Тема 1.4 зажимные механизмы

1. Назначение, классификация, требования.

Предназначены для сохранения положения заготовки, достигнутое установкой в процессе обработки.

Требования к зажимным механизмам:

• Не должны портить поверхность заготовки

• Деформация заготовки должна быть предельно допустимой

• При приложении зажимного усилия не должно изменить положение заготовки, достигнутое установкой

• Должны быть просты по конструкции, удобны и безопасны в эксплуатации

При конструировании необходимо учитывать следующие рекомендации:

1. Для уменьшения величины зажимного усилия его направление должно совпадать с направлением сил резания

2. При установке и закреплении тяжелых заготовок необходимо, чтобы усилие закрепления совпадало с направлением силы тяжести

3. Для повышения устойчивости и уменьшения деформации заготовки линию действия зажимного усилия необходимо направлять через опору

4. При закреплении жестких заготовок допускается линию действия усилия закрепления направлять через центр фигуры образованной линиями, соединяющими опоры

5.Для обеспечения неотрывности баз от опор линия действия зажимного усилия должна быть перпендикулярна опорной поверхности установочного элемента.

В зажимном механизме можно выделить 3 кинематических звена:

• Привод

• Силовой механизм

• Контактный элемент

В соответствии с указанным зажимные механизмы классифицируют:

1). По роду привода, создающего исходное усилие

• С ручным приводом

Рука – Р_и=100÷150 Н

Кисть – Р_и=30÷50 Н

• С механизированным приводом:

- пневматический

- гидравлический

- электромеханический

- статический и т.д.

2). По типу силового механизма, преобразующего исходное усилие в усилие закрепления (W)

• Простые (эксцентриковый, клиновой, винтовой и др.)

• Комбинированные (рычажно-винтовой, клино-рычажный)

3). По числу контактных элементов

• Одноконтактные

• Многоконтактные

Основной количественной характеристикой зажимного механизма является коэффициент усиления, который определяется по формуле

Ку = W/P (6)

где: W – усилие закрепления заготовки; Ри – исходное усилие.

2. Винтовые зажимы

Винтовые зажимы являются самыми распространенными, так как просты по конструкции, являются самотормозящими ( α ≤ φ_пр, где α – угол подъема витка резьбы, φ_пр – приведенный угол трения), имеют значительный коэффициент усиления ( 50 и более). Недостатки данных зажимов: значительное время для закрепления и раскрепления заготовки; ручной привод; непостоянство усилия закрепления; возможность смещения заготовки от сил трения на торце винта. Закрепление указанными зажимами производится ключами, ручками, гайками, гайками – головками, установленными на конце винта.

Усилие закрепления зависит от длины рукоятки, величины приложенного к ней усилия, формы опорного торца и вида резьбы.

Формулы для определения усилия закрепления:

винт со сферическим опорным торцом – W = 10L∙Pи/d (7) где : d – наружный диаметр резьбы (мм); L – длина рукоятки ключа (L=14d)

винт с плоским опорным торцом - W = L∙Pи/(0,1d+0,05d1) (8)

где: d1 – диаметр опорного торца винта

винт с наконечником - W = L∙Pи/0,145d (9)

_{гайка - W = L∙P/[0,1d +0,05(D}o_³-do³_{)/( D}o²_-do²_{)] (10)}

3. Клиновые зажимы

Д.З. [2 риc. 2.11 c.43]

Применяют в многозвенных силовых механизмах в качестве промежуточного звена, позволяют изменить направление усилия закрепления по отношению к исходному. Для надежного закрепления заготовки клин должен быть самотормозящимся ( условие самоторможения α≤2φ_пр ), Данные зажимы имеют низкий КПД (≈0,3) и требуют значительного хода клина при работе с самоторможением. КПД можно увеличить, используя плунжер с опорой качения. Коэффициент усиления данных зажимов ≈ 2-4.

Усилие закрепления можно определить по формуле

W = Pи∙/tg(α + φпр) (11)

Для стандартных углов можно использовать соотношения:

α =5º W= 3,3Pи α=10º W = 2,5Pи α = 15º W = 1,9Pи

4. Эксцентриковые зажимы

Д.З. [2 риc. 2.16 c.46]

По сравнению с с винтовыми зажимами являются быстродействующими, но развивают меньшую силу зажима Ку ≈ 10-20, имеют ограниченное линейное перемещение (е ≥ Тн где Тн – допуск на высоту заготовки)

Эксцентриковые зажимы могут быть круглыми и криволинейными.

Круглые эксцентрики проще по конструкции и более распространены, так как представляют собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси, смещённой относительно геометрической оси на величину эксцентриситета.

Для самоторможения необходимо обеспечить условие е ≤ 0,05Д

Усилие закрепления зависит от угла поворота рукоятки и его можно определить по следующей формуле:

W = Pи∙L/2∙e (12)

Данные механизмы не рекомендуется применять в приспособлениях для черновых операций, так как при вибрациях возможно раскрепление.

У криволинейных эксцентриков указанные недостатки отсутствуют, но они дороже.

5. Рычажные механизмы

Д.З. [2 риc. 2.13 c.44]

Данные механизмы отличаются простотой конструкции и применяются в станочных приспособлениях в виде прихватов и прижимных планок. Для облегчения установки заготовки они выполняются поворотными, откидными и передвижными. Все многообразие конструкций можно свести к трем основным расчетным схемам. Усилие закрепления заготовки можно определить из условия равновесия плоской системы сил (ΣМ=0).

Для представленного зажима W = Q ∙l1/ (l1+ l2) (13)

если l1= l2, то W = 0,5Q.