В качестве силового привода для механизации  и автоматизации станочного приспособления  по условию задания выбираем пневмопривод, в котором сжатый воздух подается в объемный пневмодвигатель от пневмолинии  цеховой сети. Давление сжатого воздуха 0,4 МПа. При этом пневмопривод имеет следующие преимущества: отсутствие специальных источников давления, так как линии сжатого воздуха имеются на большинстве заводов; нет возвратных трубопроводов; простые аппаратура и арматура.

    Для описания принципа действия приспособления используем чертёж общего вида приспособления (см БНТУ 13.16.16.000 ВО).

    Приспособление  предназначено для фрезерования паза шириной 5 мм, глубиной 5 мм и длиной 29 мм на консольном горизонтельно-фрезерном станке .

    При повороте ручки пневмораспределителя 13 воздух подается в правую камеру пневмоцилиндра, поршень 34 начинает перемещаться вверх приводя в движение рычаг, который в свою очередь, разжимает заготовку.  Возврат рычага в первоначальное положение и зажим самой заготовки осуществляется в результате  обратного хода поршня 34 под действием толкающей силы, которая возникает при подаче воздуха в левую камеру пневмоцилиндра после поворота ручки пневмораспределителя 13 в первоначальное положение. Заготовка базируется  на призме.

    При подаче воздуха через штуцер 7 в пневмопривод 3 поршень начинает перемещаться вправо, приводя в движение рычаг 4, который в свою очередь прижимает заготовку. Заготовка базируется на двух призмах 6, между которыми расположен пневмопривод. Возврат рычага в первоначальное положение  осуществляется в результате  обратного хода пневмопривода. Базирование заготовки осуществляется с помощью установа 9

5. Силовой расчет  приспособления

 

R₂ можно отбросить так как данная сила не играет существенно роли в рассматриваемом случае.

Определим составляющие силы, возникающие в результате действия силы резания[6].

P_V=(0.9-1.0)P_Z

P_S=(0.3-0.4)P_Z

P_OC=0.28P_Ztg w

P_OC=0, но возникает сила при врезании шпоночной фрезы на глубину фрезерования. Наихудшим будет случай принять P_OC=0.

Тогда

 

 Определим коэффициент запаса, учитывающий  нестабильность силовых воздействий  на заготовку[7].

        К₀ =1.5- гарантированный коэффициент запаса;

        К₁  =1.2- учитывает наличие случайных неровностей заготовок при

                       черновой обработки;

        К₂ = 1.6- учитывает увеличение сил резания при затоплении инструмента;

        К₃ = 1   - учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании;

        К₄ =1 – характеризует постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом;

        К₅ = 1- характеризует эргономику немеханизированного зажимного механизма;

        К₆  =  1 – учитывается только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку.

6. Выбор и  расчет силового привода

    

    В данном приспособлении используется пневмоцилиндр  в качестве привода и рычаг для изменения направления силы зажима и незначительного уменьшения силы.

 

    В проектируемом приспособлении  требуется  обеспечить силу зажима равную 600Н. Для  передачи силы зажима используется рычаг, в котором соотношение плеч должно быть таким, которое сможет обеспечить беспрепятственный съем заготовки. Для выполнения этого условия и одновременно уменьшения рабочего хода поршня соотношения длин плеч рычага должно быть оптимальным. Из анализа нормативной литературы можно заключить, что в первом приближении рабочий ход поршня можно принять 16 мм (рабочий ход примем 14мм, 2 мм возьмем в качестве запаса), следовательно для беспрепятственного прохождения заготовки между т. А и прижимной поверхностью  рычага соотношения плеч должно обеспечить увеличение  рабочего хода и уменьшение силы зажима. Примем соотношение длин 79 к 87, а затем проведем проверочный расчет.

     - перемещение рычага в точке  приложения силы W.

    Вычислим  ход рычажного механизма[5]

    

    где δ=16 мкм – допуск на диаметр заготовки

          Δ_ГАР=0.2 мм

          J=15000 кН/м – жесткость рычажного механизма

      Изменение перемещения рычажного  механизма не значительно поэтому  перерасчет рабочего хода не требуется.

