ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Учебное пособие

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Введение ……………………………………………………………………………

Классификация приспособлений………………………………………………
Методика проектирования приспособлений ………………………………...
Проектирование базирующих элементов приспособлений……………….
- Базы, базирование. Классификация баз …………………………………..
- Выбор установочных элементов приспособлений …………………….
Силовой расчет приспособлений …………………………………………….
- Общие принципы расчета зажимных сил и определение расчетных факторов ………………………………………………………
- Характеристика зажимных устройств ……………………………………
- Типовые схемы установки деталей и расчет сил зажима ………………
Проектирование зажимных механизмов ……………………………………
- Рычажные зажимные механизмы …………………………………………
- Винтовые зажимные механизмы …………………………………………
- Эксцентриковые зажимные механизмы …………………………………
- Клиновые и клиноплунжерные зажимные механизмы ………………….
Проектирование силовых приводов …………………………………………..
- Пневматический привод …………………………………………………..
- Вакуумный привод………………………………………………………….
- Гидравлический привод ………………………………………………….
- Пневмогидравлический привод …………………………………………
Направляющие устройства приспособлений ………………………………
Корпусы приспособлений…………………………………………………….
Обеспечение точности приспособлений……………………………………..
Расчет приспособлений на точность………………………………………….
- Выбор расчетных параметров ………………………………………
- Методика расчета точности …………………………………………
- Определение расчетных факторов…………………………………..

11 Контрольные вопросы………………………………………………………..

Список использованных источников……………………………………………..

Приложение А - Задания для выполнения расчетно-графической работы…

Приложение Б - Допуски для размеров до 500 мм …………………………..

Введение

Приспособлениями в машиностроении называются вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций механической обработки, сборки или контроля. Наибольшую группу (около 70%) составляют приспособления для механической обработки на станках.

Применение станочных приспособлений позволяет: надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки; стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего; повысить производительность труда в результате механизации приспособления;, облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность; расширить технологические возможности оборудования; применять технически обоснованные нормы времени.

Данное пособие позволит студентам самостоятельно, или под руководством преподавателя, освоить общую методику и приобрести практические навыки проектирования приспособлений. Пособие может быть использовано студентами при выполнении конструкторских разделов в рамках дипломного проектирования, которые в большинстве случаев касаются разработки или модернизации технологического оборудования или оснастки.

1 Классификация приспособлений

По целевому назначению приспособления делят на пять групп /1, 2/:

- станочные приспособления для установки и закрепления обрабатываемых заготовок на станках. В зависимости от вида обработки различают токарные, фрезерные, сверлильные, расточные, шлифовальные и другие приспособления;

- приспособления для крепления режущего инструмента. Они характеризуются большим числом нормализованных деталей и конструкций, что объясняется нормализацией и стандартизацией самих режущих инструментов;

- сборочные приспособления используют при выполнении сборочных операций, требующих большой точности сборки и приложения больших усилий;

- контрольно-измерительные приспособления применяют для контроля заготовок, промежуточного и окончательного контроля, а также для проверки собранных узлов и машин. Контрольные приспособления служат для установки мерительного инструмента;

- приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок, а также отдельных деталей и узлов при сборке.

По степени специализации приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные приспособления (УП) используют для расширения технологических возможностей металлорежущих станков. К ним относятся универсальные, поворотные, делительные столы; самоцентрирующие патроны.

Универсальные безналадочные приспособления (УБП) применяются для базирования и закрепления однотипных заготовок в условиях единичного и мелкосерийного производства. К этому типу принадлежат универсальные патроны с неразъемными кулачками, универсальные фрезерные и слесарные тиски.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) используют для базирования и закрепления заготовок в условиях многономенклатурного производства. К ним относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски, скальчатые кондукторы.

Специализированные безналадочные приспособления (СБП) используют для базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивным признакам и требующих одинаковой обработки. К таким приспособлениям принадлежат приспособления для обработки ступенчатых валиков, втулок, фланцев, дисков, корпусных деталей и др.

Специализированные наладочные приспособления (СНП) применяют для базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивно-технологическим признакам и требующих для их обработки выполнения однотипных операций и специальных наладок.

Универсально-сборные приспособления (УСП) применяют для базирования и закрепления конкретной детали. Из комплекта УСП собирают специальное приспособление, которое затем разбирают, а элементы УСП многократно используют для сборки других приспособлений.

Специальные приспособления (СП) используют для выполнения определенной операции и при обработке конкретной детали. Такие приспособления называются одноцелевыми. Их применяют в крупносерийном и массовом производстве.

3.По степени механизации и автоматизации приспособления подразделяют на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

Ввиду разнообразия технологических процессов, конструктивных форм и размеров обрабатываемых изделий и других факторов, номенклатура применяемых приспособлений весьма разнообразна. Однако, несмотря на различия в конструктивном оформлении, приспособления имеют практически одинаковую структуру, куда входят различные элементы, механизмы и детали.

Установочные элементы (опоры). Служат для ориентации заготовки или детали в пространстве при обработке, сборке или контроле.
Зажимные элементы и устройства. Предназначены для обеспечения надежного контакта базовых поверхностей заготовок с установочными элементами приспособлений и предупреждения их смещения при обработке.
Силовые приводы. Обеспечивают воздействие зажимных элементов на закрепляемую заготовку с заданной силой.
Элементы для определения положения и направления инструментов. Служат для постановки обрабатывающего инструмента в требуемое положение.
Корпусы. Базовые, наиболее ответственные элементы, с помощью которых все детали и устройства приспособлений объединяются в единое устройство.
Вспомогательные устройства и элементы. Служат для расширения технологических возможностей, повышения быстродействия приспособлений, удобства управления и их обслуживания

2 Методика проектирования приспособлений

Проектирование приспособлений осуществляется на базе Положений, Принципов и Правил, изложенных в общей методике проектирования средств технологического оснащения, с учетом специфических особенностей, присущих приспособлениям /3, 4/.

При проектировании приспособлений исходят из следующих основных принципов:

- предельная простота конструкции, обоснование любого усложнения;

- высокая прочность, жесткость и устойчивость упругой системы конструкции достигается не увеличением массы, а применением более качественных материалов и подбором наиболее эффективных форм деталей и конструкции в целом;

- соблюдение принципа агрегатирования и применение предпочтительных размеров, стандартизованных, унифицированных и нормализованных составных частей и элементов деталей, применение оригинальных деталей и узлов обосновывается;

- тщательное изучение, анализ всех исходных материалов и поиск аналогичных конструкций перед началом проектирования;

- учет минимума затрат на обслуживание и ремонты, удобство и безопасность работы.

Для проектирования приспособления требуются следующие исходные данные:

чертеж и технические требования на деталь;
операционный эскиз заготовки, операции или перехода;
справочная литература, стандарты и заводские нормали;
основные размеры станка и его характеристика.

Процесс проектирования приспособлений состоит из ряда последовательных этапов

Изучают чертеж изделия, содержание и структуру технологической операции; разрабатывают схемы базирования и закрепления изделия, схемы наладки, изучают характеристики станка, на котором планируется обработка, выбирают способ и подвод режущего инструмента, охлаждающей жидкости; выбирают механизированные средства установки изделия (при массе более 20 кг). Учитывают тип производства, положение рабочего относительно оборудования и приспособления, размер партии изделий и пр. Анализируя чертеж обрабатываемой детали, выделяют поверхности, обрабатываемые в проектируемом приспособлении, технологические базы, поверхности под зажимные элементы; изучают форму, размеры, координаты взаимного расположения поверхностей (осей), требования к точности и шероховатости обработки.
Проводят обзор и анализ существующих конструкций, используемых для аналогичных работ; уточняют схемы базирования и закрепления; рассчитывают силы резания и зажима; выбирают места приложения силы зажима; определяют и выбирают типы и размеры установочных элементов, их число и взаимные положения.
Выбирают тип зажимного устройства и его привода и определяют его основные параметры с учетом заданного времени на установку.
Определяют типы и размеры элементов для направления и контроля положения режущего инструмента.
Определяют конструкции и размеры вспомогательных элементов и устройств.
Выполняют эскизную разработку вариантов общего вида приспособления.
Уточняют параметры выбранного варианта конструкции приспособления. При этом уточняют размеры деталей, допуски соединений, пространственное расположение поверхностей и осей. Составляют кинематические, электрические, пневматические и т.п. схемы.
После отработки схемы приспособления выбирают и обосновывают параметр для расчета его на точность.
Выполняют расчет на точность приспособления по выбранному параметру, заканчивая его разбивкой значения расчетного параметра на допуски размеров приспособления, входящих в размерную цепь.
Выполняют силовой расчет и расчеты на прочность. Силовой расчет должен иллюстрироваться схемой с указанием сил обработки и зажима, реакций опор, сил трения, действующих моментов, плеч действия сил и других данных, необходимых для определения потребных сил зажима. Заканчивают силовой расчет расчетом зажимного устройства и привода приспособления. Для расчета на прочность выбирают одну – две наиболее нагруженные детали приспособления. Расчет осуществляется по общепринятым методикам курсов сопротивления материалов и деталей машин.
Выполняют графическое оформление общих видов (сборочных) конструкции приспособления.
Окончательно отрабатывают конструкцию, графическое оформление рабочих чертежей общих видов или сборочных. На чертеже общего вида приспособления следует приводить: технические условия его сборки и эксплуатации с указанием точности в собранном виде по выбранным параметрам; обработки в сборе, для обеспечения заданной точности (в случае необходимости); виды покраски и других покрытий; периодичность контрольных осмотров и проверок точности; порядок и правила ухода за приспособлением (очистка, смазывание, замена элементов, хранение); требования к установке на станке и регулировке и др.
Выполняют технико-экономические расчеты целесообразности и эффективности применения (модернизации, замены) приспособления. Экономическое сравнение вариантов приспособления заканчивают расчетом годового экономического эффекта и срока окупаемости нового, более прогрессивного приспособления.

Конструкцию приспособления по принципиальной схеме, предложенной технологом, разрабатывает конструктор, специализирующийся по конструированию оснастки.

Конструирование приспособления проводят в следующей последовательности /2/: в начале вычерчивают контур обрабатываемой детали в требуемом количестве проекций на таком расстоянии, чтобы осталось места для размещения на этих проекциях всех деталей и узлов приспособления. Вокруг контура детали вычерчивают базирующие элементы приспособления, а затем зажимные элементы приспособления, приводы зажимных элементов и вспомогательные элементы приспособления. Затем все эти элементы «объединяют» корпусом приспособления.

Полученную конструкцию приспособления вычерчивают в нескольких проекциях, дают необходимые размеры и сечения.

На рисунках 2.1 – 2.6 в качестве примера приведена последовательность проектирования приспособления, служащего для закрепления заготовки на специальном двухшпиндельном станке для одновременного сверления отверстий диаметрами d₁ и d₂ в вале ступенчатом по чертежу (в соответствии с рисунком 2.1).

В качестве технологических баз приняты цилиндрические поверхности А и В (двойная направляющая база, точки 1, 2, 3, 4), буртик вала (поверхность Г, опорная база, точка 5) и цилиндрическое отверстие (поверхность Д, опорная база, точка 6) (в соответствии с рисунком 2.2).

Установка заготовки осуществляется на две опорные призмы 1 и 2, с упором на торец призмы 1. Угловое положение детали определяется при помощи плавающего конического срезанного пальца 3. Точность относительного положения обрабатываемых отверстий обеспечивается кондукторными втулками 4 и 5 (в соответствии с рисунком 2.3).

В качестве зажимного устройства использовано устройство, состоящее из рычажного и эксцентрикового, механизмов с ручным приводом. Механизм вычерчивается относительно контура заготовки. Вычерчивается корпус приспособления. По полученному чертежу выполняется расчет на точность по выбранному параметру T_∆(допуск расстояния от оси кондукторной втулки 5 до опорного торца призмы 1) (в соответствии с рисунком 2.4).

Выполняется силовой расчет приспособления. Определяется потребная сила зажима Fз. Определяются геометрические параметры рычага и эксцентрикового механизма. (в соответствии с рисунком 2.5) Наиболее нагруженный элемент конструкции (шпилька) рассчитывается на прочность.

Разрабатывается эскизный сборочный чертеж приспособления (в соответствии с рисунком 2.6).

Рисунок 2.1 - Чертеж детали.

Рисунок 2.2- Теоретическая схема базирования детали.

Рисунок 2.3 - Схема установки, и закрепления детали.

Рисунок 2.4 - Схема приспособления для расчета на точность.

1- прихват; 2 – шпилька; 3 – эксцентриковый кулачок; 4 – рукоятка.

Рисунок 2.5 - Схема для расчета зажимного устройства

1 – корпус; 2, 3 – опорные призмы; 4 – палец; 5, 6 – кондукторные втулки; 7 – планка; 8 – шпилька; 9 – гайка; 10 – эксцентриковый кулачок; 11 – опора эксцентрикового кулачка.

Рисунок 2.6 - Эскиз сборочного чертежа спроектированного приспособления

3 Проектирование базирующих элементов приспособлений

3.1 Базы, базирование. Классификация баз

В общем случае базированием называется ориентация элемента машины или заготовки относительно выбранной системы координат. Поверхности, линии и точки детали или заготовки, используемые для базирования, называют базами. По назначению различают конструкторские, технологические и измерительные базы (в соответствии с рисунком 3.1) /5/.

1. По назначению

1.1. Конструкторская:

- основная;

- вспомогательная;

1.2. Технологическая:

- черновая;

- чистовая;

- искусственная.

1.3. Измерительная.

2. По лишаемым степеням

свободы:

- Установочная;

- Направляющая;

- Опорная;

- Двойная направляющая;

- Двойная опорная;

- Тройная опорная.

3. По характеру проявления:

- Скрытая;

- Явная.

Рисунок 3.1 - Классификация баз.

Конструкторской называется база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. В свою очередь конструкторские базы принято делить на основные и вспомогательные. Основной конструкторской базой называют поверхность, принадлежащую данной детали или сборочной единице и используемую для определения ее положения в изделии. Вспомогательной конструкторской базой называют поверхность, принадлежащую данной детали или сборочной единице и используемую для определения положения изделия присоединяемого к ней.

При сборке соединений основные базы одной детали соприкасаются со вспомогательными базами другой. Так, например, шейка вала 2 (в соответствии с рисунком 3.2) является основной, а шейка 5 – вспомогательной базой, первая соприкасается со вспомогательной базой втулки 3 корпуса 1, а вторая – с основной базой шкива 4.

Рисунок 3.2 - Сборочная единица с основными и вспомогательными конструкторскими базами.

Технологическая база используется для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Технологические базы обыкновенно подразделяются на черновые, чистовые и искусственные. Черновые базы используются при черновой обработке, чистовые - при чистовой обработке. Искусственные базы создаются, когда конфигурация заготовки не дает возможности выбирать надежную технологическую базу. Типичным примером искусственной базы является пара центровых отверстий. К искусственным базам также относятся технологические базы, которые в целях обеспечения точности детали обрабатываются с более высокой точностью, чем требуется по техническим условиям на изготовление.

Измерение расстояний, или поворотов, какой либо поверхности детали всегда производится относительно другой поверхности, линии или точки, которая называется измерительной базой.

Следующим уровнем классификации является число налагаемых базой связей. Известно, что свободное твердое тело имеет шесть степеней свободы, т.е. может двигаться вдоль любой из трех осей декартовой системы координат и вращаться вокруг этих осей. Поэтому для того, чтобы определить тело в пространстве, т.е. забазировать, необходимо лишить его этих степеней свободы наложением на него шести двусторонних связей, материализуемых в виде опорных точек с приложением силового замыкания.

Наложение на тело связей сверх шести не только нежелательно, но и вредно, т.к. может привести к неопределенности базирования. Лишние связи в конструкциях приводят к трудностям их силового расчета; требуют повышенной точности изготовления деталей; нередко приводят к необходимости подгонки; вызывают неучтенные усилия при работе, и гарантировать качество работы в таких условиях бывает трудно.

В теории базирования принято считать, что точка соприкосновения (сопряжения) базируемой детали (заготовки) с другим твердым телом является идеальной связью (связью без трения). Эта связь лишает базируемую деталь одной степени свободы - в направлении нормали N к поверхности в точке А соприкосновения (в соответствии с рисунком 3.3).

1 - базируемая деталь; 2 - опора.

Рисунок 3.3 - Схема действия базы при соприкосновении с опорой

Чаще всего в качестве баз используют плоские и цилиндрические поверхности в различных сочетаниях, реже - конические и сферические.

Три точки, не лежащие на одной прямой и лишающие деталь трех степеней свободы образуют установочную базу. Обычно эти точки принадлежат плоскости, реже сфере. Две точки, лежащие на одной прямой и лишающие деталь двух степеней свободы образуют направляющую базу. База, которая налагает только одну связь, называется опорной (в соответствии с рисунком 3.4).

Рисунок 3.4 - Точки сопряжения: установочной (1, 2, 3), направляющей (4, 5) и опорной (6) баз.

База, лишающая деталь четырех степеней свободы, называется двойной направляющей. Обычно двойной направляющей базой является "длинная" цилиндрическая поверхность (в соответствии с рисунком 3.5)

Рисунок 3.5 - Схема базирования детали типа валик: Точки 1, 2, 3, 4 – двойная направляющая база.

Две точки сопряжения, лежащие на одной окружности, которая принадлежит «короткой цилиндрической поверхности», образуют двойную опорную базу (в соответствии с рисунком 3.6)

Рисунок 3.6 - Схема базирования детали типа диск: Точки 4, 5 двойная опорная база.

Три точки окружности, принадлежащей конусу, образуют тройную опорную базу (точки 1, 2, 3, в соответствии с рисунком 3.7). У короткого конуса, при таком базировании, остается еще три степени свободы - вращение вокруг трех перпендикулярных осей. Длинный конус за счет тройной и двойной (точки 4, 5) опорных баз лишается пяти степеней свободы. Окружность II связана с окружностью I выбором расстояния l.

Рисунок 3.7 - Схема расположения точек сопряжения на «длинном конусе».

Третий уровень классификации баз характеризует вид их проявления. Реальные поверхности, линии и точки их пересечения относятся к явным базам, а условные точки, линии и плоскости (например симметрии) – к скрытым.

Теоретической схемой базирования, используемой при проектировании технологических процессов, называют эскиз детали (или заготовки), на котором нанесены условные обозначения точек сопряжений. (в соответствии с рисунком 3.8) На видимых поверхностях эскиза условные обозначения точек изображаются сплошными, а на невидимых – штриховыми тонкими линиями. Точки сопряжения на эскизах нумеруются, начиная от базы, отнимающей наибольшее число степеней свободы. Число проекций объекта на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о размещении опорных точек.

Рисунок 3.8 - Условное обозначение опорных точек

Схемы базирования можно разделить на три класса /5/. Первый класс объединяет варианты схем базирования, в которых главной является установочная база (плоскость) I (в соответствии с рисунком 3.9а), лишающая деталь трех степеней свободы. Эта плоскость сочетается в комплект баз с направляющей II и опорной III либо (в соответствии с рисунками 3.9б и 3.9в) с двойной опорной III и IV опорной базами.

Рисунок 3.9 - Варианты схем базирования первого класса: I - главная установочная база; II – направляющая база; III - двойная опорная база; IV - опорная база.

Второй класс объединяет варианты схем базирования, в которых главной является двойная направляющая база («длинный» цилиндр), лишающая деталь четырех степеней свободы. Эта цилиндрическая поверхность сочетается в комплект баз либо с двумя опорными (в соответствии с рисунком 3.10 а, б) либо с двойной опорной (в соответствии с рисунком 3.10 в) базами.

Рисунок 3.10 - Варианты схем базирования второго класса: I - главная база (двойная направляющая); II – двойная опорная база; III - опорная база.

К третьему классу относятся варианты схем базирования, в которых главная база реализуется либо «длинным» конусом (в соответствии с рисунком 3.11а), либо двумя «короткими» соосными конусами (в соответствии с рисунком 3.11 б, в), которые лишают деталь пяти степеней свободы. Эти конические поверхности сочетаются в комплект баз с одной опорной.

Рисунок 3.11 - Варианты схем базирования третьего класса: I - главная база (налагающая 5 связей); III - опорная база.

Таблица 3.1- Варианты схем базирования заготовок в приспособлениях

Схема	Описание
	Базирование призматической заготовки в “координатный угол”. Комплект баз: установочная (точки 1, 2, 3); направляющая (точки 4, 5), опорная (точка 6).

Продолжение таблицы 3.1

Схема	Описание
	Схема базирования цилиндрической заготовки в призме. Комплект баз: двойная направляющая (точки 1, 2, 3, 4); опорные (точки 5, 6).
	Базирование призматической заготовки по плоскости и двум штырям - цилиндрическому и срезанному (ромбическому). Комплект баз: установочная (точки 1, 2, 3); двойная опорная (точки 4, 5); опорная (точка 6).
	Базирование цилиндрической заготовки в трехкулачковом патроне при токарной обработке. Комплект баз: двойная направляющая (точки 1, 2, 3, 4); опорные (точки 5, 6).
	Схема базирования цилиндрической заготовки в центрах токарного станка. Комплект баз: тройная опорная (точки 1, 2, 3); двойная опорная (точки 4, 5); опорная (точка 6).
	Схема базирования втулки на оправке с зазором и по торцу. Комплект баз: установочная (точки 1, 2, 3); двойная опорная (точки 4, 5).
	Схема базирования втулки на оправке без зазора и по торцу. Комплект баз: двойная направляющая (точки 1, 2, 3, 4); опорная (точка 5).

3.2 Выбор установочных элементов приспособлений

Установочные элементы (опоры) служат для ориентации детали или заготовки в пространстве при обработке, сборке или контроле.

Число опор должно быть равно числу устраняемых степеней свободы. Для повышения жесткости и виброустойчивости дополнительно используют вспомогательные регулируемые или самоустанавливающиеся опоры.

Для полной ориентации заготовка должна быть лишена всех шести степеней свободы, для частичной ориентации – трех, четырех или пяти. При этом полную ориентацию заготовок осуществляют 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 третей базы комплекта (эти установочные элементы не должны дублировать назначение установочных элементов, выбранных ранее).

Установочные элементы должны удовлетворять следующим требованиям:

- количество и расположение установочных элементов должны учитывать необходимую ориентацию детали и достаточную ее устойчивость.

- при использовании черновых баз установочные элементы должны выполняться с ограниченной опорной поверхностью.

- установочные элементы должны обладать достаточной жесткостью, износостойкостью и легкосьемностью при работе.

Различают основные опоры и вспомогательные. В свою очередь основные опоры бывают регулируемыми и самоустанавливающимися и служат для базирования детали или заготовки в приспособлении. Вспомогательные опоры применяют не для базирования, а для повышения устойчивости и жесткости детали или заготовки в приспособлении.

Форма установочных элементов зависит от формы базовой поверхности детали или заготовки. В качестве установочных элементов при базировании заготовок по плоским поверхностям (в соответствии с рисунком 3.12) используют точечные опоры со сферической, плоской и насеченной опорными поверхностями, опорные пластины и шайбы (Таблицы 3.2, 3.3, 3.4) /6, 7/.

Рисунок 3.12 - Схемы установки заготовок плоскими поверхностями на: а – опорные шайбы; б – опорные пластины; в – точечные опоры.

Точечные опоры (Таблица 3.2) используют для установки небольших по размерам заготовок. Опоры со сферической опорной поверхностью служат для установки на них деталей и заготовок с необработанными базами. Детали и заготовки с обработанными базами устанавливают на опоры с плоской опорной поверхностью. Опоры с насеченной опорной поверхностью, как правило, являются боковыми опорами или служат для установки по черновым базам.

Точечные опоры запрессовывают непосредственно в корпус приспособления либо через стальную закаленную втулку 1 (в соответствии с рисунком 3.13), что повышает ремонтопригодность приспособления. Верхние торцы втулок 1 шлифуют, что позволяет не шлифовать опоры.

Рисунок 3.13 – Варианты установки точечных опор в корпусе приспособления: а) непосредственно; б) через переходную втулку.

