5. Проектирование приспособлений

   1. Проектирование станочного приспособления

5.1.1 Изучение станочной оснастки

В качестве технологической оснастки выбираем клиновой самоцентрирующий трехкулачковый патрон. Патроны самоцентрирующие предназначены для базирования заготовок деталей типа « короткий валик », «фланец», «гильза» и т.д. при их обработке на токарных станках.

Патрон трехкулачковый самоцентрирующий клиновой в отличие от патронов с рычажным зажимом сближения кулачков производиться затягиванием гильзы 1, соединенной через болт 2, с пневматическим приводом, имеющей наклонные пазы, связанные с клиновыми выступами кулачков 3. При угле наклона пазов 15° усилие зажима по сравнению с осевым (для каждого кулачка) возрастает в 3-4 раза. Фиксатор 4 удерживает гильзу относительно корпуса. Для смены кулачков необходимо повернуть гильзу так, чтобы выступы клиньев вышли из зацепления с гильзой. К патронам для токарных станков предъявляются следующие требования:

1. Высокая точность и жесткость, обеспечивающая возможность использования полной мощности станка при черновой обработке;

2. быстродействие зажима-разжима заготовки;

3. быстрая переналадка на требуемый диаметр;

4. быстрая замена каленых кулачков сырыми;

5. снижение или даже исключение влияния центробежных сил на уменьшение силы зажима при высоких частотах вращения шпинделя;

6. наличие достаточно большого отверстия для возможности обработки прутковых заготовок;

7. широкая универсальность, обеспечивающая установку заготовок различных форм и размеров;

8. Быстрая переналадка с патронных на центровые работы.

Базой называется поверхность или совокупность поверхностей, ось, точку детали или сборочные единицы по отношению, к которой ориентируются другие детали изделия или поверхности детали, образуемые или собираемые на данной операции.

В зависимости от служебного назначения все поверхности детали по ГОСТ 21495-76 подразделяются на основные, вспомогательные, исполнительные и свободные.

Основные поверхности - это поверхности, с помощью которых определяют положение данной детали в изделии.

Вспомогательные поверхности - это поверхности, определяющие положение всех присоединяемых деталей относительно данной.

Исполнительные поверхности - это поверхности, выполняющие служебное назначение детали.

Свободные поверхности - это поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей и предназначенные для соединения основных, вспомогательных и исполнительных поверхностей между собой с образованием совместно необходимой для конструкции формы детали.

5.1.2 Расчет станочной оснастки на точность

Определим необходимую точность приспособления для расточки диаметра поверхности 11 в размер Ф17,5^+0,1 мм операция 015 (токарно-винторезная).

1. Погрешность базирования W_б=0, т.к. технологическая база совпадает с конструкторской базой.

2. Погрешность закрепления W_з=0,024 мм. Сила зажима направлена на базовую поверхность и имеется возможность незначительных упругих деформаций базовой поверхности при усилии закрепления, а также допуск на перпендикулярность оси приспособления [6], т.1, стр. 43, таблица 13.

3. Погрешность установки фактическая W_у=W_б +W_з =0+0,024=0,024 (мм).

4. Суммарная погрешность обработки W_тс=0,024 мм, с учетом коэффициента рассеивания 0,7.

5. W_тс=0,7*0,024=0,0168мм

6. Допустимая погрешность установки:

мм Т=0,6*Тр=0,6*0,1=0,06мм.

Следовательно W_тс << [Wy] и предлагаемая схема базирования допустима.

7. Суммарная погрешность приспособления

мм Погрешность собранного приспособления:

Т_с=W_пр - (Е_уп+Е_б+Е_з),

где ε_δ – погрешность базирования, равная нулю, так как измерительная база используется в качестве технологической базы;

ε_з – погрешность закрепления – это смещение измерительной базы под действием сил зажима, ε_з=0;

ε_пр – погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.

где ∆₁, ∆₃ – погрешности, возникающие вследствие неточности изготовления размеров А₁ и А₃ (∆₁=0,013 мм, ∆₃=0,008 мм);

∆₂, ∆₄, ∆₆ – погрешности из-за колебания зазоров в сопряжениях (∆₂=0,009 мм, ∆₄=0,013 мм);

∆₅ – погрешность, появляющаяся из-за неточности изготовления клиньев;

∆₅=А^.sin∆β==0,01.

Тогда,

Т_с=0,0276-(0+0+0,02)=0,0076.

Силовой расчет приспособления

Рисунок 6 – Схема расчета зажимного механизма

Рисунок 7 – Схема приложенных сил

Учет передаточных отношений сил механизма из условия равновесия клина:

где W – сила зажима в кгс

Q – сила приложенная к клину, кгс

- угол трения на наклонной плоскости клина

₁ – угол трения на горизонтальной плоскости

Передаточное отношение сил t_Q =,

тогда t_Q =

отношение перемещения t_s = tgα = 0.268

Учет потерь на трение

Определяем усилие зажима пневмоцилиндра при силе резания P_z = 1898,19 Н, давление сжатого воздуха р = 0.4 мПа

Коэффициент запаса:

К = К_о * К ₁ * К₂ * К₃ * К₄ * К₅ * К₆

где, К₀ – гарантированный коэффициент запаса надежности, К₀ = 1.5

К₁ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания, К₁ = 1

К₂ – коэффициент учитывающий затупление режущего инструмента, К₂ = 1.2

К₃ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, К₃ =1.2

К₄ – учитывает постоянство зажимного усилия, К₄ = 1

К₅ – коэффициент характеризует эргономику ручных ЗМ, К₅ = 1

К₆ = 1, учитывает только при наличии моментов

К = 1.5 * 1 * 1 * 1.2 * 1 * 1 * 1 = 1.8

Принимаем К_з = 2.5

Необходимая сила зажима заготовки

Q_пр = Q_з * К_i * Q * η^’ = 1898,19 * 2.5 * 2.13 * 1.43 = 14454,2423 Н

Диаметр пневмоцилиндра:

Где ρ – давление сжатого воздуха 0.4 мПа

η = КПД = 0.85

Стандартный двух сторонний пневмоцилиндр D = 280 мм

Действительная сила зажима пневмоцилиндра

Q_n = 0.785 * D* ρ * η = 0.785 * 280² * 0.85 * 0.4 = 22240Н

Ход поршня L = 15 мм

Тогда, время срабатывания поршневых пневмоприводов определяется по следующей зависимости:

Где D – диаметр цилиндра

L – длина хода поршня

d_о – диаметр воздухопровода

V – объем сжатого воздуха

d - время необходимое для заполнения полости пневмоцилиндра, сек.

V – скорость воздуха (150-250 м/сек)

Тс = .