Разработка конструкции и расчет зажимного механизма

2.2 Разработка конструкции и расчет зажимного механизма

 

Для установки заготовок на металлорежущие станки применяют станочные приспособления. Применение станочных приспособлений позволяет получать высокие технико-экономические показатели. За счет применения станочных приспособлений значительно возрастает производительность труда. Также применение станочных приспособлений позволяет обоснованно снизить требования к квалификации станочников основного производства в среднем на разряд, объективно регламентировать длительность выполняемых операций и расценки, расширить технологические возможности оборудования.

Зажимной механизм (чертеж 04.36.616.03.000.СБ) состоит из гидроцилиндра 1, ползуна 2, рычага 3, оси 4, планки 5, плиты 6, прокладки 7, крышки 8, планки 9, прокладки 10, корпуса 11, винтов, колец и шайб.

Зажим прутка происходит следующим образом: шток гидроцилиндра 1 при перемещении вниз увлекает за собой плечо рычага 3, а второе плечо перемещает ползун 2 в левую сторону, тем самым, зажимая и центрируя заготовку в призме. Разжим происходит в обратном порядке: при движении штока вверх рычаг 3 поворачивается по часовой стрелке, ползуны расходятся.

Зажимной механизм предупреждает перемещение заготовки относительно опор станочных приспособлений, обеспечивает позиционирование заготовок прутков круглого сечения и зажима для удержания от сил резания при обработке фасок. Сила закрепления Р_з определяется из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку. При расчете силы закрепления Р_з учитываются силы резания, реакции опор, соответствующие моменты.

Рассмотрим расчетную схему закрепления прутка (рис.2.1).

Пруток с диаметром D_З установлен в призмах с углом a а нагружен моментом М.

Рис.2.1 Схема закрепления прутка

Расчет силы закрепления производится по методике ([2], табл. 8 на с.83).

Сила закрепления определяется по формуле (2.1)

, (2.1)

где К – коэффициент запаса, который определяется по формуле

, (2.2)

где К₀ = 1,5 – коэффициент гарантированного запаса;

 К₁ = 1,2 – коэффициент, учитывающий увеличение сил из-за случайных неровностей на обрабатываемой поверхности;

 К₂ = 1 – коэффициент, характеризующий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;

 К₃ = 1,3 – коэффициент, характеризующий постоянство силы закрепления в зажимном механизме.

Значение коэффициента запаса, рассчитанное по формуле (2.2),

.

Так как в результате расчета значение коэффициента запаса К меньше 2,5, то принимаем К = 2,5.

В формуле (2.1) М – крутящий момент, который определяется по формуле

, (2.3)

где Р_z = 961 Н – тангенциальная составляющая силы резания;

 r = 0,02 м – радиус прутка.

Значение момента, рассчитанное по формуле (2.3),

(Н.м).

В формуле (2.1) D_з = 0,04 м – диаметр прутка; f₁ = f₂ = 0,2 – коэффициенты трения соответственно в местах контакта прутка с опорами и зажимным механизмом; a = 140 ° – угол призмы.

Значение силы закрепления, рассчитанное по формуле (2.1),

 (Н).

Рассмотрим расчетную схему (рис.2.2)

 

Рис.2.2 Схема рычажного механизма

Значение силы на приводе можно найти из соотношения

, (2.4)

где Р_З = 6017 Н – сила закрепления;

 a = 60 мм и b = 120 мм – плечи рычага.

Значение силы на приводе рассчитывается по формуле

; (2.5)

Значение силы на приводе, рассчитанное по формуле (2.5),

 (Н).

Рассмотрим принципиальную схему гидроцилиндра (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Принципиальная схема гидроцилиндра

Площадь поршня гидроцилиндра находится по формуле

, (2.6)

где D – диаметр поршня, мм.

Принимаем D = 50 мм, тогда значение площади поршня гидроцилиндра, рассчитанное по формуле (2.6),

 (мм²).

Активная площадь поршня в штоковой полости определяется по формуле

, (2.7)

где D = 50 мм – диаметр поршня;

 d – диаметр штока, мм.

Принимаем диаметр штока d = 32 мм.

Значение активной площади поршня в штоковой полости, рассчитанное по формуле (2.7),

 (мм²).

Необходимо определить усилие, действующее на активную площадь А₂ при наличии противодавления в штоковой полости.

Усилие, действующее на активную площадь А2 определяется по формуле

, (2.8)

где р₂ – противодействие в штоковой полости;

 А₂ = 1159 мм² – активная площадь поршня.

Принимаем противодействие в штоковой полости p₂ = 0,5 МПа.

Значение усилия, рассчитанное по формуле (2.8),

 (Н).

Рабочее давление определяется на основе уравнения

, (2.9)

где F₁ – рабочее усилие, Н;

F = 3008,5 Н – сила на приводе.

Формула для определения рабочего давления имеет вид

. (2.10)

Значение рабочего давления, рассчитанное по формуле (2.10),

 (МПа).

Рабочее усилие (усилие на штоке гидроцилиндра) рассчитывается по формуле

; (2.11)

 (Н).