Практика (расчет рабочего приспособления)

Посмотреть архив целиком

Расчет и проектирование станочного приспособления


1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ


  1. Рабочий сборочный чертеж прототипа-аналога клино-плунжерного патрона для расточки центрального отверстия фланца под протяжку внутренних шли­цев.

  2. Размеры и материал обрабатываемой детали (фланца):

  • диаметр обработки Dобр.=27Н12(+0,21);

  • наружный диаметр для закрепления в патроне Dнар.=40 мм;

  • материал детали - ОХН1М-Т

  1. Инструмент:

    • резец проходной – Т15К6;

    • обработка с применением СОЖ.

  2. Режимы обработки:

  • глубина резания t=1,5 мм;

  • продольная подача S=0,3 мм/об;

  • скорость резания V=60 м/мин.

Для определения окружной составляющей силы резания при токарной обработке по справочнику [1] определяем дополнительные исходные данные:

=300 – постоянный коэффициент для токарной обработки;

m=-0,15 – показатель степени для скорости резания;

х=1 – показатель степени для глубины резания;

y=0,75 – показатель степени для продольной подачи.

  1. Параметры прототипа-аналога клино-плунжерного патрона:

  • количество кулачков n=3;

  • ход кулачков S1=5,3 мм;

  • клин одностороннего действия с углом =15.

  1. Дополнительные исходные данные для расчета силы закрепления и требуемой исходной силы от привода:

  • l1=85 мм – плечо действия силы закрепления;

  • l2=33 мм – плечо силы;

  • а=35 мм – ширина направляющих плунжера;

  • fтр.1=0,12 – коэффициент трения на рабочей поверхности кулачка без рифления;

  • fтр.2=0,15 – коэффициент трения в направляющих плунжера;

  • f=0,15 – коэффициент трения на поверхности клина;

  • К0=2 – гарантированный коэффициент запаса при определении требуемой

силы закрепления;

  • К1=1,1 – коэффициент, учитывающий возможное колебание припуска при обработке;

  • К2=1 – коэффициент, учитывающий возможное колебание твердости;

  • К3=1,1 – коэффициент, учитывающий затупление инструмента;

  • К4=1 – коэффициент, учитывающий наличие преривистого резания;

  • К5=1,2 – коэффициент, учитывающий возможное колебание давления в гидросети.





Рис. 3


2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ КЛИНО-ПЛУНЖЕРНЫХ ПАТРОНОВ


Патроны с клиновым зажимным механизмом используются на одношпиндель­ных и многошпиндельных токарных полуавтоматах с горизонтальным и вертикальным расположением осей вращения для закрепления деталей типа валов, дисков, гильз, фланцев.

В комплекте с патроном поставляются кулачки с различными параметрами контактирующих поверхностей без рифления, с рифлениями и т.д. Кулачки устанавливаются на подкулачники и закрепляются с помощью винтов.

Подкулачники патрона перемещаются в радиальных направляющих от клинового зажима механизма для каждого кулачка.

Сила, создаваемая штоком пневмоцилиндра, через клиновые пазы передается на плунжер – подкулачник. В механизме используется клин одностороннего действия с углом =15, что позволяет обеспечить условие самоторможения в патронах данной конструкции.

Вектор силы закрепления создаваемой кулачком Qз не совпадает с вектором силы создаваемой клином Q’. Вследствие этого возникает изгибающий момент на кулачке и дополнительные потери на трение в направляющих подкулачника, которые могу составлять 30…50%. Q Qз на величину этих потерь. Чем больше плечо l1 (вылет кулачка над подкулачником), тем больше эти потери.

Приспособление состоит из корпуса поз. 1, который крепится к шпинделю станка с помощью винтов. поз. 9. Для правильной ориентации корпуса на шпинделе станка используются штифты поз. 14. В радиальных пазах корпуса поз. 1 установлены три подкулачника поз. 2, на которых крепятся с помощью винтов поз. 10 кулачки поз. 3. В отв. корпуса расположен шток поз. 4, который соединен своими клиновыми пазами с подкулачниками поз. 2. Для ограничения хода штока поз. 4 в корпусе установлено стопорное кольцо поз. 11, которое ограничивает ход штока в пределах 20 мм. На корпус поз. 1 с помощью винтов поз. 8 установлен фланец поз. 5. В подкулачнике поз. 2 установлена заглушка поз. 9, отверстие необходимо для смазки.

