Проектирование технологической оснастки механосборочного производства

№1.cdw

Коэффициент смещения
Степень точности по ГОСТ 1643-81
Допуск на колебание длины общей нормали
межосевого расстояния
Допуск на погрешность направления зуба
Радиус развернутости эвольвенты в начале
рабочего участка профиля
Материал-заменитель -
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения размеров Н14 h14
Покрытие Хим. Фос. прм.
Маркировать Ч шрифтом 6-Пр3 ГОСТ 26.008-85.

№1 (2).cdw

Коэффициент смещения
Степень точности по ГОСТ 1643-81
Допуск на колебание длины общей нормали
межосевого расстояния
Допуск на погрешность направления зуба
Радиус развернутости эвольвенты в начале
рабочего участка профиля
Материал-заменитель -
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения размеров Н14 h14
Покрытие Хим. Фос. прм.
Маркировать Ч шрифтом 6-Пр3 ГОСТ 26.008-85.

№5.cdw

Твердость вала HB 240 280
Посадочные места под подшипники калить ТВЧ на h 06 08
Неуказанные предельные откланения размеров: отверстий Н14
Отверстия центровые по ГОСТ 16034-74

№4.cdw

Цементация 15 2мм HRC 58 63

№7 (2).cdw

№2.cdw

Материал-заменитель -
Точность отливки 9 Т-0-0-8 ГОСТ 26645-85.
Остальные требования к отливке по ОСТ 3-4365-79.
Литейные радиусы 2 мм.
На поверхности В допускается остаток от питателя высотой
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения размеров H14 h14
Покрытие до механической обработки грунтовка ФЛ-03К (1)
Маркировать Ч шрифтом 6-Пр3 ГОСТ 26.008-85.

