Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Базирование заготовок – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат или траектории движения инструмента.

В машиностроении принята следующая классификация поверхностей:

· Основные поверхности – поверхности детали, с помощью которых определяется положение данной детали в изделии. (для вала - шейки 2,2' и уступы 1,1')

· Вспомогательные поверхности – поверхности детали, определяющие положение всех присоединяемых деталей относительно данной.

(для вала –два комплекта вспомогательных поверхностей для

установки зубчатых колёс: шейки 3,3 уступы5,5 и шпоночные

канавки)

· Исполнительные поверхности – поверхности, выполняющие определенное служебное назначение

· Свободные поверхности – поверхности, не соприкасающиеся с другими поверхностями присоединяемых деталей, но необходимые для соединения выше указанных поверхностей в единую конструкцию. (для вала – пов.4)

Д.З. [1 рис.21 с.45]

База – поверхность, заменяющая ее совокупность поверхностей, ось, точка детали или сборочной единицы, по отношению к которым ориентируются другие детали, изделия или поверхности детали, обрабатываемые или собираемые на данной операции.

Базы классифицируют:

1) по назначению:

· Конструкторские

· Технологические

· Измерительные

Конструкторские базы в свою очередь делятся на основные и вспомогательные (аналогично поверхностям).

Технологическая база – база, определяющая положение детали в процессе изготовления.

Измерительная база – база, определяющая относительное положение детали и средств измерения.

2) по конструктивному оформлению (характеру проявления):

явные (реальные поверхности)

скрытые (мысленно проводимые плоскость, ось или точка)

При необходимости использовать скрытые базы в качестве технологических их материализуют разметкой, кернением, центрованием. [1 рис. 24,25 с.50]

3) по числу лишаемых степеней свободы

1.2.2 Классификация баз по числу лишаемых степеней свободы

Для ориентации твердого тела относительно трёхосной системы координат необходимо наложение на него 6 двухсторонних связей, лишающих тело 3-х перемещений вдоль осей и 3-х поворотов вокруг указанных осей. Этот порядок установки заготовок призматической формы называетсяправилом 6-ти точек.

Д.З.[1 рис.26 с.52]

Установочная база – база, лишающая заготовку 3-х степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.

Направляющая база – база, лишающая заготовку 2-х степеней свободы - перемещения вдоль одной оси и поворота вокруг другой.

Опорная база – база, лишающая заготовку 1-й степени свободы - перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.

Двойная направляющая база – база, лишающая заготовку 4-х степеней свободы – 2-х перемещений вдоль 2-х координатных осей и поворотов вокруг этих же осей (вал на призме или в отверстии).

Двойная опорная база – база, лишающая заготовку 2-х степеней свободы – перемещений вдоль 2-х координатных осей (короткая цилиндрическая поверхность на призме или в отверстии).

1.2.3 Основные схемы базирования

Основными схемами базирования являются:

1) базирование призматических заготовок [1 рис.27 с 52]

2) базирование длинных цилиндрических заготовок (рис.28 с.52)

3) базирование коротких цилиндрических заготовок (рис.30 с.53)

Все перечисленные схемы относятся к схемам полного базирования (лишение заготовки всех 6-и степеней свободы). Их применяют при необходимости выдержать размеры по всем 3-м осям, а также при обработке на станках с ЧПУ. При необходимости выдержать размеры в 2-х или только в одном направлении можно применять схемы упрощённого базирования.

1.2.4 Рекомендации по выбору баз

1. При выборе технологических баз необходимо изучить чертеж детали и выявить конструкторские базы.

2. Особое внимание необходимо уделить допустимым перемещениям.

3. При выборе баз для первой механической операции (черновые) необходимо выбирать такие поверхности, точность обработки которых в последующих операциях позволит их использовать в качестве чистовых баз. В качестве черновых технологических баз целесообразно использовать такие поверхности, которые имеют минимальный припуск на обработку, минимальные погрешности формы или те поверхности, которые не обрабатываются по технологическому процессу.

Если у заготовки нет поверхностей, которые могут быть использованы в качестве черновых баз, то в конструкцию заготовки вносят изменение в виде бобышек или технологических прибылей, которые будут использованы в качестве черновых баз.

4. Для обеспечения требуемой точности обработки необходимо стремиться к принципу совмещения баз, при котором технологическая база совмещается с конструкторской, при этом погрешность базирования отсутствует.

5. Для повышения точности обработки желательно стремиться к принципу постоянства баз, при котором максимально большое число поверхностей может быть обработано от одних и тех же технологических баз (обработка с одного установа).

Черновые базы не могут использоваться дважды, т.к. появляются более точные поверхности.

1.2.5 Погрешность базирования и закрепления

Суммарная погрешность при обработке заготовок складывается из погрешностей установки заготовки, настройки станка и самой обработки.

Погрешность установки заготовки εу возникает при установке заготовки непосредственно на станке или в приспособлении и складывается из погрешности базирования εб и погрешности закрепления εз

εу = εб + εз (1)

Погрешность базирования – результат несовмещения технологической и конструкторской баз. Она равна допуску на размер, связывающий указанные базы в направлении выдерживаемого размера.

(Разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на размер режущего инструмента)

Погрешность закрепления – образуется из погрешностей, возникающих до приложения силы зажатия и при зажатии, т.к. режущий инструмент устанавливают на размер от установочных поверхностей приспособлений, до приложения нагрузки. Значения εз приводят в справочных таблицах.

