Министерство образования и науки Украины
Национальный аэрокосмический университет
им. Н.Е. Жуковского «ХАИ»
Пояснительная записка
к домашнему заданию по дисциплине
«Технологическая оснастка»
Выполнил: студент 234 группы
Лавренчук А.А.
Проверил: преподаватель
Лелета А.А.
2014
Содержание
Введение
1. Назначение конкретного вида приспособления
2. Описание конструкции и работы приспособления
3. Обоснование выбранных материалов приспособления
4. Расчёт на точность
5. Расчёт на усилие закрепления и усилия привода
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Технологическая оснастка – дополнительные устройства к технологическому оборудованию (станкам, агрегатам), предназначенные для установки обрабатываемых деталей и режущего инструмента, при их правильном положении в процессе работы.
Сложность технологических процессов изготовления деталей двигателей обусловливает применение большого числа разнообразных конструкций приспособлений.
Важным параметром в производстве является изготовление деталей с соблюдением заданной точности. Это приводит к выбору различных схем закрепления заготовки в различных крепёжных механизмах.
Применение цанговых зажимов существенно увеличивает производительность и точность при изготовлении деталей, так как цанги имеют свойство самоцентрировать обрабатываемую деталь и позволяют легко производить смену обрабатываемых деталей, что положительно отражается в массовом производстве деталей.
1. Назначение конкретного вида приспособления
Цангами называют разрезные пружинящие втулки, которые могут центрировать и закреплять заготовки по внешней и внутренней поверхностям. Цанговые механизмы широко применяются для зажима пруткового материала, а также коротких штучных заготовок.
Конструкции цанг бывают двух типов: тянущие и толкающие.
Первые применяются для закрепления пруткового материала, вторые для закрепления штучных заготовок. Так как радиальное перемещение всех лепестков цанги происходит одновременно и с одинаковой скоростью, то механизм приобретает свойство самоцентрирования. Число лепестков цанги зависит от её рабочего диаметра d и профиля зажимаемых заготовок. При d<=30 цанга имеет три лепестка, при 30<d<60 мм – четыре, при d>80 мм- шесть. Для сохранения работоспособности цанги деформация её лепестков не должна выходить за пределы упругой зоны. Это предъявляет повышенные требования к точности базового диаметра заготовки, который должен быть выполненный не грубее 9 квалитета. Цанги изготавливают из стали У8А или 65Г, крупные цанги из стали 15ХА или 12ХН3А.
Погрешность центрирования обусловлена неточностью изготовления цанговых патронов и составляет 0,05…0,1 мм.
2. Описание конструкции и работы приспособления
Продольные прорези превращают каждый лепесток цанги в консольно-закрепленную балку, которая получает радиальные упругие перемещения при продольном движении цанги за счет взаимодействия конусов цанги и корпуса. Так как радиальные перемещения всех лепестков цанги происходят одновременно и с одинаковой скоростью, то механизм приобретает свойство самоцентрирования.
Т.к. радиальные перемещения всех лепестков цанги происходят одновременно и с одинаковой скоростью, то цанговый механизм приобретает свойство самоцентрирования.
Схема механизма с тянущей цангой
За счёт тянущей силы Q, создаваемой воздухом, нагнетаемым в пневмоцилиндр через золотник лепестки цанги начинают сжимать заготовку. Усилие передаётся штоком. Происходит выборка зазора y. Таким образом заготовка и центрируется и закрепляется.
По-сравнению с трёхкулачковым патроном, цанговый механизм обеспечивает более быстрое закрепление заготовки, а также центрирование. Очень удобен и применяется в серийном производстве. К недостаткам можно отнести – узкий диапазон закрепляемых заготовок, т.е. для каждого диаметра существует своя цанга.
3. Обоснование выбранных материалов приспособления
По рекомендациям в качестве материала для цанги, выбираем сталь У8А ГОСТ В-1435-45, термическая обработка – калить, твёрдость 55-60 HRCэ рабочей части, 32-35 HRCэ хвостовой части. Корпус приспособления изготавливают из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Материал обрабатываемой заготовки – Д16Т; переходного фланца – 40Х.
4. Расчёт на точность
Допуск на исходный размер будет выдержан при выполнении следующего условия:
=+Р+пaи,
где:
– ожидаемая погрешность обработки, которая складывается из погрешности, связанной с методом обработки (), погрешности установки детали в приспособление (Р) и погрешности установки приспособления на станок (п);
au – допуск на исходный размер.
