Сборник практических работ по технологии машиностроения

-выбрать наиболее рациональную схему установки заготовки. При этом опоры следует располагать так, чтобы сила закрепления и силы резания бьши направлены нормально к установочным поверх­ ностям опор;

-на выбранной схеме отметить стрелками все приложенные к за­ готовке силы, которые стремятся нарушить приданное, заготовке

положение (силы резания, силы закрепления), и силы, стремящиеся сохранить это положение (силы трения, реакции опор);

-из шести уравнений статики выбрать те, которые могут быть применимы к рассматриваемому случаю и, пользуясь этими урав­ нениями, определить искомые силы зажима;

-приняв коэффициент запаса, определить требующуюся силу за­ крепления и сравнить эту силу с той, которую обеспечивает вы­ бранное зажимное устройство.

Коэффициент запаса при расчетах необходим в связи с колеба­ нием сил резания в процессе механической обработки. Силу закре­ пления заготовки в приспособлении определяют с учетом метода обработки, состояния обрабатываемого материала, системы станок - приспособление - инструмент - деталь [11].

Коэффициент запаса определяют по формуле

Кза„= КоК,К2КзК4К5Кб,

где Ко - постоянный коэффициент запаса при всех случаях механи­ ческой обработки;

К 1- учитывает состояние поверхности заготовки (обработанн^ая или необработанная); выбирается по табл. 4.2.1;

Кг - учитывает увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента; '

Кз - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при обработке прерывистых поверхностей на заготовке; .

К4 - коэффициент, учитывающий постоянство зажимной силы, развиваемой приводом;

Кз - коэффициент, учитывающий удобство расположения руко­ яток в ручных зажимных устройствах;

Кб - коэффициент, учитываемый при наличии моментов, стре­ мящихся повернуть обрабатываемую заготовку вокруг оси.

453

Т а б л и ц а 4.2.1

Коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (К1)

Коэффициенты запаса Кг...Кб выбирают по табл. 4.2.2.

454

Т а б л и ц а 4.2.2

Коэффициенты запаса К2...Кб

Расчет винтовых зажимов

Основные положения

Винтовые зажимы являются наиболее простыми универсальны­ ми устройствами для станочных приспособлений. Они используют­ ся для закрепления заготовок или выполняют роль промелотгочных звеньев в сложных зажимных системах.

Винтовые зажимы применяют в приспособлениях с ручным за­ креплением заготовок, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособ- лений-спутнИков. Они просты, компактны и надежны в работе [27].

455

Виды опорных поверхностей винтовых зажимов изображены на рис. 4.2.1.

7 7 ^ 'УТ

а)

Рис. 4.2.1. Виды опорных поверхностей зажимных механизмов приспособлений

Крутящий момент обычно прилагается к гайке или к головке винта:

где ^рук - сила, приложенная на конце рукоятки или к гаечному ключу, Н, ^рук обычно принимается равной 140...200 Н;

Ьрук - длина рукоятки ключа (Ьрук ~ 14 Вр, где Вр - номинальный наружный диаметр резьбы), мм.

Номинальные диаметры метрической резьбы выбирают в зави­ симости от силы закрепления обрабатываемой заготовки.

Допускаемая сила

500 750 1000 3100 4900 7000 12500 19600 28000

зажима 0, Н

Сила закрепления при конструировании винтовых зажимных элементов приспособления определяется по формуле

М к р

,(4.2.2)

%-г§{(1г,+Щ)] + Кф-гТ

где Гер - средний радиус резьбы, мм (устанавливается с учетом но­ минального диаметра резьбы и шага по СТ СЭВ 182-75, прил. 2);

456

йп - угол витка резьбы (у стандартных метрических резьб с крупным шагомД, = 20°30');

ф г- угол трения в резьбовом соединении (для метрических резьб Фг=б°з4');

К ф - коэффициент, зависящий от размеров и формы поверхности соприкосновения зажимного элемента с зажимной поверхностью (рис. 4.2.1), для винта со сферическим опорным торцом К ф = О, (рис. 4.2.1 а), с плоским опорным торцом (рис 4.2.1 б) определяется по формуле

Гт- радиус опорного торца винта, мм (Гт= 0,40йвя резьбы). Коэффициент К ф для винта со сферическим опорным торцом,

соприкасающимся с конусным углублением (рис. 3.2.1 в):

(4-2-4)

где Гс—радиус сферы опорного торца винта, мм; Р - угол при вершине конусного углубления (Р = 120®).-

Коэффициент Кф для винта с кольцевым опорным торцом или гайкой (рис. 3.2.1 г) определяется по формуле

0 ,3 3 /Д Л р - О '« „ )

(4.2.5)

где Внар и Вен - наружный и внутренний диаметры опорного коль­ цевого торца или гайки, мм.

Если принять^ = 0,15, то для основной метрической резьбы можно с достаточной точностью определить силу закрепления по формуле

{0Щ,^^+0,15КфУ

Наружный диаметр винта в зависимости от требуемой силы за­ крепления и допускаемого напряжения винта на растяжение можно определить по формуле

где [0]р - допускаемое напряжение на временное сопротивление мате­ риала винта при переменной нагрузке, Н/м; [0]р = 58... 100 Н/м [58].