Сборник мет -оснастка.doc

Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
Методические указания
к лабораторным работам №1÷8 по дисциплине:
Технологическая оснастка механосборочного
для студентов специальностей 7.0902.02 «Технология машиностроения»
0902.03 «Металлорежущие станки и системы» дневной и заочной форм обучения
Методические указания к лабораторным работам №1÷8 по дисциплине:
Технологическая оснастка механосборочного производства
Сост. В.Б. Богуцкий. – Севастополь: Изд–во СевНТУ 2006 – 68 с.
Целью настоящих методических указаний является закрепление на практике
знаний полученных при изучении курса "Технологическая оснастка
механосборочного производства".
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры
Технологии машиностроения
.02.2006 г. протокол № 9
Рецензент: канд.техн.наук доц. Троценко А.В.
Допущено учебно-методическим центром и научно-методическим советом
СевНТУ в качестве методических указаний.
Лабораторная работа №1 Исследование погрешности базирования при
установке заготовок наружными цилиндрическими поверхностями в призмы
Лабораторная работа №2 Исследование погрешности базирования при
установке заготовок на два цилиндрических отверстия и
перпендикулярную им плоскость 11
Лабораторная работа №3 Исследование погрешности закрепления
заготовки в приспособлении 19
Лабораторная работа №4 Исследование точности компоновки
универсально-сборного приспособления 27
Лабораторная работа №5 Исследование факторов влияющих на усилие
закрепления заготовок при установке их на магнитную
Лабораторная работа №6 Исследование факторов влияющих на усилие
закрепления заготовок при их установке в приспособление с
электромеханическим приводом 47
Лабораторная работа №7 Исследование факторов влияющих на усилие
закрепления заготовок при их установке в приспособление с вакуумным
Лабораторная работа №8 Изучение конструкции трехкулачкового
самоцентрирующего клинового патрона с пневматическим приводом и
исследование факторов влияющих на усилие закрепления
Библиографический список .. .. 68
Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ УСТАНОВКЕ ЗАГОТОВОК НАРУЖНЫМИ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ В ПРИЗМЫ
Исследование факторов влияющих на погрешность базирования при установке
заготовок цилиндрическими поверхностями в примы и степени их влияния на
теоретический раздел
Погрешность базирования является составной частью погрешности установки
и возникает в том случае если измерительная база не совпадает (не
является) одновременно установочной [2]. Погрешность базирования возникает
в результате того что положение измерительной базы для партии заготовок не
остается неизменным а положение лезвия режущего инструмента не
корректируется для обработки каждой заготовки в отдельности (метод
обработки на настроенных станках).
Погрешность базирования определяется расчетным методом как наиболее
возможное смещение измерительной базы по причине того что размеры
связывающие установочную базу с измерительной выполнены с отклонением.
Установка заготовок на внешнюю цилиндрическую поверхность и
перпендикулярную к ее оси плоскость производится в опорные призмы. Для
заготовок диаметром. 5—150 мм с обработанной поверхностью применяют широкие
опорные призмы для заготовок с необработанной поверхностью узкие призмы;
при этом в результате локализации контакта уменьшается влияние
макрогеометрических погрешностей баз заготовок на их устойчивость в призме.
В приспособлениях находят применение главным образом призмы с углом α =
°. При обработке консольных частей заготовки используют подводимые и
самоустанавливающиеся опоры в виде призматических элементов. Призмы
изготовляют из стали 20Х применяя цементацию на глубину 08— 12 мм и
закалку рабочих поверхностей (НRС 55—60). Призмы больших размеров выполняют
из серого чугуна с привернутыми стальными калеными щеками. Недостаток такой
конструкции - пониженная жесткость из-за наличия дополнительных стыков.
Призмы крепят к корпусу приспособления винтами и фиксируют
контрольными штифтами. Нижнюю и боковые (рабочие) поверхности призм шлифуют
до Rа = 063 - 032 мкм.
Предельно допустимую нагрузку W(Н) на призму из условий контактной
прочности можно определить по формуле
где b - длина линии контакта заготовки с призмой; м; D - диаметр
заготовки м; α – угол раскытия призмы; [p] – допускаемое удельное давление
на поверхности контакта заготовки и призмы МПа.
Погрешности базирования при установке в призму являются функцией допуска
на диаметр цилиндрической поверхности заготовки и зависят от погрешностей
Пусть необходимо выдержать размер h от образующей А цилиндра до
плоскости среза П (рисунок 1а). Погрешность базирования в этом случае
Во втором случае требуется выдержать размер h (рисунок 1а) от
образующей В до плоскости среза. В этом случае погрешность
базирования будет (рисунок1б)
В третьем случае надо выдержать размер h (рисунок 1а) от центра
детали до плоскости среза. В этом случае погрешность базирования будет
При угле α = 45° получим следующие значения погрешностей
базирования для рассмотренных случаев:
Значение [pic] подтверждает положение о том что при выборе исходной
поверхности в качестве установочной можно избежать погрешности базирования.
Следовательно в первом из рассмотренных случаев установку целесообразно
осуществлять как во втором на плоскость но не от образующей В а от
образующей А. В третьем случае деталь следует устанавливать в центрах.
Рисунок 1 - Схемы для определения погрешности установки деталей по
наружной цилиндрической поверхности
Однако устанавливать цилиндрическую деталь на плоскость нельзя в тех
случаях когда положение обрабатываемой поверхности должно выдерживаться
точно не только от образующей цилиндра но и от оси симметрии поперечного
сечения цилиндра например при обработке шпоночного паза (рисунок 1в)
расположенного в плоскости симметрии вала на определенном расстоянии h от
образующей А или h от образующей Б.
В этих случаях помимо установочной плоскости П (рисунок 1г) или
плоскости П (рисунок 1д) определяющих положение дна паза относительно
образующих А или Б необходимо использовать подвижную призму с любым углом
α которая «улавливала» бы плоскость симметрии цилиндра не нарушая
положение валика на плоскости. Установка цилиндра в центрах обеспечивает
правильное положение ваза без применения подвижной призмы.
Рисунок 2 - Схема образования погрешности базирования при установке детали
в «координатный угол»
Установка детали в «координатный угол» (рисунок 2) т. е. в призму одна из
рабочих плоскостей которой расположена горизонтально а вторая вертикально
может быть использована только для обработки таких поверхностей
цилиндрических деталей положение которых не связано определенными
размерами с осью цилиндра или с плоскостью его симметрии (подрезание
торцов отрезание и т. п.).
Оборудование приборы материалы
2. Установочная призма с углом раскрытия α=900
3. Установочная призма с углом раскрытия α=1200
4. Штатив индикаторный – 2 шт.
5. Индикатор часового типа ИЧ02 -2 шт.
6. Микрометр МК 0 – 25 – 1шт.
7. Микрометр МК 25 – 50 – 1шт.
8. Набор образцов для проведения исследований – 2 комплекта
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Собрать лабораторную установку (см. рисунок 3). На плиту 1
установить призму 4 с α=1200 призму5 с углом раскрытия α=900
индикаторные штативы 3. В держатели штативов закрепить индикаторы часового
2. С помощью микрометра замерить наружные диаметры образцов и внести
значения в графы таблицы 1.
3. В каждой группе образцов выбрать образец с наименьшим диаметром для
использования его в качестве настроечной детали.
4. Используя выбранный образец настроить по нему индикаторы на «0».
Таблица 1 - Результаты выполненных измерений
Показания Показания Δh - Δ hРасчетные
№ d мм индикатора мм индикатора мм мм значения баз мм
Δh (α = 90о) Δ h (α = 120о)
5. Поочередно установить образцы в призму с углом наклона ( =900 а
затем в призму с углом наклона ( =1200 и с помощью индикаторов измерить
отклонение. Полученные значения отклонений Δh Δ h внести в графы
6. Определить разброс величины Δh - Δ h и результаты внести в
7. Рассчитать теоретическую величину погрешности базирования при
условии базирования заготовок в призмы с углами ( =900 и ( =1200 для
групп образцов и результаты внести в таблицу 1.
8. По данным таблицы 1 построить графики зависимости погрешности
базирования от точности изготовления валиков и угла наклона призмы
1. Наименование работы
3. Схемы базирования при проведении исследований
4. Результаты расчетов и экспериментальные данные (таблица 1)
5. Графическая интерпретация результатов исследований.
1. Сформулируйте понятие «погрешность базирования»
2. Область применения призматических установочных элементов
технологической оснастки.
3. Виды призматических установочных элементов технологической оснастки.
4. Технические требования к призматическим установочным элементам
5. Причины образования погрешности базирования при установке деталей на
призматические установочные элементы технологической оснастки.
6. Способы снижения величины погрешности базирования.
7. Оцените степень влияния погрешности базирования на общую погрешность
механической обработки
Лабораторная работа №2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ ПРИ УСТАНОВКЕ ЗАГОТОВОК НА ДВА
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЯ и перпендикулярную им плоскость
Изучение схемы базирования заготовок в приспособлении и исследование
основных факторов влияющих на образование погрешности базирования.
Установка заготовки на два цилиндрических отверстия с параллельными
осями и перпендикулярную к ним плоскость используется при обработке деталей
типа корпусов плит и картеров [15]. Ее преимущества: простота конструкции
приспособления возможность соблюдения постоянства баз на большинстве
операций технологического процесса и относительно простая передача и
фиксация заготовок на поточных и автоматических линиях. По сравнению
установкой на шесть точек эта схема обеспечивает большую доступность
режущего инструмента к обрабатываемой заготовке. 3аготовка закрепляется
приложением силы перпендикулярной к базовой плоскости. Такая установка
наиболее пригодна для заготовок имеющих размеры базовой плоскости большие
или сопоставимые с их высотой. Базовую плоскость заготовки подвергают
чистовой обработке а отверстия развертывают с точностью Н8 - Н7.
Установочными элементами служат опорные пластины и два жестких или
выдвижных пальца. Выдвижные пальцы применяют в основном при
автоматизированной обработке. Наиболее распространенные конструкции
установочных пальцев приведены на рисунке 1. Установочные пальцы должны
обладать повышенной износостойкостью длительно сохранять свои размеры и
относительное положение. Их изготавливают из углеродистых и легированных
сталей (У7 У8 У10А 65Г и др.) с термообработкой до твердости HRC 56-61
или из конструкционных сталей (15ХН 20 20Х и др.) с цементацией на
глубину 0.8 1.2мм с последующей закалкой до той же твердости. В ряде
случаев их армируют твердым сплавом. Шероховатость рабочих поверхностей
должна соответствовать Ra =1.25 0.32мкм. Точность обработки рабочих
поверхностей 7 8 квалитет. При массе заготовки до 5 кг диаметр пальца не
превышает б мм при 15 кг— 10 мм при 45 кг— 12 мм при 120 кг — 16 мм и
при большей массе— 20 мм.
Схема установки детали на пальцах показана на рисунке 2а. Заготовку 1
ставят на пластины 2. Палец 3 выполняют цилиндрической а
палец 1 - срезанной (ромбической) формы. Ввиду наличия допуска ( на
расстояние L между осями базовых отверстий одно из них (рисунок 2б) может
занимать при установке партии заготовок два предельных положения. Очевидно
что область образованная пересечением двух окружностей а и b относится ко
