0. 3.3. Задачи для самостоятельного решения

ЗАДАЧА № 1

Определить необходимое усилие закрепления заготовки при наружном точении (Р_х = 50 Н, Р_z = 70 Н) при коэффициенте надежности закрепления k_з = 1,5 и коэффициенте трения f = 0,15 .

ЗАДАЧА № 2

Определите усилие зажима W при установке заготовки в 3-х кулачковом патроне на токарной операции сверления на станке 1К62, если Р₀ = 400 Н. М_рез. = 1800 Нм. Коэффициент трения в паре кулачок-заготовка f = 0,15. Коэффициент запаса k = 1,5 .

ЗАДАЧА № 3

На деталь Д, установленную на планшайбе 1, действует крутящий момент М_рез . Сила закрепления W обеспечивается с помощью шпильки 2 (М14х2), шайбы 3 и гайки 4. Требуется найти значение силы закрепления, если: М_рез= 5 Нм; D₁ = 120 мм; D₂ = 120 мм; D₃ = 28 мм. Коэффициент запаса закрепления 2, коэффициент трения 0,15.

ЗАДАЧА № 4

Определите необходимое усилие зажима валика W в призме. Сила и момент резания при сверлении торцевого отверстия равны

Р₀ = 350 Н, М_рез = 5 Нм. Коэффициенты трения f₁ = f₂ = 0,15 . Коэффициент надежности закрепления k_з = 1,5 .

ЗАДАЧА № 5

У заготовок, установленных комплектом на оправке с зазором, точится наружная поверхность диаметром D = 140 мм. На заготовку действует сила резания, составляющие которой Р_z = 480 Н; Р_y = 210 Н, составляющая Р_х действует в направлении установочного элемента, поэтому в расчетах не участвует. Определить величину требуемой силы закрепления W , если количество заготовок в комплекте не менее 3 шт., D₁ = 125 мм; D₂ = 110 мм. Коэффициент запаса 2, коэффициент трения между заготовками 0,2; между заготовкой и установочным элементом 0,15.

1 – оправка, 2 – шайба, 3 – гайка, Д - заготовка

ЗАДАЧА № 6

Определите необходимое усилие на двух прихватах W при сверлении заготовки с Р₀ = 400 Н, М_рез = 8 Нм, f₁ = f₂ = 0,15 . Коэффициент надежности закрепления k_з = 1,5

ЗАДАЧА № 7

Для фрезерования у заготовки Д уступа по размеру L ее базируют в специальном приспособлении по установочному отверстию диаметром d и закрепляют при помощи зажимного элемента силой W. Определить величину силы закрепления, если на заготовку действуют силы резания Р_z = 320 Н и Р_y = 150 Н. Масса заготовки 7 кг, размеры: А = 50 мм, D = 180 мм, d = 160 мм. Коэффициент запаса закрепления принять равным 2, коэффициент трения по установочной плоскости 0,15.

1 – установочный элемент, 2 – зажимной элемент, 3 – фреза, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 8

Определить требуемую силу закрепления заготовки в приспособлении при фрезеровании лыски по указанной схеме установки. Диаметр заготовки Ø 50 мм, силы резания, действующие на заготовку Р_h = 120 Н; Р_v = 80 Н; М_рез = 28 Нм. Коэффициент трения по поверхностям призмы и заготовки 0,15; по прихвату и заготовке 0,18. Коэффициент запаса закрепления принять равным 2.

1 – установочный элемент корпуса, 2 – зажимной элемент, 3 – фреза, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 9

У детали Д обрабатывается верхняя плоскость. На деталь действуют силы Р₁=100Н и Р₂=60Н. Определить потребную силу закрепления детали W . Масса детали G=10кг.

ЗАДАЧА № 10

У детали Д шлифуется верхняя плоскость. Со стороны шлифовального круга на деталь действуют силы Р₁=140Н и Р₂=50Н. Определить потребную силу закрепления детали W . Масса детали G=11кг.

ЗАДАЧА № 11

Определить требуемую силу W на прихвате, необходимую для закрепления заготовки при сверлении отверстия для следующих исходных данных: осевая сила резания Р_о = 100 Н, момент М_о = 12 Нм; коэффициент трения по установочной плоскости 0,18 , по прихвату – 0,15; коэффициент запаса закрепления 2,2. Размеры: d = 60 мм, D = 100 мм, R = 65 мм. Масса заготовки 2 кг.

1– установочный элемент корпуса приспособления,

2 – прихват, 3 – сверло, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 12

Определить, какую массу должна иметь заготовка для того, чтобы сверлильную операцию можно было осуществить в приспособлении без использования зажимных устройств. На заготовку действует осевая сила резания Р_о и момент М_о, которые равны 120 Н и 10 Нм соответственно. Коэффициент трения по установочной плоскости 0,15; коэффициент запаса закрепления 2. Размеры заготовки: d = 110 мм, R = 40 мм.