Методические указания

Для выполнения практической работы студентам выдается зада­ ние по одному из вариантов, приведенных в табл. 4.2.3. На основа­ нии исходных данных требуется определить силу закрепления О с учетом вида опорной поверхности и прилагаемой силы к рукоятке ключа.

Порядок выполнения работы

1.Получить задание.

2.Определить крутящий момент (Мкр), прилагаемый к гайке или головке винта.

458

3.Определить усилие закрепления с помощью винтового зажима.

4.Определить усилие закрепления (^), сравнить с рекомендуе­ мыми усилиями с учетом диаметра резьб.

Содержание отчета

1.Содержание задания.

2.Расчетные зависимости, используемые в работе.

3.Результаты расчета усилия закрепления винтовыми механиз­ мами.

4.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Какие бывают виды опорных поверхностей у винтовых за­ жимных механизмов?

2.В каких видах приспособлений применяют винтовые зажимы?

3.Как выбирают номинальные диаметры метрической резьбы в зависимости от силы закрепления?

4.Как определяется сила закрепления винтовыми механизмами? От чего она зависит?

5.Как определяется коэффициент Кф в зависимости от формы опорных поверхностей винта?

Расчет эксцентриковых зажимов

Основные положения

Эксцентриковые зажимные устройства являются быстродейст­ вующими устройствами и находят щирокое применение в крупно­ серийном и массовом типах производства при работе Ь небольшими усилиями закрепления. Для определения основных параметров круглых эксцентриков (рис. 4.2.2) необходимо иметь следующие данные: допуск на базовую поверхность обрабатываемой заготовки; угол поворота эксцентрика Рп от начального положения; силу, при­ ложенную на конце рукоятки ^рук; длину рукоятки Ьрук.

Сила, развиваемая круговым эксцентриком, определяется по формуле

459

где ^рук - сила, приложенная на рукоятке эксцентрика, Н (принима­ ется 140... 200 Н);

А - эксцентриситет, мм; ^ - ддина рукоятки, мм (1да;к= 2,5^));

/т77коэффициент трения по поверхности эксцентрика; /го - коэффициент трения на поверхности оси (/го = 0,12.. .0,15); В - диаметр эксцентрика, мм;

Го - радиус оси, мм (йо ГОСТ 9061-68 Го принимают равным 10, 12, 16, 20 мм).

Наиболее удобный угол поворота эксцентрика для рабочего

Рд =90...120°.

Ход эксцентрика также можно определить по формуле

где 6 - допуск базовой поверхности обрабатываемой заготовки, мм. Наружный диаметр эксцентрика определяют из условия О > 20А, а радиус оси го выбирают конструктивно в зависимости от ширины

рабочей части эксцентрика. Самоторможение эксцентрикового за­ жима должно соответствовать условию

(4.2.11)

что и является характеристикой эксцентрика.

Длину рукоятки эксцентрика определяем из условия

460

Все расчетные параметры круглого экегдашрика должны соот­ ветствовать ГОСТ 9061-68, где = 32... 80 мм, А = \,1... мм.

Для изготовления круглых эксцентриков дримрняк)т сталь 20Х (ГОСТ 4543-71) с последующей це1^нтацией на глубину 0,8... 1,2 мм и закалкой до твердости 55... 60 НК.Сэ.

Конструктивные элементы круглого эксцентрика определяют с учетом рис. 4.2.2.

Рис. 4.2.2. Элементы круглого эксцентрика, применяемые для расчета

Методические указания

Для выполнения практической работы студентам вьщается зада­ ние по одному из вариантов, приведенных в табл.4.2.4, (На основа­ нии исходных данных требуется определить силу закрепления развиваемую круговым эксцентриком, с учетом силы, приклады­ ваемой к рукоятке эксцентрика;

Т а б л и ц а 4.2.4

461

Порядок выполнения работы

1.Получить задание.

2.Установшъ ход эксцентрика7*.

3.Определить диаметр кругового эксцентрика О.

4.Определить силу закрепления эксцентриком

Содержание отчета

1.Содержание задания.

2.Расчетные зависимости, используемые в работе.

3.Результаты расчета усилия закрепления крзтовым эксцентриком.

4.Выводы.

Контрольные вопросы

1.Какие бывают виды эксцентриситетов?

2.В каких случаях применяют круговые эксцентрики?

3.Что такое величина эксцентриситета?

4.Как определяется ход эксцентрика?

5.Каков наиболее удобный угол поворота эксцентрика?

6.Из каких сталей изготавливаются круговые эксцентрики?

7.Какому виду термообработки подвергаются эксцентрики?

8.Из каких соображений принимают диаметр и эксцентриситет Кругловых эксцентриков?

Расчет поршневых пневмоприводов

Основные положения

Пневматические силовые приводы применяют в приспособлени­ ях для разнообразных типов металлорежущих станков.

Быстрота действия, постоянство силы закрепления, возможность ее регулирования и контроля, возможность дистанционного управ­ ления зажимами являются основными преимуществами пневмопри­ водов для закрепления заготовок.

Осевая сила на штоке (^) определяется в зависимости от конст­ рукции пневмоцилиндров:

462