2.1.2 Расчет погрешности базирования

В процессе обработки заготовки возникают отклонения от геометрической формы и размеров, заданных чертежом, которые должны находиться в пределах допусков, определяющих наибольшие допустимые значения погрешностей размеров и формы заготовки или детали. Окончательная или суммарная погрешность складывается из первичных погрешностей, которые образуются из погрешностей установки заготовки, настройки станка и самой обработки.

При выборе баз на последующих операциях необходимо стремиться использовать принцип совмещения баз, т.е. в качестве установочной базы использовать поверхность, являющуюся конструкторской или измерительной

б азой. Наибольшая точность будет получена, если установочная база совпала с измерительной и с конструкторской. Если измерительная база не совпадает с установочной, возникает погрешность базирования, т.е. разность предельных расстояний измерительной базы относительно установочного на заданный размер детали режущего инструмента.

В данном случае измерительная база совпадает с установочной. Погрешность базирования будет равна 0.

2.1.3.Расчет погрешности закрепления

Погрешностью закрепления ε_з называют разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения измерительной базы в направлении получаемого размера в следствии приложения к обрабатываемой детали силы зажима. Основная причина, влияющая на погрешность закрепления детали – деформация базовых поверхностей детали и стыков цепи, по которой передаются силы зажима. Большое внимание на погрешность закрепления оказывает форма и габаритные размеры обрабатываемой детали, точность и чистота базовых поверхностей, конструкция приспособления и постоянство сил зажима детали. Следовательно, погрешности закрепления необходимо определять для конкретных схем установки детали в приспособлении опытным путем.

В данном случае, так как смещение заготовки перпендикулярно выдерживаемому размеру , то погрешность закрепления будет равна нулю.

2.1.4 Расчет погрешности положения εпр.

Погрешность положения заготовки ε_пр вызываемая неточностью приспособления, определяется погрешностями при изготовлении и сборке ее установочных элементов ε_ус, износом последних ε_и, и ошибками установки приспособления на станке ε_с.

Составляющая ε_ус характеризует неточность положения установочных элементов приспособления. Технологические возможности изготовления приспособлений обеспечивают ε_ус в пределах 0-15 мкм ([2] стр.19)

Составляющая ε_и характеризует износ установочных элементов приспособления. Величина износа зависит от программы выпуска изделий, их конструкции и размеров, материала и массы заготовки, состояние ее базовой поверхности, а также условий установки заготовки в приспособление и снятие ее. Изнашивание опор с развитой несущей поверхностью протекает равномерно и величина износа определяется по формуле:

(2)

где N – число контактов заготовки с опорой, N = 15000;

β₂ = 0,4-0,8

По формуле (5) определяем:

Износ опор ограничивают расчетной величиной и и контролируют при плановой периодической проверке приспособлений. Если износ достигает предельно допустимой величины, производят смену опор.

Составляющая ε_с выражает погрешность установки приспособления на станке, обусловленную смещением корпуса приспособления на столе станка. В данном случае погрешность установки приспособления на столе

станка равна нулю, т.к. данное приспособление является передвижным.

Величины ε_ус, ε_и и ε_с – это расстояния между предельными

проекциями измерительной базы обрабатываемых заготовок на направление выполняемого размера. Они представляют собой поля рассеянных случайных величин. При использовании приспособлений в серийном производстве

(3)

г де t – коэффициент определяющий долю возможного брака, %; рекомендуется принимать t = 3; λ₁ и λ₂ – коэффициенты зависящие от кривой распределения; для кривой равной вероятности λ₁ = 1/3; для кривой Гаусса λ₂ = 1/9 ([2] стр. 22).

По формуле (6) определяем:

По формуле (1) определяем погрешность установки

2.1.5 Расчеты допусков и посадок приспособления

Расчеты допусков и посадок выполняют для ответственных размеров в сопряжении станочных приспособлений.

Имеются следующие три группы размеров СП, их сборочных единиц и деталей:

1. Свободные размеры ( например, габаритные размеры корпуса приспособления), которые не влияют на точность обработки заготовок. Их назначают из конструктивных соображений с учетом стандартов на заготовки деталей приспособлений и действующих сортаментов материалов, а также с учетом необходимости уменьшать габаритные размеры, металлоемкость и трудоемкость изготовления.

2. Размеры деталей и сборочных единиц СП, не влияющие непосредственно на точность обработки заготовок (например, размеры выталкивателей и некоторых других вспомогательных механизмов; диаметры отверстий под запрессованные штифты и т.п.). Эти размеры и допуски на них назначают с учетом соответствующих стандартов на детали и сборочные единицы СП или на основе производственного опыта.

3 . Размеры, существенно влияющие на точность обработки заготовок (например, координаты и размеры отверстий кондукторных втулок, диаметры рабочих шеек цилиндрических оправок, размеры установочных элементов для ориентации СП относительно системы координат станка с ЧПУ и т.д.).Как правило, их назначают на основе имеющегося опыта в зависимости от требований к точности обработки. Расчетно-аналитические методики определения допусков разработаны лишь для некоторых частных случаев.

Допуски на координирующие и установочные размеры.

Допуски на координирующие и установочные размеры СП (например, координаты кондукторных втулок, расстояние от поверхности установа «под щуп» до опор фрезерного приспособления и т.п.) определяют по формуле

(4)

где ITL_Д – допуск на выполняемый размер L_S детали; ITL_П – допуск на размер Lп приспособления, влияющий на точность размера d_Д; ω – допустимое смещение заготовки относительно опор приспособления при установки по охватывающим и охватываемым поверхностям на пальцы, отверстия, выступы и т.д.; ψ – коэффициент ужесточения допуска ITL.

