А.А. Клепцов Проектирование станочного приспособления

10

или гидравлических цилиндров, обеспечивающих при заданном давлении требуемое усилие зажима.

Для ручных винтовых зажимов должен быть рассчитан крутящий момент на ключе, обеспечивающий требуемое усилие зажима. По аналогии для ручного эксцентрикового зажима наряду с величиной усилия зажима должен быть рассчитан крутящий момент на рукоятке.

Исходными данными для силового расчета приспособления слу-

жат:

-схема закрепления заготовки;

-параметры режима резания: глубина t , подача s , скорость v ;

-справочные данные о величинах коэффициентов трения;

-условия работы приспособления, которые определяют коэффициент запаса.

Силовой расчет приспособления ведется в такой последовательно-

сти:

а) составляется расчетная схема действующих в приспособлении сил. Для этого в определённом масштабе вычерчиваются контур детали, установочные и зажимные элементы приспособления. На этой схеме стрелками показываются действующие силы:

-cилы резания;

-cилы зажима;

-cилы трения;

-реакции опор;

-силы веса заготовки и т. п.

При необходимости показываются плечи действия сил относительно выбранного центра поворота детали.

б) рассчитываются величины сил резания.

Величины сил резания рассчитываются по формулам теории резания в зависимости от вида обработки и режимов резания. Формулы и необходимые данные для расчета сил резания приведены в [7, с. 30100].

в) составляются уравнения действующих сил и моментов из условия равновесия заготовки.

Расчет сил зажима сводится к решению задачи статики. При этом сумма сил, действующих на заготовку по всем осям координат x, y, z, а также сумма моментов всех действующих сил относительно выбранного центра поворота заготовки должны быть равны нулю:

N			M
∑FX		= 0 ;	∑FY		=0 ;
i=1	i		i=1	i

11

K		J
∑FZi	= 0 ;	∑FOi	= 0;
i=1		i=1

Расчетные схемы действия сил, а также уравнения статики для типовых случаев обработки приведены в [6, с. 265-276].

г) вводится коэффициент запаса.

Коэффициент запаса учитывает возможное увеличение силы резания в процессе обработки. Величина коэффициента запаса устанавливается дифференцированно с учетом конкретных условий обработки и закрепления детали. Исходные данные для определения коэффициента приведены в [6, с. 266-268, табл. 6.1].

После того как определена величина коэффициента запаса, величина силы резания умножается на коэффициент запаса.

д) определяется величина силы зажима.

Величина силы зажима определяется решением составленных уравнений статики.

По найденной величине силы зажима рассчитываются зажимные механизмы приспособлений, определяется сила на штоке, а по ней – основные размеры силовых цилиндров приводов (гидравлических, пневматических, пмевмокамер и др.), моменты затяжки винтовых зажимных устройств, моменты на рукоятках эксцентриковых ручных зажимов.

Основные формулы и исходные данные для расчета параметров зажимных устройств и приводов различных типов приведены в [4,

с. 173-271; 2, с. 44-150, 200-354].

В случае если рассчитанные силы зажима имеют очень большую величину и нет возможности подобрать силовой цилиндр, обеспечивающий требуемую силу зажима, необходимо изменить схему закрепления заготовки, увеличить количество мест зажима, приблизить точки приложения сил зажима к зоне резания.

6. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Исходными данными при разработке конструкции приспособления являются предварительная компоновка приспособления, а также результаты точностного и силового расчетов.

При разработке окончательного варианта конструкции приспособления должны быть определены конструкции и размеры элементов приспособления, не определенные по тем или иным причинам на стадии предварительной компоновки. Сюда относятся прежде всего сило-

12

вые цилиндры приводов зажимных устройств, крепежные элементы приспособлений и др.

При определении конструкций и размеров этих элементов следует пользоваться каталогами и соответствующими гостами [4] и прибегать к специальным конструкциям в крайнем случае, при невозможности подобрать нормализованные или стандартные устройства. Результатом этого этапа является сборочный чертеж приспособления со всеми видами, сечениями и размерами, обеспечивающий возможность изготовления приспособления.

Разработка сборочного чертежа начинается с нанесения на лист в определенном масштабе контуров заготовки. В зависимости от сложности приспособления вычерчивают несколько проекций заготовки на достаточном расстоянии друг от друга. Заготовка вычерчивается тонкими линиями и считается условно прозрачной. Проектирование приспособления, как и на стадии предварительной компоновки, ведется методом последовательного нанесения отдельных его элементов вокруг контуров заготовки. Обычно соблюдается такая последовательность: установочные элементы, зажимные устройства, механизмы силовых приводов, детали для направления и контроля положения режущего инструмента, вспомогательные элементы. При определении относительного положения этих элементов следует опираться на предварительную компоновку приспособления. После этого определяются окончательные контуры корпуса приспособления.

