Расчет силы зажима трехкулачкового патрона

Курсовая работа: Проектирование кулачковых самоцентрирующих патронов

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология машиностроения»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КУЛАЧКОВЫХ САМОЦЕНТРИРУЮЩИХ ПАТРОНОВ

Курсовая работа по дисциплине «Технологическая оснастка»

Студент: Бережнов Е. П.

Группа: М-302

Преподаватель: Кучеров Андрей Олегович

ТОЛЬЯТТИ 2004г.

Цель курсовой работы – научиться проектировать станочные приспособления на примере разработки конструкции токарного самоцентрирующего трехкулачкового патрона.

Задачи курсового проекта:

— изучить конструкцию кулачкового патрона;

— разобраться в методике проектирования станочного приспособления;

— выполнить необходимые расчеты для проектирования патрона и силового привода к нему;

— разработать конструкцию токарного кулачкового самоцентрирующего патрона с механизированным приводом;

1.1 Сбор исходных данных

Операционный эскиз


Вид и материал заготовки – штамповка, сталь45.

Вид обработки – черновая.

Материал и геометрия режущей части инструмента – резец расточной из Т15К6 с

φ=60о ;

γ=-3о ;

λ=+5о ;

Режимы резания: глубина t=1.2мм, подача S=0,45мм/об.

Скорость резания определяем по формуле:

;

Т=60мин,

Cv =350

X=0.15

Y=0.35

M=0.20

м/мин

Металлорежущий станок – 16К20Ф3 (наибольший диаметр патрона – 200мм, внутренний конус шпинделя – Морзе 6.

1.2 Расчет сил резания

Расчет сил резания выполним по методике, изложенной в . При внутреннем точении составляющие Pz , Py силы резания рассчитываются по формуле:

,

где Ср , Х, У, n – постоянная и показатели степени для конкретных условий обработки. При обработке стали резцом, оснащенным пластиной из твердого сплава, равны:

— для расчета Pz

Ср =300, Х=1, У=0,75, n=-0,15

— для расчета Pу

Ср =243, Х=0,9, У=0,6, n=-0,3

Поправочный коэффициент Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающий фактические условия резания

Кр=Кмр. Кφр. Кγр. Кλр

где Кмр=— коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости (n’=0,75 для стали ).

Кφр –коэффициент, учитывающий влияние угла в плане резца на силы.

Кγр — коэффициент, учитывающий влияние переднего угла резца на силы.

Кλр — коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки.

— для расчета Рz :

Кφр=0,94, Кγр=1,1, Кλр=1

— для расчета Ру :

Кφр=0,77, Кγр=1,4, Кλр=1,25

Кмр=

Крz=1. 0,94. 1,1. 1=1,034

Кру=1. 0,77. 1,4. 1,25=1,3475

1.3 Расчет усилия зажима

В процессе обработки заготовки на нее воздействует система сил. С одной стороны действует составляющие силы резания, с другой – сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учетом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия.

Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания, стремящейся провернуть заготовку в кулачках равен:

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом:

Из равенства Мр’ и Mз’ определяем необходимое усилие зажима, препятствующее повороту заготовки в кулачках.

где

d1 =62.6мм, d2 =102мм, Pz=2277Н, f=0,4

К=Ко . К1 . К2 . К3 . К4 . К5 . К6

— для расчета W’

Ко=1,5, К1 =1,2, К2 =1, К3 =1, К4 =1, К5 =1, К6 =1.

К=1,8

— для расчета W’’

Ко=1,5, К1 =1,2, К2 =1.4, К3 =1, К4 =1, К5 =1, К6 =1.

К=2.52

Сила Ру стремится вывернуть заготовку из кулачков.

Данному моменту препятствует момент от силы зажима

Необходимая сила зажима равна:

, где

d2 =102мм, Pу=854Н, f=0,4, l=105мм, К=2,52

Для дальнейших расчетов принимаем наихудший случай

W=12828.6H

Величина усилия зажима W1 прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле:

где lk — вылет кулачка, расстояние от середины рабочей поверхности сменного кулачка до середины направляющей постоянного кулачка.

Нк – длина направляющей постоянного кулачка, мм.

f – коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса

вс =30мм, — толщина сменного кулачка,

вк +вз =20+30=50мм, — толщина постоянного кулачка

Вк =40мм, — ширина направляющей постоянного кулачка

В1 =25мм, — ширина сменного кулачка

Нк =80мм

lk =62мм

f=0,1

Подставим исходные данные в формулу:

1.4 Расчет зажимного механизма патрона

Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. В самоцентрирующих механизмах установочные элементы (кулачки) должны быть подвижными в направлении зажима и закон их относительного движения необходимо выдержать с высокой точностью. Поэтому на движение кулачков накладываются условия: разнонаправленность, одновременность и равная скорость движения. Данное условие можно выдержать, обеспечивая движение трех кулачков от одного источника движения.

В кулачковых патронах наибольшее применение получили рычажные и клиновые зажимные механизмы, движение которым передается центральной втулкой, связанной с силовым приводом.

Рычажный механизм представляет собой неравноплечий угловой рычаг, смонтированный в корпусе патрона на неподвижных осях, и которые своими сферическими концами входит с посадкой в пазы постоянного кулачка и центральной втулки.

При расчете зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку

где iс – передаточное отношение по силе зажимного механизма

Данное отношение для рычажного механизма равно

где

А и Б – плечи рычага

На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:

Дп =d2 +2. Нк =102+2. 80=262мм, так как Дп >200мм, выбираем рычажный зажимной механизм с iс =2.

1.5 Расчет силового привода

Для создания исходного усилия Q используется силовой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкции можно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем, и муфту для подвода рабочей среды. В качестве приводов наибольшее применение получили пневматические и гидравлические вращающиеся цилиндры.

Следует попытаться применить пневматический привод, так как в любом производстве имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндра определяется по формуле:

где Р – избыточное давление воздуха. Р=0,4МПа.

В конструкции станка 16К20Ф3 можно встроить силовой привод с диаметром поршня не более 120мм. Если при расчете по формуле диаметр получится более 120 мм, то следует применять гидравлический привод, где за счет регулирования давления масла можно получить большие исходные усилия. При заданном усилии Q подбираем давление масла (Рг =1; 2,5; 5; 7,5МПа), чтобы диаметр поршня не превышал 120мм.

мм, — для пневмопривода

При Рг =1МПа

мм, — для гидрацилиндра

Принимаем D=110мм.

Ход поршня цилиндра рассчитывается по формуле:

+10…15мм,

где Sw – свободный ход кулачков. Sw =5мм

— передаточное отношение зажимного механизма по перемещению.

+10=20мм.

1.6 Расчет погрешности установки заготовки в приспособление

Погрешность установки определяется по формуле:

где εδ – погрешность базирования, равная нулю, так как измерительная база используется в качестве технологической.

εз – погрешность закрепления – это смещение измерительной базы под действием сил зажима. εз =0

εпр – погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.

∆1 , ∆3 – погрешности, возникающие вследствие неточности изготовления размеров А1 и А3 (∆1 =0,013мм, ∆3 =0,008мм)

∆2 , ∆4 , ∆6 – погрешности из-за колебания зазоров в сопряжениях (∆2 =0,009мм, ∆4 =0,013мм)

∆5 – погрешность, появляющаяся из-за неточности изготовления плеч рычага.

∆5 =А. sin∆β==0,01

Z=0.0315

εy < Z; 0,02<0,0315. Условие выполняется.

ЛИТЕРАТУРА

1. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А. А. Панов и др.; М.: Машиностроение, 1988/

2. Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков: Справочник – 7-е издание М. Машиностроение, 1979

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Т2 /А. Г. Косилова – 4-е изд. М. Машиностроение,1985/

4. Справочные приспособления: Справочник. В 2-х томах. Т1 / Б. Н. Вардашкин, 1984/

5. С. В. Николаев Приспособления для токарных и шлифовальных станков. Тольятти, 1987.

Расчет требуемой силы закрепления при токарной обработке

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Кулачковые патроны применяются для закрепления различных деталей, обрабатываемых на токарных и шлифовальных станках. В кулачковых патронах обрабатываемые заготовки устанавливаются по наружной или внутренней поверхности.

При обработке на заготовку действуют силы резания Px, Py, Pz.

Сила Px создаёт на заготовку осевой сдвиг, сила Py – опрокидывающий момент, Pz – крутящий момент Мрез.

Момент резания Мрез определяется по формуле:

где

Pz – сила резания, действующая на заготовку при обр-ке ;

Добр. – наружный (обрабатывающий) диаметр заготовки .

Определяется Pz:

= 243 – постоянный коэффициент для токарной обработки;

x = 0,15 – показатель степени для глубины резания;

y = 0,40 – показатель степени для подачи;

n = 0,20 – показатель степени для скорости резания;

Pz = 10*243*30,15*0,80,40*145,6960,20=6495,39 H (2)

(1)

Сначала определяется сила закрепления заготовки одним кулачком: (требуемая сила закрепления)

Сила закрепления в основном зависит от крутящего момента Мрез и

коэффициента трения (сцепления) f между поверхностями

обрабатываемой детали и кулачками патрона.

Z = количество прутков патрона;

f = 0,2 – коэффициент трения в контакте кулачков с заготовкой;

r = 42.5- радиус зажатой кулачками детали; (т.е. заготовки)

Кз = коэффициент заготовки (1.3 – 1.6)

(3)

Расчет требуемой силы закрепления при сверлении

Приспособления, служащие для обработки заготовок на сверлильных станках и имеющих кондукторные втулки для направления режущего инструмента.

Для сверления сквозного отверстия диаметром 12 мм и 6 мм рекомендуется изготовить или заказать так называемые кондуктор. Он будет абсолютно прост в изготовлении и использовании, необходимо что бы он повторял контур детали и на необходимом месте у него была втулка для направления режущего инструмента. Он будет ложиться сверху заготовки.