1 – установочный элемент корпуса, 2 – сверло, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 13

Определить требуемую силу закрепления W . Осевая сила Р_о и момент М_о, действующие со стороны инструмента, равны 98 Н и 6,4 Нм соответственно; коэффициент трения по установочной плоскости 0,18 , по прихвату – 0,15; коэффициент запаса закрепления 2,4. Размеры заготовки: d = 60 мм, D = 100 мм, R = 65 мм.

1 – установочный элемент, 2 – зажимной элемент, 3 – сверло, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 14

Закрепление заготовки в приспособлении осуществляется с помощью трех откидных прихватов, которые прижимают заготовку к установочному элементу и обеспечивают ее неподвижность в процессе сверления осевого отверстия. Определить требуемую силу закрепления на одном прихвате при следующих исходных данных: осевая сила Р_о и момент М_о равны 98 Н и 6,4 Нм соответственно; коэффициент трения по установочной плоскости 0,18 , по прихватам – 0,14; коэффициент запаса закрепления 2,4. Размеры заготовки: d = 40 мм, D = 80 мм.

1 – установочный элемент корпуса приспособления, 2 – прихваты, 3 – сверло, Д – деталь

ЗАДАЧА № 15

Рассчитать требуемую силу закрепления W заготовки типа диска при обработке в ней отверстия. Контакт заготовки с установочным элементом происходит по кольцевой площадке с диаметрами 20 мм и 16 мм. Сила закрепления приложена к центру заготовки. Со стороны инструмента на заготовку действует осевая сила резания Р_о и крутящий момент М_о, которые равны 120 Н и 1,2 Нм соответственно. Коэффициент трения между заготовкой и установочным элементом 0,16. Коэффициент запаса закрепления принять равным 2,5.

ЗАДАЧА № 16

На вертикально-сверлильном станке в заготовке нарезается резьба. Определить возможность нарезания резьбы при следующих исходных данных: сила тяжести заготовки 340 Н; момент резания 2,1 Нм; коэффициент трения в стыке заготовка – стол станка 0,16; коэффициент запаса закрепления принять равным 2,2.

1 – стол станка, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 17

Во втулке, установленной в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне, на долбежном станке обрабатывается шпоночный паз. Рассчитать требуемую силу закрепления втулки для выполнения операции, если сила резания Р_z = 2400 Н; сила тяжести втулки 150 Н; коэффициент трения в стыке втулка – кулачок 0,18; коэффициент запаса закрепления 2. Уступов кулачки не имеют.

1 – кулачок патрона, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 18

Определить требуемую силу закрепления заготовки W. На заготовку действуют силы резания Р_v = 220 Н; Р_h = 342 Н; Р_ос = 132 Н. Масса заготовки 2,5 кг. В качестве установочных элементов используют опоры с плоской головкой. Коэффициент запаса 2,0.

1 – корпус приспособления, 2 – установочные элементы, 3 – фреза, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 19

Определите усилие на штоке пневмопривода Р_исх, если при фрезеровании требуется усилие зажима заготовки прихватом W = 800 Н (без учета потерь на трение и усилия возвратной пружины).

ЗАДАЧА № 20

В отверстии корпусной детали резцовой головкой с радиальным перемещением двух резцов растачивается канавка. Деталь контактирует с шестью опорами.

Определить требуемую силу закрепления W , если на деталь действует крутящий момент М_кр=240Нм.

1 – установочные элементы, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 21

В отверстии корпусной детали резцовой головкой с радиальным перемещением двух резцов растачивается канавка. Деталь контактирует с шестью опорами.

Определить потребную силу закрепления W , если на деталь действует крутящий момент М_кр. Расчет произвести с учетом сил трения в местах контакта детали с опорами.

1 – установочные элементы, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 22

Установить возможность использования магнитной плиты для выполнения операции шлифования у заготовки наибольшей по габаритам плоскости при следующих условиях: размеры заготовки 100х80х32 мм; сдвигающая сила со стороны шлифовального круга 150 Н; коэффициент трения между заготовкой и плитой 0,15; сила тяжести заготовки 20 Н; удельное притяжение плитой 0,5 МПа; коэффициент запаса закрепления 2.

ЗАДАЧА № 23

Определить необходимое усилие зажима W при фрезеровании паза. Заготовка закрепляется двумя прихватами. Составляющие силы резания: Р₁ = 700 Н, Р₂ = 450 Н. Значение коэффициента надежности закрепления k_з = 1,5.

ЗАДАЧА № 24

Определить необходимое усилие на штоке пневмопривода Р_исх. на токарной операции при базировании на гладкой, жесткой оправке, если Р_z = 100 Н, коэффициент трения f = 0,12 , коэффициент запаса k₃ = 1,8 .

