PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A DISPOZITIVULUI DE PRINDERE [305641]

CAPITOLUL 2

PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A DISPOZITIVULUI DE PRINDERE

2.1 Analiza temei de proiectare. Informare inițială. Stabilirea datelor inițiale.

[23, 25]

[anonimizat], la prelucrarea prin gaurire a [anonimizat] o masina de gaurit G 25, programul anual de fabricație fiind de 60.000 bucați pe an.

2.1.1 Analiza temei de proiectare [23, 25]

[anonimizat], [anonimizat] , [anonimizat].

[anonimizat] a fi proiectate și stabilirea in ansamblu a posibilitaților de realizare a acestora.

2.1.2 Informarea inițială

Aceste studii bibliografice au o mare importanță pentru asigurarea reușitei proiectelor. Aceasta informare are rolul de a pune, [anonimizat], precum si de a obține, din literatura de specialitate, a [anonimizat], [anonimizat] a [anonimizat].

2.1.3 Stabilirea datelor inițiale

Date legate de piesă.

– ca rol functional in ansamblul din care face parte piesa este un suport;

– gradul de complexitate al piesei: complexitate medie;

– profilele de prelucrat sunt doua suprafate cilindrice interioare care au un diametru de 8 mm

– familia 9 1 0

– materialul:OLC 45 STAS 880-80 în tema de proiectare este indicat ca material pentru piesa

OLC 45,

Materialul este tratat termic:

Proprietăți mecanice:

-rugozitatea suprafeței ce trebuie prelucrată trebuie să fie Ra=3,2;

[anonimizat]:

HB = 190 ÷ 210 daN/mm2 ;

Date legate de scula:

– dimensiuni ale părții active se vor utiliza placute din CMS dreptunghiulare; unghiul de atac principal k = 90 grade, lungimea muchiei active este de 3 mm;

– 1 burghiu elicoidal cu diametrul Φ 8mm

STAS 6382-80

Fig. 2.10

3. [anonimizat] [12]

–mașina de găurit G25

Vedere generala a masinii de gaurit universale G25;

Arborele principal al mașinii de găurit G25;

Fig. 2.11.a Fig.2.11.b

4. Date legate de verificatoare (mijloace/ echipamente de control):

șubler

micrometru

rugozimetru

echipament de control al abaterilor alcătuit din: [anonimizat] L = 150, precizie 0.05mm

Șubler de exterior L = 25mm, precizie 0.1mm

Abaterea de la paralelism a două suprafețe plane este definită ca diferența distanțelor dintre planele adiacente în limitele lungimii de referință.

5. Date legate de accesorii:

Masa mașinii de găurit G25

Fig. 2.12 [25]

Fig. 2.12.1 [25]

6. Date legate de instalațiile de ridicat și transportat

Piesa nu are gabarit mare deci nu sunt nevoie de istalatii de ridicat si transportat.

7. Date legate de regimul de lucru:

adosul de prelucrare la gaurire este egal cu diametrul gaurii supra doi;

scula execută o singură trecere pe suprafața de prelucrat;

adâncimea de așchiere este egală cu adaosul de prelucrare

=4

avansul este s = 0,3mm/rot;

viteza de avans

viteza de aschiere

Turatie

Conditii de racire ungere

Forma aschiei

Norma de timp:

NT = (3)

tb = (4)

ta = ta1+ ta2+ ta3 = 0,52+1,1+0,15 = 1,77 min (5)

ton = 3,5 min

tdt = 2,5 min

tdo = 1,2 min

tpi = 15min

ta1 = 0,52 min

ta2 = 1,1 min

ta3 = 0,15 min

2.2. Elaborarea studiului tehnico-economic: Stabilirea soluției de principiu a dispozitivului.

Stabilirea schemei optime de lucru [6]

Schema optimă de lucru (prelucrare, control, asamblare etc.) reprezintă acea schemă tehnic posibilă, care asigură obținerea condițiilor de precizie dimensională/ geometrică impuse prin temă și conduce la costul minim al operației.

Stabilirea schemelor de lucru tehnic posibile:

Alegerea schemei optime de prelucrare, control sau asamblare.

Se va adopta ca și variantă optimă, schema de prelucrare nr. 4: Prelucrarea simultană a unei piese din aceeași prindere, piesa este orientată și strânsă cu ajutorul dispozitivelor de pe MU sau folosind elemente si accesorii ale MU.