1) Определение погрешности базирования при установке заготовок плоскими поверхностями

Д.З.[1 рис. 32с.55]

Для рисунка а) для размера 30 εб = 0. Для рисунка б) для размера 20

εб = 0,28мм. Таким образом на погрешность настройки и обработки остается 0,3- 0,28=0,02 мм, что недостаточно, т.к.при фрезеровании Δ=0,1 мм. Для обеспечения требуемой точности данного размера необходимо: уменьшить εб или обеспечить εб =0. Последний вариант представлен на рисунке в), но установка заготовки снизу не производительна и требует значительное усилие закрепления. Уменьшение допуска на размер 50 уменьшает погрешность базирования, что более приемлемо в данном случае.

Учитывая, что Δ= 0,1, допуск на размер 50 можно установить из следующего соотношения

0,3- 0,1= 0,2, т.е. 50 ± 0,1

При согласовании с конструктором можно расширить допуск на выдерживаемый размер, что обеспечивает требуемую точность обработки, но указанный вариант не всегда возможен.

2) Определение погрешности базирования при установке заготовок наружной цилиндрической поверхностью на призму

Д.З. [1 рис. 33 с.55]

Рис. 1 Схема для определения погрешности базирования вала на призме

Для размеров 1,2,3 εб = К∙ТD (2)

В зависимости от угла призмы коэффициенты имеют следующие значения

Для размера 4 εб = 0; Для размера 5 εб = 0,5∙ТD

3) Определение погрешности базирования при установке заготовок отверстием на цилиндрическую оправу

Д.З. [1 рис.35 с.57]

Погрешность базирования в радиальном направлении для данной схемы будет равна максимальному зазору между отверстием и оправой.

Smax=Dmax – dmin (3)

Тема 1.3 УСТАНОВОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ

1.3.1 Назначение, требования, классификация

Установочные элементы (УЭ) предназначены для ориентации заготовки относительно режущего инструмента в приспособлении, в соответствии с принятой схемой базирования.

Требования: высокая точность, жесткость, износостойкость, удобство

эксплуатации и ремонта.

Установочные элементы классифицируют:

1). По назначению:

· Основные опоры

· Вспомогательные опоры (дополнительные)

Основные опоры обеспечивают заданную ориентацию в соответствии с правилом 6 точек, а дополнительные повышают жесткость технологической системы, если это необходимо.

Использование дополнительных опор должно осуществляться в соответствии с правилом:

Вначале заготовка устанавливается на основные опоры, закрепляется, затем подводятся дополнительные, которые затем превращаются в неподвижную опору.

2). По конструкции:

· Нерегулируемые

· Регулируемые

· Самоустанавливающиеся (плавающие)

Самые простые по конструкции - нерегулируемые опоры, для компенсации износа требуют после доработки подкладочные пластины.

Регулируемые опоры применяют для чернового базирования, а также когда необходимо использование вспомогательных опор.

Плавающие опоры применяют, когда конфигурация базовой поверхности не позволяет использовать регулируемые опоры.

Д.З. [1 рис.54 с. 127]

Подъем опоры 2 до соприкосновения с базовой поверхностью заготовки производится перемещением клина 1 с помощью винта 5 с маховиком 6. Опору фиксируют затяжкой винта, при этом шарик 4 расклинивает сегментные шпонки 3 и стопорит горизонтальный клин.

Д.З. [1 рис.55 с. 127]

Вертикальный штифт 1, находясь под воздействием сжатой пружины 4, выдвигается вверх до соприкосновения с поверхностью заготовки. Затягивая винт 3, обеспечивают фиксацию опоры в определенном положении. Промежуточный сухарь 2 ограничивает движение штифта 1 вверх при отвертывании винта.

3). По форме базовой поверхности:

* УЭ для установки заготовок плоскими поверхностями

* УЭ для установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью

* УЭ для установки заготовок отверстием

* УЭ для установки заготовок центровыми отверстиями

* УЭ для установки заготовок фасонными поверхностями

1.3.2 Установочные элементы для установки заготовок плоскими поверхностями

К ним относятся:

· Опоры-штыри

· Опоры-пластины

Первые используют для установки заготовок сверху. Опоры-штыри могут иметь плоскую, сферическую или рифленую контактную поверхность.

· Плоская применяется при чистовом базировании небольших заготовок

· Сферическая – при черновом базировании

· Рифленая – для повышения сцепляемости с базовой поверхностью.

Пластины используют в оснастке для установки средних и крупных заготовок обработанными поверхностями.

Материал опор D≤ 12мм – сталь У7А, D>12мм – сталь 20Х HRC58…62.

Несущие поверхности шлифуют до Ra 0,4

Определение погрешности базирования (смотри тема 1.2)

1.3.3 Установочные элементы для установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью

Распространены 3 схемы установки:

· На призму

· В отверстие

· В самоцентрирующее устройство

Призматические установочные элементы распространены в сверлильных и фрезерных приспособлениях, т.к. обеспечивают высокую производительность установки и точность размеров, заданных от вертикальной оси.

Призмы могут быть:

· Цельными (для некрупных заготовок) материал – конструкционная сталь HRC 55…60 [2 рис. 2.3 а, б с.36]

· Сборными (из чугуна с привернутыми опорными планками из стали, или с запрессованными сменными штырями) [2 рис. 2.3 в с.36]

Установка вала в отверстие широко распространена в конструкции самих приспособлений (кондукторные втулки сверлильных приспособлений).

Погрешность в радиальном направлении - Smax (максимальный зазор между валом и отверстием)

Угловая погрешность – перекос tgβ = Smax/H (4)

где Н – высота направляющей части втулки.

