ЛЕКЦИЯ 3
3.1. Назначение зажимных устройств
Основное назначение зажимных устройств приспособлений - обеспечение надежного контакта (неотрывности) заготовки или собираемой детали с установочными элементами, предупреждение ее смещения в процессе обработки или сборки.
Зажимной механизм создает силу для закрепления заготовки, определяемую из условия равновесия всех сил, приложенных к ней
При механической обработке на заготовку действуют:
1) силы и моменты резания
2) объемные силы - сила тяжести заготовки, центробежные и инерционные силы.
3) силы, действующие в точках контакта заготовки с приспособлением – сила реакции опоры и сила трения
4) второстепенные силы, к которым относятся силы, возникающие при отводе режущего инструмента (сверла, метчики, развертки) от заготовки.
При сборке на собираемые детали действуют сборочные силы и силы реакции, возникающие в точках контакта сопрягаемых поверхностей.
К зажимным устройствам предъявляются следующие требования :
1) при зажиме не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое базированием. Это удовлетворяется рациональным выбором направления и мест приложения сил зажима;
2) зажим не должен вызывать деформации заготовок, закрепляемых в приспособлении, или повреждения (смятия) их поверхностей;
3) сила зажима должна быть минимально необходимой, но достаточной для обеспечения фиксированного положения заготовки относительно установочных элементов приспособлений в процессе обработки;
4) сила зажима должна быть постоянной на всем протяжении технологической операции; сила зажима должна быть регулируемой;
5) зажим и открепление заготовки необходимо производить с минимальной затратой сил и времени рабочего. При использовании ручных зажимов усилие не должно превышать 147 Н; Средняя продолжительность закрепления: в трехкулачковом патроне (ключом) - 4 с; винтовым зажимом (ключом) - 4,5…5 с; штурвалом - 2,5…3 с; поворотом рукоятки пневмо-, гидрокрана - 1,5 с; нажатием кнопки - менее 1 с.
6) зажимной механизм должен быть простым по конструкции, компактным, максимально удобным и безопасным в работе. Для этого он должен иметь минимальные габаритные размеры и содержать минимальное число съемных деталей; устройство управления зажимным механизмом должно располагаться со стороны рабочего.
Необходимость применения зажимных устройств исключается в трех случаях .
1) заготовка имеет большую массу, по сравнению с которой силы резания малы.
2) силы, возникающие при обработке, направлены так, что не могут нарушить положение заготовки, достигнутое при базировании.
3) заготовка, установленная в приспособление, лишена всех степеней свободы. Например, при сверлении отверстия в прямоугольной планке, закладываемой в ящичный кондуктор.
3.2. Классификация зажимных устройств
Конструкции зажимных устройств состоят из трех основных частей: контактного элемента (КЭ), привода (П) и силового механизма (СМ).
Контактные элементы служат для непосредственной передачи зажимного усилия на заготовку. Их конструкция позволяет рассредоточить усилия, предотвращая смятие поверхностей заготовки.
Привод служит для преобразования определенного вида энергии в исходное усилие Р и , передаваемое силовому механизму.
Силовой механизм необходим для преобразования полученного исходного зажимного усилия Р и в усилие зажима Р з . Преобразование производится механически, т.е. по законам теоретической механики.
В соответствии с наличием или отсутствием в приспособлении этих составных частей зажимные устройства приспособлений разделяются на три группы.
К первой группе относятся зажимные устройства (рис. 3.1а), имеющие в своем составе все перечисленные основные части: силовой механизм и привод, который обеспечивает перемещение контактного элемента и создает исходное усилие Р и , преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие Р з .
Во вторую группу (рис. 3.1б) входят зажимные устройства, состоящие лишь из силового механизма и контактного элемента, который приводится в действие непосредственно рабочим, прилагающим исходное усилие Р и на плече l . Эти устройства иногда называют зажимным устройством с ручным приводом (единичное и мелкосерийное производство).
К третьей группе относятся зажимные устройства, которые в своем составе не имеют силового механизма, а используемые приводы лишь условно можно назвать приводами, так как они не вызывают перемещений элементов зажимного устройства и только создают зажимное усилие Р з , которое в этих устройствах является равнодействующей равномерно распределенной нагрузки q , непосредственно действующей на заготовку и создаваемой либо в результате атмосферного давления, либо посредством магнитного силового потока. К этой группе относятся вакуумные и магнитные устройства (рис. 3.1в). Применяются во всех видах производства.
Рис. 3.1. Схемы зажимных механизмов
Элементарным зажимным механизмом называют часть зажимного устройства, состоящую из контактного элемента и силового механизма.
Зажимными элементами называют: винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, прижимы, планки. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах.
В табл. 2 приведена классификация элементарных зажимных механизмов.
Таблица 2
Классификация элементарных зажимных механизмов
| ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЗАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ | ПРОСТЫЕ | ВИНТОВЫЕ | Зажимные винты |
| С разрезной шайбой или планкой | |||
| Штыковые или плунжерные | |||
| ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ | Круглые эксцентрики | ||
| Криволинейные по эвольвенте | |||
| Криволинейные по спирали Архимеда | |||
| КЛИНОВЫЕ | С плоским односкосым клином | ||
| С опорным роликом и клином | |||
| С двухскосым клином | |||
| РЫЧАЖНЫЕ | Одноплечевые | ||
| Двухплечевые | |||
| Изогнутые двухплечевые | |||
| КОМБИНИРОВАННЫЕ | ЦЕНТРИРУЮЩИЕ ЗАЖИМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ | Цанги | |
| Разжимные оправки | |||
| Зажимные втулки с гидропластом | |||
| Оправки и патроны с пластинчатыми пружинами | |||
| Мембранные патроны | |||
| РЕЕЧНО-РЫЧАЖНЫЕ ЗАЖИМЫ | С роликом зажимом и замком | ||
| С коническим запирающим устройством | |||
| С эксцентриковым запирающим устройством | |||
| КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА | Сочетание рычага и винта | ||
| Сочетание рычага и эксцентрика | |||
| Шарнирно-рычажный механизм | |||
| СПЕЦИАЛЬНЫЕ | Многоместные и непрерывного действия |
По источнику энергии привода (здесь говорится не о виде энергии, а именно о местонахождении источника) приводы делятся на ручные, механизированные и автоматизированные. Ручные зажимные механизмы приводит в действие мускульная сила рабочего. Механизированные зажимные механизмы работают от пневматического или гидравлического привода. Автоматизированные устройства перемещаются от движущихся узлов станка (шпинделя, суппорта или патронов с кулачками). В последнем случае зажим заготовки и разжим обработанной детали производится без участия рабочего.
3.3. Зажимные элементы
3.3.1. Винтовые зажимы
Винтовые зажимы применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовки, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений-спутников. Они просты, компактны и надежны в работе.
Рис. 3.2. Винтовые зажимы :
а – со сферическим торцом; б – с плоским торцом; в – с башмаком. Условные обозначения: Р и - сила, приложенная на конце рукоятки; Р з - сила зажима;W – сила реакции опоры; l - длина рукоятки; d - диаметр винтового зажима.
Расчет винтового ЭЗМ. При известной силе Р 3 вычисляют номинальный диаметр винта
где d - диаметр винта, мм; Р 3 - сила закрепления, Н; σ р - напряжение растяжения (сжатия) материала винта, МПа
Зажимные элементы удерживают обрабатываемую заготовку от смещения и вибраций, возникающих под действием усилий резания.
Классификация зажимных элементов
Зажимные элементы приспособлений делятся на простые и комбинированные, т.е. состоящие из двух, трёх и более сблокированных элементов.
К простым относятся клиновые, винтовые, эксцентриковые, рычажные, рычажно-шарнирные и др. - называются зажимами.
Комбинированные механизмы обычно выполняются как винто-
рычажные,эксцентрико-рычажные и т.п. и называются прихватами.
Когда используются простые или комбинированные
механизмы в компоновках с механизированным приводом
(пневматическим или другим) их называют механизмами - усилителями. По числу ведомых звеньев механизмы делятся: 1. однозвенные - зажимающие заготовку в одной точке;
2. двухзвенные - зажимающие две заготовки или одну заготовку в двух точках;
3. многозвенные - зажимающие одну заготовку во многих точках или несколько заготовок одновременно с равными усилиями. По степени автоматизации:
1. ручные - работающие с помощью винта, клина и других
стройств;
2. механизированные, в
подразделяются на
а) гидравлические,
б) пневматические,
в) пневмогидравлические,
г) механогидравлические,
д) электрические,
е) магнитные,
ж) электромагнитные,
з) вакуумные.
3. автоматизированные, управляемые от рабочих органов станка. Приводятся в действие от стола станка, суппорта, шпинделя и центробежными силами вращающихся масс.
Пример: цетробежно-энерционные патроны для токарных полуавтоматах.
Требования, предъявляемые к зажимным устройствам
Они должны быть надёжными в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании; не должны вызывать деформации закрепляемых заготовок и порчи их поверхностей; закрепление и открепление заготовок должно производиться с минимальной затратой сил и рабочего времени, особенно при закреплении нескольких заготовок в многоместных приспособлениях, кроме того, зажимные устройства не должны сдвигать заготовку в процессе её закрепления. Силы резания не должны по возможности восприниматься зажимными устройствами. Они должны восприниматься более жёсткими установочными элементами приспособлений. Для повышения точности обработки предпочтительны устройства обеспечивающие постоянную величину сил зажима.
Сделаем маленькую экскурсию в теоретическую механику. Вспомним что такое коэффициент трения?
Если тело весом Q перемещается по плоскости с силой Р, то реакцией на силу Р будет сила Р 1 направляемая в противоположную сторону, то есть
скольжения.
Коэффициент трения
Пример: если f = 0,1; Q = 10 кг, то Р = 1 кг.
Коэффициент трения меняется в зависимости от шероховатости поверхности.
Методика расчета сил зажима
Первый случай
Второй случай
Сила резания Р z и сила зажима Q направлены в одну
В этом случае Q => О
Сила резания Р г и сила зажима Q направлены в про-тивоположные стороны, тогда Q = k * P z
где к - коэффициент запаса к = 1,5 чистовая обработка к = 2,5 черновая обработка.