При сверлении на заготовки действуют силы:

Ро — сила,действующая в направлении оси вращения сверла

Р2- тангенциальная сила, касательная к поверхности резания

Ру-радиальная сила, направление перпендикулярно к оси отверстия обработки заготовки.

Крутящий момент Мкт. Стремится повернуть заготовку вокруг оси.

Для того , чтобы предотвратить поворот заготовки , к ней необходимо приложить силу закрепления Qз, определяется сила закрепления заготовки,

Qз= = ,

где f=0,2-коэффициент трения в контакте поверхностей заготовки и зажимного элемента;

K=(1,3-1,6)-коэффициент запаса;

D-диаметр отверстия;

Mkp-крутящий момент на сверле ;

Крутящий момент рассчитывается по формуле (2):

= ,

где

См=0,0345-постоянный коэффициент при сверлении;

D=12-диаметр сверла;

Дм=2,0-показатель степени для диаметра сверла;

Ум=0,8-показатель степени для диаметра сверла;

Разработка специального приспособления.

Конструкция и работа приспособления.

Кондуктор для сверления отверстий в детали-крышка, состоит: из основания (1) на которой закреплен корпус (2) со стойками (3,4) на которых располагается откидывающиеся кондукторная планка (6) в которую запресованны кондукторные втулки (7).

Деталь-крышка устанавливается через центральное отверстие на центрирующий выступ (5) расположенный в центре приспособления. Кондукторная планка при помощи шарнирного и болтового соединения (8,9) прижимает деталь к приспособлению что дает нам возможность просверлить отверстия в детали. Для фиксации поворота приспособления предусмотрен механизм режима фиксации.

При переустановки детали меняем кондукторную планку и кондукторные втулки.

Выводы по конструкции приспособления

· Увеличивает производительность труда

· Уменьшает себестоимость

· Приспособление по конструкции удобно в эксплуатации.

· Приспособление обеспечит качественное выполнение данной операции обработки детали

Методика расчета сил зажима

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13

Правило:

Определение силы зажима заготовки производится в результате решения задачи статики на равновесие заготовки под действием системы внешних сил и сил закрепления.

Рис. 1.35 Изменение крутящего момента

К внешним силам, действующим на заготовку, относятся:

1. Составляющие силы резания, которые по величине, направлению и месту приложения являются переменными факторами. При расчете следует принимать наихудший случай действия сил.

2. Объемные силы, к которым относятся центробежные и инер­ционные силы, а также силы тяжести заготовки. Данные силы возни­кают при определенных условиях обработки.

3. Второстепенные силы, возникающие при врезании или выходе режущего инструмента (рис. 1.35).

Таким образом к заготовке с одной стороны приложены силы резания, Pz, Py объемные и второстепенные силы, а с другой стороны — искомые зажимные силы и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна сохранять равновесие.

Допускается в случаях, когда нет явного преимущества объем­ных и второстепенных сил над силами резания, учитывать их влияние путем введения коэффициента запаса К следующим образом :

К = К0К1К2К3К4К5Кб, (1.9)

где Ко= 1,5 — гарантированный коэффициент запаса;

K1 — учитывает состояние технологических баз (при черновых базах K1=1,2, при чистовых K1=0);

К2, — учитывает затупление инструмента;

К3 — учитывает ударную нагрузку на инструмент;

К4 — учитывает стабильность силового привода;

К5 — характеризует зажимные механизмы с ручным приводом (при удобном зажиме К5=1, при стесненном К5=1,2);

К6 — учитывает форму и схему расположения установочных эле­ментов приспособления.

Рис. 1.36 Схема закрепления

Исходными данными при расчете силы зажима являются:

-схема установки, разработанная с учетом схемы базирования за­готовки, разработанная технологами;

-величина, направление и место приложения внешних сил, воз­никающих при обработке;

-схема закрепления заготовки, определяющая направление и точку приложения зажимной силы W.

Рис. 1.37 Схема закрепления

При выборе направления зажимной силы W необходимо стре­миться выдержать следующие правила:

1. Сила зажима должна быть направлена перпендикулярно по­верхности установочных элементов, чтобы обеспечить плотный контакт между технологической базой заготовки и УЭ.

2. При базировании по нескольким технологическим базам (рис. 1.36) сила зажима должна быть направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта.

3. Направление силы зажима должно, по возможности, со­впадать с направлением веса заготовки и сил резания.

Однако на практике трудно удовлетворить всем этим правилам одно­временно и поэтому всегда необходимо искать оптимальное решение. При выборе места приложения силы W следует придержи­ваться следующих правил:

1. Сила зажима не должна опрокидывать или сдвигать заготовку по установочным элементам приспособления. Для этого необходимо, чтобы точка приложения силы зажима: а) проектировалась на установочный элемент, по возможности ближе к его центру, или в многоугольник, обра­зованный линиями, соединяющими установочные элементы; б) лежала бы на участке поверхности заготовки, параллельной поверхности уста­новочного элемента, воспринимающего силу зажима (рис. 1.36).

2. Сила зажима с реакциями опор не должна создавать изгибающих деформаций (рис. 1.37).

3. Точки приложения силы зажима должны быть расположены как можно ближе к месту обработки, особенно для нежестких заготовок.

Приведем несколько примеров расчета силы W (п. 1,2,3,4).

Пример 1:

Полный расчет силы зажима W.

Рис. 1.38 Схема фрезерования

Силы Pv, Ph. стремятся повернуть заготовку против часовой стрелки вокруг точки О. Повороту будут препядствовать: моменты от силы трения Rfv веса заготовки Q, силы трения wft и силы зажима W заготовки.

Составим уравнение моментов относительно точки О:

Pvd + Phb -wfd-G 0,5d — Rfxc — wa = 0 (1.10)

Из условия равновесия сил определяем:

SP=0

G-Rj + \vf-Pv

R} = G + wf- Pv

W=(Pv*(d+f*f1*c)+Ph*b-G*(0.5*d+ f*f1*c))/(fd+ f*f1*c+a)

Wn=(K-G(0.5d+ f*f1*c))/(f*d+ f*f1*c)

b→min

a→max

Упрощенный расчет: Mp=Pvd+Phb Mp=K(Pvd+Phb) M3=wa+wfd

c=50

f=fr°>1

Trr K(Pvd+Phd)

Wy= f+f.d ^

H’n=9327H G=100H Ph=2000H Pv=1000H £=2a=20 ГГу=9333Н.

Пример 2:

Рассмотрим еще один пример. В заготовке на агрегатном станке

сверлится отверстие.

Рис. 1.39 Схема сверления отверстия

Осевая сила сдвигает заготовку, но этому препятствуют силы трения:

Po-T-T1=0 T=Wf, T1= Wf1 W=kPo/(f+f1)

Момент резания борштанги Мо стремиться повернуть заготовку вокруг точки О, но этому препятствует момент зажима:

KMp=Wl W»=kμp/l

Пример 3:

При расчете силы зажима всегда следует выбирать наихудший вариант расположения сил, что можно пояснить следующим приме­ром.

Рис. 1.40 Схема базирования

При растачивании на каждом обороте борштанги силы резания Ру и Pz меняют точки приложения и направление. На рис. 1.40 приве­дены четыре положения режущего элемента борштанги, когда верши­на резца последовательно находится в точках 1,2,3,4- При расположе­нии резца в т. 1,2 сила Pz отрывает заготовку от опорной точки О поворачивая ее вокруг точки Оу Ру — обратно. Когда же резец нахо­дится в т.З сила Pz прижимает заготовку к опорам, а в точке 4 пово­рачивает вокруг точки О3. Условие равновесия заготовки может быть описано суммой моментов:

M(Ps) +M(Py)+M(w) =0

W’=KPz/(f1+12) W»=KPy/(f1+f2)

Учитывая то, что заготовка — жесткое тело, следует также прове­рить возможность сдвига заготовки с УЭ.

Для дальнейшего расчета (Wmax).

Используя данную формулу можно для различных положении борштанги определить необходимую силу W и максимальное ее зна­чение использовать для расчета зажимного механизма.

Пример 4:

Опилить силу W, необходимую для удержания заготовки от поворота под действием момента сверления. Рассчитаем силу W препятствующую опрокидыванию заготовки силой P0.

Рис. 1.41 Схема сверления отверстий

ΣМ = 0

КМ – Мтр 1 – Мтр 2 = 0

Где – Мтр 1 – момент трения между нажимным элементом и заг-отовкой,

Мтр 2 – момент трения между заготовкой и опорной плоскостью.

Фактические силы зажима заготовки, создаваемые зажимными механизмами должны равняться расчетным силам зажима или быть несколько больше их. Величина фактических сил зажима зависит от исходной силы, привода и передаточного отношения между фактической силой зажима Wф детали и исходной силой для конкретного зажимного устройства приспособления. Зависимость между силами Wф и Q определяется равенством :

, (3.1)

откуда:

, (3.2)

где Wф — фактическая сила зажима обрабатываемой заготовки, Н ;

f — коэффициент трения между поверхностями цанги и заготовки;

Q — исходная сила, развиваемая рабочим или механизированным приводом, Н;

i — передаточное отношение между силами.

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:

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

2) при конструировании новых приспособлений.

Так как выполняем конструирование нового установочного зажимного приспособления, то методика расчета зажимных сил заключается в следующем:

1) 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;

Согласно произведенным расчетам в разделе 2.8, было выявлено, что самыми неблагоприятными силами резания являются силы, возникающие при черновом торцовом фрезеровании, так как их величина превышает значение сил резания при контурном фрезеровании и при сверлении. Поэтому, расчет сил зажима ведем по схеме для торцового чернового фрезерования.

