Расчёт усилия зажима детали в приспособлении

Разработка конструкции специального приспособления

Разработку конструкции станочного приспособления необходимо производить, исходя из того, что приспособление должно удовлетворять следующим условиям:

- обеспечивать ориентированное положение заготовки по отношению к режущему инструменту или рабочим органам станка;

- обеспечивать достаточное усилие зажима заготовки, способное воспринимать силы резания, силы инерции, силы от массы заготовки;

- обеспечивать заданную точность обработки отверстия;

- обеспечивать простоту обслуживания;

-обеспечить быструю смену заготовки в приспособлении;

-зажимные устройства не должны мешать выходу стружки и давать возможность очистки приспособления после каждого цикла работы и др.

Кондукторами называются станочные приспособления, служащие для установки деталей, обрабаты­ваемых на сверлильных станках, и имеющие кондукторные втулки для направления режущего инструмента. Кондук­торы бывают различных видов: накладные, стационарные, передвижные, поворотные, скальчатые. Скальчатые кондукторы консольного типа состоят из постоянных нормализованных и сменных узлов (нала­док) и деталей. Постоянными узлами и деталями скальчатого кон­дуктора являются корпус, две или три скалки, установленные в корпусе и несущие постоянную кондукторную плиту, и привод для перемещения скалок с постоянной кондукторной плитой вверх и вниз.

 

 

К сменным узлам и деталям скальчатого кондуктора относятся сменные наладки для установки обрабатываемых деталей и смен­ные кондукторные плиты, в которых смонтированы кондукторные втулки. Сменные наладки проектируются для каждой отдельной операции и состоят из двух частей. Одна часть, устанавливаемая на корпусе, выполняет функцию установочного элемента для ориентации детали, а другая служит для размещения кондукторных втулок и укрепляется на постоянной кондукторной плите. Обычно вся кондукторная плита выполняется сменной.

Различные типоразмеры скальчатых кондукторов применяют для обработки отверстий в разных по форме и габаритным размерам деталях.

Наиболее широкое практическое применение на производстве получили скальчатые кон­дукторы с реечно-конусным механизмом для подъема и опускания направляющих скалок с кондукторной плитой. Схема нормализованного скальчатого кондук­тора консольного типа с ручным приводом. Основные размеры консольных скальчатых кондукторов с пневма­тическим зажимом даны в ГОСТ 16889-71. Кондуктор служит для обработки отверстий в деталях средних размеров и состоит из корпуса, постоянной кондукторной плиты, рукоятки, направляющих скалок, реечной скалки, трех крепежных гаек для фиксации положения скалок по высоте, вала-шестерни, двух корончатых гаек для фиксации горизонтального положения вала-шестерни, двух конических втулок, втулки, шпонок, винтов для крепления установочных пальцев на столе корпуса скальчатого кондуктора.

На нижней плоскости кондукторной плиты устанавливает­ся и закрепляется сменная кондукторная плита с кондукторными втулками, кондукторные втулки могут закрепляться непосредственно в кондукторной плите. Сменная наладка для установки и закрепления обраба­тываемых деталей (ГОСТ 16896-71) помещается на плоскости стола корпуса приспособления.

Сменные наладки на корпусе и на плите фиксируются винтами или штифтами. Установочные пальцы для координации сменных наладок могут устанавливаться на столе кондуктора в зависимости от конкретной наладки или запрессовываться в неизменном положении на его постоянной части.

Перемещение кондукторной плиты и закрепление обрабатываемой детали могут осуществляться с помощью ручного или пневматического привода. При использовании ручного привода применяется самотормозящий реечно-конусный силовой механизм. Вал-шестерня и скалка-рейка имеют косые зубья с углом наклона зуба в 45º. На обоих концах вала-шестерни при помощи шпонок закрепляются конические втулки с углом конуса меньше угла трения (угол принимается 5…6º). При повороте вала-шестерни с помощью рукоятки скалки и реечная скалка с кондукторной плитой опускаются до соприкосновения с обрабатываемой деталью. При дальнейшем нажатии на рукоятку под действием сил на скалке-рейке и шестерне вал-шестерня переместится вправо, вследствие чего левая коническая втулка заклинится в левой втулке и застопорит механизм.