Третий случай
Силы направлены взаимно-перпендикулярно. Сила резания Р, противово-действунт силе трения на опоре (установочной) Qf 2 и силе трения в точке зажима Q*f 1 , тогдаQf 1 + Qf 2 = к*Р z
г
де f, и f 2 - коэффициенты трения скольжения Четвертый случай
Заготовку обрабатывают в трёхкулачковом патроне
В этом направлении Р, стре-мится сдвинуть заготовку от-носительно кулачков.
Расчёт резьбовых зажимных механизмов Первый случай
Зажим винтом с плоской головкой Из условия равновесия
где Р - усилие на рукоятке, кг; Q - усилие зажима детали, кг; R cp - средний радиус резьбы, мм;
R - радиус опорного торца;
Угол подъёма винтовой линии резьбы;
Угол трения в резьбовом соединении 6; 
- условие самоторможения; f- коэффициент трения болта о деталь;
0,6 - коэффициент учитывающий трение всей поверхности торца. Момент P*L преодолевает момент силы зажима Q с учётом сил трения в винтовой паре и на торце болта.
Второй случай
■ Зажим болтом со сферической поверхностью
С увеличением углов α и φусилие Р увеличивается, т.к. в этом случае направление усилия идет вверх по наклонной плоскости резьбы.
Третий случай
Этот метод зажима применяется при обработке втулок или дисков на оправках: токарных станках, делительных головок или поворотных столах на фрезерных станках, долбежных станках или других станках , зубофрезерных, зубодолбёжных, на радиально-сверлильных станках и т.п. Некоторые данные по справочнику:
Винт Ml6 со сферическим торцем при длине рукоятки L = 190мм и усилии Р = 8кг, развивает усилие Q = 950 кг
Зажим винтом М = 24 с плоским торцем при L = 310мм; Р = 15кг; Q = 1550мм
Зажим шестигранной гайкой Ml 6 гаечным ключом L = 190мм; Р = 10кг; Q = 700кг.
Зажимы эксцентриковые просты в изготовлении по этой причине нашли широкое применение в станочных приспособлениях. Применение эксцентриковых зажимов позволяет значительно сократить время на зажим заготовки но усилие зажима уступает резьбовым.
Эксцентриковые зажимы выполняются в сочетании с прихватами и без них.
Рассмотрим эксцентриковый зажим с прихватом.
Эксцентриковые зажимы не могут работать при значительных отклонениях допуска (±δ) заготовки. При больших отклонениях допуска зажим требует постоянной регулировки винтом 1.
Расчёт эксцентрика
М
атериалом применяемом для изготовления эксцентрика являются У7А, У8А с
термообработкой до HR с 50....55ед, сталь 20Х с цементацией на глубину 0,8... 1,2 С закалкой HR c 55...60ед.Рассмотрим схему эксцентрика. Линия KN делит эксцентрик на дв? симметричные половины состоящие как бы из 2
х
клиньев, навернутых на «начальную окружность».
Ось вращения эксцентрика смещена относительно его геометрической оси на величину эксцентриситета «е».
Для зажима обычно используется участок Nm нижнего клина.
Рассматривая механизм как комбинированный состоящий из рычага L и клина с трением на двух поверхностях на оси и точки «m» (точка зажима), получим силовую зависимость для расчёта усилия зажима.
где Q - усилие зажима
Р - усилие на рукоятке
L - плечо рукоятки
r -расстояние от оси вращения эксцентрика до точки соприкосновения с
заготовкой
α - угол подъёма кривой
α 1 - угол трения между эксцентриком и заготовкой
α 2 - угол трения на оси эксцентрика
Во избежание отхода эксцентрика во время работы необходимо соблюдать условие самоторможение эксцентрика
Условие самоторможения эксцентрика. = 12Р
о чяжима с экспентоиком
г
де α -
угол трения скольжения в точке касания заготовки ø -
коэффициент тренияДля приближённых расчётов Q - 12Р Рассмотрим схему двухстороннего зажима с эксцентриком
Клиновые зажимы
Клиновые зажимные устройства нашли широкое применение в станочных приспособлениях. Основным элементом их является одно, двух и трёхскосые клинья. Использование таких элементов обусловлено простотой и компактностью конструкций, быстротой действия и надёжностью в работе, возможностью использования их в качестве зажимного элемента, действующего непосредственно на закрепляемую заготовку , так и качестве промежуточного звена, например, звена-усилителя в других зажимных устройствах. Обычно используются самотормозящиеся клинья. Условие самоторможения односкосого клина выражается зависимостью
α >2ρ
где α - угол клина
ρ - угол трения на поверхностях Г и Н контакта клина с сопрягаемыми деталями.
Самоторможение обеспечивается при угле α = 12°, однако для предотвращения того чтобы вибрации и колебания нагрузки в процессе использования зажима не ослабли крепления заготовки, часто применяют клинья с углом α .
Вследствие того, что уменьшение угла приводит к усилению
самотормозящих свойств клина, необходимо при конструировании привода к клиновому механизму предусматривать устройства, облегчающие вывод клина из рабочего состояния, так как освободить нагруженный клин труднее, чем вывести его в рабочее состояние.
Этого можно достичь путём соединения штока приводного механизма с клином. При движении штока 1 влево он проходит путь «1» в холостую, а затем ударяясь в штифт 2, запрессованный в клин 3, выталкивает последний. При обратном ходе штока так же ударом в штифт заталкивает клин в рабочее положение. Это следует учитывать в случаях, когда клиновой механизм приводится в действие пневмо или гидроприводом. Тогда для обеспечения надёжности работы механизма следует создавать разное давление жидкости или сжатого воздуха с разных сторон поршня привода. Это различие при использовании пневмоприводов может быть достигнуто применением редукционного клапана в одной из трубок, подводящих воздух или жидкость к цилиндру. В случаях, когда самоторможение не требуется, целесообразно применять ролики на поверхностях контакта клина с сопряжёнными деталями приспособления , тем самым облегчается ввод клина в исходное положение. В этих случаях обязательно стопорение клина.
Рассмотрим схему действия сил в односкосом, наиболее часто применяемом в приспособлениях, клиновом механизме
Построим силовой многоугольник.
При передачи сил под прямым углом имеем следующую зависимость
+закрепление, - открепление
Самоторможение имеет место при α
Цанговые зажимы
Цанговый зажимной механизм известен достаточно давно. Закрепление заготовок при помощи цанг оказался очень удобным при создании автоматизированных станков потому, что для закрепления заготовки требуется лишь одно поступательное движение зажимаемой цанги.
При работе цанговых механизмов должны выполняться следующие требования.
Силы закрепления должны обеспечиваться в соответствие с возникающими силами резания и не допускать перемещения заготовки или инструмента в процессе резания.
Процесс закрепления в общем цикле обработки является вспомогательным движением поэтому время срабатывание цангового зажима должно быть минимальным.
Размеры звеньев зажимного механизма должны определяться из условий их нормальной работы при закреплении заготовок как наибольшего так и наименьших размеров.
Погрешность базирования закрепляемых заготовок или инструмента должна быть минимальной.
Конструкция зажимного механизма должна обеспечивать наименьшие упругие отжатия в процессе обработки заготовок и обладать высокой виброустойчивостью.
Детали цангового зажимного и особенно зажимная цанга должны обладать высокой износоустойчивостью.
Конструкция зажимного устройства должна допускать его быструю смену и удобную регулировку.
Конструкция механизма должна предусматривать защиту цанг от попадания стружки.
Практически минимальный допустимый размер для закрепления 0,5 мм. На
многошпиндельных прутковых автоматах диаметры прутков, а
следовательно и отверстия цанг доходят до 100 мм. Цанги с большим диаметром отверстия применяются для закрепления тонкостенных труб, т.к. относительное равномерное закрепление по всей поверхности не вызывает больших деформаций труб.
Цанговый зажимной механизм позволяет производить закрепление заготовок различной формы поперечного сечения.
Стойкость цанговых зажимных механизмов колеблется в широких пределах и зависит от конструкции и правильности технологических процессов при изготовлении деталей механизма. Как правило раньше других их строя выходят зажимные цанги. При этом количество закреплений цангами колеблется от единицы (поломка цанги) до полумиллиона и более (износ губок). Работа цанги считается удовлетворительной, если она способна закрепить не менее 100000 заготовок.
Классификация цанг
Все цанги могут быть разбиты на три типа:
1. Цанги первого типа имеют «прямой» конус, вершина которого обращена от шпинделя станка.
Для закрепления необходимо создать силу втягивающую цангу в гайку, навинченную на шпиндель. Положительные качества этого типа цанг -они конструктивно достаточно просты и хорошо работают на сжатие (закалённая сталь имеет большое допустимое напряжение при сжатии чем при растяжении. Несмотря на это, цанги первого типа в настоящее время находят ограниченное применение из-за недостатков. Какие это недостатки:
а) осевая сила, действующая на цангу, стремится отпереть ее,
б) при подачи прутка возможно преждевременное запирание цанги,
в) при закреплении такой цангой возникает вредное воздействие на
г) наблюдается неудовлетворительное центрирование цанги в
шпинделе, так как головка центрируется в гайке , положение которой на
шпинделе не является стабильным из-за наличия резьбы.
Цанги второго типа имеют «обратный» конус, вершина которого обращена к шпинделю. Для закрепления необходимо создать силу, втягивающую цангу в коническое отверстие шпинделя станка.
Цангами этого типа обеспечивается хорошее центрирование закрепляемых заготовок, т. к. конус под цангу расположен непосредственно в шпинделе, во время подачи прутка до упора не может
возникнуть заклинивание, осевые рабочие силы не раскрывают цангу, а запирают её, увеличивая силу закрепления.
Вместе с тем ряд существенных недостатков снижает работоспособность цанг этого типа. Так многочисленных контактов с цангой коническое отверстие шпинделя сравнительно быстро изнашивается, резьба на цангах часто выходит из строя, не обеспечивая стабильного положения прутка по оси при закреплении - он уходит от упора. Тем не менее цанги второго типа получили широкое применение в станочных приспособлениях.
Зажимные элементы - это механизмы, непосредственно используемые для закрепления заготовок, или промежуточные звенья более сложных зажимных систем.
Наиболее простым видом универсальных зажимов являются , которые приводят в действие насаженными на них ключами, рукоятками или маховичками.