всем заготовкам данной партии. Если правый палец выполнить цилиндрическим
то его диаметр должен быть d - (; в этом случае возможно покачивание
заготовки на левом пальце от среднего положения на величину (2. Более
целесообразна ромбическая (срезанная) форма пальца (рисунок 2в);
конструктивно ее выполняют с цилиндрической ленточкой шириной 2е. Величина
покачивания заготовки при этом х = r – r1 где r1 r - радиусы ленточки и
отверстия соответственно.
Величину a равную отрезку О1n находим из треугольника O1nK
После преобразований и отбрасывания величин второго порядка малости
получим значение х значительно меньшее [pic]
Из треугольников Okn и Omn рисунок 2в найдем ширину ленточки
где -зазор между ромбическим пальцем и отверстием. Отсюда:
Подставляя d вместо 2r и принимая по малости 2=0 получим [pic]
где ’ = 2 - диаметральный зазор; 2с = + ’-21; ’- допуски на
размер L соответственно заготовки и приспособления; 21 - диаметральный
зазор при посадке заготовки на цилиндрический палец. При отрицательной
величине 2с ромбический палец делают цилиндрическим.
Рисунок 2 - Схема установки заготовки базовыми отверстиями на пальцы
Смещения заготовки от ее среднего положения в направлениях
перпендикулярных к оси цилиндрического пальца определяются минимальным
радиальным зазором 1 допуском 1 на диаметр базового отверстия допуском
на диаметр пальца [pic] и допуском на его износ 1и.
Рисунок 3 - Схема для расчета ширины ленточки ромбического пальца (а) и
величины погрешности (()
Наименьшее смещение Х1min = 1 а наибольшее
По величинам смещений находят погрешность установки для выполняемых
размеров (погрешность закрепления равна нулю).
Наибольший угол поворота с заготовки (рисунок 3 б) от ее среднего
положения можно найти по формуле
где L - расстояние между осями базовых отверстий; - минимальный
радиальный зазор при посадке на срезанный палец (определяется зазором х на
рисунок 3 в); 2 — допуск на диаметр отверстия под срезанный палец; [pic]
— допуск на диаметр ленточки срезанного пальца; 2и допуск на износ
срезанного пальца. Расстояние центра поворота от оси цилиндрического пальца
Для уменьшения угла α (см. рисунок 3 б) расстояние L следует брать
наибольшим. При прямоугольной в плане базовой плоскости базовые отверстия
располагают на концах ее диагонали. Такая схема используется и для
базирования по необработанным поверхностям заготовки при изменении
конструкции опор. На рисунке 4 показана схема установки отливки блока
цилиндров автомобильного двигателя на два крайних отверстия под цилиндры н
торцовую плоскость для фрезерования базовых площадок 1. Заготовку
насаживают на две консольные оправки с выдвижными центрирующе - зажимными
опорами. Правая оправка имеет шесть опор одновременно раздвигаемых в
радиальных направлениях.
Опоры расположены в двух параллельных плоскостях перпендикулярных к оси
оправки. Левая оправка несет две вертикально раздвигаемые опоры.
Базирование по длине обеспечивается упором блока в неподвижную опору 2
приспособления. Схема установки. полностью ориентирует блок в пространстве.
Применяя эту схему при выполнении первой технологической операции создают
постоянные базы для последующей обработки.
Рисунок 4 - Схема установки
корпусной детали на два не
обработанных отверстия с
1. Стенд лабораторный – 1 шт
2. Индикаторы часового типа ИЧ-02 – 3 шт.
3. Микрометр МК 0 – 25 – 1 шт.
4. Нутромер индикаторный НИ18 - 1 шт.
5. Штангенциркуль ШЦ-I -1 шт.
6. Заготовки - 5 шт.
1. Получить у инженера лаборатории инструменты приборы и собрать
лабораторный стенд. Лабораторный стенд (рисунок 5)состоит из плиты 1 с
запрессованным цилиндрическим пальцем 2 и двумя ромбическими пальцами 3. К
плите 1 с помощью винтов крепятся три индикаторных стойки 8. Регулировочные
винты 9 с контргайками 10 служат для установки приспособления в
горизонтальном положении. Индикаторы 4 6 7 служат для определения
смещения заготовки относительно цилиндрического и срезанных пальцев.
2. Измерить диаметры отверстий в заготовках D1 D2 D3.
3. Измерить диаметры установочных пальцев d1d2d3. Для каждой детали
рассчитать радиальные зазоры в посадках (1 (2 (3 и занести в таблицу1.
4. Поочередно установить заготовки в приспособлении базируя по
отверстиям с межцентровым расстоянием L= 60±01 мм.
5. По индикатору 4 определить смещение (1экс заготовок относительно
цилиндрического пальца.
6. По индикатору 6 определить смещение (2экс заготовок относительно
7. По формуле [pic] определить экспериментальный угол поворота (
(1экс (2экс - показание индикаторов 4 6 L1 - межцентровое
расстояние). Значение α1рас определить по формуле приведенной в
теоретической части.
Рисунок 5 - Стенд лабораторный
4. Результаты расчетов и экспериментальные данные (таблицы).
5. Анализ полученных данных и выводы по работе
Таблица 1 - Экспериментальные данные и результаты расчетов
№ [pic] мм [pic] мм [pic] мм
Таблица 2 - Экспериментальные данные и результаты расчетов
Призмы Установочные опоры Установочные планки
Wрас Н = Призмы Установочные опоры Установочные планки
№ Rz мкм y мкм y мкм y мкм
8. При данной схеме базирования повторить исследования согласно
пунктов 4.5 и 4.6 заполнить табл. 2 и 1.
9. Выполнять п.7 и произвести замену установочных планок на призму.
10. Используя данную схему базирования произвести исследования
погрешности закрепления согласно п.4.6 и 4.5заполнить таблицы 1 и 2.
11. Построить экспериментальные зависимости перемещения для каждой
схемы базирования. Примеры графических интерпретаций результатов
исследований приведены на рисунке 4.
Рисунок 4 - Графическая интерпретация результатов исследований
4. Результаты расчетов и экспериментальные данные (таблицы 12)
5. Графическая интерпретация результатов исследований
1. Сформулируйте понятие «погрешность закрепления»
2. Причины образования погрешности закрепления
3. Как влияет на погрешность закрепления жесткость элементов
технологической системы
4. Как влияет на погрешность закрепления материал детали
5. Как влияет на погрешность закрепления величина усилия закрепления
6. Как влияет на погрешность закрепления шероховатость поверхности
7. Способы снижения величины погрешности закрепления
8. Оцените степень влияния погрешности закрепления на общую погрешность
Лабораторная работа №4
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ КОМПОНОВКИ
УНИВЕРСАЛЬНО - СБОРНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Ознакомление студентов с правилами создания компоновок универсально
сборочных приспособлений из стандартизованных деталей. Исследование
точности конкретных компоновок УСП.
Универсально-сборные приспособления (УСП) являются
общемашиностроительным видом оснастки на детали и сборочные единицы
которой разработаны и утверждены государственные стандарты и действует в
стране единая техническая документация. УСП являются одним из видов
оснастки элементы которой изготовляют централизованно и чаще других
применяют в механосборочном производстве во всех отраслях промышленности
Особенность технологической подготовки производства с применением УСП
заключается в том что каждый завод приобретает универсальный набор деталей
и сборочных единиц из которых компонуется то или иное приспособление для
выполнения конкретной операции. После обработки заданной партии заготовок
приспособление разбирают а составляющие его элементы могут быть
использованы для агрегатирования новых приспособлений предназначенных для
обработки других заготовок.
Главное преимущество УСП заключается в возможности значительно повышать
технологическую оснащенность производства направленную не только на
обеспечение заданной точности обработки деталей машин но и на повышение
производительности труда за счет сокращения затрат на вспомогательные
операции разметочные и слесарно-подгоночные работы. При этом технически и
экономически оправданная оснащенность производства может быть повышена во
много раз (на ряде заводов в 10 15 раз) по сравнению с объемами
технологического оснащения принятыми для специальных приспособлений. Это
объясняется тем что цикл сборки УСП во времени в 40 50 раз и по
трудоемкости в 10 15 раз меньше по сравнению с циклом изготовления
специальных приспособлений. Кроме того элементы УСП характеризуются
высокой оборачиваемостью (в течение года каждый элемент УСП применяют в
разных компоновках от 0 до 100 раз) долговечностью (срок службы основных
элементов УСП - 10 лет) что определяет низкую себестоимость компоновок
Указанные особенности и преимущества УСП позволяют эффективно применять
их на предприятиях с единичным и мелкосерийным характером производства и
дают им возможность значительно сокращать расходы на подготовку
производства новых изделий. Универсально-сборные механизированные
приспособления (УСПМ) в совокупности с УСП могут использоваться в серийном
и крупно - серийном производстве при освоении новой продукции.
Под компоновкой УСП понимают одно приспособление для выполнения заданной
операции собранное из отдельных элементов в определенной
последовательности и сочетании.
Сборкой УСП называется любое универсально-сборное приспособление
независимо от того собрано ли оно впервые или собирается уже неоднократно.
Сборка УСП заключается в создании компоновок из стандартных деталей УСП к
различным операциям и станкам.
Основные параметры конструктивные элементы и нормы точности деталей и
сборочных единиц УСП определены ГОСТ 31 .111.41-83. В зависимости от
прочностных характеристик конструктивных элементов образующих базовые и
присоединительные поверхности различной геометрической формы и крепежных
соединений государственный стандарт устанавливает три серии деталей и
сборочных единиц УСП. для каждой из трех серий устанавливаются размеры
взаимное расположение и предельные отклонения конструктивных элементов.
Взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц различных серий
обеспечивается применением переходных элементов с гостированными размерами
и конструктивными параметрами.
Разновидности и основные размеры конструктивных элементов образующих
присоединительные поверхности для серий установленных государственным
стандартом приведены в таблице 1.
Основными параметрами расположения присоединительных элементов являются:
шаг между осями пазов или установочными и крепежными элементами; угловой
шаг между осями пазов базовыми и крепежными отверстиями; расстояние от оси
паза до оси центрального базового отверстия; высота центров от базовой
поверхности; расстояние от оси симметрии пазов до базовой поверхности.
Таблица 1 - Основные размеры конструктивных элементов УСП
Конструктивный Серия Размеры конструктивных
элемент элементов. мм
Т-образный паз П-образный паз 2 8
П-образный выступ (ширина) 2 8
Центральное базовое отверстие 2 8 12 18 26 60 90
(диаметр) 3 8 2 18 26 35 45
Резьбовое отверстие (диаметр 2 М8
крепежных резьб) 3 М12х 15
Детали и сборочные единицы УСП предназначены для агрегатирования
приспособлений используемых при механической обработке заготовок на
металлорежущих станках. Конструкция деталей и сборочных единиц УСП
обеспечивает: точность обработанных в приспособлениях деталей до 8-го
квалитета; взаимозаменяемость деталей; безопасность работы. Срок службы
базовых деталей гидравлических блоков и цилиндров не менее 10 лет;
сборочных единиц - 8 лет; установочных направляющих и крепежных деталей -
Универсально-сборные приспособления агрегатируются из отдельных деталей
и сборочных единиц (элементов) и обладают всеми качествами специальных
приспособлений. При агрегатировании приспособлений фиксацию элементов
относительно друг друга производят шпонками (кроме круглых накладных
кондукторов) закрепление - болтами шпильками винтами гайками.
Обычно УСП агрегатируют из элементов входящих в одну серию. В отдельных
