- •Введение
- •1. Разработка схемы базирования заготовки. Выбор установочных элементов
- •1.1. Анализ исходных данных и формулирование служебного назначения приспособления
- •1.2. Классификация технологической оснастки
- •1.3. Разработка схемы базирования заготовки
- •1.4. Определение направления действия сил и моментов резания при механической обработке деталей
- •1.5. Определение вида опорных элементов и формы их рабочей поверхности
- •2.1. Погрешность базирования при установке вала на призму
- •2.2. Погрешность базирования при установке вала на жесткий центр
- •2.3. Погрешность базирования при установке корпусной детали на плоскость и два отверстия перпендикулярные плоскости
- •2.4. Определение величины поворота детали при установке ее по плоскости и отверстиям на два пальца
- •3.1. Выбор места приложения зажимных усилий, вида и количества зажимных элементов
- •3.2. Определение количества точек приложения зажимных усилий
- •3.3. Определение вида зажимных элементов
- •3.3.1. Винтовые зажимы
- •3.3.2. Клиновые зажимы
- •3.3.2.1. Условие самоторможение клина
- •3.3.3.Эксцентриковые зажимы
- •3.3.4. Цанги
- •3.3.5. Устройства для зажима деталей типа тел вращения
- •4.1. Вспомогательные элементы и устройства приспособлений
- •4.1.1. Поворотные и делительные устройства
- •4.1.2. Устройства для координирования и направления инструмента
- •4.1.3. Детали приспособлений для координирования режущего инструмента
- •4.2. Корпусы приспособлений
- •4.2.1. Обеспечение жесткости, виброустойчивости и точности приспособлений
- •5. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия рз
- •5.1. Определение сил и моментов резания
- •5.2. Выбор коэффициента трения заготовки с опорными и зажимными элементами
- •5.3. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия р3
- •5.4. Расчет коэффициента надежности закрепления к
- •Контрольные задания Задание 6.1.
- •Задание 6.2.
- •7. Расчет приводов зажимных устройств
- •7.1. Пневматический привод
- •7.1.1. Поршневые двигатели (пневмоцилиндры)
- •7.1.2. Диафрагменные пневмокамеры
- •7.1.3. Гидравлический привод
- •7.1.4. Пневмогидропривод
- •Контрольные задания. Задание 7.1.
- •Задание 7.2.
- •8 Приводы станочных приспособлений
- •8.1. Электромеханические приводы защитных устройств
- •8.2. Вакуумный привод
- •8.3. Электростатические плиты
- •Контрольные задания.
- •Задание 8.2.
- •9. Магнитные и электромагнитные приспособления в металлообработке
- •9.1. Электромагнитные приспособления
- •9.1.1. Применение электромагнитных плит
- •9.2. Приспособления с постоянными магнитами
- •9.2.1. Применение магнитных приспособлений
- •9.3. Электропостоянные магнитные приспособления
- •10. 1. Рекомендации по выбору типа привода зажимных устройств
- •10.2. Графическое обозначение опор, зажимов, установочных устройств в технологической документации.
- •11. Расчет приспособления на точность
- •11.1. Выбор расчетных параметров
- •11.2. Методика расчета приспособления на точность
- •11.3. Определение расчетных факторов
- •Примеры расчета приспособления на точность
- •12. Расчет размерных цепей
- •Задание 12.1.
- •Задание 12.3.
- •13. Контрольные и сборочные приспособления
- •13.1. Контрольные приспособления
- •13.1.1. Типы контрольных приспособлений
- •13.2. Сборочные приспособления
- •13.2.1. Элементы сборочных приспособлений
- •13.2.2. Особенности проектирования специальных сборочных приспособлений
- •13.2.3. Расчет точности сборки в приспособлении.
- •14. Особенности проектирования приспособлений для станков-автоматов, агрегатных станков и автоматических линий, состоящих из этих станков
- •Контрольные задания. Задание 14.1.
- •Задание 14.2.
- •15. Особенности проектирования приспособлений для станков с чпу, обрабатывающих центров и гибких производственных систем
- •15.1. Особенности установки приспособлений на станках с чпу
- •15.2. Системы приспособлений применяемых на станках с чпу
- •15.3. Приспособления для обрабатывающих центров
- •15.4. Приспособления для гибких автоматизированных участков из станков с чпу.
- •16. Прочность деталей приспособлений
- •Контрольные задания. Задание 16.1.
- •Задание 16.1.
- •17. Экономическая эффективность приспособлений. Автоматизированное проектирование технологической оснастки
- •17.1. Обоснование экономической эффективности применения технологической оснастки
- •17.2. Оценка эффективности применения технологической оснастки
- •17.3. Автоматизированное проектирование технологической оснастки
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Гоувпо «Воронежский государственный технический университет»
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5.3. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия р3
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.
Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.
По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:
Примеры расчета зажимного усилия Р3
Пример 1. Фрезерование плоскости при данном способе базирования и закрепления заготовки (рис. 5.2)
Рис. 5.2. Фрезерование плоскости
Из уравнения равновесия:
Введем коэффициент надежности закрепления К:
Пример 2. Сверление отверстия в заготовке, закрепленной в 3-х кулачковом патроне (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Сверление отверстия
При перемещении заготовки в кулачках вдоль оси имеем коэффициент трения f1, а при поворачивании f2.
Тогда
Определим величину зажимного усилия при условии недопустимости перемещения заготовки в кулачках. Предположим, что в патроне 3 кулачка. Тогда 3 Т1=Р0. Введем К:
откуда
При условии недопустимости провертывания заготовки в кулачках
или
откуда
Окончательно имеем
5.4. Расчет коэффициента надежности закрепления к
Так как в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности (запаса) закрепления К и умножения на него сил и моментов, входящих в составленные уравнения статики.
Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:
,
где К0 - гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, К0 =1,5;
К1 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за случайных неровностей на заготовках;
Таблица 5.2
Значение коэффициента Kj
Способ обработки |
Компоненты сил резания |
К2 |
Обрабатывае- мый материал |
Сверление |
Крутящий момент М Осевая сила Pо |
1,15
1,10 |
Чугун |
Предварительное (по корке) зенкерование |
Крутящий момент М Осевая сила Р® |
1,3
1.2 |
Чугун при износе по задней поверхности резца- 1,5 мм |
Предварительное точение |
Тангенциальная сила Pz Радиальная сила Ру Сила подачи Рх |
1.0- 1,4 1,2 1,6 1,25 |
Сталь и чугун Сталь Чугун Сталь Чугун |
Цилиндрическоеe предварительное и чистовое фрезерование |
Окружная сила Pz |
1,75 - 1,90
1,2- 1,4 |
Вязкие стали
Твердые стали и чугуны |
Торцевое предварительное и чистовое фрезерование |
Окружная сила Pz |
1,75-1,90 1,2- 1,4 |
Вязкие стали Твердые стали и чугуны |
Шлифование |
Тангенциальная сижа Pz |
1,15- 1.20 |
Сталь |
Протачивание |
Сила резания Pz |
1,55 |
Сталь |
К1 = 1,2- для черновой обработки;
К1 - 1,0 - для чистовой обработки;
К2 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента (табл. 5.2);
К3 - коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании, К3 = 1,2;
К4 - учитывает непостоянство зажимного усилия;
К4= 1,3 - для ручных зажимов;
К4 = 1,0 — для пневматических и гидравлических зажимов;
К5 - учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
• К5 = 1,2 - при диапазоне угла отклонения рукоятки 90°;
• К5 = 1,0 - при удобном расположении и малой длине рукоятки;
К6 - учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку);
• К6 = 1,0 - для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;
• К6 = 1,5 - для опорного элемента с большой площадью контакта. Величина К может колебаться в пределах 1,5...8,0. Если К < 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).
В таблице 5.3 приведены схемы для определения силы зажима Р3 заготовок для различных видов механической обработки.
расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).
В таблице 5.3 приведены схемы для определения силы зажима Р3 заготовок для различных видов механической обработки.
Таблица 5.3
Схемы для определения исходного усилия Р3
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
Продолжение табл. 5.3
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
10 |
|
|
10 |
|
|
Окончание табл. 5.3
11 |
|
|
12 |
|
|
13 |
|
|
14 |
|
|
15 |
|
|
16 |
|
|
Контрольные задания.
Задание 5.1.
На какие группы делятся зажимные устройства?
Задание 5.2.
Этапы силового расчета станочных приспособлений.
Задание 5.3.
Как составить расчетную схему и исходное уравнение для расчета зажимного усилия Рз.
Задание 5.4.
Как определить коэффициент надежности закрепления «К»?
6. СОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ И ИСХОДНОГО УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ИСХОДНОГО УСИЛИЯ РИ
Силовые механизмы обычно выполняют роль усилителя. Его основной характеристикой является коэффициент усиления i (передаточное отношение сил)
Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента, препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.
Силовые механизмы делятся на простые и комбинированные. Простые состоят из одного элементарного механизма - винтового, эксцентрикового, клинового, рычажного.
Комбинированные представляют собой комбинацию нескольких простых: рычажного и винтового, рычажного и эксцентрикового, рычажного и клинового и т.д.
Силовые механизмы используются в приспособлениях с зажимными устройствами как первой, так и второй групп. Для приспособлений с зажимными устройствами первой группы силовой механизм следует выбирать совместно с приводом, чтобы можно было рационально согласовать силовые возможности механизма (коэффициент усиления i) с силовыми данными привода.
Выбор конструктивной схемы силового механизма производится также с учетом конкретных условий компоновки приспособления.
Для выбранного силового механизма необходимо определить коэффициент усиления i и исходное усилие Ри , которое должно быть приложено к силовому механизму приводом или рабочим.
Расчетная формула для нахождения Ри может быть получена на основе решения задачи статики - рассмотрения равновесия силового механизма под действием приложенных к нему сил.
Пример
Рис. 6.1. Винтовой механизм
Винтовой механизм со сферическим торцом (рис. 6.1).
Дано: Р3, l, d.
Пример 2
Рис. 6.2. Эксцентриковый механизм. Эксцентриковый механизм (рис. 6.2)
Дано: Р3,1, е.
Пример 3
Рис. 6.3. Рычажный механизм
Рычажный механизм (рис. 6.3).
- КПД, учитывающий потери на трение в опоре;
= 0,85.
Пример 4
Рис. 6.4. Клиноплунжерный механизм
Клиноплунжерный механизм (рис. 6.4)
- угол клина в ;
- угол трения между плунжером и клином в °;
tg = f = 0,1-0,15;
1 - угол трения между клином и корпусом в °;
tg1 = f1 = 0,1-0,15;
2 - угол трения между плунжером и корпусом в °;
tg2 = f2 = 0,1-0,15.
Пример 5
Рис. 6.5. Комбинированный силовой механизм
Комбинированный силовой механизм (рис. 6.5).
В таблице 6.1 приведены схемы для определения исходного усилия Ри, а в таблице 6.2 - обозначения исходных данных для расчетов.
Таблица 6.1
Схемы для определения исходного усилия Ри
Продолжение табл. 6.1
Продолжение табл. 6.1
Продолжение табл. 6.1
Продолжение табл. 6.1
Продолжение табл. 6.1
Окончание табл. 6.1
Таблица 6.2
Исходные данные для расчетов
Окончание табл. 6.2