Чтобы предотвратить перемещение зажимаемой заготовки и образование на ней вмятин от винта, а также уменьшить изгиб винта при нажиме на поверхность, не перпендикулярную его оси, на концы винтов помещают качающиеся башмаки (рис.68, α).
Комбинации винтовых устройств с рычагами или клиньями называются комбинированными зажимам и, разновидностью которых являются винтовые прихваты (рис. 68, б), Устройство прихватов позволяет отодвигать или поворачивать их, чтобы можно было удобнее устанавливать обрабатываемую заготовку в приспособлении.
На рис. 69 показаны некоторые конструкции быстродействующих зажимов . Для небольших зажимных сил применяют штыковое (рис. 69, α), а для значительных сил - плунжерное устройство (рис. 69, б). Эти устройства позволяют отводить зажимающий элемент на большое расстояние от заготовки; закрепление происходит в результате поворота стержня на некоторый угол. Пример зажима с откидным упором показан на рис. 69, в. Ослабив гайку-рукоятку 2, отводят упор 3, вращая его вокруг оси. После этого зажимающий стержень 1 отводят вправо на расстояние h. На рис. 69, г приведена схема быстродействующего устройства рычажного типа. При повороте рукоятки 4 штифт 5 скользит по планке 6 с косым срезом, а штифт 2 - по заготовке 1, прижимая ее к упорам, расположенным внизу. Сферическая шайба 3 служит шарниром.
Большие затраты времени и значительные силы, требующиеся для закрепления обрабатываемых заготовок, ограничивают область применения винтовых зажимов и в большинстве случаев делают предпочтительными быстродействующие эксцентриковые зажимы . На рис. 70 изображены дисковый (α), цилиндрический с Г-образным прихватом (б) и конический плавающий (в) зажимы.
Эксцентрики бывают круглые, эвольвентные и спиральные (по спирали Архимеда). В зажимных устройствах применяются две разновидности эксцентриков: круглые и криволинейные.
Круглые эксцентрики (рис. 71) представляют собой диск или валик с осью вращения, смещенной на размер эксцентриситета е; условие самоторможения обеспечивается при соотношении D/е≥ 4.
Достоинство круглых эксцентриков заключается в простоте их изготовления; основной недостаток - непостоянство угла подъема α и сил зажима Q. Криволинейные эксцентрики , рабочий профиль которых выполняется по эвольвенте или спирали Архимеда, имеют постоянный угол подъема α, а, следовательно, обеспечивают постоянство силы Q, при зажиме любой точки профиля.
Клиновой механизм применяют как промежуточное звено в сложных зажимных системах. Он прост в изготовлении, легко размещается в приспособлении, позволяет увеличивать и изменять направление передаваемой силы. При определенных углах клиновой механизм обладает свойствами самоторможения. Для односкосного клина (рис. 72, а) при передаче сил под прямым углом может быть принята следующая зависимость (при ϕ1 = ϕ2 = ϕ3 = ϕ где ϕ1…ϕ3 -углы трения):
P = Qtg (α ± 2ϕ),
где Р - осевая сила; Q - сила зажима. Самоторможение будет иметь место при α <ϕ1 + ϕ2.
Для двухскосного клина (рис. 72, б) при передаче сил под углом β>90 зависимость между Р и Q при постоянном угле трения (ϕ1 = ϕ2 = ϕ3 = ϕ) выражается следующей формулой:
P = Qsin(α + 2ϕ)/cos (90° + α — β + 2ϕ).
Рычажные зажимы применяют в сочетании с другими элементарными зажимами, образуя более сложные зажимные системы. С помощью рычага можно изменять величину и направление передаваемой силы, а также осуществлять одновременное и равномерное закрепление заготовки в двух местах. На рис. 73 приведены схемы действия сил в одноплечих и двуплечих прямых и изогнутых зажимах. Уравнения равновесия для этих рычажных механизмов имеют следующий вид; для одноплечего зажима (рис. 73, α):
прямого двуплечего зажима (рис. 73, б):
изогнутого зажима (для l1 где р - угол трения; ƒ - коэффициент трения. В качестве установочных элементов для наружных или внутренних поверхностей тел вращения применяют центрирующие зажимные элементы: цанги, разжимные оправки, зажимные втулки с гидропластом, а также мембранные патроны. Угол конуса сжимающей втулки делают на 1° меньше или больше угла конуса цанги. Цанги обеспечивают эксцентричность установки (биение) не более 0,02…0,05 мм. Базовую поверхность заготовки следует обрабатывать по 9…7-му квалитетам точности. Разжимные оправки
различных конструкций (включая конструкции с применением гидропласта) относятся к установочно-зажимным приспособлениям. Мембранные патроны
используют для точного центрирования заготовок по наружной или внутренней цилиндрической поверхности. Патрон (рис. 75) состоит из круглой, привертываемой к планшайбе станка мембраны 1 в форме пластины с симметрично расположенными выступами-кулачками 2, количество которых выбирают в пределах 6…12. Внутри шпинделя проходит шток 4 пневмоцилиндра. При включении пневматики мембрана прогибается, раздвигая кулачки. При отходе штока назад мембрана, стремясь вернуться в исходное положение, сжимает своими кулачками заготовку 3. Реечно-рычажный зажим
(рис. 76) состоит из рейки 3, зубчатого колеса 5, сидящего на валу 4, и рычага рукоятки 6. Вращая рукоятку против часовой стрелки, опускают рейку и прихватом 2 закрепляют обрабатываемую заготовку 1. Зажимная сила Q зависит от значения силы Р, приложенной к рукоятке. Устройство снабжается замком, который, заклинивая систему, предупреждает обратный поворот колеса. Наиболее распространены следующие виды замков. Роликовый замок
(рис. 77, а) состоит из поводкового кольца 3 с вырезом для ролика 1, соприкасающегося со срезанной плоскостью валика. 2 зубчатого колеса. Поводковое кольцо 3 скреплено с рукояткой зажимного устройства. Вращая рукоятку по стрелке, передают вращение на вал зубчатого колеса через ролик 1*. Ролик заклинивается между поверхностью расточки корпуса 4 и срезанной плоскостью валика 2 и препятствует обратному вращению. Роликовый замок с прямой передачей
момента от поводка на валик показан на рис. 77, б. Вращение от рукоятки через поводок передается непосредственно на вал 6 колеса. Ролик 3 через штифт 4 поджат слабой пружиной 5. Так как зазоры в местах касания ролика с кольцом 1 и валом 6 при этом выбирают, система мгновенно заклинивается при снятии силы с рукоятки 2. Поворотом рукоятки в обратную сторону ролик расклинивается и вращает вал по часовой стрелке. Конический замок
(рис. 77, в) имеет коническую втулку 1 и вал с конусом 3 и рукояткой 4. Спиральные зубья на средней шейке вала находятся в зацеплении с рейкой 5. Последняя связана с исполнительным зажимающим механизмом. При угле наклона зубьев 45° осевая сила на валу 2 равна (без учета трения) зажимной силе. * Замки этого типа выполняют с тремя роликами, расположенными под углом 120°. Комбинированные зажимные устройства
представляют собой сочетание элементарных зажимов различного типа. Их применяют для увеличения зажимной силы и уменьшения габаритов приспособления, а также для создания наибольших удобств управления. Комбинированные зажимные устройства могут также обеспечивать одновременное крепление заготовки в нескольких местах. Виды комбинированных зажимов приведены на рис. 78. Сочетание изогнутого рычага и винта (рис. 78, а) позволяет одновременно закреплять заготовку в двух местах, равномерно повышая зажимные силы до заданного значения. Обычный поворотный прихват (рис, 78, б) представляет собой сочетание рычажного и винтового зажимов.
Ось качания рычага 2 совмещена с центром сферической поверхности шайбы 1, которая разгружает шпильку 3 от изгибающих усилий, Показанный на рис, 78, в прихват с эксцентриком является примером быстродействующего комбинированного зажима. При определенном соотношении плеч рычага можно увеличить зажимную силу или ход зажимающего конца рычага. На рис. 78, г показано устройство для закрепления в призме цилиндрической заготовки посредством накидного рычага, а на рис. 78, д - схема быстродействующего комбинированного зажима (рычаг и эксцентрик), обеспечивающего боковое и вертикальное прижатие заготовки к опорам приспособления, так как сила зажима приложена под углом. Аналогичное условие обеспечивается устройством, изображенным на рис. 78, е.
Шарнирно-рычажные зажимы (рис. 78, ж, з, и) являются примерами быстродействующих зажимных устройств, приводимых в действие поворотом рукоятки. Для предотвращения самооткрепления рукоятку переводят через мертвое положение до упора 2. Сила зажима зависит от деформации системы и ее жесткости. Желаемую деформацию системы устанавливают регулировкой нажимного винта 1. Однако наличие допуска на размер Н (рис. 78, ж) не обеспечивает постоянства зажимной силы для всех заготовок данной партии. Комбинированные зажимные устройства приводятся в действие вручную или от силовых узлов. Зажимные механизмы для многоместных приспособлений
должны обеспечивать одинаковую силу зажима на всех позициях. Простейшим многоместным приспособлением является оправка, на которую устанавливают пакет заготовок «кольца, диски), закрепляемых по торцевым плоскостям одной гайкой (последовательная схема передачи зажимной силы). На рис. 79, α показан пример зажимного устройства, работающего по принципу параллельного распределения зажимной силы. Если необходимо обеспечить концентричность базовой и обрабатываемой поверхностей и предотвратить деформирование обрабатываемой заготовки, применяют упругие зажимные устройства, где зажимное усилие посредством заполнителя или другого промежуточного тела равномерно передается на зажимный элемент приспособления в пределах упругих деформаций). В качестве промежуточного тела применяют обычные пружины, резину или гидропласт. Зажимное устройство параллельного действия с использованием гидропласта показано на рис. 79, б. На рис. 79, в приведено устройство смешанного (параллельно-последовательного) действия. На станках непрерывного действия (барабанно-фрезерные, специальные многошпиндельные сверлильные)
заготовки устанавливают и снимают, не прерывая движения подачи. Если вспомогательное время перекрывается машинным, то для закрепления заготовок можно применять зажимные устройства различных типов. В целях механизации производственных процессов целесообразно использовать зажимные устройства автоматизированного типа
(непрерывного действия), приводимые в действие механизмом подачи станка. На рис. 80, α приведена схема устройства с гибким замкнутым элементом 1 (трос, цепь) для закрепления цилиндрических заготовок 2 на барабанно-фрезерном станке при обработке торцевых поверхностей, а на рис. 80, 6 - схема устройства для закрепления заготовок поршней на многошпиндельном горизонтально-сверлильном станке. В обоих устройствах операторы только устанавливают и снимают заготовку, а закрепление заготовки происходит автоматически. Эффективным зажимным устройством для удержания заготовок из тонколистового материала при их чистовой обработке или отделке является вакуумный прижим. Сила зажима определяется по формуле:
где А - активная площадь полости устройства, ограниченной уплотнением; р= 10 5 Па - разность атмосферного давления и давления в полости устройства, из которого удаляется воздух. Электромагнитные зажимные устройства
применяются для закрепления обрабатываемых заготовок из стали и чугуна с плоской базовой поверхностью. Зажимные устройства обычно выполняют в виде плит и патронов, при конструировании которых в качестве исходных данных принимают размеры и конфигурацию обрабатываемой заготовки в плане, ее толщину, материал и необходимую удерживающую силу. Удерживающая сила электромагнитного устройства в значительной степени зависит от толщины обрабатываемой детали; при малых толщинах не весь магнитный поток проходит через поперечное сечение детали, и часть линий магнитного потока рассеивается в окружающее пространство. Детали, обрабатываемые на электромагнитных плитах или патронах, приобретают остаточные магнитные свойства - их размагничивают, пропуская их через соленоид, питаемый переменным током.
