Материал: Корпус1

4 - ось вращения инструмента/шпинделя.

А_Δ - глубина обрабатываемого паза относительно плоскости верхнего основания, Т =0,52 мм. Требование чертежа (деталь).

А₁ – расстояние от оси шпинделя станка до поверхности стола станка,

Т =0,002 мм (станок);

А₂ - расстояние между верхней и нижней плоскостей основания приспособления. Т =0,01 мм (приспособление)

А₃ – радиус фрезы, Т =0,005 мм (инструмент).

Решим обратную задачу расчета линейных размерных цепей, т.е. по известным параметрам составляющих звеньев размерной цепи определим параметры её замыкающего звена и сравним их с параметрами, установленными в технических условиях, последовательно проводя анализ следующих методов достижения точности замыкающего звена: полной взаимозаменяемости, вероятностно-статистический, групповой взаимозаменяемости, пригонки, регулировки. Причем, наиболее предпочтительным из них, очевидно, является метод полной взаимозаменяемости.

Метод полной взаимозаменяемости.

Номинальный размер замыкающего звена равен:

А_Δ = 29 мм.

Рассчитываем средние отклонения полей допусков составляющих звеньев:

Е_С1 = = 0 мм.

Е_С2 = = 0 мм.

Е_С3 = = 0 мм

Среднее отклонение замыкающего звена: Е_СΔ = -0,01.

Допуск замыкающего звена:

Т_Δ = Т₁ + Т₂ + Т₃

Т_Δ = (0,001–(– 0,001))+(0,01-(-0,01) +(0,0025-(-0,0025)= 0,027 мм.

Допуск исходного звена:

[Т_Δ] = [ES_Δmax] – [EI_Δmin] = 0,26 – (– 0,26) = 0,52 мм.

Т.к. Т_Δ = 0,027 мм < [Т_Δ] = 0,52 мм, то допуски составляющих звеньев можно оставить без изменения.

Предельные размеры замыкающего звена:

ЕS_Δ = Е_СΔ + ∙ Т_Δ = 0+ ∙ 0,027 = 0,01 мм.

ЕI_Δ = Е_СΔ – ∙ Т_Δ = 0 – ∙ 0,027 = – 0,01 мм.

Сравниваем полученные результаты с заданными:

А_Δmin = – 0,26 мм > [А_Δmin] = - 0,01 мм.

А_Δmax = 0,26 мм > [А_Δmax] = 0,01 мм.

Следовательно, изменения предельных отклонений размеров составляющих звеньев не требуется.

Таблица 1

Исходя из того, что результаты расчета по наиболее предпочтительному методу допускают его использование, принимаем в качестве метода достижения точности метод полной взаимозаменяемости.

Так как основные звенья размерной цепи принадлежат детали – корпус приспособления и исполняются при изготовлении/механической обработке данной детали, то требования на сборочном чертеже не предъявляются, и должны быть выполнены при изготовлении детали – корпус приспособления.

3 Расчёт приспособления на усилие зажима

Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:

1. Определение сил и моментов резания.

2. Выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.

3. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Р_з .

4. Расчет коэффициента надежности закрепления К.

5. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Р_и .

6. Расчет диаметров силовых цилиндров пневмо- и гидроприводов.

Определение сил и моментов резания

Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

Действующие на заготовку силы и моменты резания определяются по формулам:

Величина силы резания при фрезеровании определяется по формуле

, (Н) (1)

С_р=68, Х_р=0,86; y_р=0,74; z_р=1,00; q_p=-0,86; D=20мм; B=20 мм.

160 (Н).

Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами.

В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения (зависит от многих факторов). При использовании приспособлений его определение связано с определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных сочетаний контактных поверхностей, различающихся по форме, состоянию поверхности, твердости и т.д. Значения коэффициента трения для некоторых сочетаний контактных поверхностей приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Значение коэффициента трения f

3.1 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Рз.

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов

, (2)

где сила резания при фрезеровании P_z=160 (Н).

Введем коэффициент надежности закрепления К:

Тогда сила зажима при данной схеме закрепления определяется по формуле

. (3)

Заготовка может переместиться лишь под действием силы Р.

Рисунок 3 - Схема действия сил

3.2 Расчет коэффициента надежности закрепления к.

Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.

Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора

, (4)

где К₀ =1,5 – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления;

К₁ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;

К₁ = 1,2 – для черновой обработки;

К₁ = 1,0 – для чистовой обработки;

К₂ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента. Выбирается по таблице 26;

К₃ =1,2– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании;

К₄ – учитывает непостоянство зажимного усилия;

К₄ = 1,3 – для ручных зажимов;

К₄ = 1,0 – для пневматических и гидравлических зажимов.

Таблица 2 - Значение коэффициента К₂

К₅ – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;

К₅ = 1,2 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 90⁰;

К₅ = 1,0 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;

К₆ – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку);

К₆ = 1,0 – для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;

К₆ = 1,5 – для опорного элемента с большой площадью контакта.

Величина К может колебаться в пределах 1,5…8,0. Если К меньше 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

Таким образом К=1·1,15·1,2·1,3·1·1,5=2,7.

Окончательно принимаем К=2,7.

Тогда:

(Н).

3.3 Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри

Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил).

. (5)

Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента, препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.

Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма – винтового, эксцентрикового, клинового, рычажного.

Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового, рычажного и эксцентрикового, рычажного и клинового и т.д.

Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой, так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом, чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.

Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.

Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Р_и , которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.

Расчетная формула для нахождения Р_и может быть получена на основе решения задачи статики – рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.

Рисунок 4 - Схема действия сил зажима

Величина усилия зажима определяется формулой

. (6)

где l₁=114 мм;

l₂=58 мм;

Рз=2160 Н.

(Н).

Диаметр пневмоцилиндра определяется по формуле

(7)

где D – рабочий диаметр мембраны, мм;

d – диаметр штока, мм;

р – давление рабочее в пневмосистеме, МПа.

Тогда получаем:

.

По конструктивным соображениям принимаем диаметр мембраны 80мм, тем самым обеспечиваем дополнительный запас по усилию прижатия заготовки.

4 Расчёт приспособления на прочность по слабому звену.

Прочность — одно из основных требований, предъявляемых к деталям и приспособлениям в целом. Прочность деталей может рассматриваться по коэффициентам запаса или по номинальным допускаемым напряжениям. Расчеты по номинальным допускаемым напряжениям менее точны и прогрессивны, но значительно проще.