Контрольная работа. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА / Готовая КР

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования

Кафедра технологии машиностроения, сертификации

и методики профессионального обучения

Задания для контрольной работы

по дисциплине

«Технологическая оснастка

и инструментальное обеспечение

автоматизированного производства»

для студентов всех форм обучения

направления подготовки 44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям)

профиля «Машиностроение и материалообработка»

профилизации «Технология и оборудование машиностроения»

Екатеринбург

РГППУ

2016

Выберите схему базирования заготовки на операции, указанной в задании для Вашего варианта и определите требуемое усилие зажима заготовки из условия ее неподвижности во время обработки.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.1, схемы вариантов на рисунке 1.1. Производство организовано по типу серийного, заготовка устанавливается в специальное приспособление.

Материал заготовки - Сталь45 ГОСТ 1050-88.

Инструментальный материал: при сверлении и зенкеровании -быстрорежущая сталь марки Р6М5, при фрезеровании и точении - твердый сплав марки Т15К6. При фрезеровании режим резания дан для концевых фрез кроме 17-го варианта, в котором следует использовать торцевую фрезу.

Таблица 1.1 - Исходные данные к заданию № 1

Вариант	Номер эскиза	Операция	Подача	Скорость V м/мин	Размеры фрезы
			SZ мм/зуб		Число зубьев Z	Диаметр D мм
3	1. Валик	Фрезеровать паз 4 мм на торце	0,05	90	20	50

Эскизы заготовок к заданию 1

Рисунок 1.2 – Типовые схемы базирования заготовок

Рисунок 1.3 – Схемы базирования заготовки

Рисунок 1.4 – Схема «резания» на операции фрезерования паз 4 мм

Рисунок 1.5 - Графическая модель равновесия заготовки

Расчет сил и моментов сил резания

Определим осевую силу Р₀ и вращающий момент М_кр по эмпирическим формулам для фрезерования:

Р_o = 10С_рD^qS^YК_р ,Н (1)

М_кр = 10С_М D^q  S^YК_р, Нм (2)

Где q и y-показатели степени, С_р и С_м -константы, зависящие от условий резания. Их численные значения, выбранные из таблицы для обработки заготовки из стали 45 быстрорежущей фрезой, представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Коэффициенты и показатели степени в формулах

Крутящего момента			Осевой силы
См	q	y	СР	q	y
0,0345	2	0,8	68	1,0	0,7

К_р в формулах (1) и (2) -коэффициент, учитывающий фактические условия обработки. При сверлении он зависит от временного сопротивления а_в материала заготовки.

К_р = (_в/750)^0,75

К_р = (700/750) ^0,75 = 0,95

Подставим эти значения в формулы (1) и (2)

Р_o = 10  68  20¹  0,2^0,7 0,95 = 4188 Н

М_кр = 10  0,0345  20²  0,2^0,8  0,95 = 36,2 Нм

Расчет коэффициента запаса сил резания

При расчете сил зажима заготовки силы и моменты сил резания увеличивают в несколько раз, вводя в формулы коэффициент запаса К. Это повышает надежность закрепления заготовки. Коэффициент определяют по формуле:

К = К₀К₁К₂К₃К₄К₅К₆ (3)

Где К₀ - коэффициент гарантированного запаса, К₀ = 1,5.

К₁ - коэффициент, повышающий силы резания при черновой обработке. Примем К₁ =1,2.

К₂ - коэффициент, повышающий силы резания при работе затупленным инструментом. Примем К₂ = 1,2.

К₃ - коэффициент, который учитывает увеличение сил при прерывистом резании. Сверление в сплошном металле является непрерывным, поэтому К₃ = 1

К₄ характеризует непостоянство силы закрепления в механизмах с ручным приводом. Примем К₄=1 для приспособления с пневмоприводом.

К₅ учитывает непостоянство силы закрепления при неудобном расположении рукоятки. При отсутствии рукоятки примем К₅ = 1.

К₆-коэффициент, который отличен от единицы, если на заготовку действуют неучтенные вращающие моменты. Здесь К₆ = 1.

Подставим значения коэффициентов в формулу (3):

К = 1,51,21,21111= 2,16, примем К = 2,5.

Неизвестных сил на схеме две - W и N, значит можно составить и решить систему из двух уравнений, вида:

F_iz = 0 (4)

M_Z(F_i) = 0 (5)

Сила и момент сил резания войдут в это уравнение с коэффициентом запаса К=2,5.

