Конструкции прихватов для приспособлений-спутников автоматических линий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра: «Технология машиностроения»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Технологическая оснастка»

На тему: «Конструкции прихватов для приспособлений-спутников автоматических линий»

Выполнил: Касим В.Х.

студент группы № 103 131

Проверил: Котов С.Ю.

Минск 2015

Содержание Введение

1. Описание работы приспособления

2. Силовой расчёт приспособления

3. Точностной расчет приспособления Литература

Технологическая подготовка производства должна обеспечить полную техническую готовность предприятия к производству изделий высшей категории качества в соответствии с заданными технико-экономическими показателями, устанавливающими высокий технический уровень и минимальные трудовые и материальные затраты. Одной из задач, решаемой технологической подготовкой производства, является проектирование и изготовление средств технологического оснащения механосборочного производства — приспособлений.

Значительную долю (80−90%) общего парка приспособлений составляют станочные приспособления. В крупносерийном и массовых производствах на каждую обрабатываемую деталь приходится в среднем 10 приспособлений, затраты на изготовление которых достигают 15−20% себестоимости оборудования, а трудоемкость — 80% общей трудоемкости технологической подготовки производства.

К настоящему времени в области конструирования и эксплуатации приспособлений накоплен большой опыт. В целях сокращения сроков подготовки производства при конструировании широко используются стандартизованные детали и узлы приспособлений. Созданы типовые конструкции высокопроизводительных приспособлений (с применением быстродействующих механизированных приводов), сокращающих объем ручного труда, уменьшающих вспомогательное время, обеспечивающих высокую точность и экономичность обработки деталей.

Современные тенденции в разработке конструкций станочных приспособлений, обеспечивающих многократное их использование за счет быстрой переналадки (УСП), к разработке унифицированных конструкций специальных приспособлений с использованием стандартизованных элементов и узлов на базе типовых технологических процессов (СНП, СРП), разработке приспособлений, в максимальной степени механизированных за счет применения быстродействующих приводов (пневматических, гидравлических, магнитных и др.), разработке переналаживаемых приспособлений (УНП), расширению применения новых видов материалов и использованию новых технологических решений для ускорения и удешевления изготовления приспособлений.

Целью выполнения курсовой работы по курсу «Технологическая оснастка» является проверка и углубление теоретических знаний, полученных студентом в процессе изучения курса «Технологическая оснастка». Студент должен показать умение правильно выбирать конструкцию приспособления в соответствии с требованиями технологического процесса, научиться составлять принципиальную схему приспособления, овладеть методикой расчета требуемой точности изготовления приспособления, сил зажима и силового элемента приспособления, а также уметь экономически обосновать целесообразность выбранного варианта конструкции.

1. Описание работы приспособления

На автоматических линиях применяю два типа приспособлений: стационарные и приспособления-спутники.

Приспособления-спутники представляют собой устройства, которые сопровождают закрепленную в них заготовку по всем позициям автоматической линии. С помощью спутников достаточно просто решается задача ввода заготовок в рабочие зоны всех позиций автоматической лцнии. Спутники применяют при обработке трудно транспортируемых заготовок сложной конфигурации с постоянством баз. В качестве последних используют достаточно развитые поверхности заготовки обработанные или необработанные, обеспечивающие ее устойчивое положение в приспособлениях на всех позициях линии. Все стадии обработки выполняются при одном закреплении заготовки.

Приспособление-спутник в простейшем случае представляет собой плиту прямоугольной формы в плане, которая с закрепленной на ней заготовкой последовательно перемещается по всей трасее линии с помощью шагового транспортера. В начале линии на спутнике устанавливается и закрепляется заготовка, в конце линии она открепляется и снимается. Возврат спутников в исходное положение производится специальным транспортером, на одном участке которого спутники моют для удаления с них Стружки. Количество спутников на линии на 20—30% превышает количество позиций линии, включая 5—10% на ремонт спутников. Корпус спутника должен иметь развитую опорную плоскость; для направления спутника используют боковые площадки или пазы, которыми он скользит по планкам транспортирующего устройства при своем перемещении.