Таблица 3.2 - Постоянные опоры с плоской (ГОСТ 13440-68), сферической (ГОСТ 13441-68) и насеченной (ГОСТ 13442-68) головками

Размеры, мм


Обозначение по ГОСТ			D	H	L	d ( поле допуска s7	Масса 100 шт., кг, не более, по ГОСТ
13440-68	13441-68	13442-68*	D	H	L	d ( поле допуска s7	13440-68	13441-68	13442-68
7034-0261	7034-0311	-	5	3	7	3	0,1	0,06	-
7034-0262	7034-0312		5	5	9	3	0,1	0,1
7034-0263	7034-0313		6	4	9	4	0,1	0,1
7034-0264	7034-0314		6	6	11	4	0,2	0,2
7034-0265	7034-0315		8	4	12	6	0,3	0,3
7034-0266	7034-0316			6	14		0,4	0,4
7034-0267	7034-0317			8	16		0,5	0,5
7034-0268	7034-0318	7034-0361	10	6	14		0,6	0,6	0,6
7034-0269	7034-0319	7034-0362		8	16		0,7	0,7	0,7
7034-0270	7034-0320	7034-0363		10	18		0,8	0,8	0,8
7034-0271	7034-0321	7034-0364	12	6	16	8	0,9	0,9	0,9
7034-0272	7034-0322	7034-0365		8	18		1,1	1,1	1,1
7034-0273	7034-0323	7034-0366		10	20		1,3	1,3	1,3
7034-0274	7034-0324	7034-0367		12	22		1,5	1,5	1,4
7034-0275	7034-0325	7034-0368		16	26		1,8	1,8	1,8
7034-0276	7034-0326	7034-0369	16	8	20	10	2	1,9	2
7034-0277	7034-0327	7034-0370	16	10	22	10	2,3	2,1	2,3

Продолжение таблицы 3.2

Обозначение по ГОСТ			D	H	L	d ( поле допуска s7	Масса 100 шт., кг, не более, по ГОСТ
13440-68	13441-68	13442-68	D	H	L	d ( поле допуска s7	13440-68	13441-68	13442-68
7034-0278	7034-0328	7034-0371	16	12	24	10	2,6	2,4	2,6
7034-0279	7034-0329	7034-0372		16	28		3,2	3,1	3,2
7034-0280	7034-0330	7034-0373		20	32		3,9	3,7	3,9
7034-0281	7034-0331	7034-0374	20	10	26	12	3,8	3,5	3,8
7034-0282	7034-0332	7034-0375		12	28		4,3	4	4,3
7034-0283	7034-0333	7034-0376		16	32		5,3	5	5,3
7034-0284	7034-0334	7034-0377		20	36		6,3	6	6,3
7034-0285	7034-0335	7034-0378		25	40		7,4	7,2	7,5
7034-0286	7034-0336	7034-0379		32	48		9,2	8,9	9,2
7034-0287	7034-0337	7034-0380	25	12	32	16	7,7	7,1	7,8
7034-0288	7034-0338	7034-0381		16	36		9,2	8,6	6,3
7034-0289	7034-0339	7034-0382		20	40		10,8	10,2	10,9
7034-0290	7034-0340	7034-0383		25	45		12,7	12,1	12,8
7034-0291	7034-0341	7034-0384		32	52		15,4	14,8	15,5
7034-0292	7034-0342	7034-0385		40	60		18,5	17,9	18,6
7034-0293	7034-0343	7034-0386	32	16	42	20	16,4	15,2	16,5
7034-0294	7034-0344	7034-0387		20	45		18,7	17,5	18,8
7034-0295	7034-0345	7034-0388		25	50		21,8	20,6	21,9
7034-0296	7034-0346	7034-0389		32	58		26,5	25,3	26,6
7034-0297	7034-0347	7034-0390		40	65		31,3	30,1	31,4
7034-0298	7034-0348	7034-0391		50	75		37,6	36,4	37,7
7034-0299	7034-0349	7034-0392	40	20	52	25	32	29,3	32
7034-0300	7034-0350	7034-0393		25	58		37,3	34,6	37,3
7034-0301	7034-0351	7034-0394		32	65		44,2	41,5	44,2
7034-0302	7034-0352	7034-0395		40	72		51,7	49	51,7
7034-0303	7034-0353	7034-0396		50	82		61,5	58,9	61,6
7034-0304	7034-0354	7034-0397		60	92		71,4	68,8	71,4
Примечания: 1. Опоры с плоской головкой служат для установки небольших заготовок обработанными поверхностями. Допустимое давление на опору 40 МПа. Материал опор диаметром 12 мм – сталь У7А, диаметром D>12 мм – сталь 20X. Опоры из стали 20X цементировать на глубину 0,8-1,2 мм. Твёрдость всех таких опор HRC_э 56-61. 2. Опоры со сферической головкой служат для установки небольших заготовок необработанными поверхностями. Предельная нагрузка на одну опору при обработке стальных заготовок: 2 кН при D=10 мм; 5 кН при D=16 мм; 12 кН при D=25мм; 30 кН при D=40 мм. При обработке заготовок из цветных металлов и сплавов предельную нагрузку уменьшают на 30-40%. Материал и твёрдость такие же, как у опор с плоской головкой. 3. Опоры с насеченной головкой служат для установки небольших заготовок необработанными поверхностями (чаще боковыми). Допустимая нагрузка на одну опору в 2 раза больше чем, для опор со сферической головкой того же диаметра. Материал – сталь 45, твёрдость HRC_э 41,5-46,5. 4. с=0,4 мм при D=5 мм; с=0,6 мм при 6D8 мм; с=1 мм при 10D16 мм; c=1.6 мм при 20D32 мм; с=2,5 мм при D=40 мм. 5. c₁=0.4 мм при D8 мм; c₁=0.6 мм при 10D16 мм ; C₁=1 мм при 10D25 мм; c₁=1.6 при D32 мм. 6. b₁=0.5 мм t=2 мм при D20 мм; b₁=1 мм и t=3 при 25D32 мм; b₁=2 мм и t=5 мм при D=40 мм. 7. У опор с плоской головкой предельные отклонения размера H по h6 или с припуском на шлифование +0,2…+0,3 мм. В последнем случае параметр шероховатости наибольшей поверхности опоры с плоской головкой до шлифования Rz40 мкм. У опор со сферической и с насечённой головками предельные отклонения размера H по h12. 8. Канавки для выхода шлифовального круга по ГОСТ 8820-69. 9. Допуск перпендикулярности торца опоры с плоской головкой относительно поверхности диаметром d задают только для опор, у которых размер H имеет предельных отклонения по h6. 10. Указанные опоры называют также опорными штырями.

Продолжение таблицы 3.2.

11. Пример условного обозначения опоры с плоской головкой размерами D=5 мм, H=3 мм м предельными отклонениями по h6:

Опора 7034-0261 h6 ГОСТ 13440-68

То же, с размером мм:

Опора 7034-0261 ГОСТ 13440-68

То же, опоры со сферической головкой с теми же размерами:

Опора 7034-0311 ГОСТ 13441-68

То же, опоры со сферической головкой с размерами D=10 мм, H=6 мм:

Опора 7034-0361 ГОСТ 13442-68

Опорные шайбы (Таблица 3.3) и опорные пластины (Таблица 3.4) служат для установки заготовок по окончательно обработанным поверхностям. Шайбы используют для установки мелких, а пластины – средних и крупных по размерам заготовок. Опорные пластины без пазов (исполнение 1) служат боковыми и верхними опорами, а опорные пластины с пазами (исполнение 2) - нижними опорами (для размещения в пазах стружки).

Таблица 3.3. - Шайбы опорные (ГОСТ 17778-72)

Размеры, мм

	Обозначение	H	D	d	Масса 100 шт., кг, не более
	7034-0571	5	16	3.4	0.7
	7034-0572	6	18	4.5	1
	7034-0573	8	20	5.5	1.6
	7034-0574	10	25	6.6	3.2
	7034-0575	12	32	9	6.3
	7034-0576	16	40	9	13.4
Примечания: 1. Материал – сталь 20Х 2. Твёрдость HRC_э 56-61. Цементировать на глубину 0,8-1,2 мм. 3. Предельные отклонения размера H по h6 или с припуском на шлифование +0,2…+0,3 мм. 4. Опорные поверхности под крепёжные детали по ГОСТ 12876-67. 5. c=1 при H=16; для остальных шайб C=0.6. 6. Пример условного обозначения опорной шайбы размером H=5 мм и с предельным отклонением размера H по h6: Шайба 7034-0571* h6 ГОСТ 17778-72 То же, с размером мм: Шайба 7034-0571 ГОСТ 17778-72

Таблица 3.4 - Опорные пластины (ГОСТ 4743-68)

Размеры, мм


Обозна-чение	Ис- пол- нение	H	L	B	A		l	d	h₁	b	Число отвер-стий	Масса 100 шт., кг, не более
					Номи-нал	Пред. откл.
7034-0451	1	5	25	10	13	0,1	6	3,4	-	-	2	0,8
7034-0452			32		20							1,1
7034-0453		6		12	16	0,12	8	4,5				1,5
7034-0454			40		24							1,9
7034-0455	2								1	8		1,8
7034-0456	1	8		14	20		10	5,5	-	-		2,9
7034-0457			60		40							4,6
7034-0458	2								1	12		4,3
7034-0459	1	10		16	30	0,15	15	6,6	-	-		6,5
7034-0460			100		35						3	11
7034-0461	2		60		30				1,6	14	2	5,8
7034-0462			100		35						3	9,9
7034-0463	1	12	80	20	40	0,25	20	9	-	-	2	12,8
7034-0464			120								3	19,3
7034-0465	2		80						1,6	16	2	11,9
7034-0466			120								3	17,7
7034-0467	1	16	100	25	60				-	-	2	28,8
7034-0468			160								3	46,3
7034-0469	2		100						1,6	16	2	27,4
7034-0470			160								3	44,2
7034-0471	1	20	120	30			30	11	-	-	2	55,5

Продолжение таблицы 3.4

Обозна-чение	Ис- пол- нение	H	L	B	A		l	d	h₁	b	Число отвер-стий	Масса 100 шт., кг, не более
7034-0472	1		180	30	60	0,25	30	11	--	--	3	83,3
7034-0473	2		120						2,5	20	2	52,3
7034-0474			180								3	77,5
7034-0475	1	25	140	40	80				2,5	20	2	104,4
7034-0476			220								3	164,5
7034-0477	2		140								2	100,2
7034-0478			220								3	157,7
Примечания: 1. Допустимое значение давления на опору 40 МПа. 2. Материал – сталь 20X 3. Твёрдость HRC_э 56-61; цементировать на глубину 0,8-1,2 мм. 4. Поле допуска размера H по h6 или с припуском +0,2…+0,3 мм на шлифование. До шлифования шероховатость плоской поверхности пластины R_z40 мкм. 5. с=0,6 при H8; c=1 при 10H16; с=1,6 при H20. 6. Пример условного обозначения опорной пластины исполнения 1 с размерами H=5 мм, L=25 мм и поле допуска размерами H=5 мм, L=25 мм и полем допуска размера H и h6: Пластина 7034-0451 h6 ГОСТ 4743-68* То же с размером мм: Пластина 7034-0451 ГОСТ 4743-68

Регулируемые опоры бывают винтовые и клиноплунжерные (в соответствии с рисунками 3.14, 3.15, 3.16). Их применяют 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.

Рисунок 3.14 - Регулируемые винтовые опоры по ГОСТ 4085-68 и ГОСТ 4086-68 (1 – регулируемый винт).

1-рукоятка; 2-деталь; 3, 6 – винты; 4, 5 – пальцы; 7 – плунжер; 8 – пружина.

Рисунок 3.15 - Самоустанавливающаяся одноточечная опора

1-деталь; 2 – регулируемый винт; 3 – плунжер; 4 – шпонка; 5 – клин; 6 – винт; 7 – рукоятка.

Рисунок 3.16 - Подводимая одноточечная клиновая опора

Установку деталей и заготовок по отверстию осуществляют с использованием установочных пальцев, оправок и самоцентрирующих патронов.

Оправки различают консольные и центровые. Они служат для закрепления заготовок и деталей с центральным отверстием (втулок, колец, шестерен) при изготовлении которых необходимо получить высокую соосность наружных и внутренних поверхностей и заданную перпендикулярность торцев к оси детали.

В зависимости от способа установки и центрирования обрабатываемых заготовок консольные и центровые оправки разделяют на жесткие, зажимные механизмы которых имеют постоянные диаметры, и разжимные, у которых изменяются диаметральные размеры центрирующего зажимного механизма. К жестким относятся конические, цилиндрические под запрессовку и цилиндрические с гарантированным натягом (в соответствии с рисунком 3.17).

Рисунок 3.17 - Центровые жесткие оправки: а - конусная; б – цилиндрическая с гарантированным зазором; в - цилиндрическая с гарантированным натягом.

Рекомендуемая точность базового отверстия заготовки при установке на жесткие оправки - не ниже IT6…IT7. Жесткие оправки выполняют из стали 20Х, цементируют на глубину 1,2…1,5 мм и термообрабатывают до твердости HRC_э55…60.

Конические оправки исключают погрешность базирования заготовки 1 в радиальном направлении, но имеют ее в осевом. Точность центрирования составляет 0,005 … 0,01 мм. Рекомендуются следующие значения конусности оправок: 500^-1; 1000^-1; 1500^-1; 2000^-1; 2500^-1; 3000^-1; 3500^-1; 4000^-1; 5000^-1. Заготовка на оправку насаживается легкими ударами торцом о стальную подставку. Благодаря расклинивающему действию оправки достигается совмещение осей оправки и базового отверстия. Кроме того, заготовка удерживается от поворота за счет достигнутого натяга и зажима ее не требуется.

Цилиндрическая оправка с гарантированным зазором не имеет погрешности базирования в осевом направлении, но допускает ее в радиальном. Величину радиального зазора в сопряжении оправка-заготовка определяют по формуле /8/

(3.1)

где е - допускаемая несоосность поверхностей вращения обработанной детали;

е_оп – отклонение от соосности рабочей шейки оправки и тех ее поверхностей, которые служат для установки на станок (рекомендуется выдерживать в пределах IT2…IT5);

∆d_З – поле допуска на диаметр заготовки;

∆D_ОП – поле допуска на диаметр рабочей шейки оправки (рекомендуется h6);

δ_ИЗН – допуск на износ рабочей шейки оправки рекомендуется 0.01…0.02 мм).

Проворачивание заготовки на оправке ограничивают затягиванием гайки, шпонкой или шлицами (если на заготовке имеется шпоночный паз или шлицевое отверстие).

При установке заготовки на оправку с натягом погрешность базирования отсутствует, однако возможно повреждение базовой поверхности заготовки в процессе запрессовки и распрессовки. Точность центрирования на оправках с натягом составляет 0,005… 0,01 мм.

Давление р (МПа) в сопряжении заготовка – оправка, необходимое для надежного закрепления заготовки, находящейся под действием момента М (Нмм) и силы Р (Н) обработки, определяют по формуле /8/

(3.2)

где К – коэффициент запаса (см раздел Силовой расчет приспособления);

f =0.16 – коэффициент трения между поверхностями заготовки и оправки;

d – внутренний диаметр заготовки, мм;

l – длина рабочей части оправки, мм;

На основании теории толстостенных сосудов минимально необходимый натяг можно определить по формуле

(3.3)

где Е_А и Е_В - модули упругости материала заготовки и оправки, МПа;

(3.4)

где d_В и d_О – наружный и внутренний диаметры оправки, мм;

D – наружный диаметр оправки, мм;

μ_А и μ_В – коэффициенты Пуассона для материала заготовки и оправки (для чугуна μ=0.25, для стали μ=0.3).

Исполнительный диаметр оправки можно определить как

(3.5)

где δ_о– допуск базового отверстия заготовки, мм;

δ_изг– допуск на изготовление оправки, мм;

δ_изн– допуск на износ оправки, мм;

Обычно принимают δ_изг=0.01…0.02 мм; δ_изн=0.02…0.03 мм.

Разжимные оправки, за счет наличия у них компенсирующих элементов, исключают влияние зазора на точность базирования заготовок. Могут быть с жесткими центрирующими зажимными элементами (кулачковые, клиноплунжерные, винтовые и др.) и с пружинящими (гидропластмассовые, с гофрированными втулками и др.)

Установочные пальцы служат для установки на них одним или двумя отверстиями обрабатываемых деталей. По конструктивному исполнению различают пальцы установочные: цилиндрические с упором (ГОСТ 16898-71); срезанные с упором (ГОСТ 16899-71); цилиндрические (ГОСТ 16900-71); цилиндрические срезанные (ГОСТ 16901-71); цилиндрические постоянные (ГОСТ 12209-66) (Таблица 3.5); срезанные постоянные (ГОСТ 12210-66) (Таблица 3.5); цилиндрические сменные (ГОСТ 12211-66); срезанные сменные (ГОСТ 12212-66); цилиндрические высокие (ГОСТ 17774-72) (Таблица 3.6); срезанные высокие (ГОСТ 17775-72) (Таблица 3.6) /6, 7/.

Различают три отличных друг от друга схем установки деталей с использованием установочных пальцев. Когда за главную базу принимают торец детали 2 (в соответствии с рисунком 3.18а) то ее устанавливают на низком пальце 1. Торец детали является установочной базой, отверстие – двойной опорной. Когда за основную базу принимают отверстие детали, то ее устанавливают на высоком пальце (в соответствии с рисунком 3.18б). Отверстие – двойная направляющая база, торец – опорная.

Рисунок 3.18 - Схемы установки детали на установочных пальцах: а) на низком установочном пальце; б) на высоком установочном пальце

Схема установки детали по двум отверстиям и плоскости показана на рисунке 3.19. Эта схема применяется для установки деталей типа корпусов, плит и рам. Базовые отверстия в заготовках обрабатывают не ниже IT8. По плоскости заготовку устанавливают на опорные пластины или шайбы. Чтобы избежать заклинивания заготовки один установочный палец используют цилиндрический, а второй - срезанный. Срезанный палец позволяет увеличить зазор между пальцем и отверстием детали в направлении размера L между осями отверстий. Для повышения точности обработки установочные пальцы размещают на возможно большем расстоянии друг от друга. Срезанный палец располагают большой полуосью по нормали к линии центров.

Рисунок 3.19 - Схема установки детали по двум отверстиям на два установочных пальца

Таблица 3.5 - Пальцы установочные цилиндрические постоянные (ГОСТ 12209-66), установочные срезанные

постоянные (ГОСТ 12210-66)

Размеры, мм

Продолжение таблицы 3.5

Обозначение по ГОСТ		D (поле Допуска g6 или f9)	D₁	d (поле допус-ка r6)	h	h₁	c	L для пальцев по ГОСТ		l	B	b	b₁	Масса 1000 шт., кг, для пальцев по ГОСТ
12209-66	12210-66	D (поле Допуска g6 или f9)	D₁	d (поле допус-ка r6)	h	h₁	c	12209-66	12210-66	l	B	b	b₁	12209-66	12210-66
7030-0901	7030-0921	От 1.6 до 2.5	6	2,5	1.6	-	0.5	10	9	4/3	D-0.5	0.6	0.8	0.4-0.5	0.3-0.4
7030-0902	7030-0922	Св. 2.5 до 4	8	4	2		1.6	14	12	6/4		0.8	1	1.5-1.8	1.4-1.5
7030-0903	7030-0923	Св. 4 до 6	10	6	2		2	18	16	8/6		1	1.6	3.4-4.1	3.1-3.5
7030-0904	7030-0924	Св. 6 до 8	12	8	3		2	22	20	10/8	D-1	2	3	8.9-10.3	7.9-8.5
7030-0905	7030-0925	Св. 8 до 10	16	10	3		3	28	25	12/10	D-1	2	3	15.9-18.1	12.4-13.4
7030-0906	7030-0926	Св. 10 до 12	18	12	4		3	32	28	16/12	D-2	3	4	28.6-31.9	21.7-23.2
7030-0907	7030-0927	Св. 12 до 16	22	16			4	40	36	18/14				55.8-66.8	47.7-52.1
7030-0908	7030-0928	Св. 16 до 20	25					45	40	20/16				79.9-95.1	63.7-70.1
7030-0909	7030-0929	Св. 20 до 25	-		-	2		40	36	22/18	D-3		5	76.9-104.7	49.6-52.1
7030-0910	7030-0930	Св. 25 до 32		20		2		45	40	25/20	D-4		5	135.5-189.6	86.3-112.9
7030-0911	7030-0931	Св. 32 до 40		25		3	5	55	50	28/22	D-5	4	6	246.1-334.9	149.5-183.3
7030-0912	7030-0932	Св. 40 до 50		32		3	6	70	60	36/28	D-5	5	8	468.2-623.6	305-368.7
Примечания: 1. Материал пальцев диаметром D до 16 мм – сталь У8А, D св. 16 мм – сталь 20X, твёрдость HRC_э 56-61. Пальцы из стали 20X цементировать, глубина цементированного слоя 0.8-1,2 мм. 2. Размеры D, D₁, d, h, h₁ и c – для всех указанных в таблице 3.4 пальцев. 3. Размеры B, b и b₁ – только для пальцев по ГОСТ 12210-66. 4. Размер l в числителе для пальцев по ГОСТ 12209-66, а в знаменателе – по ГОСТ 12210-66. 5. Допуск радиального биения поверхности A относительно оси поверхности Б – по 4-ой степени точности ГОСТ 24643-81. 6. Допуск торцового биения поверхности B относительно оси поверхности A – по 5-ой степени точности ГОСТ 24643-81. 7. c₁=0.4-1.6. 8. Канавки для выхода шлифованного круга – по ГОСТ 8820-69. 9. Пример условного обозначения постоянного установочного цилиндрического пальца диаметром D=2.5g6: Палец 7030-0901 2,5g6 ГОСТ 12209-66 То же, постоянного установочного срезанного пальца с теми же размерами: Палец 7030-0921 2,5g6 ГОСТ 12210-66

Таблица 3.6 - Пальцы установочные цилиндрические высокие (ГОСТ 17774-72) и установочные срезанные высокие (ГОСТ 17775-72)

Размеры, мм


Обозначение по ГОСТ		Для пальцев по ГОСТ 17774-72 и ГОСТ 17775-72						l для пальцев по ГОСТ		Масса 1000 шт., кг, не более, для пальцев по ГОСТ
17774-72	17775-72	d (поля допусков g6 или f7)	D ( поле допуска b12)	d₁ ( поле допуска p6)	l₁	h	c	17774-72	17775-72	17774-72	17775-75
7030-1231	7030-1261	От 4 до 6	10	6	8	4	1,6	12	10	4,6-5,6	4,32-4,78
7030-1232	7030-1262	От 4 до 6	10	6	8	4	1,6	16	14	4,98-6,5	4,67-5,3
7030-1233	7030-1263	Св. 6 до 8	12	8	10	5	2,5	18	14	10,9-13,1	9,5-10,4

Продолжение таблицы 3.6

Обозначение по ГОСТ		Для пальцев по ГОСТ 17774-72 и ГОСТ 17775-72						l для пальцев по ГОСТ		Масса 1000 шт., кг, не более, для пальцев по ГОСТ
17774-72	17775-72	d (поля допусков g6 или f7)	D ( поле допуска b12)	d₁ ( поле допуска p6)	l₁	h	c	17774-72	17775-72	17774-72	17775-75
7030-1234	7030-1264	Св. 6 до 8	12	8	10	5	2,5	22	18	11,6-14,7	10,3-11,5
7030-1235	7030-1265	Св. 8 до 10						20	16	13,9-17,3	11,6-13
7030-1236	7030-1266	Св. 8 до 10						25	20	15,9-20,3	12,9-14,9
7030-1237	7030-1267	Св. 10 до 12	14	10	12			25	20	25,7-31,2	20,4-22,3
7030-1238	7030-1268	Св. 10 до 12	14	10	12			30	25	28,8-35,6	22,9-27,6
7030-1239	7030-1269	Св. 12 до 16	18	12	14	7	4	28	22	45-60	37-42,6
7030-1240	7030-1270	Св. 12 до 16	18	12	14	7	4	34	28	50-69	40,8-49,6
7030-1241	7030-1271	Св. 16 до 20	22	16	18	7	4	32	25	89-111	69-77
7030-1242	7030-1272	Св. 16 до 20	22			7		38	32	98-126	77-88
7030-1243	7030-1273	Св. 20 до 25	26			9		40	35	143-186	111-128
7030-1244	7030-1274	Св. 20 до 25	26					45	40	155-205	119-140
7030-1245	7030-1275	Св. 25 до 32	34	20	20			42	36	245-327	188-214
7030-1246	7030-1276	Св. 25 до 32	34	20	20			50	45	276-377	210-256
7030-1247	7030-1277	Св. 32 до 40	42	25	25	11		45	40	442-563	353-406
7030-1248	7030-1278	Св. 32 до 40	42	25	25	11		56	50	512-671	396-468
7030-1249	7030-1279	Св. 40 - 50	52	32	36	14	6	56	48	875-1108	692-787
7030-1250	7030-1280	Св. 40 - 50	52	32	36	14	6	67	60	983-1278	773-902
Примечания: 1. Меньший размер l рекомендуется для пальцев диаметром d в первой половине интервала, больший – во второй. 2. Материал пальцев диаметром d до 16 мм – сталь У8А, d св. 16 – сталь 20 X, твёрдость HRC₃ 56-61. Пальцы из стали 20X цементировать, глубина цементированного слоя 0.8-1.2 мм. 3. Допуск радиального биения поверхности A относительно поверхности Б- по 4-й степени точности ГОСТ 24643-81 4. Допуск торцевого биения поверхности B относительно поверхности Б – по 5-й степени точности ГОСТ 24643-81 5. Канавки для выхода шлифовального круга – ГОСТ 8820-69. 6. Пример условного обозначения высокого установочного цилиндрического пальца размерами d = 4 мм и l = 12 мм с полем допуска диаметра d по g6: Палец 7030-1231 – 4 g6 ГОСТ 17774-72 То же, высокого установочного срезанного пальца с теми же размерами с полем допуска диаметра d по f17; Палец 7030-1261 – 4f7 ГОСТ 17775-72

Гарантированные (минимальные) диаметральные зазоры S₁_min для цилиндрического и S₂_min срезанного пальцев (в соответствии с рисунком

Рисунок 3.20 - Схемы для определения ширины рабочего участка срезанного пальца (а) и расчета погрешности базирования при развороте заготовки (б)

3.20а) выбирают из конструктивных соображений. В зависимости от зазора определяют величину перемычки из треугольников Okn и O₁km /8/:

(3.6)

где

Параллельное смещение заготовки в пределах зазоров или ее повороты приводят к образованию погрешности базирования e_б. При параллельном смещении заготовки

(3.7)

где T_d₁ – допуск на отверстие под цилиндрический палец;

T^I_d₁– допуск на цилиндрический палец;

T^I_И1– допуск на износ цилиндрического пальца.

Наибольший угол поворота α заготовки (в соответствии с рисунком 3.20б) определяют по формуле

(3.8)

где L - номинальное расстояние между осями базовых отверстий;

T_d₂ – допуск на диаметр отверстия под срезанный палец;

T^I_d₂ - допуск на рабочий диаметр срезанного пальца;

T^I_И2 – допуск на износ срезанного пальца.

Детали и заготовки по наружным цилиндрическим поверхностям устанавливают в опорные призмы, втулки и самоцентрирующие патроны. Последние наряду с базированием обеспечивают закрепление заготовки. Поэтому их называют установочно-зажимными элементами приспособлений.

В призмы устанавливают заготовки деталей типа тел вращения с обработанными и необработанными базовыми поверхностями (в соответствии с рисунком 3.21). Призмы для установки коротких заготовок стандартизованы (Таблица 3.7). По конструктивному исполнению различают призмы: опорные (ГОСТ 12195-66); с боковым креплением (ГОСТ 12197-66); подвижные (ГОСТ 12193-66); установочные (ГОСТ 12194-66); неподвижные (ГОСТ 12196-66) /6, 7/.

Рисунок 3.21 - Примеры установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью: а – коленчатого вала на две призмы; б – ступенчатого вала в призму с использованием самоустанавливающейся опоры.

Таблица 3.7 - Призмы опорные (ГОСТ 12195-66) и с боковым креплением (ГОСТ 12197-66)

Размеры, мм

Продолжение таблицы 3.7

Обозначения по ГОСТ		D₃	H	L	B	B₁	d	d₂ (поле допус-ка H7)	A	A₁	A₂	l	h₁	b	Размеры для контроля		Масса кг, не более
12195-66*	12197-66*	D₃	H	L	B	B₁	d	d₂ (поле допус-ка H7)	A	A₁	A₂	l	h₁	b	D_к	L₁ ( поле допуска h6)	Масса кг, не более
7033-0031	7033-0101	О 5 до 10	16/10	10/16	32	8	4.5	4	20	6	7.5	5	5	2	8	15.66/21.66	0.032
7033-0032	7033-0102	Св. 10 до 15	20/12	12/20	38	14	5.5	4	26	8	10	6	7	4	12	19.49/27.49	0.055
7033-0033	7033-0103	Св. 15 до 20	25/16	16/25	48	18	6.6	5	32	9	12	8	9	6	18	28.73/37.73	0.113
7033-0034	7033-0104	Св. 20 до 25	25/20	20/25	55	24	6.6	5	40	9	12	8	11	8	22	34.56/39.56	0.163
7033-0035	7033-0105	Св. 25 до 35	32/25	25/32	70	32	9	6	50	12	16	10	14	12	30	45.21/52.21	0.323
7033-0036	7033-0106	Св. 35 до 45	40/32	32/40	85	42	11	8	63	16	20	12	18	16	40	59.28/67.28	0.615
7033-0037	7033-0107	Св. 45 до 60	40/38	38/40	100	55	11	8	76	16	20	12	22	20	50	70.86/72.86	0.849
7033-0038	7033-0108	Св. 60 до 80	50/45	45/50	120	70	13	10	95	22	26	14	28	25	70	94.50/99.55	1.467
7033-0039	7033-0109	Св. 80 до 100	55/50	50/55	140	85	13	10	112	27	30	14	32		90	116.14/121.14	2.08
7033-0040	7033-0110	Св. 100 до 150	70		190	120	17	12	155	34	40	18	45		125	160.89	4.968
Примечания: 1. В числителе для призм по ГОСТ 12195-66, а в знаменателе – по ГОСТ 12197-66. 2. D_3,D_к – диаметры заготовки и контрольного вала соответственно. 3. B₁ – для справок. 4. Значение c и r: 0,6; 1; 1,6. 5. При исполнении нестандартных призм с углом 120^о. L₁=L+1.087 D_к-0.289B. 6. Отверстия диаметром d и d₂– под крепёжные винты и под контрольные штифты соответственно. 7. В сборных конструкциях с несколькими призмами все призмы шлифовать совместно. 8. Опорные поверхности под крепёжные детали по ГОСТ 12876-67. 9. Пример условного обозначения опорной призмы для заготовки диаметром D₃=5…100 мм: Призма 7033-0031 ГОСТ 12195-66 Для призмы с боковым креплением для таких же заготовок: Призма 7033-0101 ГОСТ 12197-66

Длинные заготовки устанавливают по двум сечениям в нестандартных призмах с разобщенными рабочими участками. При установке деталей с необработанными базами поверхности контакта призм выполняют узкими или применяют призмы с запрессованными точечными опорами (в соответствии с рисунком 3.22).

