Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова"
(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова)
Воткинский филиал
Автор: Уразбахтина А.Ю.
Практическая работа по САПР ТП.
Цель работы: автоматизировать расчеты усилий закрепления в станочных приспособлениях.
ВВЕДЕНИЕ
Положение обрабатываемой детали на станке относительно режущего инструмента может быть нарушено под действием сил резания, которые при определенных условиях обработки могут достигать значительной величины. Поэтому необходимо надежное крепление заготовки в приспособлении с помощью тех или иных зажимных устройств.
Однако силами закрепления можно также сместить обрабатываемую заготовку в приспособлении. Поэтому при проектировании зажимных устройств необходимо обеспечить соответствующее направление сил закрепления и способов их приложения, т.е. составить рациональную схему установки заготовки в приспособлении.
Общий порядок расчета сил закрепления в приспособлениях:
Коэффициент запаса при расчетах необходим в связи с колебанием сил резания в процессе механической обработки. Силу закрепления заготовки в приспособлении определяют с учетом метода обработки, состояния обрабатываемого материала, системы станок-приспособление-инструмент-деталь.
Коэффициент запаса определяю по формуле
, (1)
где - постоянный коэффициент запаса при всех случаях механической обработки; - учитывает состояние поверхности заготовки (обработанная или необработанная); выбирается из табл. 1; - учитывает увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента; - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при обработке прерывистых поверхностей на заготовке; - коэффициент, учитывающий постоянство зажимной силы, развиваемой приводом; - коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах; - коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую заготовку вокруг оси. Коэффициенты запаса … выбираются из табл. 2.
Таблица 1
Коэффициент , учитывающий состояние поверхности заготовки
Метод обработки |
Компоненты сил резания |
Обрабатываемый материал |
|
Сверление |
Крутящий момент, осевая сила |
1,15 |
Чугун |
Зенкерование чистовое |
Осевая сила и крутящий момент |
1,20 |
Чугун |
Точение и предварительное растачивание |
,, |
1,60 |
Сталь |
1,25 |
Чугун |
||
Точение чистовое и растачивание |
,, |
1,05 |
Сталь |
1,40 |
Чугун |
Окончание табл. 1
Метод обработки |
Компоненты сил резания |
Обрабатываемый материал |
|
Фрезерование цилиндрическое предварительное или чистовое торцовое |
Окружная или тангенциальная сила |
1,8 |
Вязкая сталь |
1,4 |
Твердая сталь |
||
Шлифование |
Окружная сила |
1,20 |
Чугун и сталь |
Протягивание |
Сила протягивания |
1,5 |
Чугун и сталь |
Предварительное зенкерование |
Крутящий момент, осевая сила |
1,3 |
Чугун |
Таблица 2
Значения коэффициентов запаса …
Коэффициент |
Условия работы, учитываемые коэффициентом |
Значение коэффициента |
Примечание |
Изменение величины припуска черновых заготовок |
1,0 |
Для чистовой и отделочной обработки |
|
1,2 |
Для черновой обработки |
||
Увеличение сил резания при прерывистом резании |
1,2 |
При точении |
|
Род привода |
1,0 |
Для пневматических, гидравлических и других приводов |
|
1,3 |
Для ручных зажимов |
||
Расположение рукоятки для ручных зажимных устройств |
1,0 |
Расположение рукоятки с малым диапазоном угла ее отклонения |
|
1,2 |
Расположение рукоятки с большим (более 90°) диапазоном угла ее отклонения |
||
Наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку на опорах |
1,0 |
Установка на опоры с ограниченной поверхностью контакта (штыри и пр.) |
|
1,5 |
Установка на пластины и др. элементы с большей поверхностью |
Винтовые зажимы являются наиболее простыми универсальными устройствами для станочных приспособлений. Они используются для закрепления заготовок, или играют роль промежуточных звеньев в сложных зажимных системах.
Винтовые зажимы применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовок, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений спутников. Они просты, компактны и надежны в работе. Виды опорных поверхностей зажимных механизмов приспособлений представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Винтовые зажимы с рукояткой
Рис. 2. Виды опорных поверхностей зажимных механизмов приспособлений
Крутящий момент обычно прилагается к гайке или к головке винта:
, (2)
где - сила, приложенная на конце рукоятки или к гаечному ключу, (80…200Н); - длина рукоятки ключа (3), мм.
, (3)
где - номинальный наружный диаметр резьбы, мм (табл. 3).
