Проектирование зажимного приспособления «Рычажные универсальные прихваты» для детали «Шкив»

ℰ_баз=0,023;

ℰ_уст ‒ погрешность установки, возникающая под действием зажимных сил и сил резания. Она зависит от типа приспособления и, главным образом, от характера зажима и метода обработки;

ℰ_уст ‒ 0,9;

ℰ_обр ‒ погрешность обработки детали на данной операции;

ℰ_обр=-0,084

[ℰ]_пр ‒ погрешность, допускаемая для данного приспособления и вызываемая неточностью его изготовления и использования;

[ℰ]_пр=0,0029

Величина ℰ_обр приближенно, может быть определено по величине средней экономической точности обработки поверхности. Эту величину можно определить следующим образом:

                                            (2)[2,стр.189]

где ω – табличное значение средней экономической точности;

ω – -0,12;

К^´ – коэффициент уменьшения величины ω, которым учитывается изменение табличных данных;

К^´=0,6-0,8;

К^´=0,7;

 

 

Если допуск на размер деталей  равен δ, а сумма всех погрешностей Σε, то необходимо, чтобы соблюдалось условие:

                                            (3)[2,стр.189]

Погрешность меньше нуля, следовательно, ей можно пренебречь. Базирование полное.

3.2 Определение схемы направления  сил зажима и сил резания.

При снятии стружки с заготовки  необходимо приложить такое усилие, которое преодолело бы силы сопротивления  металла резанию. Это усилие называется силой резания.

 

Рисунок 3 – Схема направления  сил зажима заготовки «Шкив».

 

                        (4)[2,стр.189]

где Р₁,Р₂ – составляющие усилия резания в КГС;

f –коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов (с крестообразно нарезанными канавками f = 0,45);

K–коэффициент запаса;

n –число прихватов;

 

4 РАСЧЕТ СИЛЫ РЕЗАНИЯ  КОЭФФИЦЕНТА ТРЕНИЯ И НАДЁЖНОСТИ  ЗАКРЕПЛЕНИЯ

4.1 Разработка расчетной  схемы и определение силы зажима.

На горизонтально-фрезерном  станке 6Р82Г производится черновое цилиндрическое фрезерование плоской  поверхности шириной длиной припуск на обработку Параметр шероховатости обрабатываемой поверхности Материал обрабатываемой заготовки ‒ серый чугун СЧ 15 твердостью НВ 150. У обрабатываемой поверхности литейная корка снята. Обработка без охлаждения. Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания (допускаемую фрезой скорость резания и окружную силу резания подсчитать по эмпирическим формулам); определить основное время.

Выбираем фрезу и устанавливаем  значение её геометрических параметров. Принимаем цилиндрическую фрезу  со вставными ножами из быстрорежущей  стали Р6М5. Из-за отсутствия в используемых нормативах рекомендации по применению быстрорежущей стали Р6М5 расчет режима резания производится для  быстрорежущей стали Р18, имеющей  примерно ту же режущую способность. При работе с глубиной резания  до 5 мм применяем в основном цилиндрические фрезы диаметром 60‒90 мм. Для данного случая при снятии припуска за один проход целесообразно применить стандартную фрезу диаметром с числом зубьев . Геометрические параметры фрезы принимаем по приложению 2: .

Для того чтобы найти коэффициент  запаса на

                    (5)[10,стр.85]

где К₀ ‒ коэффициент гарантированного запаса;

К₀ = 1,5;

К₁ – коэффициент, учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях;

 

К₁ = 1,2;

К₂ ‒ коэффициент, характеризует увеличение сил резания при прерывистом резании;

К₂ = 1,2;

К₃ ‒ коэффициент, учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании;

К₃ = отсутствует;

К₄ ‒ коэффициент, характеризует постоянства силы закрепления в зажимной механизме для пневмо- и гидроцелиндров двойного действия;

К₄ = 1,0;

К₅ ‒ коэффициент, характеризует эргономику ручных зажимных механизмов;

К₅ = 1,0;

К₆ ‒ коэффициент, учитывают только при наличии моментов;

К₆ = отсутствует;

 

Так как в результате расчета  коэффициент запаса получился меньше принимаем К = 2,5.

Расчет режимов резания.

Глубина резания t=3 мм.

Подача S=0,8 мм/об.

