5 Корпуса и вспомогательные элементы приспособлений

Корпуса приспособлений являются базовыми деталями, на которых монтируются установочные элементы, зажимные устройства, направляющие элементы, а также вспомогательные детали и механизмы.

Корпуса должны быть простыми, жесткими, прочными, устойчивыми и недорогими, они не должны деформироваться и вибрировать при обработке. В зависимости от типа производства они могут быть литыми, штампованными, сборными из отдельных элементов, сварными и сварно-штампованнымн.

Корпуса изготовляют из серого чугуна СЧ18, СЧ20, малоуглеродистой стали и алюминиевых сплавов.

Значительное снижение расходов и сокращение сроков изготовления приспособлений дает стандартизация корпусов и их заготовок.

К вспомогательным элементам приспособлений относятся опорные ножки Корпусов, шпонки для установки и центрирования, выталкиватели, упоры, ручки (для тяжелых приспособлений — рым-болты).

Для фиксации и определения положения поворотной чисти приспособления (при ее наличии) используют делительные устройства, состоящие из поворотного диска и фиксаторов.

ОБЩАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Исходными данными для расчета является конструкция приспособления, а также направление действующих на заготовку моментов и сил резания.

Для определения параметров привода приспособления необходимо выполнить расчеты:

I. Расчет зажимной силы W , обеспечивающей силовое замыкание заготовки в приспособлении.

Рассматривается равновесие заготовки под действием всех действующих на нее моментов и сил. При этом сумма моментов М относительно оси или алгебраическая сумма проекций сил P,F на ось принимаются равными нулю:

где о-о - ось, относительно которой принимается равенство моментов или накоторую проектируется действующие силы;

l и п - соответственно количество моментов резания и моментов от силзакрепления;

р и q - соответственно количество проекций сил резания и сил закрепления;

к - коэффициент запаса, учитывающий изменение моментов и сил резанияв зависимости от условий обработки (приложение А);

т - коэффициент запаса, учитывающий характер действия применяемогозажимного механизма (приложение Б). В результате решения уравнений определяют величину зажимной силы W.

2. Силовой расчет зажимного механизма с целью определения усилия Q, обеспечивающего создание механизмом зажимной силы W.

Выполняется силовой расчет зажимного механизма (винтового, клинового, цангового и т.п.). Исходными данными для расчета являются потребная зажимная сила W и кинематико-конструктивные особенности механизма. На основании условия равновесия всего механизма в целом или отдельных его частей определяется величина усилия Q , способного обеспечить функционирование механизма и создать зажимную силу W .

3. Расчет основных, параметров привода приспособления, который обеспечивает создание тягового усилия Q.

Определяют основные параметры привода приспособления (например, диаметр зажимного винта, размеры круглого эксцентрика, диаметр поршня пневмоцилиндра и т.п.). Исходными данными для расчета являются величина усилия Q и конструктивные особенности привода приспособления. Учитывая принцип действия привода, используемую рабочую среду (сжатый воздух, жидкость), определяют основные параметры привода приспособления и принимают (если имеются) нормализованные значения этих параметров (приложение В).

РАСЧЕТ КУЛАЧКОВЫХ ПАТРОНОВ НА ПРИМЕРЕ ТОЧЕНИЯ.

При обработке деталей на токарных станках часто используют 2-3 или 4 -кулачковые патроны в зависимости от конфигурации детали или модели станка. Наибольшее распространение получили трехкулачковые самоцентрирующие патроны. Расчетная схема закрепления заготовки для этого случая представлена на рис. 8. Анализируют три случая равновесия, предотвращающие поворот, сдвиг или выворачивание заготовки.

Условие равновесия системы при невозможности проворота заготовки:

Условие равновесия системы при невозможности сдвига вдоль оси о-о под действием силы Р_х:

Условие равновесия системы при невозможности выворачивания заготовки вокруг оси о'- о', проходящей через середину линии контакта поверхности кулачка с заготовкой перпендикулярно оси о'-о' под действием сил Р_х и Р_у:

где

На одном из кулачков могут одновременно действовать силы трения W₁ f и W₂ f или W₁ f и W₃ f. Поэтому силу закрепления на кулачке находят по формуле:

W_a = W₁ + W₂

или

W_b = W₁ + W₂.

Большее из величин W_a или W_b принимается в дальнейших расчетах в качестве зажимной силы W .

Осевое усилие на штоке пневмопривода найдем, учитывая соотношение плеч рычага и потери на трение.

Усилие W в точке контакта с рычагом:

W'= W/ή₁.

Усилие W" в точке контакта с тягой:

.

Усилие W" на тяге пневмопривода:

W"'=W"·3/ή₃.

Усилие Q на штоке пневмопривода:

С учетом необходимого коэффициента запаса m (см. приложение IV) учитывающего характер действия приспособления, соотношение между осевой силой Q и диаметрами D и d цилиндра и штока, пневмопривода запишется как:

Принимая соотношение между d и D, равное d = 0,25 • D, получим величину D, в м:

где Q - осевое усилие, Н;.

Р - давление сжатого воздуха, Па; Р принимать равное 6,17 10⁵ Па;

ή = 0,87 - КПД пневмоцилиндра (см. приложение Г),

Рисунок 8 Схема расчета кулачкового патрона c пневмоприводом

Литература

1. Справочник по обработке -металлов резанием, Ф.И.. Абрамов, В. В. Коваленко и др. Киев: "Техника", 1982. - 239 с.

2. М.Е. Егоров, Дементьев В.И., Дмитриев В.Я. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1976. - 534 с.

3. Справочник технолога - машиностроителя, в 2-х томах, т-1, т-2 под ред. А.Г. Косиловой Р.Л. Мещерякова - М.: Машиностроение. 1985, т I - 656 с, т 2 - 496 с.

4. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков, изд. 4-е, исправленное и дополненное. - Л.; Машиностроение. 1975, - 656 с.

5. Мосталыгин Г.П и др. Технология машиностроения. М. Машиностроение, 1985г.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Силы резания по величине, направлению и месту приложения являются переменными. Поэтому силы резания увеличивают, вводя коэффициент К, учитывающий изменение сил резания и крутящих моментов в зависимости от условий обработки.

где К₁ - коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на черновых заготовках.

К₁ = 1,2 -для черновой обработки, К₁ = 1,0 - для чистовой обработки,

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления режущего инструмента.

Таблица А.1 Значения коэффициента К₂

Продолжение таблицы А. 1

Метод обработки	Компоненты сил резания	К2	Примечание
	Осевая сила	1,2
Цилиндрическое предварительное и чистовое фрезерование	Окружная сила	1,8	для вязких сталей
		1,2...1,4	для твердых сталей и чугуна
Торцевое предварительное и чистовое фрезерование	Тангенциальная сила	1,8	для вязких сталей
		1,2...1,4	для твердых сталей и чугуна
Шлифование	Окружная сила	1,15...1,20	-
Протягивание	Сила протягивания	1,55	при износе по задней поверхности до 0,5 мм

Кз - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. Кз = 1,0 - при непрерывном характере резания; Кз = 1,2 - при прерывистом точении, фрезеровании и строгании.

Приложение Б

Определение коэффициента запаса m, учитывающего характер действия применяемого зажимного механизма

где m₁ - гарантированный коэффициент запаса; m₁ = 1,5.

m₂ - коэффициент, характеризующий зажимное устройство с точки зрения постоянства развиваемых им сил; m₂ = 1,0- для механизированных зажимных устройств, когда допуск на размер заготовки не влияет на силу зажима; m₂ = 1,2- для механизированных зажимных устройств, когда допуск на размер заготовки влияет на силу зажима например, при использовании пневмокамер, пневморычажных систем, мембранных патронов; т₂ = 1,3- для ручных зажимов;

m₃ - коэффициент, характеризующий расположение рукояток в ручных зажимных устройствах; m₃ = 1,0- при наличии удобного положения рукоятки и малого диапазона угла ее отклонения; m₃ = 1,2- при наличии большого угла

отклонения рукоятки (более 90° );

m₄ - коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся провернуть заготовку; m₄ = 1,0- если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта; m₄ = 1,5- если заготовка установлена на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта, когда макронеровности на базовой поверхности заготовки создают неопределенное положение мест контакта относительно центра поворота заготовки.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Ряд диаметров (mm) гидроцилиндров, пневмоцилиндров и мембранных камер

Гидроцилиндры	Пневмоцилиндры	Мембранные камеры / расчетный диаметр
20	20	-
25	25	-
30	30	—
35	-	—
40	40	—
45	-	-
50	50	—
55	-	—
60	60	—
65	—	-
70	—	-
75	75	—
80	—	-
90	—	—
100	100	—
ПО	-	—
125	125	125
140	140	—
150	150	—
160	—	160
180	-	—
200	200	200
220	—	—
250	250	250
300	300	—
-	-	320
360	360	—
400	400	400

Приложение Г

Коэффициенты полезного действия некоторых механизмов (ориентировочно)

1. Винтовая пара качения - = 0,9

2. Винтовая пара скольжения:

не самотормозящая - =0,6; самотормозящая - =0,3.

3. Клиновой механизм - = 0,15...О,83 (конкретные значения в зависимости от угла скоса).

4. Клиноплунжерный механизм - =0,14...0,78 (конкретные значения в зависимости от угла скоса).

5. Подвижное шпоночное соединение - = 0,90.

6. Подвижное шлицевой соединение - = 0,95.

7. Ременная передача:

плоскоременная - = 0,97; клиноременная - = 0,96.

8. фрикционная передача - = 0,98.

9. Зубчатая одноступенчатая передача (применяемая в приспособлениям) цилиндрическая - = 0,98; коническая - = 0,96.

10. Планетарная передача - = 0,98.

11. Червячная передача:

с однозаходным червяком - =0,72; с двухзаходным червяком - =0,78. 12 Реечно-рычажный механизм - = 0,85.

13. Цепная передача - = 0,97.

14. Рычажный механизм - = 0,95.

15. Эксцентриковый механизм - =0,95.

16. Продольное перемещение по направляющим типа ласточкина хвоста = 0,85.

17. Трехкулачковый самоцентрирующий спирально-реечный патрон с ручным приводом - = 0,12.

18. Подшипник:

качения - = 0,98; скольжения - = 0,95.

19. Пневмоцилиндр - =0,87.

20. Пневмодиафрагменный привод - = 0,90.

21. Гидроцилиндр - = 0,92.

Приложение Д

Коэффициенты трения скольжения (ориентировочные) при покое в зависимости от метода обработки поверхности станочного приспособления. Поверхности сухие.

Таблица Д.1
Метод обработки поверхности приспособления	Метод обработки зажимаемой поверхности обрабатываемой детали
	шлифованная	обработанная начисто	обработанная начерно	необраб отанная
Шлифованная	0,12	0,15	0,18
	0,20	0,24	0,36
Обработанная начисто	0,15	0,16	0,23
	0,24	0,32	0,40
Обработанная начерно		0,23	0,30	0,40
		0,40	0,45	0,50
Поверхность с рифлениями			0,4	0,6
			0,5	0,7

Примечания:

1. Значения коэффициента трения даны для следующих сочетаний материалов: в числителе - сталь-сталь, в знаменателе -сталь-чугун.

2. При выполнении механической обработки с -использованием СОЖ коэффициент трения принимать равным 0,7 от табличного.