Розглянемо декілька схем до розрахунків сили затиску
1. Затискуючий пристрій, який запобігає переміщення заготовки від дії сил.
1 – деталь;
2 - опора
W – зусилля затиску;
P – сила різання в одному напрямку – потрібна мінімальна сила затиску
P=W=Wmin
сили діють в різному напрямі
W=KP
перпендикулярно, силі різанняпротидіють
сили тертя між нижньою базовою поверхнею
і опорними штирями, верхньою площиною
і затискуючим елементом
Wf1+Wf2=KP звідки W=KP /(f1 + f2)
деf1 і f2- коефіцієнти тертя
Якщоf1 =f2 = 1,0 , тоді сила затиску : W= 5KP
Коефіцієнт тертя слід приймати:
=0,1-0,16 – при контакті обробленою поверхнею деталі з площиною;
- при контакті необробленою поверхнею з нарізною гартованою поверхнею опорного елемента;
=0,2-0,3 – при контакті обробленою поверхнею зі сферичною поверхнею;
=0,115 – кут підйому метричної різьби = 
Для циліндричних деталей, які встановлені на призмах
при переміщенні тіла по ролику
d– діаметршарнірної осі ролика
D– діаметр ролика
сила затиску W прижимає деталь
до опори, при цьому одна сила
різання 
діє в одному напрямі
з силою затиску і притискуєдеталь
до нижньої опори,
а 
перпендикулярна до W,
переміщенню протистоять сили тертя
|
|
|
сила затиску визначається відношенням
а з коефіцієнтом запасу приК >1
Деталь затиснута горизонтально
діючою силою W.
Віддаль між силою затиску і
силою реакції від бокового упора
вибирають таким чином, щоб
оброблювальна деталь надійно
була притиснута до установчих опор.
На затиснуту деталь діють сили затиску, реакції 
і R від установчих і затискуючих опор і сили тертя F, 
і 
між поверхнями деталі, установчими і затискуючими елементами пристосування
Прирівнюючи силу моментів відносно точки О нулю, знайдемо силу
Сума моментів всих сил відносно точки О
тоді
Контрольні запитання:
1. Призначення затиску
2. Які бувають: ручні, механічні, автоматичні
3. Вимоги
4. Ручні: клинові, ексцентрикові, важільні
5. Схеми зусилля
Заняття 15-16(4години)
Практична робота №2
ТЕМА: Затискуючі елементи пристосувань
Зміст:
1. Розрахувати зусилля затиску заготовки.
2. По заданому типу виробництва вибрати тип затискую чого пристрою і визначити його основні розміри.
3. Підібрати затискуючий механізм по типу.
|
|
|
4 Відповісти на контрольні питання.
Провести відповідно методичним вказівкам
Заняття №17(2 години)
Тема 5: Установчо - затискні пристрої пристосування
Зміст: 1 Види установчо – затискних пристроїв
2 Їх призначення , конструкції та принцип дії
3 Формули для визначення зусилля затиску
Мета заняття: Установчо - затискуючи механізми застосовують для підвищення точності положеннякоординатної системи технологічної бази, відносно координатної системи пристосування при установці.
Література (2, с. 105-124)
Установчо - затискні механізми застосовують для підвищення точності положеннякоординатної системи технологічної бази, відносно координатної системи пристосування при установці. Такі механізми виконують одночасно функції установчих і затискуючих елементів. Тому такі установочні елементи в механізмі повинні бути рухливі в напрямку затиску і виготовлені з високою точністю.
Установчо – затискуючи механізми можуть бути орієнтируємі – тобто визначають одну площину симетрії деталі і самоцентруючими – визначають дві взаємно перпендикулярні площини.
а) в) 
|
|
|
А А1 В1 В
Рисунок 1 - Принципові схеми орієнтуючих механізмів
Принцип дії орієнтируючого механізму (рисунок 1).
Два елемента 1 і 2 переміщаються в напрямку Х. На їх рух накладають три умови:
- різнонаправленість;
- одночасність;
- рівна швидкість.
При проектуванні і виготовленні пристосування положення цієї площини точно витримують відносно якоїсь поверхні корпуса, а при установці заготовки в пристосуванні домагаються поєднання з нею координатної площини технологічної бази заготовки.
Принцип дії самоцентруючихмеханізмів.
Для визначення положення двох координатних площин технологічної бази в механізмі потрібно мати не менше трьох елементів (рисунок 2), які переміщаються до центру О або від нього одночасно і з однаковою швидкістю; при двох елементах, які переміщаються, вони повинні бути виготовлені у вигляді призми (рисунок 1б)
Самоцентруючі механізми застосовують в тих випадках, коли вимагається забезпечити високуточністьрозмірів, заданих на деталі від осі технологічної бази.
