В приспособлении

1.4.1. Расчет сил закрепления и выбор зажимных устройств. Выявление действующих сил. Разработка принципиальной схемы закрепления объекта производства. Выявление требований к зажимным устройствам. Расчет необходимой силы закрепления.

Методические указания

Расчет силы закрепления в первом приближении сводится к решению задачи статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил. К заготовке с одной стороны приложены силы тяжести и силы, возникающие в процессе обработки, с другой стороны – искомые силы закрепления и реакции опор, при определенных условиях - и центробежные и инерционные силы. Под действием этих сил заготовка должна сохранить равновесие.

Исходными данными для расчета сил являются: схема базирования заготовки; величина, направление и место приложения сил, возникающих при обработке; схема закрепления заготовки, т.е. направление и точка приложения силы закрепления.

Составление исходных данных для расчета необходимой силы закрепления является важнейшим моментом проектирования зажимных механизмов, так как ошибка этого этапа может привести к созданию приспособления, не обеспечивающего надежное закрепление заготовки.

Величина силы закрепления в значительной степени зависит от ее направления. Поэтому при выборе направления силы закрепления необходимо учитывать следующие правила:

• сила закрепления должна быть направлена перпендикулярно поверхности установочных элементов, чтобы обеспечить контакт с ними технологической базы заготовки;
• сила закрепления должна быть направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта;
• направление силы закрепления должно совпадать с направлением силы резания и с направлением силы тяжести заготовки.

При определении сил закрепления принимаются следующие допущения:

- влиянием жесткости зажимных и установочных устройств на распределение сил пренебрегают;

- силы, распределенные по площадке ограниченных размеров, считают сосредоточенными в центре тяжести этой площадки;

- силы, распределенные по кольцевой площадке малой ширины, считают распределенными вдоль средней окружности кольца;

- при обработке легких заготовок массой заготовки пренебрегают;

- руководствуются принципом независимости действия сил.

В практике редко можно выбрать направление силы закрепления, удовлетворяющее всем правилам. Поэтому необходимо искать оптимальные решения.

При обработке легких заготовок в первую очередь нужно учитывать силы резания, а при обработке тяжелых заготовок – их массу.

Рекомендуется определение величины силы закрепления производить в следующей последовательности:

• выбрать наиболее рациональную схему установки заготовки в приспособлении, определить тип установочных элементов и их положение;
• руководствуясь вышеизложенными правилами, наметить места приложения сил закрепления и их направление;
• определить направление и величину силы резания в самый неблагоприятный момент обработки;
• на выбранной расчетной схеме отметить стрелками все приложенные к заготовке силы, стремящиеся нарушить положение заготовки в приспособлении,и силы, стремящиеся сохранить это положение;
• из шести уравнений статики выбрать те, которые применимы к рассматриваемому случаю, и, пользуясь ими, определить искомые величины сил закрепления. Если силы резания стремятся сдвинуть установленную заготовку, то силы закрепления будут определяться из уравнений сил. Если же силы резания стремятся повернуть заготовку, то будут использованы уравнения моментов. В тех случаях, когда силы резания могут сдвинуть и повернуть заготовку, то необходимо рассчитать силы закрепления, препятствующие сдвигу и повороту, и принять наибольшую из них.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается методика расчета сил закрепления заготовки в приспособлении?
2. Последовательность составления расчетной схемы приспособления?
3. Какие силы действуют на заготовку при обработке?
4. Чем вызвана необходимость применения коэффициента надежности закрепления при расчете силы закрепления заготовки в приспособлении?
5. В каких случаях формулы для определения сил закрепления учитывают жесткость установочных и зажимных устройств?
6. Перечислите основные правила, которыми необходимо руководствоваться при выборе направления и точек приложения силы закрепления при закреплении заготовки в приспособлении?

Литература: [1], с. 30 –39; [5].

Тема 1.5. Зажимные устройства приспособлений

Тема 1.6. Передаточные механизмы

1.5. 1. Виды зажимных устройств. Методика выбора зажимных устройств.

