Выбор типа установочных и зажимных элементов, вида привода, типа и размеров направляющих элементов

 

Анализируя геометрические параметры, точность которых оговорена операционным эскизом (рис.2), можно отметить, что с учетом принципа совмещения баз в качестве технологической (двойной направляющей) базы рационально выбрать поверхность Б, относительно которой заданы допуски симметричности и перпендикулярности. С другой стороны, схема базирования на рис. 2 позволяет минимизировать погрешность базирования, которая является составляющей отклонения (погрешности) от соосности.

Оценивая эти два альтернативных варианта, остановимся на втором, поскольку допуск соосности наиболее жесткий, а кроме того, размещение установочных элементов по краям заготовки (поверхности А и Б) обеспечит ее большую устойчивость.

Так как производство массовое, разработку конструкции проводим с учетом требований, предъявляемых к приспособлениям системы неразборных специальных приспособлений (НСП).

В качестве установочных элементов приспособления целесообразно использовать две призмы для базирования по цилиндрическим поверхностям А, В и торцу Г заготовки. Для уменьшения числа зажимных элементов целесообразно зажим заготовки локализовать на одном участке по верхней образующей вала. Примем в качестве зажимного элемента вилкообразный прихват, который будет прижимать заготовку к установочным элементам по поверхности Б, а при разжиме разворачиваться на 90°. Для управления зажимного элемента предлагается использовать пневмоцилиндр поршневого типа.

В соответствии с точностью просверливаемых отверстий (Н11) и типом производства (массовое) для направления свёрл в приспособлении предусматриваем сменные кондукторные втулки с буртиком по ГОСТ 18431-73. Ориентируясь на диаметр сверления Æ10,5, по стандарту выбираем сменную втулку с наружным диаметром Æ16g5 и высотой 26 мм. Для установки втулки в кондукторную плиту используем промежуточную втулку по ГОСТ 18433-73 с наружным диаметром Æ22n6 и высотой 16 мм. Сопряжение сменной втулки с промежуточной предусматриваем по посадке Æ16Н6/g5, промежуточной втулки с кондукторной плитой по посадке Æ22Н7/n6. Аналогично производим выбор кондукторной втулки для сверления отверстия Æ6.

 

3. Разработка конструктивной схемы приспособления

 

Разработку схемы приспособления начинаем с изображения на листе в необходимом количестве проекций контуров обрабатываемой заготовки штрихпунктирными линиями. Далее вокруг контуров заготовки последовательно вычерчиваем элементы приспособления (сначала установочные, затем зажимные элементы с приводом, элементы для направления режущего инструмента, вспомогательные устройства и детали). Последним чертим контур корпуса приспособления, который объединяет все вышеперечисленные элементы в единое целое приспособление.

Вариант схемы приспособления, в котором реализуется выбранная схема базирования и закрепления заготовки, представлен на рис. 4.

Базовой деталью приспособления является корпус 1, на котором размещается стойка 2 с кондукторной плитой 3, быстросменной втулкой 4 и промежуточной втулкой 5. На корпусе размещаются две призмы 6 и 7 для базирования заготовки. Закрепление заготовки осуществляется вилкообразным прихватом 8, управляемым от пневмоцилиндра 9. Для сверления отверстия Æ6 в приспособлении предусматривается стойка 10, с установленными в нее промежуточной и сменной втулками. Для поворота прихвата при раскреплении заготовки, в его штоке 11 предусматривается винтовой паз, взаимодействующий с неподвижным штифтом, размещенным в крышке пневмоцилиндра.

 

4. Расчёт приспособления на точность

 

Для определения размеров приспособления, определяющих точность обработки, выявим технологические размерные цепи, в которых достигается точность выдерживаемых размеров (рис.4).

Точность выдерживаемого размера 35±0,25 мм (рис.2) достигается в технологической размерной цепи, Б звеньями которой являются:

- выдерживаемый размер мм с допуском мм (замыкающее звено);

А

А – А

- размер мм, определяющий расстояние от торца установочной призмы 7 до оси отверстия в кондукторной втулке 4;

- размер , определяющий несовпадение оси отверстия в кондукторной втулке 4 и оси просверленного отверстия в заготовке, вызванное возможным смещением и перекосом сверла в кондукторной втулке (рис.1).