Спроектируем все силы, действующие на заготовку на ось Z, то естъ составим уравнение (4) и выразим из него неизвестную силу N:

F_iz = 0 KP₀ + 2W – N = 0

Отсюда N = KP₀ + 2W (6)

Найдем сумму моментов всех сил относительно оси Z, то есть составим уравнение (5):

M_Z(F_i) = 0

КМ_кр - М(F_тр) - М₁(F_тр1) = 0 (7)

Где М(F_тр) - момент двух сил трения, возникающих между заготовкой и зажимным механизмом, который обеспечивает силу зажима W.

М(F_тр) = F_тр  L = W    L (8)

Где L - плечо пары сил F_тр, L = 80 мм =0,08 м,

F_тр = W  

Где  - коэффициент трения на площадке контакта между зажимным механизмом и заготовкой; примем  = 0,1 для гладких поверхностей.

М₁(F_тр1) - момент сил трения F_тр1 возникающих между опорой заготовки и приспособления.

М₁(F_тр1) = F_тр1  L₁

Где L₁ - среднее плечо элементарных пар сил трения. Примем L₁ равным половине длины площадки трения:

L₁ = L / 2 = 100 / 2 = 50 мм = 0,05 м

F_тр1 = N  

М₁(F_тр1) = F_тр1  L₁ = N    L₁

Заменим в последней формуле силу N через W из выражения (6):

М₁(F_тр1) = (KP₀ + 2W)    L₁

Подставляя полученные выражения, выражение (8) в уравнение (7), определим силу зажима W:

КМ_кр - W    L - (KP₀ + 2W)    L₁= 0

После подстановки численных значений в полученную формулу, будем иметь:

Заключение. Чтобы обеспечить неподвижность заготовки на операции, ее нужно зажать двумя зажимами с усилиями W = 2091 Н на каждом зажиме.

2. СИЛОВОЙ РАСЧЕТ КОМБИНИРОВАВНЫХ ЗАЖИМНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ

Таблица 2.1. – Исходные данные к заданию

№ пп	Сила зажима, W*Н	Число зажимов, Z	Диаметр резьбы d, мм	Длина рукоятки, L мм	Диаметр эксцентрика, D, мм	Размеры рычага
						L1, мм	L2, мм
3	4000	1		100	60	80	50

Рисунок 2.1 - Схемы закрепления заготовки комбинированными зажимами. Прихваты эксцентриковые отводные.

Расчетные формулы для эксцентрикового зажима

Рисунок 2.2 - Эксцентриковый зажим

Формула для расчета усилия на рукоятке Q, Н

Принятые условные обозначения:

- W - сила зажима заготовки винтом или гайкой, Н;

- Q - усилие, приложенное к рукоятке, Н;

- L - длина рукоятки, мм;

-  и ₁ - углы трения соответственно на площадке контакта заготовки и эксцентрика и в цапфе эксцентрика.

-  и ₁ - коэффициент трения между заготовкой и эксцентриком и в цапфе эксцентрика (см. Приложение 2);

- R_ср – радиус эксцентрика, мм; R_ср = D/2,

Где D-диаметр эксцентрика, мм;

- _ср - средний угол клина эксцентрика, град; _ср ~ 4°.

Заключение: для зажима заготовки с силой W = 4000 Н можно использовать эксцентриковый зажим.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Блюменштейн В.Ю. Клепцов А.А. Проектирование технологической оснастки.Учеб. для вузов. [Гриф УМО]. М.: Лань, 2011. – 224 с. (http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=628)

2. Тарабарин О. И. Абызов А. П. Ступко В. Б. Проектирование технологической оснастки в машиностроении. - М.: Лань, 2013. - 304 с. (http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=5859)

Дополнительная

1. Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений: Учеб пособ. для машиностроит. техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1981. - 240с.

2. Коровин А.К. Приспособления для механосборочного производства: Уч. пособие. - Екатеринбург: Изд-во Урал, гос. проф.-пед. ун-та, 2001. - 144 с.

3. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 277 с.

4. Терликова Т.Ф., Мельников А.С. Основы конструирования приспособлений: Учеб. пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 1990 - 120с.

5. Ершова Л.И. Култышева И.А Методические рекомендации и задания к практическим занятиям по дисциплине «Приспособления для механосборочного производства». - Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. проф.-пед. ун.-та, 2000. - 25 с.

6. Станочные приспособления: Справ.: В 2 т. Т.2 / Под ред. Б.Н, Вардашкина А.А. Шатилова. - М.: Машиностроение, 1984. - 656 с.

7. Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю. Станочные приспособления: Учеб. пособие: - М.: Высш. шк. 2006. - 110 с.