Скорость резания определится  по формуле:

                                (6)[10,стр.276]

где C_v, q, x, y, u, p, m ‒ коэффициенты, зависящие от условий обработки;

C_v = 57,6;

q = 0.7;

x =0,5;

y = 0,2;

u = 0,3;

p = 0,3;

m = 0,25;

D ‒ диаметр фрезы;

D = 90 мм;

Т ‒ период стойкости инструмента;

T =180 мин;

t ‒ глубина резания;

t = 3 мм;

S_z ‒ подача на зуб;

S_z = 0,1 мм/зуб;

B ‒ ширина фрезерования;

B = 55 мм;

z ‒ число зубьев;

z = 8

K_v ‒ общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания;

 (6)                               (7)[10,стр.276]

где К_мv ‒ поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки, определяется по формуле:

                                     (8)[10,стр.261]

n_v – показатель степени при обработке;

n_v = 0,95

 

К_пv ‒ коэффициент на инструментальный материал;

К_пv = 0,8;

К_иv ‒ коэффициент, учитывающий глубину фрезерования;

К_иv = 1,0;

 

 

Сила резания  определится по формуле:

                            (9)[10,стр.277]

где С_р, x, y, u, q, w, ‒ коэффициенты, зависящие от условий обработки;

С_р = 30;

x = 0,83;

y = 0,65;

u = 1,0;

q = 0,83;

w = 0;

n ‒ число оборотов шпинделя, определяется по формуле:

                                          (10)[10,стр.276]

 

К_мр –- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости, определяется по формуле:

                                  (11)[10,стр.264]

где n – показатель степени;

n=0,55;

 

Крутящий момент определяется по формуле:

                                       (12)[10,стр.264]

 

Мощность резания определится  по формуле:

                                    (13)[10,стр.280]

 

Рассчитаем силу зажима по формуле:

                      (14)[10,стр.264]

где Р₁,Р₂ – составляющие усилия резания в КГС, определится по формуле:

 

 

 

f –коэффициент трения на рабочих поверхностях зажимов;

f = 0,45;

K–коэффициент запаса;

n –число прихватов;

 

 

4.2 Выбор привода и силового  механизма.

Весьма ценным свойством  гидравлических систем является возможность  получения больших усилий зажима. При равных усилиях зажима приспособление с гидравлическим приводом значительно  меньше по габаритам, чем приспособление с пневматическим приводом, так как  давление жидкости, как правило, в 10 – 15 раз выше давления сжатого воздуха. Гидравлические приводы наиболее целесообразно применять в многоместных приспособлениях, а также в приспособлениях для зажима крупных деталей в нескольких точках одновременно.

Питание приспособлений жидкостью, подаваемой под высоким давлением, достигается различными способами:

1) ручным насосом;

2) насосной установкой  гидрофицирванного станка;

3) отдельной насосной  установкой с электромоторным  приводом;

4) сжатым воздухом с  помощью повысителя давления.

Следует, однако, заметить, что  в промышленности большое применение получили приспособления с пневматическими или пневмогидравлическими приводами. Объясняется это тем, что большинство предприятий имеют компрессорные установки и обеспечены сжатым воздухом. Вместе с этим необходимо учитывать, что пневмоприводы, работающие при давлении сжатого воздуха 0,4 – 0,6 МПа имеют сравнительно большие габариты.

Введение в конструкцию  приспособлений различных усиливающих  передач позволяет уменьшить  диаметры воздушных цилиндров, но одновременно приводит к снижению коэффициента полезного  действия и увеличению длины хода штока, а следовательно, и длины воздушного цилиндра.

Пневмогидравлические приводы, сохраняя почти все положительные качества пневматических, обладают вместе с тем преимуществами гидроприводов. Применение пневмогидравлических усилителей давления в сравнении с гидронасосными установками и пневматическими приводами в ряде случаев является наиболее выгодным.

Пневмогидравлические приводы (усилители давления) обычно работают в два этапа:

1) подвод зажимов до  соприкосновения с зажимаемым  изделием при низком давлении  масла;

2) закрепление изделия  при высоком давлении масла.

Высокое давление масла создается  плунжером, соединенным с поршнем, на который периодически действует  сжатый воздух.

 

4.3 Расчёт основных параметров  приспособления.

Сила на штоке для гидроцилиндров одностороннего действия определяется по формуле:

                                   (15)[3,стр.111]

где D – диаметр поршня гидроцилиндра;

ρ – давление масла на поршень 2,0 – 7,5 МПа (20 – 75 кгс/см²);

ρ=4 МПа;

η – КПД гидроцилиндра, 0,85 – 0,9;

η=0,8;

Тянущее усилие на при воде рассчитываем по формуле:

                                         (16)[3,стр.111]

где W – сила зажима детали в приспособлении;

;                                     (17)[3,стр.111]

По справочнику подбираем  ближайший большой D и d:

D=60мм;

d=30мм;

Рассчитаем фактическое  усилие на приводе гидроцилиндра:

                       (18)[3,стр.111]

 

;                                   (19)[3,стр.111]

 

Следовательно, гидроцилиндр подобран правильно, и существует запас  усилия зажима.

