4. Расчет усилия закрепления заготовки

4.1. Расчет сил зажима.

Выбираем уравнение равновесия и формулу для расчета зажимных сил, предупреждающих смещение заготовки, из условия обработки детали.

Смещение заготовки предупреждается силами трения, возникающие в местах контакта заготовки с опорами и зажимными элементами. Формула силы закрепления.[1]

Где P - сила резания,

f₁ и f₂=0,25 - коэффициенты трения заготовки с установочными и зажимными элементами,

к- коэффициент запаса равный.

,

где к₀=1,5 – коэффициент учитывающий неточность расчетов,

к₁=1,2 – коэффициент учитывающий наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, что вызывает увеличение сил резания,

к₂=1,3 – коэффициент учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента табл12.,

к₃=1,2 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании,

к₄=1,3 – коэффициент характеризующий зажимное устройство с точки зрения постоянства развиваемых им сил,

к₅=1,2 – коэффициент характеризующий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах,

к₆=1,5 – коэффициент учитывающийся только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку.

.

,

Так как в приспособлении четыре зажимных элемента, то сила закрепления на каждом будет равна:

Необходимая сила зажима в месте контакта прихвата и заготовки:

4.2. Определение диаметра резьбы болта.

Определяется номинальный диаметр резьбы винта по формуле:

где С = 1,4 – коэффициент для основной метрической резьбы,

Q – сила зажима,

[σ] = 80… 100 – допустимое напряжение растяжения (сжатия), для стали 45.

,

Принимаем d=16 мм, по расчету d не должно быть меньше 15,46 мм, принимаем диаметр резьбы винта М16.

4.3. Расчет момента развиваемого на рукоятке.

Рассчитываем момент, развиваемый на рукоятке, для получения заданной силы закрепления Q.

,

где r_ср – средний радиус резьбы; α – угол подъема резьбы; ρ – угол трения в

резьбе; М_тр – момент трения на опорном торце гайки или винта.

.

Принимаем α=2°30’, ρ=10°30’, r_ср=0,45, D_н=1,7d, d_B=d и f=0,15 получим приближенную формулу для момента на опорном торце гайки.[4]

.

Момент открепления винтового зажима при ρ>α.

.

Слабым звеном в приспособлении является резьба болта. Расчёт слабого звена приспособления на прочность не производится, так как ранее был произведён расчёт номинального диаметра болта.

5. Расчет приспособления на точность

При обработке партии заготовок на станке при настроенном на размер режущем инструменте, в приспособлении на точность получаемых размеров, форму и расположение обрабатываемой поверхности влияют различные технологические факторы и параметры системы СПИД.

Технологическая операция по точности считается выполнимой при соблюдении условия:

где - суммарная погрешность обработки;

- допуск на соответствующий размер обрабатываемой поверхности, заданный чертежом.

В суммарную погрешность обработки входят следующие составляющие:

- погрешность базирования заготовок в приспособлении;

- погрешности, возникающие в результате деформации заготовки и установочных элементов приспособления под действием усиления зажима;

- погрешность установки приспособления на станке;

- погрешность, возникающая в результате неточности изготовления приспособления;

- погрешность перекоса и смещение режущего и вспомогательного инструмента, вызываемая наличием эксплуатационного и конструктивного зазора между инструментом и направляющими его элементами приспособления;

- погрешность, возникающая в результате износа установочных элементов приспособления;

- погрешность обработки, возникающая в результате упругих деформаций системы СПИД под действием сил резания;

- погрешность обработки, вызываемая размерным износом инструмента;

- погрешность настройки станка на размер;

- погрешность, возникающая в результате геометрической неточности станка;

- погрешность, возникающая в результате температурных деформаций СПИД.

Для выявления доли допуска получаемого размера заготовки, который можно выделить на неточность изготовления приспособления с учетом нормального распределения составляющих суммарной погрешности обработки у партии деталей можно воспользоваться выражением:

к₁ =0,82 - коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках.

к₂ =0,6 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления ( , , , , ).

=0 мм; т. к совпадают технологическая и измерительная база

=0,16 мм; установка на точечные опоры и винтовой зажим;

где S=0,022 – максимальный зазор в сопряжении: шпонка-Т-образный паз стола, мм;

l_д=525 – длина обрабатываемой поверхности детали, мм;

L=455 – расстояние между направляющими шпонками, мм.

= 0 – так как в приспособлении нет направляющих элементов.

= 0,024 мм, погрешность износа элементов приспособления вычисляем по формуле:

,

где β₂=0,002 – постоянная, зависящая от вида установочных элементов, условий контакта выбираем (по табл.,3.7[3]);

N=12000 – количество контактов заготовки с опорой в год;

= 0,17 мм, выбираем из (табл. 3.15 [3])