2. Зажимные устройства

Назначением зажимного устройства в контрольном приспособ­лении является обеспечение надежности установки проверяемой де­тали относительно измерительного устройства.

Таким, образом, условия работы зажимов контрольных приспо­соблений принципиально отличаются от условий работы зажимов станочных приспособлений, которым приходится преодолевать зна­чительные усилия резания.

Зажимы контрольных приспособлений должны быть гораздо бо­лее легкими, чтобы ни в коем случае не вызывать деформаций про­веряемых деталей, что неизбежно привело бы к существенным по­грешностям измерения.

В ряде случаев — при устойчивом базировании проверяемой детали на контрольном приспособлении, когда центр тяжести де­тали проектируется внутри опорного треугольника установочных поверхностей приспособлений и когда усилия, создаваемые изме­рительным устройством, не нарушают этой устойчивости положе­ния детали, — вообще отпадает надобность в зажимном устройстве.

Если конструкции контрольных приспособлений, как правило, не требуют мощных зажимов, то быстрота управления зажимом яв­ляется важнейшим условием.

Дело в том, что если в станочных приспособлениях время на установку и зажим детали может перекрываться машинным вре­менем обработки другой детали, то в контрольном приспособлении зто время ничем не может быть возмещено. Поэтому при проек­тировании контрольного приспособления рекомендуется пользо­ваться преимущественно быстродействующими рычажными, экс­центриковыми, байонетными и пневматическими зажимами.

Зажимные устройства, применяемые в контрольных приспособ­лениях, можнс разделить на две группы по характеру силового ис точника: ручные и пневматические.

В некоторых случаях при контроле крупных и тяжелых деталей, когда требуются весьма большие зажимные усилия, целесообразно применение гидравлических зажимов.

Ручные зажимы

Винтовые зажимы вследствие низкой их производительности не следует рекомендовать к применению в конструкциях контроль­ных приспособлений, кроме случаев, когда не требуется высокой пропускной способности контрольной операции.

Винтовые зажимы конструктивно оформляются большей частью в виде индивидуального винта с качающимся зажимным наконеч­ником или в виде различных винтовых прихватов.

Усилие зажима на торце качающегося наконечника определя­ется по формулам:

а) для винтов с плоским цилиндрическим торцом

где Q—усилие зажима в кГ;

Р—величина приложенного усилия в кГ; I—длина ключа или рукоятки в мм; R_cp — средний радиус резьбы в мм;

а — угол подъема резьбы в rpaA-(tga = —^аг- ^рез^);

1*R_Cp 1 — угол трения в резьбе (как правило, можно принять

tg_Y = 0,15);

ia — коэффициент трения на торце зажимного наконечника; d — диаметр торца зажимного наконечника в мм.

Усилие зажима резьбовым прихватом определяется отношением плеч рычага от оси шарнира до точки приложения усилия и точки соприкосновения прихвата с зажимаемой деталью.

Весьма удачна конструкция перекидного рычажно-пружинного зажима (фиг. 14, а).

Пружина этого зажима позволяет компенсировать геометриче­ские неправильности проверяемой детали — непрямолинейность вала, неконцентричность шеек вала и некруглость поверхности са­мих шеек — при ее вращении.

Достоинством подобных зажимов является легкость регулиро­вания величины зажимного усилия и полная устойчивость этого усилия при работе приспособления.

Удобным и надежным является шарнирный рычажный зажим (фиг. 14, б), состоящий из следующих основных деталей: рукоят­ки /; серьги 2, качающейся относительно рукоятки / на оси 3; прижимной планки 8, которую серьга 2 через ось 4 поворачивает относительно оси 5 кронштейна 7. Непосредственный зажим дета­ли производится плоскостью Т болта 10, укрепленного на конце планки 8. Сама рукоятка 1 шарнирно связана с кронштейном 7 через ось 6.

При повороте рукоятки / перемещается серьга 2, которая на­жимает на планку 8, несколько ее при этом деформируя. При даль­нейшем повороте рукоятки серьга 2 переходит через мертвую точ­ку, в результате чего зажим оказывается надежно запертым.

В зависимости от размера зажимаемых деталей может регу­лироваться вылет плоскости Т болта 10 относительно планки 8; от­регулированное положение фиксируется контргайкой 9.

Для освобождения детали от зажима рукоятка 1 поворачива­ется назад; прижимная планка 8 поднимается при этом вверх, за­нимая вертикальное положение и не препятствуя свободному уда­лению детали с приспособления.

Зажим описанной конструкции можно успешно применять при колебаниях размера проверяемой детали примерно до 0,7 мм. При больших колебаниях размера зажимаемой детали целесообразно жесткий болт 10 заменить пружинным; тогда прохождение серь

Фит. 4 Ручные зажимы.

В канавку стержня / входит цилиндрический конец винта 3. В свободном состоянии стержень / отведен вправо и винт 3 нахо­дится в конце прямого участка «канавки, как изображено на фи­гуре.