а) б)
|
|
|
Рисунок 2 – Схеми самоцентруючих механізмів
Якщо обробляти циліндричну деталь в трьох кулачках – два з яких нерухомі, а третій затискує заготовку (рисунок 2а), тоді за рахунок похибки базового діаметра утворюється неспіввісністье обробляємої і базової поверхні
Трьохкулачковий патрон.
Три умови:
- рівнонаправленість;
- одночасність;
- рівна швидкість.
Вісь базової поверхні заготовки співпадає з віссю патрона.
Крім великої співвісності самоцентруючий механізм забезпечує рівномірну глибину різання t , це дає змогу зменшувати припуск на обробку.
Застосування установчо–затискних механізмів дозволяє витримувати не тільки розміри від технологічної бази, а й від геометричної вісі деталі. Необхідність в цьому виникає:
- якщо потрібно розподілити допуск між декількома розмірами на відстані від якої задані розміри (рисунок 1а);
- якщо витримують два розміри А і В, установча база 1, то похибка для розміруА =>εδА= 0, для розміру В =>εδВ =2δС .
А при застосуванні орієнтируючого механізму (рисунок 1в) похибка базування для розмірів А і В=>εδА=εδВ = δС ,що підвищує точність обробки.
Положення обробляючої поверхні задано відносно вісі деталі (рисунок 1б).
Потрібно обробити два отвори, симетрично розташованих відносно центру деталі О. При застосуванні любої бази технологічної в координатному напрямку любих поверхонь заготовки призведе до похибки базування розміру 
, а застосування самоцентруючого механізму зведе похибку до нуля.
Похибку установки заготовки в самоцентруючому пристосуванні називають похибкою центрування, так як вісі базової поверхні і вісі обробленої поверхні не співпадають, тому що з’являється знос і неточність виготовлення деталей механізму самоцентрування.
Самоцентруючі механізми розрізняються між собою формою робочої поверхні рухомих елементів і конструкцією механізму, який забезпечує взаємо зв’язаність їхніх рухів.
Розрізняють по першому признаку: призматичні і кулачкові механізми (форма поверхні);
по другому признаку : гвинтові, реєчно-важельні,реєчно-зубчасті, спірально-рейкові, клиноплунжерні, клиношарикові, з пружнодеформіруючими елементами (цангові, мембранні, гідропластові).
Визначають їх за двома характеристиками: похибкою центрування і величиною, яку створює сила затиску.
Гвинтовімають велику погрішність центрування (0,3—0,5 мм). В той же час за допомогою цього механізму можна створити велику силу затиску, легко скомпонувати з механізованим приводом, тому їх широко застосовують на чорнових і напівчистових операціях.
Рейково-зубчасті механізми використовують в лещатах замість гвинтових для забезпечення зустрічного переміщення призм.
Погрішність центрування цих механізмів подібна з погрішністю гвинтових механізмів
Затискачіреєчно-важельні складаються з рейки 3,рейкового зубчатого колеса 5,встановленого на валу 4,і важеля (рукоятки) 6.Обертаючи рукоятку проти годинникової стрілки, опускають рейку і через проміжну деталь (наприклад, плиту 2)або безпосередньо закріплюють оброблювану заготівку 1. Величина сили затиску залежить від сили N,прикладеної на рукоятці. Для того, щоб зберегти одержану силу затиску, після зняття руки робітника з рукоятки в механізм вводять замикаючий пристрій (замок). Останній попереджає зворотний поворот рейкового зубчатого колеса під впливом пружних сил, що виникли в ланках системи, що передає силу затиску.
Рисунок 3 - Схема реєчно- важільного затиску
Спірально-рейкові механізми використовують для переміщення кулачків в токарних патронах.
Клиноплунжерні механізми часто використовують в патронах для токарної обробки для центрування як по внутрішній, так і зовнішнійциліндровій поверхні. Схема механізму приведена на рисунку 4.
|
|
Рисунок 4 - . Схема клиноплунжерного токарного патрону
Три плунжера2,розташовані під кутом 120° один до одного,переміщаються в трьох радіальних пазах корпуса 1. Переміщення плунжеровздійснюється клином 3,що має відповідно три клинові скоси. Клин 3сполучений з штоком силового приводу. При русі клину 3влівоплунжери розходяться, центрують і закріплюють заготівку. При русі клину 3вправоплунжери сходяться до центру під дією зусилля стиснення пружини 4.
Силу тяги приводу W,необхідну для забезпечення сили затиску Q,можна визначити по формулі прийнявши, що tgφ2=0, оскільки клин 3під дією трьох однакових сил, що сходяться в його центрі, як би плаває, не притискаючись до направляючих:
Погрішність центрування в клиноплунжерних механізмах складає 0,2—0,5 мм. Тому патрони з такими механізмами звичайно застосовують для установки по чорних базах на чорнових операціях. Токарні патрони з клиноплунжерними кулачками виконують згідно ГОСТ 16886.
