Учебное пособие 800655
.pdfдиненных обслуживанием станках, к общему фонду времени этих станков за период цикла совмещения.
Кз.об. |
(Тм.а. |
Тз ) |
. |
m Тц |
|
||
|
|
|
Для расчета нормы выработки рабочего необходимо сначала определить норму выработки на каждый станок в течение смены по формуле
НТсм. Тобс' . Тотд' . . в.см. Топ.
Если в течение цикла обрабатывается одна деталь, то выработка станка за смену равняется количеству циклов в смену:
|
Т |
см. |
Т ' |
Т ' |
||
Н |
|
|
обс. |
отд. |
, |
|
|
в.см. |
|
Тц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Нв.см. - норма выработки на один станок;
Тобс' . - сумма времени обслуживания рабочего места для всего комплекса станков на смену, мин;
Тотд' . - время на отдых и естественные надобности рабочего на
смену, мин.
Исходя из нормы выработки каждого станка и количества станков, обслуживаемых рабочим, определяется норма выработки
Нв Нв.ст.m.
100
16. РАСЧЕТ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Станочные приспособления расширяют технологические возможности металлорежущего оборудования, повышают производительность обработки заготовок, облегчают условия труда рабочих и повышают культуру производства на предприятии.
Все приспособления по степени их универсальности подразделяются на универсальные, специализированные и специальные. По назначению и характеру приспособления разбиваются на восемь систем: универсальные приспособления (УП), универсальные безналадочные приспособления (УБП), универсальные наладочные приспособления (УНП), специализированные безналадочные приспособления (СБП), специализированные наладочные приспособления (СНП), универсально-сборные приспособления (УСП), сборноразборные приспособления (СРП) и специальные приспособления
(СП). [19, с. 7]
При проектировании станочного приспособления необходимо особое внимание уделять выбору зажимных устройств и расчету силы зажима обрабатываемых заготовок. Сила зажима должна обеспечить надежное закрепление заготовок в приспособлении и не допускать сдвига, поворота или вибраций заготовки при обработке.
Чтобы обеспечить надежность зажима обрабатываемой заготовки, применяют коэффициент запаса Кзап, который зависит от ряда факторов. [4, с. 107]
Кзап = К0К1К2К3К4К5К6, |
(16.1) |
где К0 - постоянный коэффициент запаса при всех случаях обработки, К0 = 1,5; К1 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки - обработанная или необработанная (табл. 88); К2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении режущего инструмента; К3 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при обработке прерывистых поверхностей на детали; К4 - коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой приводом приспособления; К5 - коэффициент, учитывающий удобное расположение рукоятки для ручных зажимных устройств; К6 - коэффициент, учитывающий наличие моментов,
101
стремящихся повернуть обрабатываемую деталь вокруг ее оси. Коэффициенты запаса К2 - К6 выбирают по табл. 89. Величину
необходимых сил зажима следует рассчитывать с наибольшей точностью. При завышенном ее значении увеличивается стоимость изготовления приспособления за счет металлоемкости и расхода сжатого воздуха, а заниженные значения сил не обеспечивают надежного зажима заготовки.
16.1. Расчет пневмоцилиндра Пневматические силовые приводы широко применяют в при-
способлениях разнообразных типов. Быстрота, легкость, постоянство силы зажима, возможность ее регулирования и контроля, а также дистанционное управление зажимами являются основными преимуществами пневмоприводов для зажима обрабатываемых заготовок.
Осевую силу на штоке Q определяют в зависимости от конструкции пневмоцилиндров из таблицы 90.