Определение и назначение. Классификация зажимных устройств. Требования, предъявляемые к зажимным устройствам. Правила техники безопасности.

Пружинные, винтовые, эксцентриковые, цанговые, рычажные, клиновые, плунжерные, клиноплунжерные, плавающие зажимные устройства, их конструктивные особенности, область применения, расчет силы закрепления.

Зажимные устройства многоместных приспособлений, предназначенных для станков непрерывного действия. Автоматизация зажимных устройств.

1.6.1. Передаточные механизмы: клиновые, рычажные и другие. Выбор передаточного механизма. Расчет прочности и жесткости деталей технологической оснастки

Методические указания

В теме рассматривается назначение, конструктивное оформление и расчет элементарных (простейших) зажимных устройств, непосредственно используемых для закрепления заготовок или играющих роль промежуточных звеньев в более сложных системах. К таким устройствам относятся: винтовые зажимы, эксцентриковые, клиновые, цанговые, рычажные, пружинные и др.

Исходя из назначения зажимных устройств – обеспечивать надежный контакт заготовки с установочными элементами и не допускать смещений и вибраций заготовки под действием сил резания – зажимные устройства должны всегда прижимать заготовку к установочным элементам, действовать в направлении силы резания, не вызывать деформаций заготовки, быть надежными в работе, простыми по конструкции, удобными в эксплуатации и удовлетворять всем требованиям техники безопасности. При выборе и проектировании зажимных устройств следует руководствоваться существующими на них стандартами.

Только после подробного изучения методики расчета величины силы закрепления заготовки в приспособлении из условия предупреждения смещения обрабатываемой заготовки под действием приложенных сил для ряда типовых схем (при установке заготовки на плоскость, призму, в патроне и т.п.) можно будет освоить и проводить расчеты сил закрепления любых заготовок различными зажимными устройствами, обосновать выбор типа и определить размеры зажимного устройства.

При проектировании простых механических зажимов всегда нужно стремиться применять элементы механизации при обязательном соблюдении правил техники безопасности и охраны труда рабочих. Важно понять, что увеличить силу закрепления, изменить ее направление можно и за счет механических усилителей передаточных механизмов (рычажных), клиновых, шарнирно-рычажных, винтовых, эксцентриковых и т.д.).

Необходимо обратить внимание на конструктивные особенности зажимных устройств для станков непрерывного действия (с прямолинейной и круговой подачей), а также на автоматизацию зажимных устройств.

Вопросы для самопроверки

1. Классификация зажимных устройств.
2. Основные требования, предъявляемые к зажимным устройствам.
3. Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при проектировании и эксплуатации зажимных устройств?
4. Какие преимущества Г- образного прихвата по сравнению с прихватом-планкой?
5. Отчего зависит величина силы закрепления у винтовых зажимных устройств?
6. Из чего складывается момент, развиваемый на головке или рукоятке винта?
7. Как изменяется этот момент в зависимости от конструктивной формы винта?
8. Какие преимущества имеет эксцентриковый зажим по сравнению с винтовым, какие недостатки?
9. Из какого условия определяют радиус рабочей поверхности эксцентрика?
10. Условие самоторможения клина.
11. Какие зажимные устройства целесообразно применять в многоместных фрезерных приспособлениях?
12. В чем заключается особенности зажимных устройств для многоместных приспособлений и станков непрерывного действия?
13. Механические усилители, их назначение, приведите примеры.
14. В чем заключается отличие в проектировании зажимных устройств для переналаживаемых приспособлений?

Литература: [1], c.37 –53, 94 –107; [2], с.44-58, 67-72, 94-98, 105-108; [5], с. 67-107.

Тема 1.7. Силовые приводы приспособления

1.7.1. Выбор силовых устройств. Требования к силовым устройствам (приводам).

1.7.2.Основные виды силовых устройств: пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, вакуумные, электромагнитные, магнитные, комбинированного действия и другие. Области их использования. Расчет значения исходной силы.

