Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия

Всё о станочных приспособлениях — «Студентам»

ТЕМА 6. ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

6.1. Правила закрепления заготовок
При обработке заготовки на нее действуют силы резания и моменты, создаваемые ими, которые стремятся переместить и повернуть заготовку. Несмотря на это, заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов. Для этого ее необходимо надежно закрепить.
При закреплении заготовки в приспособлении должны соблюдаться следующие правила:
-не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при ее базировании;
-закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным;
-возникающие при закреплении смятие поверхностей заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными и находится в допустимых пределах.
Несоблюдение любого из этих правил может привести к возникновению погрешностей обработки, а изменение положения заготовки в процессе резания – и к поломке режущего инструмента.
Выполнение указанных правил закрепления достигается благодаря рациональному выбору схемы закрепления и величины зажимного усилия Q. При этом необходимо руководствоваться следующими соображениями:
-точки приложения сил выбирают с таким расчетом, чтобы исключалась возможность появления опрокидывающих моментов, отрывающих деталь от опорных элементов приспособления, или сил, сдвигающих заготовку относительно опорных элементов;
-точки приложения сил зажима следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента, что устранит возможность ее сдвига при закреплении и появление опрокидывающих моментов;
-точки приложения сил зажима надо выбирать так, чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность опорного элемента, что устранит деформации при закреплении заготовки;
-для уменьшения вибраций и деформаций заготовки под действием силы резания следует повышать жесткость системы заготовка-приспособление путем увеличения числа мест зажатия заготовки и приближения их к обрабатываемой поверхности;
-для уменьшения смятия поверхностей заготовки при закреплении необходимо уменьшить удельное давление в местах контакта зажимного устройства с заготовкой путем рассредоточения зажимного усилия.

6.2. Классификация зажимных устройств
Закрепление заготовки производится с помощью зажимных устройств различной конструкции. Принцип действия и конструкция зажимного устройства выбирается исходя из конкретных условий выполнения операции: тип производства; тип станка; величин сил резания, действующих на заготовку и др. Надежность закрепления проверяется расчетами, выполняемыми на стадии проектирования приспособления. Методика расчетов в некоторой степени определяется применяемым зажимным устройством. В связи с этим зажимные устройства целесообразно разделить на три группы:

Рис.6.1. Схемы зажимных устройств

1.ЗУ (рис. 2.1,а), имеющее в своем составе силовой механизм (СМ) и привод (П), который обеспечивает перемещение контактного элемента (К) и создает исходное усилие Ри, преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие Q. Используемые в этих условиях приводы достаточно разнообразны: пневматические, гидравлические, пневмогидравлические и т.д.
2.ЗУ (рис. 2.1,б), состоящее лишь из силового механизма, который приводится в действие непосредственно рабочим, прилагающим исходное усилие Ри на плече l. Эти ЗУ иногда называют ЗУ с ручным приводом.
3.ЗУ (рис. 2.1,в), которое в своем составе не имеют силового механизма, а используемые приводы лишь условно можно назвать приводами, т.к. они не вызывают перемещений элементов ЗУ а только создают зажимное усилие Q, которое является равнодействующей равномерно распределенной нагрузки q (вакуумные, магнитные и др. устройства).

6.3. Методика расчета зажимных устройств
Методика расчета зажимных устройств включает в себя следующие этапы:
1.Определяют силы и моменты резания.
2.Составляют расчетную схему и исходное уравнение для расчета зажимного усилия Q.
3.Определяют коэффициент трения f.
4.Рассчитывают коэффициент надежности закрепления заготовки К.
5. Исходя из требуемого зажимного усилия Q, типа производства выбирают тип зажимного устройства, при этом:
5.1. Если ЗУ 1 группы, то выбирают тип силового механизма и тип привода. Основной характеристикой силового механизма является коэффициент его усиления i = Q / Pи. По величине коэффициента усиления i, определенной исходя из конструкции силового механизма, вычисляют исходное зажимаемое усилие Ри и по нему выбирают и рассчитывают привод;
5.2. Если ЗУ 2 группы, то по зажимному усилию Q выбирают тип силового механизма, имея в виду что рабочий может приложить лишь вполне определенное усилие Ри;
5.3. Если ЗУ 3 группы, то по зажимному усилию Q и площади заготовки S, определяют удельное усилие q привода, по которому подбирают или проектируют магнитное, вакуумное или т.п. зажимное устройство.

