Схема нагрузок

1.4  Схема нагрузок

 

Схема нагрузок составляется для определения силы зажима заготовки W. Для построения схемы нагрузок вычерчивается упрощенный контур детали, относительно которого располагаются прихваты, которые обеспечивают зажим заготовки в данном установе, остальные прихваты показывают смещенными относительно заготовки. Причем выбирается тот установ, при котором работает минимальное количество прихватов, а главная сила резания Pz максимальна (черновое фрезерование при большой ширине фрезерования В). Показывается фреза с векторами сил резания Pz и P_ос в том месте, где они максимальны. Сила P_ос за счет правой винтовой канавки фрезы стремится оторвать заготовку от ложемента.

В точках зажима прихватами показывают векторы сил трения на станках между ложементом и заготовкой F1, F2 и т.д., которые создаются при зажиме прихватами направленные встречно силе Pz.

Схема нагрузок

1.5  Расчет силы зажима

 

Если расчет вести обычным способом при большом количестве работающих прихватов, получится статически неопределимая система. Поэтому расчет ведется по типу расчета заклепочных соединений.

Составляется уравнение сил, на схеме нагрузок:

(Pz+Poc·f)·Кз=с₁·F₁+c₂·F₂

Тогда из уравнения определяется сила зажима заготовки W:

Pz – максимальная сила резания, согласно заданию 890 Н;

ω - подъема винтовой канавки концевой фрезы для обработки материала В95пч фрезой из быстрорежущей стали Р6М5 – ω=30°;

f - коэффициент трения на стыке между ложементом и заготовкой, f=0,15;

- коэффициент запаса, учитывает степень затупления, колебание припуска при обработке за счет износа штампа, твердость и вязкость материала детали; =2,5;

с₁ и c₂ – коэффициенты, которые учитывают нагружение прихватов;

с₁ – всегда равен 1;

с₂ =1/2.

Последующие коэффициенты определяются по формуле:

к – порядковый номер работающего прихвата;

n – общее количество работающих прихватов в установе.

 

1.6 Определение размеров элементов зажима заготовки

 

  Определение диаметра резьбы шпильки прихвата.

Исходя из прочности материала шпильки и при одинаковой длине плеч прихвата b, диаметр резьбы шпильки определяется по формуле:

W – сила зажима – 1013 кг

 - допускаемое напряжение на растяжение для шпилек из стали 45 - 1700 кг/см², из стали 40Х - 2500 кг/см²

Принимается шпилька с резьбой М16.

1.6.2. Определение размеров прихвата.

Ширина прихвата B принимается (3…3,5)d_шп

B=3·d_шп=3·16=48 мм

Высота прихвата h принимается (1,1…1,3)d_шп

h=1,2·d_шп=1,2·16=19 мм

Ширина прихвата L принимается (6…10)d_шп

L=7·d_шп=7·16=112 мм

Ширина паза b= d_шп=16 мм

Длина паза зависит от величины смещения прихватов при выполнении установа.

l= d_шп+c=16+39=55 мм

с – максимальная величина смещения прихватов с = D_макс+к+1=28+10+1=39 мм

D_макс – максимальный диаметр фрезы – 28 мм

к – максимальная длина контакта прихвата с заготовкой – 10 мм (в установах А и Б)

Размер l₁ определяется при выполнении компоновки, он должен быть ≥ 6 мм.

По ГОСТ 12937-67 принимаются плоские передвижные прихваты.

1.7 Выбор гидроцилиндров

 

Гидроцилиндры по сравнению с пневмоцилиндрами имеют следующие преимущества: развивают большую силу зажима при минимальных диаметральных размерах; высокая стабильность силы зажима, что даёт возможность исключить погрешность закрепления; высокое быстродействие.

Для данной схемы закрепления заготовки принимаются толкающие гидроцилиндры двухстороннего действия.

Определяем диаметр цилиндра по формуле:

D – диаметр цилиндра - см

W – сила зажима - 1013 кг

p – давление в цилиндре 100 кг/см²

η – КПД - 0,85.

По нормали МН 2251-61 принимается гидроцилиндр ближайшего большего значения с D = 40 мм, с длиной хода штока 15 мм. Нормаль предусматривает ряд диаметров: 40,50,60,80,100 мм с минимальной длиной 70 мм. В штоке имеется резьбовое отверстие М12 для установки шпильки с минимальным выступанием 10 мм, в крышке имеется резьбовое отверстие – М12 для крепления цилиндра. Рабочее давление P = 10МПа (100кг/см²).

Гидроцилиндры по ОСТ 2Г22-3-86 (см. приложение) работают при давлении Р = 6 МПа (60кг/см²) и имеют ряд диаметров: 40,50,63 мм с минимальной длиной – 23 мм. Если принимать цилиндры по ОСТ, то он будет иметь больший диаметр и длину, а значит, толщина ложемента при небольшой высоте детали получится значительно больше.

Гидроцилиндры по ГОСТ 19899-74 имеют только резьбовое крепление корпуса цилиндра, что неприемлемо для данного приспособления.

Если принимать гидроцилиндры тянущего типа, то диаметр рассчитывается по формуле:

W – сила зажима - Н

Р – рабочее давление - Па

η – КПД - 0,85.