Расчёт приспособления на точность
На основании заданной точности исполнительного размера детали рассчитаем допустимые погрешности изготовления и сборки элементов приспособления, влияющие на точность исполнительного размера детали.
Точность изготовления и сборки приспособления рассчитаем по формуле:
,
где Т – допуск выполняемого размера, мм; по 12-му квалитету Т=0,62 мм;
kТ – коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений
с
оставляющих
величин от закона нормального
распределения; kТ=1,1;
ω– экономическая точность обработки, мм; по 12-му квалитету ω=0,3 мм;
kТ1 –коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках; kТ1=0,8
; kТ2 –коэффициент,
учитывающий долю погрешности обработки
в суммарной погрешности, вызываемой
факторами, не зависящими от приспособления;
kТ2=0,6;
,
,
,
,
– соответственно погрешности базирования,
закрепления, установки приспособления
на станке, положения детали из-за износа
установочных элементов приспособления,
перекоса (смещения) инструмента.
Погрешность
базирования при установке в патроне:
,
так как совмещены технологическая и
измерительная базы детали.
В ряде случаев, особенно когда применяются пневматические, гидравлические и другие зажимные устройства, обеспечивающие постоянство усилия зажима, погрешность закрепления ( ) можно исключить из расчётов.
Тогда,
мм.
Погрешность положения детали из-за
износа установочных элементов
приспособления
.
Погрешность от перекоса или смещения
инструмента определяется точностью
настройки или направления инструмента
относительно положения обрабатываемой
детали, так как настройка инструмента
осуществляется по шаблону, то
.
Полученные значения подставляем в формулу:
.
Получаем, что условие
выполняется. Это означает, что с помощью
данного приспособления можно получать
размеры по 12–му квалитету точности.
Силовой расчёт приспособления
Произведём расчёт клинового патрона на усилие зажима при силе резания Pz, Н (см. расчёт режимов резания – максимальная сила на рассматриваемой операции).
Обрабатываемая деталь находится в равновесии вследствие действия сил как возникающих в процессе обработки, так и зажима и реакций опор. Основными силами процесса обработки являются силы резания. При расчёте сил зажима не учитываем силы веса, центробежные и инерционные, возникающие при определенных условиях обработки.
Величина сил зажима рассчитывается, исходя из условия равновесия всех перечисленных сил при полном сохранении контакта базовых поверхностей обрабатываемой детали с установочными элементами приспособления и при
и
сключении
возможности сдвига в процессе обработки.
При расчётах следует определить требуемую
силу зажима с учётом коэффициента запаса
(k),
предусматривающего возможное увеличение
силы резания из-за затупления режущего
инструмента, неоднородности обрабатываемого
металла, неравномерности припуска,
непостоянства установки, ненадлежащего
закрепления заготовки и т.д.
Определяем усилие зажима W, Н, заготовки согласно выбранной расчётной схеме и силе резания Рz (см. Рисунок ).
Усилие зажима трёхкулачкового самоцентрирующего патрона, используемого в качестве приспособления для коротких деталей, определяется по формуле:
,
где WО – усилие, оказываемое одним кулачком, Н; К – коэффициент запаса; М – крутящий момент, Н мм; М=50,16 Н∙м; f – коэффициент трения рабочих поверхностей кулачков; f=0,35; D –диаметр зажимаемой поверхности, мм; D=64,6 мм;
Коэффициент запаса, рассчитывается применительно к конкретным условиям по формуле:
К = Ко×К1×К2×К3×К4×К5×К6,
где Ко = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса; К1 = 1,2 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности для черновой обработки;
К2 = 1,25 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента; К3 = 1,2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при точении; К4 = 1 – коэффициент, учитывающий постоянство зажима при использовании пневматического привода (пневмоцилиндра); К5 = 1 – коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов; К6 = 1,5 – коэффициент, учитывающийся только при наличии крутящих моментов.
К = 1,5×1,2×1,25×1,2×1×1×1,5 = 4,05.
Усилие на пневматическом цилиндре 3-х кулачкового патрона с клиновым приводом (Q) рассчитывается по формуле [1, с.210]:
Q
=
,
где k1 – коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения в патроне; К1=1,05; f1 – коэффициент трения в направляющих кулачков; f1=0,1; l – вылет кулачка от его опоры до центра приложения усилия зажима, мм; l=45мм; l1 – длина направляющей части кулачка, мм; l1=125мм; β – угол клина; β=12º; φ – угол трения на наклонной поверхности клина; φ=2º50' [1, с. 239]; D1 – диаметр обрабатываемой поверхности, мм; D1=46 мм; D – диаметр зажимной поверхности, мм; D=64,6 мм.
Q
=
=5642
Н
Находим диаметр пневматического цилиндра Dц, мм
Dц
= 1,13
,
где p – давление воздуха МПа, p= 0,6 МПа; η – коэффициент полезного действия привода; η = 0,9.
Dц
= 1,13
=96
мм.
По ГОСТ 15608-70 принимаем ближайшее большее значение диаметра цилиндра
Dц =100 мм.
Тогда диаметр штока (dшт) пневматического цилиндра равен
dшт = 32 мм.