Методические указания

В настоящей теме рассматриваются различные виды механизированных приводов зажимных устройств: пневматические, гидравлические, магнитные, электромеханические, вакуумные, пневматические приводы с применением гидропластмассы и другие.

При изучении конструкции приводов зажимных устройств приспособлений необходимо:

- рассмотреть назначение, виды и принципы работы приводов, их конструктивное оформление, ознакомиться со стандартами на приводы;

- проанализировать преимущества и недостатки приводов;

- уяснить область применения приводов, учитывая при этом тип производства, оборудование, технические условия и требования к деталям, подлежащим обработке в приспособлениях; необходимо разобраться в контрольно - регистрирующей и управляющей аппаратуре, а также в способах управления приводами;

- овладеть методикой расчета приводов (расчетом усилий, развиваемых приводами, и других основных параметров и характеристик, присущих каждому виду привода);

- при окончательном решении вопроса о выборе привода проводить расчет экономической целесообразности его применения;

- рассмотреть правила техники безопасности, которые необходимо учитывать при конструировании и эксплуатации приводов;

- обратить особое внимание на новейшие конструкции быстродействующих приспособлений с механизированным приводом.

Вопросы для самопроверки

1. Виды приводов зажимных устройств.
2. Пневматические приводы, их разновидности, конструктивные особенности, способы их установки, область применения, преимущества, недостатки, расчет силы закрепления и размеров, хода штока и других параметров. Принципиальные схемы работы приводов.
3. Принцип действия и назначение приводов с гидропластмассой.
4. Как устроен привод вращающихся пневматических патронов и многоместных приспособлений?
5. Гидравлические приводы, их особенности, преимущества, недостатки, область применения.
6. Пневмогидравлические приводы, принцип действия, область применения, расчет силы закрепления.
7. Каково назначение преобразователей давления последовательного действия?
8. В каких случаях целесообразно применять механогидравлические приводы?
9. Правила техники безопасности при эксплуатации гидравлических приводов.
10. Магнитные приводы, их классификация, область применения.
11. Электромеханические приводы, конструктивные схемы, расчет, примеры применения.
12. Нарисуйте типовые зажимные устройства с различными приводами, составьте расчетные схемы.

Литература: [2], с 200-226, 241-254, 297-328, 338-364; [5], с 125-154;

Тема 1.8. Корпуса приспособлений

1.8.1. Разработка конструкций корпусов приспособлений. Служебное назначение и технологические требования к конструкции корпусов. Материал и конструктивное исполнение корпусных деталей приспособлений. Стандартизация корпусов и заготовок корпусов. Способы базирования и закрепления приспособлений на оборудовании. Расчет точности приспособлений.

Методические указания

Изучив основные требования, предъявляемые к корпусам приспособлений, следует научиться правильно выбирать метод их конструирования и способ изготовления: отливка, ковка, сварка, резка сортового материала, а также сборка и склейка из отдельных элементов. При этом следует применять новые технологические методы для ускорения и удешевления изготовления корпуса. Необходимо выяснить, что дает больший экономический эффект: ускорение изготовления и ввода приспособления в эксплуатацию или удешевление его изготовления.

Заслуживает самого серьезного внимания изготовление корпусов приспособлений из пластических масс, клеевых корпусов и ложементов для специальных приспособлений. Корпуса из пластмасс имеют малый вес, достаточно высокую прочность, износостойкость и почти не требуют механической обработки. К тому же их применение значительно сокращает сроки изготовления приспособлений, а следовательно и сроки подготовки производства.

Необходимо четко уяснить, что выбор конструкции корпуса производят с целью обеспечения жесткости, прочности приспособления и точности обработки детали в следующей последовательности:

- формулируют требования, предъявляемые к корпусу приспособления;

- выясняют условия эксплуатации приспособления (вес заготовки, вибрации, наличие охлаждающей жидкости, тип стружки);

- выбирают материал и метод изготовления корпуса приспособления;

- устанавливают конструкцию приспособления с учетом конфигурации заготовки, расположения установочных элементов и способа крепления зажимных устройств и силового привода;

При конструировании корпуса необходимо:

• предусмотреть выступающие платики для закрепления приспособления на станке;
• создать достаточные зазоры между заготовкой и стенками приспособления, обеспечивающие свободную установку и снятие детали;
• обеспечить возможность легкого удаления стружки;
• снабдить корпус необходимыми элементами для правильной установки и закрепления приспособления на столе и шпинделе станка, а также элементами для их подъема и транспортировки;

При выборе конструкции корпуса приспособления рекомендуется руководствоваться ГОСТами на стандартные заготовки корпусов и рекомендациями.

Литература: [1], [3], с. 189-195 [5], с.171-194

Вопросы для самопроверки

1. Роль корпуса в общей компоновке приспособления.
2. Типы корпусов.
3. Какие основные требования предъявляются к корпусу приспособления?
4. Какие материалы применяют для изготовления корпусов, их преимущества и недостатки?
5. Термическая обработка и способы получения заготовок корпусов.
6. Основные преимущества корпусов из пластических масс.
7. Конструктивное оформление отдельных элементов корпусов.
8. Стандартизация корпусов и заготовок корпусов.
9. Способы установки и закрепления корпусов на станках.
10. Почему отрабатываемая заготовка не должна устанавливаться непосредственно на поверхность корпуса?

Литература: [3], с. 151-192, [ 5 ], с.171-194.

Тема 1.9. Делительные и поворотные устройства приспособлений

1.9.1. Поворотные и делительные устройства. Служебное назначение и технические требования. Их конструктивное исполнение

Простые и автоматические делительные устройства приспособлений. Конструкция делительных устройств. Подвижная и неподвижная части делительных устройств. Фиксаторы: шариковые, цилиндрические, призматические, рычажные, реечные. Устройства, разгружающие фиксаторы. Точность деления. Приводы и тормозы для тяжелых поворотных приспособлений.

Методические указания

Изучить конструкции делительных устройств (простые и автоматические), конструкции шариковых, цилиндрических, призматических, рычажных, реечных и других фиксаторов, устройства, разгружающие фиксаторы, приводы и тормозы для тяжелых поворотных приспособлений.

При проектировании делительных устройств для обеспечения требуемой точности обработки необходимо правильно выбрать тип и конструкцию опор поворотной части приспособления, предусмотреть устройства для поджима поворотной части к неповоротной, а также устройства, автоматизирующие поворот и фиксацию.

Вопросы для самопроверки

1. Какие вы знаете типовые конструкции фиксаторов? Дайте сравнительную оценку точности деления.

2. Какое преимущество имеет реечный цилиндрический фиксатор с пружинящей рабочей частью?

3. Область применения делительных приспособлений.

4. Что обеспечивает повышение точности делительного устройства?

5. Классы точности поворотных столов.

6. Назовите известные вам приводы фиксаторов.

7. Мероприятия по повышению износостойкости направляющих втулок фиксаторов.

8. От чего зависит суммарная погрешность Δt шага, получаемая при делении?

9. По каким посадкам выполняются сопряжения с направляющими и фиксирующими втулками в фиксаторах?

10. Какие поверхности фиксатора подвержены износу в наибольшей степени?

11. Мероприятия по повышению срока службы фиксаторов.

12. От чего зависит точность делительных устройств приспособлений.

13. Назовите примеры, где применяются делительные и поворотные устройства.

14. Приведите классификацию цилиндрических фиксаторов в зависимости от точности сопряжения.

Литература: [1], [14].

Тема 1.10. Направляющие элементы приспособлений

1.10. 1. Выбор устройств для координирования и направления инструмента. Основные виды устройств для координирования и направления инструмента. Направляющие постоянные, сменные, быстросменные втулки, установы и др. Требования к координирующим и направляющим устройствам. Выбор устройств для координирования инструмента и расчет их точности. Размещение устройств для координирования инструмента. Методы и средства для их базирования