Наладка для расточки отверстия. Расчет усилия зажима. Приспособление для контроля

2 Конструкторский раздел

2.1 Наладка для расточки отверстия.

2.1.1 Описание конструкции и принцип действия приспособления

Приспособление представляет собой сварной корпус 1, с установленным в нем пальцем 3. На палец устанавливается обрабатываемая деталь. Базирование осуществляется по отверстиям расположенным на торце детали, при помощи опр 5 и пальца 6. Закрепление заготовки осуществляется при перемещении прихвата  4, посредством вращения гайки 9.

Приспособление пригодно к использованию как на универсальном так и на специальном оборудовании. Конструкция приспособления обеспечивает необходимую точность выдерживаемых размеров.

2.1.2 Расчет приспособления на точность

Контролируемый размер отверстие Ø10

Расчет приспособления на точность выполняется с использование следующей зависимости

Погрешность проектирования приспособления можно определить по формуле

где     d – допуск на выдерживаемый размер, d=0,015 мм;

К – коэффициент учитывающий возможное отступление от нормального распределения отдельных составляющих, К=1,2;

К₁ – коэффициент, принимаемый во внимание в случаях, когда погрешность базирования не равна нулю;

e_б – погрешность базирования, т.к. совмещаются измерительная и технологическая базы e_б=0;

e_з – погрешность закрепления, e_з=0,09 мм;

e_уст – погрешность установки приспособления на станке, e_уст=0,02 мм;

e_изн – погрешности, возникающие в результате износа деталей приспособления, e_изн=0,01 мм;

e_п – погрешность установки и смещения режущего инструмента на станке, вызываемая неточностью изготовления направляющих элементов приспособления, e_п=0;

К₂ – коэффициент, К₂=0,7;

w – погрешность обработки, исходя из экономической точности, для сверления w=0,2 мм.

Подставив значения в формулу получим

Погрешность должна быть меньше ½ поля допуска e_пр<d/2 или 0,003<0,0075. Из неравенства видно, что приспособление обеспечивает требуемую точность обработки.

2.1.3 Расчет усилия зажима

Расчет необходимого усилия производим по схеме приведённой на рис. 2.1.

К_mp – поправочный коэффициент на силу резания.

Показатели степени и постоянный коэффициент в эмпирических формулах для определения силы резания принимаем по справочным таблицам.

Тогда

где     k – коэффициент запаса.

Коэффициент запаса определяется по формуле

где     k₀ – гарантированный коэффициент запаса, k₀=1,5;

k₁ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при затуплении инструмента, k₁=1,3;

k₂ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, для черновой заготовки k₂=1,2;

k₃ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистой обработке, при фрезеровании k₃=1,0;

k₄ – коэффициент, учитывающий постоянство усилия зажима, при использовании пневмопривода k₄=1,0;

k₅ – коэффициент, учитывающий установку детали базовой поверхностью на опору ограниченной поверхности, k₅=1,0;

k₆ – коэффициент, учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь, k₆=1,0.

С другой стороны данный момент можно определить по формуле

где     f – коэффициент трения между оправкой и деталью, принимаем f=0,15.

Расчетная схема приспособления представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Расчетная схема для определения усилия зажима в

Определим тангенциальную силу P_z, создающую крутящий момент M_рез по формуле:

P_z=10×C_pz×t^xpz×S_ф^ypz ×V_ф^npz×k_p                                                                

где C_pz – коэффициент, зависящий от материала и условий обработки;

x_pz, y_pz, n_pz – показатели степени влияния режимов резания на силу P_z;

К_р –  поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов, вычисляется по формуле:

K_p=K_MP×K_jp×K_jp×K_lp×××                                               

             Найдем значения этих коэффициентов:

X_pz=1.0; Y_pz=0.75; np=0; К_jр=1; K_gp=1.1; K_rp=0.93; K_lp=1; C_pz=92  

;

Подставим численные значения в формулу:

K_p=1×1.1×0,93×0,97×1=0,99

По формуле  вычисляем тангенциальную силу:

P_z=10×92×0.5 ¹×0,05 ^0,750×58,09⁰×0,99=48.26H

Тогда необходимое усилие зажима будет равно

Определим номинальный  диаметр резьбы:

, где  С – коэффициент, для основной метрической резьбы; С = 1,4 [ 10 ];

[σ] – допустимое напряжение растяжения (сжатия), МПа;

[σ] = 450 МПа.

Исходя, из конструктивных соображений  принимаем М14.

Определим момент М, который нужно развить на болте для обеспечения заданной силы зажима, Н·м:

, где r_ср – средний радиус резьбы, м,

.

а – угол подъема резьбы, а = 2⁰

f – угол трения в резьбе,  f = 10⁰

М_тр – момент трения в месте контакта, Н·м,

где  f – коэффициент трения, f = 0,15;

r_пр – приведенный радиус контакта, r_пр =0,004 м,

2.1.4 Расчет приспособления на прочность

Произведем расчет витков резьбы болта и гайки  на смятие и срез. Расчет витков резьбы на смятие и срез произведем по методике изложенной в литературе [ 11 ].    

Напряжение смятия , МПа, в резьбе определяется по формуле:

, где  F – осевая сила на тяге, Н; F = 376H;

d – наружный диаметр резьбы, мм; d = 14мм;

d₁ – внутренний диаметр резьбы, мм; d₁  = 11,29мм;

z – число витков на длине свинчивания, шт

;

Н – высота гайки, мм; 

P – шаг резьбы, мм;

K_m – коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы;

K_m = 0,6 [ 11 ];

[] – допустимое напряжение смятия МПа

;

– предел текучести материала тяги, МПа; = 355МПа.

Тогда напряжение смятия равно:

.

Так как - то условие прочности по напряжению смятия выполняется.

Напряжение среза , МПа, в резьбе определяется по формуле:

для тяги

, для гайки

         , где  F – осевая сила на тяге, Н; F = 376H;

d₁ – внутренний диаметр резьбы тяги, мм; d₁  = 11,29мм;

D – наружный диаметр резьбы гайки, мм; D = 14мм;

Н – высота гайки, мм; H = 40мм; 

k – коэффициент учитывающий тип резьбы; k = 0,87 [ 11 ];

K_m – коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы;

K_m= 0,6 [ 11 ];

[] – допустимое напряжение среза МПа

;

– предел текучести материала тяги, МПа;= 355МПа.

Тогда напряжение среза равно:

для тяги

, для гайки

.

          Так как  и - то условие прочности по напряжению среза для тяги и гайки выполняется

2.2 Приспособление для контроля.

2.2.1 Назначение и описание работы приспособления

Приспособление представляет собой плиту 5 на которую установлен палец 7. Палец имеет подпружиненный плунжер 2 предназначенный для фиксации детали на пальце. На плите установлена направляющая 11 на которой расположен палец 9 служащий для проверки расположения контролируемого отверстия. Винт 6 служит для фиксации, посредством шарика  20, пальца