Проектирование и разработка приспособления для изготовления отверстий в детали (стр. 2 из 2)

где D = 8 мм - диаметр сверла,

S = 0.14 мм/об - подача,

K_p = (σ / 750) ^0.76 = (570 / 750) ^0.76 ≈ 0.8 - коэффициент, учитывающий прочностные свойства обрабатываемого материала,

С_р = 95 - поправочный коэффициент,

С_м = 0.038 - поправочный коэффициент,

Y = 0.75 - поправочный коэффициент.

Получаем

М_кр = 10 · 0.038 · 8² · 0.14^0.75 · 0.8 ≈ 4.5 Н·м,

Р = 10 · 95 · 8 · 0.14^0.75 · 0.8 ≈ 1390 Н.

Найденное значение сил резания для надежности зажима заготовки умножают на коэффициент запаса К, величина которого зависит от условий обработки деталей на станке:

К = К₀ · К₁ · К₂ · К_3,гдеК₀ = 1.5 - гарантированный коэффициент запаса,

К₁ = 1 - коэффициент, учитывающий величину силы резания в зависимости от обработки,

К₂ = 1.1 - коэффициент, учитывающий затупление инструмента,

К₃ = 1 - коэффициент, учитывающий прерывистость резания.

Получаем

К = 1.5 · 1 · 1.1 · 1 = 1.65.

Рис. 2.4. К расчету силы зажима

Во-вторых, определим силу Q, необходимую для зажима заготовки, для чего составим уравнение статического равновесия твердого тела. Расчет проведем для первого отверстия (рис.2.4). На тело действуют сила резания P и сила закрепления заготовки Q. Тело будет находиться в состоянии равновесия, если будет выполняться равенство

K · M_кр = f₂ · P/3 · r₁ + f₂ · P/3 · r₂ + f₂ · P/3 · r₃ + f₂ · Q/3 · r₁ + f₂ · Q/3 · r₂ + f₂ · Q/3 · r₃ + f₁ · Q · r₄

Откуда

Q = [K · M_кр - f₂ · P/3 · (r₁ + r₂ + r₃)] / [f₂/3 · (r₁ + r₂ + r₃) + f₁ · r₄] (2.1)

где f₁ = f₂ = 0.1 - коэффициенты трения между поверхностями заготовки и установочными и зажимными элементами;

r₁, r₂, r₃, r₄ - соответствующие длины плеч.

Для первого отверстия r₁ = 33 мм, r₂ = 21 мм, r₃ = 79 мм, r₄ = 46 мм, а значение силы зажима, рассчитанное по формуле 2.1, Q ≈ 140 H.

Для второго отверстия r₁ = 13 мм, r₂ = 36 мм, r₃ = 52 мм, r₄ = 22 мм, а значение силы зажима, рассчитанное по формуле 2.1, Q ≈ 493 H.

Поэтому для надежной фиксации заготовки в приспособлении необходимо приложить силу зажима Q = 500 H.

Для того чтобы создать такое зажимное давление на заготовке, необходимо приложить на шток пневмокамеры силу (рис.2.3)

W = Q·l₃· (l₁ + l) / (l₂ · l · η)

где η - коэффициент, учитывающий трение в шарнирных соединениях и в пневмокамере; l₂ и l₃ - длины плеч рычага-усилителя;

l₁ и l - длины плеч прижимного рычага (планки).

Принимаем η = 1, l₁ = 50 мм, l₂ = 120 мм, l₃ = 120 мм, l = 50 мм. Тогда

W = 500 · 120 · (50 + 50) / (120 · 50 · 1) = 1000 H.

2.4.2 Расчет приспособления на точность

При расчете приспособления на точность главной задачей является определение погрешности установки ε_у, которая складывается из трёх составляющих: погрешности базирования ε_б, погрешности закрепления ε_з и погрешности положения объекта ε_пр, обусловленной неточностью установки самого приспособления на технологическом оборудовании. Если предположить, что ε_б, ε_з и ε_пр представляют поля рассеяния случайных величин, то ε_у может быть рассчитана как

ε_у = ε_б² + ε_з² + ε_пр²

Так как установка осуществляется на жесткий палец с зазором, то погрешность базирования ε_б рассчитывается по формуле

ε_б = 2 · e - δ₁ + δ₂ + 2 · Δ

где e - эксцентриситет наружной поверхности относительно отверстия;

δ₁ - допуск на диаметр отверстия; δ₂ - допуск на диаметр пальца;

Δ - минимальный радиальный зазор при посадке заготовки на палец.