    Методом графического построения можно убедится в том, что данный рабочий ход  обеспечит беспрепятственный съем заготовки.

    Определим силу, которая должна быть на штоке  P_Ш.

    

    Определим требуемый диаметр цилиндра

    

    Ближайшее стандартное значение 63мм по ГОСТ 15608-81.

    Определим скорректированную силу на штоке

    

    Тогда скорректированная максимальная сила зажима заготовки 

    

    Из  уравнения равновесия рычага определим  реакцию R в опоре.

    

    Найдем  диаметр d опоры рычага из условия прочности на смятие

    

    По  ГОСТ 15608-81 определим d_ШТ=25мм

    Тогда тянущая сила

    

    Очевидно, тянущая сила обеспечит подъем рычага.

    Приведем  характеристики цилиндра:

    D=63мм, d_ШТ=25мм, P_ШТ=1059Н.

7. Расчет  погрешности механической обработки

    Цель  проверочного точностного расчёта  заключается в оценке возможности  получения при обработке заготовки  в разработанном приспособлении точности размеров и взаимного расположения поверхностей, заданных в чертеже детали.

             В основу расчёта положено  необходимое условие обеспечения  точности при обработке на  настроенных станках:

    

    где Т – допуск на выдерживаемый в данной операции размер заготовки или требование к точности взаимного положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно необрабатываемой;

          - суммарная погрешность обработки заготовки в приспособлении.

      В общем случае суммарная погрешность   складывается из первичных погрешностей, обусловленных влиянием многочисленных факторов, и может быть определена по формуле:

    

    где к – коэффициент, характеризующий отклонение действительных кривых распределения погрешностей от кривых нормального закона распределения (при обработке на настроенных станках к=1, 2);

       - погрешность установки заготовки в приспособлении;

      - погрешность настройки станка;

                 - погрешность данного метода обработки;

      - суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности в результате геометрических неточностей станка и деформацией заготовки при её закреплении.

             Погрешность установки заготовки  в приспособлении определяется  по формуле:

    

    где e_Б – погрешность базирования;

          e_З – погрешность закрепления;

          e_ПР – погрешность положения заготовки, вызываемая неточностью изготовления приспособления.

             Погрешность базирования и закрепления  следует определять расчётным  путём, используя при этом схему базирования заготовки и её закрепления (операционный эскиз).

             Погрешность положения заготовки,  вызываемая неточностью приспособления, определяется погрешностями при  изготовлении и сборке его  установочных элементов e_УС , износом последних e_И и погрешностями установки приспособления на станке e_С.

             С учётом изложенного выше  погрешность положения заготовки  определяется по следующим формулам:

    

    при использовании приспособлений в  массовом производстве:

    

 

    остальные погрешности компенсируются настройкой станка.

    Погрешность настройки станка D_Н представляет собой неточность установки режущего инструмента на выполняемый при обработке размер.

    При установке режущего инструмента  с помощью установа и щупа погрешность настройки станка определяется по следующей формуле

    

    где D_Н1 – допуск на координату установа

          D_Н2  – допуск на толщину щупа

          D_Н3 – погрешность установки инструмента, вызванная квалификацией станочника.

    При настройке инструмента индивидуально на каждую обрабатываемую заготовку с помощью головки измерительной пружинной бокового действия допускаемая погрешность будет равна 1 или 2 мкм[10].

    Погрешность метода обработки D_ОБР включает в себя три составляющие:

        погрешность, вызывающую упругими  отжатиями технологической системы  под влиянием сил резания;

        погрешность, вызываемую тепловыми  деформациями технологической системы;

        погрешность от размерного износа  инструмента.

    В общем случае

    

    где s=0.02…0.0002мм – среднее квадратическое отклонение, характеризующее точность данного метода обработки.

      Суммарная погрешность формы  обрабатываемой поверхности SD_Ф определяется геометрическими неточностями станка и деформацией заготовки при её закреплении.