В магнитных зажимных
устройствах основными элементами являются постоянные магниты, изолированные один от другого немагнитными прокладками и скрепленные в общий блок, а заготовка представляет собой якорь, через который замыкается магнитный силовой поток. Для открепления готовой детали блок сдвигают с помощью эксцентрикового или кривошипного механизма, при этом магнитный силовой поток замыкается на корпус устройства, минуя деталь. 3.1. Выбор места приложения зажимных усилий, вида и количества зажимных элементов
При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие основные правила: Количество точек приложения зажимных усилий определяется конкретно к каждому случаю зажима заготовки. Для уменьшения смятия поверхностей заготовки при закреплении необходимо уменьшать удельное давление в местах контакта зажимного устройства с заготовкой путем рассредоточения зажимного усилия. Это достигается применением в зажимных устройствах контактных элементов соответствующей конструкции, которые позволяют распределить зажимное усилие поровну между двумя или тремя точками, а иногда даже рассредоточить по некоторой протяженной поверхности. Количество точек зажима
во многом зависит от вида заготовки, метода обработки, направления силы резания. Для уменьшения
вибраций
и деформаций заготовки под действием силы резания следует повышать жесткость системы заготовка-приспособление путем увеличения числа мест зажатия заготовки и приближения их к обрабатываемой поверхности. 3.3. Определение вида зажимных элементов
К зажимным элементам относятся винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, прижимы, планки. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах. 3.3.1. Винтовые зажимы
Винтовые зажимы
применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовки, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений-спутников. Они просты, компактны и надежны в работе. Рис. 3.1. Винтовые зажимы: а – со сферическим торцем; б – с плоским торцем; в – с башмаком. Винты могут быть со сферическим торцем (пятой), плоским и с башмаком, предупреждающим порчу поверхности. При расчете винтов со сферической пятой учитывается только трение в резьбе. Где: L
- длина рукоятки, мм; - средний радиус резьбы, мм; - угол подъема резьбы. Где: S
– шаг резьбы, мм; – приведенный угол трения. Где: Pu150 Н. Условие самоторможения: . Для стандартных метрических резьб , поэтому все механизмы с метрической резьбой самотормозящие. При расчете винтов с плоской пятой учитывается трение на торце винта. Для кольцевой пяты: Где: D – наружный диаметр опорного торца, мм; d – внутренний диаметр опорного торца, мм; – коэффициент трения. С плоскими торцами: Для винта с башмаком: Материал:
сталь 35 или сталь 45 с твердостью HRC 30-35 и точностью резьба по третьему классу. ^
3.3.2. Клиновые зажимы
Клин применяется в следующих конструктивных вариантах: Рис. 3.2. Плоский односкосый клин. Рис. 3.3. Двускосый клин. Рис. 3.4. Круглый клин. 4) кривошипный клин в форме эксцентрика или плоского кулачка с рабочим профилем, очерченным по архимедовой спирали; Рис. 3.5. Кривошипный клин: а – в форме эксцентрика; б) – в форме плоского кулачка. 5) винтовой клин в форме торцевого кулачка. Здесь односкосый клин как бы свернут в цилиндр: основание клина образует опору, а его наклонная плоскость - винтовой профиль кулачка; 6) в самоцентрирующих клиновых механизмах (патроны, оправки) не пользуются системы из трех и более клиньев. ^
3.3.2.1. Условие самоторможение клина
Рис. 3.6. Условие самоторможение клина. Где: - угол трения. Где: –
коэффициент трения; Для клина с трением только по наклонной поверхности условие самоторможение: С трением на двух поверхностях: Имеем: ;
или: ;.
Тогда: условие самоторможение для клина с трением на двух поверхностях: Для клина с трением только на наклонной поверхности: С трением на двух поверхностях: С трением только на наклонной поверхности: ^
3.3.3.Эксцентриковые зажимы
Рис. 3.7. Схемы для расчета эксцентриков. Такие зажимы являются быстродействующими, но развивают меньшую силу, чем винтовые. Обладают свойством самоторможения. Основной недостаток: не могут надежно работать при значительных колебаниях размеров между установочной и зажимаемой поверхностью обрабатываемых деталей. Где: (- среднее значение радиуса, проведенного из центра вращения эксцентрика в точку А зажима, мм; (- средний угол подъема эксцентрика в точке зажима; (, (1 – углы трения скольжения в точке А зажима и на оси эксцентрика. Для расчетов принимают: При l
2D расчет можно производить по формуле: Условие самоторможения эксцентрика: Обычно принимают . Материал: сталь 20Х с цементацией на глубину 0,81,2 мм и закалкой до HRC 50…60. 3.3.4. Цанги
Цанги
представляют собой пружинящие гильзы. Их применяют для установки заготовок по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям. Где: Pз
– сила закрепления заготовки; Q – сила сжатия лепестков цанги; - угол трения между цангой и втулкой. Рис. 3.8. Цанга. ^
3.3.5. Устройства для зажима деталей типа тел вращения
Кроме цанги для зажима деталей имеющих цилиндрическую поверхность, применяют разжимные оправки, зажимные втулки с гидропластом, оправки и патроны с тарельчатыми пружинами, мембранные патроны и другие. Консольные и центровые оправки применяют для установки с центральным базовым отверстием втулок, колец, шестерен, обрабатываемых на многорезцовых шлифовальных и других станках. При обработке партии таких деталей требуется получить высокую концентричность наружных и внутренних поверхностей и заданную перпендикулярность торцов к оси детали. В зависимости от способа установки и центрирования обрабатываемых деталей консольные и центровые оправки можно подразделить на следующие.виды: 1) жесткие (гладкие) для установки деталей с зазором или натягом; 2) разжимные цанговые; 3) клиновые (плунжерные, шариковые); 4) с тарельчатыми пружинами; 5) самозажимные (кулачковые, роликовые); 6) с центрирующей упругой втулкой. Рис. 3.9. Конструкции оправок: а -
гладкая оправка; б -
оправка с разрезной втулкой. На рис. 3.9, а
показана гладкая оправка 2, на цилиндрической части которой установлена обрабатываемая деталь 3.
Тяга 6,
закрепленная на штоке пневмоцилиндра, при перемещении поршня со штоком влево головкой 5
нажимает на быстросменную шайбу 4
и зажимает деталь 3
на гладкой оправке 2.
Оправка конической частью 1 вставляется в конус шпинделя станка. При зажиме обрабатываемой детали на оправке осевая сила Q на штоке механизированного привода вызывает между торцами шайбы 4,
уступом оправки и обрабатываемой деталью 3
момент от силы трения, больший, чем момент М рез от силы резания Р z . Зависимость между моментами: Откуда сила на штоке механизированного привода: По уточненной формуле: Где: - коэффициент запаса; Р
z
-
вертикальная составляющая сила резания, Н (кгс); D -
наружный диаметр поверхности обрабатываемой детали, мм; D
1
-
наружный диаметр быстросменной шайбы, мм; d -
диаметр цилиндрической установочной части оправки, мм; f= 0,1 - 0,15
- коэффициент трения сцепления. На рис. 3.9, б
показана оправка 2
с разрезной втулкой 6, на которой устанавливают и зажимают обрабатываемую деталь 3. Конической частью 1
оправку 2 вставляют в конус шпинделя станка. Зажим и разжим детали на оправке производят механизированным приводом. При подаче сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра поршень, шток и тяга 7 движутся влево и головка 5 тяги с шайбой 4 перемещает разрезную втулку 6 по конусу оправки, пока она не зажмет деталь на оправке. Во время подачи сжатого воздуха в левую полость пневмоцилиндра поршень, шток; и тяга перемещаются вправо, головка 5 с шайбой 4
отходят от втулки 6 и деталь разжимается. Рис.3.10. Консольная оправка с тарельчатыми пружинами (а)
и тарельчатая пружина (б)
. Крутящий момент от вертикальной силы резания Р z
должен быть меньше момента от сил трения на цилиндрической поверхности разрезной втулки 6
оправки. Осевая сила на штоке механизированного привода (см. рис. 3.9, б
). Где: - половина угла конуса оправки, град; - угол трения на поверхности контакта оправки с разрезной втулкой, град; f=0,15-0,2
- коэффициент трения. Оправки и патроны с тарельчатыми пружинами применяют для центрирования и зажима по внутренней или наружной цилиндрической поверхности обрабатываемых деталей. На рис. 3.10, а, б
соответственно показаны консольная оправка с тарельчатыми пружинами и тарельчатая пружина. Оправка состоит из корпуса 7, упорного кольца 2,
пакета тарельчатых пружин 6, нажимной втулки 3 и тяги 1, соединенной со штоком пневмоцилиндра. Оправку применяют для установки и закрепления детали 5 по внутренней цилиндрической поверхности. При перемещении поршня со штоком и тягой 1 влево последняя головкой 4 и втулкой 3 нажимает на тарельчатые пружины 6.