 

5 РАСЧЕТ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

При установке гидроцилиндра корпус закрывается крышкой и собирается при помощи стяжных болтов. Это наиболее ответственные резьбовые детали, расположенные попарно около отверстий под крышку. Их назначение воспринимать силы, передаваемые на крышку и основание корпуса для предотвращения их раскрытия и утечки воздуха.

Болты изготовляют из стали  Ст 40Х или Ст 45 с пределом прочности σ_в = 980 Н/мм² и пределом текучести σ_т = 300 Н/мм².

Стяжные болты рассчитываются на прочность по эквивалентным напряжениям  на совместное действие растяжения и  кручения:

,                         (20) [1, стр.266]

где F_р – расчетная сила затяжки болтов, обеспечивающая нераскрытие стыка под нагрузкой, Н;

,                     (21) [1, стр.266]

где F_в – сила, воспринимаемая одним стяжным болтом;

,                                 (22) [1, стр.266]

где R_у – большая из реакций вертикальной плоскости;

R_у = 1496,1 Н;

k_з – коэффициент затяжки;

k_з = 2,5…4;

k_з = 3

х – коэффициент основной нагрузки;

х = 0,4 – 0,5;

А – площадь опасного сечения болта, мм²;

,                              (23) [1, стр.267]

 

 

где d_p –основной диаметр болта, мм;

;                            (24) [1, стр.267]

d2 – основной диаметр винта;

Р – шаг резьбы;

Р=1,5;

 

 

где F_p – расчетная сила затяжки винтов;

К_з – коэффициент затяжки;

К_з=1,5;

х – коэффициент основной нагрузки;

х = 0,5, для металлических деталей с резиновой прокладкой;

 

где d_р – расчетный диаметр болта, мм;

[σ] – допускаемое напряжение при неконтролируемой затяжке, Н/мм²;

[σ] = 0,25;

Произведем расчет штока  на растяжение:

Условие прочности при  растяжении определяется по формуле:

,                     (25) [1, стр.268]

где Q – фактическое тянущее усилие на штоке, Н;

Q =8834 Н;

d – внутренний диаметр резьбы;

d =14,8мм;

[σ_раст.] – допустимое значение при растяжении, МПа.

Для стали 40Х [σ_раст.] = 980 МПа, тогда

Так как σ_раст. = 760,37, то условие прочности выполняется.

 

6 КОНТРОЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Контрольные приспособления применяют  для проверки точности размеров, формы  и взаимного положения поверхностей заготовок, деталей и узлов машин, герметичности стыков, прочности соединений, сады затяжки резьбовых соединений на промежуточных этапах обработки и при окончательной приемке.

Контрольные приспособления позволяют  увеличить производительность труда  контролеров, улучшить условия их работы, повысить качество и объективность контроля.

Для проверки небольших и средних  деталей применяют стационарные контрольные приспособления, а для крупных - переносные. Наряду с одномерными широко применяются многомерные приспособления, где за одну установку можно проверить несколько параметров.

Контрольные приспособления делятся  на активные и пассивные. Пассивные применяют для контроля после выполнения операций обработки и сборки. Активные устанавливают на станках - они контролируют детали в процессе обработки, вырабатывая сигнал органам управления станком или рабочему на прекращение обработки или изменение ее условий (например, при выявлении брака).

В машиностроении применяют следующие  контрольно - измерительные средства:

Измерительный инструмент: пробки; скобы; калибры гладкие и резьбовые; концевые меры длины; призмы, плиты  и проверочные линейки; шаблоны; угольники; микрометры и нутромеры; штангенциркули.

Контрольно - измерительные приборы: измерительные средства активного  контроля; измерительные головки; приборы  для измерения шероховатое г и; индикаторы; штативы и стойки и др.

Контрольные приспособления - специальные устройства для проверки точности размеров, формы и взаимного  расположения поверхностей деталей.

 

Контрольно - измерительное оборудование: контрольно - измерительные системы  активного контроля: контрольно - сортировочные  автоматы и др.

Для контроля и измерения детали «Кулак затюрный непного механизма седла» необходимо применить следующие контрольно - измерительные приспособления: штангенциркуль, резьбовые калибры, пробки, приборы для измерения шероховатости (профнлограф, профилометр), специальные устройства для проверки точности взаимного расположения поверхностей детали «Кулак запорный цепного механизма седла» (нспараллельности, неперпендикулярности).