2) 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;

3) выбирают уравнения равновесия статики, применимые к данному случаю и определяют искомое значение величины сил зажима W 1;

4) приняв коэффициент надежности закрепления К (коэффициент запаса), необходимость которого вызывается неизбежными колебаниями сил резания в процессе обработки, определяется фактически потребная сила зажима:

(3.3)

В нашем случае, сила зажима W прижимает заготовку к опорам (рисунок 1.11) при этом одна сила резания Р1 имеет одно направление с силой зажима и прижимает заготовку к боковым опорам, а вторая сила резания Р2 действует в направлении, перпендикулярном к силе зажима. Смещению заготовки в приспособлении препятствуют силы трения, возникающие на плоскостях контакта детали с установочными и зажимными элементами приспособления.

Рисунок 3.1 – Расчетная схема для определения силы зажима

Величину силы зажима определяют из соотношения:

(3.4)

С учетом коэффициента запаса К и искомой величины сил зажима W 1, определяем фактическую потребную силу зажима по формуле (3.1), подставив в неё формулу (3.2):

, (3.5)

где Р1 и Р2 – силы резания при торцовом фрезеровании (Р1=Ру и Р2=Рz берем из раздела 2.8);

f1 и f2 – коэффициенты трения заготовки с установочными и зажимными элементами, f1 = 0,2 и f2 = 0,2.

К – коэффициент запаса рассчитывается применительно к конкретным условиям обработки по формуле:

, (3.6)

где К0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

К1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок:

К1 = 1,2 – для черновой поверхности;

К3 – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистой обработке:

К3 = 1,2 – так как при торцовом фрезеровании зубья ударяются о край заготовки, то принимаем;

К4 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления:

К4 = 1 – для механизированных силовых приводов (пневматических, гидравлических);

К5 – данный коэффициент учитывается только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь:

К5 = 1,5 – так как деталь устанавливается на планки и др. элементы с большой поверхностью контакта.

(3.7)

Подставляем полученные значения в формулу (3.5), определяем фактическую потребную силу зажима:

Так как в конструкции тисков усилие от пневмоцилиндра передается через рычажный механизм на губки, то составим схему по которой шток пневмоцилиндра тянет с определенным усилием рычаг в зависимости от приложения фактических потребных сил зажима и из нее выразим развиваемое усилие на штоке.

Рисунок 3.2 – Схема определения развиваемого усилия на штоке пневмоцилиндра

Развиваемое усилие на штоке пневмоцилиндра определим по формуле:

, (3.8)

где N = W – приложенная фактическая потребная сила зажима, Н;

l1 – расстояние от опоры рычага до точки приложения нагрузки на подвижную губку, l1 = 34 мм;

l2 – расстояние от опоры рычага до центра штока, l2 = 91,5 мм;

f3 и f4 – коэффициенты трения рычага с губкой и штоком, f3 = 0,15 и f4 = 0,15.

Подставляем полученные значения в формулу (3.8), получаем:

После нахождения развиваемого усилия на штоке пневмоцилиндра, определяем параметры пневмопривода и его габариты.

Исходными данными для расчета зажимных устройств с пневматическими силовыми узлами являются: сила закрепления заготовки W, давление сжатого воздуха р, ход зажимного элемента L и время срабатывания t.

В поршневых пневмоприводах двустороннего действия (рисунок 3.3) сжатый воздух поочередно подается в обе полости А и Б пневмоцилиндра и перемещает поршень 3 со штоком 5 при зажиме и разжиме.

Рисунок 3.3 – Пример поршневого пневмопривода двустороннего действия

При расчете пневмоприводов определяют осевую силу на штоке поршня, зависящую от диаметра пневмоцилиндра и давления сжатого воздуха в его полостях. По заданной силе на штоке поршня и давлению сжатого воздуха определяют диаметр пневмоцилиндра. Расчет осевой силы на штоке поршневого пневмопривода двустороннего действия производится по следующим формулам:

— для пневмоцилиндров при давлении сжатого воздуха на поршень в безштоковой полости:

; (3.9)

— в штоковой полости:

. (3.10)

где D — диаметр пневмоцилиндра (поршня), м;

d — диаметр штока поршня, d = 1,5 см= 0,015 м;

р — давление сжатого воздуха р=0,39 МПа = 0,39х106 Па;

η = 0,9 — к.п.д., учитывающий потери в пневмоцилиндре.

Выразим из формулы (3.9) диаметр пневмоцилиндра (поршня):

Расчёт усилия зажима

9.3 Расчёт усилия зажима

В процессе обработки заготовки на неё воздействует система сил. С одной стороны действуют составляющие силы резания, которые стремятся вырвать заготовку из кулачков, с другой – сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учётом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия. В данной схеме принимаем консольное закрепление заготовки, так как , . Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания стремится провернуть заготовку в кулачках, и равен для данного примера:

. (9.3)

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом , :

, (9.4)

где W – суммарное усилие зажима, приходящееся на три кулачка, Н;

f – коэффициент трения на рабочей поверхности постоянного кулачка;

d1 – диаметр обрабатываемой поверхности;

d2 – диаметр поверхности, за который крепится заготовка.

Из равенства моментов МР” и Мз” определим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки в кулачках.

. (9.5)

Значение коэффициента запаса К, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции определяется по формуле .

, (9.6)

где К0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса;

К1 – коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки. При чистовой обработке К1 = 1,0;

К2 — коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (выбираем по таблице в зависимости от метода обработки и материала заготовки : К2 = 1,0;

К3 — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании: для непрерывного резания К3 = 1,0;

К4 — коэффициент характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом: для механизированных приводов К4 = 1,0;

К5 — коэффициент, характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма (удобство расположения органов зажима и т. д.): для механизированных приводов К5 = 1.

К6 – вводится в расчёт только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленной плоской ТБ на опоры – штыри.

В данном случае коэффициент К равен:

Коэффициент трения f между заготовкой и сменными кулачками зависит от состояния их рабочей поверхности (выбирается по таблице ): примем форму рабочей поверхности кулачка с кольцевыми канавками f = 0,5.

Подставим в формулу (9.5) все исходные данные:

Сила Pyстремится вывернуть заготовку из кулачков относительно оси, создавая момент:

Мр»= Py’· l’ (9.7)

Необходимо при расчете момента от силы Py учесть тот факт, что заготовка установлена в центрах. Поэтому повороту заготовки относительно оси у будет препятствовать как момент от силы зажима, так и задний центр. В данном случае большим по значению будет момент от силы Pz, стремящийся провернуть заготовку в кулачках. В дальнейших расчетах будем учитывать максимальный момент создаваемый усилием. Следовательно, принимаем наихудший случай: W = 9487,3 Н.

9.4 Расчет зажимного механизма патрона

Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. В данном патроне применим конструкцию клинорычажного зажимного механизма. Данный механизм выбран не случайно. Он позволяет, во-первых, создать необходимое усилие зажима заготовки при определенном усилие на штоке гидроцилиндра, а во-вторых, сама конструкция патрона предопределяет применение именно этого зажимного механизма.

Клинорычажный механизм представляет собой клин с определенным углом, который упирается в неравноплечие угловые рычаги, смонтированные в корпусе патрона на неподвижных осях. При расчете клинорычажного зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку :

, (9.8)

где ic – передаточное отношение по силе зажимного механизма (выигрыш в силе), iс = А/Б;

А и Б – плечи рычага, А = 80 мм, Б = 40 мм.

W – усилие зажима на кулачках; W = 9487,3 Н;

h — КПД рычажного зажимного механизма, h = 0,9;

a — угол скоса клина, a = 20°;

j — угол трения, j = 5°.

Передаточное отношение для клинорычажного механизма равно:

, (9.9)

Согласно формуле (9.8):

Клинорычажный зажимной механизм рекомендуется применять в патронах, наружный диаметр которых менее 200 мм, при больших диаметрах предпочтение отдается рычажному зажимному механизму.

На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:

Дп @ d2+2Hк, (9.10)

где Нк – длина постоянного кулачка.

Дп @ 10+2*62 = 134 мм.

Информация о работе «Технологический процесс изготовления корпуса расточной оправки» Раздел: Промышленность, производство
Количество знаков с пробелами: 159496
Количество таблиц: 20
Количество изображений: 19

Похожие работы

106132 18 17

… поверхность, на остальные поверхности назначить припуски в соответствии с ГОСТ 26645-85; 5. Выбрать оборудование, приспособления, режущий инструмент, средства контроля; 6. Произвести нормирование технологического процесса изготовления корпуса гидроцилиндра; 7. Рассчитать и спроектировать станочное приспособление для токарной операции и приспособление контроля биения отверстия; 8. Рассчитать и …

164206 16 29

… ремонт оборудования. Защита от шума Борьба с шумом посредством уменьшения его в источнике является наиболее рациональной. Уменьшение механического шума может быть достигнуто путем совершенствования технологических процессов и оборудования. Расчет допустимого уровня шума Расчетная формула для определения уровня шума, если источник шума находится в помещении, будет иметь вид: , (4.1) где В …

55414 17 1

… наружной поверхности назначаем с учетом рекомендаций — Rz=100, Т=150мкм. Рабочий чертеж корпуса клиноплунжерного патрона представлен на листе 1 проекта, чертеж заготовки не прилагается, т.к. заготовкой является прокат. 4. Разработка технологического маршрута и плана изготовления 4.1 Выбор методов обработки поверхностей корпуса Выбор методов обработки поверхностей детали резанием выполним …

164909 49 264

… выпусков изделий изготовление их ведется путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций. Определим тип производства при изготовлении детали «картер» массой 6 кг. При разработке новых технологических процессов, когда технологический маршрут механической обработки детали не определен, используют коэффициент серийности , (3.5.1) где tв — такт выпуска …

Расчёт сил закрепления заготовок

Методика расчёта сил зажима

В процессе обработки на заготовку со стороны режущего инструмента действуют силы резания, стремящиеся сдвинуть её с установочных элементов. Для того, чтобы этого не произошло заготовку необходимо закрепить.

