Описание конструкции приспособления.

Приспособление применяется на обрабатывающем центре для закрепления в нём детали «Корпус» при обработке поверхностей, растачивании отверстия, сверлении отверстий.

Деталь устанавливается на основание, в нём имеются фиксаторы, куда ставится деталь. Затем на деталь надевается крышка, затягивается болтами, происходит обработка детали

Зажим осуществляется при помощи четырех болтов, которые ввинчивается в боковые стойки.

4.2 Схема действия сил и расчёт сил резания.

Рис3. Схема действующих сил.

Крутящий момент при точении определяется по формуле

М_кр. = 10´С_м´D^q´s^y´К_р, (31)

Где:

С_м – коэффициент, зависящий от условий обработки

D – диаметр сверла, мм

q, y – показатели степени

s – подача при сверлении, мм/об

К_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала. Определяется по формуле

К_р = К_мр = (s_в/750)ⁿ (32)

где s_в – предел прочности обрабатываемого материала, МПа

n – показатель степени

К_р = К_мр = (440/750)^0,75 = 0,67

М_кр. = 10´0,0345´4²´0,12^0,8´0,67 = 0,69 Н´м

Сила резания при сверлении определяется по формуле

Р_z = 2´М_кр./D, (33)

Р_z = 2´0,69_./4´10^-3 = 345 Н,

4.3 Расчёт усилия зажима.

Минимальное усилие зажима определяется по формуле

Рзаж = Fтр./f (34)

Где:

Fтр. – сила трения, Н

f – коэффициент трения

Для того, чтобы найти силу трения, необходимо составить уравнение моментов относительно точки «0».

SМ:Рz´(78+2) – Fтр.´230-Р_z´(78-2) = 0

F_тр. = (80´Р_z-76´Р_z)/230 = (80´345-76´345)/230=6,0 Н

Рзаж = 6,0/0,16 = 37,5 Н

Действительное усилие зажима определяется по формуле

W = Рзаж ´К, Н (35)

Где:

К – коэффициент запаса, определяется по формуле

К = К0хК1хК2хК3хК4хК5, (36)

Где:

К0 – гарантированный коэффициент запаса

К1 – коэффициент, зависящий от вида поверхности детали

К2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента

К3 – коэффициент, учитываемый при обработке прерывистых поверхностей на детали

К4 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима

К5 – коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть деталь.

К = 1,2х1,1х1,09х1,0х1,1х1,0 = 1,58

W = 37,5х1,58 = 59,25Н

По силе W выбирается номинальные внутренний и средний диаметры резьбы, а также возникающее напряжение растяжения s_р.

D₁ = 11,835 мм

D₂ = 11,701 мм

b = 30° - половина угла при вершине резьбы

a = arctgР/p´d₂, - угол подъёма резьбы (37)

Где:

Р – шаг резьбы, мм

a = arctg2/3,14´21,701 = 2°30¢,

j_пр = аrctg0,1/ cosb - приведённый угол трения

j_пр = аrctg0,1/ cos30° - 6°40¢

Определение эффективности самоторможения разрабатываемого винтового механизма, которая определяется через КПД (h) и определяется по формуле

h = tga/tg´(a+j_пр) + 2/3´f ₁´(D_н³ - d _н³)/(D_н² - d _н²) ´d₂ (38)

h = tg2°30¢/tg´(2°30¢+6°40¢) + 2/3´0,16´(12³ - 8³)/(12² - 8²) ´7,701 = 0,12

Винтовой зажим считается надёжным, если h£0,4, в данном случае 0,12<0,4, следовательно зажим надёжен.

Момент, который необходимо приложить к гайке для создания силы закрепления W определяется по формуле

М = 0,35´59,25´d₂ (39)

М = 0,35´59,25´11,701 = 242,6Н´мм

По моменту проверяется гайка на соответствие требованиям эргономики

М £ М_эр

242,6 £ 16500,0

Плечо ключа, необходимого для передачи момента определяется по формуле

L = M/147...196 (40)

L = 242,6/150 = 1,6 мм

По ГОСТ 13447-68 принимается L = 100 мм

Определить фактический момент

М_факт. = 242,6´0,100 = 24,26Н´мм

Фактическое усилие зажима

W_факт. = 24,26/ 2´11,701 = 141,9 Н

При закреплении в приспособлении детали должно выполняться условие

W_факт.>W,Н

141,9>44,2 Н

следовательно, условие выполняется.