Для проектирования станочных приспособлений применяют рабочие полости цилиндров - диаметры пневмоцилиндров, мм: 20,
25, 30, 40, 50, 60, 75,100,125,150, 200, 250, 300, 360, 400. [4, с. 113]
Размеры воздухопроводов выбирают в зависимости от диа-
метра поршня [4, с. 113]: |
|
|
|
|
|
|
Диаметр поршня, мм 50-100 |
125-160 |
200 |
250 |
300 |
||
Внутренний диаметр |
4-6 |
6-8 |
8-10 |
10-13 |
13-16 |
|
трубки, мм |
||||||
|
|
|
|
|
Коэффициент полезного действия пневмоцилиндра, учитывающий потери в пневмоцилиндре, = 0,85…0,90 [4, с. 112].
Пример. Определить основные параметры пневмоцилиндра для станочного приспособления. Операция - чистовое фрезерование. Фреза торцовая. Материал-сталь 45. Сила резания Рz = 4800 Н. Давление сжатого воздуха р = 0,39 МПа. Пневмоцилиндр двустороннего действия.
Решение. Для обеспечения надежности зажима заготовки определяем коэффициент запаса Кзап по формуле (16.1) и табл. 81 и 82.
Кзап = К0К1К2К3К4К5К6 = 1,5 1,2 1 1 1 1 1 = 1,8,
102
где К0 = 1,6; К1 = 1,2; К2=К3=К4=К5=К6= 1.
Определим необходимую силу зажима для обрабатываемой заготовки
W = PZKзaп = 4800 1,8 = 8640 H.
Определим расчетный диаметр пневматического цилиндра [4,
с. 113].
D = |
|
W |
|
|
8640 |
|
182, 21 |
мм, |
|
|
|
|
|
||||||
0, 785 p |
0, 785 0, 39 0,85 |
||||||||
|
|
|
|
|
где = 0,85. Принимаем стандартный диаметр пневмоцилиндра D = 200мм.
Определим действительную силу зажима пневмоцилиндра двустороннего действия по табл. 90.
W= 0,785 D2 p = 0,785 2002 0,39 0,85 = 10409 Н.
Определим время срабатывания пневмопривода по табл. 90.
t = (D L) / (dв2 vC) = (200 40) / (102 180) = 0,44 с, |
|
где L - длина хода поршня по конструкции приспособления, |
L = |
40 мм; dв - диаметр воздухопровода принимается по рекомендациям
в зависимости от диаметра пневмоцилиндра, |
dв = 10 |
мм; v — |
скорость перемещения сжатого воздуха, |
v = 180 м/с. |
|
16.2. Расчет пневмокамеры Диафрагменные пневмоприводы применяют в станочных при-
способлениях, где ход штока невелик. По конструкции диафрагменные приводы делятся на одностороннего и. двустороннего действия. [4, с. 114]
Длина хода штока у камер с тарельчатыми диафрагмами составляет обычно 20—22 % от внутреннего диаметра диафрагмы.
Для тарельчатой резинотканевой диафрагмы
L = (0,25 - 0,35) D1;
для плоской резинотканевой диафрагмы
L= (0,18 - 0,22) D1.
Расчетные диаметры D1, диафрагмы принимают: 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500 мм. Диаметры опорных дисков d для резинотканевых диафрагм принимают d = 0,7 D1, а для резиновых диафрагм d = D1 - 2h - (2...4), где h-толщина диафрагмы. Толщину диафрагмы h
103
выбирают в зависимости от ее диаметра D1 : h = 4 ... 8 мм.
Пример. Определить силу на штоке диафрагменной камеры двустороннего действия при среднем положении диафрагмы исходные данные: D1 = 125 мм; р = 0,39 МПа.
Решение. Сила на штоке [4, с. 115]
Q = 0,58D12p = 0,58 1252 0,39 0,86 = 3004,22 H.
Длину хода штока пневмокамеры определим из соотношения L
= (0,26. ..0,35) D1.
L = 0,25D1 = 0,25 125 = 31,25 мм.
Время срабатывания диафрагменного пневмопривода по формуле табл. 90
t |
L D21 D1 d d 2 |
|
31,25 125 |
2 125 87 872 |
0,54 с. |
||
2 |
3 18000 6 |
2 |
|||||
|
|
||||||
|
3 v dв |
|
|
Определим диаметр опорного диска для резинотканевой диафрагмы из условия d = 0,7 D1 [4, с. 115].
d = 0,7 125 = 87,5 мм.