При зажиме стержень / от усилия руки на рукоятку 2 переме­щается влево, винт 3 проходит прямой участок канавки и входит *я8 спиральный вырез до соприкосновения плоскости наконечника 4 jt проверяемой деталью. Дальнейшим поворотом рукоятки 2 со­здается усилие зажима, которое и сохраняется после снятия уси­лия руки благодаря самотормозящему углу наклона спиральной канавки.

Имея значительный продольный ход, байонетный зажим не препятствует установке и снятию детали с приспособления. Применять байонетный зажим рекомендуется в случаях, когда не требует­ся значительных зажимных усилий.

Некоторое применение в конструкциях контрольных приспособ­лений имеют эксцентриковые зажимы, особенно зажимы с круг­лыми эксцентриками (фиг. 14, г). Принцип работы круглого экс­центрика заключается в повороте его вокруг оси, смещенной на за­данный размер е относительно геометрической оси эксцентрика.

Зажимы этого вида применяют в случаях, когда не требуется значительного хода для установки детали и зажима ее на приспо­соблении.

При использовании эксцентриковых зажимов нельзя забывать о том, что наибольший ход их при повороте на 180° равен удвоен­ному эксцентрицитету.

Так как эксцентриковый зажим является ручным, он обяза­тельно должен быть самотормозящим.

Самотормозящие свойства круглого эксцентрика определяются соотношением его диаметра D и эксентрицитета е.

Рекомендуется придерживаться величины е= (0,05н-0,06)D.

Практически рекомендуется использовать круглые эксцентрики диаметром 40; 50; 60 и 70 мм при величине эксцентрицитета соот­ветственно 2; 2,5; 3 и 3,5 мм. Эксцентрики изготовляют из стали У8 с твердостью HRC 54—58.

Усилие Q зажима эксцентриком может быть подсчитано по формуле [21

где Р — усилие на рукоятке эксцентрика в кГ; I — длина рукоятки в мм;

а — угол подъема эксцентрика; \. <Pi — угол трения на поверхности эксцентрика; ' <р₂ — угол трения в цапфе эксцентрика;

р — расстояние от центра вращения эксцентрика до точки со­прикосновения его с плоскостью детали в мм. В конструкциях контрольных приспособлений находит приме­нение и ряд других видов ручных зажимов: клиновые, двусторон­ние винтовые (например, ти6ш), комбинированные, самоцентри­рующие и др. в зависимости от требований и условий работы при­способления в каждом конкретном случае.

Пневматические зажимы

Пневматические зажимные устройства имеют серьезные пре­имущества перед ручными: обеспечение постоянства усилия зажи­ма; возможность применения комбинированных устройств для одно­временного зажима детали по ряду точек в одном или разных на­правлениях; снижение вспомогательного времени и облегчение тру­да контролера.

Поршневые пневматические цилиндры двустороннего действия (фиг. 15) применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить

значительное перемещение штока или когда движения штока дол­жны быть рабочими в обе стороны.

Пневматический цилиндр образован втулкой / и двумя крыш­ками 2 и 3, каждая из которых через прокладки 4 болтами при­тянута к торцам фланцев втулки. Во внутренней полости цилиндра перемещается поршень 5 с уплотняющими манжетами 6 из мас-лостойкой резины.

Усилие, возникающее на поршне, передается зажимным дета­лям приспособления через шток 7.

Фиг. 15 Универсальный пневматический цилиндр.

Крепление всего узла пневматического цилиндра на приспособ­лении осуществляется по торцу одной из крышек 2 или 3 с по­мощью шести винтов.

В нормализованных узлах пневматических цилиндров обычно принимаются следующие диаметры D внутренней полости цилинд­ров: 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250 и 300 мм.

Усилие Р зажима, получающееся на штоке, подсчитывается по формуле

где р — давление воздуха, поступающего в цилиндр, в кГ/см²; Л — коэффициент полезного действия (т)»0,85).

Усилия, получаемые от пневматических цилиндров, могут быть весьма значительными. Так, при давлении в заводском воздухопро­воде р = 4 кГ/см² и диаметре цилиндра D = 300 мм будет получено усилие на⁷ штоке Р«2400 кГ.

На базе универсального пневматического цилиндра, показан­ного на фиг. 15, создаются необходимые его разновидности. Так, на фиг. 16, а приведен пневматический цилиндр с креплением на лапках, полученный привертыванием к обеим крышкам универсаль­ного цилиндра / лапок 2; на фиг. 16, б—качающийся цилиндр, полу­ченный привертыванием к задней крышке универсального цилинд­ра / ушка 2.

Путем регулирования проходного сечения для выхода воздуха из цилиндра б конце хода поршня создаются пневматические при­воды с торможением штока в конце его хода. Преимуществом по­добного цилиндра является его безударная работа.