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 Fтp, создаваемая силой Q. По закону Амонтона-Кулона, сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления

где

f — коэффициенты трения между трущимися поверхностями.

Поскольку сила трения возникает при закреплении в двух местах (между заготовкой и зажимом, и между заготовкой и установочными элементами) результирующая сила трения будет равна

где f1 — коэффициент трения между заготовкой и зажимом;

f2 — коэффициент трения между заготовкой и установочными элементами.

Учитывая коэффициент запаса k и условие равенства сил получим:

Коэффициент запаса сил зажима.

Коэффициент k может быть представлен как произведение первичных коэффициентов:

где

ko — гарантированный коэффициент запаса — рекомендуется принимать для всех случаев равным 1,5;

k1 — коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, вызывающих увеличение сил резания. При черновой обработке k1=1,2; при чистовой и отделочной обработке k1=1.

k2 — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента. Его значения выбираются по таблице 1.

k3 — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. При точении с ударами и торцовом фрезеровании он достигает значения 1,2. При обработке без ударов k3=1,0.

k4 — коэффициент, учитывающий постоянство развиваемых сил зажима. Для ручных зажимных устройств k4=1,3; для механических устройств прямого действия (пневматических, гидравлических и т.п.) k4=1,0. Если величина допуска на размер заготовки влияет на силу закрепления, что имеет место при использовании пневмокамер, мембранных патронов и т.п., k4=1,2.

k5 — коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном расположении и малом диапазоне угла её поворота k5=1,0, при большом диапазоне (более 90°) k5=1,2.

k6 — коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку. Если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта, k6=1,0. Если на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта, k6=1,5.

Таблица 1

Значения коэффициента k2

Метод обработки Силовые компоненты резания Коэффициент k2 Материал обрабатываемой заготовки
Сверление Mкр 0,15 Чугун
P0 1,0
Зенкерование Мкр 1,3 Чугун
P0 1,2
Предварительное точение (значения в скобках — для чистовой обработки) Рz 1,0 Сталь
1,0 Чугун
Рy 1,4(1,1) Сталь
1,2(1,4) Чугун
Рx 1,6(1,0) Сталь
1,25(1,3) Чугун
Цилиндрическое и торцовое фрезерование Рz 1,7 Сталь
1,3 Чугун
Шлифование Рz 1,20
Протягивание Рz 1,5

Частные случаи расчёта

  • Столы поворотные
  • Альбом станочных приспособлений

Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 17

Обрабатываемая деталь находится в равновесии вследствие действия сил резания, зажима и реакции опор. При расчете сил зажима редко учитываются сила веса, центробежные и инерционные силы, возникающие при определенных условиях обработки.

Перед расчетом величины сил зажима определяется схема установки и закрепления заготовки в приспособлении, место приложения и направление действия сил и их моментов.

Эффективность зажима в значительной степени зависит от направления и места приложения силы. При выборе ее направления необходимо учитывать приведенные ниже правила:

-сила зажима должна быть направлена перпендикулярно к плоскостям установочных элементов, чтобы обеспечить контакт с опорами базовых поверхностей и исключить при зажиме сдвиг заготовки;

-при базировании заготовки по нескольким базовым поверхностям сила зажима должна быть направлена к тому месту (установочному элементу), с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта;

-направление силы зажима и силы тяжести заготовки должны совпадать (это обеспечит работу зажимного устройства);

-направление силы зажима, по возможности, должно совпадать с направлением силы резания.

Величину силы зажима и ее направление определяют в зависимости от сил резания и их моментов, действующих на обрабатываемую деталь.

Величину сил резания и их моментов определяют из условий обработки по формулам теории резания .

Расчет сил зажима может быть сведен к задаче статики на равновесие заготовки под действием приложенных к ней внешних сил.

При расчетах следует определять требуемую силу зажима с учетом коэффициента запаса К, предусматривающего возможное увеличение силы резания из-за различных факторов .

Коэффициент запаса служит для обеспечения надежности зажима силы (момента) обработки.

Коэффициент запаса К рассчитывается применительно к конкретным условиям обработки по формуле :

К = К0 · К1 · К2 · К3 · К4 · К5 · К6 (9)

где К0 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

К1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К2 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания из-за прогрессирующего затупления режущего инструмента;

К3 – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании;

К4 – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления;

К5 – коэффициент, учитывающий эргономику ручных зажимных механизмов;

К6 – коэффициент, учитываемый при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь.

Схемы зажима и формулы для определения сил зажима приведены в .

Выполнение работы

Пример 1

Исходя из схемы действия сил, определяем силу зажима W заготовки по таблице 94 .

При этом усилие зажима определяется по формуле:

, H (10)

где M – крутящий момент; Н·мм;

R – радиус заготовки в месте закрепления, мм (смотри чертеж приспособления); R = 9 мм

f1 – коэффициент трения с установочными элементами

f1 = 0,25

fпр – приведенный коэффициент трения

fпр = f1 · sin α (11)

где α – половина угла призмы; α = 450

К – коэффициент запаса, К = К0 · К1 · К2 · К3 · К4 · К5 · К6

К0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

К1 = 1,2 – для черновой поверхности заготовки;

К2 = 1,4 – для фрезерования дисковой фрезой из твердой стали;

К3 = 1,0 – при фрезеровании;

К4 = 1,0 – при использовании пневмоцилиндра двойного действия;

К5 = 1,0 – при удобном расположении и малом угле поворота рукоятки;

К6 = 1,5 – при установке заготовки на элементы с большой поверхностью контакта (в призму).

Тогда коэффициент запаса:

К = 1,5 · 1,2 · 1,4 · 1,0 · 1,0 · 1,0 · 1,5 = 3,78

Согласно приведенной схеме, зажимное устройство предотвращает проворачивание заготовки от действия крутящего момента M:

M = Pz · h, Н·мм (12)

где Pz – сила резания, Н;

h – плечо силы, мм (рисунок 1.4.1); h = 3 мм

Определяем величину силы резания Pz при фрезеровании паза :

, Н (13)

где t – глубина резания, мм (смотри техпроцесс); t = 6 мм

Sz – подача на один зуб фрезы , Sz = 0,03 мм/зуб

B – ширина фрезерования, мм (смотри техпроцесс), B = 27 мм

z – число зубьев фрезы , z = 20

D – диаметр фрезы, мм , D = 100 мм

n – частота вращения, мин-1 (смотри техпроцесс); n = 100 мин-1

Из таблицы 41 выбираем значение коэффициентов и показателей степеней:

Cp = 68,2

x = 0,86

y = 0,72

u = 1,0

q = 0,86

w = 0

Kмp = 1,0

Тогда сила резания равна:

При этом крутящий момент:

M = 2623,7׳ 3 = 7871 Н׳мм

Окончательно усилие зажима равно:

W = H

Пример 2

Обрабатываемая деталь находится в равновесии вследствие действия сил резания, зажима и реакций опор.

Основными силами процесса обработки являются силы резания. Следует определять требуемую силу зажима с учетом коэффициента запаса К, предусматривающего возможное увеличение силы резания из-за затупления режущего инструмента, неоднородности обрабатываемого металла, неравномерности припуска, непостоянства установки, ненадлежащего закрепления заготовки и т.д.

Исходя из схемы закрепления заготовки (смотри рисунок 1.4.2), определяем силу зажима W заготовки :

(14)

где а – расстояние от центра заготовки до впадины зуба; а = 87 мм (смотри техпроцесс);

К – коэффициент запаса;

R – радиус от центра заготовки до вершины зуба;

R = 90 мм (смотри техпроцесс);

r – радиус посадочного отверстия, мм;

r = 10мм (смотри техпроцесс);

f – коэффициент трения; f = 0,15

Pz – сила резания при фрезеровании.

Определяем величину силы резания Pz при фрезеровании зуба

,Н (15)

где t – глубина фрезерования; t = 3мм (смотри техпроцесс);

Sz – подача на 1 зуб фрезы. Определяется по формуле:

, мм/зуб, (16)

где Sм – минутная подача; Sм = 63 мм/мин (смотри техпроцесс);

Z – число зубьев фрезы; Z = 20; ;

n – частота вращения фрезы; n = 63 мин-1 (смотри техпроцесс);

подача на 1 зуб фрезы равна:

мм/зуб;

В – ширина фрезерования; В = 160 мм (смотри техпроцесс);

D – диаметр фрезы; D = 80 мм (смотри техпроцесс);

Из справочника выбираем значения коэффициентов:

Ср = 47;

x = 0,86;

у = 0,72;

u = 0,1;

q = 0,86;

ω = 0

(17)

Тогда

Тогда сила резания:

Коэффициент запаса:

К = К0 · К1 · К2 · К3 · К4 · К5 · К6

где К0 = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;

К1 = 1,2 – для черновой поверхности заготовки;

К2 = 1,4 – для фрезерования дисковой фрезой твердой стали;

К3 = 1,0 – при фрезеровании;

К4 = 1,3 – при использовании ручного зажима;

К5 = 1,0 – при удобном расположении и малом угле поворота рукоятки;

К6 = 1,0 – коэффициент, учитывающий положение заготовки на валу.

Методика расчета силы зажима при различных случаях обработки и установки заготовок

I.Зажимное устройство предупреждает смещение заготовки в поступательном направлении

P=const Q=0

Введем к

Q=k·N

Сила зажима Q и сила, возникшую при обработке Р прижимают заготовку.

Если сила Р =const, Q=0. Если обработка сопровождается возникновением второстепенной силы N, направленной против зажимного устройства Q=k·N. Соответствует обточкам в центрах, потягивание отверстий, цекование бобышек.

