2. Конструкторская часть

2.1. Расчёт и проектирование специального режущего инструмента

Проектируемый комбинированный режущий инструмент изготовляется для операции 185 переход 2 (см. Рис. 16)

Рис. 18

Режущий инструмент изготавливается из двух частей – режущей части Р6М5 и хвостовика 40Х соединенных стыковой контактной сваркой

Расчет на прочность производим при совместном действии сил растяжения, изгибающих моментов и кручения по формуле эквивалентных напряжений, Па [16]:

где - нормальная сила, в нашем случае равная осевой силе резания, Н;

_F- площадь поперечного сечения оправки, ,

_{F = π · r²} ,

_{F = 3,14×0,0152 = 0,7×10-3}

- изгибающий момент от действия осевой и поперечной сил резания, Н;

- момент сопротивления изгибу, ;

- крутящий момент от действия окружной силы резания, Н;

- момент сопротивления кручению, ,

Условие прочности:

,

где σ = 510, для стали 10Х17Н13М2Т,

, коэффициент запаса.

Значения выбираем по справочнику.

Определим изгибающий момент:

,

где - P_x = 0,5P_z(836H) = 418H - осевая сила резания

_Py = 0,3P_z = 250H поперечная сила резания;

- плечо осевой силы равное радиусу обрабатываемого отверстия;

- плечо поперечной силы, равное вылету оправки.

M_изг. = 418×0.030 + 250×0,06 = 25,07 Н×м

Определим крутящий момент:

где - P_z = 882H окружная сила резания;

- диаметр обрабатываемого отверстия, м.

Подставим найденные значения в формулу и определим эквивалентное напряжение:

Определим коэффициент запаса:

,

Расчетный коэффициент запаса находится в рекомендуемых пределах, условие прочности выполнено.

Хвостовая часть – конус Морзе 3. Предельные отклонения размеров хвостовика устанавливаем по ГОСТ 2848 – 81.

2.2. Расчет и проектирование специального приспособления

Станочные приспособления применяются для установки заготовок на металлорежущие станки. Обоснованное применение станочных приспособлений позволяет получать высокие технико-экономические показатели.

Трудоёмкость и длительность цикла технологической подготовки производства, себестоимость продукции можно уменьшить за счёт применения стандартных систем станочных приспособлений, сократив трудоёмкость, сроки и затраты производства. В условиях серийного производства использование станочных приспособлений очень выгодно. Производительность труда значительно возрастает (на десятки – сотни процентов) за счёт правильного применение зажимных и других станочных приспособлений. Точность обработки детали по параметрам отклонений размеров, формы и расположения поверхностей увеличивается (в среднем на 20 – 40%) за счёт применения зажимных приспособлений точных, надёжных, обладающих достаточной собственной и контактной жёсткостью, с уменьшенными деформациями заготовок и стабильными силами их закрепления.

Приспособление (Рис.18) применяется для фрезерования и предназначено для базирования заготовки (Рис. 19) внешней конической поверхностью 3, плоскостью 1, внутренней цилиндрической поверхностью 2, отверстием 4 и одновременного закрепления силами Р₁ и Р₂, направленными по нормали к опорной базе.

Рис. 19

Рис. 20

В приспособлении плоское основание 1 служит опорной базой заготовки (опорные точки 1, 2, 3 на рис. 17), оправка 2(опорные точки 4, 5 на рис. 17), и жёсткий цилиндрический палец 3 (опорная точка 6 на рис. 17), реализуют лишение заготовки шести степеней свободы. Закрепление заготовки осуществляется силами Р₁ и Р₂ (см. Рис. 17)

Одновременно с помощью прихвата 4 кинематически связанного с диафрагменнным пневмоприводом 5. Приспособление устанавливается на столе станка ИР500ПМФ4.

Зажимные механизмы предупреждают перемещение заготовок относительно опор. Силу закрепления W_з определяют из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку. При расчётах W_з всегда учитывают силы резания, реакции опор, силы трения (или соответствующие моменты). Дополнительно учитывают силу тяжести (при обработке массивных заготовок).

Силу закрепления W_z, Н для данного случая можно определить по формуле:

где К – коэффициент запаса, минимально равный 2,5;

P_x, P_z– составляющие усилия резания;

f₁ u f₂ – коэффициенты трения в местах контакта заготовки с опорами и зажимным механизмом.

Сила резания P_z = 882H P_x=0,5P_z=441H , коэффициенты f₁ u f₂ равны 0,16 и 0,25 соответственно.

Необходимая сила закрепления, Н:

Для шарнирно-рычажного механизма двухстороннего действия с плунжерами передаточное отношение сил i_c при минимальном угле α = 17,86 [14]. Поскольку заготовка закрепляется по предварительно обработанной в 010 фрезерно-сверлильной операции поверхности и допускает установку заготовки без отвода закрепляющих узлов, принимаем угол действия рычажной системы минимальным.

Таким образом, необходимое усилие привода, H:

D – диаметр пневмокамеры D = 75 мм

d – диаметр диска, d = 0.7D = 52,5 мм

р – давление в сети р = 0,50 МПа

η – КПД = 0,90

Приближенная сила Q на штоке пневмокамеры в исходном положении штока:

Длина хода штока:

Время срабатывания диафрагрменного пневмопривода:

где V_в – скорость воздуха в магистрали V_в = 200 м/с;

d₀ – диаметр воздухопровода, мм d0 = 5 мм