1.3.4 Установочные элементы для установки заготовок отверстием

Распространены три схемы установки:

· На оправы

· На самоцентрирующие (разжимные) элементы

· Двумя параллельными отверстиями на два пальца

Установка на оправы цилиндрические распространена для токарной обработки заготовок, имеющих протяженное базовое отверстие, а также для фрезерных работ и зубонарезания (в радиальном направлении εб = Smax)

Конические оправы (конусность 1:1000÷1:3000) используют при базировании заготовок коротким отверстием, для чистовых токарных и шлифовальных операций, т.к. в радиальном направлении εб = 0, а εу=0,01÷0,005 мм при точности базового отверстия IT7.

Установка в самоцентрирующие устройства (3-кулачковый патрон, устройства с деформируемыми элементами, гидропластовые устройства, и др.) широко используют для установки наружной цилиндрической поверхностью и отверстием для финишной обработки на токарных, шлифовальных и доводочных станках.

Д.З. [1 рис.58 с. 129]

Центровая оправа с разжимной цангой (рис.а)

Заготовку 1 закрепляют затяжкой внутреннего конуса 2. Разжимные оправки по сравнению с жесткими, обеспечивают меньшую концентричность обработки.

Консольная разжимная оправка (рис.б)

Консольная оправка с тремя сухарями (рис.в)

Сухари 1 раздвигаются внутренним конусом 2. Применяют для установки толстостенных заготовок.

Оправка с упругой гильзой (гидропластмассовая) (рис. г)

Затягивая винт 3, сжимают гидропласт 1, который разжимает тонкостенную гильзу, прочно закрепляет заготовку 2. Обеспечивает высокую степень концентричности.

Самоцентрирующие устройства – устройства, установочные элементы которых равномерно перемещаются от оси заготовки (установка отверстием) или к оси (установка вала).

К ним относятся выше указанные разжимные оправки, кулачковые, мембран-ные, цанговые и роликовые патроны. При установке заготовок на данные УЭ погрешность базирования в радиальном направлении отсутствует.

Гидропластовые оправы в основном используют для финишной обработки, так как при точности базовой поверхности не ниже IT7 ƐУ=0,005…0,01мм Гидропласт – материал, который жидкотекуч при t^o=150, а при нормальной – студнеобразен. В горячем состоянии заливается в полость, имеющую либо внутреннюю, либо наружную упругую (тонкую) стенку.

Для токарных и шлифовальных работ широко используют цанговые патроны и оправы, оправы с тарельчатыми пружинами и др.

Установка двумя параллельными отверстиями на 2 пальца распространена для корпусных деталей (обеспечивается полное базирование)

Д.З. [1 рис.60 с. 130] Ромбический палец обеспечивает компенсацию разницы допусков межосевых расстояний отверстий и пальцев и должен располагаться, как показано на рисунке.

При данной схеме базирования имеет место угловая погрешность – перекос заготовки, определить которую можно из соотношения

Sinα=(△+△1)/2L (5)

1.3.5 Установочные элементы для установки заготовок центровыми отверстиями

Наиболее распространены центры:

· Неподвижные (жесткие)

· Вращающиеся (исключают износ центра)

· Цельные

· С твердосплавной вставкой

· Срезанные

· С рифлениями (для поводковых патронов с целью передачи крутящегося момента)

· Сферические

· Плавающие передние

Смотри [1 рис. 61,62 с.131 ]

При установке на неподвижные центры погрешность базирования в радиальном направлении отсутствует, а в осевом допустимо перемещение (влияет глубина центровых отверстий). Для повышения точности в данном направлении применяют поводковые патроны с плавающим центром. У данного центра под действием пружины конус выдвигается в центровое отверстие, после совмещения торцов патрона и заготовки, на требуемую глубину и погрешность базирования для размеров от этого торца также будет отсутствовать.

1.3.6 Установочные элементы для установки заготовок фасонными поверхностями

Резьбовые оправы. Могут иметь наружную резьбу или внутреннюю. Обеспечивают установку и закрепление заготовки. Направление резьбы должно быть противоположно силам резания (исключить свинчивание).

Установочные элементы для установки зубчатых колёс рабочими поверхностями зубьев смотри [1рис.64-66 с.132 ]. Ориентация зубчатого колеса относительно указанных элементов позволяет окончательно обработать отверстие.

Приспособления с ложементами. Последние выполняют в виде полости (изготавливают из листового материала), заполняемой пластифицированной массой с получением оттиска базовой поверхности. Обычно такие установочные элементы назначают для необрабатываемых базовых поверхностей при обработке корпусных деталей на многоцелевых станках.

Условные обозначения опор и зажимов по ГОСТ 3.1107-81

Д.З. [2 с.27-292таблица 1.1-1.2 ]

Практическая работа №1 Выбор установочных элементов. Расчет погрешности базирования.

Тема 1.4 ЗАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

1.4.1 Назначение, классификация, требования.

Предназначены для сохранения положения заготовки, достигнутое установкой в процессе обработки.

Требования к зажимным механизмам:

· Не должны портить поверхность заготовки

· Деформация заготовки должна быть предельно допустимой

· При приложении зажимного усилия не должно изменить положение заготовки, достигнутое установкой

· Должны быть просты по конструкции, удобны и безопасны в эксплуатации

При конструировании необходимо учитывать следующие рекомендации:

1. Для уменьшения величины зажимного усилия его направление должно совпадать с направлением сил резания

2. При установке и закреплении тяжелых заготовок необходимо, чтобы усилие закрепления совпадало с направлением силы тяжести

3. Для повышения устойчивости и уменьшения деформации заготовки линию действия зажимного усилия необходимо направлять через опору

4. При закреплении жестких заготовок допускается линию действия усилия закрепления направлять через центр фигуры образованной линиями, соединяющими опоры

5.Для обеспечения неотрывности баз от опор линия действия зажимного усилия должна быть перпендикулярна опорной поверхности установочного элемента.