Сила, прикладываемая человеком на гаечный ключ определяется по формуле

Q = М/L (41)

Q = 242,6/0,1 = 2426Н

4.4 Расчёт на прочность наиболее нагруженного звена.

В данном приспособлении наиболее нагруженным звеном является шпилька М8. В результате действия продольной (осевой) силы, шпилька испытывает деформацию растяжения, а витки резьбы – деформацию смятия.

Проводится проверочный расчёт на прочность при растяжении по формуле

s = N/A £ [s], (42)

Где:

N – нормальная сила (деформация растяжения), Н

А – площадь поперечного сечения, м²

[s] – допустимое напряжение растяжения, МПа

Для данного случая нормальная сила равна фактическому усилию зажима

N = W_ф = 141,9Н

Площадь поперечного сечения определяется по формуле

А = p´D₁²/4, (43)

А = 3,14´0,11835²/4 = 0,00110 м²,

s = 141,9/0,0011 = 129000 МПа

Допустимое напряжение определяется по формуле

[s] = s_т/[n], (44)

Где:

s_т – предел текучести материала шпильки, МПа

[n] – требуемый коэффициент запаса прочности

[s] = 141/2 = 70,5 МПа

Для обеспечения надёжной работы приспособления необходимо соблюдать условие

[s]>s

Проверочный расчёт на прочность при смятии по формуле

s_см = N/A£[s_см], (45)

Где:

А – площадь смятия, м²

[s_см] – допустимое напряжение смятия, МПа

Площадь смятия определяется по формуле

А = p´(d² – d₁²)´К_м´z/4 (46)

Где:

d – наружный диаметр резьбы, м

d₁ – средний диаметр резьбы, м

К_м – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по виткам резьбы

z – число витков на длине свинчивания

А = 3,14´(0,12² – 0,11835²)´0,55´6/4 = 0,0010 м²

s_см =141/0,0010 = 141000Н/м² = 1,41 МПа

Для обеспечения надёжной работы приспособления должно соблюдаться условие

s_см£[s_см], МПа

1,41 < 100, МПа

следовательно, условие выполнимо.

4.5 Расчёт приспособления на точность.

Погрешность установки определяется по формуле

Е_уст. = ÖЕ_б² + Е_з² + Е_пр², (47)

Где:

Е_б – погрешность базирования, мм

Е_з – погрешность закрепления, мм

Е_пр – погрешность приспособления, мм

Погрешность базирования определяется по формуле

Е_б = 0,5´IT_D + IT_d + ∆_гар, (48)

Где:

IT_D – допуск на размер базовой поверхности детали, мм

IT_d – допуск на размер базовой поверхности приспособления, мм

∆_гар – гарантированный зазор между базой заготовки и базой приспособления, мм. Определяется по формуле

∆_гар = EI – es, (49)

Где:

EI – нижнее отклонение отверстия, мм

es – верхнее отклонение оправки, мм

∆_гар = 0 – (-0,012) = 0,012 мм

Е_б = 0,5´0,087 + 0,046 + 0,012 = 0,102 мм,

Погрешность закрепления Е_з равна 0, так как деформация детали от приложенной силы незначительна.

Погрешность приспособления определяется по формуле

Е_пр = Ö3´Е_и² + Е_с² + Е_уэ, мм (50)

Где:

З – показывает, что погрешность износа постоянно растёт

Е_и – погрешность износа, мм равна 0, так как опорная поверхность сопрягаемых элементов равномерно изнашивается

Е_с – погрешность установки приспособления, мм

Е_уэ – погрешность установочных элементов, мм равна 0, так как таких элементов в данном приспособлении нет.

Е_пр = Ö3´0² + 0,02² + 0 = 0,02 мм

Е_уст = Ö0,102² + 0² + 0,02² = 0,104 мм

Должно выполняться условие

Е_уст £ 0,3 Td

Где:

Td – допуск на размер

0,104 < 0,3´0,6, мм

Погрешность получаемого размера определяется по формуле

Е_S = ÖЕ_уст² + Е_обр² + Е_н², (51)

Где:

Е_обр – погрешность обработки, мм

Е_н – погрешность настройки, мм

Е_S = Ö0,104² + 0,08² + 0,02² = 0,133 мм

В результате расчётов следует, что требуемая точность получаемого размера обеспечивается, так как погрешность получаемого размера в данном приспособлении равна 0,133 мм, а допуск на этот размер 0,12 мм.