Диаметр диска диафрагмы примем d = 87 мм; v — скорость воздуха в магистрали, см/с, v = 1500...2500 см/с; dв - диаметр воздухопровода, dв = 6 мм.
16.3. Расчет патрона на усилие зажима В машиностроении наибольшее применение имеют трехку-
лачковые самоцентрирующиеся клиновые и рычажные патроны с винтовым и механизированным приводом для перемещения кулачков. Формулы для расчета силы зажима в кулачковых патронах приведены в табл. 91.
Пример. Патрон трехкулачковый с рычажным перемещением кулачков, осуществляемый зажим от вращающегося пневматического цилиндра двустороннего действия (рис. 58). Материал заготовки - сталь 45.
Подобрать пневматический цилиндр для совместной работы с трехкулачковым самоцентрирующим рычажным патроном.
104
Рис. 58. Схема обработки детали
Определяем коэффициент запаса для самоцентрирующегося трехкулачкового патрона с пневматическим приводом зажима по формуле (16.1) и табл. 88 и 89
Кзап = К0 К1 К2 К3 К4 К5 = 1,5 1 1,2 1 1 1 1,5 = 2,7,
Определим силу зажима детали одним кулачком патрона по табл. 91
Wк |
P |
(sin |
2) D1 |
Kзап 5617, 62 |
1 95 |
|
2, 7 5828,96 Н, |
|
|
|
|
||||
|
z |
f D |
3 0,8 103 |
|
|||
|
|
n |
|
где n - число кулачков в патроне, n = 3 шт.; f - коэффициент трения на рабочих поверхностях кулачков, f = 0,8 (с зубьями параллельно оси патрона); диаметр зажимаемой поверхности D = 103 мм; диаметр обрабатываемой поверхности D1 = 95 мм.
Определим силу Q на штоке механизированного привода трехкулачкового патрона по формуле табл. 91:
Q W n k ' |
1 |
3 |
f |
|
a |
|
|
|
|||
к |
|
1 |
1 |
b |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
105
5828,96 3 1, 05 1 |
3 40 |
0,1 |
|
20 |
4351, 61 Н , |
|
65 |
100 |
|||||
|
|
|
где k' - коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения в патроне, k' = 1,05; - вылет кулачка от середины его опоры в пазу патрона до центра приложения силы зажима на одном кулачке, = 40 мм; 1 - длина направляющей части кулачка, 1 = 65 мм; f1 - ко-
эффициент трения кулачка, f1 = 0,1; a и b - размеры короткого и длинного плеч двухплечевого рычага (конструктивно a = 20 мм и b = 100 мм до оси штока);
Определим диаметр поршня цилиндра и выберем ближайший больший стандартный размер пневматического вращающегося цилиндра по формуле [4, с. 115]:
DП 1, 44 Q шт p 1, 44 4351, 610,39 152,1 мм ,
где р - давление сжатого воздуха, Мн/м, р = 0,39 Мн/м. Принимаем диаметр пневмоцилиндра Dц в 200 мм.
Определим действительную силу зажима детали по принятому
диаметру пневмоцилиндра по табл. 90 |
|
|
|
|
||||||||||
Q ш.д. |
Dц2 |
|
р |
|
|
3,14 200 2 |
0,39 0,85 |
10409,1 |
H, |
|||||
4 |
|
|
|
4 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где - коэффициент полезного действия, = 0,86. |
|
|
||||||||||||
Определим время срабатывания пневмоцилиндра |
по |
|||||||||||||
табл. 90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
D ц |
L |
|
|
20 |
3,5 |
|
0, 035 |
с, |
|
||
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
dв |
v |
1, 0 |
|
2000 |
|
|
|
||||
где L - длина хода поршня, см (для диаметра Dц = 200 мм, |
L = |
35 мм); рекомендуется dв = 8...10 мм, dв = 10 мм; v - скорость перемещения сжатого воздуха, v = 1600 2600 см/с; принимаем v = 2000 см/с.
