Расчет сил зажима сводится к решению задачи статики на равновесие твердого тела под действием внешних сил. Величина сил зажима определяется из условия равновесия всех сил, при полном сохранении контакта технологических баз обрабатываемой заготовки с установочными элементами приспособления и невозможности ее сдвига или поворота в процессе обработки.

В процессе обработки на заготовку действуют сдвигающая сила, создаваемая торцевой фрезой. Сдвигающая сила стремиться сдвинуть заготовку в горизонтальном направлении. Сила зажима действующая в вертикальном направлении должна не допустить этого.

Рисунок - Схема размещения сил действующих на заготовку

Р - сдвигающая сила, Н;

Q - сила зажима, Н;

F_тр1 - сила трения между заготовкой и прижимом;

F_тр2 - сила трения между заготовкой и опорой;

f₁ и f₂ - коэффициенты трения (f₁= f₂=0,08 - коэффициент трения "сталь по стали").

Возможному смещению заготовки противодействует сила трения. На основании этого составим уравнение равновесия:

где

,

получаем

,

,

где Р=Р_Z=218,4 Н - сдвигающая сила равна тангенциальной составляющей силы резания при чистовом фрезеровании наружных поверхностей ушек вилки; К - коэффициент запаса.

К=К₁•К₂•К₃•К₄•К₅•К₆,

где К₁=1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

К₂=1,0 - коэффициент, учитывающий колебание силы резания из-за непостоянства припуска;

К₃=1,2 - учитывает увеличение силы резания в результате износа инструмента;

К₄=1,0 - учитывает постоянство силы зажима (механизированный зажим);

К₅=1,0 - учитывает удобство расположения рукояток;

К₆=1,0 - учитывает наличие момента стремящегося повернуть заготовку на плоскости.

К=1,5•1,0•1,2•1,0•1,0•1,0=1,8

Тогда сила зажима равна:

Так как в приспособлении одновременно обрабатывается две заготовки, то сила развиваемая пневмоприводом равна:

Q_ПР=2•Q=2•2457=4914 H

2. Расчет и проектирование средств технологического оснащения

2.1 Расчет и проектирование станочного приспособления

2.1.1 Служебное назначение и описание приспособления

Проектируемое приспособление применяется для последовательной получистовой обработки наружных поверхностей ушек вилки. В приспособлении можно одновременно обрабатывать две заготовки. Заготовка устанавливается на палец с зазором в отверстия ушек. Торец заготовки устанавливается на буртик пальца. Заготовка закрепляется в приспособлении прижимной планкой, которая воспринимает усилие зажима через коромысло и рычаг от пневмоцилиндра. Нижняя опорная плита приспособления устанавливается на стол станка и крепится с помощью болтов.

Принцип работы приспособления состоит в следующем. Заготовка устанавливается на палец. Сжатый воздух подается в пневмокамеру. Шток пневмоцилиндра опускается; рычаг с коромыслом перемещается вниз; прижимная планка, которая соединена с коромыслом болтом, производит зажим заготовки. После обработки шток пневмоцилиндра подымается и происходит открепление заготовки.

Рисунок 2.1 - Схема приспособления для чистового фрезерования вилки 5320-2201022

1- корпус;

2- коромысло;

3- опора;

4- планка прижимная;

5- ось;

6- винт;

7- рычаг;

8- пневмоцилиндр;

9- шток.

2.1.2 Расчет приспособления на прочность

Проанализировав конструкцию приспособления, можно прийти к выводу, что одним из наиболее нагруженных звеньев является ось, которая соединяет коромысло и прижимной винт приспособления. На ось действует радиальная сила Q=2457 Н. Расчёт выполняем на срез. Материал оси - сталь 45, допустимое напряжение среза [ф_ср] = 180 МПа.

Условие прочности имеет вид:

,

где ф_ср - напряжение среза, МПа;

F - прилагаемая сила, Н (F=Q=2457 Н);

S - площадь сечения в месте среза, мм².

Площадь сечения рассчитаем по формуле:

,

где D=16 мм - диаметр поперечного сечения оси.

Тогда условие прочности примет вид:

,

ф_ср = 12,2 МПа < [ф_ср] = 180 МПа следовательно условие прочности выполняется.