В зажимном механизме можно выделить 3 кинематических звена:

· Привод

· Силовой механизм

· Контактный элемент

В соответствии с указанным зажимные механизмы классифицируют:

1). По роду привода, создающего исходное усилие

· С ручным приводом

Рука – Р_и=100÷150 Н

Кисть – Р_и=30÷50 Н

· С механизированным приводом:

- пневматический

- гидравлический

- электромеханический

- статистический и т.д.

2). По типу силового механизма, преобразующего исходное усилие в усилие закрепления загрузки (W)

· Простые (эксцентриковый, клиновой, винтовой и др.)

· Комбинированные (рычажно-винтовой, клино-рычажный)

3). По числу контактных элементов

· Одноконтактные

· Многоконтактные

Основной количественной характеристикой зажимного механизма является коэффициент усиления, который определяется по формуле

Ку = W/P (6)

где: W – усилие закрепления заготовки; Ри – исходное усилие.

1.4.2 Винтовые зажимы

Винтовые зажимы являются самыми распространенными, так как просты по конструкции, являются самотормозящими (α ≤ φ_пр, где α – угол подъема витка резьбы, φ_пр – приведенный угол трения), имеют значительный коэффициент усиления (50 и более). Недостатки данных зажимов: значительное время для закрепления и раскрепления заготовки; ручной привод; непостоянство усилия закрепления; возможность смещения заготовки от сил трения на торце винта. Закрепление указанными зажимами производится ключами, ручками, гайками, гайками – головками, установленными на конце винта.

Усилие закрепления зависит от длины рукоятки, величины приложенного к ней усилия, формы опорного торца и вида резьбы.

Формулы для определения усилия закрепления:

винт со сферическим опорным торцом – W = 10L∙Pи/d (7) где: d – наружный диаметр резьбы (мм); L – длина рукоятки ключа (L=14d)

винт с плоским опорным торцом - W = L∙Pи/(0,1d+0,05d1) (8)

где: d1 – диаметр опорного торца винта

винт с наконечником - W = L∙Pи/0,145d (9)

гайка- W = L∙P/[0,1d +0,05(Do³-do³)/(Do²-do²)] (10)

1.4.3 Клиновые зажимы

Д.З. [2 риc. 2.11 c.43]

Применяют в многозвенных силовых механизмах в качестве промежуточного звена, позволяют изменить направление усилия закрепления по отношению к исходному. Для надежного закрепления заготовки клин должен быть самотормозящимся (условие самоторможения α≤2φ_пр ), Данные зажимы имеют низкий КПД (≈0,3) и требуют значительного хода клина при работе с самоторможением. КПД можно увеличить, используя плунжер с опорой качения. Коэффициент усиления данных зажимов ≈ 2-4.

Усилие закрепления можно определить по формуле

W = Pи∙/tg(α + φпр) (11)

Для стандартных углов можно использовать соотношения:

α =5º W= 3,3Pи α=10º W = 2,5Pи α = 15º W = 1,9Pи

1.4.4 Эксцентриковые зажимы

Д.З. [2 риc. 2.16 c.46]

По сравнению с с винтовыми зажимами являются быстродействующими, но развивают меньшую силу зажима Ку ≈ 10-20, имеют ограниченное линейное перемещение (е ≥ Тн где Тн – допуск на высоту заготовки)

Эксцентриковые зажимы могут быть круглыми и криволинейными.

Круглые эксцентрики проще по конструкции и более распространены, так как представляют собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси, смещённой относительно геометрической оси на величину эксцентриситета.

Для самоторможения необходимо обеспечить условие е ≤ 0,05Д

Усилие закрепления зависит от угла поворота рукоятки и его можно определить по следующей формуле:

W = Pи∙L/2∙e (12)

Данные механизмы не рекомендуется применять в приспособлениях для черновых операций, так как при вибрациях возможно раскрепление.

У криволинейных эксцентриков указанные недостатки отсутствуют, но они дороже.

1.4.5 Рычажные механизмы

Д.З. [2 риc. 2.13 c.44]

Данные механизмы отличаются простотой конструкции и применяются в станочных приспособлениях в виде прихватов и прижимных планок. Для облегчения установки заготовки они выполняются поворотными, откидными и передвижными. Все многообразие конструкций можно свести к трем основным расчетным схемам. Усилие закрепления заготовки можно определить из условия равновесия плоской системы сил (ΣМ=0).

Для представленного зажима W = Q ∙l1/ (l1+ l2) (13)

если l1= l2, то W = 0,5Q.

Тема 1.5 УСТАНОВОЧНО – ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА

Данные устройства обеспечивают одновременную установку заготовки

в требуемое положение, необходимое для обработки, и её закрепление.

К данным механизмам относятся кулачковые, клиновые, цанговые, мембранные, шариковые, роликовые, гидропластмассовые и др.

Все указанные устройства относятся к самоцентрирующим.

