2015-06-04
1876
Вычерчивают направляющие детали приспособления, определяющие положение режущего инструмента (кондукторные втулки, установы).
Выбирают по стандартам и вычерчивают контуры вспомогательных деталей и механизмов приспособлений (краны, выталкиватели).
Наносят контуры корпуса приспособления, объединяя в одно целое все элементы приспособления, используя при этом, по возможности, стандартные формы корпусов.
Вычерчивают остальные проекции приспособления и определяют правильность расположения всех элементов и механизмов приспособления с учетом удобства его сборки и разборки, ремонта, установки и снятия заготовки.
Вычерчивают необходимые проекции разрезов и сечений, поясняющих конструкцию приспособления.
Проставляют размеры, посадки на основные сопряжения деталей, определяющие точность обработки, наладочные размеры, а также габаритные, контрольные и координирующие размеры с отклонениями, характеризующими расстояние между осями конструкторских втулок, пальцев и т.д.
|
|
|
В соответствии с ЕСКД составляют спецификацию деталей. Над штампом чертежа записывают техническую характеристику и технические требования на изготовление, эксплуатацию и сборку приспособления.
Разработка конструкции приспособления заканчивается технико-экономическим обоснованием целесообразности спроектированного приспособления и оформлением соответствующего раздела пояснительной записки с описанием устройства и принципа
работы приспособления с указанием позиций по чертежу. Спецификацию приспособления помещают в приложение к пояснительной записке.
При выполнении курсового проекта студент должен спроектировать одно приспособление средней сложности или два менее сложных с объемом графических работ 1-1,5 листа формата А1.
Кроме общего вида приспособления необходимо выполнять его частичную деталировку. Для этого необходимо выбирать сопрягаемые ненормализованные детали.
Проектирование контрольно-измерительных приспособлений
Для одной из операций технологического процесса (желательно для окончательного контроля) студент должен спроектировать специальный мерительный инструмент или контрольное приспособление, предназначенное для контроля детали по следующим параметрам сложности: точности выполнения размеров, точности геометрических форм, точности взаимного расположения поверхностей.
Методика проектирования контрольно-измерительных приспособлений аналогична методике проектирования приспособлений механической обработки.
1. Расчет усилия зажима для закрепления заготовок
в приспособлениях
|
|
|
Зажимные устройства должны обеспечивать надежный контакт с установочными элементами приспособлений, предупреждать смещение и вибрацию заготовки в процессе обработки. Зажимные устройства используются также для правильной установки и центрирования заготовки, выполняя функцию установочно-зажимных устройств. К ним относятся самоцентрирующие патроны, цанговые зажимы и другие устройства. В процессе обработки на заготовку действуют силы резания, объемные силы, а также силы случайного характера. Величина, направление и место приложения сил резания являются переменными. Сила закрепления должна определяться при условии действия на заготовку максимальных сил и моментов для расчетного вида обработки. Объемные силы, или силы тяжести заготовки, учитываются при установке заготовки на вертикальные и наклонно расположенные элементы. Центробежные силы возникают в процессе обработки при смещении центра тяжести заготовки относительно оси вращения. Инерционные силы возникают, когда заготовка совершает возвратно-поступательное движение или вращается с большими угловыми ускорениями (например, при торможении шпинделя).
Величины центробежных и инерционных сил обычно малы по сравнению с силами и моментами резания. Для расчета сил закрепления необходимо знать величину, направление и место приложения сил резания, сдвигающих заготовку, а также схему установки и закрепления заготовки. Силу закрепления Q определяют из равновесия силовых факторов, действующих на заготовку.
Составляющие силы резания определяют по формулам теории
резания [12].
Рассчитывая силу закрепления, необходимо учитывать упругую характеристику зажимного устройства.
В приспособлениях применяют зажимные устройства двух типов.
В зажимных механизмах типа I существует линейная зависимость между силой и перемещением элементов приспособления в направлении приложенной силы. Если к зажимному элементу механизмов типа I приложить дополнительную силу от заготовки, то величина упругого отжима элемента приспособления в направлении приложенной силы будет изменяться по линейному
или близкому к нему закону. К устройствам типа I относятся самотормозящиеся механизмы (винтовые, клиновые, эксцентриковые и др.) независимо от вида привода (ручной, пневматический, гидравлический).
К зажимным механизмам второго типа относят пневматические, гидравлические и пневмогидравлические механизмы прямого действия. Если к зажимному элементу этих устройств приложить возрастающую силу, направленную против силы зажима, то перемещение элемента штока не произойдет, пока приложенная сила не превзойдет силу зажима. В устройствах этого типа величина упругого отжима зажимных инструментов сначала изменяется по линейному закону, а затем элемент перемещается на большую величину. На рис. 19 показаны закрепленная в приспособлении заготовка и действие сил.
