Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 120100 «Технология машиностроения» (стр. 3 из 8)

2.2. Сила тяжести

G=m^.g

Силу тяжести не учитывают, если заготовка имеет небольшую массу.

2.3. Центробежная сила

Она появляется при смещении центра масс заготовки относительно оси ее вращения во время обработки заготовок на токарных и шлифовальных станках. Центробежная сила заметно проявляет себя при чистовой обработке заготовок больших размеров и массы, а также с увеличением частоты их вращения.

2.4. Сила инерции

Возникает при возвратно-поступательном движении заготовок большой массы во время их обработки на продольно-строгальных, горизонтально-расточных, фрезерных и других станках, а также на станках с ЧПУ во время быстрого останова стола при большой скорости движения /позиционировании/.

2.5. Сила закрепления Q

Создается ручным или механизированным зажимным устройством приспособления и удерживает заготовку в состоянии покоя во время ее обработки и действия на нее других возникающих сил. При проектировании приспособлений сила закрепления заготовки является искомой, и ее рассчитывают, решая задачу статического равновесия твердого тела при действии всех приложенных к нему сил и моментов.

Расчет погребных сил закрепления заготовки начинают с разработки расчётной схемы приспособления. Она необходима для уяснения принципа работы приспособления, правильного выбора схемы базирования и закрепления заготовки, расчета сил закрепления, расчета на прочность или вычисления деформации наиболее нагруженных элементов зажимного устройства и поверочного расчета приспособления на точность. Расчетную схему вычерчивают точно и аккуратно в произвольном масштабе, при этом количество проекций схемы должно быть достаточным для понимания принципа работы приспособления и сущности выполненных расчетов.

3. Порядок разработки расчетной схемы

и определения потребных сил закрепления заготовки

3.1. Вычерчивают заготовку и установочные элементы приспособления;

3.2. Показывают режущий инструмент в начальный момент обработки с создаваемыми им силами резания;

3.3. Наносят на схему силу тяжести, а также силы центробежную и инерции, если они имеются;

3.4. Рассматривают возможные результаты действия внешних сил:

-на заготовку действуют силы, стремящиеся сдвинуть ее относительно установочных элементов /опор/ приспособления;

-на заготовку действуют только моменты, стремящиеся опрокинуть или повернуть ее относительно установочных элементов приспособления;

-на заготовку действуют силы и моменты, стремящиеся сдвинуть или опрокинуть ее относительно установочных элементов приспособления;

3.5. Выбирают поверхности заготовки, к которым можно приложить силы закрепления, руководствуясь тем, чтобы эти поверхности были расположены по возможности напротив опорных точек, что обеспечивает более надежное и устойчивое закрепление заготовки в приспособлении и уменьшает ее деформацию. Намечают схему закрепления заготовки зажимным устройством, рассматривая оптимальные варианты приложения силы закрепления в одной, двух или нескольких точках.

3.6. Окончательно уточняют действие всех сил на заготовку, элементы зажимного устройства и корпус приспособления; если силы действуют под углом, их раскладывают по направлениям осей Х, У, Z прямоугольной системы координат. Решая задачу статического равновесия твердого тела, составляют условия равновесия заготовки в приспособлении при действии на нее сил и моментов и рассчитывают требуемую силу закрепления.

3.7. По эмпирическим формулам или справочным данным находят числовую величину всех сил и моментов, действующих на заготовку.

3.8. Принимают окончательный вариант схемы закрепления заготовки и решают вопрос о целесообразности применения дополнительных опор для придания большей устойчивости заготовке в приспособлении, если она не обладает достаточной жесткостью; вычерчивают механизированное зажимное устройство, показывают его связь с корпусом приспособления и элементами, посредством которых оно передает создаваемую им силу на заготовку.

3.9. Определяют основные варианты конструкции силового устройства, диаметр и ход пневматического или гидравлического цилиндра, пневматической камеры и др. Если приспособление универсальное, то следует учитывать, что оно может быть использовано не только для обработки данной, но и других типоразмеров заготовок. При выполнении этого расчета используются известные формулы для определения сил, создаваемых силовыми устройствами: пневмо- или гидроцилиндрами, пневмокамерами и др.

4. Выявление слабого звена приспособления

и его расчет на прочность

При действии силы закрепления элементы приспособления испытывают напряжения сжатия, растяжения, изгиба, кручения или могут находиться в сложном напряжённом состоянии. Для предотвращения разрушения элементов приспособления наиболее слабый из них следует рассчитать на прочность в опасном сечении, используя известные формулы дисциплин «Сопротивление материалов» и «Детали машин».

Слабым звеном в этом случае может быть элемент конструкции, воспринимающий максимальную нагрузку или имеющий минимальное поперечное сечение.