 

 

Расчёт усилия зажима детали в приспособлении

 

 

При выполнении сверлильной операции, включающей сверление и развертывание отверстия, на заготовку действует момент резания М, определяемый по формуле (2.38) при расчёте режимов резания.

Так как глубина резания при сверлении значительно больше, чем при развёртывании, вероятность смещения заготовки при сверлении так же больше, чем при развёртывании. Поэтому в расчёте усилия зажима исходной информацией будет являться момент резания при сверлении отверстия. По результатам расчётов режимов резания для сверления он составил:

М = 0,21 Н×м

При этом диаметр сверла составляет D = 2,5 мм.

Момент сверления создаёт окружную силу P _o, которая действует на заготовку и может привести к её смещению. Данная сила определяется по формуле:

,                                                       (3.1)

где М – момент сверления, Н×м;

  D – диаметр сверла, мм.

Подставляя известные значения М и й D в формулу (2.9), получаем значение окружной силы P_o (Н):

 Н.

Таким образом, при сверлении на заготовку действует сила P _o = 84 Н, которая стремится её повернуть относительно зажимного элемента приспособления – прижимной планки приспособления, которую приводит в движение поршень пневматического цилиндра.

Усилие зажима должно быть больше этой силы, кроме того, необходимо учитывать силу упругости возвратной пружины, возвращающей поршень пневматического цилиндра после снятия давления воздуха.

Поэтому усилие зажима, необходимое для закрепления заготовки в кондукторе с пневматическим приводом, будем определять по формуле [13]:

,                                              (3.2)

где P _o – окружная сила, развиваемая сверлом при сверлении, Н;

  k – коэффициент запаса (принимаем k = 2);

  f – коэффициент трения (в паре трения «сталь по стали» f = 0,15);

  T _пр – сила возвратной пружины (для приспособлений с пневматическим приводом рекомендуется принимать T _пр = 50 Н, так как такой силы достаточно для возврата поршня пневматического цилиндра средних размеров).

Подставляя известные значения перечисленных выше параметров в формулу (3.2), получаем значение усилия зажима W (Н):

 Н.

Таким образом, для надёжного закрепления заготовки при сверлении необходимо приложить усилие зажима W = 610 Н.

Теперь выполним расчёт силы Q, которую должен развить шток пневматического цилиндра. Сила на штоке пневматического цилиндра Q определяется по формуле [13]:

,                                                 (3.3)

где W – усилие зажима, Н;

  d _шт – диаметр штока пневматического цилиндра (по ГОСТ 16683-71 принимаем d _шт = 16 мм);

  d_пл – диаметр плунжера приспособления, который связан со штоком муфтой (принимаем d _пл = 18 мм).

Подставляя известные значения перечисленных выше параметров в формулу (3.3), получаем значение силы на штоке пневматического цилиндра Q:

 Н.

Таким образом, для закрепления заготовки при сверлении необходимо приложить силы на штоке пневматического цилиндра Q = 482 Н.

Зная необходимую силу на штоке, определим соответствующий ей диаметр поршня d_п пневматического цилиндра [13]:

,                                                 (3.4)

где Q – сила на штоке пневматического цилиндра, Н;

  p – давление сжатого воздуха в камере пневматического цилиндра (в соответствии с ГОСТ 16683-71 принимаем p = 0,3 МПа);

  h – коэффициент полезного действия (КПД) пневматического цилиндра (соответствии с ГОСТ 16683-71 принимаем h = 0,85).

Подставляя известные значения перечисленных выше параметров в формулу (3.12), получаем значение силы на штоке пневматического цилиндра Q:

 мм.

В соответствии с ГОСТ 16683-71 выбираем стандартный пневматический цилиндр с диаметром поршня d _п= 50 мм. На этом расчёт усилия зажима приспособления считаем законченным, так как стандартный пневматический цилиндр, сила которого достаточна для надёжного закрепления заготовки при сверлении, выбран.