Клиношарикові механізми застосовують в пристосуваннях токарних і шліфувальних верстатів при базуванні по внутрішній і зовнішній циліндричній поверхні. Принципова схема патрона для центрування по зовнішньому циліндру приведена рисунку 5а. У корпус патрона 1запресована конусна втулка 2,по конусу якої перекочуються шарики3,розташовані в сепараторі 4. Від випадання шариків оберігає шайба 5. При русі обойми під дією сили приводу вліво шарики3подібно плунжерам зміщуються до центру, центрують і затискують заготівку 6.Переваги такого механізму в порівнянні з клиноплунжерними є зменшення втрат на тертя в направляючих плунжерах (шариках) і підвищення точності центрування за рахунок зменшення числа кінематичних ланцюгів(шарики замість центрального
Рисунок 5 Схема клиношариковогосамоцентрируючого патрона
клину і плунжерів) і підвищення їх точності при виготовленні. Силу затиску таким механізмом можна визначити з схеми на рисунку 5б.
В момент затиску найбільша сила тертя виникає в точці контакту кульки з конусною втулкою, оскільки N >Q>W. Під дією цієї сили кулька котиться по конусу, прослизаючи в сепараторі і на заготівці.
Сила затиску
З формули видно, що клиношариковий механізм дає велике передавальне відношення сил і може розвивати значну силу затиску Q.Проте величина використовуваної при нормальній роботі сили Qзалежить від площі контакту між шариками і заготівкою (точка) і можливістю у зв'язку з цим пластичної деформації її поверхні. Такі механізми застосовують на операціях з невеликими силами різання.Кут конуса а вибирають в межах 5—10°.
При установці довгих деталей застосовують дворядне розташування роликів в одному або різних сепараторах.
Широке поширення шарикові патрони набули на фінішнихопераціяхшліфування базових отворів зубчатих коліс. На цих операціях забезпечується висока співвісність зубчатого вінця і отвору за рахунок установки зубчатого колеса по евольвентних поверхнях зубів.
Механізми зпружньодеформіруючимиелементами.
Самоцентруючі механізми мають значну погрішність центрування, Яка визвана великим числом сполучень деталей, що забезпечують зустрічне переміщення установчих елементів. Найбільшу точність центрування дають механізми, установчі елементи яких об'єднані в одну деталь і переміщаються в межах її пружної деформації. Такий механізм можна виготовити звисокою точністю і забезпечити точність пружного переміщення окремих частин. Тому цю групу механізмів називають прецизійними. До них відносяться цангові, мембранні і гідропластові механізми.
Цангаминазиваються розрізні пружині втулки, які можуть центрувати заготівки по зовнішній і внутрішній поверхнях. Цангові механізми використовують для центрування і затиску прутковогоматеріалу різного профілю і окремих заготівок.
На рисунку 6а і б приведені конструкції цангових механізмів для центрування по зовнішньому діаметру: тягнучацанга, яказастосовуються для закріплення штучних заготівок (для орієнтування заготівки в осьовому напрямі всередині цанги встановлений упор); штовхаючацанга, найчастіше вживаною для закріплення пруткового матеріалу (для фіксації прутка в осьовому напрямі упор встановлений попереду цанги).
Подовжні прорізи перетворюють кожну пелюстку цанги в консольнозакріплену балку, яка одержує радіальні пружні переміщення при повздовжньому русі цанги за рахунок взаємодії конусів цанги і корпусу. Оскільки радіальні переміщення всіх пелюстків цанги відбуваються одночасно і з однаковою швидкістю, то механізм набуває властивість самоцентрування.
Рисунок 6 - Схема цангових механізмів
Число пелюсток цанги залежить від її робочого діаметру d і профілю затискних заготівок (рисунок 6в). При d ≤30 мм цанга має три пелюстки, при 30 < d <80 мм — чотири, при d ≥80 мм — шість.
Для збереження працездатності цанги деформація її пелюсток не повинна виходити за межі пружної зони. Це визначає підвищені вимоги до точності базового діаметру заготівки, який повинен бути виконаний не грубіше 9 квалітету.
Цанги виготовляють із сталі У8А або 65Г, крупні цанги — із сталі 15ХА або 12ХНЗА. Робочу частину гартують до твердості HRCэ 57—63. Хвостову частину піддають відпустці до твердості HRCэ 32—42.
Погрішність центрування обумовлена неточністю виготовлення цангових патронів і не перевищує 0,05—0,1 мм.