Рисунок 3.22 - Призмы для установки заготовок большой длины по необработанным поверхностям.

Стандартизованные призмы имеют рабочий угол a=90⁰. Нестандартные призмы могут выполняться с рабочими углами 60⁰ и 120⁰. Призмы с a=120^о применяют, когда заготовка не имеет полной цилиндрической поверхности и по небольшой дуге окружности нужно определить положение оси детали. Заготовка, помещенная на такой призме, имеет небольшую устойчивость. Призмы с углом a=60^о применяют для повышения устойчивости в том случае, когда имеются значительные силы обработки, действующие параллельно оси призмы.

Предельно допустимую нагрузку (Н) на призму по условию контактной прочности определяют по формуле

(3.9)

где D_з - диаметр заготовки, мм;

b - длина линии контакта заготовки с призмой, мм.

На рисунке 3.23 приведены схемы установки на призму вала для фрезерования лыски. Размер до лыски задан от различных измерительных баз: верхней образующей вала, связанной с обрабатываемой поверхностью размером h₁ (в соответствии с рисунком 3.23); нижней образующей вала, связанной с обрабатываемой поверхностью размером h₂ (в соответствии с рисунком 3.23); осью вала, связанной с обрабатываемой поверхностью размером h (в соответствии с рисунком 3.23в). Во всех трех случаях валы установлены в призме наружной цилиндрической поверхностью, поэтому для размеров h₁, h₂ и h вследствие несовпадения установочной и измерительной баз возникают погрешности базирования, величины которых зависят от допуска T_D на наружный диаметр валов и от рабочего угла α призмы /1, 2, 8/.

Рисунок 3.23 - Схемы для определения погрешностей базирования валов при их установке в призме.

Величины погрешностей базирования при последовательной установке в призму обрабатываемых валов с наибольшим D₁ и наименьшим D₂ предельными размерами можно определить, пользуясь схемой на рисунке 3.24.

Рисунок 3.24 - Схема для определения погрешностей базирования валов, устанавливаемых цилиндрической поверхностью на призму.

Определим расстояние Δh₁ между верхними точками предельных диаметров валов, Δh₂ – между нижними точками предельных диаметров валов и Δh - между их осями. Указанные расстояния и являются погрешностями базирования соответствующих размеров валов при установке по схеме изображенной на рисунке 3.23.

Из геометрических построений (в соответствии с рисунком 3.24) определим:

(3.10)

Аналогично можно получить:

(3.11)

(3.12)

При обработке на фрезерных и сверлильных станках, когда требования к точности детали невелики, заготовку устанавливают во втулку с гарантированным зазором (в соответствии с рисунком 3.25)

Рисунок 3.25 - Схема установки заготовки 1 наружной цилиндрической и плоской торцевой поверхностями во втулку 2.

При установке во втулку возможно радиальное смещение заготовки в пределах зазора, обуславливающее возникновение погрешности базирования. Наибольшее радиальное смещение ε_б равно половине максимального диаметрального зазора Smax и определяется из равенства /8/

(3.13)

где T_D – допуск на диаметр базовой поверхности заготовки;

T_DA – допуск на диаметр отверстия втулки;

S_min – гарантированный минимальный зазор;

T_И – допуск на износ втулки по диаметру.

Призмы и втулки изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм и закаливают до твердости HRCэ 56…61. Нестандартные крупногабаритные призмы изготавливают из серого чугуна. Рабочие поверхности таких призм армируют стальными пластинами.

Для установки заготовок по центровым отверстиям используют центры с углом при вершине 60^о. (в соответствии с рисунком 3.26)

Рисунок 3.26 - Схема жесткого центра.

Применяют жесткие и вращающиеся центры. Для деталей типа труб и гильз, устанавливаемых конической фаской большого диаметра, применяют срезанные центры. При необходимости передачи крутящего момента рабочие поверхности центров выполняют рифлеными.

При установке на жесткие передние центры возникает погрешность базирования для линейных размеров, обусловленная допуском на глубину зацентровки T_l (в соответствии с рисунком 3.26). Для исключения этой составляющей погрешности базирования применяют плавающий передний центр (в соответствии с рисунком 3.27). В этом случае при упоре в торец втулки 2 установочная и измерительные базы совмещаются.

Рисунок 3.27 - Схема установки на плавающий передний центр

Комбинированную установку (в соответствии с рисунком 3.28) применяют, когда в качестве баз используют совокупность отдельных элементарных поверхностей заготовок. При этом необходимо обращать внимание на то, чтобы ни один из установочных элементов приспособления не дублировал функции другого.

Рисунок 3.28 - Комбинированные схемы установки корпусных деталей: а – на жесткий и подводимый центры с упором в жесткую точечную опору; б – на опорные пластины и срезанный палец.

4 Силовой расчет приспособлений

4.1 Общие принципы расчета зажимных сил и определение расчетных факторов

На заготовку при обработке действуют силы обработки, объемные силы (вес заготовки, центробежные и инерционные силы), силы случайного и второстепенного характера, а также силы зажима и реакций элементов приспособления. При этом заготовка должна находиться в равновесии. Все перечисленные силы величины векторные, имеющие каждая свое направление и значение. Поэтому необходим силовой расчет приспособления для определения места приложения, направления и величины силы зажима.

Расчет величины силы зажима сводится, как правило, к решению задачи статического равновесия заготовки, находящейся в приспособлении, под действием всех приложенных к ней сил и моментов.

В прямоугольной системе координат OXYZ заготовка может сдвигаться в плоскостях XOY, YOZ, XOZ и поворачиваться относительно осей OX, OY и OZ. При этом условие пространственного равновесия заготовки можно описать шестью уравнениями статики:

(4.1)

где k - коэффициент запаса;

SP_акт, SМ_акт – суммы активных сил и моментов, стремящихся сдвинуть заготовку в соответствующих плоскостях и повернуть ее относительно соответствующих осей координат;

SF_прот, SМ_прот – суммы сил и моментов, противодействующих сдвигу и повороту заготовки в приспособлении.

Наличие сил и моментов, противодействующих сдвигу и повороту заготовки при обработке в приспособлении, является результатом действия прежде всего сил зажима, значения которых определяются решением плоских задач из условий равновесия заготовки в одном или нескольких направлениях.

Коэффициент запаса k определяют как произведение семи частных коэффициентов /7/

k = k₀ k₁ k₂ k₃ k₄ k₅ k₆, (4.2)

где k₀ = 1.5 - гарантированный коэффициент запаса;

k₁ - коэффициент, учитывающий неровности обрабатываемой поверхности, при черновой обработке k₁=1.2; при чистовой обработке k₁=1.0;

k₂ - коэффициент, учитывающий затупление режущего инструмента (таблица 4.1);

Таблица 4.1 - Значения k₂, учитывающего затупление режущего инструмента

Метод обработки	Материал заготовки	Компоненты сил резания	Коэффициенты k₂
Предварительное точение и растачивание	сталь/чугун	Окружная сила	1.0
		Осевая сила	1.4/1.2
		Радиальная сила	1.6/1.25
Чистовое точение и растачивание	сталь/чугун	Окружная сила	1.0/1.05
		Осевая сила	1.05/1.4
		Радиальная сила	1.0/1.3
Фрезерование цилиндрической (торцевой) фрезой, предварительное и чистовое	Сталь	Окружная (тангенциальная) сила	1.6-1.8
	Чугун	Окружная (тангенциальная) сила	1.2-1.4
Сверление	Чугун	Крутящий момент	1.15
Сверление		Осевая сила	1.0
Зенкерование предварительное по корке		Крутящий момент	1.3
Зенкерование предварительное по корке		Осевая сила	1.2
Зенкерование чистовое		Крутящий момент	1.2
Зенкерование чистовое		Осевая сила	1.2
Шлифование	Сталь, чугун	Окружная сила	1.15-1.2
Протягивание	Сталь, чугун	Сила протягивания	1.5

k₃ - коэффициент, учитывающий прерывистую обработку: при точении и фрезеровании, k₃=1.2; при непрерывной обработке k₃=1.0;

k₄ - коэффициент, учитывающий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом: при использовании пневматических, гидравлических приводов двустороннего действия, магнитных, вакуумных и других зажимных механизмов k₄=1.0; при использовании пневмокамер, пневморычажних зажимных механизмов, диафрагменных, гидроплатмассовых и других приспособлений k₄=1.2; для ручных, пневмо- и гидроцилиндров одностороннего действия k₄=1.3;

k₅ - коэффициент, учитывающий неудобство расположения рукоятки и угла ее поворота более 90⁰, k₅=1.2;

k₆ - коэффициент, учитывающий наличие крутящих моментов, стремящихся повернуть заготовку, и вид опор. При установке изделий плоской поверхностью на точечные опоры (при постоянном расположении точек контакта) k₆=1.0; если заготовка установлена на опорные пластины, k₆=1.5.

Если при расчете коэффициент запаса окажется меньше 2.5, то принимают k=2.5.

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

1) сила зажима должна быть перпендикулярна к плоскостям установочных элементов, чтобы обеспечить контакт с опорами базовых поверхностей и исключить при зажиме сдвиг заготовки;

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

3) направление силы зажима и силы тяжести заготовки должны совпадать (это облегчит работу зажимного устройства);

4) направление силы зажима по возможности должно совпадать с направлением силы обработки.

В практике редко можно выбрать направление силы зажима, удовлетворяющее всем перечисленным правилам. Поэтому после анализа имеющихся вариантов следует принять наиболее приемлемое (оптимальное) решение. Выбору рационального направления силы зажима способствует введение в силовую схему закрепления заготовок упоров, которые воспринимают действующие на заготовку силы и способствуют уменьшению необходимых сил зажима, или изменяют их направление. В одном случае с помощью упоров решается задача обеспечения несдвигаемости заготовки, в другом - установка упоров позволяет обеспечить закрепление заготовок, не имеющих поверхностей, способных воспринимать силы зажима.

При выборе места приложения силы зажима следует придерживаться следующих правил:

1) сила зажима не должна приводить к опрокидыванию заготовки или ее сдвигу по установочным элементам. Для этого необходимо, чтобы точка приложения силы зажима проецировалась:

а) на установочный элемент (как можно ближе к его центру) или в треугольник, образованный линиями, соединяющими центры трех установочных элементов, расположенных в одной плоскости (как можно ближе к центру или в центр тяжести треугольника опор);

б) на участок поверхности заготовки, параллельной поверхности установочных элементов, воспринимающих силу зажима;

2) действие сил зажима и вызываемых ими реакций опор не должно приводить к созданию изгибающих моментов, которые отрицательно сказываются на точности обработки нежестких заготовок;

3) точка приложения силы зажима должна быть как можно ближе к месту обработки, особенно для нежестких заготовок.

Чем точнее будут выполнены перечисленные правила при выборе точки приложения силы зажима, тем выше будут эффективность зажима и точность обработки заготовки.

4.2 Характеристика зажимных устройств

Основное назначение зажимного устройства – обеспечить надежный контакт заготовки с установочными элементами и предотвратить в процессе обработки смещение заготовки под действием сил.

Потребность в зажимных устройствах исключается в случаях, когда:

1) силы обработки весьма малы по сравнению с весом заготовок и силами трения;

2) силы обработки (сборки) по направлению таковы, что не могут нарушить положение заготовки, обусловленное базированием.

Основные требования к зажимным устройствам:

простота, надежность, жесткость и износостойкость;
постоянная по величине сила закрепления и минимальное время закрепления - открепления заготовки;
отсутствие деформации заготовки и ее смещения в процессе закрепления.

Выполнение требований, предъявляемых к зажимным устройствам, связано с правильным определением значений, направления и мест приложения сил зажима. Анализ зажимов и приводов приспособления предполагает выявление их устройства, принципа действия, расчетных размеров, а также групп, к которым относятся рассматриваемые зажимы.

При определении потребных сил зажима в случаях, когда силы обработки совпадают с ними по направлению, иногда необходимо учитывать упругие характеристики зажимных устройств. В этом плане применяемые в приспособлениях зажимные устройства подразделяются на два типа /8/:

1) самотормозящие устройства: винтовые, клиновые, эксцентриковые и другие механизмы, обеспечивающие жесткое замыкание независимо от вида привода. Упругие отжатия таких устройств прямо пропорциональны приложенной силе;

2) автоматизированные зажимные устройства: пневматические, гидравлические, пневмогидравлические механизмы прямого действия без промежуточных элементов. Если к зажимному элементу этих устройств (например к штоку) приложить возрастающую силу, то перемещение элемента (штока) не произойдет до тех пор, пока значение этой силы не превысит определенный уровень, после чего шток сразу переместиться на значительную величину.

Рассмотрим заготовку, установленную в приспособлении (в соответствии с рисунком 4.1а). Сила Fз распределяется между всеми основными составляющими элементами: опорами 1, самой заготовкой 2, зажимным устройством 3 и корпусом 4 приспособления. Корпус является тем элементом, на котором замыкаются все действующие силы.

Рисунок 4.1 - Влияние упругих деформаций элементов приспособлений на силу закрепления

Если сила обработки Р направлена против силы закрепления Fз, то зависимость смещения y заготовки и силы Р будет определяться упругой характеристикой зажимного устройства. На рисунке 4.1б прямые 1 и 2 представляют упругое смещение заготовки при использовании зажимных устройств соответственно первого и второго типов, полагая, что все другие элементы рассматриваемой системы (за исключением заготовки) являются абсолютно жесткими. Однако в действительности установочные элементы не являются абсолютно жесткими, поэтому под действием сил обработки упругие смещения перераспределяются и имеют вид, представленный на рисунке 4.1в. Величина Dу здесь характеризует полное восстановление предварительно деформированных звеньев системы, связанных с установочными элементами. Дальнейшее увеличение силы Р приведет к отрыву заготовки от установочных элементов. Сравнивая характеристики 1 и 2 можно констатировать, что момент отрыва произойдет раньше у зажимных устройств второго типа (кривая 2).

Сила Р₁, характеризуемая отрезком а₁а, соответствует моменту отрыва заготовки от опор приспособления с зажимными устройствами первого типа. Для ее нахождения можно воспользоваться рисунком 4.1г, где по оси абсцисс отложены силы, а по оси ординат – перемещения заготовки. Прямая I выражает зависимость этих величин для системы зажимных элементов, а прямая II – для системы установочных элементов. Тангенсы углов b и b^Iравны соответственно 1/J_I и 1/J_II, где J_I и J_II – соответственно жесткость системы зажимных и установочных элементов.

Состояние системы при действии на нее силы Fз представлено линией с-с. Установочные элементы при этом деформируются на величину Dу=Fз/ J_II. Под воздействием силы Р₁ (состояние системы характеризует линия с₁с₁) происходит перемещение заготовки на величину Dу, т.е. до полного упругого восстановления размеров установочных элементов. На такую же величину увеличивается упругая деформация зажимного элемента. Из рисунка 4.1г следует, что

Р₁=Fз+Dу J_I=Fз(1+ J_I/J_II). (4.3)

При наличии зажимного устройства второго типа сила Р₂ (в соответствии с рисунком 4.1в), при которой происходит отрыв заготовки от приспособления, равна силе зажима Fз, что показано отрезком а₁-б. Отношение сил

Р₁/Р₂=1+ J_I/J_II. (4.4)

Из равенства следует, что отрыв заготовки от опор при наличии зажимных элементов первого типа наступает при больших значениях сил обработки, чем при использовании зажимных элементов второго типа.

Расчет сил зажима предполагает наличие данных о жесткости установочных элементов и коэффициентах трения f.

Если значения J_I и J_II неизвестны, то с достаточной точностью можно принять

(4.5)

Значение коэффициента трения f зависит от состояния поверхности заготовок и вида опор. Для обработанных заготовок можно принимать f=0,16. Для необработанных поверхностей f=0,2…0,25. Для рифленых опор и при больших силах взаимодействия f=0,7.

Для чугунных и стальных заготовок зависимость между коэффициентом трения f и силой N имеет вид

f=0,0005N+0,2, (4.6)

где N – сила, действующая на 1 см² установочного элемента нормально к поверхности.

4.3 Типовые схемы установки деталей и расчет сил зажима

Сила обработки Р и зажима Fз прижимают заготовку к установочным элементам (в соответствии с рисунком 4.2а). Когда сила Р постоянна, сила зажима Fз может отсутствовать. Если при обработке возникает сдвигающая сила N, направленная противоположно силе зажима, то

Fз = kN. (4.7)

Рисунок 4.2 – Типовые расчетные схемы для определения силы зажима

Сила обработки Р направлена противоположно силе зажима Fз (в соответствии с рисунком 4.2б). Для зажимных устройств второго типа должно выполняться условие

Fз = kР. (4.8)

Для зажимных устройств первого типа справедливо равенство

(4.9)

Сила обработки стремиться сдвинуть деталь с установочных элементов (в соответствии с рисунком 4.2в). Смещению детали препятствуют силы трения в местах контакта детали с зажимными и установочными элементами. Следовательно

, (4.10)

где f₁ и f₂ – коэффициенты трения, соответственно в контакте деталь -зажимной механизм и деталь - установочные элементы.

Сила обработки Р₁ направлена к опорам (в соответствии с рисунком 4.2г), а Р₂ стремиться сдвинуть заготовку по установочным элементам.

Для зажимных устройств второго типа имеем

(4.11)

Для зажимных устройств первого типа действие силы Р₁ приводит к появлению реакций R₂ и R₁ в опорах и в месте приложения силы зажима соответственно. По аналогии со случаем, представленным на рисунке 4.2б реакции R₁и R₂ можно определить по формулам:

(4.12)

(4.13)

Тогда условие равновесия заготовки определяется равенством

(4.14)

Подставляем в полученное равенство значения R₁ и R₂ и решаем полученное уравнение относительно силы зажима.

В отличие от предыдущего случая сила Р₁ направлена противоположно зажимному устройству (в соответствии с рисунком 4.2д). Расчет требуемой силы зажима F_З, осуществляется при следующих условиях (без учета веса заготовки). Сила зажима F_З должна:

а) обеспечивать надежный контакт детали с опорами;

б) предупреждать сдвиг заготовки в направлении действия силы P₂.

Расчет величины силы зажима при использовании механизма второго типа производится в следующем порядке:

- для выполнения первого условия (а) уравнение равновесия принимает вид

k P₁ = F_З '. (4.15)

- для выполнения второго условия (б) должно быть справедливым равенство (без учета веса заготовки)

kP₂ = F_З "f₁ + (F_З " - P₁)f_2. (4.16)

В качестве потребной силы зажима принимается большее из полученных значений F_З' и F_З".

При использовании зажимного устройства первого типа действие силы P₁ может привести к изменению первоначальных реакций зажимных и установочных элементов. Для первого условия (а) уравнение равновесия примет вид

(4.17)

Для второго условия (б) потребную силу зажима следует рассчитывать по реакциям зажимного R₁ и установочных R₂ элементов:

(4.18)

(4.19)

Силы трения, препятствующие сдвигу заготовки, в данном случае будут определяться из выражения

(4.20)

Уравнение равновесия (с учетом коэффициента запаса) примет вид

(4.21)

откуда

(4.22)

Из полученных значений F_З' и F_З" выбирается большее и принимается за расчетную требуемую силу F_З.

Рассмотрим случай, когда силы обработки создают опрокидывающие моменты, а зажимные устройства противодействуют опрокидыванию заготовок. Сила обработки P (в соответствии с рисунком 4.2е) на плече b создает относительно точки O опрокидывающий момент M, сила зажима F_З на плече a - противодействующий опрокидыванию заготовки момент M_ПР. Расположение точки приложения силы F_З ниже центра опорной пластины 3 обеспечивает надежный контакт заготовки с опорами 1 и 2.

Условие равновесия в данном случае выражается уравнением (без учета возникающих на опорах 1 и 2 сил трения)

(4.23)

На деталь, центрированную по внутренней выточке и прижимаемую к опорам в двух или более местах закрепления (в соответствии с рисунком 4.3а), действует момент М и осевая сила Р.

Для механизмов второго типа при наличии приспособления с высокой жесткостью зажима в тангенциальном направлении (т.е. касательно к детали в месте приложения силы зажима) имеем

(4.24)

Если жесткость зажимного устройства в тангенциальном направлении мала, то силой трения между заготовкой и прижимами пренебрегают.

Для механизмов первого типа при высокой жесткости зажимного механизма в тангенциальном направлении сила Р вызывает изменение реакций опор и зажимного устройства:

(4.25)

(4.26)

Отсюда

(4.27)

Рисунок 4.3 – Типовые расчетные схемы для определения силы зажима

Цилиндрическая деталь установлена в призму с углом a и закреплена силой F_З (в соответствии с рисунком 4.3б).

Не принимая во внимание трение на торце детали, для случая, когда М¹0 и осевая сила Р=0, имеем

(4.28)

В случае, если Р¹0, М=0, формула принимает вид

(4.29)

где f₁^I и f₂^I - коэффициенты трения в продольном направлении.

Деталь, установленная в трехкулачковом патроне находится под воздействием момента М и осевой силы Р (в соответствии с рисунком 4.3в).

Силу зажима можно определить по формуле

(4.30)

где f – коэффициент трения на поверхностях кулачков;

R – радиус заготовки.

При больших значениях Р могут возникнуть дополнительные силы трения между торцом детали и уступами кулачков. Если

Р/3>F_Зf_1, (4.31)

где f₁ – коэффициент трения при перемещении детали вдоль опор

то силу F_З рассчитывают из условия

(4.32)

где f₂- коэффициент трения в местах контакта детали с уступами кулачков; R₁ – средний радиус контакта по уступам.

Деталь установлена горизонтальной и боковой плоскими поверхностями (в соответствии с рисунком 4.3г). Сила обработки Р стремиться повернуть деталь вокруг точки О. Противодействуют повороту детали силы трения F₁, F₂ и F₃ (в контактах установочных элементов с деталью) и сила трения F_О от силы зажима F_З (без учета веса детали). Все вышеуказанные силы создают моменты трения М_тр, М_тр1, М_тр2 и М_тр3.

Уравнение равновесия в данном случае можно записать так:

(4.32)

где a, b, c – коэффициенты, показывающие части (доли) силы F_З, соответствующие реакциям R₁, R₂ и R₃ опор 1, 2 и 3.

Сумма коэффициентов a, b и c равна 1. При расположении точки приложения силы F_З в центре тяжести треугольника опор О₁ коэффициенты a=b=c=1/3, а реакции опор R₁, R₂ и R₃= F_З/3. В противном случае указанные коэффициенты находят из уравнений статики.

В отличие от схемы, показанной на рисунке 4.3а, заготовка установлена на кольцевую поверхность (в соответствии с рисунком 4.4а). При равномерном давлении на поверхность имеем аналогичные четыре случая расчета:

- для механизма второго типа с высокой жесткостью зажимного механизма в тангенциальном направлении

(4.34)

- для механизма второго типа с низкой жесткостью зажимного механизма в тангенциальном направлении

(4.35)

- для механизма первого типа с высокой жесткостью зажимного механизма в тангенциальном направлении

(4.36)

- для механизма первого типа с низкой жесткостью зажимного механизма в тангенциальном направлении

(4.37)

Заготовка установлена на опорные пластины и базируется боковыми плоскостями. Сила Р стремится повернуть заготовку вокруг опоры О (в соответствии с рисунком 4.4б). Момент силы Р уравновешивается моментом сил трения на поверхностях контакта заготовки с установочными и зажимными элементами /9/.

(4.38)

Рисунок 4.4 - Типовые расчетные схемы для определения силы зажима

Если сила F_З приложена в центре тяжести опорных поверхностей пластин и давление q постоянно, то

(4.39)

где S₁ и S₂ – площади опорных поверхностей пластин;

(4.40)

После подстановки этих величин в выражение для определения М_ТР получим

(4.41)

Вводя пределы интегрирования в соответствии с рисунком 4.4б, получим

(4.42)

Точное определение М_ТР сложно для практического пользования. Приближенное решение можно получить (погрешность не более 4%), принимая

(4.43)

Если сила зажима F_З приложена в точке А, смещенной относительно центра тяжести М опорных пластин, то давление непостоянно. Нагрузка на пластину 1

(4.44)

где e_x – смещение точки приложения силы зажима;

с - расстояние между пластинами.

Соответственно нагрузка на пластину 2

(4.45)

Аналогично предыдущему случаю

, (4.46)

где q^I и q^II –давления на пластинах 1 и 2.

Распределение давления вдоль пластин зависит от смещения e_y точки приложения силы зажима F_З. Приняв линейный закон распределения, получим эпюру давления в виде трапеции (в соответствии с рисунком 4.4в), что имеет место при e_y<l/6, где l - длина пластины. Изменение давления по длине пластины 1 можно выразить уравнением

(4.47)

где

(4.48)

После преобразований получим для пластин 1 и 2

(4.49)

где

(4.50)

В выражениях для A^II и B^II вместо F_З^I берется F_З^II.

Применив по аналогии со случаем q=const замену (при x<y) и (при x>y), получим более простое приближенное решение. Зная М_ТР, решаем приведенное уравнение относительно F_З.

5 Проектирование зажимных механизмов

Зажимные механизмы служат для зажима (закрепления) и разжима (раскрепления) деталей при обработке, сборке или контроле.

Зажимные механизмы должны удовлетворять следующим требованиям:

- при зажиме не изменять первоначального заданного положения детали или заготовки;

- развивать силу зажима, достаточную для обеспечения надежного закрепления детали или заготовки и не допускать сдвига, поворота или вибрации детали при обработке;

- в основном работать от механизированных приводов.

Зажимные механизмы разделяются на простые (элементарные) и сложные (комбинированные), состоящие из нескольких простых. Простые зажимные механизмы представляют собой элементарные механизмы (винтовые, клиновые, рычажные, эксцентриковые), сложные состоят из комбинации нескольких простых, соединенных в определенном порядке.

Любой зажимный механизмы включает в себя ведущее звено, на которое действует исходная (приводная сила), и ведомые звенья (зажимные элементы) в виде кулачков, прихватов, непосредственно зажимающих детали. В зависимости от числа ведомых звеньев зажимные механизмы подразделяются на одно- и многозвенные. Многозвенные зажимные механизмы закрепляют одновременно несколько деталей в многоместных приспособлениях или одну заготовку в нескольких местах.

