МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ДЕТАЛИ «КОРПУС ПОДШИПНИКА» ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

Введение

Технологическая оснастка повышает эффективность производства за счёт роста производительности и точности, улучшения условий труда, стандартизации операций, расширения возможностей оборудования и обеспечения безопасности.

Методы исследования

Для достижения поставленной задачи были использованы современные
CAM-программы: для построения рисунков и 3d моделей – Компас 3d; для вычислений и решения уравнений –MathCad.

Для детали «Корпус подшипника» необходимо обработать нижнюю основную плоскость 141 х 120 мм. Материал детали – СЧ15 ГОСТ 1412-85. Серый чугун имеет минимальный предел прочности при растяжении 15 кгс/мм2 (150 МПа).

На первой операции фрезеруется основная плоскость, которая в дальнейшем будет использоваться для базирования заготовки. Было принято решение использовать следующие виды устройств для базирования: три штыря с сферической головкой – опора 7034-0318 ГОСТ 13441-68 и призму 7033-0109 ГОСТ 12197-66. Для лишения шестой степени свободы используется упор.

Для большего понимания схемы базирования заготовки, была сделана в программе Компас-3d предварительная 3d схемы базирования заготовки. 

В процессе работы были рассчитаны следующие величины:

1. силы резания в проекции на соответствующие оси X, Y и Z: Px = 575 H, 
   Py = 1150 Н, Pz = 2300 H с помощью формул из справочников [3 – 6], при ширине фрезерования – 120 мм;
2. крутящий момент, равный Мкр = 1840 Нмм;
3. эффективная мощность резания равная Ne = 3,78 кВт.

При фрезеровании плоскости заготовка обрабатывается за один рабочий ход. В качестве опорных элементов мы сипользоволи опоры, которые перпендикулярны плоскости XY, где находится плоскость с силой зажима W.

Для расчета силы зажима необходимо было определить силу реакции опоры призмы – N, для этого был произведен вывод силы N с использованием 
CAM-программы MathCad.

Расчет силы зажима во избежания проворачивания заготовки

Для расчёта сил зажима во избежании проворачивания заготовки необходимо определить максимальное усилие зажимного механизма. Для этого необходимо вывести закономерность длинны зацепления фрезы по оси Х и ширину фрезерования заготовки, и рассмотреть три случая зацепления дискокой фрезы с заготовкой: 

1. первый случай – фреза только начинает касаться заготовки, С ≈0;
2. второй случай – фреза находится на середине участка С;
3. третий сучай – фреза полностью вошла на всю ширину фрезерования заготовки (В), участок С. 

Максимальная сила зажима будет находиться в промеждутке размера С. Поэтому была выведена зависимость силы зажима от величины Х – это расстояние до полного зацепления фрезы на всю ширину заготовки (В).

Чтобы найти точку экстремемума – наибольшее значение силы зажима (W) от 
величны Х, была выбрана первая производная по итоговому уравнению.

Таким образом, график зависимости величины силы зажима (W) от величины Х представлены на рисунке 1. С правой стороны располагается вертикальная ось – первая производная по W. 

Рисунок 1 – График зависимости величины силы зажима (W) от величины Х

Исходя из найденной точки экстремумы, можно сделать вывод, что величина силы зажима будет максимальной в момент выхода фрезы на всю ширину заготовки. Это подтверждает найденный размер Х = 28,211 мм. 

Таким образом, мы получили максимальную силу зажима равную W = 13660 H.

Другие силы резания (Py и Px) мы не будем рассматривать, потому что для их компенсирования потребуется меньше усилий силы зажима.

Расчёт зажимного механизма

Для нахождения исходного усилия Q были использованы следующие переменные: 

1. η = 0,95 – коэффициент полезного действия рычажного механизма;
2. а и b – плечи рычага, которые можно связать меду собой пропорцией 
   a/b = 0,5.

Таким образом, минимальное требуемое исходное усилие привода должно быть не менее Q = 7189,5 Н.

Силовой привод был спроектирован на основе пособий [1, 2] в CAM-программе Компас 3d.

Результаты и обсуждение

Результами выполненной работы является проведенный анализ расчета силы зажима во избежания проворачивания заготовки при рассмотрении трех случаев зацепления дискокой фрезы с заготовкой. 

Величина силы зажима равна W = 13660 H, в момент выхода фрезы на всю ширину заготовки. 

При расчете зажимного механизма было определено минимальное требуемое исходное усилие привода Q = 7189,5 Н.