Количество проекций, разрезов, сечений и т. п., а также проставленных на общем виде приспособления размеров, посадок и допусков должно быть достаточным для понимания устройства приспособления, формы и размеров всех его деталей. В сочетании со спецификацией эти данные должны создать возможность деталировки сборочного чертежа без дополнительных пояснений.

Следует отметить, что разновидности приспособлений, представленные в технической литературе, как правило, поясняют лишь принцип их действия и не отличаются достаточной конструкторской проработкой (наличием необходимых сечений, размеров и т. п.). Поэтому студент, учитывая это обстоятельство, даже при использовании в качестве основы существующего приспособления должен соответствующим образом его доработать.

На сборочном чертеже должны быть приведены технические требования и техническая характеристика спроектированного приспособления.

13

В технических требованиях указывается необходимая точность сборки, пригонки и регулирования элементов приспособления, методы проверки при установке приспособления на станке, условия по относительному расположению отдельных поверхностей приспособления и другие данные.

В технической характеристике должно быть указано:

-количество мест приспособления (количество одновременно устанавливаемых деталей);

-количество мест зажима;

-усилие зажима, Н;

-усилия на штоках силовых цилиндров, Н;

-давление в пневмосистеме или гидросистеме приспособления,

МПа;

-рабочий ход зажимных элементов приспособления, мм;

-возможные диапазоны переналадки установочных и зажимных элементов (для переналаживаемых приспособлений).

В заключение этого этапа необходимо привести краткое описание цикла работы приспособления.

7.ОФОРМЛЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Врезультате выполнения контрольной работы студентом должна быть представлена пояснительная записка и один лист графической части 22-24 формата.

Впояснительной записке приводятся необходимые расчеты, обоснования принятых решений, список литературы, использованной при работе над заданием.

Все пояснения к решаемым вопросам должны даваться кратко, последовательно и понятно. Преобразование формул и подстановку числовых значений необходимо делать таким образом, чтобы при рецензировании можно было проверить весь ход вычислений. В тексте должны присутствовать ссылки на использованную литературу.

Пояснительная записка оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам по ГОСТ 2.105-96.

Впояснительной записке должна быть приведена предварительная компоновка приспособления, а также расчетная схема к определению сил зажима. Схемы могут быть выполнены в произвольном масштабе.

14

Пояснительная записка начинается титульным листом, затем приприводится задание на проектирование, оглавление, основной текст, список использованной литературы и приложение. В приложении помещается спецификация, выполненная по ГОСТ 2.103-68.

Графическая часть представляет собой сборочный чертеж приспособления со всеми необходимыми видами и сечениями. При этом должно быть вычерчено не менее двух видов.

На сборочном чертеже должны быть приведены:

-габаритные, присоединительные и установочные размеры приспособления;

-допуск на основные размеры и посадки цилиндрических сопряжений в конструкции приспособления;

-технические требования к конструкции приспособления;

-техническая характеристика приспособления;

-контур обрабатываемой заготовки в закреплённом положении. Заготовка остается условно прозрачной.

Спецификация на листе не приводится.

15

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Основы конструирования приспособления: Программа, метод. указания и задания на контрольные работы для студентов-заочников специальности 0501 - «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»/ Всесоюз. заоч. машиностроит. ин-т. – М., 1976.

–40 с.

2.Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. – Л.: Машиностроение, 1975. – 652 с.

3.Корсаков В. С. Основы конструирования приспособлений. – М.: Машиностроение, 1980. – 286 с.

4.Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник. – М.: Машиностроение, 1979. – 301 с.

5.Косилова А.Г. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении: Справочник / А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, М.И. Калинин. – М.: Машиностроение, 1976. – 288 с.

6.Дипломное проектирование по технологии машиностроения / Под ред. В.А. Бабука. – Минск: Высш. шк., 1979. – 463 с.

7.Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1 / Под ред. Р.К. Мещерякова, А.Г. Косиловой. – М.: Машиностроение, 1972. – 540 с.

16

ПРИЛОЖЕНИЕ

Вариант выполнения контрольной работы

Задание

Спроектировать и рассчитать приспособление для сверления отверстия 14,7+0,1 мм в рычаге (рис.2), выдержав заданное межосевое расстояние между отверстиями рычага 180±0,15 мм.

Материал рычага – сталь 45.

Оборудование – вертикально-сверлильный станок мод. 2Б125. Инструмент – сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком,

короткая серия, исполнение 2, правое (2300-2860 по ГОСТ 4010-77), диаметр – 14,75h9, длина сверла – 111 мм, длина рабочей части –

56 мм.

Режимы обработки:

-отверстие сверлится в сплошном материале (t = 7,375 мм);

-частота вращения шпинделя станка n = 630 об/мин;

-подача s = 0,25 мм/об.

Обработка должна производиться в кондукторе при схеме установки, показанной на рис. 3.

