Проектирование технологической оснастки КЗК 0212202. Расчётно-конструкторский анализ станочного приспособления

3  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

3.1 Расчётно-конструкторский анализ станочного приспособления

3.1.1 Описание конструкции и принципа работы приспособления

На операции 010 − Комплексной на обрабатывающих центрах используется специальное приспособление с ручным винтовым зажимом. Применение такого вида зажима позволяет упростить конструкцию приспособления, снизить стоимость изготовления и повысить надёжность закрепления.

В качестве установочных элементов используется плита поз.6 и два пальца (срезанный поз. 4 и круглый поз.5). В качестве зажимного элемента используется прижим поз.2, который состоит из откидной планки и призмы. Призма крепится к планке при помощи двух винтов поз.7. Зажим осуществляется винтом поз.3, который фиксируется шайбой поз.11 и гайкой поз.8. Винт является откидным, подвижность которого обеспечивает ось поз.9. Корпус поз.1 сварной. К его основанию посредством винтов поз.7 прикреплена плита поз.6. В плиту поз.6 запрессованы базовые пальцы поз.4, 5.

Деталь в приспособлении устанавливается следующим образом: поверхностью 6 на плоскость плиты поз.6 и на два пальца, один из которых цилиндрический поз.5, а другой срезанный поз.4 отверстиями Ø 10Н9. При этом поверхность 6 является установочной базой и лишает деталь трёх степеней свободы. Цилиндрический палец является направляющей базой и лишает двух степеней свободы. Опорной базой является срезанный палец, который лишает деталь одной степени свободы.

Для обеспечения позиционирования приспособления на столе станка используются шпонки поз.12, которые входят Т-образные пазы стола станка. Закрепление приспособления на столе происходит при помощи Т-образных болтов, которые также входят в пазы стола станка и фиксируются шайбой и гайкой. Для демонтажа приспособления на основании корпуса поз.1 имеются два рым-болта поз.10, за которые происходит закрепление кран-балкой и съём со станка.

3.1.2 Расчёт погрешности установки детали в приспособлении

E_y=,  мм                                                                                          (3.1)                                               где Е_б  – погрешность базирования, мм;

Е_з – погрешность закрепления, мм;

Е_б  = ∆+TD+Td, мм;                                                                                       (3.2)                                              

Е_б  = 0,027+0,036+0,009 = 0,072 мм;

Ез = 0,15 мм;

E_y= = 0,166 мм

   Тd=ЕS-EI, мм                                                                                              (3.3)                                                                                                                

 Тd22()=0-(-0,43) = 0,43 мм                                                          

Точность обеспечивается, т.к. 0,43>0,166 мм

Т₂₂>0,166 мм

3.1.3 Расчёт параметров силового органа приспособления

Усилие зажима заготовки в приспособлении определяем по формуле:

W = ,Н                                                                              (3.4)

где k – коэффициент запаса;

f – коэффициент трения = 0,15;   [           ]

             l_{1                     W}           l₂                

Рисунок 3 −  Схема действия сил

Определяем силу резания P_z, возникающую при фрезеровании поверхности:

                              (3.5)

где Ср=54,5; u=1,0; х=0,9; q=1,0; y=0,74; w=0 [      ];

   (3.6)

К_мр = = 0,8

Pz == 1583,6 ,Н

Р₂ = 0,4 × P_z, Н                                                                                        (3.7)

Р₂ = 0,4×1583,6 = 633 Н

Р₁ = 0,9 × P_{z ,} Н                                                                                       (3.8)

Р₁ = 0,9 × 1583,6 = 1425 Н

Определяем коэффициент запаса [      ]:

К=К₀∙К₁∙К₂∙К₃∙К₄∙К₅∙К₆,                                                                     (3.9)

Где К₀=1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

К₁– коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки;  

К₁-1для чистовой заготовки;

К₂ – 1,4 - коэффициент учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента;

К₃ – 1,3- коэффициент,  учитывающий силу резания при прерывистом резании;

К₄ – 1,3 -  коэффициент учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления при применении ручного зажима;

К₅ – 1 - коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов при удобном расположении рукоятки;

К₆ – 1 -  коэффициент учитываемый при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую заготовку;

К=1,5×1×1,4×1,3×1,3×1×1=3,55

Тогда: W = 3,55×= 2822 Н

Для данного зажимного механизма

Q =   , H                                                                                                 (3.10)

Q =  = 1549 Н

Определяем внутренний диаметр винта:

                                                                                       (3.11)

где   Q – усилие зажима, Н

[G_p] - 58÷98, принимаем 58 МПа;

с = 1,4 [           ]

Принимаем метрическую резьбу винта М16.

3.2 Конструирование и расчёт режущего инструмента

Рассчитать и сконструировать торцовую насадную фрезу, оснащённую пластинами из твёрдого сплава ВК8 для чернового фрезерования поверхности диаметром 116 мм у заготовки из высокопрочного чугуна ВЧ-45 с пределом прочности σ_в = 4500 МПа. Припуск на обработку h = 1 мм. Обработка производится на многоцелевом станке с ЧПУ ИР320ПМФ4.

Решение:

1 Предварительно задаёмся длиной L фрезы и соответственно её диаметром D`, числом зубьев Z` и углом ω: L`=175 мм, D`=160 мм, Z`=10, ω=20°.

2 Скорость движения подачи S_z=0,24мм/зуб.

3 Диаметр отверстия под оправку:

d=, мм                                                   (3.12)

где М_сум− суммарный момент при изгибе и скручивании оправки, Н∙м;

σ_и.д. −допустимое напряжение на изгиб материала оправки.                Принимаемое σ_и.д. = 180 МПа.

Главная составляющая силы резания при t=1,5 мм:

P_z=,                        (3.13)

где Сp=54,5; x=0,9; y=0,74; u=1,0; q=1,0; w=0; n=1; [           ]

Kмр=,                                                          (3.14)

Kмр== 0,8

P_z==1583,6 Н

Равнодействующая сила Р = 1,411×Р_z, Н                                       (3.15)

Р = 1,411×1583,6 = 2234 Н

Расстояние между опорами фрезерной оправки l = 400 мм;

Суммарный момент, действующий на фрезерную оправку:

М_сум= , Н∙м;                                                        (3.16)

М_сум= = 126688 кгс∙мм = 1266 Н∙м;

Диаметр отверстия фрезы под оправку:

d== 41 мм

Принятое значение диаметра отверстия фрезы по ГОСТ 9472-83 d=40 мм;

4 Устанавливаем окончательно наружный диаметр фрезы:

D = 2,5×d, мм                                                             (3.17)

D = 2,5×40 = 100 мм

Принятое значение диаметра фрезы по СТ СЭВ 201-75 D =160 мм, длины фрезы L=125 мм. С учётом запаса вылета ножей на переточке максимальный наружный