16 16 – 30 УглеродистаяЛегированная0,20 – 0,250,15 – 0,200,25 – 0,400,20 – 0,300,08 – 0,120,10 – 0,150,120,15Принимаем согласно табл. 7 отношение [Р]/Т =0,2 (материал винта и гайки легированная сталь 40Х). Предел текучести Т = 883 МПаопределяем по [1, с.38]. Тогда [Р] = 0,2Т = 0,2883 177 МПа.(11)Условие выполняется.Расчет на срез витков резьбы [1,c.58]. Усилие, вызывающее срез:витков резьбы болта(12)витков резьбы гайки(12`)В этих равенствах kб иkг – коэффициенты полноты резьбы болта и гайки; для метрической резьбы kб= kг = 0,87, для трапецеидальной kб= kг = 0,65; Н – 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; вб и вг – пределы прочности материалов соответственно болта и гайки на срез; можно принимать в = (0,60,7)в для сталей и титановых сплавов, в = (0,70,8)в для алюминиевых и магниевых сплавов.На основании экспериментальных данных рекомендуется для практических расчетов значения коэффициента km из табл. 8 [1,c.58].Коэффициент km для соединений с болтами из сталейи титановых сплавовТаблица 7.4вб /вгШаг резьбыkmСв. 1,3Крупный и первый мелкийВторой и более мелкий0,7 – 0,750,65 – 0,7< 1,3Для всех шагов0,55 – 0,6Рассчитаем усилие среза для случая трапецеидальной резьбыTr.162материал винта и гайки сталь 40Х в = 981 МПа. Расчет произведем для винта ходового в положении, когда губки тисков разведены на максимальное расстояние 80 мм, при этом высота гайки составит Н = 30 мм. Принимаем по табл. 8 km= 0,55. Предел прочности материала винта на срез:в = (0,60,7)в = (0,60,7)981 = 588,6 686,7 МПа(13)Принимаем в =590 МПа.(14)Максимальное усилие зажима без учета сил трения: Qmax =26000 Н.Запас прочности при нормальных условиях работы составляет:раз(15)7.6. Определение сил сдвига детали, зажатой в губках тисковПризматические губки (рис. 7.2). Определение крутящего момента.Рисунок. 7.2. Схема закрепления заготовки в призматических губках тисковСогласно формуле из [7, с. 104]:(16)откуда (17)где М – крутящий момент, требуемый для сдвига зажатой заготовки (детали), Нмм; Q =16450 Н – сила зажима; f – коэффициент трения на рабочих поверхностях губок (для гладких поверхностей f =0,25); D =1052 мм,–диаметр базовой поверхности; k =1,52,5–коэффициент запаса; = 90 - угол призмы.Определим значения крутящего момента в зависимости от диаметра заготовки Dи результаты расчета сведем в табл. 9Нмм(17`)Таблица 7.5D, мм10162228М, Нмм387706203285294108556D, мм34404652М, Нмм131818155080178342201604Плоские губки с крестообразными канавками (рис. 7.3).Рисунок 7.3. Схема закрепления заготовки в плоских рифленых губках тисковОпределение силы сдвига Р (направление сдвига параллельно плоскости губок, f = 0,45) [7, с. 104]:H(18)7.7. Анализ средств измеренияФакторы, приводящие к браку деталей, делятся на две группы. К первой группе относится изнашивание базовых элементов приспособлений и элементов станков, которое влияет на точность геометрической формы и взаимного расположения обработанных поверхностей. Это изнашивание протекает сравнительно медленно, и поэтому нет необходимости осуществлять контроль этих параметров чаще, чем один раз в неделю, что делает нецелесообразным автоматизацию контроля.Ко второй группе относится размерное изнашивание режущих инструментов, а также случайные факторы (погрешности базирования детали, колебание твердости и жесткости детали и т. п.). Это изнашивание протекает сравнительно быстро, и для предотвращения возможного брака на автоматизированных линиях и участках организуют контроль:фактического размера обработанной поверхности непосредственно на станке, т. е. в процессе обработки;статистический контроль качества обрабатываемых деталей; лимита стойкости инструмента; за работой нового инструмента.Автоматизированный контроль размеров обрабатываемой детали непосредственно на станке является наиболее эффективным, поскольку позволяет предупредить выход за пределы допуска размеров первой же детали. При действии случайных факторов предупреждается повторение брака на последующих деталях.