Пневматические приводы в станочных приспособлениях являются распространенным и эффективным средством повышения производительности труда. Для них характерны быстрота срабатывания и постоянство силы зажима.
При проектировании приспособления и выборе технических характеристик пневматического цилиндра для обеспечения надежного закрепления заготовки под действием приложенных к ней внешних сил определяется коэффициент запаса надежности закрепления .
Рис. 1 Схема закрепления при фрезеровании
Для рассматриваемой схемы закрепления (рис. 1), пренебрегая трением на опорах и весом заготовки, можно записать условие равновесия, как сумму моментов относительно точки :
, (1)
где – сумма активных моментов, стремящихся повернуть заготовку; – сумма моментов, противодействующих повороту заготовки;
; . (2)
После преобразований уравнение (1) примет следующий вид:
(3)
Отсюда сила закрепления
(4)
где и – составляющие силы резания, ; – коэффициент трения между заготовкой и штоком пневматического цилиндра; – длина заготовки, ; – плечо силы относительно точки опоры , ; – плечо составляющей силы резания относительно точки опоры , ; – коэффициент запаса.
Значение коэффициента можно представить как произведение нескольких первичных коэффициентов, значения которых выбирают для каждого конкретного случая:
(5)
где – минимальный коэффициент запаса, учитывающий надежность расчетов, ;
– коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, (черновая обработка), (чистовая обработка);
– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления режущего инструмента, (фрезерование стали), (фрезерование чугуна);
– коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, ;
– коэффициент, учитывающий непостоянство силы закрепления, (ручное зажимное устройство), (пневматическое или гидравлическое зажимные устройства); (пневмокамера, пневморычажная система, мембранный патрон);
– коэффициент, который учитывается, если допуск на размер заготовки влияет на силу закрепления, (при угле поворота рукоятки меньше 90°), (при угле поворота рукоятки больше 90°);
– коэффициент, который учитывается, при наличии возможности поворота заготовки под действием силы резания, (заготовка установлена на опоры с ограниченной поверхностью контакта), (заготовка установлена на планки с большой поверхностью контакта).
2.Находят расчетное значение диаметра пневматического цилиндра:
, (6)
где – КПД пневматического цилиндра; – давление сжатого воздуха, .
3.Полученное по формуле (4) расчетное значение диаметра округляют до ближайшего большего нормального размера из ряда: 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 300 и др., рекомендуемого по ГОСТ.
4.Определяют уточненное значение силы закрепления с учетом выбранного нормального диаметра цилиндра:
. (7)
Исходные данные для работы
Общие данные.
Значения: , , , ,
Таблица 1
№ | Обозначение | Единица | Варианты данных | ||||||||
3,5 | 4,5 | 5,5 | 3,5 | ||||||||
1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | |||
Варианты данных | |||||||||||
4,5 | 5,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | |||||||
1,8 | 2,0 | 2,2 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | |||
Варианты данных | |||||||||||
2,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 2,5 | |||||||
1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | |||
ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОГО ВАРИАНТА ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
При конструировании приспособления необходимо обосновать экономическую целесообразность (рентабельность) его изготовления и эксплуатации. Для этого, как правило, сопоставляют различные конструктивные варианты приспособления, различающиеся по степени сложности, для оснащения одной и той же технологической операции.
Если считать, что расходы на амортизацию станка, электроэнергию и режущий инструмент одинаковы, то элементы себестоимости обработки, которые зависят от конструкции приспособления, для сравниваемых вариантов 1 и 2 составят:
(1)
(2)
где и – себестоимости обработки с применением приспособлений по вариантам 1 и 2 соответственно, .; и – себестоимости изготовления приспособлений по вариантам 1 и 2 соответственно, .; и – штучные заработные платы при применении приспособлений по вариантам 1 и 2 соответственно, ; – цеховые накладные расходы на заработную плату, %; – расходы, связанные с применением приспособлений (содержание, ремонт, регулирование), %; – срок амортизации (срок эксплуатации) приспособления, год; – годовая программа выпуска деталей, .; и – расходы на конструирование и отладку приспособления по вариантам 1 и 2, .; – число деталей, обрабатываемых в приспособлении за период освоения выпускаемой продукции.
Расходы на конструирование и отладку приспособления распределяют на себестоимость изделия в течение одного-двух лет его производства или относят на первые образцы нового изделия. Поэтому сопоставление экономического эффекта приспособлений по вариантам 1 и 2 для установившегося периода производства, когда расходы и погашены, можно осуществлять по формулам (1) и (2), приняв ,
(3)
(4)
Себестоимость изготовления приспособления можно определить на основе калькуляции после составления рабочих чертежей и разработки технологического процессов изготовления приспособлений. Однако этот способ весьма сложен, трудоемок и длителен по времени, поэтому применяют более простые способы определения затрат на изготовление. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться приближенной формулой расчета условной себестоимости:
(5)
где – условная себестоимость изготовления приспособления; – постоянная зависящая от сложности приспособления ( для простых приспособлений, для приспособлений средней сложности, для сложных приспособлений); – число деталей в приспособлении.
Срок амортизации берут равным сроку эксплуатации проектируемого приспособления. Если сроки выпуска продукции неизвестны, то рекомендуется брать для простых приспособлений равным одному году, для приспособлений средней сложности – от двух до трех лет и для сложных – от четырех до пяти лет. Расходы , связанные с применением приспособлений, рекомендуется брать равными .
Штучная заработная плата
(6)
где – штучное время на данную операцию, ; – минутная заработная плата рабочего, .
У сопоставляемых вариантов эти показатели различны, так как с применением более сложного и совершенного приспособления и должны снижаться в результате уменьшения основного и вспомогательного времени, а также облегчения условий труда. Поэтому очевидно, что если и , то при любом значении годовой программы выпуска деталей следует применять приспособление по варианту 2, а при и – приспособление по варианту 1.
Для других условий ( и , при и ) находят программу выпуска деталей, при которой сопоставляемые варианты в экономическом отношении равноценны, путем совместного решения уравнений (7) и (8) относительно :
(7)
Если заданная программа выпуска деталей больше рассчитанной по формуле (9) величины , то экономически целесообразно применять более сложное приспособление, и наоборот.