— 1 группа

— 2 группа

Силы резания стараются сместить заготовку от установочных элементов. Схема применима при маятниковом фрезеровании замыкающих контуров. Смещению заготовки препятствуют силы трения в местах контакта заготовки с установочными и зажимными элементами

— коэффициенты трения в местах контакта

Силы обработки направлены против опор и стремятся сдвинуть заготовку в боковом направлении.

— зажимное устройство 2-го типа.

В приспособлениях с зажимным устройством 1-го типа составляющая может вызвать изменение первоначально установившихся реакции со стороны зажимных и опорных элементов.

Реакция опорных элементов

Сила трения препятствует сдвигу заготовки

=0,3÷0,4

=0,6÷0,7

5. Силы обработки направлены против зажимных элементов и стремятся сдвинуть заготовку в бок направлении. Сила зажима должна быть достаточной для обеспечения контакта заготовки с опорами и должна предупреждать сдвиг заготовки в боковом направлении.

— контакт

— сдвиг

Из этих двух условий выбирают большее и принимают за Q

— контакт

— сдвиг

6. Плечо а силы Q должно быть таким, чтобы заготовка плотно прижималась к установочным элементам приспособления. До обработки на заготовку действует кроме силы Q реакция опор R и R1 и силы трения F , F1 , F2 – эти силы препятствуют повороту заготовки по часовой стрелке от действующей силы Q.

Для установившегося процесса сила Q определяется из уравнения моментов относительно точки О.

II. Зажимное устройство, предупреждающее провертывание заготовки от воздействия момента.

Заготовка закрепляется в трех кулачковом патроне и находится под действием осевой силы Р и момента М.

f- коэффициент трения заготовки о кулачки при провертывании

При больших значениях Р могут возникнуть дополнительные силы трения между торцем заготовки и уступами кулачка.

-средний радиус расположения площадок контакта

Если сила Р направлена в противоположную сторону, то значить Q необходимо проверить на невозможность осевого сдвига.

Заготовка центруется по выточке и прижимается к трем опорам 3-мя или несколькими прихватами. При обработке возникает момент и осевая сила Р. При наличии жесткой установке зажимного устройства 2-го типа и достаточной жесткости зажима в тангенциальном направлении (касательно к поверхности зажима) в месте приложения силы Q.

(1)

При незначительной тангенциальной жесткости зажима силы трения м-ду заготовкой и прихватом можно не учитывать

(2)

(3)

Для зажимных устройств 1-го типа сила Р вызывает реакцию опор

При незначительной тангенциальной жесткости зажима силы трения м-ду заготовкой и прихватом можно не учитывать

Заготовка устанавливается на торцевую кольцевую поверхность

для устройств 2-го типа

Если тангенциальная жесткость незначительна

для устройств 1-го типа

Если тангенциальная жесткость незначительна

Цилиндрическая заготовка закрепляется в призме с углом α

При обтачивании длинной консольно закрепленной в трехкулачковом патроне заготовки

f=0,2 – для гладких кулачков

f=0,3 ÷0,4 – для кулачков с кольцевыми канавками

f=0,4 ÷0,5 – для кулачков с взаимноперпендикулярными канавками

f=0,5 ÷0,6 – с рифлениями

Q противодействует выворачиванию заготовки из патрона, которое происходи вокруг линии О-О. При закреплении коротких заготовок момент силы , выворачивающий заготовку имеет малую величину. При закреплении заготовки в 4-х кулачковом патроне силу зажима на 1-ом кулачке можно определить из условия равновесия моментов на первом кулачке

6. Установка в центрах

7.Поводковый патрон

Вардашкин том 1 стр. 376-382

III. Зажимное устройство предупреждает смещение заготовки от нескольких одновременно действующих моментов.

1. В заготовке одновременно обрабатываются несколько отверстий мерным инструментом с параллельно расположенными осями.

При малой радиальной жесткости инструмента (удлиненная оправка или без кондукторной втулки ) момент равен сумме моментов на инструменте. Под действием этих моментов заготовка стремится повернуться вокруг оси, где момент трения наименьший (см. 4 )II). При восприятии момента М моментом трения по торцевой поверхности формула для расчета ((2) , (3) II). При большой радиальной жесткости инструмента и равномерным припуском на обработку провертывание заготовки от суммарного момента предупреждается силами инструмента.

2. В заготовке одновременно растачивается несколько отверстий с параллельными осями однорезцовым инструментом.

Возможны два варианта неблагоприятного действия сил и моментов в зависимости от углов положения резцов.

а)

б)

Расчет ведут по 1-му из этих условий, при котором требуется приложения максимальной силы Q.

IV. Зажимное устройство предупреждает провёртывание заготовки на базовой плоскости

от воздействия боковых сил.

Заготовка устанавливается на три опоры и базируется по боковым поверхностям.

Сила Р стремится повернуть заготовку вокруг т.О, этому препятствуют силы трения. Если сила Q приложена к центру тяжести т.М опорного треугольника, образованного опорами, то условие равновесия :

Если точка М1 приложения силы зажима не совпадает с центром тяжести опорного треугольника, то равенство реакции опор нарушается

Разработка схемы базирования заготовки. Выбор установочных элементов

ЛЕКЦИЯ 2

2.1. Способы базирования заготовки

В зависимости от заданной технологической операции может потребоваться полная или частичная ориентация заготовки в про­странстве относительно выбранной системы координат (режуще­го инструмента или неподвижных частей станка). При полной ори­ентации заготовке придается определенное единственно возмож­ное положение в приспособлении. При частичной ориентации по условиям обработки не требуется точная установка заготовки или допускается ее произвольное положение (поворот) относительно какой-либо оси (например, установка кольца или диска в кулач­ках патрона). Это позволяет упростить установочную схему и кон­струкцию приспособления в целом.

Установку заготовок по технологическим базам производят тре­мя способами. По первому способу базы заготовки плотно прижимают к уста­новочным элементам приспособления. Число опор (точек), на которые устанавливают за­готовку, должно быть равным шести (правило шести точек); их взаимное расположение должно обеспечивать устойчивую уста­новку заготовки в приспособлении. Для этой цели расстояние между опорами следует выбирать по возможности большим и, во всяком случае, таким, чтобы под действием силы тяжести не возникало опрокидывающего момента.

Второй способ, используемый при обработке заготовок малой жесткости или недостаточной их устойчивости вследствие малой протяженности ба­зовых поверхностей, предусматривает увеличение числа опорных точек (бо­лее шести).

На рис. 2.2. приведен при­мер установки прямоугольной заготов­ки с длинным нежестким кронштей­ном, у которого обработке подверга­ется торец бобышки. Помимо основ­ных шести опор, на которые заготовка ставится базовыми плоскостями 1,2 и 3 и зажимается прижимом, здесь применена дополнительная под­водимая опора 4, к которой заготовку прижимает вспомогательный зажим­ной механизм.

Третий способ базирования применяется на оборудовании с ЧПУ (станках и координатно-измерительных машинах). После установки заготовки в приспособлении проверяют фактическое положе­ние ряда поверхностей заготовки. Отклонение в положении за данной поверхности может быть компенсировано смещениями и поворотами стола станка, соответствующей коррекцией управля­ющей программы.

2.2. Схемы базирования заготовки

Рассмотрим несколько основных схем базирования заготовки в

приспособлении.

Рис. 2.3. Базирование призматической заготовки в «координатный угол»

Рис. 2.4. Базирование призматической заготовки по плоскости и двум штырям

Схема 3. Базирование цилиндрической заготовки в призме. Комплект баз: двойная направляющая (точки 1, 2, 3, 4, 5); опорные (точки 5, 6).

Рис. 2.5. Базирование цилиндрической заготовки в призме

Схема 4. Базирование цилиндрической заготовки в трехкулачковом патроне при токарной обработке. Комплект баз: двойная направляющая (точки 1, 2, 3, 4); опорные (точки 5, 6).

Рис. 2.6. Базирование в трехкулачковом патроне

Рис. 2.7. Базирование корпусной детали в конусах

Рис. 2.8. Базирования цилиндрической заготовки в центрах

2.3. Основные элементы приспособлений

По функциональному назначению все элементы станочных приспособлений подразделяются:

1) на установочные элементы, определяющие положение заго­товки в приспособлении и реализующие выбранную схему бази­рования;

2) зажимные элементы — устройства и механизмы для закреп­ления заготовки, обеспечивающие неотрывность ее базовых по­верхностей от установочных элементов в процессе обработки;

3) силовые механизмы и устройства, обеспечивающие требуе­мую силу закрепления (механические, электрические, пневмати­ческие, гидравлические и др.);

4) элементы для направления режущего инструмента и опреде­ления его положения;

5) вспомогательные устройства — для изменения положения за­готовки в приспособлении (поворотные столы, делительные го­ловки), соединения между собой элементов приспособлений и регулирования их положения;

6) корпуса, на которых закреплены все остальные элементы.

Для примера на рис. 2.9 приведены элементы станочного при­способления.

2.4.Установочные элементы приспособлений

Установочными эле­ментами (опорами) называются детали и механизмы приспособле­ния, обеспечивающие правильное и однообразное положение заго­товки относительно инструмента или ориентирующего устройства сборочного исполнительного механизма.

Длительное сохранение точности размеров этих элементов и их взаимного расположения необходимо учитывать при конструировании и изготовлении приспособлений.