2.2.2. Stabilirea variantei de dispozitiv după gradul de universalitate – dispozitiv demontabil

2.2.3. Stabilirea gradului de mecanizare al dispozitivului – dispozitiv special cu acțiune mecanizată (semiautomat)

2.2.4. Rezultatul final al STE

2.3 Proiectarea elementelor de orientare-pozitionare (reazemelor) [7]

2.3.1. Elaborarea schiței operației sau fazei pentru care se proiectează dispozitiv

Fig. 2.20

2.3.2. Stabilirea semnificatiilor simbolurilor bazelor de orientare-pozitionare si a reazemelor utilizate la materializarea schemei de orientare-pozitionare optime

Fig. 2.21

[1]– cepuri;

[2]– placute;

[3]– mese;

[4]– prisma

[5]– mecanism tip menghină;

2.3.3. Proiectarea elementelor de orientare. [7]

Stabilirea soluțiilor (variantelor) de reazeme ce pot fi utilizate:

– reazeme plane : 1.1. cepuri;

1.2. plăcuțe (plăci);

1.3. masa masinii

Fig. 2.22

Fig. 2.23

Fig. 2.24

Reazem de tip mandrina cu 2 fălci mobile [7]

Alegerea soluțiilor (variantelor) optime de reazeme

Varianta de reazem plan aleasă este plăcuța , iar subvarianta aleasă este corpul dispozitivului.

Fig. 2.25

Avantaje:

precizie ridicată;

suprafață mare de contact;

ușurința rectificării suprafeței active;

protejarea corpului dispozitivului;

complexitate scăzută;

întreținere ușoară;

Dezavantaje:

strângerea semifabricatului se face cu forțe reletiv mari;

suprafața activă se uzează ușor;

Pentru reazem tip menghină voi alege mandrina acționată prin pene și pârghii cu două fălci.

Alegerea materialelor și a tratamentelor reazemelor [5], [8]

Pentru cep fix: Material: OLC15

Tratament termic: – cementat pe adâncimea de 0.8-1.2 mm

– călit la 55-60 HRC

Muchiile ascuțite se vor teși

Pentru plăcuțe : Material : OLC 10

OLC 15 Tratament termic: – cementare pe adâncimea de 0,8 – 1,2 mm

– călire

Pentru fălci: Material : OLC 45

Tratament termic: – îmbunătățire

Dimensionarea reazemelor

Pentru placuta (reazem tip plan)

L=80mm

l=40mm

h=30mm

Fig. 2.26

Pentru mecanismul de tip menghina vom alege un dispozitiv tip mandrina actionata prin pene și pârghii cu două fălci.

Fig. 2.27

Fig. 2.28

Alegerea ajustajelor, toleranțelor (abaterilor limită) și a rugozităților reazemelor

Rugozități:

Plăcuțe:

Suprafața activă, Ra = 3.2 m;

Suprafața de montare, Ra = 3,2; 6,3 m;

Celelalte suprafete 12,5m;

Cepuri fixe:

Suprafața activă plana, Ra = 1,6 m;

Suprafața frontala de montare, Ra =1,6 ; 3.2 m;

2.4 Elaborarea schemei optime de strângere. [9]

Schemele de strângere (fixare) (SF) sunt reprezentări grafice ce conțin schemele optime de orientare (SO-O) la care se adaugă elementele specifice strângerii:

direcția, sensul, punctul de aplicație și mărimea forțelor și momentelor ce solicită piesele în regimuri tranzitorii și în regim stabil de prelucrare, măsurare (control), asamblare (montare);

forțe și momente masice;

forțe și momente de prelucrare (așchiere), măsurare (control), asamblare (montare);

forțe și momente cu caracter secundar (frecări cu mediul, cu lichidele de așchiere, cu reazemele);

direcția, sensul, punctul de aplicație și mărimea forțelor de strângere:

– principale s;

– prealabile (inițiale, de prestrângere, de reglare, orientare) Sp;

– suplimentare Ss;

direcția, sensul, punctul de aplicație și mărimea forțelor de frecare:

– dintre piesă și reazeme;

– dintre piesă și elementele de strângere sau orientare-strângere;

cursele de strângere (slăbire) Cs;

elementele geometrice necesare în calcului forțelor, curselor și erorilor de strângere.

2.4.1 Elaborarea schemelor de strângere tehnic posibile (S.S. – T.P.)

Schemele de strângere tehnic posibile (SS-TP) rezultă din combinarea logică compatibilă (convergentă, viabilă tehnic) a următorilor parametri specifici schemelor de strângere:

– suprafețele de strângere;

– tipul forțelor de strângere necesare:

– principale S;

– prealabile Sp;

– suplimentare Ss;

– caracteristicile forțelor de strângere:

– număr;

– succesiune (ordine);

– direcție;

– sens;

– punct de aplicație;

– mărime;

– caracter (constant; variabil);

– cursa de strângere (slăbire).

