Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами;

1.   Смещение заготовки от сил резания предотвращается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными элементами;

2.   Отрыв заготовки под действием силы резания  или момента резания  предупреждается силой зажима . Рассчитав для обоих случаев значение силы , выбирают наибольшее и принимают его за расчетное.

Произведем расчет силы зажима для первого случая. Расчет ведем по методике изложенной в [14, 22].

Рассчитаем коэффициент запаса :

 [14, 23],

где  - учитывает наличие случайных неровностей на заготовке;

 - учитывает увеличение силы резания в результате затупления режущего инструмента;

 - учитывает увеличение силы резания при прерывистой обработке;

 - учитывает изменение зажимного усилия (механизированный привод);

 - учитывает эргономику ручных зажимных устройств (при удобном зажиме);

 - учитывает наличие момента, стремящегося повернуть заготовку на опорах;

 - гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки.

.

Коэффициент трения  [14, 24], т.к. заготовка контактирует с опорами и зажимными элементами приспособления необработанными поверхностями.

Определяем главную составляющую силы резания:

Тогда усилие зажима равно:

,

;

.

За расчетное значение принимаем .

Определяем диаметр гидроцилиндра:

,

где  - давление в гидросистеме, равное ,

 - коэффициент полезного действия ().

.

Принимаем по  диаметр гидроцилиндра равным , ход поршня . Гидроцилидр двойного действия: толкающая сила , тянущая .

2.4. Проектирование специального режущего и мерительного инструмента 2.4.1. Техническое задание на проектирование металлорежущего инструмента

Для получения поверхности детали под втулку проектируется специальный металлорежущий инструмент – зенковка (цековка) с напаянными твердосплавными пластинами и с направляющим элементом. Отличительной особенностью такой зенковки является то, что она обеспечивает перпендикулярность оси отверстия внутренней поверхности паза, а также обеспечивает одновременное снятие фаски и более высокую шероховатость поверхности.

Альтернативным металлорежущим инструментом может стать фреза торцевая. Но для реализации такого варианта необходимо предусмотреть в заготовке специальные наплывы, которые изменят конструкцию штамповочной пресс-формы, также увеличится масса заготовки, снизится коэффициент использования материала, что в свою очередь, приведет к увеличению стоимости заготовки, а следовательно, и к возрастанию стоимости детали.

2.4.2. Выборка конструктивных параметров инструмента

1.   Определяем режим резания по нормативам:

-    глубина резания ;

-    находим подачу на оборот ;

-    скорость главного движения резания ,

где  - диаметр режущего инструмента, равный ;

 - период стойкости инструмента, равный ;

 - глубина резания, ;

- подача на оборот, ;

;

-    крутящий момент и осевая сила

,

где ; ;  [7, 288],

;

;

,

где ;  [7, 290].

,

.

2.   Определяем номер хвостовика конуса Морзе:

Осевую составляющую силы резания можно разложить на две силы:

1.    - действующую нормально к образующей конуса , где  - угол конусности хвостовика.

2.   Силу  - действующую в радиальном направлении и уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности конуса.

Сила  создает касательную составляющую  силы резания; с учетом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки :

.

Момент трения между хвостовиком и втулкой:

.

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся инструментом, который увеличивается до трех раз по сравнению с моментом, принятым для нормальной работы инструмента.

Следовательно,

.

Средний диаметр конуса хвостовика:

,

или

,

где  - момент сопротивления сил резанию,

 - осевая составляющая силы резания,

 - коэффициент трения стали по стали,

 - для большинства конусов Морзе равен приблизительно , ;

 - отклонение угла конуса;

.

По  выбираем ближний ближайший больший конус, т.е. конус Морзе №3, со следующими основными конструктивными параметрами: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

3.   Конструктивные элементы зенковки принимаем по : длина рабочей части ; длина оправки ; общая длина инструмента ; длина инструмента без направляющего элемента .

4.   Твердый сплав пластины для обработки титанового сплава  принимаем , форму  по  или форму  по . В качестве припоя принимаем латунь . Корпус зенковки из  по .

5.   Технические требования для зенковки, оснащенной пластинами из твердого сплава, принимаем по .

2.4.3. Расчет металлорежущего инструмента на прочность и жесткость

Расчет инструмента на прочность и жесткость производится путем сравнения трех параметров: , , .

Максимальная нагрузка допускаемая, прочностью инструмента при известных размерах корпуса цековки:

-    для круглого сечения

,

где  - предел прочности при изгибе для конструкционной стали равен ;

 - расстояние от вершины инструмента до рассматриваемого опасного сечения, .

.

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью инструмента, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба:

,

где  - допускаемая стрела прогиба равная ;

 - модуль упругости;

 - момент инерции сечения корпуса (для круглого сечения ).

,

.

Таким образом, выполняется основное условие обеспечения прочности и жесткости металлорежущего инструмента, а именно:

.

2.4.4. Проектирование мерительного инструмента

Исходными данными для проектирования специального мерительного инструмента являются:

-    размер паза детали, равный ;

-    поле допуска на размер .

По  находим предельные отклонения изделия ; . Наибольший и наименьший предельные размеры:

; .

По табл. 2  для квалитета 9 и интервалов размера находим данные для расчета размеров калибров, : ; ; .

Наибольший размер проходного нового калибра:

,

где  - допуск на изготовление калибра, ;

 - отклонение середины поля допуска, .

Размер калибра , проставляемый на чертеже . Исполнительные размеры: наибольший , наименьший .

Наименьший размер проходного калибра:

,

где  - выход за границу поля допуска при износе проходного калибра.

Если калибр имеет указанный размер, то его нужно изъять из эксплуатации.

Наибольший размер непроходного нового калибра:

.

Размер калибра , проставляемый на чертеже .

Исполнительные размеры: наибольший , наименьший .

Расчет произведен по методике изложенной в [7, 208].

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1. Технико-экономическое обоснование выбора конструкции приспособления на операцию фрезерования паза детали

1.   Стоимость приспособления: ,

где  - стоимость одной условной детали приспособления;

 - коэффициент сложности приспособления [ ];

 - количество деталей в приспособлении.

;

.