К установочным элементам (УЭ) предъявляются следующие требо­вания:

1) число и расположение установочных элементов должно обес­печивать необходимую ориентацию заготовки согласно принятой в технологическом процессе схеме базирования, а также ее устойчивость;

2) при использовании черновых баз с шероховатостью Rz > 20 установочные элементы целесообразно выполнять с огра­ниченной опорной поверхностью в целях уменьшения влияния погрешностей этих баз на устойчивость заготовки;

3) установочные элементы по возможности не должны повреждать технологические базы заготовки, что особенно важно при ее уста­новке на точные базы, не подвергаемые дальнейшей обработке;

4) установочные элементы должны быть жестко зафиксированы. Для повышения жесткости крепления целесообразно улучшать качество сопряжения установочных элементов с корпусом при­способления, применяя шлифование, а в отдельных случаях шаб­рение или притирку поверхностей стыка;

5) для повышения износостойкости опоры используют стали марок У8А, 20, 20Х с последующей термической обработ­кой — закалкой до твердости 58…62 HRC. Установочные элемен­ты из низкоуглеродистых конструкционных сталей марок 20, 20Х предварительно подвергают цементации на глубину 0,8… 1,2 мм. Для уменьшения износа рабочие поверхности УЭ, контактирую­щие с базовыми поверхностями заготовок или деталей (узлов), хромируют или, используя метод наплавки, наносят на поверхность твердый сплав. Несущие поверхности опор целесообразно шлифовать, доводя шероховатость до Ra < 0,63;

6) в целях упрощения и ускорения ремонта приспособления его установочные элементы должны быть легкосменными.

Различают опоры основные, с помощью которых заготовку лишают степеней свободы, и вспомогательные, уже­сточающие технологическую систему. Кроме того, опоры бывают неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми.

Основные установочные элементы характеризуются тем, что каждый из них реализует одну или несколько опорных точек для базирования заготовки. Будучи соответствующим образом размещенными в приспособлении, они образуют необходимую при выбранном способе базирования совокупность опорных точек. К основным опорам относятся: опорные штыри, пальцы, пластины, центры, призмы (ГОСТ 12193-12197, 12209-12216, 13440-13442, 4743). Наиболее часто заготовки устанавливают плоскими поверхностя­ми на опорные штыри и пластины.

б – со сферической головкой для установки детали по необработанным поверхностям;

в – с насечкой для установки детали по необработанным поверхностям и чугунных деталей; г – опорный штырь, установленный в стальную закаленную переходную втулку.

При использовании штыря с плоской головкой (рис. 2.10, а) база заготовки должна быть предварительно обработана. Давление на такой штырь не должно превышать 40 Мпа. Для штыря со сфе­рической головкой (рис. 2.10, б), вос­принимающего нагрузку до 30 кН, база заготовки может быть не обра­ботана. Требования к штырю с насе­ченной головкой (рис. 2.1, в) анало­гичны требованиям, предъявляемым к штырю со сферической головкой, однако из-за того, что сила трения насеченной головки с заготовкой больше, сила зажима может быть меньше.

Рис. 2.11. Опорные пластины двух типов ГОСТ 4743-68:
а – плоские; б – с наклонными пазами для размещения в пазах стружки.

Заготовки типа тела вращения наружными поверхностями устанав­ливают в призмы — установочные элементы с рабочей поверхностью в виде паза, образованного двумя плоскостями, наклоненными друг к другу под углом. Конструкции и размеры призм для установки корот­ких заготовок стандартизованы.

В приспособлениях используют призмы с углами α, равными 60°, 90° и 120°. Наибольшее распространение полу­ОС призмы с α =90°. Призмы с α =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 α =60° применяют для повышения устойчивости в том случае, ко­гда имеются значительные силы резания, действующие па­раллельно оси призмы.

При установке заготовок с чисто обработанными базами применяют призмы с широкими опорными поверхностями, а с черновыми базами — с узкими опорными поверхностя­ми.

Рис. 2.12. Призма ГОСТ 12195-68

а) для установки цилиндрических заготовок по “чистым” (обработанным) поверхностям

б) призма для установки цилиндрических заготовок большой длины по “черным” (необработанным) поверхностям.

Если по условиям обработ­О длинную заготовку необхо­димо поставить на несколько призм, то две из них делают же­сткими (основные опоры), а ос­тальные подводимыми (вспомо­гательные опоры). Призмы, так­же как и штыри могут быть ре­гулируемыми.

Базирование заготовки по двум цилиндрическим отверстиям — на установочные пальцы и плоскость — обеспечивают необходи­мую точность установки. Увеличение числа пальцев не дает повы­шения точности обработки.

Рис. 2.13. Установочные пальцы приспособлений

а – постоянные цилиндрические ГОСТ 12209-66; б – сменные цилиндрические ГОСТ 12211-66; в – постоянные срезанные ГОСТ 12210-66.

На рис. 2.13 приведены конструкции установочных пальцев

а—цилиндрической поверхностью по цилиндрической расточке; б — сферой по конической расточке, в – конической расточной по сфере г – с рычагом и плунжерами,

д — с подпружиненными клиньями (1 – заготовка)

Вспомогательные (дополнительные) установочные элементы предназначены для при­дания дополнительных жесткости или устойчивости заготовки в процессе обработки. Дополнительная опора не должна нарушать положение заготовки, достигнутое при установке на основные УЭ, поэтому дополнительные УЭ делают подвижными (подводимыми или самоустанавливающими). Однако после установки заготовки дополнительные УЭ необходимо жестко зафиксировать, превра­тив систему в жесткую.

Неподвижные опоры используют только в качестве основных. Регулируемые опоры применяются в качестве основных и вспомогательных опор. Как основные они служат для установки заготовок необработанными поверхностями при больших изменениях припуска на механическую обработку, а также при выверке заготовок по разметочным рискам.

Плавающие опоры обычно применяют в качестве вспомогательных, но если заготовка имеет сложную форму и установить ее только на постоянные опоры трудно, то плавающие опоры можно применять в качестве основных.

К подвижным опорам относятся люнеты, призмы и т.п.

Контрольные задания.

Задание 2.1.

Какие существуют способы базирования заготовки?

Задание 2.2.

Перечислите основные схемы базирования заготовки

Задание 2.3.

Как подразделяются элементы приспособлений по функциональному назначению?

Задание 2.4.

Назовите основные виды установочных элементов приспособления

Задание 2.5.

В каких случаях используются самоустанавливающиеся опоры?

Базирование заготовок при обработке

Базирование заготовок – придание изделию необходимого положения относительно выбранной координатной системы. Требуемое местоположение достигается при помощи закрепления детали на столе токарного или фрезерного станка и других установочных приборах. После процедуры закрепления заготовка принимает устойчивое положение в трехмерном пространстве, лишаясь 3 степеней свободы: по осям абсцисса, ордината и аппликата. В результате она не сможет перемещаться в выбранной координатной системе.

Базирование осуществляется для повышения точности во время изготовления и обработки детали.

Для правильного определения местоположения изделия необходимо знать основные схемы, методы и особенности процедуры базирования.

Схемы базирования

Схемой базирования называется чертеж, где с помощью графического изображения указывается местоположение опорных точек устанавливаемого изделия на поверхностях базирования. Базы подразделяются на следующие подвиды:

  1. Конструкторские: определяют местоположение сборочного элемента, принадлежащего заготовке.
  2. Технологические: указывают относительное местонахождение детали во время ее обработки, эксплуатации или ремонтирования.
  3. Измерительные: находят месторасположение изделия и элементов измерения.

База может лишать обрабатываемый объект от 1 до 3 степеней свободы, что исключает возможность его передвижения в координатной системе. На схемах она обозначается в виде мнимой или реальной плоскости. Базы выбираются во время проектирования изделия и используется при изготовлении и последующей обработке заготовки.

При выборе базовых поверхностей применяются принципы совмещения и постоянства базовых поверхностей. В виде технологических баз выступают одинаковые поверхности заготовки. Во время наложения баз возникает небольшое отклонение детали. Для поддержания данных принципов на изделиях образуют несколько вспомогательных поверхностей: отверстия в деталях корпуса и обработанные отверстия. Если принципы не соблюдаются, то берется обработанная поверхность, выступающая в качестве новой базы. Она улучшает точность и жесткость расположения детали.

На схеме базирования все точки имеют собственную нумерацию. Во время наложения геометрических поверхностей изображается точка, вокруг которой указываются номерные знаки совмещенных точек. Процесс нумерации осуществляется с основной базы, концентрирующей на себе наибольшее число точек опоры.

При нанесении графических обозначений на схему должно быть изображено наименьшее количество проекций детали, достаточных для изображения основных точек опоры. Также на ней необходимо изобразить установочные элементы, служащих для закрепления детали: зажимы и цанговые патроны.


Построение схемы базирования производится по правилу шести точек. Оно заключается в лишении заготовки 6 степеней свободы при помощи использования наборов из 3 баз с 6 точками опоры. С его помощью происходит одновременное наложение 6 двухсторонних геометрических связей, что обеспечивает полную неподвижность детали. Если осуществляется базирование конической заготовки, то для обеспечения ее устойчивого положения необходимо применять набор из 2 базовых поверхностей.

При базировании изделий в промышленности используется способ автоматического получения размерных характеристик заданной точности на станках с предварительно установленными настройками. Установка упоров осуществляется от технологических базовых поверхностей заготовки. Во время этой процедуры используется набор из 3 баз. При этом также применяют полную схему базирования, лишая изделие 6 степеней свободы.

Схемы для определения местоположения детали подразделяются на следующие категории:

  1. Базирование детали по торцу и отверстию, образующими 5 точек опоры. Этот вид схемы базирования упрощает процесс определения местоположения заготовки. Он широко применяется при обработке моторов-редукторов и скоростных коробок.
  2. Базирование изделия по плоскости, отверстию и торцу. В этом случае оси установочных элементов детали параллельны базовой поверхности. Посредством этой категории схем осуществляется полное базирование. Отличительной особенностью этого вида базирования является высокая точность размещения отверстий.
  3. Базирование по 2 отверстиям, пересекающимся с плоскостью под углом в 90°. Данный вид схемы позволяет применять принцип постоянства во время производственных процессов и осуществлять закрепление заготовок на автоматических линиях.

Применение схем зависит от величины диаметра и местоположения отверстий, а также от расстояния между обрабатываемыми поверхностями.