случаях то или иное приспособление можно агрегатировать из элементов
относящихся к разным сериям. Для этой цели служат переходные детали -
Из каждой серии деталей и сборочных единиц УСП формируются один или
несколько комплектов различного назначения. Так из элементов серии 2
сформированы комплекты УСП-8 и переналаживаемые круглые накладные
кондукторы (ПКНК) из элементов серии 3 -УСП- 12 универсально-сборные
прямоугольные накладные кондукторы (УСПНК) из элементов серии 4 - УСП- 16.
УСП с пазами шириной 8 мм (УСП-8) предназначены для обработки заготовок
массой до 5кг и максимальными габаритными размерами 240 х 120 х 120мм.
Применяют УСП-8 преимущественно в приборостроительной радио- и электронной
промышленности. ПКНК предназначены для обработки отверстий расположенных
по окружности как равномерно так и неравномерно. Диапазон диаметров
расположения центров отверстий обрабатываемых с применением ПКНК от 58 до
0мм. обрабатываемых заготовок может быть неограниченной.
Универсально-сборные приспособления с пазами шириной 12 мм (УСП-12)
предназначены для обработки заготовок массой до 60кг и максимальными
габаритными размерами 720х360х240 мм. Эти приспособления применяют
практически на всех предприятиях машиностроительных отраслей
Универсально-сборные прямоугольные накладные кондукторы (УСПНК) с пазами
шириной 12 мм (УСПНК-12) предназначены для обработки отверстий в заготовках
крупных корпусных деталей. Максимальные габариты прямоугольных кондукторов
00х2000мм.обрабатываемых заготовок не ограничивается. Используются
чаще всего на предприятиях тяжелого машиностроения.
Универсально-сборные круглые накладные кондукторы УСКНК предназначены
для обработки в заготовках отверстий расположенных равномерно по
окружности диапазон расположения центров отверстий обрабатываемых с
помощью УСКНК 45 600мм.
Универсально-сборные механизированные приспособления с пазами шириной 12
мм (УСПМ-12) предназначены для закрепления заготовок на универсальных
станках и станках с ЧПУ фрезерной и сверлильной групп на расточных и
продольно-фрезерных станках. Используют приспособления совместно с
комплектами УСП-12 механизируют процесс закрепления заготовок в
Универсально-сборные приспособления с пазами шириной 16мм (УСП-16)
предназначены для обработки заготовок массой до 3000кг и максимальными
габаритными размерами 2400х2400х960 мм применяют их в основном на
предприятиях тяжелого машиностроения.
Комплекты УСП содержат от 15 до 35 тысяч деталей и позволяют
одновременно собрать от 200 до 300 приспособлений. Как правило комплект
УСП включает 1% базовых деталей 10% опорных 17% установочных и
направляющих 64% крепежно-прижимных 6% прочих и 2% неразборных узлов.
Номенклатурный и количественный состав заводского комплекта УСП зависит от
характера и объема выпускаемой заводом продукции. Насыщенность комплекта
УСП базовыми деталями определяет его мощность т. е. число приспособлений
которое можно собрать из комплекта в течение года.
Элементы УСП рассчитаны на длительный срок службы. Не рекомендуется
использовать их для агрегатирования таких приспособлений в которых масса
заготовки или сила зажима создают контактные напряжения вызывающие
выкрашивание или продавливание элементов. Они не должны подвергаться
действию ударных нагрузок нагреваться до температуры свыше 100оС. На
элементы недопустимо попадание брызг жидкого металла или химически активных
веществ. Все элементы УСП входящие в комплект делятся по функциональному
признаку на восемь групп:
базовые корпусные установочные направляющие крепежные зажимные
вспомогательные детали сборочные единицы. По конструктивно-технологическим
признакам детали и сборочные единицы универсально-сборных приспособлений
Базовые элементы. К этой группе относятся детали которые служат
основаниями универсально-сборных приспособлений: квадратные прямоугольные
и облегченные плиты секции прямоугольных плит плиты круглые с
крестообразным и радиально-поперечным расположением пазов конусные
оправки базовые и токарные угольники диски базовые кольца.
Конструктивной особенностью базовых деталей является наличие на их рабочих
поверхностях сетки Т-образных и шпоночных пазов с шагом кратным 30 мм. На
пересечении осей Т-образных и шпоночных пазов расположены резьбовые
Корпусные элементы предназначены для образования корпуса приспособления.
Кроме того они могут выполнять функции базовых деталей при создании
малогабаритных приспособлений или могут быть использованы в качестве
соединительных элементов при монтаже крупногабаритных приспособлений. К
этой группе детали относятся прокладки подкладки опоры клинья
проставки призмы угольники планки стаканы Т-образных прихватов
переходники кулачки нониусы угловые. Конструктивной особенностью деталей
данной группы является наличие на их рабочих поверхностях Т-образных и
Установочно-направляющие элементы предназначены для установки и фиксации
корпусных деталей относительно базовых деталей и относительно друг друга а
также для настройки размеров приспособления установки в приспособлениях
заготовок и для направления режущего инструмента. К этой группе относятся
прямоугольные привертные Т-образные и переходные шпонки установочные
штыри и диски установочные и переходные пальцах цилиндрические
грибковые упорные центры переходные и кондукторные втулки валики и
колонки оси с буртиком ножки конические хвостовики вкладыши для
пальцев упорные сухари переходные планшайбы и фланцы.
Крепежно-зажимные и вспомогательные элементы предназначены для
соединения между собой элементов приспособления и для закрепления в
приспособлениях заготовок. К группе крепежно-зажимных и вспомогательных
деталей относятся прихваты и планки болты винты шпильки гайки шайбы
шарнирные ушки и вилки хомутики заглушки наконечники кольца пружины
Сборочные единицы предназначены для монтажа более рациональных и
компактных универсально-сборных приспособлений с минимальным числом
входящих в них корпусных крепежно-прижимных и других деталей. В эту группу
входят поворотные головки опоры и кронштейны фиксаторы угловые опоры
центровые бабки подвижные призмы складывающиеся и откидные планки
делительные диски эксцентриковые кулачковые тисочные и пазовые зажимы
клиновые и винтовые прижимы шарнирные прихваты с призмой планшайбы
прихваты державки роликовый люнет кронштейны самоцентрирующиеся
головки. Сборочные единицы подобно базовым и корпусным деталям имеют на
своих поверхностях Т-образные и шпоночные пазы которые позволяют соединить
их как между собой так и с элементами других групп.
Основные элементы УСП всех серий изготовляют из низколегированных
высококачественных сталей подвергают их соответствующей термической
обработке придающей рабочим поверхностям деталей высокую твердость и
антикоррозионную стойкость но сохраняющей в деталях вязкую и прочную
сердцевину. Базовые корпусные элементы УСП изготовляют из стали I2ХНЗА. Их
подвергают цементации с последующей закалкой. Глубина цементованного слоя
-10 мм для деталей с пазами 8 мм и 06 12 мм для деталей с пазами
и 16 мм. Твердость поверхности цементованного слоя НRC 57 63.
Шероховатость большинства поверхностей деталей УСП - Rа=063 016мкм.
Элементы универсально-сборных приспособлений изготовляют с повышенной
точностью линейных и угловых размеров и межцентровых расстояний. Основные
линейные и угловые размеры базовых и корпусных деталей а также некоторых
деталей сборочных единиц изготовляют по 6 - му квалитету. Точность основных
размеров рабочих поверхностей осей отверстий шпоночных и Т-образных пазов
соответствуют 5-му квалитету. Менее ответственные детали и сборочные
единицы изготовляют с более низкой точностью - по 11 12-му квалитету.
Более жесткие требования предъявляют к резьбовым соединениям. Это
объясняется необходимостью их многократного использования в компоновках
УСП повышением надежности в эксплуатации и увеличением сроков службы.
Поэтому резьбы пазовых болтов шпилек гаек УСП выполняют по 8 9 - му
квалитетам. Профиль резьбы обрабатывается с шероховатостью не ниже Rа =
К каждому универсально-сборному приспособлению предъявляется ряд
технологических требований: расширение технологических возможностей станка
или повышение его производительности обеспечение заданной точности
обработки заготовок и требуемого параметра шероховатости обрабатываемых
Отклонения от заданной точности обработки могут быть вызваны рядом
отклонений порожденных различными технологическими факторами на
предшествующих этапах производства. В ряду факторов влекущих за собой
возникновение отклонений при обработке заготовок оказывается и применение
универсально-сборных приспособлений. Противоречивость положения
складывающегося в условиях эксплуатации универсально-сборных
приспособлений заключена в том что использование приспособления
предназначенного обеспечивать заданную точность будущих деталей само по
себе неизбежно вызывает отклонения размеров деталей а также формы и
расположения их поверхностей. Отклонения от заданной точности складываются
из суммы отклонений: при агрегатировании приспособлений; при установке
заготовки в приспособление и расположении приспособления на станке;
недостаточной жесткостью технологической системы станок-приспособление-
деталь-инструмент. Заданная точность обработки заготовок достигается в том
случае если суммарная величина отклонений не выходит за допустимые
пределы предусмотренные чертежом или техническими условиями.
где (( - суммарная погрешность возникшая от совокупности действия всех
элементарных погрешностей технологической системы станок – приспособление –
инструмент - заготовка (( - допуск на выполняемый размер). Действительная
погрешность установки учитывает действия случайных погрешностей и
определяется по формуле
где (зак -погрешность закрепления;
(баз - погрешность базирования;
(пр - погрешность приспособления.
Для приспособления (УСП) погрешность возникает из-за неточности
изготовления собираемых деталей комплекта УСП и отклонений возникающих при
сборке приспособления и называются погрешностями компоновки УСП.
Погрешность определяемая точностью изготовления деталей УСП обуславливает
отклонения от параллельности и перпендикулярности установочных плоскостей и
осей отверстий относительно главной базовой плоскости (основания
компоновки). Погрешность возникающая при сборке регулировании и
закреплении деталей УСП приводит к отклонению размеров между поверхностями
и осями которые выдерживает сборщик при компоновке УСП. Погрешность
компоновок УСП зависит от квалификации сборщика и от используемых
измерительных средств. Практикой установлено что опытные сборщики УСП
фиксируют установочные планки с точностью межцентрового расстояния 002
-0003 мм (расстояния между направляющими шпонками базовых планок) поэтому
для практических расчетов наименьшее поле рассеивания погрешностей
регулирования деталей УСП принимается не менее 0.02 мм. Детали
используемые для компоновок приспособления (УСП) выбираются в случайном
порядке поэтому погрешности компоновок УСП различны. Из этого следует что
поля распределения погрешностей компоновок УСП зависят от точности
изготовления деталей и рассчитываются на основе теории вероятности. Решение
такой задачи возможно когда известна компоновка УСП. Эта задача
облегчается если имеются типовые схемы компоновок при различных схемах
базирования заготовок.
Для определения погрешностей самой компоновки составляется операционный
эскиз по которому определяются факторы оказывающие влияние на положение
измерительной базы (непараллельность неперпендикулярность и т.д.) и по
соответствующей формуле рассчитывается величина наибольшей погрешности на
где (пр(; (пр= - составляющие от неперпендикулярности непараллельности
погрешности компоновок УСП (значения в мм на 100 мм длины приведены в