Заданное отклонение от симметричности (рис.2) достигается в технологической размерной цепи В, звеньями которой являются:

- размер , определяющий расстояние от оси просверливаемого отверстия до оси поверхности Б. ; мм;

- размер , определяющий несовпадение оси поверхности Б детали и горизонтальной оси симметрии установочных поверхностей призм 6 и 7;

- размер , определяющий расстояние от оси симметрии установочных призм до оси внутреннего отверстия в кондукторной втулке 4;

- размер , равный размеру цепи Б.

Допуск перпендикулярности оси отверстия Æ 10,5 и оси поверхности Б (рис.2) выдерживается в технологической размерной цепи , в которой:

- (замыкающее звено);

- – отклонение от параллельности оси поверхности Б (рис.2) и оси симметрии установочных поверхностей призм;

- – отклонение от перпендикулярности оси симметрии установочных поверхностей призм и оси отверстия в кондукторной втулке 4;

- – отклонение от параллельности оси отверстия в кондукторной втулке 4 и оси просверленного отверстия, вызванное возможным перекосом сверла (рис. 1).

Соосность отверстия Æ6 и поверхности А детали (рис.2) выдерживается в технологической размерной цепи Д, в которой:

- – 0,12 мм (замыкающее звено);

- – расстояние от оси наружной поверхности А до вершины О (рис.4) установочной призмы;

- – расстояние от вершины О установочной призмы до ее нижнего торца (основной базы);

- – расстояние от основной базы стойки 11 до оси отверстия в кондукторной втулке;

- – несовпадение оси внутреннего отверстия в кондукторной втулке и оси просверленного отверстия Æ6, вызванное возможным смещением и перекосом сверла.

В выявленных размерных цепях размеры , , и принадлежат приспособлению. Для установления допусков на эти размеры воспользуемся основным уравнением, применяемым при расчете размерных цепей методом максимума-минимума.

Для цепи Б:

,

где – допуск замыкающего звена; – допуск составляющих звеньев; – число звеньев размерной цепи; – передаточное отношение -го звена.

Откуда

.

Поскольку в направлении выдерживаемого размера суммарное смещение сверла в кондукторной втулке равновероятно как вправо, так и влево (рис.1), величина определится из уравнения:

,

Для определения зазора установим предельные отклонения диаметра сверла и отверстия в кондукторной втулке, которые назначаются в зависимости от точности обрабатываемого отверстия. Для случая сверления отверстия Æ10,5Н11 используется сверло с размером рабочей части Æ10,5_-0,027 и кондукторная втулка с размером внутреннего отверстия Æ10,5 Тогда экстремальный зазор в сопряжении инструмента с втулкой мм, а мм. Величину e примем равной диаметру сверления. Высота кондукторной втулки L определена ранее и равна 26 мм. Тогда:

мм,

а величина допуска

мм.

Поскольку в процессе многократного сверления происходит износ кондукторной втулки с целью повышения срока ее использования допуск необходимо ужесточить, назначив допуск на изготовление .

,

где – допуск на износ кондукторной втулки.

Обычно при расчете сверлильных приспособлений мм. Тогда величина допуска, с которой при сборке приспособления должен быть выдержан размер , равна . Этот допуск и оговаривается в технических требованиях на общем виде приспособления: "Предельные отклонения размера 35 мм межу торцом установочной призмы 7 и осью отверстия в кондукторной втулке ±0,11 мм".

Аналогичным образом определяются допуски на остальные размеры , и , принадлежащие приспособлению, после чего все они отражаются на сборочном чертеже в технических требованиях.

 

5. Определение допусков размеров деталей приспособления,

определяющих точность обработки.

 

Для определения допусков размеров деталей приспособления, определяющих точность обработки, выявляются конструкторские размерные цепи, в которых размеры, принадлежащие приспособлению, являются исходными.

Точность размера Б₁, принадлежащего приспособлению, достигается в конструкторской цепи Г, в которой:

- размер является исходным: мм, мм;

- размер Г₁ – расстояние от торца установочной призмы 7 до оси отверстия в этой призме под установочный штифт;

- размер Г₂ – расстояние между осями отверстий в корпусе 1 под установочные штифты призмы 7 и стойки 2;

- размер Г₃ – расстояние от оси отверстия в стойке 25 под установочный штифт до оси отверстия под промежуточную кондукторную втулку 5;

- размер Г₄ – смещение оси наружной поверхности промежуточной кондукторной втулки относительно оси ее внутренней поверхности, вызванное эксцентриситетом;

- размер Г₅ – смещение оси внутренней поверхности промежуточной втулки относительно оси наружной поверхности сменной втулки, вызванное посадкой ;

- размер Г₆ – смещение осей наружной и внутренней поверхностей сменной кондукторной втулки вследствие эксцентриситета.

