3 Выбор технологических баз и их обоснование

При конструировании изделия и разработке технологических процессов большое значение имеет правильный выбор баз. Точность обработки детали, быстрота ее установки в приспособление, конструкция приспособления в сильной степени зависят от выбранной базы.

Базами называют исходные поверхности, линии или точки, определяющие положение заготовки в процессе ее обработки на станке или готовой детали в собранной машине. Различают конструкторские, технологические, измерительные базы.

Конструкторскими базами называют поверхности, оси или точки, определяющие положение детали относительно других деталей при ее работе в машине. За конструкторские базы часто принимают не материалы, а геометрические элементы деталей машин (осевые линии отверстий и валов, оси симметрии и т. п.). Сборку изделия производят, сопрягая конструкторские базы его элементов друг с другом.

Технологическими базами называют поверхности, используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления. При использовании приспособлений за технологические базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с элементами приспособления. При установке с выверкой используют как реальные поверхности заготовки так и геометрические линии и точки, материально представляемые на заготовке в виде разметочных рисок. Технологические базы делятся на черновые, промежуточные и окончательные.

Черновые базы используются на первых операциях обработки когда обработанных поверхностей на заготовке еще нет. Они служат для создания промежуточных или окончательных технологических баз. В общем случае в машиностроении последовательно применяются все три указанные технологические базы. Однако нередки случаи, когда простые детали обрабатывают полностью за одну установку, используя черновую базу. К таким деталям относятся крышки подшипников, простые подшипниковые щиты, различные втулки и кольца. При обработке заготовок на автоматических линиях в приспособлениях спутниках вся обработка может быть произведена при одной установке заготовки. В этом случае также используют только черновые технологические базы. Подобные варианты базирования заготовок используют для обработки на агрегатных станках, многошпиндельных автоматах и полуавтоматах, станках с программным управлением.

Кроме того, технологические базы делят на основные и вспомогательные. Основные базы - это поверхности, предусмотренные конструкцией и выполняющие определенную роль при ее работе в изделии. Вспомогательные базы - это поверхности, специально создаваемые на детали с учетом технологических требований. При необходимости после завершения обработки эти поверхности могут быть удалены. Возможность создания вспомогательных технологических баз должна быть предусмотрена и оговорена в конструкции детали. Примерами вспомогательных баз могут служить центровые гнезда валов, приливы на подшипниковых щитах и др.

Измерительная база - это поверхность, линия или точка поверхности, относительно которой измерением проверяют положение обработанной поверхности.

Конструкторская база определяет положение детали в изделии, технологическая база - положение детали в процессе ее изготовления, измерительная база - положение детали относительно средств измерения.

При выборе технологических баз для обработки заготовок следует использовать принцип совмещения баз, т. е. в качестве технологической базы брать поверхность, являющуюся измерительной базой. Лучшие результаты достигаются при совмещении технологической, измерительной и конструкторской баз, т. е. тех поверхностей, которые определяют положения детали в собранном изделии.

При выборе баз руководствуются общими положениями с учетом особенностей каждого из них:

1. деталь должна удобно устанавливаться и выниматься из приспособления за минимальное время;

2. базовые поверхности должны быть ровными и иметь достаточную площадь для устойчивого положения детали в приспособлении;

3. усилия резания, зажима и собственного веса должны подвергать деталь наименьшим деформациям;

4. черные (необработанные) поверхности детали следует использовать только в первой операции для полученная чистых баз;

5. для деталей, у которых обрабатываются все поверхности, за черновую базу (первую) принимают поверхность, имеющую наименьший припуск.

Для фрезерования с помощью вертикально-фрезерного станка 6Р10 выбираем следующие технологические базы, показанные на рисунке 3.

Рисунок 3 – Технологические базы

1. обрабатываемая поверхность;

2. технологическая база, подготовленная исходная поверхность детали, определяющая положение при обработки;

3. технологическая база, подготовленная исходная поверхность детали, определяющая положение при обработки;

4,4*технологическая база, подготовленная исходная поверхность детали, определяющая положение при обработки;

Технологическая база выбрана таким образом, что заготовка остаётся неподвижной в процессе обработки.

4 Выбор базирующих и установочных элементов приспособления, расстановка сил действующих на деталь при закреплении

После лишения заготовки шести степеней свободы, в результате выбора комплекта технологических баз, заготовка должна быть закреплена.