таблице 2) В таблице приняты следующие условные обозначения: n - число
элементов входящих в компоновку; х у z - расстояние между опорными
элементами компоновок; m - количество элементов УСП между основанием и
промежуточными опорами.
1. Набор деталей УСП 8.
2. Альбом компоновок УСП
3. Альбом деталей УСП
4. Набор гаечных ключей
6. Штангенциркуль ШЦ-I – 1 шт.
7. Образцовые детали
1. По выданной преподавателем образцовой детали или чертежу
обрабатываемой заготовки установить необходимые технологические базы и
составить операционный эскиз на указанную операцию.
2. Составить спецификацию необходимых деталей для сборки УСП
используя альбом деталей УСП
3. Выбрать из комплекта УСП необходимые элементы.
4. Собрать компоновку УСП.
5. По формулам таблицы 2 рассчитать точность компоновки УСП и
определить погрешность установки. Для расчета точности компоновки и
определения погрешности установки заготовки необходимо выяснить какие
факторы оказывают существенное влияние на выполняемый размер затем по
соответствующей схеме компоновки УСП и таблице 2 для конкретного случая
выбрать формулу определить все элементы входящие в нее и найти
погрешность компоновки (пр исходя из схемы установки и действия внешней
силы определяются погрешности базирования (баз и закрепления (зак. После
определения составляющих находится действительная погрешность установки
(дейст.уст. и сравнивается с допуском на выполняемый размер. Если
(дейст.уст. сравнивается с допуском и окажется больше допуска на
выполняемый размер следует пересмотреть схему базирования и действия
зажимной силы и собрать такую компоновку в которой (пр. была бы
6. Схему компоновки и спецификацию деталей показать преподавателю.
7. Начертить эскиз собранной компоновки УСП.
8. Разобрать УСП и разложить детали в соответствующие ящики шкафа.
Рисунок 1 - Пример эскиза компоновки УСП
Таблица 2 – Расчетные формулы
Наименование Условие Расчетная формула Наибольшая
погрешности базирования вероятная
заготовки погрешность
НепараллельносЗаготовка
ть опирается на [pic] 002 – 003
установочной плоскость одного на 100 мм
плоскости элемента длины
НеперпендикуляЗаготовка
рность опирается на [pic] 002 – 003
опирается на два [pic]
опирается на три [pic]
Непараллель-ноЗаготовка
сть опирается на одну [pic]
устано-вочной призму
НеперпендикуляЗаготовка 02мм
рность опирается на одну [pic] на 100мм
установочной призму длины
НеперпендикуляКонсольное
рность расположение [pic]
кондукторной направляющей
3. Операционный эскиз обрабатываемой детали.
4. Выбранную схему компоновки УСП.
5. Спецификация элементов компоновки УСП).
6. Расчет погрешности установок заготовок.
7. Анализ полученных результатов расчетов.
8. Эскиз компоновки УСП (рисунок 1).
1. Область применения приспособлений собранных из элементов УСП.
2. Что понимается под комплектом УСП
3. Какие основные группы деталей входят в комплект УСП.
4. Факторы определяющие точность сборки УСП.
5. Характеристика серий УСП.
6. Технические требования к деталям УСП
Лабораторная работа №5
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА УСИЛИЕ
ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ПРИ УСТАНОВКЕ ИХ НА МАГНИТНУЮ ПЛИТУ
Изучить конструкцию и принцип работы плиты с постоянными магнитами и
исследовать влияние конструктивных и технологических факторов на усилие
закрепления заготовок при использовании приспособлений с магнитным
Энергия магнитов в станочных приспособлениях используется на
шлифовальных строгальных фрезерных расточных и др. станках. Магнитные
приспособления предназначены для закрепления плоских стальных и чугунных
заготовок при их обработке на металлорежущих станках и при слесарной
обработке. Магнитные зажимы при эксплуатации по сравнению с механическими
имеют ряд преимуществ: сокращают затраты вспомогательного времени на
закрепление и съем заготовок (в 5—8 раз по сравнению с закреплением в
механических тисках); имеют простую и жесткую конструкцию обеспечивающую
качественное постоянство обработки простое и удобное управление;
продолжительность эксплуатации до 10 лет и более.
Основой магнитного приспособления является магнитная система включающая
постоянные магниты или намагничивающие катушки и магнитопроводы проводящие
энергию к рабочей поверхности [12].
В зависимости от источника зажима магнитные приспособления могут быть
двух видов: электромагнитные и с постоянными магнитами. Электромагнитные
приспособления рекомендуются для применения на станках оснащенных
абразивным инструментом так как попадая в зону действия электромагнитного
поля стальной инструмент намагничивается и его режущие свойства
Принципиальное устройство плиты с литыми постоянными магнитами показано
на рисунке 1. Принцип управления плитами с постоянными магнитами получил
название шунтирования. Малогабаритная магнитная плита (МПК-4М) состоит из
ряда параллельно установленных элементарных магнитных систем. Магнитные
системы разделены на части которые составляют три узла приспособления:
подвижный магнитный силовой блок 2 неподвижный магнитный силовой блок 4 и
адаптерную плиту 5. Магнитопроводы в блоках и полюсники (торцовые
поверхности магнитопроводов) в адаптерной плите выполнены из стали Ст3;
корпус адаптерной плиты и основание 1 - из чугуна марки СЧ18; рамка
неподвижного блока — из силумина. Пространство между нижней плоскостью
подвижного блока и основанием 3 а также между полюсниками адаптерной плиты
и ее корпусом 6 залито немагнитным сплавом. На рисунке 1 плита показана во
включенном состоянии. Поворотом рукоятки производится перемещение
подвижного блока шунтирование магнитного потока и отключение магнитов.
Рисунок 1 - Малогабаритная плита с постоянными магнитами
Промежутки между полюсами магнитов рекомендуется заполнять латунями и
бронзами. Из алюминия силумина и других сплавов на основе алюминия и
магния (АЛ11 АЛ10В) следует изготовлять основания корпуса рамки и другие
детали. Чугун немагнитный рекомендуется для изготовления ответственных
деталей: корпусов оснований плит рамок и других подвергающихся
механическим нагрузкам. Пластмассу на основе эпоксидных смол рекомендуют
для заливки пространства между полюсами магнитов стали жаростойкие
(12х18Н9Т 12Х18Н10Г и т. д.) - для изготовления ответственных деталей:
плит оснований и др. Постоянные магниты изготавливают из инструментальных
сталей с высоким содержанием углерода или легированных ферромагнитных
материалов способных сохранять намагниченность в условиях сторонних помех.
Для изготовления магнитных приспособлений применяют также керамические
оксиднно-бариевые магниты которые более экономичны и в своем составе не
имеют дефицитных компонентов.
Сила Р (Н) притяжения рабочей поверхности магнитного приспособления
может быть рассчитана по формуле
где S - площадь находящаяся под действием магнитного потока м2;
В - магнитная индукция Вбм2.
Удельная сила притяжения
где - Fоп - активная площадь поверхности заготовки м2.
В зависимости от класса точности удельная сила притяжения в зависимости
от класса точности должна находиться в пределах (16 - 25)104 Нм2 для
электромагнитных прямоугольных плит и в пределах (14 - 20)104 Нм2 для
прямоугольных плит с постоянными магнитами. Остаточная сила притяжения в
выключенной плите 5103 Нм2. Усилие переключения не более 40 Н.
1. Лабораторная установка (рисунок 2). Лабораторная установка состоит
из плиты 1 с установленной на ней магнитной плитой 2 гидроцилиндра 7 с
толкателем 5 индикатором часового типа 6 и гидравлической станции
включающей в себя ёмкость для масла 10 вентили управления 8 9 11 12
ручной поршневого насос 14 с рукоятками 15 16 и манометр 17. Перед началом
работы с лабораторной установкой вентили 9 12 должны быть закрыты а 8 и
2. Индикатор часового типа ИЧ02 – 1 шт.
3. Штангенциркуль ШЦ-II – 1 шт.
4. Стальные образцы с различной шероховатостью базовых поверхностей и
одинаковыми конструктивными размерами – 6шт.
5. Стальные образцы с одинаковой шероховатостью базовых поверхностей и
различными размерами заготовок по площади – 8 шт.
6. Набор образцов шероховатости поверхности
1. Исследование влияния шероховатости поверхности заготовок на усилие
её закрепления на магнитной плите.
1.1. Определить площадь базовой поверхности детали.
1.2. На магнитную плиту поперек ее полюсов установить заготовку с
заранее определенной шероховатостью поверхности так что бы в торец
заготовки упирался толкатель 5 гидроцилиндра 7. Поворотом рукоятки 4
магнитной плиты 2 закрепить деталь 3 на плите. Вращая рукоятку 16 (сначала
против часовой стрелки а затем закрыв вентиль 11 по часовой стрелке)
масло нагнетается в рабочую полость цилиндра 7 вызывая перемещение
толкателя 5 и силовое воздействие его на заготовку 3. Величина давления Р в
полости гидроцилиндра обуславливающее величину сдвигающей силы Qэкс
отсчитывается по манометру 12 в момент изменения показания индикатора 6
наконечник которого должен контактировать с торцем детали 3. Опыт повторить
не менее 3-х раз. Среднее значение замеров давления Р записать в таблицу
1.3. Повторить пункт 4.1.2 для всех образцов входящих в комплект.
1.4. Рассчитать величину сдвигающей силы Qэкс результаты рассчетов
записать в таблицу 1.
Значения Qэкс рассчитывается по формуле
где P - давление в гидроцилиндре МПа;
d - диаметр поршня гидроцилиндра d =0030м;
( - КПД гидроцилиндра ( = 085.
1.5. Рассчитать величину силы закрепления заготовок на плите Qрас
результаты расчетов записать в таблицу 1.
Значение Qрас рассчитывается по формуле [pic]
где q - удельная сила притяжения q = 07..10 МНм2 ;
F - площадь контакта заголовки с плитой м2.
1.6. Рассчитать значения коэффициента К учитывающий потери силы
зажима результаты расчетов записать в таблицу 1.
№ Rz мкм P МПа Qэкс Н Qрас Н К
2. Исследование влияния активной площади контакта заготовки с
магнитной плитой на усилие её закрепления.
2.1. На магнитную плиту поперек ее полюсов установить заготовку так
что бы в торец заготовки упирался толкатель 5 гидроцилиндра 7. Поворотом
рукоятки 4 магнитной плиты 2 закрепить деталь 3 на плите.
2.2. Определить активную площадь контакта заготовки.
Активная площадь контакта заготовки с плитой (площадь поперечного сечения
полюсов плиты перекрываемых прямоугольной заготовкой) находится
графически путем нанесения на миллиметровую бумагу линий определяющих
размеры полюсов и контур заготовки (рисунок 3).
Рисунок 3 - Схема определения активной площади контакта (заштрихованная
2.3. Вращая рукоятку 16 (сначала против часовой стрелки а затем
закрыв вентиль 11 по часовой стрелке) масло нагнетается в рабочую полость
цилиндра 7 вызывая перемещение толкателя 5 и силовое воздействие его на
заготовку 3. Величина давления Р в полости гидроцилиндра обуславливающее
величину сдвигающей силы Qэкс отсчитывается по манометру 12 в момент
изменения показания индикатора 6 наконечник которого должен контактировать
с торцем детали 3. Опыт повторить не менее 3-х раз. Среднее значение
замеров давления Р записать в таблицу 2.
2.3 Повторить пункт 4.2.3. для всех образцов с разной площадью
входящих в комплект.
2.4. Рассчитать величину сдвигающей силы Qэкс результаты расчетов
записать в таблицу 2.
2.5. Рассчитать величину силы закрепления заготовок на плите Qрас
результаты расчетов записать в таблицу 2.
где q - удельная сила притяжения q = 07..10 МНм2;
Fак - активная площадь контакта заготовки с плитой м2
2.6. Рассчитать значения коэффициента К учитывающий потери силы
зажима результаты расчетов записать в таблицу 2.
№ F м2 P МПа Qэкс Н Qрас Н K
3 По данным экспериментов построить графики зависимостей Qэкс=f(Ra
Rz) и Qэкс=f(F) (рисунок 4) K=f(F).
4 Сделать выводы о влиянии на величину сдвигающей силы шероховатости
базовых поверхностей заготовок а также толщины заготовок.
Рисунок 4 - Графические зависимости
1. Область применения магнитных приспособлений
2. Виды приспособлений с магнитным приводом.
3. Пояснить принцип работы магнитной плиты с постоянными магнитами.
4. Технические требования к конструкции технологической оснастки с
5. Поясните суть метода шунтирования магнитного потока.
6. Факторы влияющие на усилие закрепления на магнитной
технологической оснастке.
7. Как влияет на усилие закрепления шероховатость поверхности детали.
8. Как влияет на усилие закрепления активная площадь контакта
поверхности детали с магнитной плитой.
9. Как определяется активная площадь контакта.
Лабораторная работа №6
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА УСИЛЕНИЕ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ПРИ ИХ
УСТАНОВКЕ В ПРИСПОСОБЛЕНИИ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
Изучить конструкцию и принцип работы фрезерного приспособления с
электромеханическим приводом и исследовать влияние основных технологических
и конструкторских факторов на стабильность величины усилия зажима.
Электромеханический привод применяют для перемещения зажимных устройств
приспособлений используемых на токарно-револьверных фрезерных агрегатных
станках и автоматических линиях [14]. Приспособления-спутники для
установки заготовок обрабатываемых на автоматических линиях имеют
винтовые зажимы вращаемые от электроключей. По принципу действия приводы
ЭМЗУ делятся на статические и динамические. В статических ЭМЗУ сила зажима
создается за счет электромагнитного момента двигателя а в динамических как
за счет электромагнитного момента двигателя так и за счет кинетической
энергии вращающихся деталей за вычетом потерь на трение. Величина этой
силы определяется настройкой динамометрирующих упругих элементов
Электромеханический привод состоит из электромотора редуктора и
винтовой пары. На рисунке 1 дана схема зажимного устройства с
электромеханическим приводом для стационарного приспособления. От
электродвигателя 1 вращение через муфту 2 редуктор 3 вал 7 и зубчатую
муфту 4 передается на ходовой винт 8 с последующим преобразованием его в
возвратно - поступательное перемещение ползуна 9 с помощью которого деталь
прижимается к неподвижной опоре 1 и создается натяжение всех звеньев
системы. После окончания зажима и отключения двигателя деталь 10
удерживается в зажатом состоянии силами натяжения упругих звеньев участка
системы от опоры 11 до самотормозящей передачи 8. Пружина служит для
регулирования величины передаваемого муфтой 4 крутящего момента Мкр. Когда
достигнута заданная сила зажима левая часть муфты 4 установленная на валу
преодолевает сопротивление пружины 5 натяжение которой регулируется
гайками 6 отжимается влево и вследствие трапециевидной формы зубьев
проскальзывает. При перемещении влево корпус муфты нажимает конечный
выключатель и электродвигатель отключается. При разжиме выключение
электродвигателя производится путевым выключателем который настраивается
на определенное положение плунжера 9.
Рисунок 1- Принципиальная схема приспособления с электромеханическим
При проектировании приспособлений с электромеханическим приводом наряду
с необходимой силой зажима для правильного расчета величины усилия
закрепления необходимо учитывать марки материалов контактирующих элементов
(установочных установочно-зажимных и состояние установочных и зажимных
поверхностей заготовок.
из плиты 21 с установленным на ней приспособлением с электромеханическим
приводом состоящее из станочных тисков 1 электродвигателя 12 муфты 11
редуктора 10 зубчатой муфты 9 пружины 8 и регулировочных гаек 7
гидроцилиндра 2 установленного на стойке 4 индикатора часового типа 13 и
гидравлической станции включающей в себя ёмкость для масла 16 вентили
управления 14 15 17 ручной поршневого насос 19 и манометр 18. Перед
началом работы с лабораторной установкой вентиль 15 должны быть закрыт а
6. Гладкие рифленые и прерывистые установочные и установочно-
7. Набор слесарного инструмента.
8. Набор образцов шероховатости поверхности.
1. Установить и закрепить на губках тисков гладкие зажимные элементы.
2. Установить в тиски образец с заранее определенной шероховатостью
поверхности так что бы в торец заготовки упирался толкатель 3
гидроцилиндра 2. Включить электродвигатель и закрепить образец в
3. Вращая рукоятку 20 (сначала против часовой стрелки а затем закрыв
вентиль 17 по часовой стрелке) создать давление в рабочей полости
цилиндра 2 вызывая перемещение толкателя 3 и силовое воздействие его на
заготовку 6. Величина давления Р в полости гидроцилиндра обуславливающее
величину сдвигающей силы Qэкс отсчитывается по манометру 18 в момент
с торцем детали 6. Опыт повторить не менее 3-х раз. Среднее значение
замеров давления Р записать в таблицу 1.
4. Повторить пункт 4.3 для всех образцов входящих в комплект.
5. Рассчитать величину сдвигающей силы Qэкс результаты расчетов
Значения Qэкс рассчитывается по формуле [pic]
d - диаметр поршня гидроцилиндра d =30мм;
6. Установить и закрепить на губках тисков рифленые зажимные элементы.
7. Повторить пункты 4.2 – 4.5 для всех образцов входящих в комплект.
8. Рассчитать величину силы закрепления образцов в приспособлении с
электромеханическим зажимом на Qрас результаты расчетов записать в
Значение Qрас рассчитывается по формуле
где Мкр- крутящий момент электродвигателя Нм;
rср - средний радиус резьбы винта м;
n – число оборотов электродвигателя в минуту мин-1;
( - угол подъема резьбы винта град;
φ - угол трения в резьбовом соединении град;
N – мощность двигателя кВт.
9. Рассчитать значения коэффициента К учитывающий потери силы зажима
10. По данным эксперимента построить графики зависимости Q=f(Rz) для
различных видов зажимных элементов приспособления.
3. Схемы базирования образцов при проведении исследований
1. Область применения приспособлений с электромеханическим приводом
2. Виды приспособлений с электромеханическим приводом.
3. Пояснить принцип работы приспособлений с электромеханическим приводом
электромеханическим приводом
5. Факторы влияющие на усилие закрепления в технологической оснастке с
электромеханическим приводом.
6. Как влияет на усилие закрепления шероховатость поверхности детали.
7. Достоинства и недостатки приспособлений с электромеханическим
Лабораторная работа №7
ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ПРИ УСТАНОВКЕ ИХ В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ С ВАКУУМНЫМ
Изучить конструкцию и принцип работы приспособления с вакуумным приводом
и исследовать влияние конструктивных и технологических факторов на усилие
закрепления заготовок при использовании приспособлений с вакуумным
Приспособления с вакуумным приводом применяют для закрепления на станках
при чистовой обработке плоских и вогнутых относительно тонкостенных
подверженных деформации заготовок которые могут деформироваться при
приложении сил зажима на небольших поверхностях способом непосредственной
передачи атмосферного давления на закрепляемую заготовку [13]. В
приспособлениях с вакуумным зажимом между базовой поверхностью заготовки и
полостью приспособления создается разрежение - вакуум и обрабатываемая
заготовка прижимается к опорным поверхностям приспособления избыточным
атмосферным давлением. На рисунке 1 даны схемы вакуумных зажимных
устройств. В корпусе 2 приспособления рисунке 1а) имеется центрирующая
выточка в которую плоской базовой поверхностью устанавливают
обрабатываемую заготовку 1.
Между нижней поверхностью заготовки 1 и корпусом 2 приспособления
образуется изолированная от атмосферы полость “А” соединенная каналом с
вакуумным цилиндром 3 работающим от пневмоцилиндра 4 с распределительным
краном 5. При создании вакуума в полости “А” избыточное атмосферное
давление равномерно прижимает заготовку 1 к установочной поверхности
корпуса 2 приспособления. Герметичность полости “А” приспособления
обеспечивает резиновый уплотнитель 6. После обработки полость “А”
сообщается с атмосферой и деталь освобождается.
Сила прижима W заготовки в приспособлении зависит от величины полезной
площади вакуумной полости избыточного давления. [pic]
где F - полезная площадь полости “А” приспособления ограниченная
резиновым уплотнителем 6 или плитой м2
pи - избыточное давление равное разности между атмосферным давлением и
остаточным давлением в вакуумной полости “А” приспособления МНм2; ри=1-
рo; рo — остаточное давление в вакуумной полости приспособления МНм2; k =
-085 — коэффициент герметичности вакуумной системы (зависит от величины
остаточного давления). Зависимость между избыточным и остаточным давлениями
показана на рисунке 3.
Рисунок 1- Схемы приспособлений с вакуумным приводом с применением: а —
пневмоцилиндра; б — вакуумного насоса
В приспособлении с вакуумным приводом избыточное давление Ри необходимо
для обеспечения надежного закрепления заготовки.
В приспособлении 2 (рисунок 1 б) для равномерного прижима заготовки 1 к
плите на ее установочной поверхности имеется большое количество мелких
отверстий сообщающихся при закреплении с вакуумной полостью “А”.
Приспособление с вакуумным приводом включает распределительный кран 3
ресивер 4 для быстрого образования вакуума в полости “А” приспособления и
насос 5. Образование вакуума в индивидуальных и групповых устройствах
воздается центробежными многоступенчатыми насосами поршневыми одно- и
двухступенчатыми насосами. Полезный объем бака ресивера должен превышать
объем вакуумной полости чтобы не задерживать образования вакуума. Степень
разрежения зависит от герметичности камеры и от работы вакуумных насосов.
При нормальной работе и исправности насосов сила зажима может составить от
до 100 кНм2 полезной площади камеры. Применяемые уплотнения показаны на
рисунке 2. Уплотнения изготавливают из специальной резины.
Рисунок 2 - Кольцевые вакуумные уплотнения
Управление вакуумным приспособлением производится четырехходовыми или
трехходовым краном который подключает вакуумное приспособление к
пневмоцилиндру или к насосу или соединяет вакуумную полость приспособления
с атмосферой. Сила зажима заготовки в вакуумном приспособлении
контролируется вакуометром.
Рисунок 3 - Зависимость между избыточным и остаточным давлением
1. Лабораторная установка (рисунок 4). Лабораторная установка состоит
из плиты 1 на которой установлено зажимное приспособление 2
уплотнительными манжетами 3 подключенное к вакуумному насосу трубопроводом
Для создания усилия резания действующего на образец 8 на стойке 4
установлен мембранный пневмопривод 5 с тягой 6 которая пальцем 7
соединяется с хвостовиком образца 9. Сжатый воздух в мембранный
пневмопривод подается по трубопроводу. На корпусе11 собран блок управления
стендом включающий в себя фильтр 12 редукционный клапан 14 манометр 13 и
3. Штатив индикаторный – 1 шт.
4. Штангенциркуль ШЦ-II – 1 шт.
5. Комплект заготовок с различными размерами базовых поверхностей по
1. Определить площадь базовых поверхностей заготовок входящих в
комплект. Результаты записать в таблицу 1.
2. В приспособление с вакуумным приводом поперек установить заготовку
с минимальной площадью. Соединить хвостовик 9 детали 8 с тягой 6 при помощи
3. Включить вакуумный компрессор и создав в полости приспособления
вакуум с остаточным давлением ро закрепить образец 8 (управление вакуумным
компрессором выполняется инженером лаборатории величина ро задается
преподавателем ведущим лабораторную работу). Величину ро записать в
4. Установить штатив 17 с индикатором 18 так чтобы наконечник
индикатора касался поверхности образца.
5. Используя рукоятку 16 изменять давление воздуха подаваемого в
мембранный пневмопривод 5. Величина давления Р в полости мембранного
пневмопривода обуславливающее величину сдвигающей силы Wэкс отсчитывается
по манометру 13 в момент изменения показания индикатора 6. Опыт повторить
не менее 3-х раз. Среднее значение замеров давления Р записать в таблицу 1.
6. Повторить пункты 4.3 4.4 4.5 для всех образцов с разной площадью
7. Рассчитать величину сдвигающей силы Wэкс результаты расчетов
записать в таблицу 1. Значение Wэкс рассчитывается по формуле
где D - диаметр диафрагмы D = 100мм;
d - диаметр опорного диска диафрагмы d = 50мм;
d1- диаметр штока d1= 15мм.
8. Рассчитать теоретическую величину силы закрепления заготовок Wрас
результаты расчетов записать в таблицу 1. Значение Wрас рассчитывается по
где: pи - избыточное давление ри=1-рo МНм2;
F - площадь контакта заготовки с приспособлением м2;
k = 08 — коэффициент герметичности вакуумной системы.
10. По данным экспериментов построить графики зависимостей Wэкс=f(F)
11. Сделать выводы о влиянии на величину сдвигающей силы
шероховатости базовых поверхностей заготовок а также толщины заготовок
№ F м2 ро МНм2 P МПа Wэкс Н Wрас Н K
1. Область применения приспособлений с вакуумным приводом
2. Виды приспособлений с вакуумным приводом.
3. Пояснить принцип работы приспособления с вакуумным приводом.
5. Виды уплотнений применяемых в конструкциях технологической
оснастки с вакуумным приводом.
6. Факторы влияющие на усилие закрепления в приспособлении с
7. Достоинства и недостатки применения приспособлений с вакуумным
8. Как выбирается полезный объем бака ресивера.
Лабораторная работа №8
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ трехкулачковОГО
самоцентрирующЕГО клиновОГО патронА с ПНЕВМАТИЧЕСКИм приводом И
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА УСИЛИЕ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК
Изучить конструкцию и принцип работы трехкулачкового клинового патрона с
пневматическим приводом применяемого на станках с ЧПУ и определить влияние
основных технологических и конструкторских факторов на стабильность
величины усилия зажима.
Кулачковые патроны применяют для установки и зажима заготовок различных
деталей обрабатываемых на токарных и шлифовальных станках [1]. В
зависимости от количества кулачков патроны разделяются на двух- трех- и
четырехкулачковые. Патроны двух- и трехкулачковые являются самотормозящими;
четырехкулачковые патроны изготовляют в основном с независимым перемещением
кулачков но бывают и самоцентрирующие.
На рисунке 1 показан трехкулачковый самоцентрирующий клиновой патрон с
пневмоприводом применяемый для зажима заготовок обрабатываемых на
токарных станках с ЧПУ и многошпиндельных полуавтоматах в крупносерийном и
среднесерийном производствах. В пазах корпуса 1 патрона установлены три
кулачка 2 к которым винтами 4 и сухарями 3 прикреплены сменные кулачки 5.
В корпусе 1 патрона установлена втулка 6 которая винтом 8 и тягой
соединена со штоком поршня пневмоцилиндра. Во втулке 6 имеются три паза “а”
с углом наклона 150 в которые входят наклонные выступы “б” кулачков 2
образуя клиновые сопряженные пары. Для замены кулачков в шестигранное
отверстие во втулке б вставляют торцовый ключ который поворачивает втулку
против часовой стрелки на угол 15° кулачки 2 выходят из пазов корпуса 1 и
тогда их вынимают. Втулка 7 предохраняет патрон от засорения. Винты 18
используют для крепления патрона к фланцевому концу шпинделя. Клиновые
патроны обладают высокой жесткостью и износоустойчивостью. Основные размеры
клиновых стандартизованы. Патрон связан с пневмоприводом тягой 17
положение которой относительно штока 11 привода и винта 8 зафиксировано
В качестве привода патрона используется вращающийся нормализованный
пневмоцилиндр и воздухоподводящая муфта 15. Пневмоцилиндр устанавливается
на заднем конце шпинделя станка при помощи фланца и вращается вместе с ним.
На корпусе 14 пневмоцилиндра винтами закреплена крышка 13. Внутри корпуса
размещен поршень 12 со штоком 11. В корпусе установлен валик 10
закрепленный гайкой 9 на котором смонтирована воздухоподводящая муфта 15
для соединения привода с сетью подачи сжатого воздуха. Чтобы не было
просачивания сжатого воздуха из одной полости цилиндра в другую на поршне
устанавливают уплотнения из маслостойкой резины 19. Утечке сжатого воздуха
из пневмоцилиндра в атмосферу препятствует установленные в корпусе 14 и
крышке 13 резиновые уплотнения 20 и прокладки между корпусом и крышкой.
Конструкция воздухоподводящей муфты показана на рисунке 2. В отверстие
валика 10 запрессован пустотелый стержень 7 по которому проходит воздух в
пневмоцилиндр. Корпус 1 воздухопроводящей муфты прикреплен к крышке 12 и
установлен на шарикоподшипнике 4 с манжетами 5 6 8. Манжеты фиксируются
упорными шайбами 3 и кольцами 11 с отверстиями для прохода сжатого воздуха.
В резьбовые отверстия К (14”) завинчиваются штуцеры для присоединения
резинотканевых шлангов подводящих сжатый воздух.
Рисунок 2 – Воздухопроводящая муфта
Сжатый воздух подводимый к левому отверстию муфты 15 проходит по
каналам а б в г поступает в штоковую полость пневмоцилиндра поршень 12
со штоком 11 перемещается в пневмоцилиндре влево шток через тягу 17 винт
и втулку 6 передвигает выступы “б” кулачков 2 вниз по наклонным пазам “а”
втулки 6. При этом сменные кулачки 5 перемещаясь к оси патрона зажимают
обрабатываемую заготовку. После обработки заготовки сжатый воздух подается
к правому отверстию муфты 15 проходит по каналам д ж е поступает в
безштоковую полость пневмоцилиндра и перемещает поршень 12 со штоком
вправо. Шток через промежуточные звенья передвигает втулку 6 в право
выступы “б” кулачков 2 перемещаются по наклонным пазам втулки б вверх и
сменные кулачки 5 расходятся от оси патрона и деталь разжимается.
Расчет суммарной силы зажима в кулачковых патронах и осевой силы на
штоке механизированного привода осуществляется следующим образом: силу на
штоке механизированного привода определяют в зависимости от требуемой силы
зажима обрабатываемой заготовки. На деталь 1 (рисунок 3) закрепленной в
трехкулачковом патроне 2 действуют составляющие силы резания Рz Рx Рy.
Сила Рz создает на обрабатываемой заготовке 1 крутящий момент Мкр сила Рх
- осевой сдвиг и сила Ру - опрокидывающий момент. Величина крутящего
момента Мкр зависит от силы Рz радиуса R0 обработанной поверхности детали
и отношения DD0 где D и D0 - диаметры до и после обработки. Чем больше
это отношение тем меньше влияние крутящего момента на заготовку. Величина
опрокидывающего момента зависит от силы Рe и отношения LD где L -
расстояние от торца заготовки до вершины режущих кромок резца. Чем больше
это отношение тем больше влияние опрокидывающего момента на заготовку.
Рисунок 3 – Схема сил действующих на заготовку при обработке её в
трехкулачковом патроне
Момент от сил трения Мтр и сила зажима Wсум заготовки всеми кулачками
патрона в основном зависят от крутящего момента Мрез и коэффициента трения
(сцепления) между поверхностями заготовки кулачками патрона:
В трехкулачковых клиновых патронах
Требуемая сила на штоке пневмопривода
из корпуса 1 на котором установлен трехкулачковый клиновой патрон 2
усилие зажима заготовки в котором создается за счет применения в качестве
привода вращающегося пневмоцилиндра 3. Трехкулачковый клиновой патрон 2
соединен с пневмоцилиндром 3 тягой 4. Для создания усилия резания
действующего на образец 8 на стойке 16 установлен стационарный
пневмоцилиндр 7. Сжатый воздух во вращающийся пневмоцилиндр подается по
трубопроводам 6 а в стационарный по трубопроводам 9. На корпусе 17 собран
блок управления стендом включающий в себя манометры 10 13 контролирующие
давление воздуха в пневмоцилиндрах 3 7 редукционные клапана с ручками 11
4. Гладкие и рифленые установочно-зажимные элементы.
5. Набор слесарного инструмента.
7. Комплект заготовок с различной шероховатостью установочных
поверхностей – 5 шт.
1 Установить и закрепить на кулачках патрона 2 гладкие зажимные
2 Установить в патрон образец с заранее определенной шероховатостью
поверхности так что бы в торец заготовки упирался шток пневмоцилиндра 7.
3 Вращая рукоятку 11 редукционного клапана создать заданное давление
(величина давления в пневмоцилиндре 3 задается преподавателем).
4. Поворотом рукоятки 12 подать воздух в рабочую полость
пневмоцилиндра 3 вызывая перемещение тяги 4 и зажим заготовки 16 кулачками
5. Рукояткой 14 включить подачу воздуха в пневмоцилиндр 7. Вращая
рукоятку 15 редукционного клапана увеличивать давление воздуха в
пневмоцилиндре 7 до момента смещения стрелки индикатора (на рисунке 4 не
показан). Величина давления Р в полости пневмоцилиндра 7 обуславливающее
величину крутящего момента действующего на образец Мэкс отсчитывается по
манометру 13 в момент изменения показания индикатора. Опыт повторить не
менее 2-х раз. Среднее значение замеров давления Р записать в таблицу 1.
6. Повторить пункты 4.4. 4.5. для всех образцов входящих в комплект.
7 Рассчитать величину сдвигающего крутящего момента Mэкс (момента
резания) результаты расчетов записать в таблицу 1.
Значения Мэкс рассчитывается по формуле
где: р - давление в пневмоцилиндре 7 МПа;
d1 - диаметр поршня пневмоцилиндра d1 =80мм;
← - КПД пневмоцилиндра ( = 09;
Ro - расстояние от центра патрона 2 до точки контакта образца 16 со
штоком пневмоцилиндра 7 Ro=80мм.
8 Рассчитать теоретическую величину момента трения Мтр развиваемого
исследуемым приспособлением результаты расчетов записать в таблицу 1.
Значения Мтр рассчитывается по формуле
где р - давление в пневмоцилиндре 3 МПа;
d - диаметр поршня пневмоцилиндра d =200мм;
( - КПД пневмоцилиндра ( = 09;
R – радиус зажатой кулачками части образца мм;
f – коэффициент трения между рабочей поверхностью кулачков и заготовкой
для кулачков с гладкой поверхностью f0.17 для кулачков с рифленой
- коэффициент трения между направляющей поверхностью кулачков и пазом
корпуса патрона 0.15;
а – вылет кулачка от середины его опоры в пазу патрона до центра
приложения силы зажима мм;
h – длина направляющей части кулачка соприкасающаяся с пазом корпуса
– угол наклона пазов скользящей втулки для клиновой пары патрона =
φ – угол трения клиновой пары патрона φ = 5о43.
9. Рукояткой 14 отключить подачу воздуха в пневмоцилиндр 7 вращая
рукоятку 15 редукционного клапана снизить давление воздуха в пневмоцилиндре
10. Установить и закрепить на кулачках патрона 2 рифленые зажимные
11 Повторить пункты 4.4. - 4.9 для всех образцов входящих в комплект.
Таблица 1 – Экспериментальные данные и результаты расчетов
№ Rz мкм P МПа Мэкс Н Мтр Н К
12. Рассчитать значения коэффициента К учитывающий потери силы зажима
13. По данным эксперимента построить графики зависимости Мэкс =f(Rz)
для различных видов зажимных элементов приспособления.
1. Область применения приспособлений с пневмоприводом.
2. Виды приспособлений с пневмоприводом.
3. Принцип работы трехкулачкового самоцентрирующего клинового патрона.
4. Пояснить принцип работы приспособлений с пневмоприводом.
5. Технические требования к конструкции технологической оснастки с
6. Виды уплотнений применяемых в конструкциях технологической оснастки с
7. Факторы влияющие на усилие закрепления в приспособлении с
Библиографический список
Андреев Г.Н. Проектирование технологической оснастки
машиностроительного производства Г.Н.Андреев В.Ю.Новиков
А.Г.Схиртладзе; Под ред. Ю.М.Соломенцева. – М.: Высш. шк. 2001.-
Ансеров М.А. Проектирование приспособлений для металлорежущих станков
М.А.Ансеров. - Л.: Машиностроение 1979. -656с.
Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений В.А. Горохов. -
Минск: Вышейш. шк. 1986.-238с.
Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений В.С. Корсаков. -
М.: Машиностроение 1983. - 277с.
Микитянский В.В. Точность приспособлений в машиностроении В.В.
Микитянский. - М.: Машиностроение 1984.- 128с
Переналаживаемая технологическая оснастка Под ред. Д.И. Полякова -
М.: Машиностроение 1988.-256с.