В зависимости от исполнения привода зажимные механизмы подразделяются на ручные, механизированные и автоматизированные. Ручные механизмы приводятся в действие за счет мускульной силы работающего, механизированные - от пневматических, гидравлических и других приводов, но управляются рабочим, автоматизированные зажимные механизмы приводятся в действие и управляются без участия рабочего.

Исходными данными при проектировании зажимных механизмов являются схема зажима и требуемая зажимная сила. В процессе проектирования определяются основные геометрические параметры зажимного механизма и исходная сила (момент) для приведения механизма в действие.

5.1 Рычажные зажимные механизмы

Рычажные зажимные механизмы выполняют в виде прихватов (прижимных планок) или в качестве рычагов усилителей силовых приводов. Для облегчения установки заготовок рычажные механизмы выполняют поворотными, откидными и передвижными. По конструкции они могут быть прямолинейными и изогнутыми (Таблица 5.1) /6/.

Таблица 5.1 - Конструкции планок и рычагов

Название	Схема
Прихваты поворотные (ГОСТ 4734-69)
Прихваты передвижные ГОСТ 4735-69
Прихваты откидные ГОСТ 4736-69
Прихваты двусторонние шарнирные ГОСТ 9057-69
Прихваты передвижные шарнирные ГОСТ 9058-69
Прихваты передвижные фасонные ГОСТ 14732-69

Продолжение таблицы 5.1

Название	Схема
Прихваты Г – образные ГОСТ 14733-69
Рычаги угловые ГОСТ 12471-67
Рычаги угловые с двумя отверстиями ГОСТ 12472-67
Рычаги угловые двухкулачковые ГОСТ 12472-67
Рычаги угловые с кулачком и пазом ГОСТ 12474-67
Рычаги угловые двухпазовые ГОСТ 12475-67

Рычажные зажимы не обладают свойством самоторможения и как отдельные зажимные механизмы не могут быть использованы. Поэтому их применяют только в сочетании с другими зажимными. Позволяют, при относительной простоте, получить выигрыш в силе (или в перемещениях), обеспечить постоянство усилия зажима, осуществлять закрепление в труднодоступных местах.

Расчет рычажных зажимных механизмов осуществляют в следующей последовательности

1 Выбирают схему рычажного механизма. Наиболее распространенные схемы рычажных механизмов приведены на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Схемы рычажных механизмов

2 Определяют ход нажимного конца рычажного зажимного механизма.

(5.1)

где δ - допуск размера заготовки в направлении зажима, мм;

= 0,2…0,4 мм – гарантированный зазор для удобной установки и снятия заготовки;

J=15000...25000 H/мм – жёсткость рычажного зажимного механизма;

∆S=0.2…0.4 мм – запас хода, учитывающий износ и погрешности изготовления рычажного механизма.

3 Определяют усилие на приводе механизма

(5.2)

где h - КПД рычажного механизма (h=0,85...0,95).

4 Определяют ход привода рычажного механизма

(5.3)

5 Определяют реакцию опор R (Н) (в соответствии с рисунком 5.1):

для схемы а

(5.4)

для схемы б

(5.5)

для схемы в

(5.6)

для схемы г

(5.7)

6 Определяют диаметр d (мм) и ширину B (мм) рычага (в соответствии с рисунком 5.2)

(5.8)

Рисунок 5.2 - Расчетная схема рычажного зажима

7 Для нестандартных рычагов и планок опасное сечение проверяют на прочность по наибольшему изгибающему моменту

(5.9)

где M_max – наибольший изгибающий момент (планок постоянного сечения) или момент в наиболее опасном сечении, Нмм;

W – осевой момент сопротивления, мм³;

[σ] – допускаемое напряжение материала планки или рычага при изгибе, МПа (для стали 45 [σ]=125МПа, для стали 40Х - [σ]=150 МПа).

Осевые моменты сопротивления для наиболее распространенных сечений рычагов и планок приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Осевые моменты инерции

Форма поперечного сечения	Момент сопротивления

5.2 Винтовые зажимные механизмы

Винтовые зажимные механизмы применяются в зажимных устройствах с ручным закреплением деталей, в механизированных приспособлениях и на автоматических линиях в приспособлениях спутниках.

Достоинства:

- простота и компактность конструкции;

- широкое использование в конструкции стандартизованных деталей;

- удобство в наладке;

- хорошая ремонтопригодность;

- возможность получать значительную силу закрепления заготовок при сравнительно небольшом моменте на приводе;

- большой ход нажимного винта (гайки), позволяющий надежно закреплять заготовки со значительными отклонениями размеров.

Недостатки:

- сосредоточенный характер сил закрепления, что ограничивает применение винтовых зажимов для установки тонкостенных и термически необработанных заготовок;

- сравнительно большое (0.04-0.07 мин) время срабатывания винтовых зажимов с ручным приводом;

- нестабильность сил закрепления винтовыми зажимами с ручным приводом, что снижает точность обработки (попытки применять тарированные или предельные ключи приводят к увеличению вспомогательного времени и большей утомляемости работающих);

- возможность смещения детали от силы трения на нажимном конце винта.

Заготовки закрепляют непосредственно винтом (гайкой) (в соответствии с рисунком 5.3) или с помощью промежуточных прихватов или планок (в соответствии с рисунком 5.4). Применение прихватов позволяет закреплять заготовку в необходимом месте, получить выигрыш в силе (или в перемещении). Применение откидных или съемных планок уменьшает вспомогательное время.

Изготавливают нажимные винты и гайки из стали 45 с термообработкой до твердости HRCэ 30-35.

От вида резьбы и торца нажимного винта (гайки) зависит сила закрепления заготовки (при заданном моменте на приводе). Предпочтительна метрическая резьба, имеющая наиболее высокий коэффициент трения, и поэтому надежная против самоотвинчивания. Резьбы с крупным шагом позволяют быстрее закрепить заготовку, а с мелким - более надежны при обработке заготовок с ударами, вибрацией, переменными нагрузками. Нажимные торцы винта выполняются сферическими, плоскими и с пятой (в соответствии с рисунком 5.3а, б, в,). Механизмы со сферической формой торца винта используют для закрепления деталей по необработанным поверхностям, плоским торцем - по предварительно обработанным поверхностям и с пятой - для закрепления по поверхностям, исключающим вмятины или другие повреждения.

Расчет винтовых зажимных устройств проводится в следующем порядке.

Определяется номинальный (наружный) диаметр резьбы винта d (мм) по формуле

(5.10)

где C - коэффициент, для основной метрической резьбы C=1,4;

F_З - потребная сила зажима, Н;

[σ] - допускаемое напряжение растяжения (сжатия) для материала винта. Для винтов из стали 45 с учетом износа [σ]=80 - 90 МПа.

Рисунок 5.3 - Винтовые зажимные механизмы: а - нажимной винт со сферическим нажимным торцем 1 и рукояткой 2; б - нажимной винт с плоским нажимным торцем и рукояткой 2; в - нажимной винт с пятой 1 и рукояткой 2; г - нажимная гайка 1 круглой формы с рукояткой 2.

Полученное значение d округляется до ближайшего большего стандартного значения (таблица 5.3) и выбирается стандартный нажимной винт или гайка.

Винты нажимные с метрической резьбой различных конструктивных исполнений выбирают по ГОСТ 13428-68, ГОСТ 13429-68, ГОСТ 13432-68, ГОСТ 13433-68, ГОСТ 13434-68, ГОСТ 13435-68 и др.; гайки различного конструктивного исполнения – по ГОСТ 14727-69, ГОСТ 12460-67, ГОСТ 4088-69, ГОСТ 3385-69, ГОСТ 14726-69, ГОСТ 13427-68 и др.

а - нормализованный винтовой прихват с передвижной прижимной планкой (1 - прижимная планка; 2 - регулируемая опора; 3 - обрабатываемая деталь; 4 - нажимная гайка).

б - нормализованный винтовой прихват (1 - корпус приспособления; 2 - опора, 3 - обрабатываемая деталь; 4 – головка винтовой опоры; 5 – нажимной винт; 6 - прижимная планка; 7 - пружина).

Условные обозначения: Fз - сила зажима; l₁ и l₂ - плечи прижимной планки.

Рисунок 5.4 - Комбинированные винтовые зажимы.

Таблица 5.3 - Основные параметры наиболее предпочтительных размеров винтовых зажимных механизмов

d, мм	М8	М10	М12	М16	М20	М24	М30	М36	М42
d₂, мм	7.19	9.03	10.86	14.70	18.38	22.05	27.73	33.40	39.08
p, мм	1.25	1.5	1.75	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0	4.5
d₁	6.0	7.0	9.0	12.0	15.0	18.0	24.0	28.0	32.0
R, мм	6	6	8	12	16	16	16	20	25

Момент M (Нмм), развиваемый на рукоятке или маховичке, для получения заданной силы закрепления F_З

(5.11)

где d₂ - средний диаметр резьбы;

γ -  угол подъема резьбы;

φ - угол трения в резьбе;

M_ТР - момент трения в месте контакта нажимного торца винта или на опорном торце гайки.

(5.12)

где n – число заходов резьбы;

p – шаг резьбы, мм.

Угол трения в резьбе определяют по формуле

(5.13)

где f_ПР - приведенный коэффициент трения в резьбе: для метрической резьбы f_ПР=1.15f; для ходовой трапецеидальной симметричной резьбы f_ПР=1,03f; для ходовой упорной резьбы f_ПР=f;

f - действительный коэффициент трения в резьбе (в среднем можно принимать f=0,15).

Момент трения на опорном торце гайки

(5.14)

где D - наружный диаметр кольцевого торца гайки (можно принимать D»1.7d).

Моменты трения в месте контакта заготовки и винта:

- с плоским нажимным торцем (в соответствии с рисунком 5.3б)

(5.15)

-с пятой (в соответствии с рисунком 5.3в)

(5.16)

Для стандартных пят по ГОСТ 13436-68 и ГОСТ 13437-68 значение b=118⁰.

Учитывая, что при откреплении винтового зажимного устройства преодолевается трение покоя, то для определения момента открепления M' необходимо M увеличить в 1,2 раза.

Длина рукоятки (ключа) l по заданной силе воздействия F_пр(при ручном зажиме F_пр<=150Н) из условия равновесия винта (гайки)

(5.17)

По моменту M' проверяют головку стандартного нажимного винта (гайку) на соответствие требованиям эргономики (Таблица 5.4). Должно соблюдаться условие M'≤М_эрг. В противном случае следует использовать нажимные винты с шестигранной головкой (ГОСТ 13434-68, ГОСТ 13435-68), с шестигранным углублением «под ключ» (ГОСТ 9051-68*) или стандартные шестигранные гайки (ГОСТ 5915-70, ГОСТ 15521-70, ГОСТ 5916-70, ГОСТ 15522-70, ГОСТ 15523-70).

Таблица 5.4 - Моменты М_эр в зависимости от конструктивного оформления головок нажимных винтов /6/


Номиналь- ный размер резьбы	Винты
	С накатанной головкой (ГОСТ 14731-69; справа от оси для головок с D равным 36 и 40 мм)		С звездо-образной рукояткой (ГОСТ 12463-67)		С рукояткой (ГОСТ 13430-68 и ГОСТ 13431-68, слева от оси с неподвижной рукояткой; справа – с подвижной)		С отверстием под рукоятку (ГОСТ 13432-68, рукоятка по ГОСТ 13447-68)
	D	M_эр	D	M_эр	L	M_эр	L	M_эр
M6	25	145	32	1570	50	7 350	50-70	7 350 -10 300
M8	32	185	40	2000	60	8 800	60-100	8 800-14 700
M10	36	215	50	2450	80	11 750	80-140	13 600-20 600
M12	40	235	62	3000	100	14 700	100-180	14 700-26 500
M16 и Tr4	--	--	--	--	120 и 125	17 600 и 18 400	125-220	18 400-32 400
M20; Tr 204 M24; Tr265	--	--	--	--	160	23 500	140-280	20 600-41 000
M30; Tr 326 M36; Tr 406 M42	--	--	--	--	200	29 400	180-360	26 500-53 000
Примечания: 1. D и L, мм M_эр. Hмм. 2. Значение M_эрвычислены исходя из требований эргономики. 3. По ГОСТ 14731-69 дополнительно предусмотрены D, равные 12, 16 и 20 мм.

5.3 Эксцентриковые зажимные механизмы

Эксцентриковые зажимные механизмы (ЭЗМ) используются для непосредственного зажима заготовок и в сложных зажимных системах.

Преимущества:

- простота и компактность конструкции;

- широкое использование в конструкции стандартизованных деталей;

- удобство в наладке;

- способность к самоторможению;

- быстродействие (время срабатывания привода около 0.04 мин).

Недостатки:

- сосредоточенный характер сил, что не позволяет применять эксцентриковые механизмы для закрепления нежестких заготовок;

- силы закрепления круглыми эксцентриковыми кулачками нестабильны и существенно зависят от размеров заготовок;

- пониженная надежность в связи с интенсивным изнашиванием эксцентриковых кулачков.

В состав эксцентриковых зажимных механизмов входят эксцентриковые кулачки, опоры под них, цапфы, рукоятки и другие элементы. Различают три типа эксцентриковых кулачков: круглые с цилиндрической рабочей поверхностью; криволинейные, рабочие поверхности которых очерчены по спирали Архимеда (реже – по эвольвенте или логарифмической спирали); торцевые.

Наибольшее распространение, из-за простоты изготовления, получили круглые эксцентрики. Круглый эксцентрик (в соответствии с рисунком 5.5а) представляет собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси, смещенной относительно геометрической оси эксцентрика на величину А, называемой эксцентриситетом.

Криволинейные эксцентриковые кулачки (в соответствии с рисунком 5.5б) по сравнению с круглыми обеспечивают стабильную силу закрепления и больший (до 150°) угол поворота.

На рисунке 5.6 показан эксцентриковый прихват для зажима деталей. Обрабатываемая деталь 3 установлена на неподвижные опоры 2 и зажата планкой 4 эксцентрикового прихвата. Эксцентрик 6 с планкой 4 после разжима детали перемещаются по опоре 7 вправо.

Эксцентриковые кулачки изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0.8…1.2 мм и закалкой до твердости HRCэ 55-61.

Эксцентриковые кулачки различают следующих конструктивных исполнений: круглые эксцентриковые (ГОСТ 9061-68), эксцентриковые (ГОСТ 12189-66), эксцентриковые сдвоенные (ГОСТ 12190-66), эксцентриковые вильчатые (ГОСТ 12191-66), эксцентриковые двухопорные (ГОСТ 12468-67).

Практическое использование эксцентриковых механизмов в различных зажимных устройствах показано на рисунке 5.7 /3/.

Рисунок 5.5 - Схемы для расчета эксцентриковых кулачков: а – круглым, нестандартным; б- выполненным по спирали Архимеда.

Условные обозначения: Fз - усилие зажима; Fпр - сила на рукоятке эксцентрика; L - длина рукоятки; a - угол поворота рукоятки эксцентрика; А - величина эксцентриситета; l₁, l₂ - плечи рычага (планки). 1 - гайка; 2, 7 - опоры; 3 – обрабатываемая деталь; 4 - планка; 5 - винт; 6-эксцентрик.

Рисунок 5.6 - Нормализованный эксцентриковый зажим.

Рисунок 5.7 - Виды эксцентриковых зажимных механизмов.

Исходными данными для определения геометрических параметров эксцентриков являются: допуск δ размера заготовки от ее установочной базы до места приложения зажимной силы; угол a поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения; потребная сила F_З зажима детали. Основными конструктивными параметрами эксцентриков являются: эксцентриситет А; диаметр d_ц и ширина b цапфы (оси) эксцентрика; наружный диаметр эксцентрика D; ширина рабочей части эксцентрика В.

Расчеты эксцентриковых зажимных механизмов выполняют в следующей последовательности:

Расчет ЭЗМ со стандартным эксцентриковым круглым кулачком (ГОСТ 9061-68) /6/.

Определяют ход эксцентрикового кулачка, мм.:

Если угол поворота эксцентрикового кулачка не имеет ограничений , то

, (5.18)

где δ - допуск размера заготовки в направлении зажима, мм;

= 0,2…0,4 мм – гарантированный зазор для удобной установки и снятия заготовки;

J=9800…19600 кН/м –жёсткость эксцентрикового ЭЗМ;

мм – запас хода, учитывающий износ и погрешности изготовления эксцентрикового кулачка.

Если угол поворота эксцентрикового кулачка ограничен , то

. (5.19)

Пользуясь таблицами 5.5 и 5.6 подбирают стандартный эксцентриковый кулачок. При этом должны соблюдаться условия: и (размеры, материал, термическая обработка и другие технические условия по ГОСТ 9061-68. Проверять стандартный эксцентриковый кулачок на прочность нет необходимости.

Таблица 5.5 -Стандартный круглый эксцентриковый кулачок (ГОСТ 9061-68)

Обозна- чение	Наружный диаметр эксцентри-кового кулачка, мм	Эксцентри- ситет, А, мм	Ход кулачка h, мм, не менее		Fз мах, Н	Ммах, Нмм
Обозна- чение	Наружный диаметр эксцентри-кового кулачка, мм	Эксцентри- ситет, А, мм	Угол поворота ограничен a£60^о	Угол поворота неограничен a£130^о	Fз мах, Н	Ммах, Нмм
7013-0171 7013-0172	32	1.7	0.85	3.17	2700	9300
7013-0173 7013-0174	40	2.0	1.0	3.73	3700	15000
7013-0175 7013-0176	50	2.5	1.25	4.66	4200	21100
7013-0177 7013-0178	60	3.0	1.4	5.59	6860	41100
7013-0179 7013-0180	70	3.5	1.75	6.53	9000	62700
7013-0181 7013-0182	80	4.0	2.0	7.46	7800	62700
Примечание: Для эксцентриковых кулачков 7013-0171…1013-0178 значения Fз мах и Ммах вычислены по параметру прочности, а для остальных – с учетом требований эргономики при предельной длине рукоятки L=320 мм.

Определяют длину рукоятки эксцентрикового механизма, мм

. (5.20)

Значения и выбираются по таблице 5.5.

Для приводов с ручным приводом рекомендуется и мм. Для механизированного привода мм.

Таблица 5.6 - Кулачки эксцентриковые круглые (ГОСТ 9061-68).

Размеры, мм


Обозначение исполнения		Для исполнений 1 и 2			Для исполнения 1							Для исполнения 2
1	2	D	B	A	H	d	d₁	d₂	h	h₁	Масса, кг, не более	d₃	b	t	Масса, кг, не более
7013-0171	7013-0172	32	14	1.7	31.0	10	8	2.9	11	5	0.074	10	4	11.6	0.079
7013-0173	7013-0174	40	16	2.0	38.5	12	10	2.9	14	6	0.133	12		13.6	0.143
7013-0175	7013-0176	50	18	2.5	48.0	12	12	3.9	18	8	0.245	12		13.6	0.260
7013-0177	7013-0178	60	22	3.0	58.0	16	16	4.9	22	10	0.414	16	5	18.1	0.452
7013-0179	7013-0180	70	25	3.5	68.0	30	16	4.9	24	10	0.650	16	6	22.6	0.690
7013-0181	7013-0182	80	28	4.0	78.0	30	20	5.8	28	12	0.960	20	6	22.6	1.032

Расчёт ЭЗМ с нестандартным круглым эксцентриковым кулачком /6/.

Исходные данные, как в предыдущем расчете. Кроме того, задан угол α поворота эксцентрикового кулачка от начального положения.
Определяют эксцентриситет А, мм. Если угол поворота не имеет ограничений , то

. (5.21)

Если угол поворота ограничен , то

. (5.22)

Значение ;J; - как в предыдущем случае.

Вычисляют диаметр цапфы из условия прочности на смятие, мм

(5.23)

где - допускаемое напряжение на смятие материала цапфы. (=14.7-19.6 МПа)

Определяют наружный диаметр эксцентрикового кулачка

. (5.24)

Проверяют эксцентриковый кулачок на самоторможение. Должно соблюдаться условие . Отношение D к А еще называют характеристикой кулачка.
Вычисляют ширину B эксцентрикового кулачка, мм

(5.25)

где Е – модуль упругости материала эксцентрика (Е=2∙10⁵ – 2.2∙10⁵ МПа); [σ_см]– допускаемое напряжение на смятие материала эксцентрикового кулачка (σ_см=588 МПа).

Если расчетное значение то принимают .

Момент на рукоятке эксцентрикового кулачка, Нмм

(5.26)

где L – расстояние от точки приложения силы на рукоятке эксцентрикового кулачка до оси цапфы; φ=6^о – угол трения.

Длину рукоятки L определяют по формулам для стандартного кулачка, принимая F_пр≥150 Н.

Расчет ЭЗМ с эксцентриковым кулачком, выполненным по спирали Архимеда /6/

Исходные данные – как в предыдущих расчетах.
Определяют ход эксцентрикового кулачка, мм

. (5.27)

Значения - как в предыдущих расчетах.

Определяют наименьший радиус рабочего участка кулачка, мм

(5.28)

где γ- угол подъёма спирали Архимеда; обычно γ=8°30´.

Наибольший радиус рабочего участка кулачка

. (5.29)

Вычисляют диаметр цапфы (см. предыдущий расчет, пункт 3).
Ширину эксцентрикового кулачка принимают равной диаметру цапфы: .
Момент на рукоятке эксцентрикового кулачка

(5.30)

где φ и φ₁ - соответственно углы трения между эксцентриковым кулачком и заготовкой и в цапфе; обычно φ = φ₁=5°30´.

Определяют длину рукоятки эксцентрикового кулачка (см. предыдущий расчёт, пункт 8).

Рабочий участок эксцентрикового кулачка, вычерченного по спирали Архимеда приведён на рисунке 5.8. Из центра С через угловой шаг α/n проведены радиус - векторы Ri, длины которых образуют арифметическую прогрессию, разность которой равна отношению h_к/n; причем R₁=Rmin. Рекомендуется n≥10. Геометрическое место точек концов радиус векторов Ri есть искомая спираль Архимеда.

Рисунок 5.8 - Рабочий участок эксцентрикового кулачка, выполненного по спирали Архимеда.

5.4 Клиновые и клиноплунжерные зажимные механизмы

Клиновые зажимные устройства используются для непосредственного зажима заготовки (в соответствии с рисунком 5.9) и в сложных зажимных системах, например в качестве усилителей пневмо- и гидроприводов (в соответствии с рисунком 5.10). Клиновые и клиноплунжерные самоцентрирующие механизмы применяют в конструкциях оправок. Наиболее распространенные схемы клиновых и клиноплунжерных зажимных механизмов приведены в таблице 5.7 /6/.

Достоинства:

- простота и компактность конструкции;

- удобство в наладке и эксплуатации;

- способность к самоторможению (кроме механизмов с роликами);

- постоянство сил закрепления, которые не зависят от допуска на размер заготовки.

Недостатки:

- сосредоточенный характер сил закрепления, что затрудняет использование этих механизмов при обработке нежестких заготовок;

- низкая надежность, которая зависит от характера клинового сопряжения, формы поперечного сечения плунжеров и пазов под плунжеры, зазоров между плунжерами и пазами, защищенности механизма от стружки.

1 – клин; 2 – корпус; 3 и 6 – болт (ГОСТ 13152-67); 4 и 5 – гайка (ГОСТ 5931-70 и ГОСТ 5927-70 соответственно); 7 – шайба (ГОСТ 11371-78); 8 – шпилька (ГОСТ 22034-76). Ход клина l=6…14 мм; L=50…150 мм; В=32…65 мм; Н₁=36…90 мм.

Рисунок 5.9 - Клиновые зажимы по ГОСТ 13153-67.

Основными деталями клиновых и клиноплунжерных механизмов являются: клин, к которому приложена сила F_ПР от привода; плунжеры (кулачки) развивающие силу закрепления F_З; корпус с пазами, в которых перемещаются клин и плунжеры (кулачки); опорные ролики (если в механизме предусмотрено их использование).

Важнейшим конструктивным элементом механизмов является угол скоса клина a. С уменьшением угла a увеличивается выигрыш в силе, но одновременно увеличивается проигрыш в перемещениях и наоборот. Для обеспечения надежного самоторможения, в механизмах без роликов рекомендуется угол a£5⁰30¢, а в несамотормозящих механизмах с роликами рекомендуется принимать a>10⁰.

Рисунок 5.10 - Клиновой однопоршневой прижим. D=80, 100, 125, 160 мм; d=25, 32, 40 мм; d₂=36, 40 мм; h=12, 20, 25 мм; L=273…392 мм; H₁=105…185 мм; В₁=105…185 мм.

Расчет клиновых механизмов осуществляется в следующем порядке:

Определяют ход плунжера, необходимый для закрепления детали

(5.31)

где D_ГАР = 0,2...0,4 мм - гарантированный зазор для свободной установки и снятия детали;

δ - отклонение размера детали в направлении зажима, мм;

F_З - известная сила закрепления детали, Н;

J=1000...3500 Н/мм - жесткость клиноплунжерного механизма;

D_S=0,2...0,4 мм - запас хода плунжера, учитывающий износ и погрешности изготовления механизма.

2.Определяют силу на приводе клинового зажима, Н

(5.32)

где i_C - передаточное отношение силы клинового механизма.

Передаточное отношение силы i_С клинового механизма зависит от угла скоса a клина и схемы механизма и определяют ее согласно зависимостям, приведенным в таблице 5.7.

Определяют ход привода клинового механизма

(5.33)

где i_П - передаточное отношение перемещений (i_П=tg a)

Таблица 5.7 - Схемы и передаточные отношения сил i_c клиновых и клиноплунжерных механизмов /6/.

Наименование механизмов	Схема	Выражение для расчета значения i_c
Клиновые зажимные механизмы
С трением скольжения на наклонной и горизонтальной плоскостях клиньев

Продолжение таблицы 5.7

Наименование механизмов	Схема	Выражение для расчета значения i_c
С трением скольжения на наклонной поверхности и с роликом на горизонтальной поверхности
С роликом на наклонной поверхности и с трением скольжения на горизонтальной поверхности
С роликами на наклонной и горизонтальной поверхностях
Клиноплунжерные зажимные механизмы
С двухопорным плунжером без роликов

Продолжение таблицы 5.7

Наименование механизмов	Схема	Выражение для расчета значения i_c
С одноопорным плунжером без роликов
С одноопорным плунжером и роликом на наклонной поверхности
С двухопорным плунжером и роликом на наклонной поверхности
С двухопорным плунжером и роликами на наклонной и горизонтальной плоскостях
С одноопорным плунжером и роликами на наклонной и горизонтальной плоскостях

Продолжение таблицы 5.7

Наименование механизмов

Схема

Выражение для расчета значения i_c

Двухплунжерный с роликами на наклонных поверхностях

Примечания: φ и φ₁ – углы трения соответственно на наклонной и горизонтальной поверхностях клина; φ_пр=arctg(d/D)tg φ и

φ_1пр=arctg(d/D)tgφ₁ - приведенные углы трения соответственно на наклонной и горизонтальной поверхностях клина; φ₂ и φ_2пр=arctg(3l/a)tgφ₂ – углы трения соответственно двухопорного и одноопорного плунжеров;

Обычно φ = φ₁= φ₂=5°50´; φ_пр= φ_1пр=2°50´; φ_2пр=11°´; D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры роликов (в конструкциях клиновых зажимных механизмов используют стандартные ролики и оси, у которых D=22…26 мм, а d=10…12 мм, обычно d/D=0.5); а – длина боковой опоры плунжера; l – расстояние от силы Fз до середины боковой опоры плунжера.

