Классификация установочных элементов приспособлений.

Опоры делятся на жесткие, самоустанавливающиеся и регулируемые. Жесткие опоры являются основными в установочной системе и применяются в виде штырей и пластин.

Жесткие опоры:

1Опорные штыри (выполняются с плоской сферической или насеченной головкой).

2Опорные пластины ( изготовляются двух типов :плоские и с косыми пазами).

3Опорные призмы

4Пальцы

5Жесткие оправки

6Центры.

Самоустанавливающиеся основные опоры имеют две, реже три опорные точки и вводятся иногда в конструкцию взамен одной или двух жестких опор. Самоустанавливающиеся опоры усложняют приспособление и применяются лишь В специальных случаях. Так, например, при базировании плоскостями бобышек, расположенных в виде четырехугольника, необходимо одну из основных жестких опор заменять двухточечной. Иногда такая необходимость возникает при базировании ступенчатой плоскостью и т.п.

Регулируемые винтовые опоры, применяются в качестве основных или вспомогательных опор. Самоустанавливающиеся и подводимые вспомогательные опоры применяются дополнительно к основным и используются в случаях, когда необходимо повысить жесткость и устойчивость детали.

Конструкции установочных элементов

В качестве установочных элементов применяют опоры, которые могт быть основными или вспомогательными. Основными называются опоры, координирующие обрабатываемую деталь в 3-х взаимно перпендикулярных плоскостях, т.е. опоры, лишающие деталь всех степеней свободы относительно приспособления.

Так как опоры воспринимают кроме веса детали еще и силы зажима и силы резания, которые могут быть значительны, то их изготавливают из высокопрочных, износостойких материалов. Поэтому для опор применяют сталь 20Х или сталь 20 с цементацией рабочих поверхностей опор на глубину 0,8 – 1,2 мм и закалки до твердости HRC 58 – 62.

Рабочие поверхности для обеспечения лучшего прилегания к ним обрабатываемой детали должны быть по возможности небольших размеров. Для легкой и быстрой смены опор в случае износа или повреждения необходимо обеспечить свободный доступ к ним.

Основные опоры должны находиться на наибольшем расстоянии друг от друга так, чтобы направление усилия резания, зажима и центр тяжести детали находились в пределах опорного треугольника. Основные опоры могут быть постоянными и регулируемыми.

8.Опора станочного приспособления – составная часть приспособления с несущими поверхностями, которые сопрягаются с базами установленной заготовки.

Опоры применяют для базирования деталей по плоскости. Классификация опор приведена на рис. 4.25. Примеры конструкций основных жестких постоянных опор приведены на рис. 4.26.

Рис. 4.25. Классификация опор

Рис. 4.26. Опоры жесткие:

а – с плоской головкой; б – со сферической головкой; в – с насеченной головкой; г – с переходной втулкой

Опоры в корпусе приспособления устанавливают с гарантированным натягом по посадке или . Опорные площадки в корпусе под головки оправок должны слегка выступать. Они обрабатываются одновременно, чем обеспечивается их расположение в одной плоскости. Оправки после их запрессовки также шлифуются одновременно, в связи с чем у оправок по размеру высоты головки остается припуск равный 0,2…0,3 мм на шлифование после сборки.

Иногда в отверстия корпуса под оправки запрессовывают стальные закаленные втулки (рис. 4.26, г). Торцы втулок одновременно шлифуют, обеспечивая необходимую плоскостность. Этим обеспечивается взаимозаменяемость штырей при которой отпадает необходимость шлифовать их установочные поверхности при сборке и сокращается время на ремонт приспособлений. В отверстия втулок штыри устанавливают по посадкам или .

Опорные пластины (рис. 4.27) по сравнению с опорами (см. рис. 4.26) дают большую жесткость контакта детали с приспособлением, поэтому они применяются для тяжелых деталей весом более 40 КН). Недостаток опорных пластин – неопределенность базирования. В том случае, если деталь имеет неплоские базовые поверхности, происходит ее деформация.

Вопрос 9

Установочными элементами в приспособлениях называются детали и механизмы, обеспечивающие правильное и однообразное расположение обрабатываемых заготовок относительно инструмента. Положение детали в приспособлении определяется опорами, на которые заготовка устанавливается, а затем прижимается при ее закреплении. Опорами могут служить установочные штыри, пластины, призмы, пальцы и другие детали. Опорные призмы, особенности конструкций, область применения.

При базировании заготовок по цилиндрической поверхности используется установка заготовки на призму.

Призмой называется установочный элемент с рабочей поверхностью в виде паза, образованного двумя плоскостями, наклоненными друг к другу под углом.

В приспособлениях используют призмы с углами a, равными 60°, 90° и 120°. Наибольшее распространение получили призмы с a=90°. Призмы с a=120° применяют, когда заготовка не имеет полной цилиндрической поверхности и по небольшой дуге окружности нужно определить положение оси детали. Заготовка, помещенная на таких призмах, имеет небольшую устойчивость. Призмы с углом a=60° применяют для повышения устойчивости в том случае, когда имеются значительные силы резания, действующие параллельно оси призмы.

Призмы крепятся к корпусу 2 штифтами и 2 винтами, такое крепление необходимо для обеспечения точности установки призмы по отношению к корпусу приспособления..Установочные пальцы служат для быстрого и удобного фиксирования и компоновки деталей и монтажных элементов.

Виды установочных пальцев:

-пальцы установочные с упором;

-пальцы установочные цилиндрические срезанные;

-пальцы установочные цилиндрические сменные;

-пальцы установочные цилиндрические высокие;-пальцы установочные с головкой к плитам.1 – заготовка; 2 – закаленные пластины; 3 – корпус призмы;

4 – основание.

Используют для установки по наружным цилиндрическим поверхностям. Их преимущество в том, что заготовки большого диапазона диаметров находятся всегда в биссекторной плоскости призмы.

Цельная призма (рис. 2.5, а) применяется для заготовок с диаметром до 100 мм. ГОСТ – 12195-66.

Призма с закаленными пластинами (рис. 2.5, б) - применяется при Æ > 100мм. Призму изготавливают литой или сварной, оснащенной закаленными пластинами на рабочих поверхностях. ГОСТ – 12197-66.

Материал цельной призмы: сталь 20Х, HRC 55…60;

Материал сварной призмы: сталь Ст3-Ст5.

Материал литой призмы: чугун СЧ 18.

Материал пластин: сталь 20, сталь 20Х, HRC 55…60;

При установке необработанных заготовок используют призмы ножевые с узкими рабочими плоскостями для уменьшения точек контакта.

Пальцы

Служат для установки призматических или иных заготовок, имеющих плоские поверхности, по отверстиям имеющимся в этих полуфабрикатах.

Рис 2.6 Пальцы

1 – заготовка; 2 – пальцы; 3 – штырь опорный;

4 – корпус приспособлений.

Пальцы устанавливаются в корпусе приспособления с натягом, обычно используется 2 пальца. При этом поверхность одного из пальцев выполняют срезанной для удобства установки и снятия. ГОСТ – 12209-66, ГОСТ – 12210-66.

Материал пальцев: сталь У8А, HRC 55…60

Æ пальцев до 50мм.

Вопрос 10

1. Зажим не должен вызывать смещение заготовки, нарушая её положение, достигнутое базированием.

2. Зажим не должен деформировать заготовку, портить её поверхности.

3. Закрепление и открепление заготовок должно производиться с минимальной затратой сил и времени. При использовании ручных зажимных устройств усилие руки не должно превышать 150Н.

4. Зажимные устройства по возможности не должны воспринимать силы резания.

5. Зажимные устройства должны быть надежными в работе, простыми по конструкции и удобны в обслуживании.

Выполнение данных требований связано с правильным определением величины, направления и места положения сил зажима.

При выборе направления действия силы необходимо учитывать следующие правила:

1. Для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного ее сдвига зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента.

2. При базировании по нескольким базовым поверхностям сила зажима должна быть направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта;

3. Направление силы зажима должно совпадать с направлением веса заготовки и с направлением силы резания (рис.4.1).

Рис. 4.1.

При выборе места приложения силы зажима необходимо учитывать следующие правила:

1. Для того, чтобы сила зажима не сдвигала и не опрокидывала заготовку необходимо, чтобы точка приложения силы проектировалась на установочный элемент или в многоугольник, образованный линиями, соединяющими установочные элементы (рис.4.2) – лежала на участке поверхности заготовки, параллельной поверхности установочного элемента воспринимавшего нагрузку (рис.4.3).

Рис.4.2

Рис.4.3

2. Сила зажима с реакциями опор не должна создавать изгибающих моментов, деформирующих заготовку (рис.4.4).

Рис.4.4

3. Точка приложения силы зажима должна находиться по возможности ближе к месту обработки.

Рис.4.5.

сновное назначение зажимных устройств состоит в обеспечении надежного контакта заготовки с установочными элементами и предупреждении ее смещения и вибраций в процессе обработки.

Зажимные устройства используются также для обеспечения правильной установки и центрирования заготовки. В этом случае выполняют функцию установочно-зажимных элементов. К ним относятся самоцентрирующие патроны, цанговые зажимы и др. устройства. Заготовка может не закрепляться, если

1) обрабатывается тяжелая деталь (устойчивая), по сравнению с весом которой силы резания незначительны.

2) сила, возникающая в процессе резания, приложена так, что не нарушает установки детали.

В процессе обработки на заготовку могут действовать следующие силы:

1) силы резания, которые могут быть переменными вследствие разного припуска наобработку, свойств материала, затупления режущего инструмента;

2) вес заготовки (при вертикальном положении детали);

3) центробежные силы, возникающие в результате смещения центра тяжести детали относительно оси вращения.

4)

инерционные силы, имеющие место при возвратно-поступательном движении.

К зажимным устройствам приспособлений предъявляются следующие основные требования:

1) При закреплении заготовки не должно нарушаться ее положение, достигнутое установкой;

2) Силы зажима должны исключать возможность перемещения детали и ее вибрацию в процессе обработки;

3) Деформация детали под действием зажимных сил должна быть минимальной.

4) Смятие базирующих поверхностей должно быть минимальным, поэтому усилие зажима должно быть приложено так, чтобы деталь прижималась к установочным элементам приспособления плоской базирующей поверхностью, а не цилиндрической или фасонной.

5) Зажимные устройства должны быть быстродействующими, удобно расположенными, просты по конструкции и требовать минимальных усилий от рабочего.

6) Зажимные устройства должны быть износоустойчивыми, а наиболее изнашиваемые детали – сменными.

7)

Силы зажима должны быть направлены на опоры, чтобы не деформировать деталь, особенно нежесткую.

11. Основное назначение зажимных устройств заключается в обеспечении надежного контакта заготовки с установочными элементами и предупреждении ее смещения и вибраций в процессе обработки.

Классификация зажимных устройств:

Зажимные устройства разделяют на простые и комбинированные. К простым относят винтовые, клиновые, эксцентриковые, рычажные и некоторые другие устройства. Их обычно называют зажимами.

Комбинированные зажимные устройства состоят из нескольких простых, например, винторычажные, эксцентрикорычажные, клинорычажные

Простые или комбинированные зажимные устройства в сочетании с пневматическими, гидравлическими или другими механизированными приводами называют механизированными усилителями.

По степени механизации зажимные устройства классифицируют на ручные, механизированные и автоматизированные.

Технические требования:устройства должны быть надежными в работе, просты по кон­струкции и удобны в обслуживании; не должны деформировать закрепляемые заготовки и портить их поверхности; закрепление и открепление заготовок должно быть с минимальной затратой сил и времени; они должны обеспечивать равномерный зажим заготовок, особенно в многоместных приспособлениях; зажимные устройства не должны сдвигать заготовку при ее закреплении и по возможности воспринимать силы резания.

41. Величину потребных сил зажима определяют решая задачу статики на равновесие твердого тела под действием всех приложенных к нему сил и моментов.Расчет сил зажима производится в 2-х основных случаях:

-при использовании имеющихся универсальных приспособлений с зажимными устройствами, развивающими определенную силу;

-при конструировании новых приспособлений.

В первом случае расчет зажимной силы носи проверочный характер. Найденная из условий обработки необходимая зажимная сила должна быть меньше или равна той силе, которую развивает зажимное устройство используемого универсального приспособления. Если это условие не выдерживается, то производят изменение условий обработки в целях уменьшения необходимой зажимной силы с последующим новым проверочным расчетом. Во втором случае методика расчета зажимных сил заключается в следующем:

- Выбирается наиболее рациональная схема установки детали, т.е. намечается положение и тип опор, места приложения сил зажима с учетом направления сил резания в самый неблагоприятный момент обработки. - На выбранной схеме стрелками отмечаются все приложенные к детали силы, стремящиеся нарушить положение детали в приспособлении (силы резания, силы зажима) и силы, стремящиеся сохранить это положение (силы трения, реакции опор). При необходимости учитываются и силы инерции. - Выбирают уравнения равновесия статики, применимые к данному случаю и определяют искомое значение величины сил зажима Q₁. - Приняв коэффициент надежности закрепления (коэффициент запаса), необходимость которого вызывается неизбежными колебаниями сил резания в процессе обработки, определяется фактически потребная сила зажима:

К-коэффициент запаса

42. Рассмотрим основные случаи воздействия на заготовку сил резания и сил зажима.

1. Сила зажима Q и сила резания Р действуют в одном направлении и прижимают заготовку к установочным элементам приспособления (см.рис.а). Если сила Р не вызывает сдвигающих сил, то Q=0. Это идеальный случай. На практике всегда возникает какая-либо сдвигающая, опрокидывающая или проворачивающая сила.

2. Действия сил резания и сил зажима противоположны по направлению (см.рис.б). В этом случае величина силы зажима определится из равенства Q = Р. Величину сил резания находят по формулам теории резания, исходя из конкретных условий обработки. Чтобы обеспечить надёжность зажима, силы резания увеличивают на коэффициент запаса k. Этот коэффициент учитывает изменение условий в процессе обработки, прогрессирующее затупление инструмента и связанное с ним увеличение сил резания, неоднородность обрабатываемого материала и т.п.

3. Заготовка базируется на установочных элементах и прижимается к ним силой Q, а сила резания Р действует перпендикулярно к ней (рис. в), то есть стремится сдвинуть заготовку с установочных элементов. Силу резания уравновешивает сила трения F_тp, создаваемая силой Q. По закону Амонтона-Кулона, сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления:

f - коэффициенты трения между трущимися поверхностями.

43.Винтовые зажимные устройства широко применяются при закреплении заготовок . Они выполняются в виде отдельного нажимного винта, приводимого в движение рукояткой или ключом. Закрепление при помощи винтовых зажимов происходит при силовом контакте закрепляемого объекта с торцом винта или его наконечником (пятой).

К недостаткам винтовых зажимов относят сравнительно большие затраты времени на закрепление и отжим заготовок.

К достоинствам относят простоту, универсальность и безотказность в работе.

46.Пневматический привод (пневмопривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха. Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор (генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель.

Разновидности пневмоприводов:

- по виду движения выходного звена – поступательного, поворотного и вращательного движения;

- по способу регулирования – с ручным и автоматическим регулированием;

- по задачам регулирования – стабилизированные, программные и следящие.

Достоинства:

· возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом, такие системы иногда используют вместо пиропатронов, есть системы, где давление в баллоне достигает 500 МПа;

· простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;

· быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);

· пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды;

· в сравнении с гидроприводом — способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального в шахтахи нарудниках;

· в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды.

Недостатки:

· высокая стоимость пневматической энергии по сравнению с электрической (примерно в 3-4 раза), что важно, например, при использовании пневмопривода в шахтах;

· ещё более низкий КПД, чем у гидропривода;

· низкие точность срабатывания и плавность хода;

возможность взрывного разрыва трубопроводов или производственного травматизма, из-за чего в промышленном пневмоприводе применяются небольшие давления рабочего газа (обычно давление в пневмосистемах не превышает 1 Мпа.

47.Совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии, называется гидроприводом. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объемные. В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В объемных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

К основным преимуществам гидропривода относятся:

· возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки;

· простота управления и автоматизации;

· простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок;

· надёжность эксплуатации;

· большая передаваемая мощность на единицу массы привода; в частности, масса гидравлических машин примерно в 10-15 раз меньше массы электрических машинтакой же мощности;

· возможность получения больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;

· возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;

· упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.

К недостаткам гидропривода относятся:

· утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры;

· нагрев рабочей жидкости при работе, что приводит к уменьшению вязкостирабочей жидкости и увеличению утечек;

· более низкий КПДчем у сопоставимыхмеханических передач;

· необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости необходимость защиты гидросистемы от проникновения в неё воздуха;

· пожароопасность в случае применения горючих рабочих жидкостей, что налагает ограничения, например, на применение гидропривода в горячих цехах;

· зависимость вязкостирабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды.

48.Диафрагменный пневматический привод представляет герметичную камеру, разделенную диафрагмой на две рабочие полости. Силовой шток соединяется с диафрагмой с помощью одного или двух дисков. Так же как и поршневые, пневматические диафрагменные приводы по принципу действия бывают односторонними и двухсторонними, а по конструкции в зависимости от требуемой на штоке силы одиночными, сдвоенными и т. д. У привода одностороннего действия при заполнении воздухом рабочей полости происходит закрепление обрабатываемой заготовки.

Недостаткомдиафрагменных силовых устройств является небольшая величина хода штока и нестабильность усилия на штоке; величина этого усилия зависит от степени выдвижения штока.

Достоинствадиафрагменных приводов по сравнению с поршневыми следующие:

1) компактность, простота конструкций и малый вес;

2) отсутствие трущихся частей.

49.Пневмогидравлический привод состоит из двух цилиндров - пневматического и гидравлического. Сжатый воздух, поступающий в пневматический цилиндр, перемещает поршень и шток влево, вследствие чего создается давление в гидравлическом цилиндре. В этом случае шток является поршнем гидравлического цилиндра большого давления. Давление масла перемещает поршень.

Принципиальная схема пневмогидравлического привода. Сжатый воздух подается в цилиндр 1, шток которого яв­ляется поршнем гидроцилиндра 2.Масло из цилиндра 2поступает по трубопроводу 3в гидроцилиндр 4,шток которого создает силу F.Об­ратный ход поршней цилиндров 1и 4происходит за счет усилий пру­жин 5и 6. Если рабочий ход поршней велик, то обратный ход может осуществляться сжатым воздухом. Резервуар 7предназначен для по­полнения утечек масла в системе. Конструктивно вся схема может быть реализована либо в виде единого бло­ка, либо с отдельно вынесенным гидроцилиндром 4.Во втором случае компактный цилиндр 4устанавливают вместе с исполнительным органом, а блок цилиндров 1и 2располагают вне рабочей зоны оборудования.

Отношение (D_в/d_г)²называется коэффициентом усиления.

51.Принцип устройств с гидропластмассой основан на равномерной пepeдaчe давления гидропластмассы на центрирующие и зажимные элементы (на плунжеры или на стенки центрирующей втулки). Зажимные устройства с гидропластмассой обеспечивают надежное закрепление и точное центрирование обрабатываемых заготовок. Применение гидропластмассы в зажимных устройствах упрощает их конструкцию, значительно уменьшает габариты, снижает трудоемкость и стоимость их изготовления. Особенно хорошие показатели имеют зажимные устройства с гидропластмассой для получистовых, чистовых и отделочных операций, требующих высокой точности обработки. Надежность работы зажимного устройства с гидропластмассой в значительной степени зависит от правильно выбранных размеров ее основных элементов: центрирующей втулки, плунжеров и нажимных винтов. Центрирующая втулка в зажимном устройстве является одновременно базирующим элементом, посредством которого происходит точная установка обрабатываемой заготовки, и зажимным элементом, производящим закрепление обрабатываемой заготовки. Поэтому ее конструкция и размеры должны обеспечить достаточную ее деформацию по окружности и технологически правильный зажим детали с силой, превышающей силу резания при обработке.

Гидропластмассовое зажимное устройство для закрепления обрабатываемой заготовки по внутреннему диаметру представлено на рисунке. Заготовка устанавливается на центрирующую втулку 1 базовым отверстием. Для закрепления заготовки сжатый воздух подается в пневматический привод (на фигуре не показан), который через шток 2, рычаг 8 и плунжер 4 оказывает давление на гидро- пластмассу 5, Каналы зажимного устройства заполняются гидропластмассой через отверстие под пробку, а для выхода воздуха в моменты заполнения рабочих каналов гидропластмассой служат отверстия под винты 7.