Конструирование и расчет станочного приспособления для черновой токарно-винторезной операции

12 Конструирование и расчет станочных приспособлений

12.1 Конструирование и расчет станочного приспособления для черновой токарно-винторезной операции

   В качестве станочного приспособления для данной операции принимаем кулачковую оправку. Кулачковая оправка предназначена для установки и закрепления относительно толстостенных заготовок с черновыми или предварительно обработанными базовыми отверстиями. Они крепятся в конической расточке переднего конца шпинделя с помощью хвостовика с конусом Морзе  или к фланцевым концам шпинделей с помощью фланцев или промежуточных фланцев. Точность центрирования не превышает 0,05-0,10 мм. Они выполняются с ручным или пневматическим зажимом.

   Шпиндельные кулачковые оправки с пневматическим зажимом имеют центральное отверстие для размещения тяги пневмопривода. При тянущем режиме работы пневмопривода тяга смещается влево (см. чертеж) и тем самым сообщает радиальное перемещение клиньям, которые в свою очередь центрируют и закрепляют заготовку.

   Для обеспечения нормальной работы приспособления необходимо произвести расчет клинового механизма и определить возможные силы зажима данного приспособления.

   Принципиальная схема расчета данного механизма представлена на рисунке 12.1.

Рисунок 12.1 – Схема для расчета характеристик механизма с односкосым клином

Для механизма с трением на обеих поверхностях [14, с. 56]:

                                             Р = W×tg(a+j);                                                       (12.1)

                                             F₁ = W×tg j_{1 ;}                                                              (12.2)

Тогда:                       Q = P + F­₁ = W×[ tg(a+j) + tg j₁].                                    (12.3)

Тогда суммарная сила зажима:

W_сум = Q/[ tg(a+j) + tg j₁],

где Q – сила на штоке привода.

  Клин  и сопряженные к ним детали обычно выполняются из стали, с чисто обработанными (шлифованными) поверхностями. Для этих поверхностей принимаем: f = tg j = 0,15 [14, с. 52]. Тогда  j = 8⁰30^’.

   Тогда условия самоторможения будут (для клина с трением по двум поверхностям): a < 17⁰.

   При j = j₁ = 8⁰30^’ :

W_сум = Q/[ tg(a+j) + tg j].

Принимаем a = 15⁰.

Для клина запас самоторможения:

                                                                                           (12.4)

Определяем Q для пневмоцилиндра двухстороннего действия с рабочей с рабочей плоскостью со стороны штока (рисунок 12.2):

Рисунок 12.2 – Схема действия пневмоцилиндра

                                                                                              (12.5)

где р = 6,3 МПа –давление в сети;

      D, d – диаметры цилиндра и штока соответственно, м.

Расчет ведем для толкающего и тянущего режима работы пневмопривода, результаты приводим в таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Данные для выбора параметров пневмопривода

D, мм	d, мм	Q­1, Н	Q2, Н	Wсум1, Н	Wсум2, Н
63	16	1960	1830	3351,6	3129,3
80	25	3170	2860	5420,7	4890,6
100	25	4950	4640	8464,5	7934,4

   Так как максимальная результирующая сила резания на данной операции равна R = 3100 Н , то можно выбрать подходящий пневмопривод для конкретных условий из данной таблицы 12.1.

  Спроектированное приспособление предназначено для обработки внутренних цилиндрических поверхностей начерно и подрезки торца в размер 22±0,16 мм для подготовки баз для следующей операции.

12.2 Проектирование станочного приспособления для вертикально-фрезерной операции с ЧПУ

   В качестве станочного приспособления на данной операции принимаем рычажный механизм. Рычаги используются в виде прихватов прижимных планок в винтовых зажимных устройствах или в качестве усилителей приводов.

   Пример конструкции винтового рычажного механизма приведен для конкретной детали на чертеже ТМ.961056-05-00.00.СБ. Приспособление предназначено для фрезерования лысок и сверления отверстий Æ4,9 мм под резьбу.

   Для определения силы зажима приведем расчетную схему (см. рисунок 12.3).

Рисунок 12.3 – схема рычажного механизма

При данной схеме в соответствии с [14, с. 67] при l = 0,5×L :

                                                       W = 2×Q×h ;                                                   (12.6)

где Q – исходная сила, развиваемая гайкой (винтом);

       h - к.п.д., учитывающий потери на трение в опоре рычага.

   Исходную силу, развиваемую гайкой при неподвижной шпильке определяем по табличным данным [14, с. 72, табл. 11.4]:

При номинальном диаметре резьбы М16 и длине ключа 190 мм имеем:

-  исходное усилие Q на ключе 100 Н;

-  Сила зажима W_г = 8500 Н.

   Тогда W = 2×8500×0,95 = 16150 Н, что вполне соответствует условиям обработки на данной операции.