Базирование призматической заготовки

Призмой является многогранник, у которого 2 грани являются равными многоугольниками. Она представляет собой установочное приспособление. Его поверхность является пазом и образована 2 наклонными плоскостями. Изготавливаются призматические фигуры с углом 90° и 120°. В промышленности призмы используются для нахождения расположения оси детали с неполной цилиндрической поверхностью. Эта фигура способна определять положение осей абсцисса, ордината и аппликата, поэтому она используется при базировании.

Во время базирования детали в призме опоры располагаются в координатных плоскостях. Призматическая заготовка базируется в координатный угол для выполнения принципа совмещения баз. При размещении заготовки в призме используются 3 поверхности. Под углом в 90° к изделию прикладывается сила. В результате возникновения трения между соприкоснувшимися поверхностями уменьшается величина смещения изделия в различных направлениях.

Если поменять направления вектора прикладываемой силы, то заготовка прижмется ко всем установочным базам одновременно. Если на установочной базе присутствует припуск, то его нужно удалить при помощи регулируемых опор. Заготовка не сможет двигаться вдоль координатных осей, потому что она лишена всех 6 степеней свободы. Установочной базой выступает плоскость с наибольшим размером. Направляющей базой считается поверхность с наибольшими показателями протяженности.

Для определения местоположения выбирается призма с неширокими установочными базами. Если деталь располагает обработанной базой, то используют призму с большой длиной. При базировании в призме возможно определить направление только в 1 координатной плоскости.

Базирование деталей цилиндрической формы

Фигура цилиндрической формой обладает 2 плоскостями симметрии. При пересечении они образуют ось, используемую при процедуре базирования. Во время определения местоположения цилиндрической заготовки применяются плоские поверхности, образующие вместе с осью набор баз. Они состоят из двойной направляющей и опорных базовых поверхностей. Они несут 4 точки опоры. Благодаря этой конструкции мастер сможет определить направление валика заготовки в 2 системах координат.

Чтобы указать правильное местоположение цилиндрической детали в пространстве, нужно найти 5 координатных точек. Они лишают изделие 5 степеней свободы. Последняя степень отнимается посредством следующих способов:

  1. Ориентирование на шпоночный паз, если этот элемент присутствует на заготовке.
  2. При помощи создания трения между базовыми поверхностями приложением силы.

Во время установки детали цилиндрической формы в обоих случаях рекомендуется использовать 1 единственную базовую поверхность, чтобы избежать смещения изделия.

При расположении деталей в центрах применяются короткие цилиндрические отверстия. Одно из них выступает в роли упорной базовой поверхности, второе – в роли центрирующей базы. Каждая базовая поверхность лишает заготовку 3 степеней свободы.

Базирование деталей типа дисков

Заготовки в форме диска представляют собой предмет в виде круга или низкого цилиндра. Они обладают небольшой длиной и 2 плоскостями симметрии. Из-за необычного строения возникают сложности во время обработки торцов дисковых изделий. Торцовые поверхности являются параллельными, они пересекаются с осью отверстия под углом 90°. Производятся диски из листового проката при помощи отрезания или воздействия ацетилено-кислородного пламени.

Правильное местоположение деталей типа диск будет являться прочным и устойчивым, если оно расположено на торце, выступающем в роли установочной базы.

Центрирование производится при помощи самоцентрирующих кулачков. На ось с цилиндрической поверхностью накладываются 2 связи, что не позволяет заготовке свободно перемещаться по осям абсцисса и ордината. Чтобы лишить диск возможности перемещения по оси аппликата, необходимо наложить дополнительную геометрическую связи. В этом случае ось является опорной базой. Для деталей типа диск используется установочная, опорная и двойная опорная базы.

В начале процедуры базирование диск крепится на кулачках патрона. Торец детали обтачивают до кулачков. Внешнюю поверхность, оставшуюся необработанной, подрезают. Для достижения лучшей точности используется чистое обтачивание, во время которого заготовка крепится посредством прижима трения. Диск должен прижиматься либо к кулачкам патрона, либо к его оправе. Опорные базы детали размещаются максимально близко к обрабатываемой поверхности зубьев. Шестерни диска обрабатываются в сложенном состоянии на станках. При их базировании используются инструменты – монеты.

Расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении

Погрешностью базирования называется отклонение конструкции заготовки относительно заданного местоположения. Она применяется во время обработки, эксплуатации и настройки детали на токарных или фрезерных станках. Выделяют следующие разновидности погрешности базирования заготовки:

  1. Погрешность закрепления: возникает при зажатии детали на столе станка. Во время этого процесса происходит смещение установочных баз, лимитирующих движение заготовки. Погрешность закрепления обусловлена неправильным использованием установочных приборов и зажимов. Данные факторы приводят к деформации заготовленного материала.
  2. Погрешность установки: появляется после закрепления изделия на станковом оборудовании. Ее возникновение обусловлено несоответствие форм базовых поверхностей и наличие большого количества металлической стружки, образующейся во время нарезания детали. Происходит засорение обрабатываемой поверхности и последующее отклонение детали. Для минимизации погрешности заготовки важно следовать принципам постоянства и смещения базовых поверхностей.
  3. Систематическая погрешность: образуется из-за человеческого фактора —наблюдательности и аккуратности мастера, выполняющего настройку инструментов. Она возникает при нарушениях во время измерения размерных характеристик детали, написании неправильных чертежей и схем базирования и упрощении формул, необходимых для проведения расчетов.

На величину погрешности и точность обработки оказывают непосредственное влияние следующие факторы:

  1. Разница между действительными и номинальными размерами заготовки.
  2. Значение отклонения устанавливаемых конструкций относительно их взаимных расположений: перпендикулярности, концентричности и параллельности.
  3. Поломка станков и иных приспособлений, использующихся во время базирования. Неисправность оборудования обусловлена несоблюдением правил эксплуатации или недочетами, возникшими во время производства несущих конструкций приборов. Эти факторы приводят к возникновению зазоров на винтах и шпинделях установочного оборудования.
  4. Изменение формы заготовки, произошедшие до проведения процедуры обработки. Они обусловлены внешними повреждениями конструкции или неправильным местоположением изделия.

Расчет погрешности базирования проводится при помощи использования математической формулы: εБ.ДОП ≤δ — ∆. Во время определения величины отклонения важно учитывать, что действительная погрешность обязана быть меньше допустимых значений. Результат расчетов всегда является неточным.

Для расчета погрешности был разработан общий алгоритм вычисления:

  1. Необходимо правильно определить местоположение базы на основе размеров устанавливаемой детали.
  2. Найти расположение технологической базовой поверхности, что позволит мастеру правильно подобрать место размещения заготовки для проведения ее обработки.
  3. Если технологическая база совмещается с измерительной, то погрешность базирования будет равняться 0.
  4. В случае, когда базы различаются и не совмещаются при наложении, то осуществляются геометрические расчеты величины отклонения. Результаты измерения вычитаются из предельно допустимых значений погрешности. Разность показывает действительную величину отклонения изделия. Все расчеты производятся по общей формуле: = Т — ∆ж.

Если отсутствуют общий базис и предельные значений погрешности, то необходимо найти исходную базовую поверхность. Если она не изменяет исходное местоположение, то значение погрешности равняется 0.

1. Обработка в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне цилиндрической детали небольшой длины с базированием по наружному диаметру без упора в торец. Такая обработка применяется при изготовлении небольших деталей за один установ.

Рис. 13.2. Установка заготовки в трехкулачковом патроне.

В трехкулачковом патроне движение кулачков осуществляется от одного винта, поэтому при закреплении заготовки кулачки

движутся одновременно, совмещая ось заготовки с осью вращения патрона.

2. Обработка в четырехкулачковом патроне цилиндрической детали небольшой длины с базированием по наружному диаметру без упора в торец. Такая обработка применяется при изготовлении небольших несимметричных деталей за один установ.

Рис. 13.3. Установка заготовки в четырехкулачковом патроне.

В четырехкулачковом патроне движение кулачков осуществляется от разных винтов, поэтому при закреплении заготовки кулачки сдвигают поочередно, что позволяет закреплять несимметричные относительно оси вращения патрона заготовки.

3. Обработка в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне цилиндрических втулок небольшой длины с базированием по внутреннему диаметру с упором в торец. Такая обработка применяется при обработке внешних и внутренних поверхностей и торцов втулок за один установ.

Рис. 13.4. Установка заготовки в трехкулачковом патроне.

Конструкция трехкулачковых патронов позволяет устанавливать втулки на кулачки и закреплять заготовку, разжимая кулачки. При

этом заготовка базируется по одному торцу и внутренней поверхности втулки.

4. Обработка в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне цилиндрической детали большой длины с базированием по наружному диаметру без упора в торец, с применением подвижного или неподвижного центра и подвижного или неподвижного люнета.

Рис. 13.5. Установка заготовки в трехкулачковом патроне с подвижными центром и люнетом.

При обработке длинных валов необходимы две дополнительных опоры. Одна устанавливается со второго торца заготовки в центровочное отверстие это подвижный или неподвижный центр, установленный в пиноль задней бабки. Вторая опора является подвижным или неподвижным люнетом и устраняет прогиб вала под воздействием резца.

5. Обработка заготовки на жесткой центровой оправке с натягом

в двух центрах с базированием по отверстию. Такое базирование применяется, например, когда невозможно обработать заготовку с одного установа, а требования к соосности внутренней и внешней поверхностей жесткие (обработка заготовки шестерни).

Рис. 13.6. Установка заготовки на жесткой центровой оправке с натягом в двух центрах с базированием по отверстию.

Оправки, применяемые для крепления заготовок, выпускаются разной конструкции и стандартизованы. При индивидуальном изготовлении деталей иногда приходится изготавливать и оправки.

6. Обработка заготовок на фрезерном, сверлильном, строгальном и др. станках часто производится при закреплении их в машинных тисах, на поверхности губок которых нанесено рифление.