Таблица 3
Диаметр резьбы , мм |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
16 |
20 |
24 |
26 |
Допускаемая сила зажима, Н |
500 |
750 |
1000 |
3100 |
4900 |
7000 |
12500 |
19600 |
28000 |
37500 |
Сила закрепления при конструировании винтовых зажимных элементов приспособления определяется по формуле
, (4)
где ─ средний радиус резьбы, мм (определяется с учетом номинального диаметра резьбы и шага резьбы по ГОСТ (табл. 4); ─ угол витка резьбы (у стандартных метрических резьб с крупным шагом =20°30); ─ угол трения в резьбовом соединении (для метрических резьб =6°34); ─ коэффициент, зависящий от размеров и формы поверхности соприкосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью (рис. 2), для винта со сферическим опорным торцом (рис.2, а) =0, с плоским опорным торцом (рис. 2, б) определяется по формуле
, (5)
где ─ коэффициент трения на торце винта или гайки (=0,1…0,15); ─ радиус опорного торца винта, мм.
, (6)
где ─ внутренний диаметр резьбы винта или гайки (см. табл. 4), мм.
Коэффициент для винта со сферическим опорным торцом, соприкасающимся с конусным углублением (рис. 2, в):
, (7)
где ─ радиус сферы опорного торца винта, мм; β ─ угол при вершине конусного углубления (β=120°).
Коэффициент для винта с кольцевым опорным торцом или гайкой (рис. 2, г) определяется по формуле
, (8)
где , ─ наружный и внутренний диаметры опорного кольцевого торца или гайки, мм.
Приняв =0,15, силу закрепления с достаточной точностью можно вычислить по формуле
. (9)
Наружный диаметр винта в зависимости от требуемой силы закрепления и допускаемого напряжения винта на растяжение можно определить по формуле
, (10)
где ─ допускаемое напряжение на временное сопротивление материала винта при переменной нагрузке ( =58…100 Н/м).
Таблица 4
Основные размеры метрической резьбы
Номинальный диаметр резьбы , мм |
Шаг резьбы |
Внутренний диаметр резьбы , мм |
Средний диаметр резьбы , мм |
4 |
0,70 |
3,242 |
3,545 |
5 |
0,80 |
4,134 |
4,480 |
6 |
1,00 |
4,917 |
5,513 |
8 |
1,25 |
6,647 |
7,188 |
10 |
1,50 |
8,376 |
9,026 |
12 |
1,75 |
10,106 |
10,863 |
16 |
2,00 |
13,835 |
14,701 |
20 |
2,50 |
17,294 |
18,376 |
24 |
3,00 |
20,752 |
22,051 |
26 |
1,5 |
24,376 |
25,026 |
Постановка задачи: Разработать модуль САПР для автоматизации расчета зажимного приспособления. Программное обеспечение САПР отладить на тестовом примере, где входными данными являются:
Таблица 5
Входные данные
№ |
Наименование |
Обозначение |
Значение |
Ед. изм |
1 |
Диаметр винта |
12 |
мм |
|
2 |
Вид опорной поверхности |
- |
По типу «а» на рис. 2 |
- |
3 |
Сила, прилагаемая к рукоятке ключа |
80 |
Н |
|
4 |
Метод обработки |
- |
Точение чистовое |
- |
5 |
Род привода |
- |
Ручной зажим |
- |
6 |
Расположение рукоятки для ручных зажимных устройств |
- |
Расположение рукоятки с большим (более 90°) диапазоном угла ее отклонения |
- |
7 |
Материал заготовки |
- |
Чугун |
- |
8 |
Геометрические параметры формы зажима |
- |
В зависимости от вида опорной поверхности: ничего или , или , или , |
мм |
9 |
Обработка |
- |
Чистовая |
- |
10 |
Установка |
- |
На штыри |
Этап 1. Анализ. Данные необходимые для проектирования представлены не только в виде чисел, но и в виде словесного описания. Такие данные (в виде словесного описания) необходимо классифицировать. С помощью классификатора разрабатывается система кодов (табл. 6…12).
