12. Расчет и конструирование станочного приспособления.

При выполнении комплексной операции с ПУ на обрабатывающем центре

ИР500ПМФ4 на деталь «Корпус» действует крутящий момент.

Величину сил зажима детали в приспособлении можно определять, решив задачу статики на равновесие твердого тела, находящегося под действием всех приложенных к нему сил и моментов, возникающих от этих сил, - резания и других, стремящихся сдвинуть установленную деталь (силы веса, инерционные центробежные), зажима и реакции опор.

Величину сил резания и их моментов определяют по формулам теории резания металлов или выбирают по нормативным справочникам. Найденное значение сил резания для надежности зажима детали умножают на коэффициент запаса К=1,4÷2,6.

Расчет усилия зажима.

В нашем случае обрабатываемая деталь устанавливается на оправку приспособления и нижней плоскостью прижимается к плите гайкой М16 через быстросъемную шайбу. При обработке на деталь действует сдвигающий момент М_кр и осевая сила Р_о. Обрабатываемая деталь удерживается от смещения силами трения, возникающими между поверхностями установочных и зажимных элементов приспособления. При этой схеме закрепления, данной на рисунке 2, необходимое усилие зажима определяется по формуле:

Сила приложенная на ключе резьбового зажима с гайкой для операции Комплексная с ПУ:

[3, стр. 42];

где: D_H – наружный диаметр опорного торца гайки D_H = 24 мм [1, т.1, стр. 696];

D_В – внутренний диаметр опорного торца гайки D_В = 16 мм [1, т.1, стр. 696];

r_cp – средний радиус резьбы винта r_cp = 7,513 мм [1, т.1, табл. 82, стр. 582];

l – расстояние от оси винта до точки приложения силы Q

(мм) [3, стр. 42];

d – номинальный наружный диаметр резьбы d=16 мм;

α – угол подъема винта резьбы α= 3° [3, стр. 43];

[3, стр. 43];

s – шаг резьбы s=1,5 мм [6, т.1, табл. 82, стр. 582];

- условие самоторможения винта выполняется;

φ_пр – приведенный угол трения в резьбовой паре φ_пр ≈ 6°40’ [3, стр. 43];

[3, стр. 43];

f - коэффициент трения при плоском контакте двух сопрягаемых деталей на нижнем торце гайки f=0,1 [3, стр. 43];

β₁ – половина угла при вершине профиля метрической резьбы при f=0,1 β₁=30° [3, стр. 43];

[3, стр. 42];

l – длина установочной плиты

e – расстояние между винтами

а – расстояние между винтом и областью резания

К - коэффициент запаса, К=1,95

(Н);

Q=40 Н, что соответствует основному требованию к зажимным механизмам с ручным приводам - сила закрепления рукой не более 145-195Н [1, стр. 375];

б) Момент от силы Q, приложенный ключе резьбового зажима с гайкой:

[3, стр. 42];

(Н·м);

в) Сила зажима:

[3, стр. 42];

(Н);

Расчет приспособления на прочность.

Наиболее нагруженным звеном в приспособлении является палец М16, так как она постоянно работает на растяжение, когда удерживает заготовку в приспособлении. Для того чтобы выяснить выполняется ли условие прочности необходимо проверить условие прочности шпильки:

[4];

;

где: N – нормальная сила, N=W=1541H (деформация растяжения)

А – площадь поперечного сечения пальца, мм²;

σ_пред – предельное напряжение материала шпильки; для конструкционной стали σ_пред= σ_т=360 Н/мм²; [1]

s – коэффициент запаса прочности.

[4] ;

где: D₁=13.835 мм, внутренний диаметр винта. [1]

мм²;

Н/мм²;

;

Допускаемый коэффициент прочности [s]=2.

Проверка:

s>[s];

30,71>2

Условие прочности выполняется.

Также для расчета на прочность шпильки необходимо выполнить расчет на смятие резьбы. Так как основной причиной выхода из строя резьбы является ее износ. Расчет на износостойкость резьбы определяется по допускаемому значению напряжения смятия [σ_см]=60 Н/мм²

[4] ;

где: F – сжимающая сила, F=W=1761,2H;

А_см – площадь контакта, мм²;

[σ_см] – допускаемое напряжение на смятие, [σ_см]=60Н/мм². [4]

;

где: d – диаметр отверстия, d=13.835мм;

δ – высота гайки, δ=24мм.

мм²;

Н/мм²;

Проверка:

σ_см<[σ_см];

5,3 Н/мм²<60 Н/мм².

Условия прочности шпильки на смятие выдержано. Следовательно, выбранная шпилька выдержит нагрузки при работе приспособления.

Расчет приспособления на точность.

Погрешность установки ξ_у зависит от погрешности базирования ξ_б, погрешности закрепления ξ_з и погрешности приспособления ξ_пр

,мм [4];

где: s_max – максимальный радиальный зазор между деталью и оправкой приспособления, мм.

,мм [4] ;

где: D_max – наибольший диаметр базового отверстия детали, мм; D_max=100,0095мм;

d_min – наименьший диаметр установочного пальца, мм; d_min=67,94мм.

мм;

мм;

Погрешность закрепления ξ_з равна нулю, так как контактные перемещения в стыке «заготовка – опоры приспособления» практически не изменяются. Также в данном случае силы закрепления постоянны, опоры практически не изнашиваются, шероховатость и волнистость баз заготовок однородна, так как установочные базы заготовки до сверления были обработаны.

Погрешность приспособления ξ_пр состоит из нескольких погрешностей:

ξ_ус – ошибки изготовления и сборки установочных элементов и приспособления.

ξ_н – прогрессирующий износ.

ξ_с – ошибки установки и фиксации приспособления на станке.

ξ_ус=0,01 мм, так как приспособление изготавливается в цехах, оснащенных необходимым оборудованием.

ξ_и стремится к нулю, так как износ установочных пальцев не интенсивен.

ξ_с также стремится к нулю, так как установка приспособления на стол станка осуществляется один раз на партию деталей.

,мм; [4]

мм.

,мм; [4]

мм.

Допустимая погрешность расположения отверстий диаметром 100мм равна 0,25мм, диаметром 125мм равна 0,1

0,1мм > 0,0795мм

Так как погрешность расположения отверстий диаметром 100мм и 125мм зависимая, то она увеличивается на допуск базового отверстия. Следовательно, допустимая погрешность больше погрешности приспособления, а значит обработка отверстий с требуемой точностью взаимного расположения на данном приспособлении возможна.