Применение приспособлений-спутников повышает надежность работы линии, так как закрепление и открепление заготовки происходит один раз, улучшаются условия очистки приспособлений от стружки, но несколько ухудшается доступность подвода рабочих инструментов к заготовке с разных сторон.

Приспособления-спутники одной автоматической линии должны быть взаимозаменяемы. Точность их изготовления по основным размерам, влияющим на точность обработки, обычно принимают 0,1—0,2 допуска на выдерживаемый размер.

К недостаткам автоматических линий со спутниками относятся некоторое усложнение транспортирующих устройств из-за необходимости возврата спутников в исходное положение, увеличение общей стоимости линий в результате этого и сравнительно большого числа спутников; большее количество стыков и сопряжений в технологической системе при использовании спутников затрудняет создание промежуточных заделов на отдельных участках линии. Работа последней обычно выполняется с жесткими транспортными связями.

В последнее время наметился переход от цельных к составным спутникам, включающим основную плиту, узлы установки и крепления заготовки, а также другие вспомогательные элементы. Их преимущества: возможности унификации и нормализации, меньшие трудности изменения при смене обрабатываемых деталей, большие возможности переналадки линий, и удобства ремонта спутников.

Крепление деталей в приспособлениях спутниках выполняется преимущественно различными прихватами (рис. 2.1, 2.2, 2.3) через винтовые самотормозящиеся пары. Прихваты отличаются простотой, надежностью конструкции, а так же компактностью.

Стационарные приспособления жестко закрепляют на станках автоматической линии. В них подаются, устанавливаются, закрепляются и обрабатываются заготовки. После выполнения предусмотренной обработки заготовки открепляются, удаляются из приспособления и передаются на транспортирующее устройство для перемещения на следующую позицию автоматической линии обычно без потери ориентации. Чаще используют одноместные однопозиционные приспособления, реже —многоместные и многопозиционные (поворотные). Выполняя те же функции, что и обычные приспособления, приспособления автоматических линий имеют свои специфические особенности, подача и установка заготовок в эти приспособления должны осуществляться простейшим движением транспортирующего устройства линии или механической руки (автооператора).

Автоматической линией (АЛ) называется система станков, технологических агрегатов и вспомогательных устройств, автоматически осуществляющих определенную последовательность ряда технологических операций без участия операторов. Наладчики автоматических линий лишь периодически контролируют работу оборудования и подналаживают его, а также загружают заготовки в начале АЛ и снимают в конце (для загрузки-разгрузки и укладки заготовок могут использоваться ПР).

Автоматические линии предназначены для обработки заготовок резанием, давлением, для металлопокрытий, для получения отливок, термической обработки, сборочных операций; имеются и комплексные автоматические линий.

Автоматические станочные линии по типу оборудования делятся на следующие группы:

а) из агрегатных станков, применяемых в основном для обработки корпусных деталей;

б) из модернизированных универсальных станков, автоматов и полуавтоматов общего назначения, используемых для обработки валов, дисков, зубчатых колее и т. д.;

в) из специальных и специализированных станков, построенных только для этой линии;

г) из станков с ЧПУ и транспортной системы с ПУ, которыми управляет единая программа.

По типу связи между агрегатами различают автоматические линии с жесткой и гибкой связью. В линиях с жесткой связью отсутствуют межоперационные заделы заготовок, при выходе из строя одного станка останавливается вся АЛ. В автоматических линиях с гибкой связью имеются межоперационные заделы заготовок, отсутствует жесткое координирование во времени работы агрегатов, останов какого-либо агрегата не вызывает простоя всей АЛ.

По возможности переналадки автоматические линии делят на переналаживаемые и непереналаживаемые. На переналаживаемых автоматических линиях периодически производится переналадка оборудования с обработки заготовки одного типа на другой. По виду обрабатываемых заготовок различают АЛ для обработки корпусных заготовок, заготовок типа тел вращения.

Обрабатываемые на автоматических линиях заготовки должны быть технологичными, стабильной конструкции, допускающими минимальное число базирований. Задача тщательно спроектированного технологического процесса-добиться синхронизации работы отдельных станков и позиций, что достигается применением комбинированного инструмента, согласованием режимов резания на отдельных операциях, разделением видов обработки и т. д.

