Практическая работа №1. Разработка схемы базирования заготовки на заданную операцию.

3.2. Основные этапы расчета сил закрепления заготовок

3.2.1. Методика определения сил закрепления

1. Разработать теоретическую схему базирования детали и реализовать ее с помощью установочных элементов приспособления, наметить положение и тип опор.

2. Приложить к детали все действующие на нее силы и моменты в самый неблагоприятный момент времени и отметить их направление стрелками.

В качестве таких сил учитывают:

– силы и моменты резания (активные силы), которые заменяют действие режущего инструмента и в расчетной схеме должны быть направлены нормально к установочным поверхностям опор;

– силы трения, возникающие в точках приложения сил закрепления и в местах контакта базовых поверхностей детали и опор.

Направление действия сил трения должно быть противоположным направлению действия активных сил, реакции опор в местах контакта базовых поверхностей детали и опор.

3. Определить предполагаемые перемещения заготовки под действием всех приложенных к ней сил и составить уравнения статики на эти перемещения.

сумма проекций всех сил относительно координатных осей ox; oy; oz

алгебраические суммы моментов всех сил относительно осей ox, oy, oz

4. Определить искомые величины сил закрепления. При этом в уравнениях статики силы и моменты резания умножаются на коэффициент надежности закрепления (коэффициент запаса).

3.2.2. Понятие и расчет коэффициента запаса.

Коэффициент надежности k учитывает неоднородность обрабатываемых заготовок, затупление режущего инструмента и связанное с ним увеличение сил резания, а также непостоянство условий установки и закрепления заготовок.

Значение коэффициента надежности k следует выбирать дифференцированно, в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки.

Применение в расчетах среднего значения k неправильно. При малых значениях k надежность зажимных устройств недостаточна. При больших значениях k получают завышенные силы зажима, что влечет за собой увеличение размеров зажимных устройств.

Значение коэффициента надежности k можно представить, как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

k = k₀ k₁ k₂ k₃ k₄ k₅ k₆.

Коэффициент k₀ представляет собой гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, для всех случаев следует брать 1,5.

Коэффициент k₁ учитывает увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках. При черновой обработке k₁=1,2; при чистовой и отделочной k₁=1,0.

Значение коэффициента k₂

Значение коэффициентов k₃ – k ₆

3.2.3. Понятие и расчет коэффициента трения f_Э

В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными элементами, а также в местах контакта зажимных устройств с поверхностью заготовки.

На основе накопленного опыта эксплуатации приспособлений в производстве и специальных исследований в расчетах рекомендуется использовать значения коэффициента статического трения (f_ст), приведенные в таблице…

Однако f_ст не отражает реальные условия эксплуатации, т.е. динамические процессы. С этой целью вводится эффективный коэффициент трения f_Э – реальный коэффициент трения, возникающий в неподвижном стыке под действием как статических, так и динамических сил.

где: w_t – частота возмущающих тангенциальных колебаний при резании;

w_tо – частота собственных колебаний рассматриваемого стыка в тангенциальной плоскости;

n– параметр кривой опорной поверхности шероховатости базы заготовки.

На практике принимают = 0,5...0,8. при среднем значении n = 2.

3.2.4. Выбор места приложения силы зажима заготовки.

При выборе места приложения сил зажима необходимо придерживаться следующих правил:

1. Сила зажима не должна приводить к опрокидыванию заготовки или ее сдвигу по установочным элементам. Для этого необходимо чтобы точка приложения силы зажима проецировалась:

а) как можно ближе к центру установочного элемента рис. а);

б) на участок поверхности заготовки параллельной поверхности плоских установочных элементов, воспринимающих силу зажима рис. б).

2. Действие силы зажима и вызываемых ею реакции опор не должно приводить к созданию изгибающих моментов, способных снизить точность обработки не жестких заготовок рис. в).

3. Место приложения силы зажима должно находится как можно ближе к месту обработки, особенно для не жестких заготовок рис. в).

3.2.5. Выбор направления силы зажима.

Эффективность зажима в значительной степени зависит от направления и места приложения силы. При выборе направления силы зажима необходимо учитывать ряд правил:

1. Сила зажима должна быть направлена перпендикулярно плоскостям установочных элементов, чтобы обеспечить надёжный контакт с базовыми поверхностями и исключить сдвиг заготовки при зажиме.

2. При базировании заготовки по нескольким базовым плоским поверхностям сила зажима должна быть направлена к тому установочному элементу, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта.

3. Направление силы зажима и силы тяжести заготовки должны совпадать (это повысит эффективность использования зажимного устройства).

4. Направление силы зажима по возможности должно совпадать с направлением силы резанья.

3.3. Расчет необходимого усилия закрепления

Величину необходимой силы закрепления W определяют на основе решения задачи статики, рассматривая уравнения равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил, общем случае оно имеет вид:

W ≥ k f P_рез

Все расчетные схемы для определения W можно разделить на 3 группы.

1. Схемы, предотвращающие поступательное перемещение заготовки.

2. Схемы, предотвращающие поступательное перемещение заготовки от силы Р и ее проворачивание под действием момента М.

3. Схемы, предотвращающие проворачивание заготовки.