Из рис. 19 видно, что сила закрепления Q воспринимается установочными элементами 1, заготовкой 2, зажимными элементами 3 и корпусом 4 приспособления. Если сила P, возникающая при обработке, направлена против силы закрепления, то зависимость смещения заготовки у от силы Р будет определяться упругой характеристикой этого устройства.
При действии силы зажима Q установочные элементы приспособления будут испытывать деформации сжатия. Также деформацию сжатия будут испытывать и зажимные элементы устройства типа I. На рис. 19, б показаны упругие характеристики зажимных устройств I и II типов, соответственно ломаные линии 2 и 1. Усилие Р II, при котором произойдет отрыв заготовки от установочных элементов в устройствах II, будет равно силе Q.
 |
 | |||
|
|
|
|
Усилие Р I отрыва заготовки от установочных элементов в механизмах типа I: P I = Q 
, где J 2 и J 1 – жесткости
установочных и зажимных элементов.
Величина жесткости J = 
.
D y – величина упругого восстановления.
Сила отрыва Р I (рис. 19, в) расходуется на упругое восстановление системы установочных элементов, при этом на величину D у = Q 
должна увеличиться упругая составляющая зажимного устройства. Состояние системы при наличии силы Q характеризуется линией С-С, а состояние в момент отрыва заготовки от опор линией С 1- С 1.
2. Расчет зажимных устройств, предупреждающих
смещение заготовки от действия силы
|
 |
Схемы для расчета сил закрепления показаны на рис. 20.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 20. Схемы для расчета сил закрепления заготовки от смещения
1. На рис. 20, а сила Р, возникающая при обработке деталей, и сила закрепления Q прижимают заготовку к опорам приспособления.
Если сила Р постоянная, то Q = 0. Например, эта схема сил наблюдается при обтачивании заготовки в центрах, при протягивании отверстий, цековании бобышек и др. Если имеются дополнительные силы N, направленные против силы Q, то Q = kN, где k – коэффициент запаса (k > 1).
При непостоянной силе Р (например, при фрезеровании) Q > 1 для предупреждения вибраций и повышения жесткости.
2. Сила Р направлена против силы Q (рис. 20, б).
Для зажимного устройства второго типа Q = kP, а для первого типа
Q = kP 
.
3. Силы Р стремятся отодвинуть заготовку от опор (рис. 20, в).
Эта схема характерна при условии изменения направления подачи инструмента (маятниковое фрезерование, фрезерование замкнутых контуров, постановка заготовки на два пальца и перпендикулярную к ним плоскость).
Сила Q определяется выражением Q = 
, где f 1 и f 2 – коэффициенты трения заготовки с установочными и зажимными элементами.
4. Силы Р 1и Р 2 направлены в направлении зажатия и стремятся сдвинуть заготовку (рис. 20, г). Если зажимное устройство второго типа, то
|
|
|
Q = 
.
Если kP 2< P 1 f 1, то Q = 0.
В приспособлениях первого типа сила P 1 вызовет изменение реакций в установочных и зажимных элементах. Значение реакций:
R 1 = Q + P 1 
; R 2 = Q + P 1 .
Сила Q определяется из выражения:
Q = 
.
Если f 1 = f 2 = f и J 1 = J 2, то
Q = 
.
5. Сила Р 1 направлена навстречу силе закрепления, а сила Р 2 стремится сдвинуть заготовку (рис. 20, д). Сила закрепления должна быть достаточной, чтобы не нарушался контакт заготовки с установочными элементами и не было сдвига.
В механизмах второго типа для надежного контакта заготовки Q` = kP 1, а чтобы не произошел сдвиг:
Q`` = 
.
В механизмах первого типа для надежного контакта сила зажима должна быть
Q` = k 1 Р 1 .
Чтобы исключить сдвиг, сила зажима должна быть
Q`` = 
.
Силу закрепления выбирают большую из значений Q ` и Q ``. Для схемы обработки, показанной на рис. 20, е, заготовка крепится горизонтально направленной силой Q. Чтобы заготовка была плотно прижата к установочным элементам приспособления, плечо от силы Q должно быть рассчитано по формуле:
a = 
.
При установившемся процессе резания на заготовку действуют силы Р 1 и Р 2 (рис. 20, з). Из условия равновесия можно вычислить силу зажима:
Q = 
,
где k – коэффициент запаса.
3. Расчет зажимных устройств, предотвращающих
проворот заготовки от действия момента
1. Заготовка, установленная в 3-кулачковом патроне, находится под действием осевой силы Р и момента (рис. 21, а).
Сила закрепления на одном кулачке может быть найдена из уравнения
Q = 
,
где R – радиус заготовки; M – момент от силы резания; f – коэффициент трения заготовки в кулачках: k – коэффициент запаса.