Применение автоматических линий позволяет снизить себестоимость обработки; сокращаются число рабочих, число станков и производственные площади. На АЛ в настоящее время обрабатывается большая часть сложных корпусных заготовок, например цилиндры и головки блоков автомобильных и тракторных деталей, карданные автомобильные и железнодорожные подшипники. По сравнению с агрегатными станками линии из них эффективнее в несколько раз. Обработка на комплексных АЛ заготовок типа тел вращения значительно эффективней, чем на отдельных автоматизированных станках.

Описание конструкции прихватов приспособлений-спутников АЛ а) Устройство с Г-образным прихватом (прихват снизу) Зажим для столов 5 спутников состоит из муфты 4 соединенной с винтом 1 которая входит в винтовое зацепление с гайкой 2. Гайка фиксируется винтами 11 с корпусом Г-образного прихвата 3. Для обеспечения точности и унификации прихват снабжен направляющей 6 с регулировочным винтом 10.

Винтовой зажим работает за счет перемещения винтовой пары. Вращение передается на винт 1 через муфту 4. Винт в свою очередь входит в зацепление с гайкой 2 и при вращении в ту или иную сторону перемещает прихват, который закреплен с помощью фиксирующих винтов 11. Для обеспечения плавного вращения винта в механизме присутствуют 2 пары упорных подшипников 12. Зажим крепится с помощью болтов 9 к столу-спутнику 5. Заготовка закрепляется с низу опираясь на на втулку 7. (Рисунок 2.1)

Рисунок 2.1 — Устройство с Г-образным прихватом (прихват снизу) б) Устройство с Г-образным прихватом (прихват сверху) Зажим для столов 5 спутников состоит из муфты 4 соединенной с винтом 1 которая входит в винтовое зацепление с гайкой 2. Гайка фиксируется винтами 9 с корпусом Г-образного прихвата 3.

Винтовой зажим работает за счет перемещения винтовой пары. Вращение передается на винт 1 через муфту 4. Винт в свою очередь входит в зацепление с гайкой 2 и при вращении в ту или иную сторону перемещает прихват, который закреплен с помощью фиксирующих винтов 9. Для обеспечения плавного вращения винта в механизме присутствуют 2 пары упорных подшипников 8 и 7. зажим крепится с помощью болтов 6 к столу-спутнику 5. (Рисунок 2.2)

Рисунок 2.1 — Устройство с Г-образным прихватом (прихват сверху) спутник автоматический линия прихват в) Устройство с Г-образным прихватом (прихват сверху) Зажим для столов 5 спутников состоит из муфты 4 соединенной с винтом 1 которая входит в винтовое зацепление с гайкой 2. Гайка фиксируется винтами 10 с корпусом Г-образного прихвата 3.

Винтовой зажим работает за счет перемещения винтовой пары. Вращение передается на винт 1 через муфту 4. Винт в свою очередь входит в зацепление с гайкой 2 и при вращении в ту или иную сторону перемещает прихват, который закреплен с помощью фиксирующих винтов 10. Для обеспечения плавного вращения винта в механизме присутствуют упорные подшипники 11. Так же в зажимное приспособление предусмотрена принудительная подача смазки в подшипники 11 и в винтовую пару, через канал 12. Это обеспечивает плавность и точность работы. Для регулировки натяга в подшипниках предусмотрена пружина 8. зажим крепится с помощью болтов 7 к столу-спутнику 5. (Рисунок 2.3)

Рисунок 2.3 — Устройство с Г-образным прихватом (прихват сверху)

2. Силовой расчёт приспособления

Зажимные устройства, применяемые в конструкциях приспособлений, должны обеспечивать надежный контакт заготовки с установочными элементами приспособления, а также не допускать смещения заготовки и ее вибрации в процессе обработки. Целью расчета сил зажима, развиваемых зажимным устройством приспособления, является получение данных для выбора передаточного механизма и силового узла. При проектировании приспособления с ручным приводом следует установить возможность закрепления заготовки и обслуживания приспособления рабочим.

Расчет сил зажима сводится к решению задачи статики на равновесие твердого тела под действием приложенных к нему сил (сил резания, зажима, веса, инерционных сил, центробежных сил, реакций опор, сил трения). В первую очередь рассматривается равновесие заготовки и определяется величина силы зажима, затем рассматривается равновесие звеньев передаточного механизма и находиться сила, развиваемая силовым узлом приспособления.