Данное контрольное приспособление предназначено для контроля размера 118_-0,07 между торцами ушек вилки 5320-2201022. Оно состоит из опорной плиты, на которую устанавливается контролируемая деталь. Сбоку от нее на плите расположена стойка с измерительными плунжерами, к которым присоединены индикаторы часового типа. По бокам от плунжеров расположены электроконтактные группы.

Контрольное приспособление может работать в двух режимах.

Первый режим.

Позволяет использовать автоматический контроль проверяемого размера. Результат контроля осуществляется с помощью сигнальных лампочек.

Рисунок - Схема контроля детали с применением сигнальных лампочек

1 - плунжер;

2 - плита опорная;

3 - электроконтактная группа;

4 - сигнальная лампочка;

5 - рычаг.

1. Настройка приспособления.

Для настройки приспособления применяется два эталона: один эталон соответствует минимальному допустимому размеру детали 117,93 мм, второй эталон - максимальному допустимому размеру детали 118 мм. Притирая по поверхности плиты опорной Б, завести эталон между измерительной поверхностью плиты опорной Б и измерительной поверхностью плунжера В. С помощью регулируемого рычага 5 настроить контакты сигнальных лампочек 4. Снять эталон.

2. Контроль деталей.

Установить в приспособление проверяемую деталь. Цвет сработавшей сигнальной лампочки свидетельствует о пригодности детали, и при наличии брака, возможность его исправления.

Второй режим.

Применяется с использованием индикаторов часового типа. Результат контроля виден в отклонении стрелки индикатора от нулевого положения.

Рисунок - Схема контроля детали с применением индикаторов

1 - плунжер;

2 - плита опорная;

3 - индикатор.

1. Настройка приспособления.

Притирая по поверхности плиты опорной Б, завести эталон между измерительной поверхностью Б и измерительной поверхностью плунжера В. Индикаторы 3 установить на ноль. Снять эталон.

2. Контроль деталей.

Установить в приспособление проверяемую деталь. Показания индикаторов должны находиться в интервале заданных приделах.

2.2.2 Расчет приспособления на точность

Для того чтобы контрольное приспособление обеспечивало правильность контроля, требуется, чтобы его погрешность была не более 1/3 допуска на контролируемый параметр.

,

где: [_изм] - допустимая погрешность измерения, мм;

-допуск контролируемого размера, мм.

,

где _{изм -} погрешность измерения, мм;

?е_{i -} суммарное значение погрешностей в процессе измерения, мм.

Погрешности в процессе измерения:

е_б - погрешность базирования детали;

е_З - погрешность закрепления детали;

е_И - погрешность в результате износа установочных элементов;

е_{пер. мех} - погрешность передаточных механизмов;

е_{изм. средства} - погрешность средств измерения.

1. е_б=0 - так как деталь устанавливается торцем ушка на измерительную плоскость плиты, при этом происходит совмещение технологической и измерительной баз;

2. е_З = 0, так в нашем случае не происходит закрепление детали на контрольном приспособлении;

3. е_И = 0, так как износ опорной плиты по всей длине одинаковый, и при установке контрольного приспособления на деталь индикатор каждый раз выставляется на "0”;

4. е_{пер. мех.} = _п - погрешность перекоса плунжеров, мм.

Рисунок 2.5 - Схема определения погрешности перекоса

1 - направляющая;

2 - плунжер.

Из рисунка 2.5 видно, что треугольник АВС и треугольник DEF подобны. Рассмотрим треугольник АВС (рисунок 2.5):

, (2.2.3)

где: Д=0,022 мм - максимальный зазор в соединении плунжер - втулка (посадка Н6/h5);

l=58 мм - длина направляющей.

, отсюда б=0,0217є

Рассмотрим треугольник DEF (рисунок 2.5):

, (2.2.4)

где: m=12 мм - длина измерительной поверхности плунжера.

мм

е_{пер. мех.} = _п=0,005 мм.

5. е_{изм. средства} = 0,005 мм, так как в качестве средства измерения используется индикатор часового типа (ИЧ), у которого цена деления равна 0,005мм.

,

Т.к. [_изм] > _изм, то можно сказать, что данное приспособление обеспечит необходимую точность измерения.

Литература