6.3.1.Определение сил и моментов резания
Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

6.3.2. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, т.е. изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными элементами и зажимными устройствами. Расчетную схему следует составлять для наиболее неблагоприятного местоположения режущего инструмента по длине обрабатываемой поверхности.
По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекции всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов.
Т.к. в производственных условиях могут иметь место отступления от тех условий, применительно к которым рассчитывались по нормативам силы и моменты резания, возможное увеличение их следует учесть путем введения коэффициента надежности закрепления К и умножения на него сил и моментов резания, входящих в составленное уравнение статики.
На основании решения уравнений статики получают формулы для расчета зажимного усилия Q, обеспечивающего надежное закрепление заготовки.
6.3.3. Выбор величины коэффициента трения f
В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки с опорными элементами, а также в местах контакта зажимных устройств с поверхностью заготовки. В ряде случаев в приспособлениях преднамеренно выполняется насечка различной формы и направления. При закреплении зубцы насечки вдавливаются в тело обрабатываемой заготовки. Возникающие на таких поверхностях силы, препятствуют повороту или перемещению заготовки. Значение коэффициента трения приведены в табл.6.1
Таблица 6.1 Значения коэффициентов трения f

Обработанная поверхность заготовки контактирует с опорным элементом или контактным элементом зажимного устройства по плоскости

Обработанная поверхность заготовки контактирует с опорным элементом или контактным элементом зажимного устройства по линии или сфере

Необработанная поверхность заготовки контактирует с закаленными насеченными опорным элементом

Видео:Расчеты по уравнениям химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Методические рекомендации по выполнению практической работы Силы зажима

Методические рекомендации по выполнени. практической работы специальность 15.02.08 Технология машиностроения

Просмотр содержимого документа
«Методические рекомендации по выполнению практической работы Силы зажима»

Министерство образования Нижегородской области

ГОУ СПО «Саровский политехнический техникум»

Расчет сил зажима и силового привода

при проектировании станочных приспособлений

Методические указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломных проектах для студентов специальности: «Технология машиностроения»

Министерство образования Нижегородской области

ГОУ СПО «Саровский политехнический техникум»

Расчет сил зажима и силового привода

при проектировании станочных приспособлений

Методические указания к выполнению практических работ и разделов в курсовых и дипломных проектах для студентов специальности: 151001 Технология машиностроения

Составила: Суняйкина Н.Н. –

преподаватель высшей категории

специальных дисциплин ГОУ СПО СПТ

Рецензенты: Дуганова Л.А. –

преподаватель специальных дисциплин

к.т.н., преподаватель ФГОУ ВПО

«Саровского государственного физико-

Настоящие методические указания обобщают теоретические и практические вопросы по теме «Расчет сил зажима и силового привода» при проектировании технологической оснастки для металлообрабатывающих станков, даны характеристики пневматическим приводам, их недостатки и преимущества, рассмотрены основные этапы проведения расчетов в практических работах и разделах курсовых и дипломных проектов по проектированию технологической оснастки. Комплексно изложен порядок выполнения расчетов и приведен пример расчетов.

Пособие предназначено для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» начального, среднего и высшего профессионального образования, а также для руководителей курсовых и дипломных проектов.

Согласовано заседанием выпускной ПЦК ГОУ СПО СПТ

Протокол № ___ от “____” _____________20 г

Утверждено заседанием методического совета ГОУ СПО СПТ

Протокол № ___ от “____” _____________20 г

1. Расчет сил зажима………………………..…………. …. 4

2. Расчет силового привода………………………………………………. 21

В пособии использованы источники:

1. Антонюк В.Е. В помощь молодому конструктору станочных приспособлений. – Минск.: Машиностроение, 1975.

2. Справочник технолога – машиностроителя. Том 2.Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.-4-е изд.,перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985.

1 Расчет сил зажима

Обрабатываемая деталь находится в равновесии как под действием сил, возникающих в процессе обработки, так и сил зажима и реакций опор. Основными силами процесса обработ­ки являются силы резания. При расчете сил зажима реже учи­тываются силы веса, центробежные и инерционные, возника­ющие при определенных условиях обработки.

