Расчет зажимного усилия приспособления

Сила закрепления определяются из условия равновесия заготовки (рисунок 4).

Рисунок 4 – Расчетная схема для вычисления силы закрепления Q

Сила закрепления Q, Н, рассчитывается по формуле:

(63)

где f - коэффициенты трения в местах контакта заготовки с зажимным механизмом соответственно (табл. 3 [4]); М – момент; К - коэффициент запаса.

Момент М находим по формуле:

где P – сила резания, Н; D=400 – диаметр приспособления, мм.

Силу резания находим по формуле:

где С_р – коэффициент, 40; x, y и n – показатели степени, 1, 0, 75 и 0 соответственно; t– глубина резания, 2 мм; S – подача, 0, 5 мм/об; K_p =1, 05 – поправочный коэффициент.

Коэффициент запаса К [4], учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку, вводят при вычислении силы Q для обеспечения надежного закрепления:

К = K₀К₁К₂К₃К₄К₅К₆. (66)

Коэффициенты: К₀ = 1, 5 — гарантированный коэффициент запаса; К₁ учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок, при черновой К₁ = 1, 2; К₂ учитывает увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента К₂=1; Коэффициент К₃ учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании К₃ = 1; Коэффициент К₄ характеризует постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом. Для зажимных механизмов с немеханизированным приводом К₄ = 1, 3; Коэффициент К₅ характеризует эргономику немеханизированного зажимного механизма. При неудобном расположении рукоятки и угле ее поворота более 90° К₅ = 1, 2; Коэффициент К₆ учитывают только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью.

Коэффициент трения f между заготовкой, опорами и зажимным механизмом станочного приспособления [4].

Р = 10·40·2¹·0, 5^{0, 75}·1, 05=499, 47 Н,

К = 1, 5·1, 2·1·1·1, 3·1, 2 = 2, 81,

В качестве зажимного механизма в приспособлении используется винтовой зажимной механизм. Произведем расчет винтового зажимного механизма.

Исходные данные для расчета:

Н – сила закрепления заготовки;

Из условий принимаем М16 с шагом резьбы Р=2мм; d1=13, 835мм; d2= 14, 701мм; σ =49МПа табл. 4 [4, с.386]:

Принимаем β =30º φ пр=6º 40´ и вычисляем α =arctg2/(π *14, 701)=2º 17´

Вычисляем момент для гайки [10]:

, (67)

где f₁=0, 15, D_ц=13, 2 мм.

Н*мм

Расчет планируемой погрешности приспособления

Чтобы определить точность приспособления для выдерживаемого на операции размера, необходимо найти погрешность установки. Погрешность установки есть отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого. Погрешность установки возникает вследствие не совмещения измерительных и технологических баз. В общем случае погрешность установки находится:

, (68)

Постоянные систематические погрешности ε _у.с и ε _с можно полностью устранить соответствующей настройкой станка.

Погрешности ε _ииε _з.и, зависящие от износа установочных элементов, можно регулярно компенсировать настройкой инструмента.

Погрешность базирования равна нулю, т.к. установочная и измерительная базы совпадают.

Следовательно погрешность установки равна:

(69)

Погрешность закрепления находится по следующим формулам:

Основная погрешность закрепления равна:

, (70)

где - погрешность закрепления из-за непостоянства силы закрепления; - погрешность закрепления из-за неоднородности шероховатости базы заготовок; - погрешность закрепления из-за неоднородности волнистости базы заготовок.

Находим каждую погрешность:

Из-за непостоянства силы закрепления:

(71)

где R_max3 = 22, 5мкм – наибольшая высота неровностей профиля;

v₃ = 2, 1 – безразмерный параметр опорной кривой;

Q – сила, действующая по нормали к опоре;

A – номинальная площадь опоры;

C’ = 5, 24 – безразмерный коэффициент стеснения;

σ _т – предел текучести материала заготовки;

b_Σ – безразмерный приведенный параметр кривой опорной поверхности, характеризующий условия контакта базы заготовки с опорой;

R_В3 = 40 мкм – длина волны поверхности;

W₃ = 3, 5 мкм – высота волны поверхности;

Θ = 0, 0011 – упругая постоянная;

(72)

где b₃ = 1, 2 - безразмерный параметр опорной кривой;

Номинальная площадь опоры:

мм,

Из-за неоднородности шероховатости базы заготовок:

, (73)

.

Из-за неоднородности волнистости базы заготовок:

, (74)

Основная погрешность закрепления равна:

.

Следовательно, погрешность установки равна:

Расчетная погрешность базирования позволяет получить требуемый размер в данном приспособлении.