5. Расчет точности обработки заготовок в приспособлении

Расчет выполняется в следующей последовательности:

5.1. Определяется допустимая погрешность установки заготовки в приспособлении.

Она равна разности допуска на выполняемый размер детали по чертежу и суммы погрешностей статической и динамической настройки технологической система /ТС/. Суммирование погрешностей статической и динамической настройки ТС следует производить с учетом вида составляющих погрешностей: случайные, систематические, постоянные, зависимые, независимые, скалярные, векторные, функциональные, а также с учетом законов их распределения и относительной величины.

В первом приближения, когда составляющие погрешности имеют один порядок величин, допустимая погрешность установки заготовки может быть определена по следующей формуле:

Величина допуска на выполняемый размер определяется из чертежа детали, суммарная погрешность формы

обрабатываемой поверхности находится по табл. 55, с. 581 [3], погрешность станка DС - по паспорту станка; если станок после ремонта, то пробной обработкой партии заготовок.

Погрешность DК, вызываемая непостоянством сил резания, определяется из выражения:

Величину Р_у вычисляют по формуле теории резания или пользуются справочными данными, wт - по паспортным данным станка или ориентировочно принимают равной wт =(5-10).10^-6 мм/н. Кроме того, она может быть вычислена по известной зависимости [4].

Погрешность настройки станка определяют из выражения:

Погрешность регулирования DР положения инструмента зависит от способа регулирования и определяется по табл.1.

Таблица 1

Погрешность регулирования DР положения инструмента

Способ регулирования
По лимбу с ц.д. 0,05 мм	По лимбу с ц.д. 0,001 мм	По жесткому упору	По индикатору с ц.д. 0,01 мм
0,015-0,030	0,005-0,010	0,020-0,025	0,010-0,030

Погрешность измерения D_изм определяется в зависимости от способа измерения и погрешности мерительного инструмента, указанной в его паспорте или по справочной литературе [6] , погрешностью D_расч при большом объеме выборки можно пренебречь.

Температурная погрешность DТ обработки принимается равной

DТ =(0,10-0,15)d-для лезвийного инструмента

DТ =(0,30-0,40)d-для абразивного инструмента.

Погрешность размерного износа инструмента отделяется по формуле

значения Uo даны в табл. 2.

Температурную погрешность DТ и погрешность D_и, вызываемую износом инструмента, обычно суммируют между собой как векторные величины с учетом знака.

5.2. Определение действительной погрешности установки заготовки.

Действительная погрешность установки заготовки в приспособлении ЕУд приближенно может быть найдена по табл. 1- 4., более точно - по табл. 5-7, с.518— 522[3]; для некоторых типов приспособлений погрешность установки дана в табл.3.

Погрешность, вызванную несовпадением технологической и конструкторской баз (D_нб) находят на основе построения и анализа размерных цепей и зазоров [5] .

5.3. Сопоставление действительной погрешности установки заготовки с допустимой.

Таблица 2

Значения относительного /удельного/ износа резцов

при чистовом точении

Обрабатываемый материал	Материал инструмента	Скорость резания, м/мин	Относительный износ, мкм/мм
1	2	3	4
Сталь 30ХМ термообработанная sв=1080 мн/м2	Т15К6 Т21К8 Т30К4	100 150	12,5 9,2 6,5
Сталь легированная sв=900 мн/м2	Т15К6 Т30К4 Т60К6 ВК3 ВК4 ВК11	135	8,5 3,5 2,0 9,5 30,0 140,0
Сталь хромникельмолибде-новая	Минералокерамика ЦМ332	200	12,0
8
Сталь 2Х13	Т15К6	85	15,0
1	2	3	4
Сталь ШХ15	Т15К6	70	20,0
Сталь 20	Т30К4	150	4,0
1	2	3	4
Сталь 45	Т15К6 Т21К8 Т30К4 Т60К6	120 480	12,0 20,0 3,0 2,5
	Минералокерамика ЦМ 332	60 100 300 400	0,5 0,7 0,8 1,0
Чугун СЧ 18-28	ВК4 ВК8 ВК3	90	8,5 13,0 19,0
Чугун СЧ 18-36	ВК8	100 120 140	13,0 18,0 35,0
Чугун легированный 230	ВК3	90 120 240	2,5 3,5 11,0
Цветные сплавы: Д1Т АЛ2 Бр.АМЦ 9-2	ВК8 ВК8 ВК8	200 180 150	2,0 2,0 4,0

Если соблюдается условие ЕУд<ЕУто, следовательно, приспособление обеспечивает заданную точность обработки. Если это условие не соблюдается, то приспособление окажется непригодным для выполнения данной операции и будет необходимо принять соответствующие меры: изменить схему базирования, конструкцию приспособления или способ обработки.