Величина сил зажима определяется из условия равновесия всех перечисленных сил при полном сохранении контакта ба­зовых поверхностей обрабатываемой детали с установочными элементами приспособления и исключении возможности сдвига в процессе обработки. При расчетах следует ориентироваться на такие величину, место приложения и направление сил за­жима, при которых силы зажима получаются наибольшими. Определять требуемую силу зажима нужно с учетом коэффи­циента запаса К, предусматривающего возможное увеличение силы резания вследствие затупления режущего инструмента, не­однородности обрабатываемого металла, неравномерности при­пуска, непостоянства установки, закрепления заготовки и т. д.

Зажимные устройства должны удовлетворять следующим требованиям:

а) при зажиме не должно нарушаться заданное положение детали;

б) зажимы не должны вызывать деформации деталей и пор­чи их поверхностей;

в) закрепление и открепление детали должно производить­ся с минимальной затратой сил и времени рабочего;

г) силы резания по возможности не должны воспринимать­ся зажимными устройствами;

д) при закреплении недостаточно жестких деталей силы зажима должны располагаться над опорами или близко к ним.

При расчете сил зажима определяются:

а) место приложения и направления сил зажима;

б) величина сил резания и их моменты, действующие на обрабатываемую деталь, а при необходимости инерционные и центробежные силы, возникающие при обработке;

в) величина усилий зажима при решении задачи статики на равновесие твердого тела, находящегося под действием всех приложенных к нему сил;

г) требуемая величина сил зажима путем умножения най­денного значения сил зажима на коэффициент запаса К.

Коэффициент К рассчитывается применительно к конкрет­ным условиям обработки по формуле:

Таблицы 83 – 89 Антонюк В.Е. В помощь молодому конструктору станочных приспособлений. . – Минск.: Машиностроение, 1975.

Таблицы 8, 10, 17 Справочник технолога – машиностроителя. Том 2.Под редакцией А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.-4-е изд.,перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001.

2 Расчет силового привода

В массовом и серийном производстве наибольшее приме­нение получили пневматические приводы. Это объясняется тем, что пневматические приводы приспособлений имеют простую конструк­цию, являются быстродействующими, просты в управлении, обла­дают надежностью и сравнительно недорого стоят. Общие техни­ческие требования на пневмоприводы даны в ГОСТ 18460—73.

Силовые пневматические приводы состоят из пневмодвигателей, пневматической аппаратуры и воздухопроводов.

Пневматические силовые приводы разделяют по виду пневмодвигателя на пневматические цилиндры с поршнем и пневматиче­ские камеры с диафрагмами.

По способу компоновки с приспособлениями поршневые и диафрагменные пневмоприводы разделяют на встроенные, прикрепля­емые и универсальные. Встроенные пневмоприводы размещают в корпусе приспособления и составляют с ним одно целое. Прикреп­ляемые пневмоприводы устанавливают на корпусе приспособления, соединяют с зажимными устройствами, их можно отсоединять от него и применять на других приспособлениях. Универсальный (при­ставной) пневмопривод — это специальный пневмоагрегат, приме­няемый для перемещения зажимных устройств в различных ста­ночных приспособлениях.

Пневматические поршневые и диафрагменные пневмодвигатели бывают одно- и двустороннего действия. В пневмодвигателях одностороннего действия рабочий ход поршня со штоком в пневмоцилиндре или прогиб диафрагмы в пневмокамере производится сжатым воздухом, а обратный ход поршня со штоком или диафраг­мы со штоком — под действием пружины, установленной на штоке. Пневмоприводы одностороннего действия применяют в тех случа­ях, когда при зажиме детали требуется сила, большая, чем при разжиме; пневмоприводы двустороннего действия — когда при за­жиме и разжиме детали в приспособлении требуется большая сила, например в приспособлениях с самотормозящимися зажимными устройствами.

Пневмоприводы по виду установки делятся на невращающиеся и вращающиеся. Невращающиеся пневмоприводы применяют в стационарных приспособлениях, устанавливаемых на столах свер­лильных и фрезерных станков, вращающиеся пневмоприводы — для перемещения зажимных устройств вращающихся приспособлений (патроны токарных станков). Пневмоприводы применяют также для зажимных устройств приспособлений, устанавливаемых на не­прерывно или периодически вращающихся круглых столах станков.

