Расчет и проектирование станочного зажимного приспособления

Изучив известные конструкции и исходные данные, представленные в ТЗ (п. 4.1) студент приступает к проектированию приспособления.

На этапе курсового проектирования перед студентом ставиться задача – создать работоспособную, экономичную в изготовлении и отвечающую требованиям эксплуатации конструкцию приспособления.

Проектирование рекомендуется проводить в следующем порядке:

1. Эскизная проработка (прорисовка) конструкции (компоновка) приспособления. С учетом накопленного промышленного опыта прорабатывают несколько вариантов будущей компоновки приспособления, анализируют их и принимают оптимальный вариант.

На основе принятой компоновки разрабатывают и приводят в ПЗ принципиальную расчетную схему приспособления, учитывающую тип, число и размеры установочных и зажимных устройств, вид и конструкцию направляющих элементов, число одновременно устанавливаемых в приспособлении заготовок, способ установки и закрепления приспособления на станке, технику удаления стружки и условия безопасной эксплуатации.

2. Расчет приспособления.

Рассчитывают составляющие силы резания (или используют рассчитанные в п. 3.5.3), уточняют их направление и точки приложения на расчетной схеме приспособления.

Рассчитывают силу зажима, учитывая массу заготовки и составляющие силы резания. По найденной силе зажима в зависимости от конструкции заготовки, вида оборудования и типа производства выбирают зажимные механизмы и рассчитывают параметры силового привода. Определяют погрешность установки и погрешность базирования заготовки в приспособлении. Обосновывают технические требования к его изготовлению, исходя из точности приспособления. При необходимости производят проверочные расчеты на прочность и жесткость конструктивных элементов приспособления.

3. Разработка чертежа общего вида приспособления.

Согласно принципиальной расчетной схеме вычерчивают контур обрабатываемой заготовки (М 1:1) в тонких линиях. Заготовка считается условно прозрачной. Чертеж заготовки на главном виде должен соответствовать рабочему положению заготовки при обработке на станке. Затем вычерчивают контур выбранных установочных элементов приспособления (штыри, планки, пальцы, призмы, оправки и т.п.). При размещении опор следует учитывать схему базирования заготовки (п. 3.3, КЭ), направление действия сил резания и зажима; действующие стандарты на детали и узлы станочных приспособлений. После этого вычерчивают контуры зажимного устройства; направляющие детали приспособления, определяющие положение режущего инструмента (кондукторные втулки, установы). Наносят контуры корпуса приспособления, объединяя в одно целое все элементы, используя при этом по возможности стандартные формы. Вычерчивают остальные проекции приспособления, необходимые разрезы и сечения. Проставляют размеры, допуски и посадки на основные сопряжения деталей, определяющие точность обработки, наладочные размеры, а также габаритные, контрольные и координирующие размеры с отклонениями, характеризующими расстояние между осями кондукторных втулок, пальцев и т.д.

В соответствии с ЕСКД составляют спецификацию деталей приспособления, над штампом чертежа записывают техническую характеристику и технические требования на изготовление и сборку приспособления.

Пример оформления сборочного чертежа приспособления для фрезерования паза в корпусе приведен в приложении 16. На примере этого же приспособления рассмотрим силовой расчет. Для этого необходимо разработать принципиальную расчетную схему (рис. 4.1).

При обработке заготовки, установленной на данную призму с упором на торец, под действием составляющих силы резания P_z и Р_у возможны два случая:

Рис. 4.1. Принципиальная расчетная схема приспособления для фрезерования паза

1. Сдвиг заготовки под действием силы P_z, который предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с боковыми поверхностями призмы (Т₁ – Т₄) и прихватами (Т₅, Т₆).

2. Отрыв (опрокидывание) заготовки под действием сил P_z и Р_у (или момента резания) предупреждается силой зажима Q, равномерно распределенной на два прихвата.

Рассчитав для обоих случаев значение силы зажима Q, выбирают большее и принимают его за расчетную величину необходимой зажимной силы.

Приведем расчет силы зажима и силового привода приспособления для 1-го случая.

Допустим, масса заготовки незначительна. Соответственно этому условию можно записать (рис. 4.1)

P_z < Т₁ + Т₂ + Т₃ + Т₄ + Т₅ + Т₆. (4.1)

Определим силы трения

; (4.2)

. (4.3)

Введя коэффициент запаса надежности закрепления К и подставив значения сил трения, после преобразований получим

, (4.4)

Откуда

(4.5)

где f₁ = 0,2 – коэффициент трения при контакте заготовки с прихватами;

f₂ = 0,16 – коэффициент трения при контакте обработанной поверхности заготовки с установочными поверхностями призмы [26].

Коэффициент запаса определим по формуле

К = К₀× К₁ × К₂ × К₃ × К₄ × К₅ × К₆ (4.6)

К₀ = 1,5; К₁ = 1; К₂ = 1,6; К₃ = 1,2; К₄ = 1; К₅ = 1; К₆ = 1

К = 1,5 × 1,0 × 1,6 × 1,2 × 1,0 × 1,0 × 1,0 = 2,9

Зная значение силы Р_z = 1596 Н, определим Р_у = 0,5 × Р_z = 0,5 × 1596 = 798 Н.

Сила закрепления заготовки

Н.

Силу на штоке пневмоцилиндра определяют из условия равновесия сил, приложенных к зажимному устройству (рис. 4.1)

, (4.7)

где Р_пр – сила сжатия пружины.

Р = 10366 +2 × 100 = 10566 Н.

Принимая давление воздуха в пневмосети Р = 0,4 МПа и КПД h = 0,85, определяем диаметр пневмоцилиндра

мм. (4.8)

По справочной таблице [27] принимаем D_ц = 200 мм. Остальные параметры пневмоцилиндра принимают по ГОСТ 15608-81.