106
Таблица 1 Зависимость типа производства от объема выпуска (шт.)
и массы детали [4, с. 24]
|
Масса |
|
|
|
|
|
Т ип производст в а |
|
|
|
||||||
|
детали, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еди- |
|
Мелко- |
|
Средне- |
|
Крупно- |
|
|
массовое |
||||||
|
кг |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
ничное |
|
серийное |
|
серийное |
|
серийное |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Количество деталей, шт. |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
<1,0 |
<10 |
|
10-2000 |
|
1500-100000 |
75000-200000 |
|
>200000 |
|||||||
|
1,0-2,5 |
<10 |
|
10-1000 |
|
1000-50000 |
|
50000-100000 |
|
>100000 |
||||||
|
2,5-5,0 |
<10 |
|
10-500 |
|
500-35000 |
|
35000-75000 |
|
>75000 |
||||||
|
5,0-10 |
<10 |
|
10-300 |
|
300-25000 |
|
25000-50000 |
|
>50000 |
||||||
|
>10 |
<10 |
|
10-200 |
|
200-10000 |
|
10000-25000 |
|
>25000 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
Плотность некоторых твердых тел (при 20 С) [5, с. 32] |
|||||||||||||||
|
Материал |
|
Плотность, кг/м3 |
|
Материал |
|
Плотность, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/м3 |
|
Сталь |
|
7700-7900 |
|
Железо |
|
|
7880 |
||||||||
|
Чугун |
|
7000 |
|
|
|
Медь |
|
|
8930 |
||||||
|
Бронза |
|
8700-8900 |
|
Вольфрам |
|
|
19340 |
||||||||
|
Латунь |
|
8400-8700 |
|
Никель |
|
|
8900 |
||||||||
|
Дюралюминий |
|
2790 |
|
|
|
Титан |
|
|
4500 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
Величина коэффициента |
K [1, с. 173] |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производство |
|||||
|
|
Виды станков |
|
Единичное и |
|
Крупносе- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
мелкосерийное |
|
|
рийное |
|||||
|
|
Токарные |
|
|
|
2,14 |
|
|
|
1,36 |
||||||
|
Токарно-револьверные |
|
|
|
1,98 |
|
|
|
1,35 |
|||||||
|
Токарно-многорезцовые |
|
|
|
- |
|
|
|
1,50 |
|||||||
|
Вертикально-сверлильные |
|
1,72 |
|
|
|
1,30 |
|||||||||
|
Радиально-сверлильные |
|
|
|
1,75 |
|
|
|
1,41 |
|||||||
|
|
Расточные |
|
|
|
3,25 |
|
|
|
- |
||||||
|
Круглошлифовальные |
|
|
|
2,10 |
|
|
|
1,55 |
|||||||
|
|
Строгальные |
|
|
|
1,73 |
|
|
|
- |
||||||
|
|
Фрезерные |
|
|
|
1,84 |
|
|
|
1,51 |
||||||
|
|
Зуборезные |
|
|
|
1,66 |
|
|
|
1,27 |
107
Таблица 4 Приближенные формулы для норм времени по обрабатываемой по-
верхности. Основное технологическое время T0, мин
[1, с. 172-173; 8, с. 368; 12, с. 272; 13, с. 338]
|
|
Операция |
T0 |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
1. |
Черновая обточка за один проход |
0,00017 |
d |
L |
|
2. |
Чистовая обточка по 4-му классу точности |
0,00010 |
d |
L |
|
3. |
Чистовая обточка по 3-му классу точности |
0,00017 |
d |
L |
|
4. |
Черновая подрезка торца RZ = 40 мкм |
0,000037 (D2 - d2) |
|||
5. |
Чистовая подрезка торца Rа = 2,5 мкм |
0,000052 (D2 - d2) |
|||
6. |
Отрезание |
0,00019 |
D2 |
||
7. |
Черновое и чистовое обтачивание фасон- |
0,00063 (D2 - d2) |
|||
ным резцом |
|
|
|
||
8. |
Шлифование грубое по 4-му классу точно- |
0,00007 |
d |
L |
|
сти |
|
|
|
|
|
9. |
Шлифование чистовое по 3-му классу точ- |
0,00010 |
d L |
||
ности |
|
|
|
||
10. Шлифование чистовое по 2-му классу точ- |
0,00015 |
d |
L |
||
ности |
|
|
|
||
11. |
Растачивание отверстий на токарном стан- |
0,00018 |
d |
L |
|
ке |
|
|
|
|
|
12. |
Сверление отверстий |
0,00052 |
d |
L |
|
13. |
Рассверливание d = 20 – 60 |
0,00031 |
d |
L |
|
14. |
Зенкерование |
0,00021 |
d |
L |
|
15. |
Развертывание черновое |
0,00043 |
d |
L |
|
16. |
Развертывание чистовое |
0,00086 |
d |
L |
|
17. |
Внутреннее шлифование отверстий 3-го |
0,0015 |
d |
L |
|
класса точности |
|
|
|
||
18. |
Внутреннее шлифование отверстий 2-го |
0,0018 |
d |
L |
|
класса точности |
|
|
|
||
19. |
Черновое растачивание отверстий за один |
0,0002 |
d |
L |
|
проход Rz = 80 мкм. |
|
|
|
||
20. |
Черновое растачивание под развертку |
0,0003 |
d |
L |
108
Продолжение табл. 4
|
1 |
2 |
|
|
21. |
Развертывание плавающей разверткой по |
0,00027 |
d |
L |
3-му классу точности |
|
|
|
|
22. |
Развертывание плавающей разверткой по |
0,00052 |
d |
L |
2-му классу точности. |
|
|
|
|
Здесь d – диаметр, L – длина обрабатываемой |
|
|
|
|
поверхности, D – диаметр обрабатываемого |
|
|
|
|
торца, (D-d) – разность наибольшего и наи- |
|
|
|
|
меньшего диаметров обрабатываемого торца, |
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
23. Протягивание отверстий и шпоночных ка- |
0,0004 |
L |
|
|
навок при длине протяжки L, мм. |
|
|
|
|
24. |
Строгание черновое на продольно- |
0,000065 |
B |
L |
строгальных станках |
|
|
|
|
25. |
Строгание чистовое под шлифование или |
0,000034 |
B |
L |
шабрение. |
|
|
|
|
|
Фрезерование черновое торцевой фрезой: |
|
|
|
26. |
За проход |
0,006 |
L |
|
27. |
Чистовое |
0,004 |
L |
|
28. |
Фрезерование черновое цилиндрической |
0,007 |
L |
|
фрезой |
|
|
|
|
29. |
Шлифование плоскостей торцом круга. |
0,0025 L |
|
|
Здесь B – ширина обрабатываемой поверхно- |
|
|
|
|
сти, мм; L – длинна обрабатываемой поверх- |
|
|
|
|
ности, мм. |
|
|
|
|
30. |
Фрезерование зубьев червячной фрезой |
0,0022 |
D |
L |
(D = 80-300 мм.) |
|
|
|
|
31. |
Обработка зубьев червячных колес |
0,0603 |
D |
|
(D = 100-400 мм.) |
|
|
|
|
Здесь D -диаметр зубчатого колеса, мм; L - |
|
|
|
|
длина зуба, мм |
|
|
|
|
32. |
Зубодолбление (при m<2, i=1; |
0,0011 m |
Zк |
Lк i |
при m>4, i=3) |
|
|
|
|
33. |
Зубошевингование |
0,05 |
Zк |
|
34. |
Зубопритирка |
0,067 |
Zк |
|
109