Таблица 6
Система кодирования вида опорной поверхности
Вид опорной поверхности |
Значение кода Vid |
По типу «а» на рис. 2 |
1 |
По типу «б» на рис. 2 |
2 |
По типу «в» на рис. 2 |
3 |
По типу «г» на рис. 2 |
4 |
Таблица 7
Система кодирования метода обработки
Метод обработки |
Значение кода Met |
Сверление |
1 |
Зенкерование чистовое |
2 |
Точение и предварительное растачивание |
3 |
Точение чистовое и растачивание |
4 |
Фрезерование цилиндрическое предварительное или чистовое торцовое |
5 |
Шлифование |
6 |
Протягивание |
7 |
Предварительное зенкерование |
8 |
Таблица 8
Система кодирования материала заготовки
Материал заготовки |
Значение кода Mat |
Сталь |
1 |
Чугун |
2 |
Вязкая сталь |
3 |
Твердая сталь |
4 |
Чугун и сталь |
5 |
Таблица 9
Система кодирования расположения рукоятки для ручных зажимных устройств
Расположение рукоятки |
Значение кода Ras |
Расположение рукоятки с малым диапазоном угла ее отклонения |
1 |
Расположение рукоятки с большим (более 90°) диапазоном угла |
2 |
Таблица 10
Система кодирования обработки
Обработка |
Значение кода Obr |
Чистовая |
1 |
Черновая |
2 |
Таблица 11
Система кодирования рода привода
Род привода |
Значение кода Rod |
Для пневматических, гидравлических и других приводов |
1 |
Для ручных зажимов |
2 |
Таблица 12
Система кодирования опор
Опоры |
Значение кода Yst |
Установка на опоры с ограниченной поверхностью контакта (штыри и пр.) |
1 |
Установка на пластины и др. элементы с большей поверхностью |
2 |
После разработки системы кодирования, составляют новую таблицу входных данных (табл. 13), куда заносят и определенные по классификаторам коды.
Таблица 13
Входные данные представленные в удобном виде для автоматизированных расчетов
№ |
Наименование |
Обозначение данного или кода |
Значение данного или кода |
Ед. изм |
1 |
Диаметр винта |
12 |
мм |
|
2 |
Вид опорной поверхности |
Vid |
1 |
|
3 |
Сила, прилагаемая к рукоятке ключа |
80 |
Н |
|
4 |
Метод обработки |
Met |
4 |
- |
5 |
Род привода |
Rod |
2 |
- |
6 |
Расположение рукоятки для ручных зажимных устройств |
Ras |
2 |
- |
7 |
Материал заготовки |
Mat |
2 |
- |
8 |
Обработка |
Obr |
1 |
- |
9 |
Установка |
Yst |
1 |
- |
10 |
Допускаемое напряжение |
100 |
Н/м |
Этап 2. Разработка математической модели и алгоритмов проектирования. Формулы (1)…(10) входят в ММ решения задачи.
Разработаем словесный алгоритм:
Этап 3. Проектирование спецификации к алгоритму и программе (ПО САПР).
Таблица 14
Спецификация к алгоритму и ПО САПР
№ |
Наименование |
Обозначение в алгоритме (ММ) |
Обозначение в программе |
Ед. изм |
Статус параметра |
Тип |
1 |
Диаметр винта |
Dp |
мм |
Входной |
Целый |
|
2 |
Вид опорной поверхности |
- |
Vid |
Входной |
Целый |
|
3 |
Сила, прилагаемая к рукоятке ключа |
Qpyk |
Н |
Входной |
Не целый |
|
4 |
Метод обработки |
- |
Met |
- |
Входной |
Целый |
5 |
Род привода |
- |
Rod |
- |
Входной |
Целый |
6 |
Расположение рукоятки для ручных зажимных устройств |
- |
Ras |
- |
Входной |
Целый |
Продолжение табл. 14
№ |
Наименование |
Обозначение в алгоритме (ММ) |