Погрешность, связанная с методом обработки (), определяется жёсткостью технологической системы (биением посадочной поверхности оправки относительно оси центров), температурными деформациями, износостойкостью инструмента. Для данной операции =0,08 мм (см. исходные данные).
Погрешность установки детали в приспособление (Р) складывается из погрешностей базирования (Рб), закрепления (Рз) и неточности приспособления (Рпр).
.
Погрешность базирования (Рб) равна наибольшему зазору на сторону между базой (в данном случае лепестками цанги) и цилиндрическим установочным элементом детали (40 h8).
К расчёту погрешность базирования детали в приспособление
Погрешность базирования:
.
Погрешность закрепления .
Погрешность неточности приспособления складывается из погрешности изготовления (Ризг) и погрешности износа (Ризн). В данном случае погрешность изготовления: Ризг=0,01 мм, а погрешность износа: Ризн=0,01 мм.
Рпр=Ризг+Ризн=0,02 мм.
Тогда погрешность установки:
мм.
Погрешность обработки , связанная с установкой приспособления на станок состоит из двух составляющих , , т.к. имеем два соединения, т.е. две переходных поверхности:
– посадка на шпиндель станка переходного фланца по конической поверхности (п1=0,005);
– посадка в переходный фланец корпуса цанги;
Из рисунка 3 видно, что п2 = 0,035+0,022 = 0,057 мм.
Погрешность установки приспособления на станок:
мм.
Суммарная погрешность обработки детали:
.
Допуск на исходный размер (по условию): .
Условие применения приспособления:
().
Вывод: приспособление обеспечивает заданную точность обработки.
5. Расчёт на усилие закрепления и усилия привода
Определяем усилие закрепления детали и привода Q [1, с. 74]:
,
где:
– усилие закрепления равно сумме сил резания, которые могут вызывать прокручивание заготовки от момента резания Мр и проскальзывание от осевых сил резания Р0 (см. рисунок 4):
К расчёту на усилие закрепления
суммарная расчётная сила на поверхности зажима;
Мр=140 (Н*м) – момент при сверление, вызывающий проскальзывание заготовки;
d=40h8 (мм) – базовый диаметр обрабатываемой заготовки;
Р0=80 (Н) – осевая сила, создающая проскальзывание;
f1 = 0,12 – коэффициент трения между цангой и корпусом;
f2 = 0,15 – коэффициент трения между цангой и заготовкой;
=2 – коэффициент надёжности закрепления;
– сила, затрачиваемая на сжатие лепестков цанги;
(Н/мм2) – модуль упругости для стали;
момент инерции сектора сечения цанги в месте заделки лепестка;
Рисунок 5 – Конструкция лепестковой цанги
D – наружный диаметр поверхности лепестка;
h – толщина лепестка;
б – половина угла конуса цанги;
б1 – половина угла сектора лепестка цанги;
.
y=0,039 (мм) – стрелка прогиба лепестка, то есть радиальный зазор между заготовкой и цангой (см. рисунок 5);
n=4 – число лепестков цанги (исходные данные);
z – длина лепестка цанги от места заделки до середины конуса;
б2=0є – угол между цангой и заготовкой;
Тогда усилие привода:
В качестве привода выбираем пневмоцилиндр.
Заключение
цанга зажим привод
В данном задании описан принцип работы цангового зажима и произведен расчёт на точность при конкретных размерах устройства. После сравнения её с допуском на исходный размер, можно утверждать, что данную цангу допускается применить для обработки выбранной заготовки,
Также был проведён расчёт усилия закрепления детали и усилия привода. При этом при расчёте усилия закрепления учитывались две составляющие сил: первая – от сил, которые могут вызывать прокручивание заготовки от момента резания Мр и проскальзывание от осевых сил резания Р0; вторая – требуемое усилие, затрачиваемое на сжатие лепестков цанги.
Выполнен сборочный чертёж приспособления и оформлена спецификация.
Список использованной литературы
1. В. А. Шманев, А. Л. Шулепов, Л. А. Анипченко. Приспособления для производства двигателей летательных аппаратов (конструкция и проектирование). Москва. «Машиностроение». 1990.
2. Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник. – «Машиностроение», 1971.
3. Конспект лекций по дисциплине «Технологическое оснащение производства АД », 2011 год.
