Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Значения норм времени

9. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Задача раздела – спроектировать специальный клинорычажный комбинированный кулачково и штырьково поводковый патрон с автоматически убирающимися кулачками для базирования и закрепления корпуса на операции 10 и 15 при обработки ее на токарно-винторезном станке с ЧПУ 16К20Ф3.

9.1 Сбор исходных данных

Рис. 9.1. Операционный эскиз

Вид и материал заготовки – поковка сталь 20Х НВ 180±10;

Вид обработки – чистовая (черновая);

Материал и геометрия режущей части резца – Резец прямой проходной левый сборный со сменной четырёхгранной неперетачиваемой пластиной из ВК 8,

γ = - 2°, λ = - 3°, = 10°, φ = 60°;

Режимы резания: t = 3 мм, подача S = 0,5 мм/об, скорость резания V = 139 м/мин, частота вращения шпинделя n = 3200 об/мин;

Тип приспособления – одноместное универсальное наладочное (УНП) со сменными кулачками;

Металлорежущий станок 16К20Ф3 (наибольший диаметр патрона – 400 мм, внутренний конус шпинделя – Морзе 6 [6], основные размеры концов шпинделя по ГОСТ 12595-72 [6]).

9.2 Расчёт сил резания

Расчет сил резания выполним по методике изложенной в [3]. При продольном и поперечном точении составляющие Р_z, Р_y, Р_x силы резания рассчитываются по формуле:

, (9.1)

где C_p, x, y, n – постоянная и показатели степени для конкретных условий обработки, выбираются по таблице. При обработке стали Р6М5 резцом, оснащённым пластиной из твёрдого сплава, они равны:

для расчёта P_z → C_p = 300; x = 1,0; y = 0,75; n = -0,15;

для расчёта P_y → C_p = 243; x = 0,9; y = 0,60; n = -0,30;

для расчёта P_x → C_p = 339; x = 1,0; y = 0,50; n = -0,40.

Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания:

, (9.2)

где коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости (n_p = 1,35 - для расчёта P_y; n_p = 0,75 - для расчёта P_z; n_p = 1,0 - для расчёта P_x) [4];

коэффициент, учитывающий влияние угла в плане резца на силы, равный при φ = 60°, для расчёта P_z → ; для расчёта P_y → ; для расчёта P_x → [4];

коэффициент, учитывающий влияние переднего угла резца на силы, равный при γ = -2°, для расчёта P_z → ; для расчёта P_y → ; для расчёта P_x → [4];

коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки резца на силы, равный при λ = -3°, для расчёта P_z → ; для расчёта P_y → ; для расчёта P_x → [4].

коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки резца на силы, равный при r = 2 мм, для расчёта P_z → ; для расчёта P_y → ; для расчёта P_x → [4].

Подставим все данные в формулы:

для расчёта P_z → ;

для расчёта P_y → ;

для расчёта P_x → .

Подставим данные в формулу (8.1)

;

;

.

9.3 Расчёт усилия зажима

В процессе обработки заготовки на неё воздействует система сил. С одной стороны действуют составляющие силы резания, которые стремятся вырвать заготовку из кулачков, с другой – сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учётом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия. В данной схеме принимаем консольное закрепление заготовки, так как [22], [23]. Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания стремится провернуть заготовку в кулачках, и равен для данного примера:

. (9.3)

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом [22], [24]:

, (9.4)

где W – суммарное усилие зажима, приходящееся на три кулачка, Н;

f – коэффициент трения на рабочей поверхности постоянного кулачка;

d₁ – диаметр обрабатываемой поверхности;

d₂ – диаметр поверхности, за который крепится заготовка.

Из равенства моментов М_Р^” и М_з^” определим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки в кулачках.

. (9.5)

Значение коэффициента запаса К, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции определяется по формуле [22].

, (9.6)

где К₀ = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса;

К₁ – коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки. При чистовой обработке К₁ = 1,0;

К₂ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (выбираем по таблице в зависимости от метода обработки и материала заготовки [22]: К₂ = 1,0;

К₃ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании: для непрерывного резания К₃ = 1,0;

К₄ - коэффициент характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом: для механизированных приводов К₄ = 1,0;

К₅ - коэффициент, характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма (удобство расположения органов зажима и т. д.): для механизированных приводов К₅ = 1.

К₆ – вводится в расчёт только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленной плоской ТБ на опоры – штыри.

В данном случае коэффициент К равен:

.

Коэффициент трения f между заготовкой и сменными кулачками зависит от состояния их рабочей поверхности (выбирается по таблице [22]): примем форму рабочей поверхности кулачка с кольцевыми канавками f = 0,5.

Подставим в формулу (9.5) все исходные данные:

.

Сила P_y стремится вывернуть заготовку из кулачков относительно оси, создавая момент:

М_р^''= P_y^'· l^' (9.7)

Необходимо при расчете момента от силы P_y учесть тот факт, что заготовка установлена в центрах. Поэтому повороту заготовки относительно оси у будет препятствовать как момент от силы зажима, так и задний центр. В данном случае большим по значению будет момент от силы P_z, стремящийся провернуть заготовку в кулачках. В дальнейших расчетах будем учитывать максимальный момент создаваемый усилием. Следовательно, принимаем наихудший случай: W = 9487,3 Н.

9.4 Расчет зажимного механизма патрона

Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. В данном патроне применим конструкцию клинорычажного зажимного механизма. Данный механизм выбран не случайно. Он позволяет, во-первых, создать необходимое усилие зажима заготовки при определенном усилие на штоке гидроцилиндра, а во-вторых, сама конструкция патрона предопределяет применение именно этого зажимного механизма.

Клинорычажный механизм представляет собой клин с определенным углом, который упирается в неравноплечие угловые рычаги, смонтированные в корпусе патрона на неподвижных осях. При расчете клинорычажного зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку [22]:

, (9.8)

где i_c – передаточное отношение по силе зажимного механизма (выигрыш в силе), i_с = А/Б;

А и Б – плечи рычага, А = 80 мм, Б = 40 мм.

W – усилие зажима на кулачках; W = 9487,3 Н;

- КПД рычажного зажимного механизма, = 0,9;

- угол скоса клина, = 20;

- угол трения, = 5.

Передаточное отношение для клинорычажного механизма равно:

, (9.9)

Согласно формуле (9.8):

Клинорычажный зажимной механизм рекомендуется применять в патронах, наружный диаметр которых менее 200 мм, при больших диаметрах предпочтение отдается рычажному зажимному механизму.

На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:

Д_п d₂+2H_к, (9.10)

где Н_к – длина постоянного кулачка.

Д_п 10+2*62 = 134 мм.

9.5 Расчет силового привода

Для создания исходного усилия Q используется силовой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкции можно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем и муфту для подвода рабочей среды. В качестве приводов наибольшее применение получили пневматический и гидравлический вращающиеся цилиндры.

В данной работе вначале следует попытаться применить пневматический привод, так как в любом производстве имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндра определяется по формуле [22]:

, (9.11)

где Р – избыточное давление воздуха, принимаемое в расчетах равным 0,4 МПа.

В конструкции станка 16К20Ф3 можно встроить силовой привод с диаметром поршня не более 120 мм, Если при расчете по вше указанной формуле диаметр поршня получится более 120мм, то следует применять гидравлический привод, где за счет регулирования давления масла можно получить большие исходные усилия. При заданном усилии Q подбираем давление масла (Р_г = 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 МПа), чтобы диаметр поршня не превышал 120мм.

Характеристики

Список файлов ВКР