Обозначение в программе |
Ед. изм |
Статус |
Тип |
7 |
Материал заготовки |
Mat |
Mat |
- |
Входной |
Целый |
8 |
Обработка |
Obr |
Obr |
- |
Входной |
Целый |
9 |
Установка |
Yst |
Yst |
- |
Входной |
Целый |
10 |
Допускаемое напряжение |
Gp |
Н/м |
Входной |
Не целый |
|
11 |
Коэффициенты |
,,,, ,, , |
K1,K2,K3,K4,K5,K6,K0 |
- |
Расчетный |
Не целый |
12 |
Коэффициент запаса |
Kzap |
- |
Расчетный, выходной |
Не целый |
|
13 |
Длина рукоятки |
Lpyk |
мм |
Расчетный |
Целый |
|
14 |
Допускаемая сила зажима |
Qdop |
Н |
Расчетный |
Не целый |
|
15 |
Крутящий момент |
Mkp |
Н*мм |
Расчетный |
Не целый |
|
16 |
Сила закрепления |
Q |
Н |
Расчетный, выходной |
Не целый |
|
17 |
Средний радиус резьбы |
rcp |
мм |
Расчетный |
Не целый |
|
18 |
Угол витка резьбы |
dn |
° |
Входной |
Не целый |
|
19 |
Угол трения в резьбовом соединении |
ft |
° |
Входной |
Не целый |
|
20 |
Коэффициент, зависящий от размеров и формы поверхности соприкосновения зажимного элемента с поверхностью |
Kf |
- |
Расчетный |
Не целый |
|
21 |
Коэффициент трения |
fm |
- |
Входной |
Не целый |
|
22 |
Радиус опорного торца винта |
rt |
мм |
Входной |
Не целый |
|
23 |
Радиус сферы опорного торца |
rc |
мм |
Входной |
Не целый |
|
24 |
Угол при вершине конусного углубления |
β |
b |
° |
Входной |
Не целый |
25 |
Внутренний диаметр резьбы винта или гайки |
dvn |
мм |
Расчетный |
Не целый |
|
26 |
Средний диаметр резьбы |
dcp |
мм |
Расчетный |
Не целый |
Окончание табл. 14
№ |
Наименование |
Обозначение в алгоритме (ММ) |
Обозначение в программе |
Ед. изм |
Статус |
Тип |
27 |
Наружный диаметр опорного кольцевого торца |
D_nar |
мм |
Входной |
Не целый |
|
28 |
Внутренний диаметр опорного кольцевого торца |
D_vn |
мм |
Входной |
Не целый |
|
29 |
Промежуточный параметр |
- |
Dp1 |
мм |
Расчетный |
Не целый |
30 |
- |
Q1 |
Н |
Расчетный |
Не целый |
|
31 |
- |
m |
° |
Расчетный |
Не целый |
Этап 4. Разработка тестового примера. Подготовим входные данные (табл. 15), и рассчитаем тестовый пример по алгоритму:
Таблица 15
Тестовый пример
№ |
Наименование |
Обозначение данного или кода |
Значение данного или кода |
Ед. изм |
1 |
Диаметр винта |
12 |
мм |
|
2 |
Вид опорной поверхности |
Vid (по типу «а» на рис.2) |
1 |
|
3 |
Сила, прилагаемая к рукоятке ключа |
80 |
Н |
|
4 |
Метод обработки |
Met (точение чистовое и растачивание) |
4 |
- |
5 |
Род привода |
Rod (для ручных зажимов) |
2 |
- |
6 |
Расположение рукоятки для ручных зажимных устройств |
Ras (неудобное расположение рукоятки) |
2 |
- |
7 |
Материал заготовки |
Mat (чугун) |
2 |
- |
8 |
Обработка |
Obr (чистовая) |
1 |
- |
9 |
Установка |
Yst (на штыри) |
1 |
- |
10 |
Допускаемое напряжение |
100 |
Н/м |
|
11 |
Окончательный наружный диаметр винта |
24 |
мм |
Этап 5. Разработка программы по алгоритму.
Program Prisposoblenie_Zazimnoe;
Label 1;
Var K1,K2,K3,K4,K5,K6,K0:Real;
Vid,Met,Mat,Ras,Rod,Obr,Yst,Dp:Byte;
Qpyk,rc,Lpyk,Kzap,rt,D_nar,D_vn,dvn,dcp:Real;
Q,rcp,b,m,Kf,Mkp,Qdop,fm,dn,ft,Gp,Q1,Dp1:Real;
Begin
Write('Dp='); Readln(Dp);
Write('Vid='); Readln(Vid);
Write('Qpyk='); Readln(Qpyk);
Write('Met='); Readln(Met);
Write('Rod='); Readln(Rod);
Write('Ras='); Readln(Ras);
Write('Mat='); Readln(Mat);
Write('Obr='); Readln(Obr);
Yst:=1;
K0:=1.5;
K1:=1; K2:=1; K3:=1; K4:=1; K5:=1; K6:=1;
Case Met Of
1: If Mat=2 Then K1:=1.15;
2: If Mat=2 Then K1:=1.20;
3: If Mat=2 Then K1:=1.25 Else If Mat=1 Then K1:=1.6;
4: If Mat=2 Then K1:=1.40 Else If Mat=1 Then K1:=1.05;
5: If Mat=3 Then K1:=1.80 Else If Mat=4 Then K1:=1.40;
6: If Mat=5 Then K1:=1.20;
7: If Mat=5 Then K1:=1.50;
8: If Mat=2 Then K1:=1.30;
End;
If Obr=2 Then K2:=1.20;
If (Met=3) or (Met=4) or (Met=6) Then K3:=1.20;
If (Rod=2) Then K4:=1.30;
If (Ras=2) Then K5:=1.20;
If (Yst=2) Then K6:=1.50;
Kzap:=K0*K1*K2*K3*K4*K5*K6;
If Kzap<2.5 Then Kzap:=2.5;
1: Lpyk:=14*Dp;
rt:=0; rc:=0; D_nar:=0; D_vn:=0; Qdop:=0;
Case Dp Of
4: Begin dvn:=3.242 ; dcp:=3.545 ; Qdop:=500 ; End;
5: Begin dvn:=4.143 ; dcp:=4.480 ; Qdop:=750 ; End;
6: Begin dvn:=4.917 ; dcp:=5.513 ; Qdop:=1000 ; End;
8: Begin dvn:=6.647 ; dcp:=7.188 ; Qdop:=3100 ; End;
10:Begin dvn:=8.376 ; dcp:=9.026 ; Qdop:=4900 ; End;
12:Begin dvn:=10.106 ; dcp:=10.863 ; Qdop:=7000 ; End;
16:Begin dvn:=13.835 ; dcp:=14.701 ; Qdop:=12500 ; End;
20:Begin dvn:=17.294 ; dcp:=18.376 ; Qdop:=19600 ; End;
24:Begin dvn:=20.752 ; dcp:=22.051 ; Qdop:=28000 ; End;
26:Begin dvn:=24.376 ; dcp:=25.026 ; Qdop:=37500 ; End;
Else Begin writeln('Dannix net');Readln; Exit; End;
End;
fm:=0.15; Kf:=0;
Case Vid Of
1: Kf:=0;
2: Begin rt:=0.4*dvn; Kf:=0.6*fm*rt; End;
3: Begin Write('rc='); Readln(rc); b:=120;
b:=b*Pi/180; Kf:=rc*cos(b/2)/sin(b/2);
End;
4: Begin Write('D_nar='); Readln(D_nar);
Write('D_vn='); Readln(D_vn);
Kf:=0.33*fm*(D_nar*sqr(D_nar)-D_vn*sqr(D_vn))/(sqr(D_nar)-sqr(D_vn));
End;
End;
Mkp:=Qpyk*Lpyk;
rcp:=dcp/2;
dn:=20.5; dn:=dn*Pi/180;
ft:=6+34/60; ft:=ft*Pi/180;
m:=dn+ft;
Q:=Kzap*Mkp/(rcp*sin(m)/cos(m)+Kf);
Writeln('Mkp=',Mkp:8:1,' Q=',Q:8:1,' Kzap=',Kzap:3:1,' Qdop=',Qdop:8:1);
If Q>Qdop Then Begin
Write('Gp='); Readln(Gp);
Q1:=Mkp*Kzap/(0.2*Dp+0.15*Kf);
Dp1:=SQRT(Q1/0.5/Gp);
Writeln('Dp1=',Dp1:4:1,' -> yvelichim Dp');
If Dp1<=4 Then Dp:=4;
If (Dp1>4) And (Dp1<=5) Then Dp:=5;
If (Dp1>5) And (Dp1<=6) Then Dp:=6;
If (Dp1>6) And (Dp1<=8) Then Dp:=8;
If (Dp1>8) And (Dp1<=10) Then Dp:=10;
If (Dp1>10) And (Dp1<=12) Then Dp:=12;
If (Dp1>12) And (Dp1<=16) Then Dp:=16;
If (Dp1>16) And (Dp1<=20) Then Dp:=20;
If (Dp1>20) And (Dp1<=24) Then Dp:=24;
If (Dp1>24) And (Dp1<=26) Then Dp:=26;
If (Dp1>26) Then Begin Writeln('Dp>26'); Readln; Exit; End;
Goto 1;
End
Else
Writeln('R E Z U L T A T:');
Writeln('Mkp=',Mkp:8:1,' Q=',Q:8:1,' Kzap=',Kzap:3:1,' Qdop=',Qdop:8:1);
Writeln('Dp=',Dp);
Readln;
End.
Этап 6. Отладка программы по тестовому примеру.
Результат выполнения программы:
Dp=12
Vid=1
Qpyk=80
Met=4
Rod=2
Ras=2
Mat=2
Obr=1
Mkp= 13440.0 Q= 19036.7 Kzap=3.9 Qdop= 7000.0
Gp=100
Dp1=21.0 -> yvelichim Dp
Mkp= 26880.0 Q= 18756.1 Kzap=3.9 Qdop= 28000.0
R E Z U L T A T:
Mkp= 26880.0 Q= 18756.1 Kzap=3.9 Qdop= 28000.0
Dp=24
Результат работы программы совпадает с тестовым примером.
ЛИТЕРАТУРА