2. Цели, задачи и общие правила конструирования. Сходство и различие между проектированием и конструированием.

Задача конструктора состоит в создании ма­шин, полно отвечающих потребностям народ­ного хозяйства, дающих наибольший экономи­ческий эффект и обладающих наиболее высо­кими технико-экономическими и эксплуата­ционными показателями.

В конструкции машин необходимо соблю­дать требования технической эстетики. Ма­шины должны иметь красивый внешний вид, изящную, строгую отделку.

Проектируя машину, конструктор должен добиваться всемерного увеличения ее рента­бельности и повышения экономического эф­фекта за весь период работы. Экономический эффект зависит от обширного комплекса тех­нологических, организационно-производствен­ных и эксплуатационных факторов.

При создании машин рекомендуется придер­живаться следующих правил:

подчинять конструирование задаче увеличе­ния экономического эффекта;

добиваться максимального повышения по­лезной отдачи путем увеличения производи­тельности машин и объема выполняемых ими операций;

добиваться всемерного снижения расходов на эксплуатацию машин;

максимально увеличивать степень автомати­зации машин;

всемерно увеличивать долговечность машин;

предупреждать техническое устаревание ма­шин, обеспечивая их длительную применяе­мость, закладывая в них высокие исходные па­раметры и предусматривая резервы развития и последовательного совершенствования;

предусматривать возможность создания производных машин с максимальным ис­пользованием конструктивных элементов ба­зовой машины;

стремиться к удовлетворению потребностей народного хозяйства минимальным выпуском машин путем увеличения полезной отдачи и долговечности машин;

конструировать машины с расчетом на без­ремонтную эксплуатацию с полным устране­нием капитальных ремонтов и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами;

избегать выполнения трущихся поверхно­стей непосредственно на корпусах деталей; для облегчения ремонта поверхности трения выполнять на отдельных, легко заменяемых деталях;

принцип агрегатности; конструировать узлы в виде не­зависимых агрегатов;

исключать подбор и пригонку деталей при сборке; обеспечивать полную взаимозаменяе­мость деталей;

исключать операции выверки, регулирова­ния деталей и узлов по месту;

обеспечивать высокую прочность деталей и машины в целом способами, не требующи­ми увеличения массы;

в машины, узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие толч­ки и колебания нагрузки;

придавать конструкциям высокую жесткость целесообразными, не требующими увеличения массы способами;

делать машины простыми в обслуживании;

предупреждать возможность перенапряже­ния машины в эксплуатации; вводить авто­матические регуляторы, предохранительные и предельные устройства;

вводить блокировки, пре­дупреждающие возможность неправильного манипулирования органами управления;

избегать открытых механизмов и передач;

обеспечивать надежную страховку резьбо­вых соединений от самоотвинчивания;

предупреждать коррозию деталей применением стойких покрытий и из­готовлением деталей из коррозионно-стойких материалов;

уменьшать стоимость изготовления машин путем придания конструкциям технологично­сти, унификации, стандартизации, уменьшения металлоемкости, сокращения числа типораз­меров машин;

уменьшать массу машин путем увеличения компактности конструкций, применения ра­циональных кинематических и силовых схем, устранения невыгодных видов нагружения, за­мены изгиба растяжением-сжатием, а также путем применения легких сплавов и неметал­лических материалов;

всемерно упрощать конструкцию машин;

сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовление деталей из заготовок с формой, близкой к окончательной форме изделия;

всемерно расширять применение стан­дартных деталей; соблюдать действующие стандарты;

экономить дорогостоящие и дефицитные материалы;

придавать машине простые и гладкие внеш­ние формы, облегчающие уход за машиной и ее содержание;

соблюдать требования технической эстети­ки; улучшать внешнюю отделку машин;

сосредотачивать органы управления и конт­роля по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования;

обеспечивать безопасность обслуживающего персонала.

Сходство и различие между проектированием и конструированием. Проектирование и конструирование есть этапы создания новых технических объектов, что их и объединяет. Различие заключается в том, что при проектировании разрабатывается само техническое решение (принцип действия, структура, общая схема), а конструирование направлено на разработку отдельных узлов и деталей (например конструктивная проработка зубчатой передачи, подшипникового узла, корпуса, резьбового соединения и т. д.)

3. Выбор зажимных устройств при проектирование технологической оснастки, алгоритм расчета сил закрепления.

Целью расчета сил зажима является получение данных для выбора передаточного механизма и силового узла.

Исходными данными для расчета сил зажима являются условия обработки: схема установки и закрепления детали, величина, направление и место приложения сил (сил резания, крутящих моментов и инерционных сил).

При определении сил зажима расчетными являются коэффициент запаса и коэффициент трения скольжения.

Коэффициент запаса характеризует изменение условий закрепления и обработки заготовок. Определяется по формуле

К = К₀  К₁  К₂  К₃  К₄  К₅  К₆

Коэффициенты учитывают наличие случайных неровностей на заготовке, увеличение сил резания при затуплении режущего инструмента и при прерывистой обработке, непостоянство и изменение зажимного усилия, наличие момента, стремящегося повернуть заготовку.

Коэффициент трения скольжения зависит от шероховатости поверхности заготовок и поверхностей установочных элементов, а также от их конструкции.

Значения всех коэффициентов берутся из справочников.

Последовательность расчета.

1. Определяем силы резания и моменты резания, массу и положение центра тяжести заготовки, инерционные силы.

2. Составляем схему закрепления заготовки в приспособлении.

3. Рассчитываем коэффициент запаса.

4. Составляем необходимое количество уравнений статики и решая их определяем искомую величину силы зажима.

5. На основании расчета подбираем силовой элемент приспособления.

Зажимные механизмы приспособлений. Они делятся на простые (элементарные) и комбинированные.

К простым относятся: клиновые, винтовые, рычажные, эксцентриковые, шарнирно-рычажные и плунжерные.

К комбинированным относятся механизмы состоящие из двух- трех последовательно сблокированных простых механизмов. Например, клино-рычажный, винто-рычажный и т.д.

Расчеты ведутся в зависимости от выбранных схем закрепления по формулам взятым из справочников.

Примеры. Рассмотрим пример. В заготовке на агрегатном станке сверлится отверстие.

Осевая сила (P) сдвигает заготовку, но этому препятствуют силы трения (T, T1)

Р-Т-Т1=0 Т=Wf Т1=Wf1 W=KP/(f-f1)

Момент резания борштанги (M) стремится повернуть заготовку вокруг точки O, но этому препятствует момент зажима.

M_p=Wl W=M/l

Выбор и расчет силовых устройств.

Силовые приводы нужны для создания исходной силы, необходимой для зажима заготовки.

Силовой агрегат привода представляет собой преобразователь какого-либо вида энергии в механическую энергию.

В приспособлениях используют пневматические, гидравлические, пневмо-гидравлические, механо-гидравлические, электро-механические, магнитные и вакуумные приводы.

Чаще в приспособлениях используют пневмоцилиндры. По конструкции различают поршневые и мембранные, по принципу действия одностороннего действия с односторонним штоком и двухстороннего действия с односторонним штоком.

Примеры.

Расчет силовых устройств ведется по методикам, взятым из справочников