Для установления обоснованных допусков на составляющие звенья этой цепи решим прямую задачу размерного анализа. Исходные данные: мм; мм; .

Из конструктивных соображений (рис. 4) назначим номинальные размеры звеньев Г₁ = Г₃ = 10 мм. Тогда 10 + Г₂ + 10 = 0 + 0 + 0 + 35 и Г₂ = 15 мм.

Установим допуски на составляющие звенья. Поскольку сопряжение сменной кондукторной втулки с промежуточной осуществляется по посадке максимальный зазор в сопряжении равен 0,025 мм, а мм. Допуски на звенья Г₄ и Г₆ примем равными 0,010 мм (максимальный допустимый эксцентриситет наружной поверхности втулок относительно внутренней 0,005 мм). Для звеньев Г₁ и Г₃ допуски установим по 9 квалитету; мм, а для звена Г₂ по 10; мм.

Подставляя установленные допуски в основное уравнение, используемое при решении размерных цепей методом максимума-минимума, имеем:

мм

Таким образом, окончательно можно записать:

.

Аналогично определяются допуски на размеры деталей приспособления, определяющие точность выполнения размеров приспособления В₂, и .

 

6. Выполнение эскизов деталей приспособления

 

Эскизы деталей, точность размеров которых выявлена при решении размерной цепи Г, представлены на рис. 5.

 

 

Рис. 5. Эскизы деталей приспособления

Контрольные вопросы

 

1. Для чего предназначены специальные сверлильные приспособления?

2. Какие основные особенности конструирования специальных сверлильных приспособлений?

3. Как выявляются размеры приспособления, непосредственно влияющие на точность обработки?

4. В чем сущность методики расчета сверлильных приспособлений на точность?

5. Каким образом устанавливаются допуски на размеры деталей, входящих в приспособление?

6. Какими средствами проверить размеры кондуктора?

 

Лабораторная работа №2

 

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ВАКУУМНЫХ

ЗАЖИМНЫХ УСТРОЙСТВ

Цель работы: изучение принципа действия и конструкции вакуумных зажимных устройств станочных приспособлений, расчетное и экспериментальное определение силы прижатия обрабатываемой заготовки к вакуумной плите и времени срабатывания вакуумного привода.

 

Общие сведения

 

В вакуумных зажимных устройствах для закрепления заготовки используется атмосферное давление (рис.6).

 

Рис. 6. Схема вакуумных зажимных устройств

 

Заготовка 1 устанавливается базовой поверхностью на установочную плоскость 2 приспособления, из полости 3 которого выкачивают воздух. Атмосферное давление при создании в полости 3 вакуума равномерно прижимает заготовку к установочной плоскости приспособления. Для улучшения герметичности соединения заготовки с установочной плоскостью обычно предусматривают уплотнения различной конструкции: резиновые кольца круглого сечения 4 (рис. 6а), резиновую полосу 5 (рис. 6б) и т.п. При соединении полости 3 с атмосферой заготовка раскрепляется. Для уменьшения времени срабатывания и расхода энергии объем полости 3 должен быть минимальным.

Вакуумные зажимные устройства применяются для закрепления заготовок из различных материалов с плоской или криволинейной базовой поверхностью. Сила закрепления достаточна для выполнения операций отделки и чистовой (финишной) обработки.

Базовая поверхность обрабатываемой заготовки может быть как окончательно обработанной, так и черновой. Если базовая поверхность черновая, то она должна быть достаточно ровной без заметных на глаз выступов и впадин.

Вакуумные устройства целесообразно использовать для закрепления заготовок типа тонких пластин. Для равномерного многоточечного прижима заготовки к плите на установочной плоскости плиты выполняют большое количество мелких, близко расположенных отверстий 6 (рис.6в). В этом случае закрепление происходит без выпучивания и коробления поверхности заготовки. Вакуумные устройства используют не только для закрепления заготовок при механической обработке, но и для захвата легких заготовок при их транспортировке на линиях автоматической обработки и сборки.

Вакуум для приводов станочных приспособлений создается с помощью специальных насосов: центробежных, ротационных, поршневых, струйных (эжекторов). Насосы могут быть одно- и многоступенчатыми в зависимости от вакуума, которых необходимо создать в полости приспособления. В обычных условиях создается вакуум давлением p= 0,01…0,015 МПа.

Применение более глубокого вакуума обходится дорого, а сила закрепления увеличивается незначительно.