Годовая программа выпуска – 25000 штук.

Рис. 2. Эскиз обрабатываемой детали

17

Выбор принципиальной схемы приспособления

Учитывая метод обработки (сверление), тип оборудования (вертикально – сверлильный станок с вертикальной осью шпинделя), конструктивную форму заготовки, а также схему установки заготовки (рис. 2), предполагается, что деталь будет находиться в рабочей зоне станка в горизонтальном положении так, что ось обрабатываемого отверстия будет располагаться перпендикулярно плоскости стола.

Главной технологической базой заготовки является нижняя плоскость I, установочная база, лишающая тело 3-х степеней свободы. Ввиду малых габаритных размеров поверхности I нет необходимости применять опоры. Принимается, что заготовка будет устанавливаться непосредственно на плоскую поверхность корпуса приспособления. Двойная опорная база в отверстии 32Н9 (точки 4 и 5) реализуется с помощью цилиндрического короткого установочного пальца (ГОСТ

12209-66).

Оставшаяся опорная база (точка 6) реализуется с помощью подвижной призмы, позволяющей центрировать заготовку по продольной оси симметрии. Малая высота головки рычага (32 мм), а также необходимость применения кондукторной втулки осложняют использование стандартной подвижной призмы, поэтому принимается решение спроектировать специальную призму. Размеры призмы определяются конструктивно при компоновке приспособления.

Размеры и конструкция установочного пальца определяются по ГОСТ 12209-66. Принимается диаметр пальца 32g6 [2, с. 35-37].

Учитывая, что силы резания прижимают заготовку к установочной базе приспособления (подача направлена сверху вниз), предполагается, что силы зажима будут иметь незначительную величину.

В этой связи представляется нецелесообразным применять специальные зажимные устройства, а зажим заготовки осуществлять подвижной призмой, служащей одновременно для базирования. Этот вариант зажима удовлетворяет большинству требований, изложенных в п. 3.3.

Исходя из величины программы выпуска изделия (25000 шт.), предполагается крупносерийный тип производства. Следовательно, зажим должен быть механизирован. Предполагая небольшую величину силы зажима, принимается для механизации зажима пневмопривод (пневмоцилиндр).

18

Для направления режущего инструмента выбирается сменная кондукторная втулку по ГОСТ 18431-73 исполнения I с диаметром отверстия 14,75F7 и диаметром наружной поверхности 26g6 [2, с. 185-189]. Для установки кондукторной втулки в кондукторной плите выбираем промежуточную втулку без буртика по ГОСТ 18433-73 с диаметром отверстия 25Н7 [2, с.185-189].

Предварительная компоновка приспособления, полученная методом последовательного нанесения отдельных элементов приспособления вокруг контуров заготовки, представлена на рис. 3.

Точностной расчет приспособления

На данной операции должны быть обеспечены диаметр отверстия14,75+0,1 и межосевое расстояние 180±0,15 мм.

Точность диаметра обрабатываемого отверстия не зависит от точности приспособления и определяется точностью изготовления инструмента (сверла).

В этой связи все точностные расчеты будут проводиться для раз-

мера 180±0,15 мм.

Допуск на межосевое расстояние

δ = +0,15-(-0,15) = 0,3 мм.

Определение элементарных погрешностей для расчета погрешности установки заготовки в приспособлении Ey (п. 4.1).

Ввиду сложности раздельного определения ∆y и ∆T по справочнику [6, с. 127, табл. 3.10] определяется

∆сл = ∆у +∆Т = 130 мкм (0,13 мм).

Погрешность настройки мерного режущего инструмента определяется по формуле [6, с. 130]

∆н = ∆2ин + ∆2ун ,

где ∆ин – погрешность изготовления инструмента, равная допуску на его изготовление по исполнительному размеру; ∆ун – погрешность установки режущего инструмента.

		19
		1	А1
		А∆
	5
		2	А2
			4
		А3	3

Рис. 3. Предварительная компоновка приспособления: 1 – ось отверстия в кондукторной втулке; 2 – ось отверстия в переходной втулке; 3 – ось штифта, на который устанавливается направляющая колодка; 4 – ось призмы; 5 – ось цилиндрического установочного пальца

Выбранное сверло имеет диаметр 14,75h9 ( 0−0,043 ), следователь-

но:

∆ин = 0 – (-0,043) = 0,043 мм.

Погрешность установки режущего инструмента

∆ун = 12 Smax′ ,

где Smax′ – наибольший зазор в сопряжении сверла и отверстия кондукторной втулки.

Smax′ = ВОА −НОВ ,

где ВОА – верхнее отклонение диаметра отверстия кондукторной втул-

ки. При выбранном диаметре 14,75F7( ++0,0340,016 ) ВОА = +0,034 мм; НОВ – нижнее отклонение диаметра сверла, НОВ = -0,043 мм.

Тогда