Amplasamentul fortelor de strângere trebuie astfel stabilit încat acțiunea lor să nu provoace deplasări, rotiri sau deformari ale piesei orientate in dispozitiv, sa asigure o stabilitate statica si dinamica maxime in timpul prelucrarii cu consum minim de energie.

Forțele de strângere pot fi aplicate:

simultan sau succesiv;

concentrate în unul sau mai multe puncte sau uniform distribuite pe bază de strângere.

2.5 Proiectarea elementelor si mecanismelor de strangere sau de centrare-strangere pentru materializarea schemei optime de strangere [9]

2.5.1 Stabilirea solutiilor de mecanisme de strangere sau de centrare si strangere care pot fi utilizate

Mecanism cu pană

Fig. 2.32

Mecanism cu șurub

Fig. 2.33

Mecanism cu excentric

Fig. 2.34

Mecanism cu pârghie

Fig. 2.35

Mecanism cu hidroplast

Fig. 2.36

Mecanism cu arc

Fig. 2.37

7. Mecanism de strângere tip mandrină cu pană și pârghie

Fig. 2.38

8. Strângere cu mecanism tip menghină cu trei puncte de aplicare a forței

Fig. 2.39

2.5.2 Alegerea solutiilor optime de mecanisme de strangere sau de centrare si strangere

Varianta de mecanism de strângere aleasă este strângerea cu mecanism de strângere tip mandrinâ cu panâ și pârghie.

2.5.3 Dimensionarea mecanismelor

Fig. 2.40

2.6 Proiectarea schemei de acționare și proiectarea elementelor și mecanismelor componente [6]

2.6.1. Elaborarea schemei de acționare

Alegerea modului de acționare

În funcție de modul cum este aplicată forța de acționare a mecanismului de fixare sau de centrare și fixare dispozitivele pot fi:

cu acționare manuală;

cu acționare mecanizată.

Sistemul care se pretează cel mai bine tipului de mecanism de centrare-strângere ales este acționarea mecanizată.

Alegerea tipului de acționare mecanizată

Acționarea mecanizată se utilizează în cazul dispozitivelor cu mai multe locuri de strângere, când forțele de strângere sunt mari, când se cer precizii ridicate ale suprafețelor prelucrate și când se cere creșterea productivității prelucrării.

Acționarea mecanizată este specifică producției de serie mare și de masă.

În funcție de natura energiei utilizate, acționarea mecanizată poate fi:

pneumatică;

hidraulică;

pneumo-hidraulică;

mecano-hidraulică;

mecanică;

electromecanică;

cu vacuum;

magnetică;

electromagnetică.

Construcțiile utilizate în acest scop sunt cunoscute sub denumirea de sisteme (instalații) de acționare, iar mecanismele ce constituie componentul de bază al acestora, sunt cunoscute sub denumirea de mecanisme (motoare) de acționare.

Acționarea pneumatică

Acționarea pneumatică reprezintă un mod de acționare mecanizată, caracterizată prin aceea că forța de acționare este realizată de aerul comprimat ce apasă asupra pistoanelor sau membranelor unor motoare cunoscute sub denumirea de motoare pneumatice.

Avantaje:

creșterea productivității prelucrării prin reducerea timpilor auxiliari de strângere-slăbire a semifabricatelor;

reducerea efortului fizic depus de muncitor în timpul procesului strângerii-slăbirii semifabricatelor;

realizarea de forțe constante de strângere a căror valoare poate fi ușor controlată în timpul prelucrării, ceea ce duce la eliminarea erorilor de strângere;

determinarea cu precizie mare a mărimii forțelor de strângere și menținerea constantă a acestora;

motoarele și aparatele ce intră în structura instalațiilor de acționare pneumatică sunt, în cea mai mare parte normalizate;

la temperaturi scăzute ale mediului înconjurător aerul comprimat nu îngheață în conducte.

Dezavantaje:

crește costul dispozitivelor acționate pneumatic;

randament scăzut în cazul utilizării unor conducte lungi cu multe coturi.

Acționarea hidraulică

Acționarea hidraulică reprezintă un mod de acționare mecanizată, caracterizată prin aceea că forța de acționare este realizată de ulei ce apasă asupra pistoanelor sau membranelor unor motoare cunoscute sub denumirea de motoare hidraulice.

