1.3. Отработка технологичности конструкции

приспособлений

Для создания технологичного приспособления требуется:

- простота формы всех конструкционных элементов;

- сокращение до минимума количества обрабатываемых поверхностей в деталях;

- максимальное использование нормализованных деталей;

- сокращение количества используемых типоразмеров (диаметров, резьб, длин и т.д.);

- сокращение цикла сборки за счет исключения доводочных и подгоночных работ.

1.4. Обеспечение эксплуатационных качеств приспособлений

Приспособления должны:

• обеспечить надежное и точное закрепление деталей.

• иметь минимальное количество удобных органов управления.

• обладать большим сроком службы до ремонта и небольшой сложностью ремонта. Для этого в конструкции должны быть предусмотрены (рис. 1.4) сменные элементы (втулки, пальцы, вкладыши и др.).

1.5. Методика проектирования приспособлений

Для проектирования станочных приспособлений требуется иметь следующие материалы:

1. Рабочий чертеж обрабатываемой на приспособлении детали с техническими условиями.

2. Количество деталей, обрабатываемых на приспособлении.

3. Потребность в обрабатываемых деталях за календарный период.

4. Операционные карты на операции до и после использования приспособления.

Рис. 1.4

5. Сведения об имеющихся приспособлениях аналогичного назначения (база данных, альбомы, перечни и др.).

6. Предварительное технико-экономическое обоснование целесообразности создания приспособления.

Процедура проектирования включает следующие этапы:

1. По рабочему чертежу намечают базовые и вспомогательные поверхности, которые на выбранной операции могут служить для ориентации, фиксации и закрепления заготовок.

2. Определяют установочные базы самого приспособления и способ закрепления его на станке (примеры на рис. 1.5 и 1.6).

3. Устанавливают величину нагрузок в приспособлении при его использовании из условий закрепления заготовки и ее обработки. Примером может служить тонкостенная втулка (рис. 1.7), где при точении нельзя снять сразу большой припуск, т.к., ввиду малой ее жесткости при закреплении, может быть сильная деформация и потеря точности.

4. Составляют принципиальную схему приспособления с простановкой сил закрепления.

5. Составляют эскизный проект приспособления, после чего выполняют расчеты на прочность и на точность основных элементов.

6. Разрабатывают рабочие чертежи деталей (рабочий проект).

Рис. 1.5

7. Составляют сборочный чертеж и инструкции по сборке (если это требуется).

8. Делают экономическое обоснование рентабельности приспособления.

Рис. 1.6

Рис. 1.7

1.6. Типизация элементов станочных приспособлений

1.6.1. Установочные элементы.

Предназначены для координации заготовки в приспособлении. Для плоских заготовок это может быть плита. (рис. 1.8).

Рис. 1.8

В таком случае ошибки геометрии плоскости или случайные загрязнения плиты вызывают погрешность установки. Для устранения этого на плоскость ставят местные опоры и ориентируют заготовку по 3 элементам.

Если нельзя поставить заготовку на местные круглые опоры (например, для тяжелых деталей), то делают опорные планки (рис. 1.9).

Рис. 1.9

Для крупных нежестких деталей ставят выдвижные опоры (рис. 1.10, а), воспринимающие силы резания при обработке (рис. 1.10, б).

Для круглых заготовок в качестве опор используют призмы (рис. 1.11), имеющие стандартные размеры, где α=90⁰, D=18-85 мм, h=16-45 мм, иногда α=120⁰, 60⁰.

а

б

Рис. 1.10

Рис. 1.11

Если в заготовке имеются 2 отверстия с параллельными осями, то ориентирование заготовки осуществляется на цилиндрические поверхности (цилиндрические и ромбические пальцы), что показано на рис. 1.12 (а – схема базирования, б –сечение ромбического пальца).

Ромбический палец позволяет менять межцентровое расстояние (А) и обеспечивать установку заготовок с различным А.

1.6.2. Подъемные механизмы – служат для установки деталей в приспособление и могут быть составным элементом приспособления. Особенно это касается крупногабаритных деталей.

1.6.3. Зажимные детали и механизмы для закрепления заготовок (рис. 1.13).

Это элементы приспособлений, которые предназначены для удержания деталей от перемещения от сил обработки или под собственным весом.

К зажимным элементам и механизмам предъявляются следующие требования:

а

б

Рис. 1.12

Рис. 1.13

1. При зажатии детали должно обеспечиваться первоначальное установочное положение приспособления.

2. Сила зажимов должна быть достаточной для удержания детали в период процесса обработки.

3. Создавать удобное управление органами зажимных элементов. Например, зажим заготовки на токарном станке через шпиндель может быть не удобным, т.к. требует перемещения рабочего во время вспомогательной операции.

4. Сила зажима должна располагаться перпендикулярно установочной плоскости.

По рис. 1.14 при обработке в направлении 1 сила зажима может быть малой, а при действии инструмента в направлении 2 сила зажима требуется большой. Таким образом целесообразно использовать первый вариант (действие силы зажима в направлении силы резания). Известны также другие виды механических зажимов:

- клиновой (рис. 1.15), где сила давления на клин (Р_и) равна

,

где Q – сила зажима; α – угол клина.

Рис. 1.14

Обычно принимают

Для получения самоторможения должен быть меньше .

,

где μ – коэффициент трения;

ρ – угол трения.

- винтовой зажим (со сферической головкой) (рис. 1.16), где момент зажима ключом составляет

,

Рис. 1.15

где d_ср – средний диаметр резьбы;

Q – требуемая сила прижима;

ρ – угол трения в резьбовом соединении;

α – угол подъема резьбы.

Для самоторможения необходимо, чтобы .

Коэффициент трения

,

где P_p – сила на конце рычага;

L – длина рычага.

- эксцентриковый зажим (рис. 1.17), где величина эксцентриситета находится из зависимости

Рис. 1.16

,

где F – сила прижима;

F₁ – сила трения.

Величины P и F₁ находятся по известным формулам

,

откуда

,

здесь μ₁ – не учитывают, т.к. сила трения способствует торможению эксцентрика.

Рис. 1.17

Тогда

,

где μ≈0,1-0,2;

- комбинированные зажимы: рычажно-эксцентриковые, рычажно-винтовые и др.

- зажимные устройства с применением гидропластмасс, которые применяются в основном на чистовых и отделочных операциях.

1.6.4. Детали и механизмы, с помощью которых производится координация инструмента относительно детали. Примером является кондукторная втулка при сверлении, прошивке.

1.6.5. Детали и механизмы делительных приспособлений.

1.6.6. Детали и механизмы механических, гидравлических, электрических, пневматических приводов и усилителей.

Механизмы усилителей и их приводы, могут иметь различную конструкцию. Силовая схема усилителя приведена на рис. 1.18.

Рис. 1.18

Пусть плечи рычагов (рис. 1.18) равные ( ).

Тогда сила

.

Схема пневмоусилителя показана на рис. 1.19. Здесь сила зажима

,

где D – диаметр поршня пневмоцилиндра (диаметр штока можно не учитывать);

P_в – давление воздуха в заводской сети (P_в=0,4-0,6 МПа);

m, n – рычаги усилителя.

Рис. 1.19

В приспособлениях станков, оснащенных гидростанциями, используют гидропривод (рис. 1.20).

Сила, развиваемая приводом (Р), зависит от направления движения поршня. При движении вниз

.

Если поршень идет вверх

,

Рис. 1.20

где Р_г – давление гидросмеси;

D, d – диаметры поршня и штока.

Скорости движения поршня. При движении вниз

.

При движении вверх

,

где Q – производительность насоса;

F₁, F₂ – площади рабочей части поршня.

Используют гидропневмопривод, когда воздух через пневмопоршень и рычаг сжимают малым плунжером масло и создает большое давление.

1.6.7. Органы управления (ручки, краны и др.).

1.6.8 Корпуса приспособлений. Служат для объединения всех деталей.