Технология машиностроение

Рис. 7Виды цанг. а — патрон с втягиваемой цангой; б — патрон с выдвижной цангой, в — патрон с неподвижной цангой, г —подающая цанга, д — зажимная цанга со сменными вкладышами, 1— сменный вкладыш; 2 — цанга, е — зажимные цельные цанги, ж — сменные вкладыши цанг.3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.3.1 Разработка технического проекта приспособленияРис. 8 Конструкция спроектированного цангового патрона.Спроектированный цанговый патрон (рис.8) состоит из 1-корпуса, 2- цанги, 3- крышки, 4- штока, 5 –винты крепежные. Схема сборки следующая. В резьбовое отверстие цанги 2 вворачивается шток 4. В корпус 1 устанавливается крышка 3 при помощи винтов5. Крышка 3 служит направляющей для штока 4. Патрон крепится на бабку станка при помощи винтов 6 (ГОСТ 12201-66).3.2 Разработка чертежей приспособленияОпределение чертежа, правила разработки чертежа, объем =2 стрТаким образом разработке подлежат следующие детали:- корпус;- цанга;- шток;- крышка;- сборочный чертеж приспособления.3.3 Разработка спецификации приспособления.В спецификации заполняются следующие позиции:Документация:- Сборочный чертеж (Формат А1)Детали:- Корпус (Формат А2)- 1шт- Цанга (Формат А3)- 1шт- Крышка (Формат А3)- 1шт- Шток (Формат А3)- 1штСборочные единицы:- Винт M4-6g ГОСТ 17475-80 – 6 шт3.4 Описание работы приспособления.Описание работы приспособления аналогично описанию, представленному в п. 2.13.5 Составление схемы базирования в приспособленииСхема базирования и закрепления заготовки в зажимной цанговой оправке показана на рисунке 9.Рис. 9 Схема базирования и закрепления заготовки в зажимной цанговой оправке.𝜀б1=0, так как конструкторская база совпадает с технологической (поверхность втулки, по которой происходит закрепление в цанговом патроне и базирование по цилиндру ответной детали с фиксацией радиального перемещени), 𝜀б2=0, так как конструкторская база совпадает с технологической (поверхность втулки, по которой происходит фиксирование в цанговом патроне упором в буртик и базирование ответной детали с фиксацией осевого положения).В качестве установочной явной технологической базы выбираем обработанный торец наибольшего диаметра втулки (3 степени свободы т.1, 2,3).Для закрепления в цанге используем наружную, предварительно обработанную, поверхность втулки- двойная опорная технологическая база (2 степени свободы т. 4,5).Шестая степень свободы – вращение заготовки- реализуется за счет сил трения заготовки в контакте с кулачками цанги (1 степень свободы т. 6).4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ4.1 Подбор силового механизма и расчет его параметровДля проектируемого приспособления в качестве силового механизма используем пневмоцилиндр.Требуемая сила тяги:Где z- число лепестков, - сила закрепления, -Сила упругого сопротивления лепестков цанги, α- половина угла конуса цанги, α1- половина угла сектора лепестка, φ1,φ2- углы трения на конусе и на рабочей поверхности цанги, Р- давление в пневмосистеме.Диаметр поршня пневмоцилиндра.dшт- диаметр штокапневмоцилиндра, Р=5 кг/см2=0,5 МПа- принятое давление в пневмосистеме.4.2 Определение величины и направления сил резанияПри обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца. Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию, а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают реактивные силы, действующие на режущий инструмент (рис.3а). Рис.10 Схема сил, действующих на резец (а), и разложение силы резания на составляющие (б)Это силы упругого (Ру1 и Ру2) и пластического (Рп1 и Рп2) деформирования, векторы которых направлены перпендикулярно к передней и главной задней поверхностям инструмента. Наличие нормальных сил обуславливает возникновение сил трения Т1 и Т2, направленных по передней и главной задней поверхностям инструмента. Всю указанную систему сил приводят к равнодействующей силе резания: . Точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки инструмента. Абсолютная величина, точка приложения и направление в пространстве силы R под влиянием ряда факторов (неоднородность структуры и твердости заготовки, непостоянство срезаемого слоя металла и др.) являются переменными. Поэтому для расчетов используют не равнодействующую силу резания R , а ее составляющие , действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям – Рх, Ру, Рz. Для токарной обработкиось Х – линия центров станка; ось У – горизонтальная линия, перпендикулярная линии центров станка; ось Z– линия, перпендикулярная плоскости ХОУ (рис.10б).Сила РZ –вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Рz определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ, изгибающий момент, действующий на стержень резца, а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка. Сила РУ –радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силе Ру  определяют величину упругого отжатия резца от заготовки, ведут расчет технологической системы на жесткость. Сила Ру стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта, способствует появлению вибраций.Сила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе Рz рассчитывают механизм подачи станка, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца.Равнодействующая силы резания определяется как диагональ параллепипеда, построенного на составляющих сил: Каждая из составляющих силы резания определяется по эмпирическим формулам вида: , Нгде  – коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала обрабатываемой заготовки; – коэффициент, учитывающий факторы, не вошедшие в формулу (величины углов резца, материал резца и др.)  – глубина резания, мм;S – подача, мм/об;V – скорость резания, м/мин; - показатели степеней.Величины коэффициентов и показателей степеней выбираются из справочников для конкретных условий обработки. Аналогичные формулы существуют и для определения сил Ру  и Рz.Между указанными силами имеется примерно следующее соотношение: 4.3 Расчет режимов резания, сил и моментов резанияРазмеры и материал обрабатываемой детали: -диаметр обработки – Д обр. = 16 мм; -диаметр вала для закрепления в цанге – Дв. = 28 мм; - материал детали – прокат А12В; обработка с применением СОЖ. Режимы обработки: глубина резания – t = 0,2 мм; продольная подача – S = 0,02 мм/об; скорость резания – V = 60 м/с; Для определения окружной составляющей силы резания при токарной обработке по справочнику «Режимы резания» определяем дополнительные исходные данные: Ср = 204 – постоянный коэффициент для токарной обработки; X = 1 – показатель степени для глубины резания; У = 0,75 – показатель степени для продольной подачи;m=0,20- – показатель степени для скорости резания.Параметры прототипа-аналога разжимной цанговой оправки: рабочий диаметр цанги Дц= 16 мм; диаметральный зазор между цанговой оправкой деталью до закрепления S = 0,5 мм; количество лепестков разжимной цанговой оправки Z = 6; толщина деформируемой части лепестка цанги h = 4 мм; – половина угла сектора лепестка цанги – α1 = 30°; – угол конуса лепестка цанги – α = 20°; – диаметр лепестков цанги dц= 28 мм. – длина вылета лепестка цангиl= 21 мм.Дополнительные исходные данные для расчета силы закрепления и требуемой исходной силы от привода. Е = 2,1·106 кг/см2 – модуль упругости лепестка цанги; ƒтр1 = 0,15 – коэффициент трения на рабочей поверхности цанги; ƒтр2 = 0,1 – коэффициент трения на конической поверхности цанги; К0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса при определении требуемой силы закрепления детали на цанговой оправке для всех случаев обработки; K1 = 1,15 – коэффициент, учитывающий вид обработки; К2 = 1,2 – коэффициент, учитывающий изменение величины припуска на черновых операциях; КЗ = 1,0 – коэффициент, учитывающий прерывистость резания; К4 = 1,2 – коэффициент, учитывающий наличие в конструкции приспособлений упругих элементов.Эскиз обработки детали в зажимном цанговом патроне (рис 11).В проектируемом зажимном цанговом патроне, устанавливаемом в бабке шлифовального станка выполняется шлифование по внутреннему диаметру детали «Втулка». Наибольший момент резания, возникает при обработке внутреннего диаметра (Добр=16 мм).Рис. 11 Эскиз обработки детали в зажимном цанговом патроне4.4Определяем окружную составляющую силы резания.Схема закрепления заготовки показана на рисунке 12. Рис. 12Схема закрепления заготовки.Определяем коэффициент запаса, необходимый для расчета требуемой силы закрепления.Сила, требуемая для закрепления детали от одного лепестка.Момент от силы резания:Где Рz- сила резания, Кз- коэффициент запаса (2,5…3), Мрез- момент резания , действующий на деталь, z- число лепестков цанги, fтр1-коэффициент первого рода на рабочей поверхности оправки, Дц- рабочий диаметр цанговой оправки, Добр- диаметр обработки.Определяем требуемую исходную силу от привода станочного приспособления.Момент инерции сечения лепестка цанги в месте заделки:ТогдаГде Е- модуль упругости материала цанги, S- диаметральный зазор до закрепления, l- длина лепестка цанги до места заделки, J- момент инерции сечения сектора лепестка цанги.Диаметр достаточный. По ГОСТ 15608-81 есть два ближайшие размеры пневмоцилиндра 36 и 40мм. Выбираем стандартный пневмоцилиндр диаметром 40 мм. Поскольку погрешность несоосности при закреплении в цанге пренебрежительно мала, то считаем, что при закреплении заготовки в цанге погрешность установки отсутствует.Выводы для разработанной технологической оснастки – зажимного цангового патрона определены основные технологические параметры (таблица 8).Таблица 8.№Наименование параметраОбозначениеДействительное значениеЕдиница измерения1Погрешность базированияΕб0мм2Сила закрепленияQ570Н3Коэффициент запасаКз2,5-4Сила упругого сопротивления лепестков цангиN355Н5Исходная силаWН6Коэффициент силовой передачи1,21-7Тип силового приводапневмоцилиндр8Диаметр поршня Дп40мм9Давление в пневмосистемеР0,5МПаЛитература.Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения. М.: Изд-во стандартов, - 1987. – 250 с.Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с.3 Смелянский В.М., Поседко В.Н. Метод.указ. к выполнению курсового проекта по спец. 1201.- М., 2004 4 Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. М.: Машиностроение, - 1976. – 288 с.5 Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. – М.: НИИТавтопром, - 1995. – 456 с. (издание 4е, дополненное)6 Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, А.В. Жариков и др. Под общей ред. В.И. Баранчикова. - М.: Машиностроение, - 1990. – 400 с.7 Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах / т. 1. Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова. – М.: Машиностроение, - 1984. – 502 с.8 Станочные приспособления: Справочник. В 2-х томах/ т. 2. Под ред. Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова. – М.: Машиностроение, - 1984. – 502 с.9 Технологическая оснастка машиностроительных производств: Учебное пособие/ Составитель: проф. А.Г.Схиртладзе: в 2-х ч. – М.: МГТУ «Станки».