ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Технология машиностроения»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КУЛАЧКОВЫХ САМОЦЕНТРИРУЮЩИХ ПАТРОНОВ
Курсовая работа по дисциплине «Технологическая оснастка»
Студент: Бережнов Е. П.
Группа: М-302
Преподаватель: Кучеров Андрей Олегович
ТОЛЬЯТТИ 2004г.
Целькурсовой работы – научиться проектировать станочные приспособления на примереразработки конструкции токарного самоцентрирующего трехкулачкового патрона.
Задачикурсового проекта:
ü изучитьконструкцию кулачкового патрона;
ü разобраться вметодике проектирования станочного приспособления;
ü выполнитьнеобходимые расчеты для проектирования патрона и силового привода к нему;
ü разработатьконструкцию токарного кулачкового самоцентрирующего патрона с механизированнымприводом;
1.1 Сбор исходных данных
Операционный эскиз
/>
Вид и материал заготовки – штамповка, сталь45.
Видобработки – черновая.
Материали геометрия режущей части инструмента – резец расточной из Т15К6 с
φ=60о;
γ=-3о;
λ=+5о;
Режимырезания: глубина t=1.2мм, подача S=0,45мм/об.
Скоростьрезания определяем по формуле:
/>;
Т=60мин,
Cv=350
X=0.15
Y=0.35
M=0.20
/>м/мин
Металлорежущийстанок – 16К20Ф3 (наибольший диаметр патрона – 200мм, внутренний конус шпинделя– Морзе 6.
1.2 Расчет сил резания
Расчетсил резания выполним по методике, изложенной в [3]. При внутреннем точениисоставляющие Pz, Py силы резания рассчитываются по формуле:
/>,
гдеСр, Х, У, n –постоянная и показатели степени для конкретных условий обработки. При обработкестали резцом, оснащенным пластиной из твердого сплава, равны:
— для расчета Pz
Ср=300,Х=1, У=0,75, n=-0,15
— для расчета Pу
Ср=243,Х=0,9, У=0,6, n=-0,3
Поправочныйкоэффициент Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающийфактические условия резания
Кр=Кмр.Кφр.Кγр.Кλр
гдеКмр=/>-коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовыезависимости (n’=0,75 для стали [3]).
Кφр–коэффициент, учитывающий влияние угла в плане резца на силы.
Кγр- коэффициент, учитывающий влияние переднего угла резца на силы.
Кλр- коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки.
— для расчета Рz:
Кφр=0,94,Кγр=1,1, Кλр=1
— для расчета Ру:
Кφр=0,77,Кγр=1,4, Кλр=1,25
Кмр=/>
Крz=1.0,94.1,1.1=1,034
Кру=1.0,77.1,4.1,25=1,3475
/>
/>
1.3 Расчет усилия зажима
Впроцессе обработки заготовки на нее воздействует система сил. С одной стороныдействует составляющие силы резания, с другой – сила зажима препятствующаяэтому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учетом коэффициента запасаопределяются необходимые зажимное и исходное усилия.
Суммарныйкрутящий момент от касательной составляющей силы резания, стремящейсяпровернуть заготовку в кулачках равен:
/>
Поворотузаготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом:
/>
Изравенства Мр’ и Mз’ определяемнеобходимое усилие зажима, препятствующее повороту заготовки в кулачках.
/> где
d1=62.6мм, d2=102мм, Pz=2277Н,f=0,4
К=Ко.К1.К2.К3.К4.К5.К6
— для расчета W’
Ко=1,5,К1=1,2, К2=1, К3 =1, К4=1, К5 =1,К6=1.
К=1,8
— для расчета W’’
Ко=1,5,К1=1,2, К2=1.4, К3 =1, К4=1, К5 =1, К6=1.
К=2.52
/>
СилаРу стремится вывернуть заготовку из кулачков.
/>
Данномумоменту препятствует момент от силы зажима
/>
Необходимаясила зажима равна:
/>, где
d2=102мм, Pу=854Н, f=0,4,l=105мм, К=2,52
/>
Длядальнейших расчетов принимаем наихудший случай
W=12828.6H
Величинаусилия зажима W1 прикладываемая к постоянным кулачкам несколькоувеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле:
/>
гдеlk- вылет кулачка, расстояние отсередины рабочей поверхности сменного кулачка до середины направляющейпостоянного кулачка.