Пружины выпрямляются, их наружный диаметр увеличивается, а внутренний уменьшается, обрабатываемая деталь 5 центрируется и зажимается. Размер установочных поверхностей пружин при сжатии может изменяться в зависимости от их размера на 0,1 - 0,4 мм. Следовательно, базовая цилиндрическая поверхность обрабатываемой детали должна иметь точность 2 - 3-го классов. Тарельчатую пружину с прорезями (рис. 3.10, б
) можно рассматривать как совокупность двухзвенных рычажно-шарнирных механизмов двустороннего действия, разжимаемых осевой силой. Определив крутящий момент М
рез
от силы резания Р
z
и выбирая коэффициент запаса К
, коэффициент трения f
и радиус R
установочной поверхности тарельчатой поверхности пружины, получим равенство: Из равенства определим суммарную радиальную силу зажима, действующую на установочной поверхности обрабатываемой детали: Осевая сила на штоке механизированного привода для тарельчатых пружин: С радиальными прорезями Без радиальных прорезей Где: - угол наклона тарельчатой пружины при зажиме детали, град; К=1,5 - 2,2
- коэффициент запаса; М
рез
-
крутящий момент от силы резания Р
z
,
Н-м (кгс-см); f=0,1- 0,12
- коэффициент трения между установочной поверхностью тарельчатых пружин и базовой поверхностью обрабатываемой детали; R
-
радиус установочной поверхности тарельчатой пружины, мм; Р
z
- вертикальная составляющая сила резания, Н (кгс); R
1
- радиус обработанной поверхности детали, мм. Патроны и оправки с самоцентрирующими тонкостенными втулками, наполненными гидропластмассой, применяют для установки по наружной или внутренней поверхности деталей, обрабатываемых на токарных и других станках. На приспособлениях с тонкостенной втулкой обрабатываемые детали наружной или внутренней поверхностью устанавливают на цилиндрическую поверхность втулки. При разжиме втулки гидропластмассой детали центрируются и зажимаются. Форма и размеры тонкостенной втулки должны обеспечивать достаточную ее деформацию для надежного зажима детали на втулке при обработке детали на станке. При конструировании патронов и оправок с тонкостенными втулками с гидропластмассой рассчитывают: Рис. 3.11. Тонкостенная втулка. Исходными данными для расчета тонкостенных втулок являются диаметр D
д
отверстия или диаметр шейки обрабатываемой детали и длина l
д
отверстия или шейки обрабатываемой детали. Для расчета тонкостенной самоцентрирующей втулки (рис. 3.11) примем следующие обозначения: D
-
диаметр установочной поверхности центрирующей втулки 2, мм; h -
толщина тонкостенной части втулки, мм; Т -
длина опорных поясков втулки, мм; t -
толщина опорных поясков втулки, мм; - наибольшая диаметральная упругая деформация втулки (увеличение или уменьшение диаметра в ее средней части) мм; S
max
- максимальный зазор между установочной поверхностью втулки и базовой поверхностью обрабатываемой детали 1 в свободном состоянии, мм; l
к
- длина контактного участка упругой втулки с установочной поверхностью обрабатываемой детали после разжима втулки, мм; L
-длина тонкостенной части втулки, мм; l
д
- длина обрабатываемой детали, мм; D
д
- диаметр базовой поверхности обрабатываемой детали, мм; d -
диаметр отверстия опорных поясков втулки, мм; р
-
давление гидропластмассы, требуемое для деформации тонкостенной втулки, МПа (кгс/см 2); r
1
-
радиус закругления втулки, мм; M
рез
=P
z
r -
допустимый крутящий момент, возникающий от силы резания, Н-м (кгс-см); P
z
- сила резания, Н (кгс); r -плечо момента силы резания. На рис. 3.12 показана консольная оправка с тонкостенной втулкой и гидропластмассой. Обрабатываемую деталь 4
базовым отверстием устанавливают на наружную поверхность тонкостенной втулки 5. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень со штоком перемещается в пневмоцилиндре влево и шток через тягу 6
и рычаг 1
передвигает плунжер 2,
который нажимает на гидропластмассу 3.
Гидропластмасса равномерно давит на внутреннюю поверхность втулки 5,
втулка разжимается; наружный диаметр втулки увеличивается, и она центрирует и закрепляет обрабатываемую деталь 4.
Рис. 3.12. Консольная оправка с гидропластмассой. Мембранные патроны применяют для точного центрирования и зажима деталей, обрабатываемых на токарных и шлифовальных станках. В мембранных патронах обрабатываемые детали устанавливают по наружной или внутренней поверхности. Базовые поверхности деталей должны быть обработаны по 2-За-му классам точности. Мембранные патроны обеспечивают точность центрирования деталей 0,004-0,007 мм. Мембраны
- это тонкие металлические диски с рожками или без рожков (кольцевые мембраны). В зависимости от воздействия на мембрану штока механизированного привода - тянущего или толкающего действия - мембранные патроны подразделяются на разжимные и зажимные. В разжимном мембранном рожковом патроне при установке кольцевой детали мембрана с рожками, штоком привода прогибается влево к шпинделю станка. При этом рожки мембраны с зажимающими винтами, установленными на концах рожков, сходятся к оси патрона, и обрабатываемое кольцо устанавливается центральным отверстием в патроне. При прекращении нажима на мембрану под действием упругих сил она выпрямляется, ее рожки с винтами расходятся от оси патрона и зажимают обрабатываемое кольцо по внутренней поверхности. В зажимном мембранном рожковом патроне при установке кольцевой детали по наружной поверхности мембрана штоком привода прогибается вправо от шпинделя станка. При этом рожки мембраны расходятся от оси патрона и обрабатываемая деталь разжимается. Затем устанавливается следующее кольцо, нажим на мембрану прекращается, она выпрямляется и рожками с винтами зажимает обрабатываемое кольцо. Зажимные мембранные рожковые патроны с механизированным приводом изготовляются по МН 5523-64 и МН 5524-64 и с ручным приводом по МН 5523-64. Мембранные патроны бывают рожковые и чашечные (кольцевые), их изготовляют из стали 65Г, ЗОХГС с закалкой до твердости HRC 40-50. Основные размеры рожковых и чашечных мембран нормализованы. На рис. 3.13, а, б
показана конструктивная схема мембранно-рожкового патрона 1.
На заднем" конце шпинделя станка установлен пневмопривод патрона. При подаче сжатого воздуха в левую полость пневмоцилиндра поршень со штоком и тягой 2 перемещается вправо. При этом тяга 2, нажимая на рожковую мембрану 3,
прогибает ее, кулачки (рожки) 4 расходятся, и деталь 5 разжимается (рис. 3.13, б
). Во время подачи сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра его поршень со штоком и тягой 2
перемещается влево и отходит от мембраны 3. Мембрана под действием внутренних упругих сил выпрямляется, кулачки 4
мембраны сходятся и зажимают по цилиндрической поверхности деталь 5 (рис. 3.13, а). Рис. 3.13. Схема мембранно-рожкового патрона Основные данные для расчета патрона (рис. 3.13, а)
с рожко-, вой мембраной: момент резания М
рез
, стремящийся повернуть обрабатываемую деталь 5 в кулачках 4
патрона; диаметр d = 2b
базовой наружной поверхности обрабатываемой детали; расстояние l
от середины мембраны 3
до середины кулачков 4.
На рис. 3.13, в
дана расчетная схема нагруженной мембраны. Круглая, жестко закрепленная по наружной поверхности мембрана нагружена равномерно распределенным изгибающим моментом М
И
, приложенным по концентрической окружности мембраны радиуса b
базовой поверхности обрабатываемой детали. Данная схема является результатом наложения двух схем, показанных на рис. 3.13, г, д,
причем М
И
=М
1
+М
3
. На рис. 3.13, в
принято: а -
радиус наружной поверхности мембраны, см (выбирают по конструктивным условиям); h=0,10,07
- толщина мембраны, см; М
И
-
момент, изгибающий мембрану, Н-м (кгс-мм); - угол разжима кулачков 4
мембраны, требуемый для установки и зажима обрабатываемой детали с наименьшим предельным размером, град. На рис. 3.13, е
показан максимальный угол разжима кулачков мембраны: Где: - дополнительный угол разжима кулачка, учитывающий допуск на неточность изготовления установочной поверхности детали; - угол разжима кулачков, учитывающий диаметральный зазор , необходимый для возможности установки деталей в патрон. Из рис. 3.13, e
видно, что угол: Где: - допуск на неточность изготовления детали на смежной предшествующей операции; мм. Число кулачков n мембранного патрона принимают в зависимости от формы и размеров обрабатываемой детали. Коэффициент трения между установочной поверхностью детали и кулачков Имея необходимые данные, рассчитывают мембранный патрон. 1. Радиальная сила на одном кулачке мембранного патрона для передачи крутящего момента М
рез
Силы P
з
вызывают момент, изгибающий мембрану (см. рис. 3.13, в).
2. При большом количестве кулачков патрона момент М
п
можно считать равномерно действующим по окружности мембраны радиуса b
и вызывающим ее изгиб: 3. Радиусом а
наружной поверхности мембраны (из конструктивных соображений) задаются. 4. Отношение т
радиуса а
мембраны к радиусу b
установочной поверхности детали: а/b = т.
5. Моменты М
1
и М
3
в долях от М
и
(М
и
= 1)
находят в зависимости от m= a/b
по следующим данным (табл. 3.1): Таблица 3.1 7. Цилиндрическая жесткость мембраны [Н/м (кгс/см)]: Где: МПа - модуль упругости (кгс/см 2); =0,3. 8. Угол наибольшего разжима кулачков (рад): 9. Сила на штоке механизированного привода патрона, необходимая для прогиба мембраны и разведения кулачков при разжиме детали, на максимальный угол : При выборе точки приложения и направления зажимного усилия необходимо соблюдать следующее: для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного ее сдвига при закреплении зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента; в целях устранения деформации заготовки при закреплении точку приложения зажимного усилия надо выбирать так, чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность установочного элемента. Количество точек приложения зажимных усилий определяют конкретно к каждому случаю зажима заготовки в зависимости от вида заготовки, метода обработки, направления силы резания. Для уменьшения вибрации и деформации заготовки под действием сил резания следует повышать жесткость системы заготовка – приспособление путем увеличения числа точек зажима заготовки за счет введения вспомогательных опор. К зажимным элементам относятся винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, планки. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах. Форма рабочей поверхности зажимных элементов, контактирующих с заготовкой, в основном такая же, как и установочных элементов. Графически зажимные элементы обозначаются согласно табл. 3.2. Таблица 3.2 Графическое обозначение зажимных элементов Контрольные задания.