В последнее время находят широкое применение пневматические цилиндры одностороннего действия, в которых поршень заменяется упругой диафрагмой из прорезиненной ткани или резины (фиг. 17).

Корпус цилиндра делается из двух штампованных половинок / и 2, соединенных между собой болтами 3. Между двумя половин­ками корпуса зажимается упругая диафрагма 4. К диафрагме кре-[штсч гарелка 5 штока 6.

Фиг. 16. Разновидность крепления пневматических цилиндров.

При пуске воздуха в цилиндр через арматуру, показанную пунк­тиром, диафрагма выгибается и с силой толкает шток вперед, осу­ществляя зажим детали на приспособлении.

При выпуске воздуха диафрагма под действием пружин 7 и 5 возвращается в исходное положение.

Для крепления цилиндра на приспособлении служат шпильки 9.

Усилие Р зажима, получающееся на штоке, подсчитывается [2] по формуле

где D *—- наибольший диаметр внутренней полорти цилиндра в см;

d — диаметр тарелки 5 штока в см;

I р — давление воздуха, поступающего в цилиндр, в кГ/см²; I q — сопротивление возвратных пружин в кГ.

Ход штока / обычно составляет /=0,3 D.

Для уменьшения износа диафрагм им принято придавать выпук лую в сторону цилиндра форму.

Преимуществами пневматических цилиндров с упругой диа Фрагмой являются простота их конструкции, дешевизна в изготов лении, безотказность в работе и полное отсутствие утечек воздуха. Следует отметить, что помимо прикрепляемых пневматических цилиндров, рассмотренных выше и состоящих из отдельно собран ных узлов, в конструкциях контрольных приспособлений (равно как и станочных) широко применяются встроенные цилиндры. Встроен­ными называют цилиндры, в которых внутренняя полость под пор­шень или упругую диафрагму создается деталями самого при­способления. Преимуществами встроенных пневматических цилинд­ров, в которых используются нормализованные детали, являются

Фиг 17 Пневматический привод с упругой диафрагмой

возможность обеспечения относительной простоты и компактности проектируемых приспособлений, а также меньшая их стоимость.

Управление пневматическими цилиндрами осуществляется руч­ными или ножными кранами. В случаях, когда требуется осущест­вление полуавтоматического или автоматического цикла работы, для этой цели используется специальная аппаратура управления.

Для нормальной работы приспособлений, включающих пневма­тические цилиндры, необходимо обеспечить соответствующую под­готовку сжатого воздуха, для чего применяется специальная аппа­ратура. В общем случае сжатый воздух проходит фильтр — водоот­делитель, маслораспылитель и через распределительный кран по­ступает в пневматический цилиндр. В отдельных случаях, когда не­обходимо работать на пониженном давлении или не допускаются

колебания давления воздуха на подводящей линии, дополнительно должен предусматриваться редукционный клапан с манометром.

Воздух из маслораспылителя попадает во вутреннюю полость иилиндра; в нем во взвешенном состоянии (в виде тумана) нахо­дятся частицы масла, которые оседают на стенках цилиндра, смазы­вая их, равно как и поршень.

При наличии в конструкции контрольного приспособления не одного, а нескольких пневматических цилиндров, они могут быть включены все одновременно, или последовательно, если требуется определенная очередность включения цилиндров.

Последовательное включение различных пневматических цилин­дров одного и того же контрольного приспособления осуществляется за счет применения специальной аппаратуры управления, обеспе­чивающей работу по заданному циклу.

Применение быстродействующих пневматических зажимов ре­комендуется при 100%-ной проверке крупных и тяжелых отливок,-поковок и обработанных деталей, часто требующих одновременного приложения зажимных усилий в нескольких местах.

В последнее время находят применение пневмогидравлические зажимные устройства, которые обладают в сравнении с чисто пнев­матическими значительно меньшими габаритами зажимных цилинд­ров и большими возможностями для получения нужных величин усилий и плавности их приложения.

В случаях, когда возникаю^ ударные нагрузки (вибрации, толч­ки и др.), прямые пневматические зажимы не могут быть рекомен­дованы; более целесообразно применение механических зажимных устройств (клиновых, шарнирно-рычажных и др.), работающих в сочетании с пневматическими цилиндрами.

Следует отметить, что пневматические и гидравлические систе­мы находят применение в конструкциях контрольных приспособле­ний в качестве не только зажимных, но и приводных устройств.

Таким образом, при проектировании контрольного приспособ­ления должна быть выбрана такая конструкция зажимного устрой­ства, которая по развиваемому усилию, удобству применения и бы­строте действия наиболее подходила бы к конкретным условиям проверки детали в каждом отдельном случае.

Усилия зажимов приспособления необходимо подбирать так, что­бы гарантировать постоянство показаний измерения при многократ­ной установке на нем проверяемой детали.

Вариация показаний измерительных устройств за счет конст­рукции зажима не должна превышать 5% величины контролируе­мого параметра детали.