Область применения каждого из механизмов определяется точностью выполнения базовой поверхности заготовки, её жёсткостью, силой зажима и необходимой точностью установки. Клиновые и кулачковые механизмы применяют для установки жестких заготовок, к которым не предъявляют высокие требования по точности установки и обработки. Цанги используют для зажима заготовок по отверстию (оправки) и по наружным цилиндрическим поверхностям (патроны), выполненным по 8 – 10 – му квалитетам точности. Цанги, в отличие от кулачков, не оставляют вмятин на базовых поверхностях и обеспечивают соосность 0,04 – 0,06 мм. Их используют также для закрепления тонкостенных заготовок. Роликовые механизмы используют для зажима заготовок с грубообработанными или необработанными базовыми поверхностями 10 – 12 – го квалитета точности. Эти механизмы являются самозажимными, т.е. сила зажима зависит от сил резания. Мембранные механизмы применяют для зажима заготовок по точно выполненным цилиндрическим поверхностям 5 - 7– го квалитета, обеспечивая соосность 0,004 – 0,007 мм. Гидропластмассовые устройства деформируют упругую цилиндрическую втулку, обеспечивая соосность обрабатываемой поверхности 0,01 – 0,03 мм при точности базовой поверхности 6 –7 – ой квалитет.

Тема 1.6 МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ПРИВОДЫ

1.6.1 Преимущества. Классификация

Данные приводы позволяют повысить производительность (сокращается вспомогательное время, связанное с установкой закреплением и снятием заготовки), а также повысить точность обработки (Ɛз = const).

Различают следующие механизированные приводы:

· Пневматические

· Гидравлические

· Пневмогидравлические

· Магнитные

· Электромагнитные

· Вакуумные

· Электромеханические

· Пружинные

· Статические

1.6.2 Пневмоприводы

В качестве объёмных пневмоприводов зажимных механизмов используют пневмоцилиндры. Основаны на преобразовании энергии сжатого воздуха, который поступает из пневмомагистрали предприятия, а в ней создается компрессорной станцией (очистка от механических примесей, нагрев для исключения конденсата, впрыск масла для уменьшения коррозии, закачивание в емкость). Индивидуальный блок очистки и регулирования давления сжатого воздуха смотри [2. рис. 2.23 с. 54]. Удельное давление воздуха в пневмомагистрали p = 0,4 – 0,6 МПа.

Пневмоцилиндры классифицируют:

1) По характеру силового звена:

· Поршневые

· Диафрагменные (мембранные)

2) По схеме действия:

· Одностороннего действия

· Двухстороннего действия

Для первых возврат штока в исходное положение осуществляется пружиной q=100 Н. У вторых – воздухом, который подаётся в противоположную полость. Первые применяют, когда ход штока ограничен и промежуточные механизмы без самоторможения. Цилиндры двухстороннего действия применяют для значительного хода штока.

3) По направлению силы закрепления:

· Тянущие

· Толкающие

4) По компоновке:

· встроенные (в корпус приспособления)

· прикрепляемые

· агрегатированные

Д.З. (схемы поршневых и мембранного пневмоцилиндров)

Расчётные формулы:

а) пневмоцилиндр одностороннего действия (толкающий)

Q = 0,785D²∙p∙η – q (Н) (14)

где: D – диаметр цилиндра в мм; q – усилие возвратной пружины (80-150Н)

η-кпд привода (≈0,85÷0,9)

б) пневмоцилиндр двухстороннего действия:

при подаче воздуха в полость А (толкающий)

Q = 0,785D²∙p∙η (Н) (15)

при подаче воздуха в полость Б (тянущий)

Q = 0,785(D² - d²)∙p∙η (Н) (16)

в) пневмокамера одностороннего действия с тарельчатой прорезиненной диафрагмой Q = 147(DД – d0)²∙p – q (H) (17)

где DД – диаметр диафрагмы пневмокамеры, в мм d_о – диаметр опорной шайбы камеры, в мм

Пневмокамеры имеют выше КПД, т.к. резинотканевая диафрагма выполняет герметизирующую функцию стыка 2-х полостей. Усилие на штоке не постоянно и зависит от длины хода штока. Поэтому пневмокамеры рекомендуется применять лишь при небольших ходах штока.

Пневмокамеры, как и пневмоцилиндры, могут быть одинарными и сдвоенными, стационарными и вращающимися. Последние применяют на токарных и шлифовальных станках. Сдвоенные пневмоцилиндры позволяют почти в два раза увеличить усилие на штоке. Диаметры рабочих полостей цилиндров стандартизированы.

1.6.3 Гидравлические приводы

Гидравлические приводы, по сравнению с пневматическими приводами, имеют ряд преимуществ:

1) значительное давление рабочей жидкости (6,3; 10; 15МПа)позволяет обеспечить большие зажимные усилия при небольших диаметрах гидроцилиндров;

2) исключается применение механических механизмов – усилителей;

3) масляная среда в системе обеспечивает надлежащую смазку узлов и аппаратуры;

4) упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров облегчает смену и установку приспособлений на станке, их транспортирование и хранение.

Гидравлический привод – это установка, состоящая из бака с маслом, источника давления, рабочего цилиндра, трубопровода и аппаратуры управления и регулирования. В зависимости от источника давления гидроприводы подразделяют на механогидравлические (с ручным насосом), электрогидравлические (электронасос) и пневмогидравлические. Механогидравлические приводы компактные, недорогие и являются наиболее простым средством механизации зажимов в условиях мелкосерийного производства при закреплении заготовок на поворотных столах.