ЗАДАЧА № 25

При протягивании у лопатки боковых поверхностей замка типа ласточкин хвост упор 1 не может воспринять большие силы резания ввиду невозможности обеспечения высокой жесткости при его малых размерах. Конструктор решил, что упор должен воспринимать 1/3 величины силы резания, оставшимся 2/3 должны противодействовать силы трения. Такой способ установки заготовки уменьшает вероятность повреждения ее поверхностей. Требуется рассчитать потребную силу закрепления заготовки, если сила резания Р = 1600 Н, коэффициенты трения и запаса закрепления равны соответственно 0,18 и 2,0.

1 – упор; 2, 3 и 4, 5 – установочные элементы, симметрично перемещающиеся; 6, 7 – базирующие элементы; 8, 9 – подводимые опоры (для жесткости); Д – заготовка

ЗАДАЧА № 26

Определить требуемую силу закрепления W заготовки Д, в которой на вертикально-сверлильном станке одновременно обрабатываются с помощью многошпиндельной головки три отверстия по представленной схеме.

Осевая сила резания со стороны одного сверла Р_о = 300 Н; крутящий момент от одного сверла М_о = 10 Нм; коэффициент трения между опорами и заготовкой 0,2; диаметр окружности, на которой расположены опоры, D = 200 мм; коэффициент запаса закрепления равен 2.

ЗАДАЧА № 27

У детали Д, установленной на вакуумном приспособлении, полируется плоскость А. На деталь действует сдвигающая сила Р = 7 Н. Установить возможность выполнения операции, если атмосферное давление 0,1 МПа, давление в вакуумной полости 0,02 МПа, коэффициент трения в стыке деталь – приспособление 0,12. Коэффициент запаса закрепления принять равным 1,5. Установочная плоскость вакуумного приспособления Б имеет 6 отверстий Ø 10 мм и 2 отверстия Ø 20 мм.

ЗАДАЧА № 28

У детали Д, установленной на вакуумном приспособлении, полируется плоскость А. На деталь действует сдвигающая сила Р = 8 Н. Установить возможность выполнения операции, если атмосферное давление 0,1 МПа, давление в вакуумной полости 0,03 МПа, коэффициент трения в стыке деталь – приспособление 0,14. Коэффициент запаса закрепления 2. Установочная плоскость вакуумного приспособле-ния Б имеет 3 отверстия Ø 15 мм.

ЗАДАЧА № 29

В заготовке Д при ее установке на вакуумном приспособлении шлифуется поверхность А. Требуется определить возможность выполнения операции, если действующая со стороны шлифовального круга сила Р = 5 Н. Давление воздуха в вакуумной полости 0,07 МПа, атмосферное давление 0,1 МПа. Коэффициент трения в стыке деталь – приспособление 0,2; коэффициент запаса закрепления 2; сила противодействия резинового уплотнения 120 Н. Силой тяжести заготовки пренебречь.

ЗАДАЧА № 30

На зубодолбежном станке на заготовке шестерни, установленной на оправке, нарезают зубья. Определить требуемую силу закрепления заготовки, если D₁ = 90 мм, D₂ = 60 мм, сила Р₁ = 2500 Н, окружная сила Р₂ = 1800 Н, коэффициент запаса закрепления равен 2.

1 – оправка, 2 – шайба, 3 – гайка, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 31

Для фрезерования торцов заготовок предложено двухместное приспособление. Заготовки базируются на призме и закрепляются при помощи плоского прихвата. Определить требуемую силу закрепления каждой заготовки и суммарную силу, которую должен развивать прихват. Задачу решить в общем виде.

1- двухместная призма, 2 – прихват, 3 – зажимной механизм,

4 – упоры, 5 – фреза, Д – заготовка

ЗАДАЧА № 32

Для фрезерования паза на заготовках была предложена конструкция многоместного приспособления. Заготовки базируются на призмах и закрепляются при помощи зажимной планки. Определить требуемую силу закрепления заготовки. Задачу решить в общем виде.

1 – многоместная призма, 2 – планка прижимная, 3 – упор, 4 – фреза, Д – заготовка

Вопросы для контроля знаний

1. Какие силы действуют на заготовку в процессе обработки?

2. Что представляют собой силы резания? Их действие на заготовку.

3. Поясните термин «требуемая сила закрепления».

4. С какой целью проводится силовой расчет приспособлений?

5. Назовите основные этапы методики расчета зажимных устройств.

6. Что такое расчетная схема? Её назначение и содержание.

7. Что представляет собой коэффициент запаса закрепления? Особенности его определения.

8. Как и для чего составляют уравнения равновесия? От чего зависит их количество?

9. Как учитываются силы и моменты трения при силовых расчетах станочных приспособлений?

10. Особенности силовых расчетов вакуумных приспособлений.

11. Принцип работы пневмогидравлических приводов, метод расчета исполнительных размеров.

12. Определение места приложения усилия зажима и направление действия силы зажима.

13. Конструктивные решения, позволяющие сократить вспомогательное время при использовании винтовых зажимов, связанное с раскреплением заготовки.