Задание 3.1.
Основные правила при закреплении заготовки? Задание 3.2.
От чего зависит количество точек зажима детали при обработке? Задание 3.3.
Преимущества и недостатки применения эксцентриков. Задание 3.4.
Графическое обозначение зажимных элементов. Стр. ВВЕДЕНИЕ Основную группу технологической
оснастки составляют приспособления механосборочного
производства. Приспособлениями в машиностроении называют
вспомогательные устройства к технологическому
оборудованию, используемые при выполнении
операций обработки, сборки и контроля. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ. В машиностроении широко
применяется разнообразная технологическая
оснастка, в которую входят приспособления,
вспомогательный, режущий и измерительный
инструмент. Рис. 1 – Классификация станочных приспособлений Неразборные специальные приспособления
(НСП)
компонуют из стандартных деталей и сборочных
единиц общего назначения, как необратимые
приспособления долгосрочного действия.
Конструктивные элементы компоновок,
входящие в состав системы, как правило,
эксплуатируются до полного износа и не
применяются повторно. Компоновка может
производиться также построением приспособления
из двух основных частей: унифицированной
базовой части (УБ) и сменной наладки (СН).
Такая конструкция НСП делает его устойчивым
к изменениям конструкций обрабатываемых
заготовок и к корректировкам технологических
процессов. В этих случаях в приспособлении
заменяют только сменную наладку. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ Существуют следующие элементы
приспособлений: Зажимные элементы
приспособлений 1 Назначение
зажимных элементов Рис. 2 - Схема установки заготовки Зажимные устройства в ряде случаев
используют, чтобы обеспечить правильность
установки и центрирования заготовки.
В этом случае они выполняют функцию установочно-зажимных
устройств. К ним относятся самоцентрирующиеся
патроны, цанговые зажимы и др. 2 Виды зажимных
элементов Рис. 3 – Схемы винтовых прихватов На рис. 4 показаны некоторые конструкция быстродействующих
зажимов. Для небольших зажимных сил применяют
штыковое (рис. 4, а), а для значительных
сил - плунжерное устройство (рис. 4, б).
Эти устройства позволяют отводить зажимающий
элемент на большое расстояние от заготовки;
закрепление происходит в результате
поворота стержня на некоторый угол. Пример
зажима с откидным упором показан на рис.
4, в. Ослабив гайку-рукоятку 2, отводят упор 3, вращая его вокруг оси.
После этого зажимающий стержень 1 отводят
вправо на расстояние h. На рис. 4, г приведена схема быстродействующего
устройства рычажного типа. При повороте
рукоятки 4 штифт 5 скользит по планке 6
с косым срезом, а штифт 2 - по заготовке 1, прижимая ее к упорам,
расположенным внизу. Сферическая шайба
3 служит шарниром. Рис. 4 - Конструкции быстродействующих зажимов Большие затраты времени и значительные
силы, требующиеся для закрепления обрабатываемых
заготовок, ограничивают область применения
винтовых зажимов и в большинстве случаев
делают предпочтительными быстродействующие
эксцентриковые зажимы. На рис. 5 изображены
дисковый (а), цилиндрический с Г-образным
прихватом (б) и конический плавающий
(в) зажимы. Рис. 5 – Различные конструкции зажимов Рис. 6 – Схема круглого эксцентрика Достоинство круглых
эксцентриков заключается в простоте
их изготовления; основной недостаток - непостоянство
угла подъема a и сил зажима Q. Криволинейные эксцентрики,
рабочий профиль которых выполняется
по эвольвенте или спирали Архимеда, имеют
постоянный угол подъема a, а, следовательно, обеспечивают постоянство
силы Q при зажиме любой точки профиля. Где Р - осевая сила; Р = Q
sin (a + 2j/cos (90°+a-b+2j). Рычажные зажимы применяют в сочетании с другими
элементарными зажимами, образуя более
сложные зажимные системы. С помощью рычага
можно изменять величину и направление
передаваемой силы, а также осуществлять
одновременное и равномерное закрепление
заготовки в двух местах. Рис.7
– Схемы односкосного клина (а) и двухскосного клина (б) На рис.8 приведены схемы действия сил в одноплечих
и двуплечих прямых и изогнутых зажимах.
Уравнения равновесия для этих рычажных
механизмов имеют следующий вид: Рис.
8 - Схемы действия сил в одноплечих и двуплечих
прямых и изогнутых зажимах В качестве установочных
элементов для наружных или внутренних
поверхностей тел вращения применяют
центрирующие зажимные элементы: цанги,
разжимные оправки, зажимные втулки
с гидропластом, а также мембранные патроны. Рис. 10 – Схема мембранного патрона Реечно-рычажный зажим (рис. 11) состоит из рейки
3, зубчатого
колеса 5, сидящего на валу 4, и рычага рукоятки
6. Вращая рукоятку
против часовой стрелки, опускают рейку
и прихватом 2 закрепляют обрабатываемую
заготовку 1. Зажимная сила Q зависит от
значения
силы Р, приложенной к рукоятке. Устройство
снабжается замком, который, заклинивая
систему, предупреждает обратный поворот
колеса. Наиболее распространены следующие
виды замков. Рис. 11 - Реечно-рычажный зажим Роликовый замок (рис. 12, а) состоит из поводкового
кольца 3 с вырезом
для ролика 1, соприкасающегося со срезанной
плоскостью валика 2 зубчатого колеса.
Поводковое кольцо 3 скреплено с рукояткой
зажимного устройства. Вращая рукоятку
по стрелке, передают вращение
на вал зубчатого колеса через ролик 1.
Ролик заклинивается
между поверхностью расточки корпуса
4 и срезанной плоскостью
валика 2 и препятствует обратному вращению. Рис. 12 – Схемы различных конструкций замков Роликовый замок с
прямой передачей момента от поводка на
валик показан на рис. 12, б. Вращение от рукоятки
через поводок передается непосредственно
на вал 6 колеса. Ролик 3 через штифт 4 поджат
слабой пружиной 5. Так как зазоры в местах
касания ролика с кольцом 1 и валом 6 при
этом выбирают, система мгновенно заклинивается
при снятии силы с рукоятки 2. Поворотом
рукоятки в обратную сторону ролик расклинивается
и вращает вал по часовой стрелке. Рис. 13 - Виды комбинированных зажимов На рис. 13, г показано устройство для закрепления
в призме цилиндрической заготовки посредством
накидного рычага, а на рис. 13, д - схема быстродействующего комбинированного
зажима (рычаг и эксцентрик), обеспечивающего
боковое и вертикальное прижатие заготовки
к опорам приспособления, так как сила
зажима приложена под углом. Аналогичное
условие обеспечивается устройством,
изображенным на рис. 13, е. Рис. 14 - Зажимные механизмы для многоместных
приспособлений В качестве промежуточного
тела применяют обычные пружины,
резину или гидропласт. Зажимное устройство
параллельного
действия с использованием гидропласта
показано на рис. 14, б. На рис. 14, в приведено устройство
смешанного (параллельно- последовательного)
действия. Рис. 15 - Зажимные устройства автоматизированного
типа Эффективным зажимным устройством
для удержания заготовок из тонколистового
материала при их чистовой обработке
или отделке является вакуумный прижим. Сила зажима
определяется по формуле Q=Ap,
Цанги
представляют собой разрезные пружинящие гильзы, конструктивные разновидности которых показаны на рис. 74 (α - с натяжной трубкой; 6 - с распорной трубкой; в - вертикального типа). Их выполняют из высокоуглеродистых сталей, например, У10А, и термически обрабатывают до твердости НRС 58…62 в зажимной и до твердости НRС 40…44 в хвостовых частях. Угол конуса цанги α = 30…40°. При меньших углах возможно заклинивание цанги.
Эксцентриковый замок
(рис. 77, г) состоит из вала 2 колеса, на котором заклинен эксцентрик 3. Вал приводится во вращение кольцом 1, скрепленным с рукояткой замка; кольцо вращается в расточке корпуса 4, ось которой смещена от оси вала на расстояние е. При обратном вращении рукоятки передача на вал происходит через штифт 5. В процессе закрепления кольцо 1 заклинивается между эксцентриком и корпусом.
96kb.
15.03.2009 00:15
225kb.
27.02.2007 09:31
118kb.
15.03.2009 01:57
202kb.
15.03.2009 02:10
359kb.
27.02.2007 09:33
73kb.
27.02.2007 09:34
59kb.
27.02.2007 09:37
65kb.
31.05.2009 18:12
189kb.
13.03.2010 11:25
3 Зажимные элементы приспособлений.doc
3. Зажимные элементы приспособлений
3.2. Определение количества точек приложения зажимных усилий
не должно нарушаться положение заготовки достигнутое при ее базировании;
закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным;
возникающие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформация должны быть минимальными и находиться в допустимых пределах.
для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного его сдвига при закреплении зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента. В отдельных случаях зажимное усилие можно направлять так, чтобы заготовка одновременно прижималась к поверхностям двух опорных элементов;
в целях устранения деформации заготовки при закреплении точку приложения зажимного усилия надо выбирать так, чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность опорного элемента. Лишь при закреплении особо жестких заготовок можно допускать, чтобы линия действия зажимного усилия проходила между опорными элементами.
Плоский односкосый клин.
Двускосый клин.
Круглый клин.
;
;
.
.
;
.
;
;
основные размеры тонкостенных втулок;
размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным зажимом;
размеры плунжеров, диаметр цилиндра и ход поршня для приспособлений с механизированным приводом. 
;
. Коэффициент запаса. Допуск на размер установочной поверхности детали задается чертежом. Модуль упругости МПа (кгс/см 2).
m=a/b
1,25
1,5
1,75
2,0
2,25
2,5
2,75
3,0
M 1
0,785
0,645
0,56
0,51
0,48
0,455
0,44
0,42
M 3
0,215
0,355
0,44
0,49
0,52
0,545
0,56
0,58
6. Угол (рад) разжима кулачков при закреплении детали с наименьшим предельным размером:
.
СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ………………….…………………………………… ……..…….....2
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ…………………………... …3ОСНОВНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ……………….…………...6
Зажимные элементы приспособлений……………………………….……. …..6
1 Назначение
зажимных элементов……………………………… ………...6
2 Виды зажимных
элементов……………………………………….…..…. .7
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………… ……………………..17
Применение приспособлений
позволяет: устранить разметку заготовок
перед обработкой, повысить ее точность, увеличить производительность
труда на операции, снизить себестоимость
продукции, облегчить условия работы и
обеспечить ее безопасность, расширить
технологические возможности оборудования,
организовать многостаночное обслуживание,
применить технически обоснованные нормы
времени, сократить число рабочих, необходимых
для выпуска продукции.
Частая смена объектов
производства, связанная с нарастанием
темпов технологического прогресса
в эпоху научно-технической революции,
требует от технологической науки и практики создания конструкций
и систем приспособлений, методов их расчета,
проектирования и изготовления, обеспечивающих
сокращение сроков подготовки производства.
В серийном производстве необходимо использовать
специализированные быстропереналаживаемые
и обратимые системы приспособлений. В
мелкосерийном и единичном производствах
все более широко применяют систему универсально-сборных
(УСП) приспособлений.
Новые требования, предъявляемые
к приспособлениям, определены расширением
парка станков с ЧПУ, переналадка которых на обработку новой
заготовки сводится к замене программы
(что занимает очень мало времени) и к замене
или переналадке приспособления для базирования
и закрепления заготовки (что также должно
занимать мало времени).
Изучение закономерностей влияния приспособления на точность
и производительность выполняемых операций
позволит проектировать приспособления,
интенсифицирующие производство и повышающие
его точность. Работа по унификации и стандартизации
элементов приспособлений создает основу
для автоматизированного проектирования
приспособлений с использованием электронно-вычислительной
техники и автоматов для графического
изображения. Это ускоряет технологическую
подготовку производства.
ВИДЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Приспособлениями называются
дополнительные устройства, используемые
для механической обработки, сборки и контроля деталей,
сборочных единиц и изделий. По назначению
приспособления подразделяют на следующие
виды:
1. Станочные приспособления, применяемые
для установки и закрепления на станках
обрабатываемых заготовок. В зависимости
от вида механической обработки эти приспособления,
в свою очередь, делят на приспособления
для сверлильных, фрезерных, расточных,
токарных, шлифовальных станков и др. Станочные
приспособления составляют 80...90% общего
парка технологической оснастки.
Использование приспособлений обеспечивает:
а) повышение производительности
труда благодаря сокращению времени
на установку и закрепление заготовок
при частичном или полном перекрытии
вспомогательного времени машинным
и уменьшении последнего посредством
многоместной обработки, совмещения технологических
переходов и повышения режимов резания;
б) повышение точности
обработки благодаря устранению
выверки при установке и связанных
с ней погрешностей;
в) облегчение условий
труда станочников;
г) расширение технологических возможностей
оборудования;
д) повышение безопасности
работы.
2.Приспособления для установки и закрепления
рабочего инструмента, осуществляющие
связь между инструментом и станком, в
то время как первый вид осуществляет
связь заготовки со станком. С помощью
приспособлений первого и второго видов
выполняют наладку технологической системы.
3. Сборочные приспособления для соединения
сопрягаемых деталей в сборочные единицы
и изделия. Их применяют для крепления
базовых деталей или сборочных единиц
собираемого изделия, обеспечения правильной
установки соединяемых элементов изделия,
предварительной сборки упругих элементов
(пружин, разрезных колец и др.), а также
для выполнения соединений с натягом.
4. Контрольные приспособления для промежуточного
и окончательного контроля деталей, а
также для контроля собранных частей машин.
5. Приспособления для захвата, перемещения
и перевертывания обрабатываемых заготовок
и сборочных единиц, используемые при
обработке и сборке тяжелых деталей и
изделий.
По эксплуатационной
характеристике
станочные приспособления подразделяются
на универсальные, предназначенные для
обработки разнообразных заготовок (машинные
тиски, патроны, делительные головки, поворотные
столы н пр.); специализированные, предназначенные
для обработки заготовок определенного
вида и представляющие собой сменные устройства
(специальные губки для тисков, фасонные
кулачки к патронам и т.п.), и специальные,
предназначенные для выполнения определенных
операций механической обработки данной
детали. Универсальные приспособления
применяют в условиях единичного или мелкосерийного
производства, а специализированные и
специальные - в условиях крупносерийного
и массового производства.
Единой системой технологической
подготовки производства станочные
приспособления классифицируют по определенным признакам (рис. 1).
Универсально-сборные
приспособления (УСП) компонуют из заранее изготовленных
стандартных элементов, деталей и сборочных
единиц высокой точности. Их применяют
в качестве специальных приспособлений
краткосрочного действия для определенной
операции, после выполнения которой их
разбирают, а доставляющие элементы в
дальнейшем многократно используют в
новых компоновках и сочетаниях. Дальнейшее
развитие УСП связано с созданием агрегатов,
блоков, отдельных специальных деталей
и сборочных единиц, обеспечивающих компоновку
не только специальных, но и специализированных
и универсально-наладочных приспособлений
краткосрочного действия,
Сборно-разборные
приспособления (СРП) компонуют также из стандартных элементов,
но менее точных, допускающих местную
доработку по посадочным местам. Эти приспособления
используются как специальные приспособления
долгосрочного действия. После разборки
из элементов можно создавать новые компоновки.
Универсальные
безналадочные приспособления (УБП) общего назначения
наиболее распространены в условиях серийного
производства. Их применяют для закрепления
заготовок из профильного проката и штучных
заготовок. УБП представляют собой универсальные
регулируемые корпуса с постоянными (несъемными)
базовыми элементами (патронами, тисками
и т. п.), входящие в комплект станка при
его поставке.
Специализированными
наладочными приспособлениями (СНП) оснащают операции
обработки деталей, сгруппированных по
конструкторским признакам и схемам базирования;
компоновка по схеме агрегатирования
представляет собой базовую конструкцию
корпуса со сменными наладками для групп
деталей.
Универсальные
наладочные приспособления (УНП), так же как
СНП, имеют постоянные (корпус) и сменные
части. Однако сменная часть пригодна
для выполнения только одной операции
по обработке только одной детали. При
переходе с одной операции на другую приспособления
системы УНП оснащают новыми сменными
частями (наладками).
Агрегатные
средства механизации зажима
(АСМЗ) представляют собой комплекс универсальных
силовых устройств, выполненных в виде
обособленных агрегатов, позволяющих
в сочетании с приспособлениями механизировать
и автоматизировать процесс зажима обрабатываемых
заготовок.
Выбор конструкции приспособления
во многом зависит от характера производства.
Так, в серийном производстве применяют
сравнительно
простые приспособления, предназначенные
в основном для достижения заданной точности
обработки заготовки. В массовом производстве
к приспособлениям предъявляют высокие
требования и в отношении производительности.
Поэтому такие приспособления, снабжаемые
быстродействующими зажимами, представляют
собой более сложные конструкции. Однако
применение даже самых дорогих приспособлений
экономически вполне оправдано.
установочные - для определения
положения обрабатываемой поверхности
заготовки относительно режущего инструмента;
зажимные - для закрепления
обрабатываемой заготовки;
направляющие - для придания
требуемого направления движению режущего
инструмента относительно обрабатываемой
поверхности;
корпуса приспособлений - основная
часть, на которой размещены все элементы
приспособлений;
крепежные - для соединения
отдельных элементов между собой;
делительные
или поворотные, - для точного изменения положения
обрабатываемой поверхности заготовки
относительно режущего инструмента;
механизированные
приводы - для создания усилия зажима. В некоторых
приспособлениях установку и зажим обрабатываемой
заготовки выполняют одним механизмом,
называемым установочно-зажимным.
Основное назначение
зажимных устройств - обеспечить
надежный контакт заготовки с
установочными элементами и предотвратить
ее смещение относительно них и вибрацию
в процессе обработки. Введением дополнительных
зажимных устройств увеличивают жесткость
технологической системы и этим достигают
повышения точности и производительности
обработки, уменьшения шероховатости
поверхности. На рис. 2 показана схема установки
заготовки 1, которую помимо двух основных
зажимов Q1 крепят дополнительным устройством
Q2, сообщающим системе большую жесткость.
Опора 2 самоустанавливающаяся.
Зажимные устройства не применяют
при обработке тяжелых, устойчивых
заготовок, по сравнению с массой которых
силы, возникающие в процессе резания,
относительно невелики и приложены так,
что не могут нарушить установку заготовки.
Зажимные устройства приспособлений
должны быть надежны в работе, просты
по конструкции и удобны в обслуживании;
они не должны вызывать деформаций закрепляемой
заготовки и порчи ее поверхности, не должны
сдвигать заготовку в процессе ее закрепления.
На закрепление и открепление заготовок
станочник должен затрачивать минимум
времени н сил. Для упрощения ремонта наиболее
изнашиваемые детали зажимных устройств
целесообразно делать сменными. При закреплении
заготовок в многоместных приспособлениях
их зажимают равномерно; при ограниченном
перемещении зажимного элемента (клин,
эксцентрик) его ход должен быть больше
допуска на размер заготовки от установочной
базы до места приложения зажимной силы.
Зажимные устройства конструируют
с учетом требований техники безопасности.
Место приложения зажимной силы выбирают
по условию наибольшей жесткости
и устойчивости крепления и минимальной
деформации заготовки. При повышении точности
обработки необходимо соблюдать условия
постоянного значения зажимной силы, направление
которой должнo сознавать с расположением
опор.
Зажимные элементы - это механизмы, непосредственно используемые
для закрепления заготовок, или промежуточные
звенья более сложных зажимных систем.
Наиболее простым видом
универсальных зажимов являются
зажимные винты, которые приводят в
действие насаженными на них ключами,
рукоятками или маховичками.
Чтобы предотвратить перемещение
зажимаемой заготовки и образование
на ней вмятин от винта, а также
уменьшить изгиб винта при
нажиме на поверхность, не перпендикулярную
его оси, на концы винтов помещают
качающиеся башмаки (рис. 3, а).