Avantaje:

forțe mari;

spațiu disponibil mic;

asigură autofranarea;

durata de exploatare mai mare decât la cel pneumatic;

uzură redusă;

Dezavantaje:

complexitate constructivă;

cursă limitată;

cost ridicat;

Alegerea variantei de acționare

Acționarea pneumatică reprezintă varianta optimă de acționare a mecanismului de centrare-strângere ales din următoarele considerente:

datorită forțelor de fixare mari;

greutate relativ scăzută;

suportă supraîncălziri fără pericol de avarii;

alimentare comodă cu energie;

posibilități mari de reglare a vitezei și forței dezvoltate.

Scheme tipice de utilizare a acționării pneumatice cu dublă acțiune [6]

Fig. 2.41

15 – drosel; 16 – distribuitor; 17 – Supapa de sens unic;

18 – Releu de presiune;

19 – ungator 20 – manometru; 21 – regulator de presiune;

22 – filtru de aer;

23 – Robinet de trecere; 24 – conducte; 25 – rezervor de aer.

Exemplu de utilizare a acționării pneumatice în cazul în care ansamblul dispozitiv-semifabricat este orientat și fixat pe masa mașinii-unelte.

Aceasta va pleca de la schema optimă de strângere la care se va adăuga mecanismul de strângere sau centrare-strângere precum și elementele și mecanismele componente ale acționării.

Fig. 2.42 [11]

2.6.2. Proiectarea componentelor schemei de actionare [6]

Motoare pneumatice normalizate ce pot fi montate separat de corpul dispozitivului sau atașate pe corpul dispozitivului:

Motor pneumatic cu piston cu dublu efect pentru dispozitive

Fig. 2.43

Motor pneumatic cu piston cu simplu efect pentru dispozitive

Fig. 2.44

Supapă de siguranță Regulator de presiune

Fig. 2.45 Fig. 2.46

Ungător

Fig. 2.47

Filtru de aer

Fig. 2.48

2.6.3 Alegerea variantei optime

Pentru motorul pneumatic, s-a ales varianta: Motor cu piston cu dublă acțiune.

Fig. 2.49

Dimensionarea componentelor motorului

Fig. 4.50

Q = 280 [daN]

Ca = 10mm

2.7. Analiza tehnico-economica la lucrul cu dispozitivul proiectat

Spre deosebire de studiul tehnico-economic care se efectuează înaintea proiectării propriu-zise, analiza tehnico-economică se efectuează după elaborarea desenului de ansamblu, adică dupa terminarea proiectului dispozitivului.

Analiza tehnică

Se rezumă, la verificarea posibilităților de a obține precizia cerută la utilizarea dispozitivului proiectat, prin compararea preciziei probabile care se poate obține cu dispozitivul proiectat, cu precizia cerută la operația respectivă de prelucrare, control, asamblare, etc.

La determinarea preciziei probabile se au în vedere toate abaterile specifice operației respective, pentru fiecare condiție de precizie.

Proiectantul de dispozitive trebuie să își concentreze atenția asupra analizei și evaluării abaterilor erorilor introduse de dispozitiv, pentru a putea lua masurile constructive și de execuție, în vederea asigurării preciziei de prelucrare, control, asamblare, impusă de operația respectivă.

Abaterile de orientare, poziționare și de strângere au fost deja determinate, iar celelalte abateri, dacă, nu au fost stabilite în etapa 4 vor fi stabilite acum.

Dacă condiția de precizie nu este satisfacută se analizeaza abaterile introduse de dispozitiv și se caută soluțiile pentru asigurarea condițiilor de prelucrare, control, masurare. Precizia fiind asigurată, în cazul nostru, se poate trece la analiza economică.

Analiza economică

Constă în verificarea condiției de rentabilitate economică a prelucrării, controlului sau asamblării cu dispozitivul proiectat. Această rentabilitate se poate aprecia pe baza unor indicatori și/sau indici economici.

În cadrul proiectului se va determina procentul de creștere a productivității muncii ca urmare a echipării cu dispozitive

În care este norma de timp necesară realizării operației cu elemente și mecanismele din dotarea mașinii-unelte și = 9 min iar este norma de timp necesară realizării operației cu ajutorul dispozitivului proiectat și este egală cu 5 minute.

O condiție este ca >

Aceasta se realizează prin urmatoarele căi principale:

Eliminarea sau reducerea operațiilor de trasare

Eliminarea sau reducerea timpilor ajutători, pentru verificarea poziției suprafețelor de prelucrat, în raport cu mașina-unealtă și cu scula unealtă.

Reducerea timpilor ajutători pentru slăbirea pieselor