10.2 Определение усилия закрепления детали

На рисунке 16 показаны все силы резания, действующие на деталь.

Рисунок 16 – Силы при обработке детали

Силы резания определены в пункте 9.2.30.1 данного отчёта:

— осевая (сила подачи): ;

— тангенсальная: ;

— радиальная: ;

В соответствии с рисунком 16, возможные варианты потери базирования:

1 Сдвиг детали вправо под действием осевой силы (силы подачи) .

2 Кручение заготовки от тангенсальной силы .

Расчётную схему для определения усилия закрепления приведём на рисунке 17.

Рисунок 17 – Расчётная схема для определения усилия закрепления при сдвиге детали

Базирующие плоскости оправки заменены пятью реакциями R_2,3,4 и R_5,6, реакцией от торцевой поверхности R₁ пренебрегаем, так как она не будет превышать 10% от максимальной силы. Реакции опор R_2,3,4 и R_5,6 на каждом шлице будут компенсировать друг друга, поэтому в расчёте они не учитываются.

Силой трения, возникшей от всех реакций опор f R_5,6 также пренебрегаем, так как данное упрощение расчётной схемы ведёт к увеличению силы закрепления.

Коэффициент трения между поверхностями заготовки и шлицевой оправки принят равным [9, Т2, с. 284];

1 Сдвиг детали в горизонтальном направлении от силы

При сдвиге детали в горизонтальном направлении от силы , между деталями возникают силы трения ;

Усилие закрепление, исходя из того, что деталь должна находиться в равновесии (быть неподвижно закреплена).

Сумма сил на ось X:

2 Кручение заготовки от тангенсальной силы

Расчётный случай взят как для закрепления заготовки в гидропластмассовом патроне, расчётная схема приведена на рисунке 18.

Рисунок 18 – Расчетная схема для определения усилия закрепления при возможности её поворота

Сила закрепления для данной схемы определится выражением:

– наружный диаметр обточки;

– базирующий диаметр шлица;

Для проектируемой оправки значения будут равны 0, а значит усилие закрепления равно:

Коэффициент запаса:

; ; ;

Все значения коэффициентов берутся из [9, Т1, с.283-284].

 — гарантированный коэффициент запаса ( );

 — учитывает неровности поверхности ( );

 — учитывает увеличение сил резания вследствие затупления инструмента ( для , для ; для );

 — учитывает прерывистость обработки ( );

 — учитывает непостоянство силы зажима ( );

 — коэффициент, учитывающий эргономику зажима ( );

 — коэффициент непостоянства точек контакта ( ).

Потребное усилие зажима равно:

Для дальнейших расчётов принято наибольшее усилие закрепления

10.3 Расчёт клинового механизма

Для расчёта клинового механизма необходимо определить усилие закрепления, приходящееся на один шлиц оправки, оно равно:

где, – число шлицев.

Угол клина принимается из условия расклинивания механизма за счёт упругих сил оправки.

Исходя из соображений технологичности и удобства в изготовлении, угол клина принят .

Расчётные схемы для определения усилия заклинивания и расклинивания представлены на рисунке 19.

Рисунок 19 – Расчётная схема для определения силы расклинивания

Необходимое усилие заклинивания равно:

где – угол трения между клином и толкателем;

Коэффициент усиления клина равен:

Усилие расклинивания, которое необходимо для данного механизма будет равно:

Усилие расклинивания получилось отрицательным, а значит, обеспечено надёжное расклинивание клинового механизма, после снятия усилия, за счёт упругих деформаций в оправке.