6 Проектирование силовых приводов

Основным назначением силового привода является создание на приводе зажимного механизма исходной силы Fпр, необходимой для зажима заготовки силой Fз. Кроме этого силовые приводы используют для механизации и автоматизации приемов загрузки и выгрузки заготовок, поворота приспособления, включения и выключения станка, удаления стружки, транспортирования деталей и др. Силовой агрегат привода представляет собой преобразователь какого-либо вида энергии в механическую, необходимую для работы зажимных механизмов. Различают следующие приводы: пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, вакуумные, электрические, электромагнитные, магнитные, от движущихся элементов станков.

6.1 Пневматический привод

Исходной энергией в пневматических приводах является энергия сжатого воздуха. Широкому внедрению пневматических устройств способствуют следующие их достоинства /10/:

- относительная простота конструкции и эксплуатации, а следовательно, низкая первоначальная стоимость и быстрая окупаемость затрат;

- надежность работы в широком диапазоне температуры, влажности и запыленности окружающей среды;

- пожаро- и взрывобезопасность;

- большой срок службы, достигающий 10…50 млн. циклов;

- высокая скорость перемещения выходного звена пневматических исполнительных устройств (линейного до 15 м/с, вращательного до 100 000 об/мин);

- легкость получения и относительная простота передачи энергоносителя и возможность снабжения им большого количества потребителей от одного источника;

- отсутствие необходимости в защитных устройствах при перегрузке.

К основным недостаткам пневматических устройств можно отнести:

- недостаточная плавность перемещения рабочих элементов, особенно при переменной нагрузке, из-за сжимаемости воздуха;

- сложность позиционирования исполнительных органов пневмодвигателей;

- небольшое давление сжатого воздуха в рабочих полостях (0,4...0,6 МПа) и поэтому относительно большие размеры пневмодвигателей для получения значительных сил.

Основные элементы, входящие в состав пневмопривода, приведены на рисунке 6.1 /10/, которые, в зависимости от выполняемых задач, могут иметь различное конструктивное исполнение.

Преобразование потенциальной энергии сжатого воздуха в механическую энергию осуществляется в пневмодвигателях. Наибольшее распространение в приспособлениях получили поршневые пневмодвигатели, которые называют также пневмоцилиндрами. При этом подключение пневмоцилиндра к пневмосети может быть реализовано в соответствии с рисунком 6.2 /6/.

1 - вентиль; 2 - фильтр-влагоотделитель; 3 - редукционный пневмоклапан; 4 - манометр; 5 - маслораспылитель; 6 - пневмоглушитель; 7 - пневмораспределитель; 8 - пневмоцилиндр.

Рисунок 6.2 - Схема подключения пневмоцилиндра к пневмосети

Рисунок 6.1 – Структура пневмопривода

По схеме действия пневмоцилиндры подразделяются на односторонние и двусторонние (в соответствии с рисунком 6.3). По методу компоновки с оборудованием различают пневмоцилиндры прикрепляемые, встраиваимые и агрегатированные. По виду установки различают стационарные пневмоцилиндры и вращающиеся. Вращающиеся пневмоцилиндры используют для перемещения зажимных устройств вращающихся приспособлений (патроны токарных станков).

1 - корпус (гильза); 2 - поршень; 3 - шток; 4 - возвратная пружина; 5 - уплотнение; 6 - передняя крышка; 7 - задняя крышка.

Рисунок 6.3 - Схемы пневмоцилиндров одностороннего (а) и двустороннего (б) действия

В пневмоцилиндрах одностороннего действия давление сжатого воздуха действует на поршень только в одном направлении, в другую сторону поршень со штоком перемещается под действием других сил и поэтому их используют в случаях, когда при зажиме детали требуется сила большая, чем при разжиме. Пневмоцилиндры с пружинным возвратом обычно используют для выполнения небольших перемещений (0.5…1.5D), т.к. встроенная пружина, сжимаясь, значительно снижает усилие, развиваемое поршнем.

В пневмоцилиндрах двустороннего действия перемещение поршня со штоком под действием сжатого воздуха происходит в двух противоположных направлениях и поэтому их используют в случаях, когда и при зажиме и при разжиме детали требуется одинаково большая сила. На пневмоцилиндры двустороннего действия без торможения и с торможением разработан и утвержден стандарт ГОСТ 15608-81. Стандарт предусматривает изготовление пневмоцилиндров со следующими видами крепления (в соответствии с рисунком 6.4) /6/: на удлиненных стяжках; на лапах; на переднем и заднем фланцах; на проушине и на цапфах. Стандартом также предусмотрено исполнение штоков с внутренней и наружной резьбой на конце и отверстий для подвода воздуха с метрической и конической резьбой.

Расчет пневмоцилиндров, при их заданных размерах, сводится к определению развиваемой силы на штоке P_ПР (Н). Часто решается обратная задача, когда при заданной силе P_ПР и известному давлению p_В в пневмомагистрали выявляются размеры пневмоцилиндра, осуществляется его выбор или конструирование.

Силы на штоке пневмоцилиндров определяются по формулам:

для привода одностороннего действия (в соответствии с рисунком 6.3а)

(6.1)

для привода двустороннего действия (в соответствии с рисунком 10.2б):

толкающая сила

(6.2)

тянущая сила

(6.3)

где D - диаметр пневмоцилиндра, мм;

p_В - давление сжатого воздуха, МПа (в практике p_В = 0,4 - 0,6 МПа);

F_П - сила сопротивления возвратной пружины при крайнем рабочем положении поршня, Н;

d - диаметр штока пневмоцилиндра, мм;

η - КПД (обычно η = 0,85 - 0,9; чем больше диаметр D пневмоцилиндра, тем выше КПД).

Возвратная пружина в конце рабочего хода поршня должна оказывать сопротивление от 5 при больших и до 20% при малых диаметрах пневмоцилиндра от силы Fпр на штоке пневмоцилиндра в момент зажима детали в приспособлении.

Для обратной задачи приведенные зависимости решаются относительно диаметра цилиндра D. При расчете D по тянущему усилию диаметр штока d выражается через D (можно принимать d=(0.325 - 0.545)D, чем больше диаметр цилиндра тем большую долю его составляет диаметр штока). Полученный расчетный диаметр пневмоцилиндра округляется до ближайщего большего значения по стандартному ряду (таблица 6.1) /6/.

Таблица 6.1 - Пневмоцилиндры без торможения с креплением на удлиненных стяжках. Размеры, мм.


D	d	D₁ (поле допу-ска H8)	Резьба d₁		Резьба d₂		d₃	A		В	l при резьбе		l₁ не более	l₂	m	h, не более	K	K₁	Ход поршня S
			Метри-ческая	Кони-ческая	Наруж-ная	Внутрен-няя		Номин.	Пред. откл		наружной	внутренней
25	12	20	M10x1	К1/8˝	M10x1.25	--	М5	28	±0.22	38	22	--	10	16	9	5	92	115	10-250
32								34		45									10-320
40	14	45	М12х1.5	К1/4˝	M12x1.25		М6	42	±0.28	55	24		20	20	12.5	12	98	127	10-400
50	18	52			M16x1.5	M12x1.25	М8	52	±0.4	70	32	24	24	25			106	143	10-500
63								60		78									10-630
80	25	65	М16х1.5	К2/8˝	M20x1.5	M16x1.5		75		92	40	32	28	28	15	13	120	160	10-800
100							М10	92		115				35				170	10-1000
125	32	75	М18х1.5	К1/2˝	M27x2	M24x2	М12	110	±0.8	140	54	48	30	42	17.5		130	190	10-1250
160	40	85			M36x2	M30x2	М16	140		180	72	60	33	52		17		203	10-1600
200			М24х1.5	К3/4˝			М20	172		220			40	62	20	24	142	230	10-2000
250	63	115			M42x2	M42x2		210		275	84	84	50	70		30	160	255	10-2500
320	80	135	М30х2	К1˝	M48x2	M48x2	М24	265		345	96	96	67	80	25	45	180	290
Примечания: 1. Базовая модель без торможения. 2. Отверстия диаметром d₁ для сжатого воздуха.

Рисунок 6.4 - Исполнения пневмоцилиндров по способу крепления:

а) на лапах; б) на переднем и заднем фланцах; в) на проушине; г) на цапфах.

При расчете специальных пневмоцилиндров основные конструктивные параметры определяют следующим образом /10/. Ход поршня определяется в основном требуемым значением перемещения рабочего органа, детали и т.п., но при выборе максимального хода следует учитывать технологичность изготовления гильзы и штока, устойчивость штока в максимально выдвинутом положении и др. Максимальное значение хода пневмоцилиндров двустороннего действия рекомендуется ограничивать 8-10 диаметрами поршня. Если требуется ход, значение которого превышает 10D, то необходимо рассчитать шток на устойчивость, определяя по формуле Эйлера критическую силу F_кр, выводящую шток из устойчивого положения

(6.4)

где - модуль упругости материала штока;

- минимальный момент инерции сечения штока;

l - максимальная длина выдвинутой части штока;

- коэффициент приведенной длины, зависящий от способа закрепления стержня и места приложения сжимающей нагрузки.

Если шток не соединён с нагрузкой, то он работает как стержень, жёстко закреплённый одним концом, и = 2. При соединении штока с нагрузкой и перемещении нагрузки по направляющим допускаемая критическая сила возрастает, так как в этом случае шток работает как стержень, закреплённый с двух сторон, для которого имеет меньшее значение и лежит в пределах 0,5-2 в зависимости от способа закрепления конца штока и вида направляющих.

Диаметр штока определяется условиями его прочности в наиболее опасном сечении и возможным выходом его из устойчивого положения:

, (6.5)

где Fпр - усилие на штоке;

- допускаемое напряжение материала штока на разрыв.

Определив диаметр штока в наиболее опасном сечении, конструктивно выбирают способ крепления и посадочный диаметр под поршень. Искомый диаметр штока принимают несколько большим посадочного диаметра, округляя его до ближайшего значения по стандартному ряду.

При разработке оригинальных по креплению к оборудованию пневмоцилиндров рекомендуется использовать стандартные гильзы, поршни, штоки и т.д.

Расход сжатого воздуха (м³/ч) в одноцилиндровом пневматическом приводе одностороннего действия (без учета потерь на неплотностях стыков)

(6.6)

для пневмоцилиндра двустороннего действия

(6.7)

где L- ход штока, м;

р_в – давление воздуха, Па;

D и d – диаметры цилиндра и штока, м;

n – число двойных ходов поршня за 1 час работы.

Внутренний диаметр воздуховода для подвода сжатого воздуха, м

(6.8)

где V – объем полости пневмоцилиндра при заданной длине хода, м³;

v – скорость протекания воздуха по трубопроводу (v=10…20 м/с);

t – время, необходимое для заполнения рабочей полости пневмоцилиндра, с.

Условием нормальной работы пневмоцилиндров является их герметичность. В современных пневмоцилиндрах применяются в основном два типа уплотнителей /1/:

- манжеты V – образного сечения из маслостойкой резины для уплотнения зазоров в сопряжениях поршней с цилиндрами и штоков с крышками;

- кольца круглого сечения из маслостойкой резины для уплотнения кольцевых зазоров в сопряжениях поршней с цилиндрами, штоков с крышками и неподвижных соединений цилиндров с крышками;

Манжеты обладают следующими достоинствами:

- высокая долговечность;

- герметичность;

- менее жесткие, чем кольца, требования к точности и качеству обработки уплотняющих поверхностей.

Недостатки: относительная сложность изготовления и большой размер уплотнительного узла.

Кольца круглого сечения более требовательны к точности и качеству обработки уплотняемых поверхностей, однако обеспечивают наименьший размер уплотнительного узла.

К пневмоцилиндрам предъявляют следующие технические требования, они должны быть /1/:

- герметичны и не допускать утечки воздуха при давлении воздуха р_в=0.58 МПа;

- проверены на прочность при давлении сжатого воздуха р_в=0.9МПа;

- проверены на работоспособность;

- перемещение поршня со штоком из одного крайнего положения в другое в диапазоне рабочих давлений р_в=0.195-0.58 МПа должно происходить плавно, без рывков;

- обеспечивать осевую силу, развиваемую поршнем со штоком при его перемещении с давлением сжатого воздуха р_в=0.58 МПа, не менее 85% от расчетной силы Fпр;

- обеспечивать герметичность:

для цилиндров с уплотнением поршня манжетами не менее 400000 двойных ходов при длине хода равной двум диаметрам цилиндра;
для цилиндров с уплотнением поршня кольцами круглого сечения не менее 150000 двойных ходов.

При применении V – образных манжет сопряжение поршня с цилиндром производится с посадкой с шероховатостью рабочей поверхности цилиндра Ra=1.25 мкм. В случае использования колец круглого сечения осуществляют посадку с шероховатостью рабочей поверхности цилиндра Ra=0.32 мкм

Пневмокамеры применяют в зажимных, фиксирующих, переключающих, тормозных, прессующих устройствах станков, прессов, варочных и других машин, в приводах арматуры с тяжёлыми условиями работы, обусловленными загрязнённостью окружающей среды, низким качеством очистки сжатого воздуха от механических частиц и влаги.

Достоинства пневмокамер:

- малая трудоёмкость при изготовлении;

- высокая герметичность рабочей полости;

- отсутствие необходимости в подаче распыленного масла;

- низкие эксплутационные расходы;

- высокий ресурс (при нормальных условиях эксплуатации пневмокамеры выдерживают до 10⁶ циклов).

Недостатки:

- малая величина хода;

- непостоянство усилия по ходу;

- относительно низкая долговечность диафрагм.

Диафрагмы могут быть эластичными (из резины, резинотканевых и синтетических материалов) и металлические (из специальных сортов стали, бронзы и латуни толщиной листа 0,2…0,5 мм). В пневмоприводах станков, прессов и других машин применяют как правило, эластичные диафрагмы, которые в зависимости от формы поперечного сечения разделяют на плоские и тарельчатые. Тарельчатые диафрагмы изготовляют в пресс-формах из четырехслойной ткани (белтинг) покрытой с обеих сторон маслостойкой резиной. Плоские диафрагмы вырезают из листовой технической резины с тканевой прокладкой. Кроме резинотканевых могут применятся и резиновые диафрагмы.

Пневмокамеры с упругими диафрагмами бывают одностороннего и двустороннего действия. В зависимости от способа компоновки с приспособлениями пневмокамеры подразделяют на универсальные, встраиваемые и прикрепляемые. На рисунке 6.5б изображена

Рисунок 6.5 - Пневмокамеры: а) – двустороннего действия; б) –одностороннего действия.

нормализованная пневмокамера одностороннего действия с тарельчатой диафрагмой, служащая для перемещения зажимных устройств при закреплении и раскреплении в стационарных приспособлениях. Пневмокамера состоит из корпуса 1 и крышки 2, между которыми зажата тарельчатая диафрагма 3. Диафрагма жестко прикреплена к опорному диску 4, установленному на штоке 5. От распределительного крана сжатый воздух через штуцер 8 поступает в бесштоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму с опорным диском и штоком вправо. После обработки сжатый воздух из бесштоковой полости через распределительный кран выпускается в атмосферу. Пружины 6 и 7 отводят диафрагму с опорным диском влево, зажимные устройства расходятся и деталь разжимается. Пневмокамера крепится к корпусу приспособления шпильками 9.

Нормализованная пневмокамера двустороннего действия приведена на рисунке 6.5а. Пневмокамера состоит из корпуса 2 и крышки 1, между которыми винтами зажата тарельчатая резинотканевая диафрагма 3. жестко закрепленная кольцом и заклепками на опорном диске 4, который закреплен на шейке штока 5. Сжатый воздух через штуцер в отверстии 7 поступает в бесштоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму с опорным диском и штоком вправо. После обработки сжатый воздух через штуцер в отверстии 6 поступает в штоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму со штоком в исходное положение. Пневмокамера крепится к корпусу приспособления шпильками 8.

Корпус и крышку пневмокамеры изготавливают из серого чугуна, алюминиевого сплава или штампуют из стали.

Основными величинами, определяющими работу пневмокамеры, являются сила на штоке Fпр и длина рабочего хода штока L.

В пневмокамерах усилие на штоке меняется при перемещении штока от исходного положения в конечное. Оптимальная длина хода штока пневмокамеры, при котором сила на штоке меняется незначительно, зависит от диаметра диафрагмы, ее толщины, материала, формы и диаметра опорного диска диафрагмы. Если перемещать шток пневмокамеры на всю длину рабочего хода, то в конце хода штока вся энергия сжатого воздуха будет расходоваться на упругую деформацию диафрагмы, и полезное усилие на штоке снизится до нуля. Поэтому используют не всю длину рабочего хода штока диафрагмы, а только ее часть, чтобы сила на штоке в конце рабочего хода составляла 80…85% от силы при исходном положении штока. На рисунке 6.6 представлены рациональные длины ходов штока от исходного до конечного положения /2, 6, 9/.

Рисунок 6.6 - Оптимальные длины ходов штока от исходного до конечного положения – зажим: а – тарельчатой резинотканевой диафрагмы из ткани белтинг; б – плоской резинотканевой диафрагмы; в – плоской резиновой диафрагмы.

Приближенно сила на штоке пневмокамер одностороннего действия с плоскими или тарельчатыми резинотканевыми диафрагмами (в соответствии с рисунком 6.5б) определяют по следующим формулам /10/:

- в исходном положении штока

(6.9)

где D – диаметр диафрагмы (в месте заделки), мм;

k – коэффициент ();

Fп – сила сопротивления возвратной пружины в конце рабочего хода, H;

D₁ – диаметр опорного диска, мм;

p_в – давление сжатого воздуха (p_в =0.4…0.6 МПа);

- после перемещения штока на длину 0.3D для тарельчатых и 0.07D для плоских диафрагм

(6.10)

Коэффициент k обычно принимаю в пределах 0,6-0,8. При меньших значениях k усилие, развиваемое пневмокамерой, более равномерно в пределах хода штока, но эффективная площадь диафрагмы и развиваемое усилие на штоке уменьшаются. Не рекомендуется выбирать k>0.8, так как это приводит к уменьшению хода штока и увеличению нелинейности статической характеристики диафрагмы.

Приближенно сила на штоке пневмокамер двустороннего действия с плоскими или тарельчатыми резинотканевыми диафрагмами (в соответствии с рисунком 6.5а) при подаче воздуха в бесштоковую полость определяют по следующим формулам:

- в исходном положении штока

(6.11)

- после перемещения штока на длину 0.3D для тарельчатых и 0.07D для плоских диафрагм

(6.12)

Сила на штоке пневмокамер двустороннего действия с плоскими или тарельчатыми резинотканевыми диафрагмами (в соответствии с рисунком 6.5а) при подаче воздуха в штоковую полость определяют по следующим формулам:

- в исходном положении штока

(6.13)

где d – диаметр штока, мм.

- после перемещения штока на длину 0.3D для тарельчатых и 0.07D для плоских диафрагм

(6.14)

Сила на штоке пневмокамер одностороннего действия с плоскими резиновыми диафрагмами при подаче воздуха в бесштоковую полость определяют по следующим формулам:

- в исходном положении штока

(6.15)

- после перемещения штока на длину 0.22D

(6.16)

Диаметр опорной шайбы пневмокамер с резиновыми диафрагмами определяют по формуле

(6.17)

Толщина плоских резиновых диафрагм

(6.18)

где - допускаемое напряжение на срез.

Для листовой резины с прочностью на разрыв 5МПа при использовании её с одной тканевой прокладкой можно принимать значения в зависимости от толщины резиновых диафрагм, приведенные ниже /10/:

, мм ………………………………………………2,7 5,0 7,0

, МПа ………………………………… 3,0 2.4 2,1

При проектировочном расчете пневмокамер, приведенные выше зависимости решаются относительно диаметра D. Рекомендуемые размеры наиболее часто используемых пневмокамер приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Рекомендуемые размеры пневмокамер

Параметры	Значения
Расчетный диаметр диафрагмы D, мм	125	160	200	250	320	400
Толщина диафрагмы δ, мм	3 - 4	3- 4	4 - 5	5 - 6	6 - 8	8 - 10

6.2 Вакуумный привод

Вакуумными называются приводы, с помощью которых под обрабатываемой заготовкой или над ней создается разрежение, в результате чего заготовка надежно прижимается к бурту этой полости всей опорной поверхностью. В вакуумных приводах для создания разрежения используются пневмоцилиндры или вакуумные насосы.

Конструкции вакуумных приводов просты, так как в них не требуется создание специальных механических устройств для закрепления обрабатываемых заготовок. Особенно удобно применение вакуумных приводов для закрепления плоских тонкостенных заготовок из диамагнитных материалов.

Обычно на опорной поверхности корпуса 1 (в соответствии с рисунком 6.7а) привода по контуру, соответствующему конфигурации базовой поверхности обрабатываемой заготовки 2, выполняется специальная канавка, в которой размещается резиновая прокладка 3. В момент установки заготовки эта прокладка должна выступать над установочной плоскостью приспособления на определенную высоту. После включения приспособления в сеть вакуумного насоса в полости А создается разрежение. При этом заготовка, деформируя прокладку, плотно прижимается к опорной поверхности приспособления с силой F_ПР=F_З (в соответствии с рисунком 6.7б).

Рисунок 6.7 - Схема вакуумного привода приспособления с заготовкой в отжатом (а) и прижатом (б) состояниях.

Для зажима плоских заготовок с поверхностями большой протяженности могут использоваться вакуумные приводы в виде плит с хорошо обработанной рабочей поверхностью и определенным количеством отверстий диаметром d.

Силу зажима, развиваемую вакуумным приводом, можно определить по формуле

(6.19)

где p_а - атмосферное давление (принимается p_а =0.1013 МПа);

p₀ - остаточное давление в камере после разрежения (принимается p₀=0,01-0,015 МПа);

S_а - активная площадь (для случая на рисунке 6.7а - S_а=πD²/4; при установке заготовок на плиты с множеством отверстий - S_а=n(πd²/4),

d - диаметр отверстий,

n - число отверстий на плите в пределах контура заготовки;

k_Г - коэффициент герметичности вакуумной системы (k_Г =0.8 - 0.85).

Вакуумные приводы следует проверять на соответствие развиваемой силы Fз условиям равновесия закрепленных заготовок, находящихся под действием сдвигающих сил обработки P. Уравнение равновесия при этом будет иметь вид

(6.20)

где k - коэффициент запаса;

f - коэффициент трения (f=0.3 – 0.4).

6.3 Гидравлический привод

Гидравлический привод - это самостоятельная установка, состоящая из нагнетательной аппаратуры, гидродвигателя, системы управления, распределительных и предохранительных устройств, трубопроводов (в соответствии с рисунком 6.8). В качестве рабочей жидкости в гидравлических приводах обычно служит масло индустриальное И20А или И40А.

1 -регулируемый насос; 2 – предохранительный клапан; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидродвигатель; 5 – подпорный клапан; 6 – бак для масла; 7 – нерегулируемый двигатель; 8 – дроссель.

Рисунок 6.8 - Принципиальные схемы гидравлических приводов с объемным регулированием (а) и с дроссельным регулированием (б)

Гидроприводы обладают следующими достоинствами:

- возможность бесступенчатого регулирования в широких пределах скоростей и подач;

- простота и легкость управления;

- плавность и бесшумность работы;

- высокое давление масла в гидросистеме (до 15 МПа) и соответственно способность развивать большие усилия при небольших габаритах;

- способность работать в динамических режимах, при частых включениях, реверсах и др; -

- рабочая жидкость выполняет одновременно функции смазки, предохраняя движущиеся части привода от износа и коррозии.

К недостаткам гидроприводов можно отнести:

- высокая первоначальная стоимость (за счет сложности нагнетательных аппаратов, управляющей и контрольно-регулирующей аппаратуры);

- повышенные требования к эксплуатации в целях предупреждения утечки масла.

Различают гидроприводы с регулированием расхода жидкости в гидродвигателях и без регулирования /11/. Наибольшее распространение, из известных способов регулирования, получили объемный и дроссельный. При объемном способе (в соответствии с рисунком 6.8а) жидкость от регулируемого насоса 1 направляется к распределителю 3, а от него в зависимости от расположения золотника в распределителе, к левой или правой полостям гидродвигателя 4. Предохранение системы от перегрузки выполняется предохранительным клапаном 2, а небольшой подпор на сливной магистрали устанавливается подпорным клапаном 5 с давлением подпора 0,2…0,3 МПа. Для хранения жидкости используется бак 6. При дроссельном регулировании (в соответствии с рисунком 6.8б) в системе используется насос постоянной производительности. Между насосом и распределителем установлен дроссель 8, от настройки которого зависит расход жидкости. Избыток жидкости отводится через клапан 2.

Выбор способа регулирования зависит от многих факторов, в частности от характера изменения нагрузки, скорости перемещения исполнительного механизма, особенно при малых перемещениях, необходимого давления, мощности, а также определяется экономическими соображениями. Установлено, что системы с дроссельным регулированием целесообразно применять при малой мощности (до 2…3 кВт), а при большой мощности предпочтительны системы с объемным регулированием.

Для перекачки жидкости под давлением в гидравлических приводах используют: ручные рычажные и одно- или двухступенчатые винтовые насосы, (в соответствии с рисунком 6.9) /6/; пневмогидравлические насосы; шестеренные, пластинчатые, радиально-поршневые и аксиально-поршневые насосы с приводом от электродвигателя. Регулирование подачи осуществляется либо за счет изменения эксцентриситета, если насос радиально-поршневой, или изменением наклона шайбы, если насос аксиально-поршневой.

Рисунок 6.9 - Ручные рычажный (а) и винтовой (б) насосы.

Расчет ручных насосов производится в следующем порядке.

Рычажный одноступенчатый насос (в соответствии с рисунком 6.9а):

Давление масла (МПа), нагнетаемого насосом:

- при ходе поршня вверх

(6.21)

- при ходе поршня вниз

(6.22)

Объем масла (м³), нагнетаемого насосом:

- при ходе поршня вверх

(6.23)

- при ходе поршня вниз

(6.24)

где l₁ и l₂ – плечи рычага, мм;

η=0,85…0.9 – КПД насоса;

D – диаметр поршня, мм;

d – диаметр штока, мм;

l – ход поршня, мм

Винтовой одноступенчатый насос (в соответствии с рисунком 6.9б):

Давление масла (МПа), нагнетаемого насосом,

(6.25)

Объем масла (м³), нагнетаемого насосом за один оборот винта,

(6.26)

где D - диаметр плунжера, мм;

R – радиус рукоятки, мм;

r_ср – средний радиус резьбы винта, мм;

p – шаг резьбы винта, мм;

η=0,9…0,95 – КПД поршневой пары;

α – угол подьема в резьбе;

φ – угол трения в резьбе.

Гидродвигатели в гидроприводах предназначены для преобразования энергии потока масла в энергию движения выходного звена. Их подразделяют на гидродвигатели с возвратно-поступательным движением (гидроцилиндры), поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота и гидромоторы, имеющие неограниченный угол поворота. По схеме действия гидроцилиндры различают одностороннего действия и двустороннего действия. В гидроприводах станочных приспособлений используют поршневые гидроцилиндры с рабочими камерами, образованными поверхностями корпуса приспособления и поршня со штоком.