Электрогидравлические приводы имеют электронасосы, которые создают высокое давление масла. Насосы подразделяются на индивидуальные и групповые. Первые предназначены для приспособлений, устанавливаемых на одном станке. Вторые обслуживают группу станков. Указанные приводы используются, когда в зажимных устройствах предусмотрены самотормозящие звенья, обеспечивающие работу насоса только в период зажима и разжима заготовки, так как при постоянной работе насоса происходит интенсивный нагрев масла и разгерметизация. При отсутствии самотормозящихся механизмов применяют гидроаккумуляторы. Для преобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию движения поршня применяют гидроцилиндры. Гидроцилиндры подразделяются на неподвижные и вращающиеся; одностороннего действия и двухстороннего действия. Последние применяют, когда требуется большой ход штока. Для сокращения времени, затрачиваемого на зажим – разжим, применяют зажимные механизмы с автоматическим подводом – отводом или поворотом прихвата. Государственные стандарты регламентируют параметры гидроцилиндров.

Пневмогидравлические приводы являются наиболее эффективным и перспективным типом привода станочных приспособлений. Они сочетают в себе преимущества пневмо – и гидроприводов. По числу ступеней давлений и расхода масла пневмогидравлические преобразователи делятся на одно – и двухступенчатые. Д.З. [ 2 рис. 2.30 с. 64]

При больших объёмах масла применяют двухступенчатые преобразователи, которые обеспечивают следующий цикл работы: 1. Быстрый подвод зажимных элементов к заготовке. 2. Окончательный зажим. 3. Разжим.

1.6.4 Магнитные и электромагнитные приводы

Применяют на шлифовальных и фрезерных станках в виде планшайб, плит. столов. Данные приспособления не имеют зажимных устройств, что освобождает всю поверхность заготовки для обработки, но заготовки должны быть из материалов с большой магнитной проницаемостью (стали, чугуны, легированные стали). Могут быть на основе постоянных магнитов или электромагнитные. У первых положительным является отсутствие необходимости размагничивания заготовок, не требуется источник постоянного тока, долговечные, безопасны, но привод дорогостоящий, т.к. в основе предусмотрены керамические (оксидно-бариевые) магниты, получаемые методом порошковой металлургии. Данные приспособления имеют выше надежность и выше точность, т.к. отсутствуют температурные деформации. В плитах с электромагнитами возникающий электромагнитный поток приводят к нагреву заготовок. Включение электромагнитных плит обеспечивается рубильником, а магнитных – смещением подвижного блока относительно неподвижного. В положении «включено» магниты подвижного расположены под магнитами неподвижного таким образом, что магниты обоих блоков имеют одинаковые полюсы.

В положении «выключено» нижний блок смещают на шаг и при этом магнитный поток магнитов неподвижного блока нейтрализуется магнитным потоком подвижного. Так как создается небольшое магнитное поле противоположного направления, заготовка размагничивается.

1.6.5 Вакуумные приводы.

Позволяют закреплять заготовки из различных материалов, в том числе не -металлические и малой толщины (до 0,15 мм). Закрепление обеспечивается атмосферным давлением, которое прижимает заготовку к полости, из которой вакуумным насосом откачивают воздух. Разница давлений в полости и атмосферного и является усилием закрепления. Отсутствие механических зажимных устройств облегчает установку и снятие заготовок.

Д.З. [2 рис. 2.36в с. 75]

1.6.6 Электромеханические приводы.

Обладают рядом преимуществ: потребляют энергию только во время зажима или разжима заготовки; обеспечивают большую мощность при небольших габаритах; их можно подключать к системе управления станком; они надёжны; недорогие и нетребовательны к уходу. Примерами данного привода являются: электромеханический токарный патрон, электромеханический ключ. Д.З. [2 рис. 2.31 с. 67]

1.6.7 Многоместные приспособления.

Являются высокопроизводительными и применяются в серийном и массовом производстве. Для определения усилия закрепления необходимо проанализировать передачу усилия на заготовки. При последовательном закреплении усилие закрепления каждой заготовки равно усилию, прикладываемому ко всему пакету. При параллельном закреплении усилие необходимо разделить на количество заготовок.

Практическая работа № 2 Расчёт силы зажима зажимных механизмов

Тема 1.7 НАПРАВЛЯЮЩИЕ и НАСТРОЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

1.7.1 Назначение, классификация

Предназначены для направления режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки в процессе обработки или при настройке (партионная настройка). К данным элементам относятся: кондукторные втулки, установы для фрез, копиры (для токарно-копировальных и копировально-фрезерных станков), шаблоны для настройки резцовых блоков

1.7.2 Кондукторные втулки

Применяют для обработки отверстий на станках ручным управлениям без предварительной разметки. Подразделяются на постоянные, сменные, быстросменные, специальные.

Постоянные кондукторные втулки предназначены для обработки отверстий одним инструментом в условиях мелкосерийного-серийного производства. Они, как и специальные, запрессованы в отверстие кондукторной плиты по посадке H7/n6. Могут быть с буртиком и без него.

Сменные кондукторные втулки предназначены для выше указанной обработки в условиях серийного-массового производства. Их устанавливают в кондукторной плите через запрессованную переходную втулку с посадкойH7/g6 и дополнительно фиксируют винтом. Указанное позволяет быстро заменить изношенную втулку на рабочем месте.

Быстросменные кондукторные втулки предназначены для последовательной обработки несколькими инструментами (сверло, зенкер, развертка) в серийном производстве. В отличие от сменной кондукторной втулки у быстросменной кроме лыски с буртиком имеется лыска без буртика, позволяющая быстро менять втулки в процессе операции (после установки и перед извлечением необходим поворот втулки на угол между выше указанными лысками). Расположение лысок зависит от направления вращения инструмента. Ориентация быстросменной втулки в промежуточной аналогична сменной. При повышенных требованиях к точности допускается посадка H7/g5.

