МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине

“Технологическая оснастка”

(для студентов специальности

«Технология машиностроения»

всех форм обучения)

Донецк – 2013 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине

“Технологическая оснастка”

(для студентов специальности

«Технология машиностроения»

всех форм обучения)

Рассмотрено на заседании кафедры

«Технология машиностроения»

Протокол

Утверждено издательским

Советом ДонНТУ

протокол

Донецк – 2013 г.

УДК 621.75.008.001.2

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине “Технологическая оснастка” (для студентов специальности «Технология машиностроения» всех форм обучения) /Сост. Н.В. Голубов – Донецк; ДонНТУ, 2013.

Проведены содержание и прядок выполнения практических работ дисциплине «Технологическая оснастка».

Составитель: Н.В.Голубов, ст. препод.

Ответственный за выпуск А.Н. Михайлов

Донецкий национальный

технический университет

Практическое занятие №1

СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УСИЛИЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Цель работы: изучить правила и методику составления расчетной схемы для определения усилия закрепления заготовки в приспособлении и описания схемы действия сил на заготовку.

Содержание работы:

1. Изучить требования и правила составления расчетной схемы.

2. Составить расчетную схему для определения усилия закрепления заготовки

3. Описать действие сил на заготовку.

Теоретическая часть.

Основными расчетами, выполняемыми при проектировании приспособления являются: расчет сил зажима, определение параметров силового привода, расчеты точности, прочности и экономической эффективности приспособления.

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

Исходными данными для расчета сил зажима и параметров силового привода являются:

-силы и моменты, действующие на объект во время технологического процесса;

-схемы расположения установочных и зажимных элементов;

-точка приложения и направление усилий закрепления.

Для выполнения расчетов усилия закрепления составляется расчетная схема. На ней показывается:

• контур детали;

• расположение опор;

• точка приложения и направление действия усилий резания (при этом выбирается наиболее неблагоприятный вариант);

• точка приложения и направление действия усилий закрепления;

• направление реакций в опорах;

• направление сил трения в точках приложения усилий закрепления и в опорах;

• геометрические параметры необходимые для расчета.

Примеры расчетных схем приведены на рис 1.

а)	б)
Рисунок 1 - Расчетные схемы для определения усилий закрепления (а – при сверлении отверстия в заготовке, установленной в цанговом патроне; б - при фрезеровании паза)

При выборе типа и схемы расположения опор необходимо обеспечить реализацию заданной технологом схемы базирования.

Выбирают такую схему их расположения, при которой были бы обеспечены наивысшая точность установки и наибольшая устойчивость базируемого объекта.

Схема установки должна обеспечивать устойчивое положение детали и без приложения усилия закрепления.

При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила [1]:

• не должно нарушаться положение заготовки достигнутое при ее базировании;

• закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным;

• возникающие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформация должны быть минимальными и находиться в допустимых пределах;

• для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного его сдвига при закреплении зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента. В отдельных случаях зажимное усилие можно направлять так, чтобы заготовка одновременно прижималась к поверхностям двух опорных элементов;

• в целях устранения деформации заготовки при закреплении точку приложения зажимного усилия надо выбирать так, чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность опорного элемента. При закреплении особо жестких заготовок можно допускать, чтобы линия действия зажимного усилия проходила между опорными элементами;

• погрешность закрепления должна быть минимальной;

При выборе схемы сил зажима объекта в первую очередь решают, на какие координатные плоскости, построенные на установочных элементах приспособления, должно быть направлено силовое замыкание. Теоретически, с точки зрения надежного закрепления, определенности базирования объекта, рекомендуется силовое замыкание направлять на каждую из шести опор. Оценивая схему сил и моментов, действующих на объект во время осуществления процесса, исходя из выбранной схемы расположения установочных элементов, сначала решают, на какие базы из комплекта баз направить силовое замыкание и будет ли на базу действовать одна сила зажима или несколько (т.е. на каждый установочный элемент). Для упрощения приспособления желательно прикладывать силы зажима на одну координатную плоскость, построенную на установочной базе. Например, на установочную базу может быть направлена одна сила или три силы, т.е. на каждый установочный элемент. В тех случаях, когда прикладывается одна сила, точка ее приложения должна совпадать с точкой, равноудаленной от каждого из трех установочных элементов.