Размеры гидроцилиндров для станочных приспособлений нормализованы и приведены в таблицах 6.3, 6.4 и 6.5, а примеры применения – на рисунке 6.10 /6/.

Гидроцилиндры одностороннего действия в зависимости от направления перемещения поршня со штоком бывают тянущими и толкающими. В гидроцилиндрах двустороннего действия масло под давлением последовательно поступает в штоковую или бесштоковую полость гидроцилиндра и создает, таким образом, соответственно толкающее или тянущее усилие.

Размеры всех деталей, входящих в гидроцилиндры одно- и двустороннего действия нормализованы. Цилиндры одностороннего действия изготовляют из стали 40Х, а цилиндры двустороннего действия – из холоднокатаных бесшовных труб. Поршень изготовляют заодно со штоком или отдельно из стали 40. Наружные поверхности поршня и штока обрабатываются по 7 квалитету точности с посадкой с зазором и шероховатостью Ra=0.32 мкм.

В качестве уплотнителей в соединениях поршней с цилиндрами и штоков с крышками применяют манжеты V – образного сечения или кольца круглого сечения из маслостойкой резины.

Таблица 6.3 - Гидроцилиндры одностороннего действия со сплошным штоком на номинальное давление 10 МПа для станочных приспособлений

Размеры, мм


Обозначение цилиндров	Исполнение	D (посадка по H8/f7	d₁ (поле допуска 6H	d		d₂ (поле допуска 6H)	d₃ (поле допуска 8g)	D₁	L	l ( ход поршня)	l₁	l₂	Сила теоретическая, kH
				Номин	Посадка
7021-0061	1	40	М14х1.5	22		М12	М42х1.5	56	90	12	67	14	11.7
7021-0063	2		М14х1.5						110		85
7021-0065	1	50	М14х1.5	25		М16	М48х1.5	67	100	16	75		18.1
7021-0067	2		М14х1.5						125		100
7021-0069	1	63	М14х1.5	32		М20	М56х1.5	80	105		80	16	29.2
7021-0072	2		М14х1.5						125		100
7021-0074	1	80	М16х1.5	36		М24	М60х1.5	105	110		85		47
7021-0076	2		М16х1.5						130		105
Примечания: 1. 1 - корпус; 2 – крышка; 3 – шток; 4 – пружина; 5 – крышка; 6 – резиновое уплотнение; 7 – поршень. 2. Механический КПД не менее 0.93. 3. Для отверстия d₁ также предусмотрена коническая резьба.

Таблица 6.4 - Гидроцилиндры одностороннего действия с полым штоком на номинальное давление 10 МПа для станочных приспособлений

Размеры, мм


Обозначение цилиндров	Исполнение	D (поле допуска Н8)	d₂ (поле допуска 6Н)	d₁		d		d₃	d₄	D₁	L	Ход поршня l	Сила теоретическая, кН
				Номин.	Посадка	Номин.	Посадка
7021-0091	1	40	М14х1.5	18		20		13	71	56	90	12	9.9
7021-0093	2								--		115
7021-0095	1	50		22		25		17	75	67	105	16	11.7
7021-0097	2								--		125
7021-0099	1	63		28		32		21	85	80	112		23.1
7021-0102	2								--		145
7021-0104	1	80	М16х1.5	36		36		25		105	112		37.5
7021-0106	2										145
Примечания: 1. Для отверстия d₂ также предусмотрена коническая резьба. 2. Цилиндры с метрической резьбой являются предпочтительными. 3. 1 –корпус; 2 – крышка; 3 – шток; 4 – пружина; 5 – крышка; 6 – резиновое уплотнение; 7 - поршень.

Таблица 6.5 - Гидроцилиндры двустороннего действия на номинальное давление 10 МПа для станочных приспособлений

Размеры, мм


Обозначение цилиндров	Исполнение	D		d₁ (поле допуска 6Н)	d		d₂	d₃	d₄	D₁	L	Ход поршня, l	l₁	l₂	Сила теорети-ческая, кН
		Номин.	Посадка		Номин.	Посадка									Толкающая	Тянущая
7021-0121	1	40		М14х1.5	22		М12	М42х1.5	60	56	105	12	83	14	12.3	8.5
7021-0123	2										130		110
7021-0125	1										125	32	103
7021-0127	2										150		130
7021-0129	1										145	50	121
7021-0132	2										170		148
7021-0134	1										175	80	151
7021-0136	2										200		178
7021-0138	1	50		М14х1.5	25		М16	М48х1.5	70	67	110	16	87		19.2	14.4
7021-0141	2										153		114
7021-0143	1										125	32	103
7021-0145	2										150		130
7021-0147	1										145	50	121
7021-0149	2										170		148
7021-0152	1										175	80	151
7021-0154	2										200		178

Продолжение таблицы 6.5

Обозначение цилиндров	Исполнение	D	d₁ (поле допуска 6Н)	d	d₂	d₃	d₄	D₁	L	Ход поршня, l	l₁	l₂	Сила теорети-ческая, кН
7021-0156	1	63	М14х1.5	32	М20	М56х1.5	80	80	115	16	91	16	30.5	22.6
7021-0158	2								145		118
7021-0161	1								130	32	107
7021-0163	2								160		134
7021-0165	1								150	50	124
7021-0167	2								180		152
7021-0169	1								180	80	155
7021-0172	2								180		155
7021-0174	1	80	М16х1.5	36	М24	М60х1.5	105	105	125	16	98		49.2	39.2
7021-0176	2								150		124
7021-0178	1								140	32	114
7021-0181	2								165		140
7021-0183	1								155	50	132
7021-0185	2								185		158
7021-0187	1								185	80	162
7021-0189	2								215		188
7021-0192	1	100	М16х1.5	45	М30	М72х1.5	125	125	125	16	98	16	76.9	61.3
7021-0194	2								150		124
7021-0196	1								140	32	114
7021-0198	2								165		140
7021-0201	1								155	50	132
7021-0203	2								185		158
7021-0205	1								185	80	162
7021-0207	2								215		188
Примечания: 1. Для отверстия d₁ также предусмотрена коническая резьба. 2. Цилиндры с метрической резьбой являются предпочтительными. 3. 1 –корпус; 2 – поршень; 3 и 4 – крышки; 5 – уплотнение резиновое; 6 - шток.

Расчет гидроцилиндров сводится к определению силы на штоке Fпр гидроцилиндра по известным геометрическим параметрам и давлению масла.

Сила на штоке гидроцилиндра одностороннего действия, Н:

Толкающая

(6.27)

тянущая

(6.28)

Рисунок 6.10 - Примеры применения стандартных гидроцилиндров для станочных приспособлений: а – одностороннего действия со сплошным штоком; б – одностороннего действия с полым штоком; в – двустороннего действия; г – двустороннего действия укороченного.

Сила на штоке гидроцилиндра двустороннего действия, Н:

толкающая сила

(6.29)

тянущая сила

(6.30)

где D - диаметр цилиндра, мм;

d - диаметр штока, мм;

p_М – давление масла в магистрали (p_м=1,9…7,3 МПа);

η_МЕХ=0.93 - механический КПД гидроцилиндра;

F_П - сила сопротивления возвратной пружины в крайнем рабочем положении, Н.

В случае известных p_М и F_ПР приведенные зависимости решаются относительно диаметра цилиндра D. Полученные расчетные значения диаметров округляются до ближайшего большего значения из стандартного ряда (таблицы 6.3, 6.4 и 6.5).

Производительность насосов гидравлических приводов, м³/с

(6.31)

где D – диаметр цилиндра, м;

l – длина рабочего хода поршня гидроцилиндра, м;

t – время рабочего хода поршня гидроцилиндра, с;

η₁=0,85 – объемный КПД гидросистемы, учитывающий утечки масла в золотнике и гидроцилиндре.

Время t (с) срабатывания гидроцилиндра можно определить по упрощенной формуле

(6.32)

Скорость (м/c) перемещения поршня, (м/c):

при подаче масла в бесштоковую полость

(6.33)

при подаче масла в штоковую полость

(6.34)

Мощность, расходуемая на привод насоса, кВт

(6.35)

где Q - производительность насосов гидропривода, м³/с;

р_м – давление масла в гидроцилиндре, Па;

η₂=0.9 – КПД насоса и силового узла.

6.4 Пневмогидравлический привод

Пневмогидравлические приводы состоят из преобразователя давления, который соединен с гидроцилиндрами приспособлений и необходимой аппаратурой. Преобразователи предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в энергию масла с увеличенным давлением. В пневмогидравлическом приводе исходной энергией является энергия сжатого воздуха, которая преобразуется вначале в энергию сжатой жидкости, а уже затем в силу на штоке. Различают пневмогидравлические приводы с преобразователями прямого и последовательного действий.

Пневмогидравлический привод с преобразователем прямого действия (в соответствии с рисунком 6.11) состоит из пневмоцилиндра 1 одностороннего действия с поршнем 2 и гидравлического цилиндра 3 одностороннего действия с поршнем 4. Сжатый воздух (p_В=0,4 - 0,6 МПа) поступает в бесштоковую полость пневмоцилиндра 1 и перемещает поршень 2 со штоком 5 влево. Шток 5, являясь одновременно плунжером, сжимает масло до давления p_М. Под действием давления масла p_М поршень 4 гидроцилиндра перемещается влево создавая на штоке 6 силу F_З.

Рисунок 6.11 - Схема пневмогидравлического привода с преобразователем прямого действия

При равновесии привода

(6.36)

Откуда

(6.37)

где D₁ - диаметр пневмоцилиндра, мм;

d - диаметр плунжера, мм.

Отношение

(6.38)

называют коэффициентом усиления (i=16 - 21).

Величина хода L (мм) штока пневмоцилиндра

(6.39)

где l - ход штока гидроцилиндра, мм.

Сила на штоке пневмогидравлического привода

(6.40)

где h_об=0.8 - 0.85 - общий КПД привода.

Диаметр плунжера и диаметр гидроцилиндра связаны соотношением

(6.41)

Существенным недостатком преобразователей прямого действия является сравнительно большой ход поршня 2 пневмоцилиндра для получения относительно небольших перемещений на штоке 6 гидроцилиндра. Другим недостатком пневмогидравлических приводов является вспенивание масла, вследствие попадания в него сжатого воздуха.

Пневмогидравлические преобразователи последовательного действия обеспечивают большее давление масла и больший ход рабочих органов гидроцилиндров по сравнению с преобразователями прямого действия. Преобразователь последовательного действия отличается от преобразователя прямого действия наличием в нем полости низкого давления масла и работает по следующему замкнутому циклу /12/:

при низком давлении масла перемещая поршни со штоками в гидроцилиндрах приспособлений, выбираются зазоры, и осуществляют предварительный зажим детали;
при высоком давлении масла осуществляют окончательный зажим детали;
после обработки деталей механизм высокого давления переключается на разжим деталей.

На рисунке 6.12 дана схема пневмогидравлического привода с преобразователем давления последовательного действия.

Рисунок 6.12 - Схема пневмогидравлического привода с преобразователем давления последовательного действия.

Сжатый воздух через распределительный четырехходовой кран 1 по трубопроводам поступает в левую полость пневмоцилиндра 4 и в нижнюю полость пневмокамеры 2 с диафрагмой из маслостойкой резины. Во время перемещения поршня со штоком 5 в пневмоцилиндре 4 вправо и выгибании диафрагмы 3 вверх, масло из полости 6 выдавливается в левую полость силового цилиндра 8 и перемещает поршень 10 со штоком 9 вправо. При этом шток 9 через промежуточные звенья передвигает зажимы, выбирает зазоры, и деталь предварительно зажимается. Когда шток 5 перекроет полость 6, то он вытеснит масло из малой полости 7 в левую полость цилиндра 8, перемещение поршня 10 со штоком 9 вправо замедлится, осевая сила на штоке увеличится, и произойдет окончательный зажим детали. При разжиме детали сжатый воздух подается в правые полости цилиндров 8 и 4, благодаря чему штоки 9 и 5 с поршнями переместятся в исходное положение.

7 Направляющие устройства приспособлений

Элементы приспособлений для определения положения и направления инструментов можно разделить на три группы:

для быстрой установки инструментов на размер – шаблоны, установы;
для определения положения и направления осевых инструментов – кондукторные втулки;
для определения траектории относительного движения инструмента и заготовки – копиры.

Применением этих элементов в приспособлениях достигают повышения точности размеров в партии изготовленных деталей и производительности труда на операции.

Кондукторные втулки используют для направления инструмента (сверла, зенкера, развертки и борштанги) на станках сверлильно-расточной группы. Они позволяют повысить точность диаметральных размеров, формы и особенно точность положения отверстий.

Различают кондукторные втулки постоянные без бурта (в соответствии с рисунком 7.1а) и с буртом (в соответствии с рисунком 7.1б) для работы одним инструментом /6, 8/.

Рисунок 7.1 - Постоянные (а, б) и сменные (в, г) кондукторные втулки.

Сменные кондукторные втулки (в соответствии с рисунками 7.1в и 7.1г) применяют при обработке отверстий несколькими последовательно сменяемыми инструментами. Сменные втулки 1 устанавливают в постоянные втулки 2 по посадкам , либо . В корпус постоянные втулки устанавливают по посадке . Втулки диаметром до 25 мм изготавливают из стали У10А или У12А с закалкой до твердости HRC_э 62…65. для втулок с d> 25 мм применяют сталь 20 и 20Х с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм и закалкой до той же твердости.

Отверстия кондукторных втулок для направления режущего инструмента изготавливают по 7–ому квалитету.

Ориентировочный срок службы кондукторных втулок (1…1,5)∙10⁴ сверлений при l≥d. Высота H=(1,5…2)d.

Для уменьшения изнашивания втулок между ее нижним торцем и поверхностью заготовки предусматривают зазор е (в соответствии с рисунком 7.1а) для отвода стружки. При сверлении чугуна е=(0,3…0,5)d, при сверлении стали и других вязких материалов зазор увеличивают до е=d, при зенкеровании е≤0,3d.

Специальные кондукторные втулки (в соответствии с рисунком 7.2) имеют конструктивное устройство, отвечающее особенностям детали и операции. Так, на рисунке 7.2а представлена втулка для обработки отверстия в криволинейной поверхности. Удлиненная быстросменная втулка (в соответствии с рисунком 7.2б) служит для направления оси отверстия, расположенного в углублении. При малом расстоянии между осями отверстий применяют конструкции представленные на рисунках 7.2в и г.

Рисунок 7.2 - Специальные кондукторные втулки

При обработке отверстий в корпусных деталях на расточных станках применяют приспособления с вращающимися втулками. Вращающиеся втулки монтируют на подшипниках скольжения или качения и располагают обычно по обе стороны растачиваемого отверстия. Это предотвращает увод инструмента при расточке.

8 Корпусы приспособлений

Корпус приспособления является базовой деталью. На корпусе монтируют зажимные устройства, установочные элементы, детали для направления инструмента и вспомогательные детали.

Форма и размеры корпуса приспособления зависят от формы и габаритных размеров устанавливаемых в приспособлении деталей и расположения установочных, зажимных и направляющих деталей приспособления.

Действие сил зажима и сил резания, воспринимаемые обрабатываемой деталью, закрепленной в приспособлении, передается его корпусу. Поэтому корпус приспособления должен быть достаточно жестким, прочным, обладать износо- и виброустойчивостью и обеспечивать быструю, удобную установку и снятие обрабатываемых деталей. К корпусу должен быть удобный доступ для очистки его от стружки, быстрой и правильной установки приспособления на столе станка. При проектировании в конструкцию корпуса должны быть заложены условия безопасности работы как: отсутствие острых углов и малых просветов между рукояткой и корпусом, устойчивость и.др. При соблюдении всех технических требований трудоемкость изготовления корпуса и его себестоимость должны быть минимальными.

Корпусы приспособлений изготовляют (в соответствии с рисунком 8.1) литьем, сваркой, ковкой, резкой, используя сортовой материал (прокат), а также сборкой из элементов на винтах или с гарантированным натягом. Для изготовления корпусов обычно применяют серый чугун СЧ 12, СЧ 18 и сталь 3, в отдельных случаях – легкие сплавы на алюминиевой основе.

Рисунок 8.1 – Варианты изготовления корпуса приспособления: а – литого; б- сварного; в – сборного; г - кованного.

Литьем выполняют преимущественно корпусы сложной конфигурации; сроки их изготовления довольно длительны. Литые корпуса могут оказаться выгодными при изготовлении нескольких одинаковых корпусов.

Стальные сварные корпуса применяют в основном в приспособлениях для обработки заготовок крупных деталей. Заготовки деталей для сварных корпусов размещают и вырезают из стали 40 толщиной 8…10 мм. Сварные стальные корпуса по сравнению с литыми чугунными имеют меньший вес, проще в изготовлении, имеют меньшую стоимость. К недостаткам стальных корпусов относится деформация при сварке, поэтому в деталях корпуса возникают остаточные напряжения, влияющие на точность сварного шва. Для снятия остаточных напряжений сварные корпуса проходят отжиг. Для придания большей жесткости сварным корпусам приваривают уголки, служащие ребрами жесткости.

Кованые стальные корпуса применяют в приспособлениях для обработки заготовок деталей небольших размеров простой формы. Значительно реже применяют корпуса из алюминия и пластмассы.

Сборные корпуса технологичнее и дешевле, но обладают пониженной жесткостью, для повышения которой применяют полости, окна, ребра жесткости и пр. Значительное снижение расходов и сокращение сроков изготовления обеспечивает нормализация корпусов и их заготовок. Для изготовления сборных корпусов (в соответствии с рисунком 8.2) применяют плиты; коробки; корпусы квадратные; корпусы поперечные; корпусы продольные; швеллеры с ребрами; тавры; фланцы переходные; стойки; угольники; ребра и др.

Рисунок 8.2 - Типы нормализованных элементов корпусов: а – плиты стальные; б…в – плиты чугунные; г…д – коробки; е – швеллеры; ж, з - четырехгранники; и – угольник; к…л – угольники с ребрами; м…о – ребра; п – планка.

Для установки и закрепления корпусов приспособлений на оборудовании без выверки, конфигурации и размеры основной базы корпуса должны быть выполнены в соответствии с посадочными местами стыков. В целях повышения устойчивости приспособления на станке его основную базу выполняют прерывистым (в соответствии с рисунком 8.1).

Для токарных приспособлений основная база зависит от конструкции и размеров шпинделя. На рисунке 8.3 показаны примеры центрирования и крепления корпусов приспособлений на шпинделях станков токарной группы в зависимости от конструктивного исполнения конца шпинделя. Мелкие компоновки крепятся на шпинделе при помощи конусного переходника или переходного фланца. Крупные приспособления, монтируемые на больших круглых плитах, крепятся к переходным планшайбам токарного станка.

Конструкции токарных приспособлений можно разделить на два вида. К первому виду относятся такие, у которых установочные и зажимные элементы в соответствии с рисунком 8.3б размещаются и крепятся непосредственно на плоскости круглой базовой плиты (корпуса). Ко второму виду (в соответствии с рисунком 8.3а) относятся приспособления для выполнения таких операций, которые требуют установки и крепления обрабатываемой детали на плоскости угольника, соединенного с круглой базовой плитой (корпусом).

1- переходной фланец; 2 - передний конец шпинделя станка; 3 -противовес; 4 - корпус приспособления; 5 - угольник; 6 - обрабатываемая деталь; 7 - конусный переходник; 8 - зажимной механизм.

Рисунок 8.3 – Приспособления для токарных работ

Базовым элементом корпусов фрезерных приспособлений обычно служит квадратная или прямоугольная плита размерами от 60х90х20 до 360х720х60 мм. Для фрезерных приспособлений основной базой являются, как правило, опорные плоскости и шпонки (или пальцы). Быстрая и точная установка приспособления на столе станка обеспечивается с помощью направляющих шпонок 1, вводимых в Т-образный паз 2 стола станка (в соответствии с рисунком 8.4). Шпонки выполняют в виде коротких сухарей, привернутых к нижней плоскости корпуса. Для уменьшения влияния зазоров на перекосы приспособления расстояние между шпонками назначают возможно большим.

1 – направляющие шпонки; 2 – Т-образный паз стола станка.

Рисунок 8.4 – Базирование корпуса на столе станка

Сверлильные, расточные и фрезерные станочные приспособления должны иметь проушины (таблица 8.1) для крепежных болтов с квадратными или прямоугольными головками, вводимыми в Т-образные пазы стола оборудования.

Таблица 8.1 - Проушины станочных приспособлений


Диаметр болта d₂	D	D₁	L, не менее	c
8	10	20	16	2
12	14	30	20	2
16	18	38	25	3
20	22	44	28	3
Примечание: Исполнение 1 для отливок, исполнение 2 – для прочих деталей.

9 Обеспечение точности приспособлений

При разработке чертежа общего вида приспособления и его рабочих чертежей конструктор должен установить допуски размеров, которые по точности разбиваются на три группы. К первой группе относятся размеры элементов и сопряжений, непосредственно определяющие точность обработки (расстояние между осями кондукторных втулок сверлильного приспособления, отклонение от параллельности рабочей плоскости установочных элементов и плоскости корпуса приспособления, контактирующей со столом станка и т.д.), а также размеры установочных элементов. Во вторую группу входят размеры деталей и сопряжений приспособлений, погрешности которых не оказывают влияния на точность обработки (размеры сопряжений зажимных устройств и приводов, выталкивателей и других вспомогательных устройств) в третью - размеры несопрягаемых обработанных и необработанных поверхностей деталей приспособлений.

Существуют практические рекомендации по выбору допусков размеров деталей и сопряжений приспособлений /2/. Допуски размеров первой группы обычно принимаются в 2…3 раза меньшими, чем размеров, выдерживаемых при обработке заготовки. Это обеспечивает в ряде случаев достаточно надежное выполнение заданных размеров и необходимый ресурс работы приспособления до предельного износа его элементов. Допуски размеров второй группы назначаются при конструировании приспособлений в зависимости от характера и условий работы рассматриваемых сопряжений и назначения механизма. Чаще всего допуски размеров сопрягаемых деталей принимаются по 6…8–му квалитетам точности. Свободные размеры выполняются по 14-му квалитету точности для обработанных и по 16-му - для необработанных поверхностей приспособления.

Однако допуски размеров первой группы не следует определять только на базе изложенных выше практических рекомендаций. Более целесообразно и правильно с технической, методической и экономической точек зрения их установление по расчету приспособления на точность.

С целью обеспечения точности обработки проектируемое приспособление должно обладать достаточной жесткостью (в первую очередь в направлении действия сил зажима и обработки). Для этого желательно применять конструкции с наименьшим количеством стыков, не используя внецентренное приложение сил. Менее предпочтительны сборные конструкции приспособлений с большим количеством стыков; более предпочтительны цельные и сварные конструкции.

Детали приспособлений должны быть жесткими при работе на изгиб и кручение и прочными при всех видах нагружения в эксплуатационных условиях. Корпусные детали приспособлений следует конструировать так, чтобы не возникала их деформация при зажиме и обработке заготовок и отсутствовала деформация элементов станка, на которых они размещаются и закрепляются.

Уменьшение контактных деформаций стыков, работающих на сжатие, возможно за счет снижения шероховатости контактирующих поверхностей, повышения твердости подповерхностного слоя металла и предварительной затяжки соединяемых элементов приспособления крепежными деталями. Плоские стыки менее жестки на изгиб, чем на кручение. В работающих на изгиб стыках рекомендуется располагать крепежные элементы неравномерно, смещая их по возможности на большее расстояние от нейтральной оси. В этом случае целесообразно также сокращать поверхность контактирования сопрягаемых деталей в области нейтральной оси. Контактную жесткость стыков можно повысить за счет предварительной термической (закалка) или химико-термической (например, цементация с последующей закалкой) обработки деталей, а также за счет нанесения тонкого клеевого слоя между сопряженными поверхностями, который повышает демпфирующие свойства стыка при возникновении вибраций.

10 Расчет приспособлений на точность

Приспособление для обработки заготовок является звеном технологической системы. От точности его изготовления и установки на станке, износостойкости установочных элементов и жесткости в значительной мере зависит точность обработки заготовок. При обработке партии заготовок, имеющих погрешности формы, каждая из них и ее измерительная база занимают различное положение. Поэтому погрешность положения заготовки в приспособлении следует рассчитывать с учетом ее расположения в пространстве, что значительно усложняет расчеты. На практике в технических расчетах приспособлений на точность ограничиваются упрощенными плоскими схемами расчета.

Цель расчета на точность заключается в определении требуемой точности изготовления приспособления по выбранному параметру и заданий допусков размеров деталей и элементов приспособления. Расчет, как правило, должен состоять из следующих этапов /2/:

выбор одного или нескольких параметров приспособления, которые оказывают влияние на положение и точность обработки заготовки;
принятие порядка расчета и выбор расчетных факторов;
определение требуемой точности изготовления приспособления по выбранным параметрам;
распределение допусков изготовления приспособления на допуски размеров деталей, являющихся звеньями размерных цепей;
внесение в ТУ сборочного чертежа пункта об обеспечении точности приспособления обработкой его в сборе (в случае невозможности или экономической нецелесообразности обеспечения полученного расчетом допуска размера приспособления путем изготовления с соответствующей точностью и сборки деталей).

10.1 Выбор расчетных параметров

Выбор расчетных параметров осуществляется в результате анализа принятых схем базирования и закрепления заготовки и приспособления, а также точности обеспечиваемых обработкой размеров. Приспособление рассчитывается на точность по одному параметру в случае, если при обработке заготовки размеры выполняются в одном направлении, и по нескольким параметрам, если на заготовке выполняются размеры в нескольких направлениях.

В зависимости от конкретных условий в качестве расчетных параметров могут выступать допуск параллельности или перпендикулярности рабочей поверхности установочных элементов и поверхности корпуса приспособления, контактирующей со станком; допуск линейных и угловых размеров; допуск соосности (эксцентриситет) и перпендикулярности осей цилиндрических поверхностей и т.п. Чаще всего расчетный параметр определяет точность положения рабочих поверхностей установочных элементов (их рабочих поверхностей) приспособления относительно опорных (посадочных, присоединительных) поверхностей корпуса, посредством которых приспособление соединяется со столом или шпинделем станка. Другими словами, расчетный параметр должен связывать по точности относительного положения поверхности приспособления, контактирующие с заготовкой и со станком.

Пример 1:

На фрезерном станке обрабатывается заготовка 4 (в соответствии с рисунком 10.1) по поверхностям А и В с размерами а и в с допусками соответственно δ_а и δ_в. Базовыми поверхностями Б и Г заготовка устанавливается на опорные пластины 3 и 5 в корпусе 2 приспособления. Корпус контактирует со столом 1 фрезерного станка плоскостью Д. Его положение относительно Т – образных пазов стола обеспечивается направляющими шпонками 6.

Положение заготовки будет определяться положением рабочих поверхностей установочных элементов 3 и 5 относительно поверхностей, контактирующих с поверхностями стола станка и определяющих положение приспособления на станке.

При анализе выполняемых размеров, схем базирования и приспособления можно установить, что допуск параллельности обрабатываемых поверхностей А и В относительно поверхностей Б и Г может быть в пределах допусков выполняемых размеров а и в, т.е. δ_а и δ_в..

Рисунок 10.1 - Схема установки заготовки в приспособлении при обработке размеров на двух уровнях.

В качестве расчетных в этом случае следует выбрать два параметра: допуск параллельности плоскости Г установочных элементов 3 относительно плоскости Д корпуса приспособления и допуск параллельности плоскости Б опорной пластины 5 и боковой поверхности Е направляющих шпонок 6 корпуса. Фреза при обработке на станке будет в некотором приближении перемещаться параллельно рабочей поверхности (плоскости) стола и боковым поверхностям продольных Т – образных пазов. Из-за большого отклонения от параллельности поверхностей Б и Г установочных элементов относительно поверхности стола и Т – образных пазов станка возможно недопустимое отклонение положения заготовки от заданного и как результат брак деталей по размерам а и б.

Пример 2:

Заготовка 3 (в соответствии с рисунком 10.2а) устанавливается в токарное приспособление (в соответствии с рисунком 10.2б) для растачивания отверстий диаметрами d₁, d₂ и обработки торцев Е и Ж с обеспечением размеров l и k (допуски соответственно δ_l и δ_k).

Установочными элементами приспособления являются опорные пластины 4 и 5, установленные на угольнике 6, и втулка 2. Угольник 6 и втулка 2 размещены на корпусе 1 приспособления, который выточкой Г и плоскостью Д соединяется с переходным фланцем шпинделя токарного станка.

Рисунок 10.2 - Схема установки заготовки (а) в приспособлении (б) на токарном станке

При расчете рассматриваемого приспособления на точность в качестве расчетных параметров можно принять три параметра: допуск расстояния между рабочей поверхностью А установочных элементов 4 и осью поверхности Г; допуск расстояния между рабочей поверхностью Б установочного элемента 5 и осью поверхности Г; допуск параллельности рабочей поверхности (торца) В втулки 2 плоскости установочной поверхности корпуса Д приспособления. По первым двум параметрам можно выполнять один расчет по одному допуску (в случае, если допуски δ_n и δ_m на размеры n и m равны) или по наименьшему допуску (в случае, если один из допусков по значению меньше другого). Третий параметр следует рассчитывать по наиболее жесткому (меньшему) допуску размеров k и l . На чертеже приспособления следует указать допуск перпендикулярности поверхностей А и Б установочных элементов.

10.2 Методика расчета точности

На точность детали влияют ряд технологических факторов, вызывающих общую погрешность обработки e_о. которая не должна превышать допуска δ выполняемого размера при обработке заготовки, т.е. e_о<δ. Тогда величину погрешности изготовления приспособления можно определить вычитая из величины общей погрешности обработки величину допуска выполняемого размера (δ-e_о).В связи со сложностью нахождения ряда величин, являющихся составными элементами e_ои δ, погрешность изготовления приспособления может быть определена по следующей упрощенной зависимости /2/

(10.1)

где δ – допуск выполняемого при обработке размера заготовки;

k_T – коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения: k_T=1…1,2 (в зависимости от количества значимых слагаемых; чем их больше, тем ближе к единице следует принимать значение коэффициента);

k_T₁ – коэффициент учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках: k_T₁=0,8…0,85;

k_T₂ – коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления: k_T₂=0,6…0,8 (большее значение коэффициента принимается при меньшем количестве значимых величин, зависящих от приспособления);

e_б – погрешность базирования заготовки в приспособлении;

e_з – погрешность закрепления заготовки, возникающая в результате действия сил зажима; e_у – погрешность установки приспособления на станке;

e_и – погрешность положения заготовки, возникающая в результате изнашивания установочных элементов приспособления;

e_п – погрешность от перекоса инструмента (учитывают при наличии направляющих - кондукторных втулок при обработке отверстий осевым инструментом);

ω – средняя экономическая точность обработки.

Произведение ω∙k_T₂характеризует суммарную погрешность обработки, вызываемую факторами, не связанными с приспособлением, а именно: упругими отжатиями технологической системы станка под действием сил резания (∆у), погрешностью настройки станка (∆н), размерным износом инструмента (∆и), тепловыми деформациями системы (∆т), геометрическими погрешностями станка и деформацией заготовки при обработке .

По приведенной выше зависимости можно рассчитывать точность кондукторов. В этом случае полученная погрешность изготовления приспособления будет являться допуском межцентрового расстояния между его кондукторными втулками.

10.3 Определение расчетных факторов

Допуск δ берется с чертежа детали или с операционного эскиза технологического процесса обработки заготовки.

Погрешность базирования e_б определяется или рассчитывается в каждом конкретном случае. Возникает в случае несовмещения технологической и измерительной баз. Причиной его возникновения являются погрешности размеров заготовки, которые выполнены на предыдущих этапах обработки. В таблице 10.1 представлены схемы и зависимости, по которым следует определять погрешности базирования для некоторых типовых случаев. Приняты следующие обозначения: e_e – смещение (эксцентриситет) оси отверстия относительно наружной цилиндрической поверхности; δ_D – допуск диаметра наружной поверхности; s_min – односторонний минимальный гарантированный зазор; δ_А – допуск размера базового отверстия; δ_В – допуск размера оправки (пальца). ∆_ц – просадка центров /2 /.

Таблица 10.1 - Погрешность базирования при обработке в приспособлениях

Базирование	Схема установки	Погрешность базирования для размеров
По центровым отверстиям на жесткий передний центр
В самоцентрирующем патроне с упором в торец		(при параллельном подрезании торцев)
В призме при обработке отверстий по кондуктору	1 – кондукторная втулка

Продолжение таблицы 10.1

Базирование	Схема установки	Погрешность базирования для размеров
В призме при обработке плоскости или паза		См. раздел «Выбор установочных элементов приспособлений»
В призме при обработке плоскости или паза
По отверстию на жесткой оправке с зазором		При установке оправки на плавающий передний центр, в гильзу или патрон по упору
По плоскости при обработке уступа

e_з – погрешность закрепления можно определять аналитически, когда рассчитывают весьма малые смещения заготовок. В подавляющем большинстве случаев для расчета приспособления на точность e_з принимаются по таблицам (10.2, 10.3, 10.4, и 10.5) /2/.

Таблица 10.2 - Погрешность закрепления e_з заготовок при установке в радиальном направлении для обработки на станках, мкм

Характеристика базовой поверхности	Поперечные размеры заготовки, мм
Характеристика базовой поверхности	6… 10	10… 18	18… 30	30… 50	50… 80	80… 120	120… 180		180… 260		260… 360		360… 500
Установка в трехкулачковом патроне с ручным приводом
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	220	270	320	370	420	500	600	700		800			900
- в постоянную форму	150	175	200	250	300	350	400	450		550			650
- по выплавляемой модели	50	60	70	80	100	120	140	160		-			-
- под давлением	25	30	35	40	50	60	70	80		-			-
Полученная горячей штамповкой	220	270	320	370	420	500	600	700		800			-
Горячекатанная	220	270	320	370	420	500	600	-		-			-
Предварительно обработанная	50	60	70	80	100	120	140	160		180			200
Окончательно обработанная	25	30	35	40	50	60	70	80		90			100
Установка в трехкулачковом патроне с механизированным (пневматическим) приводом
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	180	220	260	320	380	440	500	580		660		760
- в постоянную форму	120	140	170	200	240	280	320	380		440		500
- по выплавляемой модели	40	50	60	70	80	90	100	120		-		-
- под давлением	20	25	30	35	40	45	50	60		-		-
Полученная горячей штамповкой	180	220	260	320	380	440	500	580		660		-
Горячекатанная	180	220	260	320	380	440	500	-		-		-
Предварительно обработанная	40	50	60	70	80	90	100	120		140		160
Окончательно обработанная	20	25	30	35	40	45	50	60		70		80
Примечания: 1. При установке на оправку надо учитывать погрешность базирования и принимать погрешность закрепления в зависимости от крепления оправки в гильзе, патроне или зажимном приспособлении. 2. Установка в жестких центрах не дает погрешности закрепления в радиальном направлении. Погрешность закрепления, получающаяся при установке в плавающий передний и задний центры, не учитываются, т.к. перекрывается изменением положения заготовки под действием сил резания.

Таблица 10.3 - Погрешность закрепления e_з заготовок при установке в осевом направлении для обработки на станках, мкм

Характеристика базовой поверхности	Поперечные размеры заготовки, мм
Характеристика базовой поверхности	6… 10	10… 18	18… 30	30… 50	50… 80	80… 120	120… 180	180… 260	260… 360	360… 500
Установка в трехкулачковом самоцентрирующем патроне с ручным приводом
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160
- в постоянную форму	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
- по выплавляемой модели	50	60	70	80	90	100	110	120	--	--
- под давлением	30	40	50	60	70	80	90	100	--	--
Полученная горячей штамповкой	70	80	90	100	110	120	130	140	150	--
Горячекатаная	70	80	90	100	110	120	130	--	--	--
Предварительно обработанная	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140
Окончательно обработанная	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120
Установка в трехкулачковом самоцентрирующем патроне с механизированным (пневматическим) приводом
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	55	60	70	80	90	100	110	120	130	140
- в постоянную форму	55	60	65	75	80	90	100	110	120	130
- по выплавляемой модели	45	50	55	65	75	80	85	90	--	--
под давлением	25	35	45	50	55	65	70	80	--	--
Полученная горячей штамповкой	55	60	70	80	90	100	110	120	130	--
Горячекатаная	55	60	70	80	90	100	110	--	--	--
Предварительно обработанная	40	50	60	70	80	90	90	100	110	120
Окончательно обработанная	25	30	35	40	50	60	70	80	90	100
Примечания: 1. При установке на оправку надо учитывать погрешность базирования и принимать погрешность закрепления в зависимости от крепления оправки в гильзе, патроне или зажимном приспособлении. 2. Установка в центрах не дает погрешности закрепления, но дает погрешность базирования в осевом направлении.

Таблица 10.4 - Погрешность закрепления e_з заготовок при установке на точечные опоры, мкм

Характеристика базовой поверхности	Поперечные размеры заготовки, мм
Характеристика базовой поверхности	6… 10	10… 18	18… 30	30… 50	50… 80	80… 120	120… 180	180… 260	260… 360	360… 500
Установка в зажимное приспособление с винтовыми или эксцентриковыми зажимными устройствами
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	--	100	125	150	175	200	225	250	300	350
- в постоянную форму	--	100	110	120	130	140	150	160	180	200
- по выплавляемой модели	80	90	100	110	120	130	140	150	--	--
- под давлением	70	80	90	100	110	120	130	140	--	--
Полученная горячей штамповкой	--	100	125	150	175	200	225	250	300	--
Горячекатаная	90	100	125	150	175	200	225	--	--	--
Предварительно обработанная	80	90	100	110	120	130	140	150	160	170
Окончательно обработанная	70	80	90	100	110	120	130	140	150	160
Шлифованная	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
Установка в приспособление с пневматическим зажимным устройством
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	--	90	100	120	140	160	180	200	240	280
- в постоянную форму	--	80	90	100	110	120	130	140	160	180
- по выплавляемой модели	65	70	75	80	90	100	110	120	--	--
- под давлением	40	45	50	60	70	80	90	100	--	--
Полученная горячей штамповкой	--	90	100	120	140	160	180	200	240	--
Горячекатаная	70	80	100	120	140	150	180	--	--	--
Предварительно обработанная	65	70	75	80	90	100	110	120	130	140
Окончательно обработанная	50	60	70	80	90	90	100	110	120	130
Шлифованная	40	50	60	70	80	80	90	100	110	120
Примечания: 1. При установке на магнитной плите погрешность закрепления отсутствует. 2. Поперечный размер заготовки принимать наибольшим в сечении по нормали к обрабатываемой поверхности. 3. Погрешность закрепления дана по нормали к обрабатываемой поверхности.

Таблица 10.5 - Погрешность закрепления e_з заготовок при установке на опорные пластины, мкм

Характеристика базовой поверхности	Поперечные размеры заготовки, мм
Характеристика базовой поверхности	6… 10	10… 18	18… 30	30… 50	50… 80	80… 120	120… 180		180… 260	260… 360	360… 500
Установка в зажимное приспособление с винтовыми или эксцентриковыми зажимными устройствами
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	--	100	110	120	135	150	175	200		240	280
- в постоянную форму	55	60	70	80	90	100	110	120		130	140
- по выплавляемой модели	40	50	60	70	80	90	100	110		--	--
- под давлением	30	40	50	60	70	80	90	100		--	--
Полученная горячей штамповкой	--	100	110	120	135	150	175	200		240	--
Горячекатаная	90	100	110	120	135	150	175	--		--	--
Предварительно обработанная	40	50	60	70	80	90	100	110		120	130
Окончательно обработанная	30	40	50	60	70	80	90	100		110	120
Шлифованная	20	30	40	50	60	70	80	90		100	110
Установка в приспособление с пневматическим зажимным устройством
Полученная литьем: - в песчаную форму машинной формовки по металлической модели	--	80	90	100	110	120	140	160		190	220
- в постоянную форму	50	55	60	65	70	80	90	100		110	120
- по выплавляемой модели	35	40	50	55	60	70	80	90		--	--
- под давлением	25	30	35	40	50	60	70	80		--	--
Полученная горячей штамповкой	--	80	90	100	110	120	140	160		190	--
Горячекатаная	70	80	90	100	110	120	140	--		--	--
Предварительно обработанная	35	40	50	55	60	70	80	90		100	110
Окончательно обработанная	25	30	35	40	50	60	70	80		90	100
Шлифованная	15	20	25	30	40	50	60	70		80	90
Примечания: 1. При установке на магнитной плите погрешность закрепления отсутствует. 2. Поперечный размер заготовки принимать наибольшим в сечении по нормали к обрабатываемой поверхности. 3. Погрешность закрепления дана по нормали к обрабатываемой поверхности.

Погрешность установки приспособления на станке e_у возникает из-за зазоров между направляющими шпонками и установочными пальцами приспособления с Т – образными пазами или отверстиями стола станка, что характерно для фрезерных, расточных и других приспособлений. Для уменьшения этих погрешностей рекомендуется точнее изготовлять посадочные места, а элементы для ориентации приспособлений на станках располагать на корпусе приспособления как можно дальше друг от друга.

Пример 3:

Погрешность установки фрезерного приспособления e_у на стол станка можно определить в соответствии со схемой на рисунке 10.3. При проведении через точку О₂ линии, параллельной возникает треугольник КО₁О₂, катет которого равен максимально возможному зазору . Это и будет допуском параллельности осей направляющих шпонок и Т – образного паза стола станка на длине, равной расстоянию между шпонками l. Для подстановки погрешности установки в искомую формулу для расчета погрешности приспособления нужно привести значение допуска параллельности шпонок относительно оси Т – образного паза к длине детали. В целом погрешность установки приспособления на станке для данного случая можно выразить формулой

(10.2)

где m – длина детали;

s – наибольший зазор между направляющими шпонками и Т – образным пазом стола станка;

l – расстояние между шпонками.

Рисунок 10.3 - Схема расчета погрешности установки фрезерного приспособления: δ_ш – допуск на ширину Ш направляющих шпонок; δ_р – допуск на ширину Р Т – образного паза станка.

Погрешность установки вращающихся приспособлений на токарные, зубофрезерные и др. станки зависит от точности их базирования в гнездах станка (конусное отверстие шпинделя, центральное отверстие поворотного стола, центрирующий поясок шпинделя или планшайбы станка и т.д.). Расчет в каждом конкретном случае следует вести по схеме установки приспособления на станке.

Пример 4:

Заготовка 4 (в соответствии с рисунком 10.4) поверхностью Б устанавливается в призму 5 приспособления, состоящего из корпуса 1, противовеса 2, точечной опоры 3, призмы 5, угольника 6, и упирается сферической поверхностью А в опору 3. При обработке выдерживаются размеры: линейные а и б, диаметральные d и D и допуск соосности поверхностей Б и В диаметрами d и D. Обеспечение последнего условия вызывает наибольшие трудности, т.к. на отклонение от соосности поверхностей оказывают влияние положение призмы 5, точность выполнения базовой поверхности Б диаметром D и точность установки самого приспособления на переходном фланце 7 шпинделя станка.

Рисунок 10.4 - Токарное приспособление.

В этом случае погрешность установки приспособления на станке e_убудет зависеть от зазора между выточкой корпуса 1 и пояском диаметра D₁

переходного фланца 7. Погрешностью установки приспособления на станке e_ув виде отклонения от соосности приспособления и шпинделя станка будет являться сумма половины максимального возможного зазора между поверхностями диаметром D₁ переходного фланца 7 и корпуса 1 приспособления и отклонения от соосности положения самой выточки переходного фланца относительно посадочной поверхности диаметром d₁, которой переходной фланец устанавливается на шпиндель станка. Погрешность установки приспособления на станке в данном примере можно определить из выражения:

(10.3)

где s_min - минимальный зазор между контактирующими поверхностями корпуса приспособления и переходного фланца;

δ₁ и δ₂ – допуски размеров контактирующих поверхностей корпуса и переходного фланца;

e – отклонение от соосности (эксцентриситет) поверхностей пояска диаметром D₁ и выточки диаметром d₁ переходного фланца.

Погрешность положения заготовки e_и характеризует изменение положения рабочих поверхностей установочных элементов в результате их изнашивания в процессе эксплуатации приспособления. На интенсивность изнашивания установочных элементов влияют их размеры и конструкция, материал и масса обрабатываемой заготовки, состояние ее базовых поверхностей, а также условия установки заготовки в приспособлении и снятия ее.

Износ установочных элементов приближенно можно определить по следующим формулам /2/:

для опор с малой поверхностью контакта

(10.4)

для опор с развитой поверхностью контакта

(10.5)

где и – размерный износ опоры, мкм;

β₁ и β₂ – постоянные, зависящие от вида установочных элементов и условий контакта (выбираются по таблице 10.6);

N – количество контактов заготовки с опорой (установок в приспособление, снятий с него) в год.

Таблица 10.6 - Значения коэффициентов β₁ и β₂ для различных установочных элементов

Установочные элементы	Материал установочных элементов
Установочные элементы	Стали 20, 20Х, 45	Углеродистые стали У8А и др.		Хромовое покрытие	Твердые сплавы и твердосплавные наплавления
Коэффициент β₁
Точечные опоры с головкой: - сферической	0,5…2	0,4…1,8		0,2…0,8	0,06…0,25
- рифленой	0,6…2,5	--		--	--
- плоской	0,4…0,8	--		--	--
Призмы (при установке заготовок обработанными базами)	0,3…0,8	0,25…0,7		0,12…0,32	0,035…0,095
Пальцы срезанные	0.2…0.6	0,15…0.5		0,08…0.24	0.025…0,07
Коэффициент β₂
Пластины опорные	0.002…0,004	0.0015…0,0035	0.0008…0,0016		0.00025…0,00045
Пальцы цилиндрические	0,001…0,002	0,0008…0.0018	0,0004…0,0008		0,00012…0,00023
Примечание. Большие значения β₁ и β₂принимаются для более тяжелых условий работы установочных элементов по нагрузке, пути сдвига, времени неподвижного контакта и абразивному действию заготовки.

При малом износе приспособлении и нежестких по допускам выполняемых размеров заготовки значение e_и=иn. Ресурс работы приспособления до контроля и ремонта в этом случае возрастает до n лет.

Предельным износом кондукторных втулок считается нижнее допустимое отклонение диаметра просверливаемого отверстия, которую и принимают в качестве погрешности от изнашивания e_ипри расчете кондукторов на точность.

Погрешность положения отверстий, связанная с перекосом и смещением обрабатывающего инструмента (погрешность от перекоса) e_п возникает из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления. При расчете e_пследует руководствоваться схемой, изображенной на рисунке 10.5.

Если перекоса сверла нет, то максимальное смещение s₁ оси сверла от среднего положения равно половине наибольшего диаметрального зазора 2s₁. При перекосе сверла во втулке к параллельному смещению оси отверстия s₁ прибавляется смещение s₂, пропорциональное углу перекоса α и зазору e.

Тогда при e>0.3d

(10.6)

При e=0

(10.7)

Рисунок 10.5 - Схема для расчета перекоса и смещения сверла в кондукторной втулке.

Если в приспособлении нет направляющих элементов, погрешность от перекоса (смещения) инструмента при расчете на точность не учитывается.

Экономическая эффективность обработки ω, которую, исходя из экономически оправданной точности для принятого метода обработки, можно определять по таблицам 10.7…10.22 /2/.

Таблица 10.7 - Экономическая точность обработки наружных цилиндрических поверхностей

Вид обработки	Точность, квалитет
Обтачивание на токарных станках:
- черновое	12, 13
- отделочное	11
- отделочное повышенной точности	10
- тонкое	7
Шлифование:
- однократное	9
- отделочное после однократного	8
- тонкое повышенной точности	5, 6
Примечания: 1. Точность приведена для поверхностей длиной до 150 мм, при большей длине точность на один квалитет ниже. 2. При бесцентровом шлифовании точность зависит от жесткости станка и обеспечивается по 8…11-у квалитетам

Таблица 10.8 - Экономическая точность обработки внутренних цилиндрических поверхностей

Вид обработки	Точность, квалитет
Сверление
- без кондуктора	12, 13
- по кондуктору	11
Зенкерование и растачивание резцами
- черновое	12, 13
- отделочное	11
- отделочное повышенной точности	10
- тонкое	7
Развертывание
- однократное стали	9
- однократное чугуна и отделочное стали	8
- отделочное чугуна и повышенной точности стали	7
- повышенной точности чугуна	5. 6
Шлифование
- однократное	9
- отделочное после однократного	8
- отделочное повышенной точности	7
- тонкое	5, 6
Хонингование	5, 6
Протягивание отделочное	7

Таблица 10.9 Экономическая точность обработки плоскостей (ширина до 300 мм, длина до 450 мм)

Вид обработки	Точность, квалитет
Фрезерование и строгание
- черновое стали	12, 13
- черновое чугуна и отделочное стали	11
- отделочное чугуна	10
- отделочное повышенной точности стали	9
- отделочное повышенной точности чугуна	8
Шлифование
- однократное	9
- отделочное после однократного	8
- отделочное повышенной точности	7

Таблица 10.10 - Экономическая точность обработки поверхностей фасонной фрезой

Длина поверхности, мм	Погрешность размера (мкм) при обработке фрезой шириной, мм
Длина поверхности, мм	До 120	120…180
До 100	250/100	--
100…300	350/150	450/200
300..600	450/200	500/250
Примечание: В числителе данные, получаемые при черновой обработке, в знаменателе – при отделочной

Таблица 10.11 - Экономическая точность обработки торцовых плоскостей (при обработке на полный диаметр и при измерении от базы или обработанной параллельной поверхности)

Диаметр заготовки, мм	Погрешность размера (мкм) при
Диаметр заготовки, мм	Черновом обтачивании	Чистовом обтачивании	Шлифовании	Тонком шлифовании
До 50	150	70	30	20
50…120	200	100	40	25
120…260	250	130	50	30
260…500	400	200	70	35

Таблица 10.12 - Экономическая точность фрезерования выступов и пазов

Ширина выступов и пазов, мм	Погрешность (мкм) при обработке фрезой
Ширина выступов и пазов, мм	Дисковой	Торцевой
Свыше 1 до 3	120	60
Свыше 3 до 6	160	80
Свыше 6 до 10	200	100
Свыше 10 до 18	240	120
Свыше 18 до 30	280	140
Свыше 30 до 50	340	170
Свыше 50 до 80	400	200
Примечания: 1. Только для обработки по ширине. 2. Точность обработки дисковой фрезой по 12…13-му квалитетам, торцовой фрезой – по 11-му.

