4.6 Закрепление заготовок

После определения схемы базирования, выбора опор и установочных устройств, выбирают схему закрепления заготовки, учитывая серийность и условия производства.

По классификации зажимные устройства подразделяются на:

простые и комбинированные.

К простым относятся: винтовые, клиновые, эксцентриковые, рычажные.

Комбинированные: винторычажные, эксцентрикорычажные, клинорычажные и др.

Простые и комбинированные устройства в сочетании с пневматическими или другими механизированными приводами называются механизированными усилителями.

Винтовые зажимные устройства чаще всего применяются для зажима заготовок с помощью прихватов. Винтовые зажимы создают значительные зажимные силы. Так гайка (винт) М20∙2,5 при длине рукоятки ключа в 240мм при приложенной силе в 10кгс (100Н) дает усилие 16кН.

где Q- сила, приложенная к рукоятке

l- длина рукоятки

r_ср - средний диаметр резьбы

α- угол подъема резьбы

φ_пр - приведенный угол трения

f- коэффициент трения

Д – диаметр торца

Недостатки винтового зажима: большие затраты времени на зажатие и отжим. Также применяются зажимы: клиновые, эксцентриковые (криволинейные кулачки, цилиндрические и кулачковые валики) – это быстродействующие зажимы.

Клиновые зажимы служат усилителями в сочетании с другими зажимными устройствами, позволяют изменять направление силы зажима.

4.7 Рычажные зажимные устройства

Типовые рычажные зажимы представляют одно- и двуплечие рычаги, которые действуют от приложенной силы Q, создаваемой винтом, гайкой, эксцентриком или клином (рисунок 4.1, а).

где η- кпд, учитывает потери на трение в опоре рычага 1.

Сила зажима W меньше, приложенной силы Q .

Увеличение силы W против приложенной силы Q при условии l₁>l₂ (рисунок 4.1, б)

Прихват откидной (рисунок 4.1., в)

Рисунок 4.1 – Схема типовых прихватов

При одинаковых плечах (l₁=l₂) сила W ( без учета кпд ) для первой схемы будет равна 0,5Q, для второй - 1Q, для третьей - 2Q.

Рычажные механизмы способны развивать большую силу зажима, но погрешность например у рычажных центрирующих механизмов (патронов) – 0,1…1,3мм. Поэтому рычажные патроны используются на черновых и получистовых операциях. Для обеспечения высокой точности примеряются механизмы, установочные элементы которых объединены в одну деталь и перемещаются в пределах ее упругой деформации. К ним относятся: цанговые, мембранные и гидропластовые механизмы.

Цангами – называются разрезные пружинящие втулки, которые могут центрировать заготовки по внешней и внутренней поверхностям.

Число лепестков цанги зависит от ее рабочего диаметра.

при d<30 - 3 лепестка

от 30<d<80 - 4 лепестка

при d>80 - 6 лепестков

Мембранные механизмы: рожковые, чашечные, кольцевые. Наиболее точные рожковые и чашечные, которые могут обеспечивать точность центрирования 0,003…0,005мм.

4.8 Расчет сил, необходимых для закрепления заготовок

Приложенные к заготовке силы должны предотвратить возможный отрыв заготовки от установочных элементов, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление в течении всего времени обработки.

Расчет сил закрепления обычно направлен на обеспечение равновесия заготовки под действием приложенных к ней внешних сил. Внешними силами являются силы резания, силы закрепления, реакции опор и силы трения. Поэтому для расчета нужно знать условия обработки в проектируемом приспособлении. Величину сил резания и их моментов определяют по формулам теории резания или по нормативным справочников. Так как в процессе обработки условия резания изменяются, то для обеспечения надежности закрепления силы резания рассчитываются с учетом коэффициента запаса «k»

Обычно коэффициент запаса (после подсчета всех первичных коэффициентов) получают равным 2,5 и более.

Рассмотрим некоторые типичные случаи закрепления заготовок и расчета сил закрепления.

Токарная операция. Заготовка закреплена в трехкулачковом патроне.

Силу зажима W обычно рассчитывают из условия непроворачивания заготовки.

Рисунок 4.2 – Схема закрепления заготовки в трехкулачковом патроне

где W_сум. - суммарная сила зажима всеми кулачками, Н;

f - коэффициент трения;

r - радиус заготовки в месте закрепления, мм;

k - коэффициент запаса;

M_рез –момент резания, Н*мм;

где P_z - тангенсальная составляющая силы резания, Н;

r₁ - радиус обработанной поверхности, мм

Отсюда

Сверлильная операция. Заготовка установлена на кольцевой опоре и закреплена с помощью тяги под действием силы W.

Рисунок 4.3 – схема установки заготовки на кольцевой опоре

Потребная сила зажима определяют из формулы

гдеW и P_x – соответственно силы зажима и подачи, Н;

f - коэффициент трения;

r – плечо на которое приложена сила трения, мм, в упрощенном виде (D и D₁ смотри рисунок 4.3);

k – коэффициент запаса;

Mсв. – момент сверления ,Н*мм;

r1 – радиус, на котором расположены отверстия , мм;

d – диаметр сверла ,мм

Фрезерная операция. Плоская поверхность заготовки обрабатывается в приспособлении с помощью цилиндрической фрезы. На заготовку действуют силы Р_z и Р_y, стремящиеся повернуть ее относительно точки О. Повороту противодействует сила и сила трения.

Условие равновесия заготовки может быть представлено в виде суммы моментов относительно точки О.

где a – плечо силы зажима ,мм;

P_z и P_y – окружная и радиальная составляющая силы резания ,Н;

b –плечо силы Р_z ,мм;

l – плечо силы Р_y и силы F (длина заготовки) ,мм

Рисунок 4.4 – Схема фрезерования плоской поверхности заготовки

Так как сила трения , где f - коэффициент трения, то после подстановки получим следующее выражение:

Контрольные вопросы

1.С какой целью применяют станочные приспособления?

2.Классификация приспособления.

3.Что относится к установочным элементам?

4.Какие бывают виды призм?

5.Классификация зажимных устройств

6.Где применяются приспособления – кондуктор?

7.Что такое цанга?

8.Коэффициент запаса, закрепления заготовки в приспособлении

Лекция 5 – 2 часа