Чтобы не произошло сдвига заготовки в осевом направлении, необходимо выполнение условия kP < 3f 1 Q.
При закреплении заготовок большей силой Р может возникнуть дополнительная сила трения между торцами кулачков и детали. В этом случае сила закрепления определяется из выражения:
Q = 
,
где f 2– коэффициент трения заготовки с уступами кулачков; R 1 – средний радиус площадки контакта.
 | |||
 | |||
а б в г
Рис. 21. Схемы для расчета сил закрепления заготовки от проворачивания
2.
|
При зажимном устройстве II типа и достаточной тангенциальной жесткости закрепления (учитываются силы трения между заготовкой и прихватами), сила закрепления определяется из выражения:
Q = 
При малой тангенциальной жесткости (силы трения между заготовкой и прихватами не учитываются) сила закрепления:
Q = 
.
При зажимном устройстве первого типа сила Р вызовет изменения реакций опор. Величина реакции со стороны установочных элементов:
T 2 = Q + P ,
а со стороны зажимного элемента:
T 1 = Q – P .
Для случая большой жесткости устройства в тангенциальном направлении сила:
Q = 
;
малой жесткости:
Q = 
.
3. Заготовка устанавливается на кольцевую поверхность (рис. 21, в). В процессе обработки на нее действуют момент М, сила P, а также сила закрепления Q. Аналогично п. 2 (рис. 21, б) возможно четыре случая расчета:
.
4. Цилиндрическая заготовка закреплена в призме с углом a (рис. 21, г), сила Q для предотвращения вращения должна быть:
Q = 
;
для предотвращения сдвига заготовки по оси:
Q = 
.
5. При обтачивании длинной заготовки, консольно зажатой в 3-кулачковом патроне (рис. 22), сила закрепления должна надежно держать ее.
Сила закрепления согласно рис. 22 определяется выражением:
Q = 
где f – коэффициент трения скольжения: для гладких губок –
0,16–0,18; для губок с кольцевыми канавками 0,3–0,4; для губок с взаимно перпендикулярными канавками 0,4–0,5; при губках с острыми рифлениями 0,7–1,0.
 |
Рис. 22. Обтачивание длинной заготовки
Сила закрепления при обработке на 4-кулачковом патроне определяется выражением:
Q = 
4. Расчет зажимных устройств, предотвращающих
смещение заготовки от действия нескольких
действующих моментов
1. В заготовке одновременно обрабатывают n отверстий мерными инструментами (сверлами, зенкерами, развертками, цековками) с параллельно расположенными осями. При малой жесткости инструментов (закрепление их на удлиненных оправках, работа без кондуктора) на заготовку действует суммарный момент от инструментов 
Силу и место закрепления выбирают из условия, чтобы момент трения, удерживающий заготовку, был равен 
. Если заготовка закреплена в призме (рис. 23, а), то сила закрепления определится по схеме на рис. 21, г.
а
б
| 
в
|
Рис. 23. Схемы для расчета сил закрепления заготовок
при многоинструментальной обработке
При большой жесткости инструментов (работа по кондукторным втулкам, растачивание многорезцовыми головками) силу закрепления можно уменьшить, так как сами инструменты будут удерживать заготовку от поворота, но точность в этом случае уменьшится от бокового давления. Силу можно также уменьшить, применяя в конструкции приспособления штыри, упоры или выполнить для части инструмента левое вращение.
2. В заготовке растачивается несколько отверстий однорезцовыми скалками. Сила зажатия от сдвига заготовки определится выражением:
Q = ,
где f 1 и f 2 – коэффициенты трения между заготовкой и опорами и зажатыми элементами.
P = P 1 + P 2 +…+ Pn.
Сила зажатия от действия моментов резания и закрепления:
Q = 
или Q = 
.
Для данных условий обработки выбирают максимальную силу Q, производя расчеты по приведенным формулам.
5. Расчет зажимных устройств, предотвращающих
поворот заготовки на базовой плоскости
от действия боковых сил
1. Заготовка установлена на три опоры и базируется боковыми плоскостями (рис. 24).
Сила резания P стремится повернуть заготовку вокруг боковой опоры O. Смещению препятствуют силы трения с опорами
(коэффициент трения f 1) и зажимным элементом (коэффициент трения f 2). При приложении силы Q в центре тяжести опорного треугольника сила закрепления:
Q = 
.
|
Рис. 24. Схема для расчета зажимного устройства,
предотвращающего поворот заготовки
При несовпадении точки приложения силы Q с центром тяжести опорного треугольника равенство реакций опор нарушается. Сила закрепления определяется из выражения:
Q = 
,
где а, в, с, в сумме составляющие единицу, определятся из уравнений статики.