Технические требования к кондукторным втулкам:

1. Материал: 9ХС – при диаметре отверстия ≤ 10мм; У10А, У12А – при диаметре больше 10 но меньше 25 мм; Сталь 20и 20Х – при диаметре больше 25 мм. Для всех предусматривается закалка до твёрдости

HRC 60…65.

2. Номинальный диаметр направляющей части втулки принимают по наибольшему предельному размеру инструмента, а поле допуска

F8 – для свёрл, зенкеров и черновых развёрток, G7 –для чистовых развёрток.

3. Расстояние от нижнего торца до заготовки - 0,3 …0,5 диаметра отверстия. Меньшее расстояние для сыпучей стружки (надлома), большее – для сливной.

4. Длина направляющей части втулки - 1,5…2 диаметра отверстия.

1.7.3 Шаблоны и установы

Позволяют точно и производительно выставить инструмент при наладке на рабочий размер. Применение шаблонов характерно для токарных работ,

а установов – для фрезерных. Установы подразделяют на угловые – для фрезерования уступов, пазов, и высотные – для фрезерования плоских поверхностей. При проектировании учитывается толщина щупа, который размещается на поверхности установа при настройке фрезы.

Д.З. [2 рис. 2.21 с. 52]

1.7.4 Копиры

Обеспечивают заданный закон движения при обработке фасонных поверхностей на универсальных станках с ручным управлением. При этом отпадает необходимость в трудоёмкой разметке контура. Применение станков с ЧПУ практически сняло проблему применения копиров, так как на указанных станках любой профиль может быть запрограммирован и обработан.

Тема 1.8 ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ И ПОВОРОТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Делительные устройства приспособлений предназначены для смены позиции заготовки при многопозиционной обработке (последовательное сверление нескольких отверстий на одношпиндельном оборудовании; нарезание зубьев зубчатых колес по методу копирования и т.д.).

Делительное устройство состоит из делительного диска, закреплённого на поворотной части приспособления, фиксатора и механизма, который обеспечивает прижим делительного диска к корпусу для разгрузки фиксатора. На делительном диске предусматривают отверстия, пазы или выступы, позволяющие с помощью фиксатора произвести деление.

Точность деления будет зависеть от конструкции фиксатора. Наиболее распространены следующие типы фиксаторов: шариковые; вытяжные пальцевые. Д.З. [1 рис. 84 с.144]

Шариковый фиксатор применяют для предварительной ориентации делительного диска. Пальцевые – (цилиндрические или конические) могут вытягиваться или выдвигаться реечным механизмом. Максимальная точность деления обеспечивается пальцевым коническим фиксатором с гидропластовой втулкой в корпусе, так как между отверстием диска и пальцем зазор отсутствует. В фиксаторах нормальной точности сопряжение пальцев с втулкой осуществляется по посадке H7/g6, а в фиксаторах повышенной точности – по посадке H7/h5. Для уменьшения износа вытяжной палец и втулку выполняют из закалённой стали (HRC55…60).

Механическое прижимное устройство в большинстве поворотных столов блокируют с фиксатором [1 рис. 87 с.145]

Поворотные устройства приспособлений применяют для поворота заготовки на часть дуги при одновременной обработке (фрезерование сегментных пазов на дисках, обработка части цилиндрической поверхности). Основным механизмом у данного устройства является червячная передача.

Червячная шестерня связана с поворотным столом. В универсальной делительной головке совмещены делительное и поворотное устройства

Тема 1.9 КОРПУСА ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Корпус – базовая деталь приспособления, объединяющая все его элементы. Поскольку корпус воспринимает все нагрузки, действующие в процессе обработки (силы резания, силы закрепления), то он должен обеспечивать следующие требования:

· Жесткость

· Прочность

· Износостойкость

· Минимальная масса

· Удобство эксплуатации и ремонта.

· Простота конструкции и минимальная стоимость

Повышение жесткости конструкции обеспечивается применением ребер жесткости, исключением большого количества стыков.Для лучшего отвода СОЖ и удаления стружки на корпусах предусматривают наклонные поверхности и избегают углублений в труднодоступных местах. Угол наклона этих поверхностей для чугунной стружки α=30-35º; для стальной α=25-50º; для алюминиевой α=40-45º. Для транспортировки приспособлений предусматривают ручки (при массе до 50 кг) или рым-болты.

Для кантуемых приспособлений предусматривают ножки. Для ориентации приспособления на столе станка с ручным управлением на основании корпуса предусматривают две направляющие шпонки призматического сечения, которые входят в верхнюю часть Т-образного паза стола. Размещают шпонки на максимальном расстоянии, что уменьшает угловую погрешность установки корпуса на столе станка. Точность изготовления шпонок не ниже f8, а ширину устанавливают по паспортным данным станка (14;18;22мм). Пример расчёта погрешности установки корпуса на столе станка смотри [3 Пример 17.1 с.109]. Для станков с ЧПУ на основании приспособления предусматривают 2 пальца:

1. центральный – входит в центральное отверстие стола по посадке H7/g6

2. дополнительный – входит в верхнюю часть Т-образного паза и

исключает поворот приспособления вокруг оси первого пальца.

Для закрепления фрезерных, сверлильных, расточных приспособлений в основании корпуса предусматривают проушины для размещения стержня крепежного болта. Количество проушин и их размеры устанавливаются по паспортным данным станка с учетом размеров корпуса.