Расчет винтов, нагруженных статической осевой силой.

Cхема сил представлена на рисунке 3.1

Выход из строя винтов при нагружении статической нагрузкой может происходить по одной из следующих причин:

— разрыв стержня;

— повреждение или разрушение резьбы;

— разрушение головки винта.

Так как стандартную резьбу производят из расчета равнопрочности, то можно ограничится расчетами по одному главному критерию работоспособности — прочности винта на растяжение.

Расчёт сводится к определению силы зажима для надежного закрепления.

Т.к. мы имеем унифицированный механизм, то резьба берется по госту.

Принимаем резьбу:

по ГОСТ 25 229–82

где: d₁ — внутренний диаметр

d₂ — средний диаметр Исходя из выбранных параметров резьбы принимаем силу для надежного закрепления заготовки:

А так же из таблицы находим возникающие в материале винта напряжение растяжения:

По известным диаметрам и шагу резьбы вычисляем половину угла при вешине резьбы, и приведенный угол трения в резьбе. Для метрических резьб:. Угол подъема резьбы:

Если по условиям обработки имеется вероятность самоотвинчивания, определяют эффективность сомоторможения разрабатываемого винтового зажимного механизма, которая оценивается через КПД (). Винтовой зажим надёжен, если 0,4; В противном случае использовать винт (гайку) с мелкой резьбой.

Винтовой зажимной механизм надежен против самоотвинчивания Вычисляем момент М, который нужно приложить к винту (гайке) для создания силы закрепления Pз.

Определяем допустимое напряжение при растяжении винта:

Таким образом прочность винта на растяжение обеспечивается т.к.

Расчет пружины По таблицам ГОСТ 13 766–86, с учётом конструкции узла, принимаем:

;;; .

где D — наружный диаметр пружины;

d — диаметр проволоки;

— сила пружины при максимальной деформации;

— жесткость одного витка;

— наибольший прогиб одного витка.

Рассчитаем жесткость пружины C:

Н/мм;

Рассчитаем число рабочих витков пружины :

Принимаем число рабочих витков n=3.

3. Точностной расчет приспособления

Погрешность базирования

Погрешность базирования имеет место при несовмещении установочной и измерительной баз и зависит от допуска на изготовление детали на предшествующих операциях обработки и погрешности формы базовых поверхностей.

В нашем случае погрешность базирования будет равна:

=?Т; ?Т=IT8

Для размера L=100мм, получаем =54 мкм

Погрешность установки

Для данного приспособления погрешность установки будет равна зазору между болтом и отверстием.

Болт = 8_-0,022 мм;

Отверстие= 10^{+0, 022}

В результате получаем погрешность установки :

=1,022 мм

Погрешность закрепления

[4, стр. 152] погрешность закрепления заключается в изменении положения детали в результате приложения к ней усилий закрепления. В сечении деталь имеет форму тонкостенного кольца учитывая это — деформация при закреплении кольца с нескольких сторон равными силами равна:

где К — число точек приложения сил K=4;

Е — модуль упругости первого рода Е=120•10⁹ Па;

b — ширина кольца b =75мм;

h — толщина кольца h =15,5 мм;

R_H — радиус наружной поверхности кольца R_H =63мм;

R_о— радиус отверстия кольца R_о =32мм;

1. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. Л., «Машиностроение», 1975. — 656с.

2. Антонюк В. Е. В помощь молодому конструктору станочных приспособлений. Минск. «Беларусь», 1975. — 400с.

3. Болотин Х. Л., Костромин Ф. П. Станочные приспособления. М., «Машиностроение», 1978.

4. Болотин Х. Л. Механизация и автоматизация станочных приспособлений. М., Машгиз, 1962.

5. Справочник технолога-машиностроителя, т. 1. М., «Машиностроение», 2001.

6. Справочник технолога-машиностроителя, т. 2. под редакцией А. М. Дальского, А. Г. Мещерского, М., 2001. — 944с.

7. Горохов В. А. Проектирование и расчет приспособлений: учебное пособие. — Мн.: «Вышэйшая школа», 1986. — 238с.