Для установки заготовки необходимо, чтобы шток поз. 4 находился в крайнем правом положении, при этом кулачки будут разведены, обеспечивая необходимый зазор для установки заготовки. Заготовка устанавливается до упора своим торцем в торец кулачка. Под действием гидроцилиндра шток поз. 4 перемещается влево, своей клиновой поверхностью заставляя перемещаться подкулачники поз. 2 с установленными на них кулачками к центру, тем самым осуществляя силовое замыкание. Для снятия детали шток поз. 4 должен переместиться в крайнее правое положение.


Рис. 4 Эскиз обработки

3. РАСЧЕТ КЛИНО-ПЛУНЖЕРНОГО ПАТРОНА

На проектируемом клино-плунжерном патроне, устанавливаемом на шпинделе токарного станка, выполняется расточка центрального отверстия, Dобр.=27Н11(+0,13) (эскиз обработки детали показан на рис. 4).

  1. Определяем окружную составляющую силы резания для токарной обработки по наружному диаметру:

Рz=txSyVm=3001,510,30,75100-0,15=91,4 кг.

  1. Схема базирования и закрепления детали в клино-плунжерном патроне показана на рис. 3.

В качестве установочной явной технологической базы выбираем обработанный торец фланца (3 степени свободы − т. 1, 2, 3).

Для закрепления в патроне используем наружный, уже обработанный диаметр фланца – двойная опорная скрытая база (2 степени свободы − т.4, 5).

Шестая степень свободы – вращение фланца – реализуется за счет сил трения фланца в контакте с кулачками (1 степень свободы – т.6).

  1. Схема закрепления детали показана на рис. 3.

Определяем коэффициент запаса, необходимый для расчета требуемой силы закрепления:

Кз0К1К2К3К4К5=21,111,111,2=2,9

Из условия равновесия (непроворота) детали:

Мтр.≥КзМрез.

после подстановки имеем:

nQзfтр.1Dз/2≥ КзМрез.,

где Мрез.=PzDmax/2=91,40,04/2=1,8 кгм,

откуда требуемая сила закрепления детали на одном кулачке:

[кг]

725 [кг]

Рис.4 Схема закрепления

  1. Расчетная схема зажимного механизма показана на рис. 5. На расчетной схеме показаны силы закрепления от кулачков, силы трения, сила на плунжере от клина, сила тяги на штоке и геометрические параметры клино-плунжерного патрона и закрепляемой детали.

  2. Уравнение равновесия сил в направляющих плунжера имеет вид:

Рх=Q’-Qз-2Fтр.3=0

Рх=Q’-Qз-2Nfтр.2=0,

откуда: Q’=Qз+2Nfтр.2.

  1. Условие равновесия кулачка с плунжером под действием всех действующих сил будет иметь вид:

Мо=W*’l2+2*N*1/3*а-Qз*l1=0

откуда:

;

W’=Qtg(α+φ’)=1280,8 tg(15+831’)=557,4 [кг]

α=15,

φ’=arctg fтр.= arctg 0,15=831’;

Необходимое усилие Q’ на плунжере от клина:

(α+ φ’)

;

=1280,8 [кг]

  1. Определяем силу тяги на штоке:

W=3 W’=3557,4=1672,1 [кг]

  1. Определяем диаметр поршня гидроцилиндра при давлении в гидроцилиндре от компрессора p=30 кг/см и принятом диаметре штока dш=45 мм:

=9,7 см

=0,96 – потери на трение в гидроцилиндре.

Принимаем Dп=100 мм. По справочной литературе выбираем стандартный гидроцилиндр ГОСТ 19899-74.

Присоединительные и габаритные размеры приведены в [7].

  1. Выводы: Для разработанной технологической оснастки – клино-плунжерного патрона определены основные технические параметры:

Таблица 4

№№

п/п

Наименование параметра

Обозначение

Действительное

значение

Единицы

измерения

1

Погрешность базирования

0

мм

2

Сила закрепления

Qз

741,1

кг

3

Коэффициент запаса

Кз

2,9

-

4

Исходная сила

W

1709,4

кг

5

Тип силового привода

гидро-

цилиндр



6

Диаметр поршня

Dп

200

мм

7

Принятое давление в гидросети

р

30

кг/см2

Рис. 5 Схема зажимного механизма

44








Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.