Корпуса приспособлений могут быть литыми, сварными, коваными, сборными из отдельных элементов. Литые корпусы из чугуна СЧ12-28 применяют в стандартных приспособлениях для обработки мелких и средних заготовок, так как имеют преимущества перед стальными: они дешевле, им легче придать сложную форму. Сварной корпус мене сложный

в изготовлении, но и менее жесткий, чем литой. Сварной корпус применяют в приспособлениях для крупных заготовок. Масса сварных корпусов примерно на 40% меньше в сравнении с литыми. Корпус, собранный из отдельных элементов на винтах, также имеет низкую трудоёмкость изготовления, его можно разобрать и использовать в других конструкциях, но вследствие наличия стыков жесткость таких корпусов низкая. Кованые корпуса используют для нагруженных конструкций, имеющих несложную форму.

Тема 1.10 УНИВЕРСАЛЬНЫЕ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СТАНОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Стандарты предусматривают пять систем приспособлений многократного применения: универсально-безналадочные (УБП); универсально-наладочные (УНП); специализированные наладочные (СНП); универсально-сборные (УСП); сборно-разборные (СРП).

1.10.1 Универсальные станочные приспособления

К данным приспособлениям относятся УБП и УНП. Применяются в единичном и мелкосерийном производстве для обработки широкой номенклатурой заготовок. Конструкция УБП представляет собой механизм долговременного использования с постоянными (несъёмными) элементами для установки различных заготовок. УБП характеризуются применением универсальных регулируемых зажимных механизмов, не требующих изготовления специальных деталей. К УБП относятся универсальные патроны, машинные тиски, поворотные столы и т.п. Пример [2 рис.2.56 с.93].

Данные приспособления поставляют с универсальными станками или отдельно по заказам предприятий.

Приспособления, отнесённые к УНП, состоят из универсального базового агрегата и сменных наладок. Степень универсальности УНП выше, чем у УБП, так как позволяют устанавливать заготовки более широкой номенклатуры. Базовый агрегат – постоянная часть приспособления для установки сменных наладок, которая представляет собой механизм долговременного использования, предназначенный для многократного применения в различных конструкциях. В системе УНП базовые агрегаты стандартизированы. Сменная наладка представляет собой сборочную единицу, т.е. специальную часть приспособления, обеспечивающую установку определённых заготовок на его базовом агрегате. Сменные наладки заменяют без снятия базового агрегата со станка. Базирование сменных наладок осуществляется по плоскости и отверстиям, П и Т-образным пазам. Цикл оснащения операции УНП состоит из проектирования сменной наладки, изготовления и её установки на базовом агрегате, на что требуется до 15 ч. Системы УНП применяют для токарных, фрезерных, сверлильных и других операций в условиях серийного производства (машинные тиски со сменными губками, патроны со сменными кулачками, кондукторы портального и скальчатого типа)

1.10.2Специализированные станочные приспособления

Приспособления, отнесённые к СНП применяют для установки заготовок, сгруппированных по конструкторским признакам и схемам базирования. СНП состоит из специализированного корпуса и сменных наладок. Каждый базовый агрегат рассчитан на установку заготовок одного и того же типа. Часто применяют многоместные СНП. Как правило, СНП оснащают пневматическим или гидравлическим приводом и широко применяются в крупносерийном производстве. Цикл оснащения технологической операции СНП аналогичен оснащению операции УНП. Пример [2 рис.2.59 с.97]

1.10.3Универсально-сборные приспособления

Данные приспособления собирают из стандартных универсальных деталей и сборочных единиц без последующей механической обработки.

Из комплекта УСП можно собрать практически любое, в том числе контрольно-измерительное приспособление. После использования компоновки УСП разбирают и в дальнейшем применяют в различных сочетаниях в новых приспособлениях. Элементы УСП постоянно находятся в обращении в течение всего срока службы (12-15 лет). Они не требуют стадии проектирования и изготовления, а на оснащение операции данным приспособлением затрачивается в среднем 3…4 ч. УСП применяют в единичном и мелкосерийном производстве. Промышленностью выпускается три комплекта УСП: УСП-8; УСП-12; УСП-16. Технические характеристики смотри [1 с.158]. Элементы УСП делятся на восемь групп.

1. Базовые элементы (плиты, оправки, угольники).

2. Корпусные элементы (призмы, опоры, угольники, планки).

3. Установочные элементы для установки и фиксации корпусных элементов (шпонки, штыри, пальцы).

4. Направляющие элементы.

5. Зажимные элементы для закрепления заготовок.

6. Крепёжные элементы (болты, винты, шпильки, шайбы, гайки).

7. Разные детали.

8. Сборочные единицы, способствующие ускорению сборки компоновок УСП.

Ответственные детали изготавливают из высоколегированной стали, с последующей термообработкой до твёрдости HRC 58…62. УСП обеспечивают точность обработки деталей до 8-го квалитета.

Основным недостатком УСП является низкая жёсткость приспособления, из- за большого количества стыков элементов.

1.10.4Сборно-разборные приспособления

Приспособления, отнесённые к СРП, собирают из стандартных деталей и узлов как специальные приспособления долгосрочного применения. Возможно использование в компоновке и специальных деталей. В СРП в отличие от УСП преобладают сборочные единицы, а не отдельные детали. Компоновку СРП собирают и используют на весь период обработки изделия. Приспособления СРП эффективны в мелкосерийном и серийном производстве. Цикл оснащения операций состоит из проектирования компоновки, изготовления специальных деталей (если требуется), сборки и внедрения, на что необходимо в среднем 20…25 ч.

Лабораторная работа № 1 Разбор образцов приспособлений

Лабораторная работа № 2 Сборка приспособления из комплекта УСП