Расчет и проектирование приспособления "Патрон цанговый". Обоснование конструктивного исполнения элементов штампа. Расчет мерительного инструмента

6.1. Расчёт и проектирование приспособления.

6.1.1.Устройство и принцип работы приспособления.

Принцип работы

       Патрон работает следующим образом. Для расточки отверстия заготовку устанавливают в цангу. Для зажима цанги в левую полость пневмоцилиндра 10  подаётся сжатый воздух. При этом исток, перемещаясь в право, двигает тягу ввинченную в исток. При этом подвижная гильза передвигается вправо,  действуя на цангу, деталь зажимается.

       При подаче сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра исток вместе с гильзой уходит влево освобождая лепестки цанги, производится разжим заготовки.

Устройство

Патрон состоит из корпуса, конусная часть которого крепится в шпинделе станка. На корпусе крепится выдвижная гильза. Гильза имеет возможность перемещаться относительно (вдоль) корпуса посредством оси, ввинченной в сквозное отверстие гильзы. Ось имеет диаметр меньший, чем сквозное отверстие в корпусе. Что позволяет перемещаться гильзе в пределах этого отверстия.

      Внутри корпуса расположена подвижная цанга, прикрепленная к корпусу с помощью штифта. В цанге имеется отверстие диаметром большим чем диаметр штифта, что и даёт возможность скользить цанге внутри корпуса. Движение ограничивается диаметром этого отверстия. Цанга является Зажимающим устройством заготовки. Зажим и разжим цанги осуществляется с помощью продольного движения тяги, которая связана с пневмоприводом.

                     6.1.2.Расчет приспособления на усилие зажима.

Усилие, необходимое для зажима заготовки:

                                       Q = (P+ P)*tg (α/2 + φ),

Q- осевая сила, необходимая для затягивания цанги, обеспечивающая силу зажима Р;

P= (3*E*I*f)/l- сила, сжимающая лепестки цанги до их соприкосновения с поверхностью заготовки;

Р- сила зажима заготовки всеми лепестками цанги;

α – угол конуса цанги;

φ – угол трения,

φ = arctg f, (f=0.150

f- Коэффициент трения конусной  поверхности;

Е = 2,1*10Н/м- модуль упругости стали, идущей на изготовление цанги;

l- расстояние от плоскости задела лепестка цанги до середины зажимного конуса цанги;

f- стрела прогиба лепестка;

δ – зазор между цангой и заготовкой ( до начала эажима);

I = ((D*S)/8)*(α+ sin α*cos α- (2sinα)/α) – момент инерции в сечении заделанной части лепестка.

D- наружный диаметр лепестков цанги;

S- толщина лепестков цанги;

α- угол сегмента лепестка цанги, град;

После подстановки значения  I  равенство примет вид :

P=((0.375*E*D*S*f)/l)*(0.0174*α/2+ sin α* cos α- 229.88* sin(α/α))

Сила зажима Р:

                                    P= k/f*,

М = Pz*r- момент резания;

r- расстояние от оси до точки приложения силы резания;

r – радиус заготовки на участке резания;

Pz – сила резания, стремящаяся повернуть заготовку  относительно цанги;

q - составляющая часть усилия, приложенного при резании, сдвигающая заготовку вдоль  оси;

к = 1,5…2,0 – коэффициент запаса, к = 2.

Pz max = 10*C*t*S*v*k( [   ], стр. 271);

 Р=(0,375*2,1*10*(55*10)*2,5*10*0,05*10)/(45*10)*

   *( 0,074*(120/2) + sin 120* cos 120- 229.88*(sin 120)/120) =

     =  11 378 H                

Pz max = 10*300*2*0,4*160*1 = 1409,5 Н

q = 0,3* Pz = 0.3*1409.5 = 423 Н

М = 1409,5*15*10= 21,14 Н м

Р= 2/0,15*= 12 682 Н

Q = ( 11 378 + 12 682 )* tg (30/2 + 8) 10 000 H

6.1.3.Расчет на смятие.

Для выполнения достаточного условия закрепления детали должно выполняться следующее равенство:

                                            σ= Q/S[σ],

Q = 10 000 H – сила зажима;

S = 3096*10м- площадь соприкосновения с заготовкой;

[σ] – допускаемое напряжение смятия, [σ] = 300*10 Н/м

σ= 10 000/3096,5 = 3,2*10Н/м

σ[σ] –условие выполняется.

6.2. Обоснование конструктивного исполнения

элементов штампа.

6.2.2.Обоснование конструкции и материалов

деталей  штампа.

Штамповка детали « Корпус» производится на гидравлическом прессе методом обратного выдавливания. При таком выдавливании обрабатываемый материал вытекает в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей. Обратное выдавливание требует меньше усилия и обеспечивает более однородную деформацию потому, что при обратном выдавливании приходится преодолевать трение о стенки матрицы только около рабочего отверстия. Процесс выдавливания протекает при резко выраженной схеме всестороннего неравномерного сжатия, что обеспечивает высокую пластичность металла. При этом процесс требует высоких давлений, что снижает стойкость матриц. Это обязывает применять хорошую смазку и вынуждает уменьшать скорость деформирования. Для разработки технологии штамповки выдавливанием необходимо учитывать форму поковки, степень деформации и скорость деформации при выдавливании. Особые требования предъявляют к правильной форме поковок. Поковку следует выполнять с плавными переходами.

 Штамп оснащён деталями деформирующей группы, которые являются определяющими, так как их фор­ма и размеры непосредственно передаются штампуемой заготовке (пуансон и матрица); удаляющими деталями, которые влияют на производительность и повышают безопасность работы штам­повщика (выталкиватель, который выталкивает деталь из матрицы и съёмник); сборочными деталями обеспечивающими фиксацию заданного взаимного рас­положения в пространстве деталей первых двух групп в процессе штамповки.

            В качестве материала для матрицы и пуансона используется штамповая сталь 4Х5МФС. Применение этой марки стали вызвано тем, что она удовлетворяет следующим требованиям:

1. Высокая теплостойкость, обеспечивающая необходимое сопротивление  пластической деформации в рабочей  поверхности штампа при нагреве (590-610С)