Рис. 13.7. Установка заготовки в машинных тисах.

В ПРИСПОСОБЛЕНИИ

В процессе изготовления машины возникают задачи соединения с требуемой точностью двух или более числа деталей. Такие задачи возникают при сборке и регулировке машины и ее механизмов, при обработке деталей на различных технологических системах, когда деталь необходимо установить и закрепить с заданной точностью на столе станка или в приспособлении.

Определение положения обрабатываемой детали в технологической системе или относительное положение сопряженных деталей при сборочных операциях определяется шестью координатами, лишающими заготовку или деталь шести степеней свободы, или шестью опорными точками.

Рис. 1. Классификация баз по ГОСТ 21495-76.

Рис. 3. Схема базирования детали типа “валик”.
Комплект баз: двойная направляющая (точки 1, 2, 3, 4); опорные (точки 5, 6).

Рис. 5. Условное обозначение опорных точек по ГОСТ 21495-76.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9575 — | 7561 — или читать все.

78.85.5.182 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Схема базирования – схема расположения опорных точек (рис. 3.5) на базах. Наиболее распространенные схемы базирования заготовок в приспособлениях приведены на рис. 3.6.

Рис. 3.5. Условные обозначения опорной точки на видах сбоку (а) и сверху (б)

Установочные элементы приспособлений, материализующие опорные точки, имеют разнообразную конструкцию, которая зависит от формы баз и числа лишаемых степеней свободы. По конструкции установочные элементы подразделяются следующим образом: опорные штыри, вспомогательные опоры, шайбы, пластины (рис. 3.7–3.10).

Выбор типа и размеров опор зависит от размера и состояния базовых поверхностей: заготовки с обработанными базовыми плоскостями больших размеров устанавливают на пластины (см. рис. 3.10), а небольших – на штыри с плоской головкой (см. рис. 3.7, а) или опорные шайбы (см. рис. 3.9); заготовки с необработанными базовыми плоскостями устанавливают на штыри со сферической или насеченной головками (для упрощения очистки их от стружки) (см. рис. 3.7, б, в).

Опорные штыри могут быть постоянными (см. рис. 3.7) или регулируемыми (см. рис. 3.8).

Призмы – для установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью (см. рис. 3.11):

Рис. 3.6. Схемы базирования заготовок при механической обработке:

а – установка по трем плоскостям; б – в трехкулачковом патроне; в – в центрах; г – диска в трехкулачковом патроне; д – в призмах; е – втулки на оправке с зазором; ж – втулки на разжимной оправке; з – по плоскости и двум отверстиям (на полный и срезанный пальцы)

  • • призмы длинные (жесткие) (см. рис. 3.11, 6) для установки базовых поверхностей большой протяженности;
  • • призмы узкие (жесткие) (см. рис. 3.11, а) для установки необработанной базой либо для лишения заготовки двух степеней свободы.

Втулки центрирующие – для установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью. В зависимости от размеров они подразделяются на длинные и короткие (рис. 3.12).

Рис. 3.7. Опорные штыри с головками:

а – плоской; б – сферической; в – насеченной

Рис. 3.8. Вспомогательные опоры:

а – регулируемые; б – самоустанавливающиеся

Рис. 3.9. Опорная шайба

Рис. 3.10. Опорные пластины:

а – плоские; б – с косыми пазами

Рис. 3.11. Призмы:

а – узкие жесткие; б – длинные жесткие

Втулки применяют для заготовок с цилиндрической поверхностью, выполненной по 6–8 квалитетам точности во избежание их пластического деформирования, что возможно при установках в призмах.

Установочные пальцы и оправки – для установки внутренней цилиндрической поверхностью. В зависимости от размеров установочные пальцы подразделяются на длинные и короткие цилиндрические, длинные и короткие срезанные (рис. 3.13).

Рис. 3.12. Схема установки заготовки в короткую центрирующую втулку

Рис. 3.13. Установочные пальцы:

а – цилиндрические; б – срезанные; в – цилиндрические сменные; г – срезанные сменные

Срезанными пальцами выполняют посадку для обеспечения возможности установки заготовок двумя базами, например двумя отверстиями с параллельными осями (см. рис. 3.6, з).

Центры: жесткие и плавающие – для установки заготовок по центровым гнездам (рис. 3.15). Поводковый центр предназначен для передачи крутящего момента при обработке заготовки, плавающий центр обеспечивает базирование заготовки в осевом направлении.

Специальные – при установке заготовок но зубчатым поверхностям (что применяется в основном для шлифования центральных отверстий зубчатых колес, когда требуется обеспечить высокую соосность отверстия зубчатому венцу) (рис. 3.16):

  • • ролики и зубчатые секторы – для прямозубых цилиндрических колес;
  • • шарики – для конических колес;
  • • шарики и витые упругие ролики – для колес со спиральным зубом.

Рис. 3.14. Центровые жесткие и разжимные оправки:

а – конусной; б – цилиндрической с гарантированным зазором; в – цилиндрической с гарантированным натягом; г – с гидропластом; д – с гофрированными втулками

Рис. 3.15. Конструктивные разновидности центров:

а, б, в, г – жесткие; д – поводковый; е – плавающий

Рис. 3.16. Схемы установки зубчатых колес с использованием:

а – шариков; б – роликов

Рассмотренные установочные элементы служат для ориентации заготовки в пространстве при обработке детали, сборке или контроле. При этом для повышения жесткости и виброустойчивости заготовок при обработке число опор должно быть равно числу лишаемых степеней свободы. Базирование заготовок осуществляют обычно в следующем порядке:

  • • назначают комплект баз; из комплекта баз выбирают главную базу (установочную, двойную направляющую или тройную опорную), лишающую заготовку наибольшего числа степеней свободы; назначают число, вид и место расположения установочных элементов для этой базы;
  • • определяют, каких степеней свободы будет лишена заготовка с помощью этой базы;
  • • выбирают число, вид и место расположения установочных элементов для второй базы (эти установочные элементы не должны дублировать назначение установочных элементов, выбранных ранее);
  • • выбирают число, вид и место расположения установочных элементов для третьей базы комплекта (эти установочные элементы не должны дублировать назначение установочных элементов, выбранных ранее).

При этом применяемые установочные элементы должны удовлетворять определенным требованиям:

  • • их число и расположение должны учитывать необходимую ориентацию детали и достаточную ее устойчивость;
  • • при использовании баз с необработанной поверхностью они должны выполняться с ограниченной опорной поверхностью;
  • • они должны обладать достаточной жесткостью, износостойкостью и легко сниматься при работе.

Пример 3.1

Требуется обработать отверстие диаметром D в заготовке корпусной детали (рис. 3.17), выдерживая размер h и обеспечивая перпендикулярность оси отверстия по отношению к плоскости В. Необходимо выбрать технологические базы и разработать схему базирования.

В качестве технологической установочной базы следует принять плоскость Л, создав при базировании корпусной детали три опорные точки (рис. 3.18), что поз-

Рис. 3.17. Эскиз корпусной детали

Рис. 3.18. Схема базирования корпусной детали

волит выдержать размер h и параллельность оси отверстия по отношению к плоскости А. В качестве направляющей базы следует принять плоскость В с двумя опорными точками, что позволит обеспечить перпендикулярность оси отверстия к плоскости В. Для обеспечения симметричности расположения отверстия относительно размера II в качестве опорной базы следует принять полуцилиндрическую поверхность С, используя при базировании подвижную призму.

Схема базирования заготовки корпусной детали представлена на рис. 3.18.

Пример 3.2

Разработайте схему базирования для цилиндрической заготовки, установленной в призме (рис. 3.19).

Цилиндрическая поверхность заготовки является двойной направляющей базой, лишающей заготовку четырех степеней свободы. Торец заготовки является опорной базой, лишающей заготовку одной степени свободы. У заготовки остается одна степень свободы – неопределенность ее положения по углу поворота относительно оси.

Схема базирования заготовки представлена на рис. 3.20.

Рис. 3.19. Схема установки заготовки

Рис. 3.20. Схема базирования заготовки

Справочник технолога-машиностроителя

  • 11. Нормы точности и жесткости металлорежущих станков под нагрузкой
  • 12. Погрешность установки заготовок в патронах и на оправках без выверки
  • 13. Погрешность (мкм) установки заготовок в цанговом и трехкулачковом патронах без выверки
  • 14. Погрешность (мкм) установки заготовок на постоянные опоры
  • 15. Погрешность установки заготовок размером до 60 мм в тисках
  • 16. Погрешность (мм) установки заготовок на станках с выверкой по цилиндрической поверхности
  • 17. Погрешность (мм) установки заготовок на столе станка с выверкой по плоской поверхности
  • 18. Погрешность базирования при обработке деталей в приспособлениях
  • 19. Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения (ГОСТ 3.1107-81)
  • 20. Обозначения формы рабочей поверхности опор, зажимов и установочных устройств (ГОСТ 3.1107-81)
  • 21. Примеры нанесения обозначений опор, зажимов и установочных устройств на схемах (ГОСТ 3.1107-81)
  • 22. Данные для расчета контактных деформаций (мкм) стыка заготовка-опора приспособления
  • 23. Отклонения (мкм) формы и расположения поверхностей образцов-изделий после чистовой обработки на металлорежущих станках
  • 24. Средние допустимые погрешности наладки (мкм) для лезвийных инструментов
  • 25. Основные формулы, для расчета погрешности Δр
  • 26. Погрешность регулировании (установки) резца при наладке на размер в поперечном направлении
  • 27. Допустимые погрешности измерения δ (мкм) линейных размеров (диаметров, длин) в зависимости от допусков и квалитетов точности размеров (ГОСТ 8.051-81)
  • 28. Относительный износ (мкм/км) резцов при чистовом точении
  • 29. Допустимый размерный износ (мкм) инструмента при обработке партии заготовок
  • 30. Температурный режим в механических цехах
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *