Orientarea şi fixarea pieselor în dispozitivele de fabricare

A. Strabilirea datelor necesare proiectării dispozitivuluiA.1. Proprietăţile mecanice ale materialului piesei de prelucrat

Proprietăţile mecanice ale materialului sunt necesare pentru calculul ritmului de aşchiere şi pentru calculul componentelor forţei de aşchiere.

Materialul piesei este indicat pe desenul de executie al acesteia, iar proprietăţile mecanice se aleg din standardul materialului respectiv.

Piesa este realizată din oţel OLC 35 STAS 791-88 care are următoarele proprietăţi mecanice:

Rezistenţa la curgere σ = 175....590N/mm2 la temperatura ambianta scade la 100...200 N/mm2

Rezistenţa la rupere σr = 530 N/mm Duritatea maximă a piesei la prelucrarea găurii este de160 HB

A.2. Stadiul de prelucrare a piesei până la operaţia pentru care se proiectează dispozitivul

Piesa finală se obţine prin prelucrări în mai multe operaţii. Pentru operaţia pentru care se proiectează dispozitivul piesa este ântr-un anumit stadiu de prelucrare.

Piesa corespunzătoare operaţiei de găurire Ø6 se obţine prin adăugarea pe desenul piesei finale a adaosurilor neândepărtate până la aceasta operatie.

1

A.3. Elementele operaţiei pentru care se proiectează dispozitivul

Elementele operaţiei care trebuiesc cunoscute pentru proiectarea dispozitivului sunt: fazele operaţiei, maşina unealtă utilizată, sculele utilizate, regimul de aşchiere, forţele de aşchiere.

Fazele operaţiei sunt: Găurirea la Ø6.

Operaţia se realizează într-o singură fază.

Maşina unealtă

Prelucrarea se realizează pe o maşină de găurit G25 cu următoarele caracteristici:Cursa maximă a axului principal, mm.............................................................................................224Conul axului principal.........................................................................................................Morse nr 4Distanţa dintre axul triunghiului şi coloană, mm.............................................................................315Distanţa maximă între masă şi partea frontală a axului principal, mm............................................710Distanţa maximă dintre placa de bază şi partea frontală a axului, mm.........................................1120Suprafaţa mesei, mm................................................................................................................425*530Numărul de canale şi dimensiunea acestora..........................3 canale paralele T12 STAS 1385:1995Suprafaţa plăcii de bază, mm...................................................................................................560*560Numărul de canale pe placă..................................................................2 canale T18 STAS 1385:1995Gama de turaţii, rot/min.......................................................................40; 56; 80; 112; 160; 224; 315, 450; 630; 900; 1250; 1800.Gama de avansuri, mm/rot.........................................................................0,10; 0,13; 0,19; 0,27; 0,38; 0,53; 0,75; 1,06; 1,5.Puterea motorului principal, kw...........................................................................................................3

Scula utilizată

Pentru prelucrarea cerută se poate utiliza un burghiu elicoidal cu coada cilindrica  STAS 6728-80; Ø 6 cu lungimea partii activa l= 57mm, lungimea totala L=93mm, realizat din otel rapid Rp3.

Parametrii  geometrici principali ai partii aschietoare a burghiului elicoidal sunt: unghiul la varf 2χ=120 ْ ; unghiul de asezare =14ْ ; unghiul de degajare γ=30. Durabilitatea recomandata T=20mm.

Regimul de aşchiere

Regimul de aşchiere pentru fiecare fază a operaţiei se alege din normative sau se calculează. Parametrii regimului de aşchiere care trebuiesc stabiliţi sunt: adâncimea de aşchiere, avansul şi viteza de aşchiere.

1. Adâncimea de aşchiere la găurire:

t = = = 3

2

2. Avansul de aşchiere:

În care: KS =1 – coeficient de corecţie;

Cs =0,047 – coeficient de avans ; D = 6 – diametrul burghiului;

s = 1 ∙ 0,047 ∙ 60.6 = 0,1377 mm/ rot

Din gama de avansuri a masinii de gaurit G 25 se alege avansul: s= 0,13 mm/rot.

3. Viteza de aşchiere se determină cu ajutorul relaţiei:

V = *kv; [1]

CV = 5,0; zv = 0,4; mv = 0,2; yv = 0,7; kv = 1;T=7; s=0,13. [1. tab 6.15 – 6.16]

V = 1= =29.257 [m/min]

3

Kv = Kmv KTv Klv Ksv = 1Kmv = KTv = Ksv = Klv = 1

4. Se calculează turaţia sculei:

n = = = = 1552.177 [rot/min]

Din gama de turaţii a maşinii-unelte se adoptă turaţia n = 1250 rot/min şi se calculează viteza reală.

Vr = = = 23.55 [m/min]

5. Forţa axială, momentul şi puterea de aşchiere

Relaţii de calcul şi valoriile corespunzătoare sunt: ● pentru forţa axială:

unde: CF = 74; XF = 1; YF = 0,7;

kF = k1*k2*k3*k4 = 0.86

k1 = 1.; k2 = 1.14; k3 = 1; k4 = 0,75.

Fax = (daN)

● pentru momentul de aşchiere la găurire :

unde: CM = 29.6; XM = 1,9; Y

M = 0,8.

kM = k1*k2 = 1*1.14 =1.14.

Maş = (daN/mm)

pentru puterea necesara gauririi:

P = = = = 0.271 KW

In care: η= 0.8 Pentru ca regimul de aşchiere calculat sa poată fi utilizat pe maşini unelte trebuie îndeplinita

condiţia: P ≤PME

PME – puterea motorului electric de antrenare a masinii unelte.

4

Este îndeplinită condiţia, deoarece PME = 3 KW; atunci avem: P< PME

0,271 KW < 3 KW

B. Stabilirea sistemului bazelor de orientare a piesei de prelucrat in dispozitiv

B.1 Schita operatiei

Schiţa operaţiei se obţine plecând de la desenul de execuţie având în vedere:

- poziţia piesei pe maşina-unealtă la prelucrare;- poziţia muncitorului faţă de maşina-unealtă în situaţia în care operează cu dispozitivul.

5

B.2 Stabilirea cotelor de realizat pe piesa la prelucrare si a sistemului bazelor de cotare

Pentru a stabili varianta optima de orientare trebuie sa se stabileasca cotele care determina pozitia suprafetei de prelucrat pe piesa si deci si bazele de cotare cprespunzatoare, precum si precizia care se cere acestor cote. Pentru a stabili mai usor aceste cote si bazele de cotare corespunzatoare, se urmaresc, in primul rand, cotele care pleaca de la suprafata de prelucrat si au capatul opus pe o alta suprafata.

De la axa alezajului de prelucrat ( ) pleaca cota 14 care se termina pe suprafata A. Analizand desenul, rezulta ca alezajul ocupa o pozitie particulara pe piesa, este perpendicular pe planul determinat de axa suprafetelor cilindrice interioare si . Aceste doua cote determina complet pozitia suprafetei fe prelucrat pe piesa.

In afara cotelor nominale care determina pozitia suprafetei de prelucrat pe piesa trebuie sa se stabileasca si abaterile impuse acestor cote pentru a sti ce precizii trebuie sa se realizeze la prelucrare.

Cotele care determina pozitia alezajului de prelucrat ( ), bazele corespunzatoare, suprafetele care le determina si abaterile maxime admise la cotele respective sunt trecute in tabelul 1.

Tabelul 1

Cote care det poziţia

alezajului pe piesă (cote care trebuie realizate la prelucrare)

Cote trecute pe desen sau care rezultă prin poziţia particulară a

piesei

Bazele de cotare

Suprafeţele care le

determină

Abaterile maxime

admise la cote

Abaterile sunt trecute pe desen sau sunt alese

(STAS 2300-88)

14 Pe desenPlanul

determinat de suprafata A

Suprafata A 0,18 Pe desen

Rezultă ca poziţie

particulară a piesei

Axa suprafetei cilindrice

interioare B

Suprafata cilindrica interioara

0.6 STAS 2300-88

6

B.2 Stabilirea elementelor bazelor de orientare a piesei la prelucrare si a elementelor de orientare

In sistemul bazelor de orientare se determina la prelucrarea pozitia suprafetei de pelucrat. Acest sistem se materializeaza prin elemente de orientare care vin in contact cu suprafetele de orientare ale semifabricatului.

Daca pentru o operatie data sistemul bazelor de cotare este unic, sistemul bazelor de orientare poate fi ales in mai multe variante, prin aceea ca bazele de orientare pot sau nu sa concida cu cele de cotare sau ca o baza de orintare poate fi materializata cu diverse elemente de orientare.

Pentru operatia de gaurire, alegand bazele de orientare identice cu cele de cotare si utilizand elemente de orientare diferite, rezulta doua variante de orientare: I(1;2), II(1;3), III(6;1),IV(6;2). Ordinea de utilizare a bazelor a fost stabilita avand in vedere dimensiunile bazelor si precizia acestora. Elementele de orientare utilizate sunt trecute in tabelul 2 si sunt reprezentate pe schita operatiei. Tabelul 2

Bazele de orientare Elemente de orientare utilizateSimbolul elementelor de

orientare

Suprafaţa AReazem pentru suprafete

plane

Suprafata CReazem pentru suprafete

plane

Suprafata cilindrica interioara

Mecanism autocentrant (dorn autocentrant scurt)

Dorn rigid scurt

7

B.4 Calculul erorilor maxime admise la orientare

Eroarea maxima admisa la orientarea unei piese in dispozitiv este data de relatia:

ad (d) = Tp(d) – (Td(d) + (d)) [mm]

in care: ad (d) = eroarea de orientare maximă admisă la cota d, in mm;

Tp(d) = toleranţa piesei la cota d, de realizat la prelucrare, in mm;

Td(d) = toleranţa la cota funcţională a dispozitivului, corespunzătoare cotei d a piesei, in mm;

Tolerantele la cotele functionale ale dispozitivelor folosite la prelucrarea pe masini unelte se stabilesc procentual din tolerantele care trebuiesc realizate la cotele corespunzatoare ale pieselor, folosind relatia:

Td(d) = ( ... )Tp(d) [mm].