Комбинации винтовых устройств с рычагами
или клиньями называются комбинированными
зажимами, разновидностью которых являются
винтовые прихваты (рис. 3, б). Устройство прихватов
позволяет отодвигать или поворачивать
их, чтобы можно было удобнее устанавливать
обрабатываемую заготовку в приспособлении.
Эксцентрики бывают круглые, эвольвентные
и спиральные (по спирали Архимеда).
В зажимных устройствах применяются
две разновидности эксцентриков:
круглые и криволинейные.
Круглые эксцентрики (рис. 6) представляют собой диск или валик
с осью вращения, смещенной на размер эксцентриситета е;
условие самоторможения обеспечивается
при соотношении D/e ? 4.
Клиновой механизм применяют
как промежуточное звено в
сложных зажимных системах. Он прост
в изготовлении, легко размещается
в приспособлении, позволяет увеличивать
и изменять направление передаваемой
силы. При определенных углах клиновой
механизм обладает свойствами самоторможения.
Для односкосного клина (рис. 7, а) при передаче сил под
прямым углом может быть принята следующая
зависимость (при j1=j2=j3=j, где j1...j3 - углы трения):
P=Qtg(a±2j),
Q - сила зажима.
Самоторможение будет иметь место при a
для одноплечего зажима (рис.8, а)
,
для прямого двуплечего
зажима (рис. 8, б)
,
для двуплечего изогнутого зажима (для l1
где r - угол трения;
f -
коэффициент трения.
Цанги
представляют собой разрезные пружинящие
гильзы, конструктивные разновидности
которых показаны на
рис. 9 (а - с натяжной трубкой; б - с распорной трубкой; в
- вертикального типа). Их выполняют из
высокоуглеродистых сталей, например
У10А, и термически обрабатывают до твердости
HRC 58...62 в зажимной и до твердости HRC 40...44
в хвостовой частях. Угол конуса цанги a=30.
. .40°. При меньших углах возможно заклинивание
цанги. Угол конуса сжимающей втулки делают
на 1° меньше или больше угла конуса цанги.
Цанги обеспечивают эксцентричность установки
(биение) не более 0,02...0,05 мм. Базовую поверхность
заготовки следует обрабатывать по 9...7-му
квалитетам точности.
Разжимные
оправки различных конструкций (включая конструкции
с применением гидропласта) относятся
к установочно-зажимным приспособлениям.
Мембранные патроны
используют для точного центрирования
заготовок по наружной или внутренней
цилиндрической поверхности. Патрон (рис. 10) состоит
из круглой, привертываемой к планшайбе
станка мембраны 1 в форме пластины с симметрично
расположенными выступами-кулачками 2,
количество которых выбирают в пределах
6...12. Внутри шпинделя проходит шток 4 пневмоцилиндра.
При включении пневматики мембрана прогибается,
раздвигая кулачки. При отходе штока назад
мембрана, стремясь вернуться в исходное
положение, сжимает своими кулачками заготовку
3.
Конический замок (рис. 12, в) имеет коническую втулку
1 и вал 2 с конусом 3 и рукояткой 4. Спиральные
зубья на средней шейке вала находятся
в зацеплении с рейкой 5. Последняя связана
с исполнительным зажимающим механизмом.
При угле наклона зубьев 45° осевая сила
на валу 2 равна (без учета трения) зажимной
силе.
Эксцентриковый замок
(рис.
12, г) состоит из вала 2 колеса, на котором
заклинен эксцентрик 3. Вал приводится
во вращение кольцом 1, скрепленным с рукояткой
замка; кольцо вращается в расточке корпуса 4,
ось которой смещена от оси вала на расстояние
е. При обратном вращении рукоятки
передача на вал происходит через штифт
5. В процессе закрепления кольцо 1 заклинивается
между эксцентриком и корпусом.
Комбинированные зажимные
устройства представляют собой сочетание
элементарных зажимов различного типа.
Их применяют для увеличения зажимной
силы и уменьшения габаритов приспособления, а также для создания
наибольших удобств управления. Комбинированные
зажимные устройства могут также обеспечивать
одновременное крепление заготовки в
нескольких местах. Виды комбинированных
зажимов приведены на рис. 13.
Сочетание изогнутого рычага и винта (рис. 13, а) позволяет одновременно
закреплять заготовку в двух местах, равномерно
повышая зажимные силы до заданного значения.
Обычный поворотный прихват (рис. 13, б)
представляет собой сочетание рычажного
и винтового зажимов. Ось качания рычага
2 совмещена с центром сферической поверхности
шайбы 1, которая разгружает шпильку 3 от
изгибающих усилий. Показанный на рис.
13, в прихват с эксцентриком является
примером быстродействующего комбинированного
зажима. При определенном соотношении
плеч рычага можно увеличить зажимную
силу или ход зажимающего конца рычага.
Шарнирно-рычажные зажимы (рис. 13, ж, з, и) являются примерами быстродействующих
зажимных устройств, приводимых в действие
поворотом рукоятки. Для предотвращения
самооткрепления рукоятку переводят через
мертвое положение до упора 2. Сила зажима зависит от деформации
системы и ее жесткости. Желаемую деформацию
системы устанавливают регулировкой нажимного
винта 1. Однако наличие допуска на размер Н (рис. 13, ж) не обеспечивает постоянства зажимной
силы для всех заготовок данной партии.
Комбинированные зажимные устройства приводятся в
действие вручную или от силовых узлов.
Зажимные механизмы
для многоместных приспособлений
должны обеспечивать одинаковую силу
зажима на всех позициях. Простейшим многоместным
приспособлением является оправка,
на которую устанавливают пакет заготовок (кольца,
диски), закрепляемых по торцевым плоскостям
одной гайкой (последовательная схема
передачи зажимной силы). На рис. 14, а показан пример зажимного
устройства, работающего по принципу параллельного
распределения зажимной силы.
Если нужно обеспечить
концентричность базовой и обрабатываемой
поверхностей и предотвратить деформирование
обрабатываемой заготовки, применяют
упругие зажимные устройства, где
зажимное усилие посредством заполнителя
или другого промежуточного тела равномерно
передается на зажимный элемент приспособления
(в пределах упругих деформаций).
На станках непрерывного
действия (барабанно-фрезерные, специальные
многошпиндельные сверлильные) заготовки устанавливают и снимают,
не прерывая движения подачи. Если вспомогательное
время перекрывается машинным, то для
закрепления заготовок можно применять
зажимные устройства различных типов.
В целях механизации
производственных процессов целесообразно использовать
зажимные устройства автоматизированного
типа (непрерывного действия), приводимые
в действие механизмом подачи станка.
На рис. 15, а приведена схема устройства
с гибким замкнутым элементом 1 (трос, цепь)
для закрепления цилиндрических заготовок
2 на барабанно-фрезерном станке при обработке
торцевых поверхностей, а на рис. 15, б
- схема устройства для закрепления заготовок
поршней на многошпиндельном горизонтально-сверлильном
станке. В обоих устройствах операторы
только устанавливают и снимают заготовку,
а закрепление заготовки происходит автоматичес
где A -
активная площадь полости устройства,
ограниченной уплотнением;
p=10 5 Па - разность атмосферного давления и
давления в полости устройства, из которого
удаляется воздух.
Электромагнитные зажимные устройства
применяют для закрепления обрабатываемых
заготовок из стали и чугуна с плоской
базовой поверхностью. Зажимные устройства
обычно выполняют в виде плит и патронов,
при конструировании которых в качестве
исходных данных принимают размеры и конфигурацию
обрабатываемой заготовки в плане, ее
толщину, материал и необходимую удерживающую
силу. Удерживающая сила электромагнитного
устройства в значительной степени зависит
от толщины обрабатываемой детали; при
малых толщинах не весь магнитный поток
проходит через поперечное сечение детали,
и часть линий магнитного потока рассеивается
в окружающее пространство. Детали, обрабатываемые
на электромагнитных плитах или патронах,
приобретают остаточные магнитные свойства
- их размагничивают, пропуская их через
соленоид, питаемый переменным током.
В магнитных зажимных
устройствах основными элементами
являются постоянные магниты, изолированные
один от другого немагнитными прокладками
и скрепленные в общий блок,
а заготовка представляет собой
якорь,
через который замыкается магнитный силовой
поток. Для открепления готовой детали
блок сдвигают с помощью эксцентрикового
или кривошипного механизма, при этом
магнитный силовой поток замыкается на
корпус устройства, минуя деталь.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Автоматизация проектно-конструкторских работ и технологической
[Введите текст]
подготовки производства в машиностроении /Под общ. ред. О. И. Семенкова.
Т. I, II. Минск, Вышэйшая школа, 1976. 352 с.
Ансеров М: А. Приспособления для металлорежущих станков. М.:
Машиностроение, 1975. 656 с.
Блюмберг В. А., Близнюк В. П. Переналаживаемые станочные приспособления. Л.: Машиностроение, 1978. 360 с.
Болотин X. Л., Костромин Ф. П. Станочные приспособления. М.:
Машиностроение, 1973. 341 с.
Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков. М.;
Машиностроение, 1979. 304 с.
Капустин Н. М. Ускорение технологической подготовки механосборочного производства. М.: Машиностроение, 1972. 256 с.
Корсаков В. С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении. М.: Машиностроение,-1971. 288 с.
Косов Н. П. Станочные приспособления для деталей, сложной формы.
М.: Машиностроение, 1973, 232 с.
Кузнецов В. С, Пономарев В, А. Универсально-сборные приспособления в машиностроении. М.: Машиностроение, 1974, 156 с.
Кузнецов Ю. И. Технологическая оснастка к станкам с программным
управлением. М.: Машиностроение, 1976, 224 с.
Основы технологии машиностроения./Под ред. В. С. Корсакова. М.:
Машиностроение. 1977, с. 416.
Фираго В. П. Основы проектирования технологических процессов и приспособлений, M.: Машиностроение, 1973. 467 с.
Терликова Т.Ф. и др. Основы конструирования приспособлений: Учеб. пособие для машиностроительных вузов. / Т.Ф. Терликова, А.С. Мельников, В.И. Баталов. М.: Машиностроение, 1980. – 119 с., ил.
Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. / ред. Совет: Б.Н. Вардашкин (пред.) и др. – М.: Машиностроение, 1984.
