2 Конструкторская часть

2.2.1 Силовой расчет приспособления

Структурная схема, отражающая взаимодействие сил резания и сил зажима, представлена на рисунке 2.2. На заготовку при сверлении отверстий действуют следующие усилия:

– осевая сила, возникающая при сверлении (Р_о);

– крутящий момент на сверле (М_кр);

– усилие зажима (W);

– реакция опоры (R);

– сила трения опорной поверхности (F_тр).

Рисунок 2.2 – Схема взаимодействия сил резания и сил зажима

Вращающий момент силы резания М_крстремится повернуть деталь. Этому препятствует сила тренияF_тр, возникающая под действием усилия зажима в зоне контакта «заготовка – приспособление». Направление действия осевойсилы Р_осовпадает с направлением зажимного усилия W. Сила Р_ов рассматриваемом случае способствует закреплению заготовки в кондукторе.

Уравнение равновесия заготовки:

К×Мкр–Мтр= 0,

(2.1)

где М _кр– крутящий момент на сверле,

М_тр– момент силы трения заготовки,

К– коэффициент надежности закрепления заготовки.

В соответствии с данными работы [17] вследствие возникновения при обработке заготовок колебаний величин сил и моментов резания, вызываемых различными факторами, коэффициент надежности закрепления заготовки находится по формуле:

К=К0 ×К1 ×К2 ×К3 ×К4 ×К5,

(2.2)

где К₀ – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки,К₀ =1,5;

К₁– коэффициент, зависящий от состояния поверхностного слоя. Так как заготовка предварительно обработана, тоК₁ =1,0;

К₂– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления режущего инструмента. Для острого инструментаК₂ = 1,0, для изношенного –К₂ = 1,5;

К₃– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании. Так как обрабатывается сплошная поверхность, тоК₃ =1,0;

К₄– коэффициент, учитывающий непостоянство зажимного усилия. Для пневматических устройствК₄ =1,0;

К₅– коэффициент, учитывающий неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами,К₅ =1,5.

После подстановки получаем:

К=1,5 × 1,0 × 1,5 × 1,0 × 1,0 × 1,5 = 3,375.

В соответствии с расчетом режимов резания при сверлении отверстий крутящий момент на сверле и осевая сила резания составляютМ _кр=17,21Нм иР _о=1539,25Н.

Момент силы трения заготовки находится по формуле:

Мтр=Fтр×D',

(2.3)

где D' – средний опорный диаметр, мм.

Согласно данным, представленным в работе [18], средний опорный диаметр находится по формуле:

,

(2.4)

где D– наибольший опорный диаметр заготовки,D= 164 мм;

d– наименьший опорный диаметр заготовки,d= 145 мм.

Подставляя значения диаметров, получаем

м.

Сила трения заготовки F_тр, Н находится по формуле:

Fтр=R×f,

(2.5)

где f– коэффициент трения между заготовкой и опорной поверхностью,f = 0,25.

Исходя из условия равновесия заготовки реакция опоры заготовки R, Н находится по формуле:

R =Ро+W,

(2.6)

Подставив формулы (2.2) – (2.6) в формулу (2.1) получаем следующее выражение:

К×Мкр= (Ро+W) ×f×D',

(2.7)

Из выражения (2.7) находим усилие зажатия W:

Н.

(2.8)

Таким образом, для обеспечения неподвижности заготовки в процессе обработки ее необходимо закрепить усилием не менее 41 Н.