Таблица 10.13 - Экономическая точность обработки при одновременном фрезеровании параллельных поверхностей дисковыми фрезами

Расстояние между фрезами, мм	Погрешность (мкм) при высоте поверхности
Расстояние между фрезами, мм	До 50	Свыше 50 до 80	Свыше 80 до 120
До 100	50	60	80
Свыше 100	60	80	100

Таблица 10.14 - Экономическая точность обработки резьбы

Способ получения резьбы	Поле допуска резб (по ГОСТ 16093-81)
Способ получения резьбы	Наружной	Внутренней
На универсальных токарно – винторезных станках:
- призматическими и дисковыми однопрофильными резцами	4h	4H, 5H
- гребенками	4h	4H, 5H
- специальными головками и вихревым способом	4h	4H, 5H
На револьверных станках и автоматах:
- плашками, гребенками, резьбонарезными головками, по резьбовым копирам, метчиками	8g	7H
На токарных автоматах:
- плашками	8g	--
На сверлильных станках:
- специальными изогнутыми и удлиненными метчиками в сквозных отверстиях	6g	6H
- набором метчиков в глухих отверстиях	8g	7H
На универсальных фрезерных и специальных резьбофрезерных станках:
- дисковой фрезой	6g	--
- червячной фрезой	8g	--
На специальных резьбофрезерных станках
- групповой фрезой	6g	--
На шлифовальных станках
- однониточным дисковым кругом	6g	--
- многониточным дисковым кругом	4g	--
- бесцентровым шлифованием	6g	--
Притирка резьбовыми притирами	4h	4H, 5H
Накатывание
- плоскими плашками, сегментом и роликом, кольцом и роликом, профильными роликами	8g	--
- симметричное двумя профильными роликами с механической подачей	6g	--
- раскатывающейся роликовой головкой	6g, 8g	7H

Таблица 10.15 - Экономическая точность обработки пазов и шпоночных канавок шпоночной торцовой фрезой

Ширина паза или шпоночной канавки, мм	Погрешность (мкм) при обработке
Ширина паза или шпоночной канавки, мм	черновой	чистовой
Свыше 6 до10	100	30
Свыше 10 до18	150	40
Свыше 18 до 30	200	50

Таблица 10.16 - Экономическая точность различных способов обеспечения прямолинейности (параллельности) осей отверстий

Схема	Способ обработки	Отклонение, мкм
Схема	Способ обработки	∆	От параллельности отверстий на длине l=100 мм
	Сверление:
	- по разметке	800	400
	- по кондуктору	200	100
	- на токарном станке	200	200
	Растачивание на токарном станке:
	- с одной установки	100	100
	С двух установок на оправке, на планшайбе и в сырых расточенных кулачках	50	50
	- в самоцентрирующем патроне без дополнительного центрирования	400	500
	- при центрировании по индикатору	100	200
	- при установке по разметке	1000	1000

Таблица 10.17 - Экономическая точность различных способов обеспечения перпендикулярности оси отверстий относительно плоскости

Схема	Способ обработки	Отклонение ∆ на длине l=100 мм, мкм
	Сверление:
	- по разметке	500
	- по кондуктору	100
	Растачивание на токарном станке при установке заготовки:
	- по разметке	800
	- по индикатору	300
	Растачивание на вертикально фрезерном станке при установке заготовки на столе	50
	Растачивание на горизонтально-фрезерном или расточном станке при установке заготовки на угольнике	80
	Шлифование при установке заготовки в приспособлении	80

Таблица 10.18 - Экономическая точность расположения отверстий с параллельными осями

Схема	Способ обработки	Отклонение δ_L от расстояния (мкм) между центрами при обработке отверстий диаметром, мм					Отклонение ∆ от пара-ллельности осей на длине 100 мм, мкм
Схема	Способ обработки	До 3	Св. 3 до 6	Св. 6 До 10	Св. 10 до 18	Св. 18 до 30	Отклонение ∆ от пара-ллельности осей на длине 100 мм, мкм
	Свободное сверление по разметке	±400	±500	±600	±800	±1000	250
	Сверление и развертывание по кондуктору	±50	±60	±70	±80	±90	100
	Растачивание на токарном станке при установке на угольнике	--	--	±250	±270	±300	50
	Растачивание на токарном станке:
	- по разметке	--	--	±800	±820	±850	100
	- по штанген- циркулю	--	--	±250	±270	±300	100
	Шлифование	--	--	±80	±90	±100	50

Таблица 10.19 - Экономическая точность различных способов обеспечения параллельности оси отверстия плоскости на длине l=100 мм

Схема	Способ обработки	Погрешность а₂-а₁, мкм
	Сверление
	- по разметке	300
	- по кондуктору	100
	Растачивание на токарном станке при установке:
	- на разметке	100
	- на угольнике	50
	Растачивание на расточном или фрезерном станке	50

Таблица 10.20 - Экономическая точность соосности расположения поверхностей тел вращения

Схема	Способ обработки	Отклонение от соосности (эксцентриситет) поверхностей А и В, мкм
	Обтачивание и шлифование наружной поверхности в центрах:
	- с одной установки (центр шпинделя термически не обработанный, шлифованный)	100
	- с двух установок (центр шпинделя термически не обработанный, шлифованный)	150
	- с двух установок (центр шпинделя закаленный, шлифованный)	50
	Обтачивание или шлифование внутренней поверхности:
	- на оправке, проточенной на месте	25
	- в центрах на ранее изготовленной оправке (центр шпинделя закаленный, шлифованный)	75

Таблица 10.21 - Экономическая точность обеспечения расстояния осей отверстий до плоскости

Схема	Способ обработки	Диаметр отверстий, мм	Отклонение δ_А, мкм
	Сверление по разметке	До 3	±300
		Свыше 3 до 6	±400
		Свыше 6 до 10	±500
		Свыше 10 до 18	±600
		Свыше 18 до 30	±800
	Сверление по кондуктору	До 3	±50
		Свыше 3 до 6	±60
		Свыше 6 до 10	±70
		Свыше 10 до 18	±80
		Свыше 18 до 30	±90
	Растачивание на расточном или фрезерном станке	От 3 до 30	±250

Таблица 10.22 - Экономическая точность обработки отверстий с перпендикулярно расположенными осями

Схема	Способ обработки		Отклонение, мкм
			От перпенди- кулярности на длине =100мм	От расстояния между осями
	Сверление:
	- по разметке		800	1000
	- кондуктору		100	300
	- на фрезерном станке с поворотным столом по лимбу		300	500
	- на фрезерном станке с делительной головкой		250	450
	Растачивание:
	- на фрезерном станке с поворотным столом по лимбу	50		200
	- на фрезерном станке с делительной головкой	100		400
	- на токарном станке на угольнике	100		200
	- на координатно – расточном станке	20		50

11 Контрольные вопросы

Какое устройство называют приспособлением?
Каковы основные требования к приспособлениям?
По каким признакам классифицируют приспособления?
Какова структура приспособлений?
Какие исходные данные необходимы для проектирования приспособлений?
Какова последовательность конструирования приспособлений?
По каким признакам классифицируют базы?
Какая база называется основной конструкторской?
Какая база называется технологической?
Какая база называется измерительной?
Какие различают базы по количеству отнимаемых степеней свободы?
Перечислите сочетания баз, образующих первый класс схемы базирования?
Перечислите сочетания баз, образующих второй класс схемы базирования?
Перечислите сочетания баз, образующих третий класс схемы базирования?
Что называется теоретической схемой базирования?
Каково назначение установочных элементов (опор) в приспособлениях?
Каковы основные требования к установочным элементам?
Какие установочные элементы используют для установки заготовок по плоским базовым поверхностям?
Какова область использования точечных опор?
Какие опоры используют для установки заготовок по окончательно обработанным плоским поверхностям?
Каково назначение регулируемых опор?
Какие опоры используют для установки заготовок по внутренним цилиндрическим базовым поверхностям?
Каково назначение оправок?
Какова рекомендуемая точность базового отверстия заготовок при установке на жесткие оправки?
От каких параметров зависит величина радиального зазора в сопряжении заготовка – цилиндрическая оправка?
Как определяют исполнительный диаметр цилиндрической оправки для установки заготовки с натягом?
Каково назначение срезанного (ромбического) установочного пальца?
В каких направлениях возможно возникновение погрешности базирования при установке заготовки на два установочных пальца?
В каких случаях используют высокий установочный палец?
Какие опоры используют для установки заготовок по наружным цилиндрическим базовым поверхностям?
Каково назначение и конструктивное исполнение установочных призм?
Каковы конструктивные особенности призм для установки заготовок необработанными базами?
Какой рабочий угол имеет стандартная установочная призма?
В каких случаях применяют призмы с рабочими углами 60˚ и 120˚?
Назовите причину возникновения погрешности базирования заготовки, установленной на призму наружной цилиндрической поверхностью при обработке паза или лыски?
В каких случаях заготовки наружной цилиндрической поверхностью устанавливаются во втулку?
Из какого материала изготавливают призмы и втулки?
Каково назначение и конструктивные особенности центров?
В каких целях используют плавающий передний центр?
В каких случаях исключается необходимость в зажимных устройствах?
В каких случаях, при расчете величины силы зажима, необходимо учитывать упругие характеристики механизма зажима?
К какому типу, при расчете силы зажима, отнесены винтовые и эксцентриковые зажимные механизмы и почему?
Каковы правила выбора направления силы зажима?
Каковы правила выбора места приложения силы зажима?
Какова методика определения величины силы зажима?
Каковы основные требования к зажимным механизмам?
Какой зажимной механизм называют элементарным?
Перечислите исходные данные, необходимые для проектирования зажимных механизмов?
Каковы достоинства и недостатки винтовых зажимов?
Какие параметры определяются при проектировании винтовых зажимных механизмов?
Какая резьба преимущественно используется в винтовых зажимах?
В каких случаях используют нажимной винт с мелкой резьбой?
В каких случаях используют нажимной винт со сферическим нажимным торцем (плоским, с пятой)?
Какой материал используется для изготовления нажимных винтов и гаек?
Когда момент на рукоятке винтового зажима больше, при закреплении заготовки или откреплении и почему?
По какой причине ограничивают предельные значения длины рукоятки винтовых зажимов с ручным приводом и значение силы для привода механизма в действие?
Каковы достоинства и недостатки клиновых и клиноплунжерных зажимных механизмов?
Перечислите основные конструктивные схемы клиноплунжерных зажимных механизмов?
Какие параметры определяются при проектировании клиноплунжерных зажимных механизмов?
От каких параметров зависит передаточное отношение силы клинового и клиноплунжерного механизмов?
В каком случае клиноплунжерный зажимный механизм будет обладать свойством самоторможения?
Каковы достоинства и недостатки эксцентриковых зажимных механизмов?
В каком случае эксцентриковый зажимный механизм будет обладать свойством самоторможения?
Каковы достоинства и недостатки криволинейных эксцентриковых кулачков?
Какие параметры определяются при проектировании эксцентриковых зажимных механизмов?
Какова методика выбора стандартного эксцентрикового кулачка?
Из какого материала изготавливают эксцентриковые кулачки?
Какова область использования рычажных зажимных механизмов?
Какие параметры определяются при проектировании рычажных зажимных механизмов?
Из каких составляющих состоит величина хода нажимного конца рычага или планки?
В каких случаях необходимо проверять опасное сечение рычага или планки на прочность?
Каково назначение силового привода?
Перечислите виды силовых приводов?
Каковы достоинства и недостатки пневматического привода?
Какова структура пневматического привода?
Каково давление воздуха в рабочих полостях пневмодвигателей?
Какие, по характеру движения выходного звена, различают пневмодвигатели?
Какова последовательность расчета пневматического привода?
Какова область использования пневмоцилиндров одностороннего и двустороннего действия?
Каковы основные рекомендации при проектировании оригинальных по конструкции пневмоцилиндров?
В каких случаях необходимо рассчитывать шток пневмоцилиндра на прочность и устойчивость?
Перечислите способы крепления пневмоцилиндров в корпусе приспособления?
Перечислите технические требования для обеспечения нормальной работы пневмоцилиндров?
Дайте характеристику основным типам уплотнений пневмоцилиндров?
Какова область использования пневмокамер?
Из каких элементов состоит пневмокамера одностороннего действия?
Какие, по форме, диафрагмы используют в пневмокамерах?
Какие материалы используются для изготовления диафрагм пневмокамер?
По какой причине ограничивают предельный ход штока пневмокамеры?
Каковы рекомендуемые значения отношения диаметра опорной шайбы к рабочему диаметру диафрагмы?
Каков принцип действия и область использования вакуумного привода?
Опишите варианты конструктивного исполнения опорной поверхности корпуса вакуумного приспособления.
Каковы достоинства и недостатки гидравлического привода?
Какова структура гидропривода?
Какими способами регулируют скорость перемещения исполнительных органов гидродвигателей?
Какие по характеру движения выходного звена, различают гидродвигатели?
Какова последовательность расчета гидравлического привода?
Какова величина давления масла в рабочих полостях гидродвигателей?
Какова область использования гидромоторов?
Какие насосы используют для перекачки рабочей жидкости под давлением в гидравлических приводах?
Из каких элементов состоит пневмогидравлический усилитель прямого действия?
Что называется коэффициентом усиления пневмогидравлического усилителя?
Каков принцип действия пневмогидравлического усилителя последовательного действия?
В каких целях в конструкциях приспособлений используют направляющие устройства?
Каково назначение кондукторных втулок?
В каких целях между нижним торцем кондукторной втулки и обрабатываемой заготовкой предусматривают зазор?
В каких случаях используют специальные кондукторные втулки?
Каковы основные требования к корпусам приспособлений?
Перечислите основные способы изготовления корпусов.
Из какого материала изготавливают корпуса приспособлений?
Каким образом осуществляется установка и крепление корпусов приспособлений на шпинделях станков токарной группы?
Каким образом осуществляется установка и крепление корпусов приспособлений на столах фрезерных станков?
Каковы способы повышения жесткости сборных корпусов?
Назовите основные этапы расчета точности приспособлений?
Что называется расчетным параметром приспособления?
Допуск выполняемого размера 25 мм, общая погрешность обработки 0.15 мм: определите величину погрешности изготовления приспособления.
По какой причине возникает погрешность базирования?
По какой причине возникает погрешность установки приспособления на станке?
Каким образом определяют погрешность положения заготовки в результате изнашивания установочных элементов?
Какой износ считается предельным для кондукторных втулок?
Какие погрешности характеризует произведение ωk_Т2?

Список использованных источников

Андреев Г.Н. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: учебное пособие для машиностроит. спец. вузов/ Г.Н, Андреев, В.Ю.Новиков, А.Г.Схиртладзе; под ред. Ю.М.Соломенцева. – 3.е изд., стер. – М.:Высшая школа, 2001. -415 с.
Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений: учебное пособие для студентов вузов машиностроительных специальностей/ В.А.Горохов. - Минск: Высшая школа, 1996.- 328 с.
Сергеев А.И. Проектирование приспособлений: учебное пособие/ А.И.Сергеев; под ред. В.П.Апсина. - М.:МАДИ, 1992. -116 с.
Проектирование средств технологического оснащения: учебное пособие для вузов/ Е.В.Бондаренко, К.Ф.Дурнев, Р.С.Фаскиев, Л.М.Стрельникова; под ред. В.А.Бондаренко. – Оренбург, 1996. – 164 с.
Махаринский Е.И. Основы технологии машиностроения: учебник/ Е.И.Махаринский, В.А.Горохов. - Мн.:Высшая школа. 1997. - 423 с.
Станочные приспособления: справочник в 2-х т./А.И.Астахов [и др.]; под ред. Б.Н.Вардашкина, А.А.Шатилова. – М.:Машиностроение, 1984. – 1. т. – 592 с.
Справочник технолога машиностроителя: в 2-х т./Ю.А.Абармов [и др.]; под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - М.:Машиностроение, – 2 т. – 496 с.
Технология машиностроения: учебник для вузов: в 2-х т./В.М.Бурцев [и др.]; под ред. Г.Н.Мельникова. – М.:Изд-во МГТУ им Н.Э.Баумана, 1999. -1 т. - 640 с.
Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений/ В.С.Корсаков. -М.:Машиностроение, 1983. - 277 с.
Пневматические устройства и системы в машиностроении: справочник/Е.В.Герц [и др.]; под общ. ред. Е.В.Герц. - М.:Машиностроение, 1981. - 408 с.
Объемные гидроприводы (вопросы проектирования)/ Л.Б.Богданович -Киев: Технiка, -172 с.
Белоусов А.П. Проектирование станочных приспособлений: учебное пособие для техникумов/ А.П.Белоусов - изд. 2-е, переработанное и дополненное - М.:Высшая школа, 1974. – 263 с.

Приложение А

(обязательное)

Задания для выполнения расчетно-графической работы

ВАРИАНТ 1

Спроектировать приспособление к вертикально-сверлильному станку для последовательной обработки двух отверстий ÆБ мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

- эскиз сборочного чертежа приспособления в масштабе 1:1 на масштабно- координатной бумаге (изобразить контур детали, установочные элементы, зажимный механизм, привод зажимного механизма, корпус).

Рисунок А.1 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.1 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	2000	1200	10	Винтовой с рычажным
2	2250	1350	15	Эксцентриковый с рычажным
3	2500	1500	15	Гидравлический с рычажным
4	2750	2000	20	Пневмоцилиндр с рычажным
5	3000	2500	20	Пневмокамера с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 2

Спроектировать приспособление к вертикально-сверлильному станку для обработки отверстия Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.2 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.2 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	90	450	10	Пневмокамера с рычажным
2	100	500	12	Винтовой с рычажным
3	120	550	14	Эксцентриковый с рычажным
4	125	600	16	Гидравлический с рычажным
5	150	650	18	Пневмоцилиндр с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров: охватывающих – по Н14; остальных – по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 3

Спроектировать приспособление к горизонтально расточному станку для обработки двух отверстий ÆБ мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.3 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.3 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	800	1400	12	Пневмокамера с рычажным
2	900	1200	14	Винтовой с рычажным
3	1000	1000	16	Эксцентриковый с рычажным
4	1200	900	18	Клиноплунжерный с приводом от пневмоцилиндра
5	1400	800	20	Винтовой с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 4

Спроектировать приспособление к горизонтально-фрезерному станку для обработки плоскости на детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.4 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.4 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б_, мм	Зажимное устройство
1	2000	15	Гидравлический с рычажным
2	2250	17	Пневмокамера с рычажным
3	2500	20	Винтовой с рычажным
4	2750	25	Эксцентриковый с рычажным
5	3000	30	Клиноплунжерный с пневмоцилиндром

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 5

Спроектировать приспособление к плоскошлифовальному станку для обработки плоскости на детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.5 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.5 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	1300	10	Винтовой с рычажным
2	1400	12	Гидравлический с рычажным
3	1500	14	Пневмоцилиндр с рычажным
4	1600	16	Пневмокамера с рычажным
5	1700	18	Винтовой с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 6

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.6 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.6 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	1250	12	Винтовой с рычажным
2	1400	15	Гидравлический с рычажным
3	1500	18	Пневмоцилиндр с рычажным
4	1600	21	Пневмокамера с рычажным
5	1700	24	Эксцентриковый с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 7

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.7 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.7 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	1500	12	Эксцентриковый с рычажным
2	1700	15	Винтовой с рычажным
3	1850	18	Гидравлический с рычажным
4	2000	21	Пневмоцилиндр с рычажным
5	2500	24	Пневмокамера с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 8

Спроектировать приспособление к горизонтально-фрезерному станку для обработки паза в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.8 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.8 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б_, мм	Зажимное устройство
1	800	10	Винтовой с рычажным
2	900	12	Эксцентриковый с рычажным
3	1000	15	Эксцентриковый с рычажным
4	1200	17	Гидравлический с рычажным
5	1400	20	Пневмоцилиндр с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 9

Спроектировать приспособление к горизонтально-фрезерному станку для обработки паза в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.9 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.9 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б_, мм	Зажимное устройство
1	2200	12	Пневмокамера с рычажным
2	2300	14	Винтовой с рычажным
3	2400	16	Эксцентриковый с рычажным
4	2500	18	Гидравлический с рычажным
5	2700	20	Пневмоцилиндр с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 10

Спроектировать приспособление к горизонтально-расточному станку для обработки сквозного отверстия Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.10 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.10 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	1000	2700	15	Пневмоцилиндр с рычажным
2	1100	2600	17	Пневмокамера с рычажным
3	1200	2500	20	Винтовой с рычажным
4	1300	2300	25	Эксцентриковый с рычажным
5	1400	2200	30	Гидравлический с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 11

Спроектировать приспособление к токарному станку для обработки отверстия Æ3Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.11 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.11 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	500	1000	8	Эксцентриковый с рычажным
2	750	1250	10	Винтовой с рычажным
3	1000	1500	12	Эксцентриковый с рычажным
4	1100	1750	14	Винтовой с рычажным
5	1200	2000	16	Гидравлический с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров: охватываемых – по h14; остальных – по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 12

Спроектировать приспособление к горизонтально – расточному станку для обработки отверстия Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

эскиз сборочного чертежа приспособления в масштабе 1:1 на масштабно- координатной бумаге (изобразить контур детали, установочные элементы, зажимный механизм, привод зажимного механизма, корпус).

Рисунок А.12 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.12 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	1100	1400	15	Гидравлический с рычажным
2	1250	1500	17	Пневмоцилиндр с рычажным
3	1300	1600	20	Винтовой с рычажным
4	1500	1700	25	Эксцентриковый с рычажным
5	1600	1800	30	Гидравлический с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 13

Спроектировать приспособление к горизонтально – фрезерному станку для обработки плоскости на детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.13 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.13 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Р₁, Н	Б_, мм	Зажимное устройство
1	150	100	10	Эксцентриковый с рычажным
2	150	200	12	Гидравлический с рычажным
3	200	300	14	Пневмоцилиндр с рычажным
4	300	400	16	Пневмокамера с рычажным
5	400	500	18	Винтовой с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 14

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.14 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.14 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б_, мм	Зажимное устройство
1	1200	8	Гидравлический с рычажным
2	1300	10	Пневмоцилиндр с рычажным
3	1500	12	Пневмокамера с рычажным
4	1600	14	Винтовой с рычажным
5	1700	16	Эксцентриковый с рычажным

ВАРИАНТ 15

Спроектировать приспособление к токарному станку для обработки отверстия Æ5Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.15 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.15 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	700	2000	8	Винтовой с рычажным
2	800	2100	10	Гидравлический с рычажным
3	1000	2200	12	Пневмоцилиндр с рычажным
4	1100	2300	14	Винтовой с рычажным
5	1200	2400	16	Эксцентриковый с рычажным

ВАРИАНТ 16

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.16 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.16 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	1000	1000	8	Эксцентриковый с рычажным
2	2000	1200	10	Пневмоцилиндр с рычажным
3	3000	1500	12	Гидравлический с рычажным
4	1000	1700	14	Гидравлический с рычажным
5	2000	2000	16	Винтовой с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 17

Спроектировать приспособление к горизонтально - фрезерному станку для обработки паза в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.17 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.17 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_1,Н	Р₂, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	500	100	8	Винтовой с рычажным
2	700	200	10	Эксцентриковый с рычажным
3	1000	300	12	Винтовой с рычажным
4	1200	500	14	Гидравлический с рычажным
5	1500	700	16	Пневмокамера с рычажным

ВАРИАНТ 18

Спроектировать приспособление к радиально - сверлильному станку для обработки отверстия Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.18 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.18 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	500	1000	8	Пневмокамера с рычажным
2	700	1200	10	Винтовой с рычажным
3	1000	1500	12	Эксцентриковый с рычажным
4	1250	1700	14	Винтовой с рычажным
5	1500	2000	16	Гидравлический с рычажным

ВАРИАНТ 19

Спроектировать приспособление к горизонтально – фрезерному станку для обработки паза шириной Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.19 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.19 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_1,Н	Р₂, Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	1500	500	10	Пневмоцилиндр с рычажным
2	1700	700	12	Винтовой с рычажным
3	2000	1000	15	Эксцентриковый с рычажным
4	2250	1100	20	Винтовой с рычажным
5	2500	1200	25	Гидравлический с рычажным

ВАРИАНТ 20

Спроектировать приспособление к горизонтально – фрезерному станку для обработки паза шириной 2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.20 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.20 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	1000	10	Гидравлический с рычажным
2	1250	12	Пневмоцилиндр с рычажным
3	1500	15	Пневмокамера с рычажным
4	1700	17	Винтовой с рычажным
5	2000	20	Эксцентриковый с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 21

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.21 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.21 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	1000	10	Винтовой с рычажным
2	1500	12	Гидравлический с рычажным
3	1700	15	Винтовой с рычажным
4	2000	17	Эксцентриковый с рычажным
5	2250	20	Клиноплунжерный с приводом от пневмоцилиндра

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 22

Спроектировать приспособление к горизонтально – расточному станку для последовательной обработки двух отверстий Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.22 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.22 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	700	1000	10	Винтовой с рычажным
2	800	1500	12	Гидравлический с рычажным
3	900	2000	14	Пневмоцилиндр с рычажным
4	1000	2500	16	Винтовой с рычажным
5	1250	3000	18	Эксцентриковый с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 23

Спроектировать приспособление к горизонтально-расточному станку для обработки отверстия Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.23 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.23 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	1000	1700	10	Эксцентриковый с рычажным
2	1100	1800	12	Винтовой с рычажным
3	1250	2000	14	Гидравлический с рычажным
4	1500	2200	16	Пневмокамера с рычажным
5	1700	2500	18	Эксцентриковый с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 24

Спроектировать приспособление к плоскошлифовальному станку для обработки плоскости на детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.24 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.24 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_1,Н	Р₂, мм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	1000	800	8	Винтовой с рычажным
2	1200	900	10	Эксцентриковый с рычажным
3	1500	1000	12	Гидравлический с рычажным
4	1700	1200	14	Пневмоцилиндр с рычажным
5	2000	1400	16	Пневмокамера с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 25

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.25 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.25 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_1,Н	Р₂, мм	Б, мм	Зажимное устройство
1	1600	1100	12	Винтовой с рычажным
2	1700	1200	15	Эксцентриковый с рычажным
3	1800	1300	17	Винтовой с рычажным
4	2000	1400	20	Гидравлический с рычажным
5	2500	1500	22	Пневмоцилиндр с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 26

Спроектировать приспособление к вертикально - расточному станку для обработки отверстия Æ2Б мм в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.26 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.26 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	600	2250	12	Гидравлический с рычажным
2	700	2500	15	Пневмоцилиндр с рычажным
3	800	2700	17	Винтовой с рычажным
4	900	2800	20	Эксцентриковый с рычажным
5	1000	3000	22	Гидравлический с рычажным

ВАРИАНТ 27

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.27 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.27 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М, Нмм	Б_, мм	Зажимное устройство
1	600	1200	8	Винтовой с рычажным
2	700	1500	10	Гидравлический с рычажным
3	750	2000	12	Пневмоцилиндр с рычажным
4	800	2200	14	Винтовой с рычажным
5	900	2400	16	Эксцентриковый с рычажным

ВАРИАНТ 28

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.28 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.28 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	Б_, мм	Зажимное устройство
1	1500	10	Винтовой с рычажным
2	1800	12	Гидравлический с рычажным
3	2000	14	Пневмоцилиндр с рычажным
4	2500	16	Пневмокамера с рычажным
5	3000	18	Винтовой с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 29

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.29 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.29 – Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_,Н	М_,Нмм	Б, мм	Зажимное устройство
1	500	2000	8	Эксцентриковый с рычажным
2	700	2500	10	Винтовой с рычажным
3	1000	3000	12	Гидравлический с рычажным
4	1500	3000	14	Пневмоцилиндр с рычажным
5	1700	3000	16	Винтовой с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 Мпа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров: охватываемых – по h14; остальных – по ±Н14/2.

ВАРИАНТ 30

Спроектировать приспособление к горизонтально – фрезерному станку для последовательной обработки трех пазов шириной Б в детали по чертежу.

Содержание работы

- разработать теоретическую схему базирования;

- подобрать установочные элементы приспособления;

- определить место приложения, направление и величину силы зажима детали;

- спроектировать комбинированное зажимное устройство;

- спроектировать корпус приспособления;

- выполнить расчет на точность.

Объем работы

- расчетно-пояснительная записка

Рисунок А.30 - Чертеж обрабатываемой детали

Таблица А.30 - Исходные данные для проектирования

Задание №	Р_1,Н	Р_2,Н	Б, мм	Зажимное устройство
1	2000	500	8	Винтовой с рычажным
2	2500	700	10	Эксцентриковый с рычажным
3	3000	1000	12	Винтовой с рычажным
4	3500	1250	14	Гидравлический с рычажным
5	4000	1500	16	Пневмоцилиндр с рычажным

Материал детали Сталь 45 (s_в=750 МПа, НВ 180). Неуказанные предельные отклонения размеров по ±Н14/2.

Приложение Б

(справочное)

Допуски для размеров до 500 мм.

Таблица Б.1

Номинальные размеры, мм	Квалитеты
	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	Допуски
	мкм							мм
Св. 6 до 10	6	9	15	22	36	58	90	0.15	0.22	0.36	0.58	0.9
Св. 10 до 18	8	11	18	27	43	70	110	1.18	0.27	0.43	0.70	1.1
Св. 18 до 30	9	13	21	33	52	84	130	0.21	0.33	0.52	0.84	1.3
Св. 30 до 50	11	16	25	39	62	100	160	0.25	0.39	0.62	1.00	1.6
Св. 50 до 80	13	19	30	46	74	120	190	0.30	0.46	0.74	1.20	1.9
Св. 80 до 120	15	22	35	54	87	140	220	0.35	0.54	0.87	1.40	2.2
Св. 120 до 180	18	25	40	63	100	160	250	0.40	0.63	1.00	1.60	2.5
Св. 180 до 250	20	29	46	72	115	185	290	0.46	0.72	1.15	1.85	2.9
Св. 250 до 315	23	32	52	81	130	210	320	0.52	0.81	1.30	2.10	3.2
Св. 315 до 400	25	36	57	89	140	230	360	0.57	0.89	1.40	2.30	3.6
Св. 400 до 500	27	40	63	97	155	250	400	0.63	0.97	1.55	2.50	4.0

Скачать: proektirovanie-prisposobleniy.rar

Категория: Учебные пособия / Учебные пособия по машиностроению

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Учебное пособие

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Уравнение равновесия (с учетом коэффициента запаса) примет вид

5.1 Рычажные зажимные механизмы

5.2 Винтовые зажимные механизмы

5.3 Эксцентриковые зажимные механизмы

5.4 Клиновые и клиноплунжерные зажимные механизмы

9 Обеспечение точности приспособлений

10 Расчет приспособлений на точность

Привет студент