Нк– длина направляющей постоянного кулачка, мм.
f –коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса
вс=30мм,- толщина сменного кулачка,
вк+вз=20+30=50мм,- толщина постоянного кулачка
Вк=40мм,- ширина направляющей постоянного кулачка
В1=25мм,- ширина сменного кулачка
Нк=80мм
lk=62мм
f=0,1
Подставимисходные данные в формулу:
/>
1.4 Расчет зажимного механизма патрона
Приступаяк расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. Всамоцентрирующих механизмах установочные элементы (кулачки) должны быть подвижнымив направлении зажима и закон их относительного движения необходимо выдержать свысокой точностью. Поэтому на движение кулачков накладываются условия:разнонаправленность, одновременность и равная скорость движения. Данное условиеможно выдержать, обеспечивая движение трех кулачков от одного источникадвижения.
Вкулачковых патронах наибольшее применение получили рычажные и клиновые зажимныемеханизмы, движение которым передается центральной втулкой, связанной с силовымприводом.
Рычажныймеханизм представляет собой неравноплечий угловой рычаг, смонтированный вкорпусе патрона на неподвижных осях, и которые своими сферическими концамивходит с посадкой в пазы постоянного кулачка и центральной втулки.
Прирасчете зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмомувеличивается и передается постоянному кулачку
/>
гдеiс – передаточное отношение по силе зажимного механизма
Данноеотношение для рычажного механизма равно
/> где
Аи Б – плечи рычага
Наэтапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:
Дп=d2+2.Нк=102+2.80=262мм,так как Дп>200мм, выбираем рычажный зажимной механизм с iс=2.
/>
1.5 Расчет силового привода
Длясоздания исходного усилия Q используетсясиловой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкцииможно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем, и муфту дляподвода рабочей среды. В качестве приводов наибольшее применение получилипневматические и гидравлические вращающиеся цилиндры.
Следуетпопытаться применить пневматический привод, так как в любом производствеимеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндраопределяется по формуле:
/>
гдеР – избыточное давление воздуха. Р=0,4МПа.
Вконструкции станка 16К20Ф3 можно встроить силовой привод с диаметром поршня неболее 120мм. Если при расчете по формуле /> диаметр получится более 120 мм, то следует применять гидравлический привод, где за счет регулирования давления масла можнополучить большие исходные усилия. При заданном усилии Q подбираем давление масла (Рг=1; 2,5; 5; 7,5МПа),чтобы диаметр поршня не превышал 120мм.
/>мм, — дляпневмопривода
ПриРг=1МПа
/>мм, — длягидрацилиндра
ПринимаемD=110мм.
Ходпоршня цилиндра рассчитывается по формуле:
/>+10…15мм,
гдеSw – свободный ход кулачков. Sw=5мм
/> - передаточноеотношение зажимного механизма по перемещению.
/>+10=20мм.
1.6 Расчет погрешности установки заготовки в приспособление
Погрешностьустановки определяется по формуле:
/>
гдеεδ – погрешность базирования, равная нулю, так какизмерительная база используется в качестве технологической.
εз– погрешность закрепления – это смещение измерительной базы под действием силзажима. εз=0
εпр– погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.
/>
∆1,∆3 – погрешности, возникающие вследствие неточности изготовленияразмеров А1 и А3 (∆1=0,013мм, ∆3=0,008мм)
∆2,∆4, ∆6 – погрешности из-за колебания зазоровв сопряжениях (∆2=0,009мм, ∆4=0,013мм)
∆5– погрешность, появляющаяся из-за неточности изготовления плеч рычага.
∆5=А.sin∆β==0,01
/>
Z/>=0.0315
εy; 0,02
ЛИТЕРАТУРА
1. Обработкаметаллов резанием: Справочник технолога / А. А. Панов и др.; М.:Машиностроение, 1988/
2. Горошкин А. К.Приспособления для металлорежущих станков: Справочник – 7-е издание М.Машиностроение, 1979
3. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т2 /А. Г. Косилова – 4-е изд. М.Машиностроение,1985/
4. Справочныеприспособления: Справочник. В 2-х томах. Т1 / Б. Н. Вардашкин, 1984/
5. С. В. НиколаевПриспособления для токарных и шлифовальных станков. Тольятти, 1987.