Кожна пелюстка цанги є плоским односкосним клином (рисунок 5а, б). Тому сила тяги цанги буде рівна
де Е – модуль пружності матеріалу цанги, кг/см²;
J – момент інерції сектора перерізу цанги в місці розрізу пелюстків;
;
D –зовнішній діаметр поверхні пелюстків, см;
h – товщина пелюстка, см;
α1-половина кута сектора пелюстка, рад,;
l-довжина пелюстка, см;
n - число пелюстків;
y – стріла прогину пелюстка, тобто радіальний зазор між цангою і заготовкою.
Мембранні механізми застосовують для центрування по зовнішній і внутрішній циліндровій поверхні деталей типу дисків, кілець, втулок і т.п. Основною деталлю такого механізму є мембрана.
Застосовують мембрани трьох основних видів: ріжкові, чашкові, кільцеві. Найточнішими є ріжкові і чашкові. У схемі на рисунку 7 оброблювана деталь 1 затискається внутрішніми силами пружності мембрани 2за допомогою її кулачків 3. Сила тяги Wрозводить ккулачки при відкріпленнідеталі 1.
Силовий розрахунок такого механізму можна провести, розглядаючи мембрану як круглу, закладену по контуру пластинку, навантажену рівномірнорозподіленим по колу розташування кулачків згинаючим моментом. Конструкції і основні параметри мембранних патронів ГОСТах 21277 , 21278 , 21279.
Чашкові і кільцеві мембрани (тарільчаті пружини) нормалізовані.
Чашкові і ріжкові мембрани виготовляють із сталей 65Г, У10А, ЗОХГС і нормалізують до твердостіHRCэ40—45.
Патрони з ріжковими і чашковими мембранами можуть забезпечити точність центрування 0,003—0,005 мм.
|
|
Рисунок 7 – Схема самоцентруючого патрона з мембраною
Кільцеві мембрани застосовуються у випадках, коли при значних навантаженнях вони повинні мати малі габаритні розміри. Ці мембрани звичайно застосовують у вигляді пакетів.
На рисунку 8апоказана кільцева мембрана і нарисунку 8бсхема механізму з двома пакетами мембран.
|
|
Рисунок 8 – Схема патрона з кільцевими мембранами
На корпус 1 надіті два пакети мембран 4,між якими розташована втулка 3. Якщо стержень 5буде переміщатися вліво, то пакети сплющаться, збільшаться в діаметрі і деталь 2 центрується і затискується.
Діаметри кілець можуть збільшуватися на 0,15—0,4 мм залежно від розміру. Базуючи поверхні можуть бути 7—11 квалітету. Точність центрування може бути в межах 0,01—0,03 мм.
Для визначення необхідної величини осьової сили тяги W розглянемо рівновагу мембрани в кінцевому положенні (рисунок 8в).Наявність радіальних прорізів дозволяє з достатньою для практичних розрахунків точністю розглядати мембрану як похилу розпірку між корпусом і заготівкою. Тоді з силового трикутника
,
де β — кут нахилу мембрани в деформованому стані; для мембран з d<50 ммβ= 9..10°; з d>50 ммβ= 12°; коефіцієнт 0,75 введений з розрахунку, що 25% сили тяги витрачається на деформацію мембрани в межах зазору між базовим отвором заготівки і мембраною в недеформованому стані.
Широке поширення набули пружні патрони з використаннямгідропластмаси. На рисунку 9 показана схема такого механізму. У корпусі 1 запресована тонкостінна втулка 5.Між корпусом і тонкостінною частиною втулки розточена кільцева замкнута порожнина, заповнена гідропластмасою6.Гвинтом 2через плунжер 3на гідропластмасу діє тиск ρ. Цей тиск деформує тонкостінну частину втулки, яка центрує і затискує заготівку.
Рисунок 9 - Самоцентруючий патрон згідропластмасою
Такі патрони застосовують для центрування заготівок як по зовнішньому, так і по внутрішньому діаметру. Точність базових поверхонь закріплюваних деталей повинна бути не нижчою 7-9 квалітету. Погрішність центрування 0,01мм.
При проектуванні механізмів з гідропластмасою розраховують: параметри пружних тонкостінних втулок; розміри затискуючих гвинтів і плунжерів у пристосувань з ручним приводом; розміри плунжерів, діаметр циліндра і хід поршня у пристосувань з механізованим приводом.
Точний розрахунок оправки з гідропластмасою як пружної оболочки, навантаженої тиском р,дуже складний.
Для виготовлення тонкостінних втулок застосовують сталі марок У7А, ЗОХГС, які піддають термообробці до твердості HRCэ35—40.
Контрольні запитання
1 Застосування установчо - затискних механізмів
2 Які бувають установчо - затискні механізми
3 Принцип дії
4 Похибка установки
5 Самоцентруючі механізми
6 Похибка центрування
7 Мембранні механізми
8 Матеріал установчо - затискних механізмів
Заняття № 18-19 (продовження теми 5) (4 години)
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1053; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!