Vom adopta:

[mm]

(d) = precizia medie economică pentru diverse procedee de prelucrare la cota d, corespunzătoare procedeului utilizat. Aceasta se alege din tabelul 3.

Cote de realizat Toleranţa piesei Tp

Toleranţa dispozitivului Td

Precizia medie

economică

Eroarea maximă admisă

10 0,18 0,035 0,01 0,17

0.2 0.3 0,01 0.19

ad(p) = T(p) - => ad(6) = 0.18 – 0.01 = 0.17

ad = T - = 0.2 – 0.01 = 0.19

8

B.5 Calculul erorilor de orientare ale piesei la prelucrare

Erorile de orientare care apar la cotele de realizat pe piesă la prelucrare sunt provocate de necoincidenţa bazelor de orientare cu cele de cotare sau/şi de jocurile pe care la are semifabricatul pe unele elemente de reazem

Erorile pentru varianta I:

Se utilizează reazemul (1) pentru suprafata A şi mecanismul autocentrant (2) pentru suprafata cilindrica interioara.

(14) = 0, deoarece BC BO si j = 0

= 0, deoarece BC BO si j = 0 (mecanismul autocentrant anuleaza jocul piesei).

Erorile pentru varianta a II-a

Se utilizeză reazemul (1) pentru suprafata A şi dornul rigid (3) pentru suprafata cilindrica interioara.

(14) = 0, deoarece BC BO si j = 0

0, deoarece j 0

j= Dmaxp - dminb; db=Dminp[g7] =

T=35µm; as = -12µm; ai = as-T = -12-35 = -47 µm;

j = 81.988 – 81.953 = 0.035

Erorile pentru varianta a III-a

Se utilizează reazemul (4) pentru suprafata C şi mecanismul autocentrant (2) pentru suprafata cilindrica interioara.

(14) 0, deoarece BC BO

(10) = = = T75 = 30 µm = 0.03

unde : d = l1 = 75

- = 1

9

=0, deoarece j = 0

Erorile pentru varianta a IV-a

Se utilizează reazemul (4) pentru suprafata B şi dornul rigid (3) pentru suprafata cilindrica interioara.

(14) = 0, deoarece BC = BO

0, deoarece j 0

j= Dmaxp - dminb; db=Dminp[g7] =

T=35µm; as = -12µm; ai = as-T = -12-35 = -47 µm;

j = 81.988 – 81.953 = 0.035

Pentru a putea analiza erorile de orientare si erorile de maxime admise se realizeaza tabelul de mai jos

Erori de orientare la cotele de realizat

Erori admisibile la cotele de realizat

14 14

I 0 0

0.17 0.19

DA

II 0 0,035 DA

III 0,03 0 DA

IV 0 0,035 DA

10

B.6 Alegerea variantei optime de orientare

Alegerea variantei optime se face astfel :

din variantele rezultate se elimină cele care duc la piese rebut, adică variantele la care una din cotele de realizat dau erori mai mari decât cele admisibile;

din variantele rămase, cea optimă este aceea care duce la un dispozitiv simplu şi uşor de deservit.

Cel mai simplu dispozitiv rezulta folosind reazemul (4) pentru suprafata B şi dornul rigid (3) pentru suprafata cilindrica interioara. In concluzie varianta V este varianta optima de orientare.

C. Stabilirea fixarii piesei in dipozitiv

C.1 Calculul marimii fortei de fixare

Mărimea forţelor de fixare a semifabricatului în dispozitiv se calculează în ipoteza că semifabricatul este simplu rezemat pe elementele de orientare ale dispozitivului. În acest caz, forţa de fixare rezultă din condiţia de păstrare a echilibrului semifabricatului pe reazeme, considerând că atât forţele de fixare cât şi celelalte forţe care acţionează asupra acestuia sunt nişte vectori.

Forţele de fixare se stabilesc şi se calculează pentru varianta optimă de orientare. Pentru aceasta trebuie parcurse următoarele :

stabilirea punctului de aplicaţie, direcţia şi sensul forţei sau forţelor de strângere; calculul mărimii acestora.

11

K = 2; a = 61; b = 40

1. Fax deplaseaza piesa pe reazem in limita jocului

Fax - = 0

SII = daN

Se adopta S = 228.865 daN

D. Varianta optimă de orientare şi fixare

Varianta optimă de orientare şi fixare este prezentată în figura de mai sus.

12