Основы конструирования приспособлений

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СИЛ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ И ЗАЖИМНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Пример 1. В цилиндрической заготовке диаметром 60 мм сверлят глухое отверстие. Момеит резания при сверлении Мрез — 30 кН-мм. Схема уста­новки заготовки показана на рис. 93, а. Угол призмы а = 90°, коэффициент Треиия в местах контакта заготовки с призмой и зажимным элементом f— 0,18. Осевой упор заготовки происходит в опору С со сферической головкой.

Р е ш е н и е. Силу закрепления определим, считая, что момент резания воспринимается трением на цилиндрической поверхности заготовки. По расчет» ной формуле для случая, показанного на рис. 41, г,

Где к — коэффициент запаса; R — радиус заготовки.

При ручном зажиме, используя данные табл. 12, найдем k — 2,25;

2,25-30000 = 5200 Н.

Определим номинальный диаметр резьбы, приняв а = 80 Н/мма} Момент затяжки винта

М = O. lrfQ = 0,1-12-5200 = 6240 Н-мм.

По найденному моменту затяжки выбираем (см. табл. 11) рукоятку-звез­дочку винта с размером D = 60 мм.

Пример 2. Для схемы закрепления заготовки, показанной на рис. 93, б, определить силу закрепления Q и диаметр пневмоцилиндра D. Исходные дан­ные: силы резания при фрезеровании Рг — 5000 Н и Ру = 2000 Н; длина заго­товки I = 250 мм; Aj = 600 мм; hi = 3 мм,

Решение. Пренебрегая трением на опорах и весом заготовки, можно еаписать условие равновесия как сумму моментов относительно точки О:

-у № + № - PJit - ру1 = о.

Принимая коэффициент трения между заготовкой и штоком пневмоци* линдра /= 0,16, получим

О K(PZh* + P«L) К (5000-30 2000 250) Q = h^+Tl = 60 + 0,16-250' " Ь50° Н-

Коэффициент запаса к для заданных условий обработки (черновое фрезеро­вание) найдем по ранее приведенным данным к « 2,5. Окончательно

Q = 6500-2,5=» 16 250 Н.

Пренебрегая трением на опорах и весом заготовки и-приняв точку прило­жения сил Рг и Ру у ее правого края (в действительности эту точку следует взять левее, в том месте, где фреза врезается иа полную глубину), ориентируемся на самый невыгодный случай и получаем при этом некоторый дополнительный запас в расчете величины Q.

Приняв давление сжатого воздуха р = 0,6 МПа, получим диаметр пневмо - цилиидра при его КПД 1} = 0,9

^ L/"~W Л Г 4 16 250 1ПС

-щр—У ЗЛ4 0,9.0,6.104 = 196 ММ-

После округления до ближайшего большего нормального размера получим окончательно и ~ 200 мм.

Пример 3. Определить силу на штоке зажимного устройства приспособле­ния, показанного на рис. 93, е. В заготовке из стали 45 сверлят два отверстия диаметром 25 мм с подачей 0,35 мм/об. Размеры заготовки и опорных торцов (мм):

D =* 100, di = 35, di = 30, d3 = 28, rf4 - 22.

Решение. При правильной геометрии режущей части сверла силы реза­ния не могут вызвать смещение установленной заготовки, т. е. для расчета силы, с которой следует прижать заготовку к опорному бурту пальца, нет четких пред­посылок. Допуск на угол при вершине сверла 2<р обычно равен ±2°. При непра­вильной заточке инструмента в пределах указанного допуска длины режущих кромок получаются разными. Это вызывает неуравновешенную радиальную со­ставляющую, которая может привести к возвратно-поступательному и качатель - иому движению заготовки иа пальце.

Согласно исследованиям [5] для данного случая эта составляющая равна 65 Н. Такого же порядка радиальная составляющая может возникнуть из-за неравномерного затупления кромок сверла. Общая неуравновешенная составляю­щая Р в рассматриваемом примере может достичь величины 130 Н. Определим силу закрепления, при которой заготовка остается неподвижной в процессе сверления.

Условие равновесия, при котором предупреждается качательное движение заготовки, запишется в виде

D 1 / df — 4 4-4

Принимая зажимное устройство ручным, получим значение коэффициента запаса к =■ 3,4. Коэффициент трения берем равным 0,16. Размеры D, Dlt Dt, Dt И rf4 приведены на рис. 93, в. Коэффициент 2 в левой части формулы учитыиает сдиигающий момент от двух сверл.

А __________ 3К АРуР______

Подставив известные величины, найдем Q = 9450 Н. Пример 4. У тонкостенного стального кольца размерами D — 90 м, D =■ = 80 мм н 6 = 20 мм окончательно растачивают внутреннюю поверхность. Момент резания Мрез= 25 Н-м. Установить возможность закрепления этого кольца в трехкулачковом патроне, если допустимая погрешность формы обра­ботанной поверхности не должна превышать 0,1 мм. Решение. Из условия равновесия кольца

KMpe3=3Qf~

Иаходим силу закрепления от одного кулачка

П — 2ШРез 4 ~~ 3 FD '

Примем коэффициент запаса к = 1,5.1,0 0,95-1,0-1,3-1,0-1,0-1,0 = 1,85

И коэффициент трения между кольцом и кулачками F = 0,12. В результате вы­числения получим Q = 1730 Н.

Прогиб кольца под кулачками (см. табл. 6)

6i = 0,016 = 0,05 мм. EJ

Выпучивание кольца между кулачками

6. = —0,014 = —0,045 мм. С J

Получаемая погрешность формы Дф = (| | + | «а |) 2 = 0, мм;

Она почти в 2 раза превышает допустимую по условиям задачи. Для уменьше­ния Ьф можно применить крепление кольца в широких кулачках.

Угол охвата кулачков а можно найти по табл. 7; его значение для QR3IEJ — = 1 см. В нашем случае эта величива равна 0,32 см. Угол а находим при Дф =■

=• 0,01 G2 = 0,031 см. Этому значению Дф отвечает а ~ 36°.

Пример 5. Определить силу закрепления заготовки в расточном приспо­соблении (рис. 93, г). Растачивание производят одним резцом по литейной корке (Рг = 4000 Н), Жесткость установочных элементов приспособления Уа = 30 000 Н/мм, а зажимного устройства Ji = 15 000 Н/мм. Зажимное устрой­ство самотормозящего типа, приводится в действие от ручного привода.

Решение. Действие силы Рг переменно по направлению. Наименее выгодный случай (по которому следует веСти расчет силы закрепления) тот, при котором сила Рг направлена по вертикали вверх. При этом происходит отрыв заготовки от установочных элементов приспособления. Для решения этой задачи может быть применена расчетная схема, приведенная на рнс. 40, б;

Г'

Адесь коэффициент запаса к — 1,5-1,2-1,0-1,0-1,3-1,0-1,0 = 2,34;

Q „ 2,34-4000 — 6250 И.

Повышением жесткости зажимного устройства Jt можно снизить силу за­крепления. При использовании пневматического зажимного устройства необ­ходимо приложить силу

Q' = к'Рг,

Где к'= 1,5-1,2.1,0-1,0-1,0-1,0-1,0= 1,8; Q'= 1,8-400)= 720D Н,