Замена в станочных приспособлениях ручных зажимов механи­зированными (пневматическими) дает большие преимущества:

1) значительное сокращение времени на зажим и разжим обраба­тываемых деталей (в 4—8 раз) вследствие быстроты действия (0,5—1,2 с) пневмопривода;

2) постоянство силы зажима детали в приспособлении;

3) возможность регулирования силы зажима детали;

4) простота управления зажимными устройствами приспо­соблений;

5) бесперебойность работы пневмопривода при измене­ниях температуры воздуха в цехе.

Недостатки пневматического привода:

1) нестабильная плав­ность перемещения рабочих элементов из-за сжимаемости воздуха, особенно при переменной нагрузке;

2) небольшое давление сжато­го воздуха в полостях пневмоцилиндра и пневмокамеры (0,39 – 0,49 МПа (4—5 кгс/см 2 );

3) относительно большие размеры пнев­моприводов для получения значительных сил на штоке пневмопри­вода.

Видео:Расчёт сил зажима заготовок в станочных приспособленияхСкачать

Расчёт сил закрепления заготовок

Методика расчёта сил зажима

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

Рассмотрим основные случаи воздействия на заготовку сил резания и сил зажима.

1. Сила зажима Q и сила резания Р действуют в одном направлении и прижимают заготовку к установочным элементам приспособления (см.рис.а). Если сила Р не вызывает сдвигающих сил, то Q=0. Это идеальный случай. На практике всегда возникает какая-либо сдвигающая, опрокидывающая или проворачивающая сила.

2. Действия сил резания и сил зажима противоположны по направлению (см.рис.б). В этом случае величина силы зажима определится из равенства Q = Р. Величину сил резания находят по формулам теории резания, исходя из конкретных условий обработки. Чтобы обеспечить надёжность зажима, силы резания увеличивают на коэффициент запаса k. Этот коэффициент учитывает изменение условий в процессе обработки, прогрессирующее затупление инструмента и связанное с ним увеличение сил резания, неоднородность обрабатываемого материала и т.п.

3. Заготовка базируется на установочных элементах и прижимается к ним силой Q, а сила резания Р действует перпендикулярно к ней (рис. в), то есть стремится сдвинуть заготовку с установочных элементов. Силу резания уравновешивает сила трения F_тp, создаваемая силой Q. По закону Амонтона-Кулона, сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления

f — коэффициенты трения между трущимися поверхностями.

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

где f1 — коэффициент трения между заготовкой и зажимом;

f2 — коэффициент трения между заготовкой и установочными элементами.

Учитывая коэффициент запаса k и условие равенства сил получим:

Коэффициент запаса сил зажима.

Коэффициент k может быть представлен как произведение первичных коэффициентов:

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

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

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

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

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

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

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

📽️ Видео

10-2 Составление схем замещения и расчет несимметричного ТКЗСкачать

Переходные процессы | Классический метод расчета переходных процессов. Теория и задачаСкачать

Общие принципы расчета элементов конструкцийСкачать

Расчет статически неопределимой стержневой системы. Уравнение совместимости деформацийСкачать

Расчетные сочетания усилий (РСУ). Расчетные сочетания нагружений (РСН)Скачать

ТО. Лекция 5. Расчет силы закрепленияСкачать

Задачи по четырехполюсникам. П - образная схемаСкачать

Пример 7 | Классический метод расчета цепи 1-го порядка с конденсаторомСкачать

Теоретические основы электротехники 24. Расчёт схем с помощью теории графов, топологических матриц.Скачать

Расчет переходного процесса через ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ уравнение по законам Кирхгофа│Классический методСкачать

Пример расчета и оформления схемы электроснабженияСкачать

Решение задачи. Расчет электрической цепи по законам КирхгофаСкачать

ОТЦ 2021. ПЗ 06. Метод комплексных амплитуд (расчёт цепи). Схемы замещения импеданса и адмиттансаСкачать

Пример 7 | Операторный метод расчета цепи 1-го порядка с конденсаторомСкачать

Лекция №1.1 Явная и неявная схемы для уравнения теплопроводностиСкачать

Теоретические основы электротехники 30. Символический расчёт схем синусоидального тока.Скачать

Определение усилий, напряжений и перемещений. СопроматСкачать