Определяем исполнительный размер диаметра паза и допуск на координирующий размер приспособления.

Исполнительный диаметр фланца Ø80g6 мм, а диаметр оправки Ø80Н7 мм.

При расчете исполнительных размеров установочных элементов СП исходят из допустимого смещения: для посадок с зазором, когда положение обработанной поверхности задано зависимым допуском расположения

(5)

В соответствии с таблицей коэффициент ужесточения Ψ=0,5.

Из условия удобной установки допустимое смещение ω = 0,03мм.

Допуск составляет 0,019мм

И з выражения (7)

Из условия (8)

Допуск для обработки отверстий на проход под винты, болты и резьбу обычно составляет ±0,05…±0,1 мм и определяется по формуле

Максимальный зазор между фланцем и оправкой

2.2 Расчет усилий закрепления детали в приспособлении

Определение усилий зажима, необходимых для надежного удержания обрабатываемых деталей, является основой для установления расчетно-конструктивных параметров силовых цилиндров, приводов и зажимных устройств приспособлений. Расчет необходимых зажимных сил выполняется в следующем порядке.

1.Выбирается оптимальная схема базирования и закрепление детали. При этом следует определить места расположения и размеры установочных элементов в приспособлении, составить схему закрепления детали, т.е. определить места положения и направления действия зажимных сил и их моментов. Места приложения сил выбирают исходя из условий наибольшей жесткости, устойчивости крепления и минимальной деформации детали. По заданным режимам резания следует определить величину, направление и место приложения сил резания для наиболее неблагоприятного случая, требующего наибольших зажимных сил. Силы зажима и резания следует направлять на опоры.

2.На составленной схеме изображаются стрелками все приложенные к детали силы, стремящиеся сдвинуть или повернуть деталь в приспособлении (силы резания и их моменты) и удерживающие ее (зажимные силы, силы трения и реакции опор). В некоторых случаях учитываются и объемные силы (центробежные и масса детали).

3 .Вводится коэффициент надежности закрепления k, учитывающий возможное увеличение силы резания в процессе обработки. Величины коэффициента запаса k устанавливается дифференцировано с учетом конкретных условий обработки и закрепления детали. Определяется он по формуле

k= k₀ k₁ k₂ k₃ k₄ k₅ k₆, (6)

где k₀ – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления. Для всех случаев рекомендуется принимать k₀ = 1,5. Величины, взятые в скобки, являются частными коэффициентами запаса: k₁ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках. При черновой обработке k₁ = 1,2, при чистовой и отделочной k₁ = 1; k₂ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания от затупления режущего инструмента, k₂ = =1-1,8; k₃ – коэффициент, учитывающий условия обработки при прерывистом резании, k₃ = 1,2; k₄ – коэффициент, характеризующий погрешность зажимного устройства. Для ручных зажимов k₄ = 1,3, для пневматических, гидравлических и других устройств. Развивающих постоянную силу зажима k₄ = 1; k₅ - коэффициент, характеризующий степень удобства расположения рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном их расположении k₅ = 1, при неудобном k₅ = 1,2; k₆ – коэффициент, учитывающий только наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку на опорах; при установке на точечные опоры k₆ = 1, при установке на пластины опорные k₆ = 1,5.

4.Устанавливаются усилия зажима. Величины зажимного усилия определяется на основе решения задачи статики на равновесие детали под действием всех приложенных к ней сил и моментов. В практике конструирования приспособлений в зависимости от применяемых методов обработке имеет место несколько характерных схем расчета зажимных сил.

П о найденной силе зажима рассчитываются зажимные механизмы приспособлений, определяется сила на штоке, а по ней основные размеры силовых цилиндров. Установление минимального допустимого зажимного усилия особенно важно при использовании пневматических, гидравлических и других силовых приводов, так как от него зависят габариты, масса и стоимость зажимных устройств. Зажимные устройства следует проектировать на основе максимального использования стандартных деталей и сборочных единиц.

Определение усилия зажима при протягивании.

В процессе обработки заготовки протягиванием, инструмент находится под действием осевого усилия Р₀. На горизонтально-протяжном станке модели 7523 заготовка остается не подвижна, движение протяжки возврартно-поступательное. Сначала необходимо определить силу резания при обработке, а затем уже определиться с диаметром болта, который способен обеспечить такую силу зажима, которая будет больше чем сила резания на коэффициент запаса равный 1,5. При протягивании следует, исходя из геометрических параметров протяжки, рассчитать периметр резания - наибольшую суммарную длину лезвий всех одновременно режущих зубьев.

где

            B - периметр резания, равный длине обрабатываемого контура заготовки

            Z_l – наибольшее число одновременно режущих зубьев

где

            l – длина обрабатываемой поверхности

            t – шаг режущих зубьев

,

Подача на зуб Sz также заложена в конструкции протяжки и равна размерному перепаду между соседними режущими зубьями.

После расчета периметра резания рассчитывается скорость резания:

N – мощность протяжного станка, кВт

 - КПД протяжного станка

Р – сила резания на 1 мм длины лезвия (см таблицу 1)

Sz, мм	0,01	0,02	0,03	0,04	0,06	0,08	0,10	0,12	0,14	0,16
Сталь	85	125	161	187	232	280	325	375	425	472
Чугун	75	89	115	134	166	200	236	268	303	336