При закреплении учитываются все силы, представленные на рисунке 4, действующие на заготовку. Они могут быть представлены как сумма сил, стремящихся сместить заготовку в процессе обработки и сумма сил, препятствующих этому смещению.

Рисунок 4 – Стенд закрепления детали

Рисунок 5 – Силы, действующие на деталь при закреплении

Сила F – сила тяжести детали;

Сила F1, M –­­­_­­ сила и момент, создаваемые фрезой, при обработке детали;

Сила F2 – сила реакции опоры, создаваемая приспособлением на деталь и препятствующая ее перемещению вниз;

Сила F4,F3, F3” – силы создаваемые упором и предотвращающие перемещение детали.

5 Определение величин сил и моментов резания.

5.1 Определение величин при фрезеровании

_{Главная составляющая силы резания при фрезерование – окружная сила, Н}

(5.1)

где – диаметр фрезы;

– ширина поверхности фрезерования;

– период стойкости;

– число зубьев фрезы;

– коэффициент;

,,,,,– показатели степени.

Показатель степени n при определении окружной силы резания при фрезеровании равен 0,3.

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого металла определяется по формуле:

(5.2)

где МПа – предел прочности;

– показатель степени.

Н.

Горизонтальная сила подачи:

_(5.3)

Вертикальная сила подачи:

_(5,4)

Радиальная сила подачи:

_(5.5)

Осевая сила подачи:

(5.6)

Оправка на изгиб:

_(5.7)

Крутящий момент рассчитывается по формуле:

(5.3)

где D – диаметр фрезы.

Н·м.

Рассчитаем мощность резания (эффективную) кВт:

(5.4)

кВт.

_­

Исходные данные выбраны из учебного пособия «Справочник технолога-машиностроителя, Ч.2», [2].

6. Выбор силового механизма и расчет его параметров.

Силовым механизмом в приспособлении является болтовое крепление.

Резьбовые зажимы

Допускаемое напряжение растяжения можно определить по зависимости:

Все формулы для расчётов брали в пособии Горошкин А.К. «Приспособления для металлорежущих станков», глава 5.

(9) где _{предел текучести материала болта, МПа;}

_{[S]- коэффициент запаса прочности;}

_[S]=5.

_{Допускаемое усилие затяжки:}

₁₀₎

_{где допускаемое напряжение растяжения;}

_{d1- внутренний диаметр резьбы;}

_{k=1,3- расчётный коэффициент, учитывающий напряжение кручения в стержне болта.}

_{d1=10 мм.}

_{Момент, приложенный к винту:}

_{(11) где dср=10 мм- средний диаметр резьбы;}

_{α=2,5- угол подъёма резьбы;}

_{Приведённый кэффициент трения для заданного профиля резьбы:}

₍₁₂₎

_{где f=0,4- коэффициент трения на плоскости;}

_{β=15- половина угла при вершине профиля витка резьбы;}

_{Вывод: по проведенным расчётам делаем вывод, что создаваемое зажимное усилие достаточно для того, чтобы заготовку не вывернуло из приспособления, при фрезеровании вертикальной поверхности детали.}

8. Описание приспособления

Рисунок 6 – приспособление для закрепления заготовки

1 – основание; 2 – заготовка; 3 – фикирующая планка; 4 – болты для закрепления заготовки; 5 – продольные сквозные отверстия; 6 – сквозные отверстия круглого сечения; 7 – болты для закрепления приспособления.

Приспособление представляет собой литой стальной брусок Г-образной формы, являющийся основанием 1, с двумя продольными сквозными отверстиями 5, и тремя сквозными отверстиями круглого сучения 6. В продольные отверстия вставляются специальные болты 4, головки которых имеют четырехгранную форму. Болты вставляется снизу, головка уходит в пазы которые имеют большую ширину чем сквозные отверстия, и обеспечивают непроворот болта. В отверстия круглого сечения вставляются такие же болты 7, но их головка имеет специальную форму, предназначенную для закрепления в пазах токарно- фрезерного станка. Заготовку 2 устанавливают необходимым способом на приспособление так, чтобы боковые не обрабатываемые поверхности уперались в болты 4, тем самым исключаются горизонтальные перемещения детали. Поверх детали устанавливается стальная планка 3, которая по бокам имеет сквозные продольные отверстия, предназначенные для болтов. На болты надевают шайбы и закручивают гайками, обеспечивая плотное сжатие детали планкой, тем самым исключают остальные перемещения заготовки.