2.5 Расчёт усилия зажима заготовки в приспособлении

Сила Q, необходимая для закрепления заготовки, должна предотвратить возможный отрыв заготовки от установочных элементов приспособления, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление в процессе обработки.

Для схемы, приведенной на рис. 2.2 описание может быть следующим. При фрезеровании со стороны инструмента на заготовку воздействуют вертикальная и P_v горизонтальная P_h составляющие силы резания, а также составляющая силы резания P_x. Сила P_v стремится сдвинуть заготовку относительно ее оси. Этому противодействуют две силы трения F_тр.1 возникающие в местах контакта обрабатываемой детали с приспособлением и сила трения F’_тр.1 возникающая в месте контакта зажимного устройства и заготовки. Сила P_v стремится повернуть обрабатываемую деталь относительно ее оси. Этому противодействуют моменты сил трения F_тр.2 возникающих в местах контакта опор с заготовкой и момент силы трения F’_тр.2, возникающий в месте приложения усилия Q. Сила P_x стремится прижать заготовку к приспособлению. Вследствие действия силы P_x и усилия закрепления Q будут возникать реакции в опорах R, в местах контакта заготовки и призмы. Сила P_x в данном случае, действует как составляющая усилия закрепления.

Рисунок 2.2 - Расчетная схема для определения усилий закрепления

Расчет усилия закрепления выполняется на основе составления уравнений равновесия заготовки. Число уравнений зависит от числа составляющих силы резания. Для каждой составляющей силы резания рассчитывается своя составляющая усилия закрепления. 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:

, (2.2)

К₀ = 1,5 - гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления; К₁ = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовке; К₂ = 1 - коэффициент, увеличение силы резания вследствие затупления инструмента; К₃ = 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при непрерывном резании; К₄ = 1 - коэффициент, учитывающий непостоянство зажимного усилия; К₅ = 1 - коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток при ручном закреплении заготовок; К₆ = 1,5 - коэффициент, учитывающий неопределенность контакта заготовки с установочными элементами.

Тогда коэффициент надежности равен:

К = 1,5 * 1,2 * 1 * 1,2 * 1 * 1 * 1,5 = 3,24

Для схемы, приведенной на рис. 2.1, уравнения равновесия заготовки под действием усилий резания будут иметь вид:

, (2.3)

, (2.4)

Выразим силы трения через соответствующие составляющие усилия закрепления:

где - реакция опоры; f – коэффициент трения заготовки об приспособление, f = 0,15.

Тогда уравнения (2.3) и (2.4) будут иметь вид:

, (2.3’)

, (2.4’)

Из уравнений (2.3’) и (2.4’) и выразим и :

, (2.5)

, (2.6)

Суммарное усилие закрепления:

, (2.7)

1) Определяем силу Pz (см. приложение А):

2) Определяем :

3) Составляющие усилия закрепления равны:

4) Суммарное усилие закрепления равно:

2.6 Разработка схемы приспособления

Упрощенная схема приспособления представлена на рисунке 2.3

Рис. 2.3 – Упрощенная схема приспособления

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Проектирование общего вида приспособления

Общий вид приспособления представлен на рис. 3.1

Рис. 3.1 – Общий вид приспособления

3.2 Проектирование основания

Общий вид основания представлен на рис. 3.2

Рис. 3.2 – Общий вид основания

4. Экономическая часть

4.1 Расчёт экономической эффективности от применения приспособления по сравнению с альтернативным вариантом

Экономическое обоснование применения приспособления сводится к оценке экономической эффективности его применения. Эффективность основывается на сопоставлении затрат и экономии, возникающих при его использовании в течение года. Приспособление считается рентабельным, если годовая экономия, получаемая от применения приспособления больше связанных с ним затрат.

Расчет основал на сопоставлении затрат и получаемой экономики. Приспособление эффективно если выполняется условие:

Эn > P, (4.1)

где Эn – годовая экономия, руб.; Р – годовые расходы на приспособление, руб.

Эn = (T_шт – Т_штn) * C_uz * N, руб., (4.2)

где Т_шт = 5 мин. – время обработки в универсальном приспособлении; Т_штn = 2 мин. – время обработки детали в проектированном приспособлении; N = 7500 шт. – годовая программа; C_uz – часовые затраты по эксплуатации рабочего места.

C_uz = C_bnz * K_m, (4.3)

где C_buz = 8 мин. – практически скорректированные часовые затраты на базовом рабочем месте; K_m = 0,7 – маш. коэффициент, показывающий, во сколько раз затраты связанные с работой данной установки больше чем у базовой.

C_uz = 95 * 0,7 = 66,5

Э_n = (5 - 2) * 8 * 7500 = 180000 руб.