9. Конструирование и расчет приспособления

9.1 Описание приспособления

Приспособление расточное предназначено для установки и закрепления деталей типа стакан на заключительной стадии обработки.

Для данной детали на этой операции растачиваются отверстия диаметром ø 80^(+0,046) и ø120^(+0,035) (применено тонкое точение). Эта операция выполняется на горизонтально-расточном полуавтомате модели 2706П.

Деталь центрируется по внутреннему диаметру, предварительно обработанному на чистовой операции. В роли центрирующего элемента выступают тарельчатые пружины (поз. 18). Закрепляется деталь тремя г-образными прихватами (поз. 8, 14). Усилие на прихваты передается от пневмоцилиндра непосредственно через ось (поз. 7) и крестовину (поз. 12). К крестовине прихваты крепятся при помощи болтов (поз. 23) и гаек (поз. 27, 29). Ось в свою очередь крепится к крестовине при помощи 4 винтов (поз. 24). После отключения пневмоцилиндра прихваты ослабляют зажим детали и возвращаются в исходное положение благодаря пружинам (поз. 30). Пружины от осевого смещения фиксируются с помощью крышки (поз. 3). Прихваты могут двигаться вдоль направляющих втулок (поз. 9, 15) и поворачиваться вокруг своей оси. Движение и вращение ограничены винтом (поз. 13). Кроме того прихваты соединены между собой зубчатой передачей при помощи шестерен (поз. 5, 11). Поворачивая один прихват, рабочий автоматически поворачивает и остальные два. Общая шестерня (поз. 5) посажена свободно в корпусе (поз.1). На прихвате шестерня (поз. 11) запрессована и от проворачивания зафиксрована круглой шпонкой (поз. 10). На станок(на расточную головку) приспособление устанавливается по конусной поверхности (поверхность Д) и крепится при помощи деталей (поз. 28, 32, 33).

9.2 Силовой расчет

В силовом расчете нам необходимо определить зажимное усилие Q, обеспечивающее удержание детали от проворачивания в результате действия крутящего момента М, возникающего от силы резания P_z. А также необходимо рассчитать параметры пневмоцилиндра.

Составляем расчетную схему.

Упрощенно схему зажима детали можно представить в виде показанном на рис. 1.

В этом случае усилие зажима определяется по формуле [11]:

где (62)

k – коэффициент запаса;

М – крутящий момент;

D – диаметр обрабатываемой поверхности;

d – диаметр оправки;

f=0,15 – коэффициент трения между оправкой и деталью.

В свою очередь усилие, создаваемое г-образным прихватом на детали, может быть определено по формуле [11]:

, где (63)

Q – усилие, приложенное к прихвату;

q=50 Н – усилие возвратной пружины;

f₁=0,1 – коэффициент трения в направляющих прихвата;

l=25 мм – плечо приложения усилия прихвата;

Н=60 мм – длина опорной поверхности направляющей прихвата.

Чтобы оба эти равенства были верны друг другу умножим второе равенство (13) на 3 (3прихвата) и тогда получим:

(64)

Коэффициент запаса определяется по формуле[11]:

k=k₀×k₁×k₂×k₃×k₄×k₅×k₆, где (65)

k₀=1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

k₁=1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок;

k₂=1,2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента;

k₃=1,2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, при точении;

k₄=1,3 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления;

k₅=1,2 – коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных элементов;

k₆=1,5 – коэффициент, учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь.

Подставляя численные значения в формулу (15) получим:

k=k₀×k₁×k₂×k₃×k₄×k₅×k₆= 1,5×1×1,2×1,2×1,3×1,2×1,5=5,05

Момент силы резания определяется из расчетов сил резания М=1,26 Н. Тогда

Рассчитаем и выберем параметры пневмоцилиндра.

Для данного станка (данной операции) выбираем вращающийся пневмоцилиндр одностороннего действия [12]. Рассчитаем его параметры.

Внутренний диаметр шпилек (болтов) для крепления крышек рассчитывается по формуле:

, где (66)

d₁ – внутренний диаметр резьбы;

α=2,25 – коэффициент затяжки;

Q=665 Н – осевое усилие, действующее на шпильки (болты);

z – число болтов;

[σ_r]=30 Мпа – предел прочности на растяжение. Тогда получим:

Внутренний диаметр резьбы на штоке рассчитывается по формуле:

(67)

Рекомендуемые значения диаетра резьбы шпилек и на штоке берем из табл. 136 [11].

Толщина стенки цилиндра – 6 мм;

Диаметр шпилек d₁, - М10;

Количество шпилек z, - 4;

Диаметр штока – 25 мм;

Диаметр резьбы на штоке – М16;

Диаметр цилиндра D, - 100 мм.

Выбранный пневмоцилиндр гарантирует удержание детали от проворачивания.