Недостатком контроля на станке является некоторое снижение производительности оборудования за счет увеличения вспомогательного времени, что может составить существенную величину при большом числе контролируемых размеров. Для проведения автоматизированного контроля используем точечные электронные щупы фирмы DEA марки TF-6 позволяют проводить проводить измерение без остановки движения измерительной головки, что представляет значительный шаг вперед по сравнению с традиционными методами измерения . [14, с. 207-212]Рисунок 7.4. Электронный щуп фирмы DEAВЫВОДЫВ проекте рассмотрена продукция базового предприятия и свое влияние на структуру техпроцесса изготовления кронштейна, проведен анализ технологичности обрабатываемой детали, описаны механические свойства и химический состав материала, изкоторого она изготовлена, определен тип производства, при котором будет выполняться изготовление корпуса.Сделан анализ существующих методов получения заготовки, определенно, что наиболее целесообразна по стоимостному показателю отливка в песчано-глинистых формы. Выбран оптимальный для данных производственных условий технологический процесс изготовления детали. Рассчитаны допуски и режимы резания на наиболее ответственных поверхности, на остальные поверхности параметры определены табличным методом. Проведены расчеты режимов резания, норм времени. Спроектирован механический цех для обработки.Выполнен расчет зажимного приспособления при выполнении слесарных операций. ЛитератураАнурьев В.И. Справочник конструктора–машиностроителя: В 3–х т. Т.1. – М.: Машиностроение, 1980. – 728с.Дипломное проектирование по технологии машиностроения / Под ред. Бабука В.В. – Минск: Вышэйша школа, 1979. – 464 с.Руденко П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении. – К.: Вища школа, 1985. – 255 с.Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск: Вышэйша школа, 1983 г. – 256 с.Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.1/Под ред. А.Г.Косиловой и В.К. Мещерякова. – М:Машиностроение, 1985. – 665 с.Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. – М.: машиностроение, 1976. – 283 с.Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении: Учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов/ Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, А.Г. Схиртладзе, М.С. Островский; под ред. В.А. Тимирязева.— М.: Высш. шк., 2004.— 272 с: ил.Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т.2/Под ред. А.Г.Косиловой и В.К. Мещерякова. – М:Машиностроение, 1986. – 496 с.Режимы резания металлов: Справочник./Под ред. Ю.В.Барановского – М.: Машиностроение, 1972. – 407с.Общемашиностроительные режимы резания для технического нормирования на металлорежущих станках. Часть 1.Токарные, карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные станки. – М.:Маштностроение, 1974. – 406 с.Маталин А.А. Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». – Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние. 1985. – 486 с.Технология машиностроения: В 2 кн.1.Основы технологии машиностроения: Учеб. Пособие для вузов. / Э.Л. И.И. Козырь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. - 2-е изд. доп., - М.: Высш. шк., 2005. – 278 с.Технология машиностроения: В 2 т. Т 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский, и др. ; Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд., стереотип. – М.: Изд-во. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 564 с., ил. Метелев Б.А., Тудакова Н. М. Куликова Е.А. «Основы технологии машиностроения».Часть 1,2. Комплекс учебно-методических материалов. НГТУ. Н.Новгород, 2006 г. Метелев Б.А., Куликова Е.А., Тудакова Н. М. «Технологии машиностроения».Часть 1,2. Комплекс учебно-методических материалов. НГТУ. Н.Новгород, 2007 г. – 107 с.Петровский А.Н., Куликова Е.А. Комплекс учебно-методических материалов по изучению дисциплины «Автоматизация производственных процессов в машиностроении». НГТУ, Н.Новгород, 2006 г. – 120 с.Тимофеев В.Н. Расчет линейных операционных размеров и их рациональная простановка.Учебноепособие.ГГУ им. Н.И. Лобачевского, Горький,1978 г. – 190 с.Приложение