На этом же этапе определяют необходимость в дополнительных опорах.

После составления расчетной схемы выполняется описание действия сил на заготовку. Примеры расчетных схем и описание действия сил на заготовку для обработки точением, сверлением и фрезерованием приведены ниже.

Обработка точением.

На рис. 2. показана расчетная схема для определения усилия закрепления при обработке наружной цилиндрической поверхности на токарном станке. Заготовка устанавливается в трехкулачковом самоцентрирующем патроне.

Рисунок 2 – Расчетная схема для определения усилия закрепления при точении наружной цилиндрической поверхности.

Описание действия сил на заготовку для схемы на рис.1 будет следующим. На заготовку со стороны инструмента действуют силы: тангенциальная P_z, осевая P_x, радиальная P_y. В трех точках контакта заготовки с кулачками патрона приложены усилия закрепления Q. Осевая сила P_x стремится сдвинуть заготовку в осевом направлении (вдоль направления подачи). Этому противодействуют силы трения F_тр, которые возникают в точках приложения усилий закрепления.

Тангенциальная сила P_z создает крутящий момент с плечом D₁/2, который стремится повернуть заготовку вокруг оси. Этому противодействует момент сил трения F_тр2, которые возникают в точках приложения усилий закрепления Q, и имеют плечо D₂/2.

Радиальная сила P_y создает крутящий момент с плечом L, который стремится повернуть заготовку относительно точки О. Этому противодействуют моменты сил трения F_тр1 и силы P_x. Силы трения F_тр1 возникают в точках приложения усилий закрепления в двух нижних кулачках и имеют плечо l. Момент силы трения возникающей в верхнем кулачке не рассматривается, так как сила проходит через точку поворота и имеет плечо равное 0. Сила P_x создает момент с плечом (D₁+D₂)/2.

На рис. 3. показана расчетная схема для определения усилия закрепления при растачивании внутренней цилиндрической поверхности на горизонтально-расточном станке. Заготовка устанавливается на плоскость.

Рисунок 3 – Предварительная расчетная схема для определения усилия закрепления при растачивании внутренней цилиндрической поверхности

На заготовку со стороны инструмента, как и в предыдущем случае, действуют силы: тангенциальная P_z, осевая P_x, радиальная P_y. Усилия закрепления Q приложены в двух точках и направлены перпендикулярно установочной поверхности. В процессе обработке точка приложения сил резания меняет свое положение в пространстве. Необходимо проанализировать возможные варианты и выбрать наихудший, с точки зрения обеспечения неподвижности заготовки при обработке. На рис. 3 эти точки обозначены 1, 2, 3 и 4. Анализ показывает, что в точках 2 и 3 одна ил сил резания (в т.2 - P_z, в т.3 - P_y) направлена в стороны установочной поверхности и уменьшает усилие закрепления. Такой вариант не является наихудшим и рассматриваться не будет. В точках 1 и 4 одна из сил резания направлена вверх, другие стремятся сдвинуть заготовку. Действие сдвигающих сил будет парироваться силами трения. Исходя из этого принимаем в качестве наихудшего варианта приложение сил в точке 1, так как одной из сдвигающих сил является сила P_z, которая из трех сил резания имеет наибольшую величину. Окончательный вариант расчетной схемы приведен на рис.4.

Рисунок 4 - Расчетная схема для определения усилия закрепления при растачивании внутренней цилиндрической поверхности

Сила P_y стремится оторвать заготовку от установочной поверхности. Этому противодействуют усилия закрепления Q.

Осевая сила P_x стремится сдвинуть заготовку вдоль оси обрабатываемого отверстия. Этому противодействуют силы трения F_тр1, которые возникают в точках приложения усилий закрепления Q, а также сила трения F’_тр1, которая возникает в точке возникновения реакции R на установочной поверхности.

Тангенциальная составляющая силы резания P_z стремится сдвинуть заготовку в направлении перпендикулярном оси обрабатываемого отверстия. Этому противодействуют силы трения F_тр, которые возникают в точках приложения усилий закрепления Q, а также сила трения F’_тр, которая возникает в точке возникновения реакции R на установочной поверхности.