В нашем случае e = 0.01 мм, δ₁ = 0.021 мм, δ₂ = 0.061 мм, Δ = 0.040 мм. Тогда

ε_б = 2 · 0.01 - 0.021 + 0.061 + 2 · 0.040 = 0.14 мм.

Погрешность закрепления ε_з может быть рассчитана по формуле

ε_з = (Y_max - Y_min) · cosα

где Y_max и Y_min - соответственно максимальное и минимальное отклонения положения заготовки под действием силы зажима;

α - угол между фиксируемым размером и направлением действия силы.

В нашем случае ε_з = 0, так как для фиксируемого размера измерительная база перемещается при зажиме заготовки в собственной плоскости (α = 90°).

Погрешность положения объекта ε_пр зависит от точности изготовления и степени износа базирующих и установочных элементов. Она может быть рассчитана как

ε_пр = T - K_T (K_T1 · ε_б) ² + ε_у² + ε_з² + ε_и² + (K_T2 · w) ²

где T = 0.2 - допуск операционного размера; K_T = 1.1;

K_T1 = 0.85 - коэффициент, зависящий от качества настройки станка;

ε_б - погрешность базирования в направлении операционного размера;

ε_з - погрешность закрепления в направлении операционного размера;

ε_у = 0.02 мм - погрешность установки приспособления на рабочем столе. Определяется величиной зазора в сопряжении шпонка - паз стола;

ε_и - погрешность износа установочных элементов; рассчитывается по формуле

ε_и = U₀ · K₁ · K₂ · K₃ · K₄ · К_ф / N

где U₀ = 0.05 мм - средний износ установочных элементов при усилии зажима 10 кН и числе установок N = 100000;

K₁, K₂, K₃, K₄ - коэффициенты, учитывающие влияние материала заготовки, оборудования, условий обработки и числа установок заготовки. Значения коэффициентов выбираем из таблицы - K₁ = 0.95, K₂ = 1.25, K₃ = 1, K₄ = 2.4

K_ф = 1.5.

Тогда ε_и = 0.05 · 0.95 · 1.25 · 1 · 2.4 · 1.5/100000 = 0.000002 мм.

K_T2 = 0.7;

w = 0.15 мм - экономическая точность обработки (при сверлении по кондуктору w соответствует 12 квалитету по диаметру).

Тогда

ε_пр = 0.2 - 1.1 (0.85 · 0.14) ² + 0.02² + 0² + 0.000002² +

+ (0.7 · 0.15) ² = 0.083 мм.

Получаем, что

ε_у = 0.14² + 0² + 0.083² = 0.163 мм < 0.2 мм.

Следовательно, приспособление, сконструированное с данными элементами, обеспечит заданную точность установки заготовки.

3. Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта было спроектировано приспособление для сверления отверстий в детали типа рычаг по размерам и с точностью, указанными в техническом задании.

Чертежи приспособления и деталировка оригинальных деталей были выполнены в системе параметрического автоматизированного проектирования и черчения T-FLEX CAD.

4. Библиографический список

1. Андреев Г.Н., Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: Учеб. пособие для машиностроительных спец. вузов / Под ред. Ю.А. Соломенцева.2-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1999.415 с.

2. Альбом по проектированию приспособлений: Учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / Б.М. Базров, А.И. Сорокин, В.А. Губарь. М.: Машиностроение, 1991.121 с.

3. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: Учебник для вузов.2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983.431 с.

4. Станочные приспособления: Справочник. В 2 т. М.: Машиностроение, 1983.

5. Технологическая оснастка машиностроительных производств: Учеб. пособие: В 2 ч. / Сост. А.Г. Схиртладзе. М.: МГТУ СТАНКИН, 1998.