№6.cdw

Цементация поверхности
специальной резьбы 15 2мм HRC 58 63

№4 (2).cdw

Цементация 15 2мм HRC 58 63

№10 (2).cdw

Материал-заменитель -
Неуказанные литейные уклоны не более 3
радиусы 5 мм допуск на толщину стенки
Точность отливки 11-0-0-11 ГОСТ 26645-85.
Допускаются на поверхн. детали кроме резьбовых и
посадочных отв. и привалочных поверхн. наличие отдельных не
выходящих на края раковин наибольшим измерением до 4 мм
глубиной не более одной трети толщины стенки в количестве до
Допускается технологическая сетка на наружных литых
поверхн. с шагом до 20 мм высотой до 15 мм;
Допускаются дефекты на литых поверхностях глубиной до 2
мм высотой до 15 мм.
Допускается исправление литейных дефектов превышающих
допустимые газо- или электросваркой с последующей зачисткой
или заделкой пастой АСТ 79-69-62 или пайкой.
Неуказанные предельные отклонения размеров механически
обрабатываемых поверхн. H14 h14
Обработку по размерам в квадратных скобках производить
совместно с дет. 078.505.0.0106.00.
Детали маркировать одним заводским номером и применять
При обработке поверхн. Е допускается:
подрезание ребер Ж (7 мест) на глубину не более 5 мм;
врезание в поверхн. З на глубину не более 5 мм.
Допускается нарезание резьбы И:
от поверхн. Г на глубину 18 мм не менее;
от поверхн. Е на глубину 28 мм не менее.
Покрытие до механической обработки грунтовка ФЛ-03К (1)
Маркировать Ч шрифтом 8-Пр3 ГОСТ 26.008-85.
Остальные ТТ по ТУ 052.002-89.

Рисунки к лек. 7.doc

Ориентирование датчиков для типовых объектов

№3 (2).cdw

Материал-заменитель -
Неуказанные литейные уклоны не более 3
радиусы 5 мм допуск на толщину стенки
Точность отливки 11-0-0-11 ГОСТ 26645-85.
Допускаются на поверхн. детали кроме резьбовых и
посадочных отв. и привалочных поверхн. наличие отдельных не
выходящих на края раковин наибольшим измерением до 4 мм
глубиной не более одной трети толщины стенки в количестве до
Допускается технологическая сетка на наружных литых
поверхн. с шагом до 20 мм высотой до 15 мм;
Допускаются дефекты на литых поверхностях глубиной до 2
мм высотой до 15 мм.
Допускается исправление литейных дефектов превышающих
допустимые газо- или электросваркой с последующей зачисткой
или заделкой пастой АСТ 79-69-62 или пайкой.
Неуказанные предельные отклонения размеров механически
обрабатываемых поверхн. H14 h14
Обработку по размерам в квадратных скобках производить
совместно с дет. 078.505.0.0104.00.
Детали маркировать одним заводским номером и применять
При обработке поверхн. Р С (5 мест) и Т (2 места)
допускается подрезание ребер на глубину не более 5 мм
Покрытие до механической обработки грунтовка ФЛ-03К (1)
Маркировать Ч шрифтом 8-Пр3 ГОСТ 26.008-85.
Остальные ТТ по ТУ 052.002-89.

№7.cdw

№11 (2).cdw

отв. центр. А63 ГОСТ 14034-74
Материал-заменитель -
Неуказанные требования по штамповке по классу Т5 ГОСТ 7505-89.
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения размеров Н14 h14
Острые кромки притупить радиусом или фаской 02 max.
Неуказанные радиусы R03 max.
Покрытие Хим. Фос. прм.
Маркировать Ч и клеймить И К на бирке к детали.

№5 (2).cdw

Твердость вала HB 240 280
Посадочные места под подшипники калить ТВЧ на h 06 08
Неуказанные предельные откланения размеров: отверстий Н14
Отверстия центровые по ГОСТ 16034-74

№11.cdw

отв. центр. А63 ГОСТ 14034-74
Материал-заменитель -
Неуказанные требования по штамповке по классу Т5 ГОСТ 7505-89.
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения размеров Н14 h14
Острые кромки притупить радиусом или фаской 02 max.
Неуказанные радиусы R03 max.
Покрытие Хим. Фос. прм.
Маркировать Ч и клеймить И К на бирке к детали.

№14 (2).cdw

Зубья закалить до 50 55 HRC
Неуказанные радиусы скругления R=1 мм
Неуказанные предельные отклонения размеров вала h12 отверстия
H12 остальные по IT142
Делительный диаметр колеса
Модуль зубьев синхронизатора
Число зубьев синхронизатора
делительный диаметр зуб. м

№2 (2).cdw

Материал-заменитель -
Точность отливки 9 Т-0-0-8 ГОСТ 26645-85.
Остальные требования к отливке по ОСТ 3-4365-79.
Литейные радиусы 2 мм.
На поверхности В допускается остаток от питателя высотой
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения размеров H14 h14
Покрытие до механической обработки грунтовка ФЛ-03К (1)
Маркировать Ч шрифтом 6-Пр3 ГОСТ 26.008-85.

№9 (2).cdw

МЕТОД ПО КР.doc

Министерство образования и науки Украины.
Севастопольский национальный технический университет.
Методические указания
к выполнению курсовой работы
Проектирование технологической оснастки"
по дисциплине "Технологическая оснастка механосборочного
производства" для студентов специальности 7.090202
Технология машиностроения" 7.090203 "Металлорежущие станки и
дневной и заочной форм обучения
Методическое указание к выполнению курсовой работы по дисциплине
Технологическая оснастка механосборочного производства" для студентов
специальности 7.090202 "Технология машиностроения" 7.090203
Металлорежущие станки и системы" дневной и заочной форм обучения
Разраб. Богуцкий В.Б.- Севастополь: СевНТУ 2006 - с.
Целью методических указаний является помощь студентам при выполнения
курсовой работы по дисциплине "Технологическая оснастка механосборочного
производства" и конструкторского раздела дипломного проекта. Излагается
правила проектирования технологической оснастки порядок расчета приведены
основные расчетные формулы и справочные данные.
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры
Технологии машиностроения
..2006 г. протокол №
Рецензент: канд.техн.наук доц. Троценко А.В.
Допущено учебно-методическим центром и научно-методическим советом
СевНТУ в качестве методических указаний.
Определение типа производства.
Разработка маршрутного технологического процесса.
Проектирование операционного технологического процесса обработки
заданной поверхности.
Определение установочных поверхностей деталей выбор схемы базирования.
Расчет погрешности базирования детали и определение конструктивных
параметров установочных элементов.
Построение схемы сил действующих на деталь определение точки
приложения и направление действия зажимной силы.
Расчет потребного усилия зажима.
Расчет конструктивных размеров привода.
Определить наиболее нагруженный элемент приспособления и произвести
его прочностной расчет.
Точностной анализ выполняемой операции.
Описание конструкции и работы спроектированного приспособления.
Библиографический список
Курсовая работа состоит из пояснительной записки и сборочногочертежа
технологической оснастки выполненного на формате А1. Перед проектированием
необходимо тщательно изучить рабочий чертеж детали технические требования
на ее изготовление проверить достаточность проекций требования к точности
и шероховатости поверхностей точность их взаимного расположения. Исходными
данными к выполнению курсовой работы являются:
- чертеж детали (задается преподавателем);
Цель курсовой работы: закрепить теоретические знания приобрести навыки
проектирования технологической оснастки.
Определение типа производства
Ориентировочно можно принимать для среднесерийного производства - объем
выпуска в пределах 5000 -10000 шт.в год; для крупносерийного- 10000 -
Тип производства может быть установлен по коэффициенту закрепления
Такт выпуска определяется по формуле:
где Fд - действительный годовой фонд времени работы оборудования(час).
Для поточных линий (крупносерийное и массовое производство) Fд=3975 час в
условиях серийного производства Fд=4015 час; N - объем выпуска деталей
Для серийного производства рассчитывается оптимальное количество деталей
в партии запуска по формуле:
F - количество рабочих дней(F=253 дня).
Разработка маршрутного технологического процесса механической обработки
При разработке технологического процесса должны применяться современные
и новейшие достижения науки и техники в области технологии машиностроения.
Выбор действующего типового или поиск аналога технологического процесс
проводится в соответствии с рекомендациями [].
Последовательность операций технологического процесса определяется:
- принадлежностью к этапу технологического процесса;
- простановкой размеров;
- производственными факторами.
Рационально вначале выполнять операции относящиеся к одному этапу по
обработке тех поверхностей относительно которых указано положение других
Для определения последовательности выполнения операций классифицируют
- основные - поверхности образованные контурами детали (в деталях типа
тел вращения основные - наружные поверхности - цилиндрические конические
а также торцы и центровые отверстия. В корпусных деталях - плоскости и
цилиндрические поверхности которые формируют наружный и внутренние контуры
- поверхности 1 ранга - поверхности которые расположены на участках
основных поверхностей (шпоночные пазы отверстия фаски канавки);
- поверхности 2 ранга - поверхности которые образуются в результате
отсечения объемного элемента с участков поверхностей 1 ранга (резьбовое
отверстие в шпоночном пазу).
Анализ технологических процессов показывает что на этапах получистовой
и чистовой обработки последовательность обработки в рамках одного этапа
осуществляется в порядке повышения рангов поверхностей. Последовательность
обработки поверхностей одного ранга но различных видов следует
устанавливать на основе анализа простановки размеров на чертежах деталей.
Наиболее рациональной будет такая последовательность при которой
обеспечивается принцип единства баз.
Определение содержания операции.
Устанавливается последовательность обработки поверхностей и возможность
совмещения переходов во времени (концентрация и дифференциация переходов).
Выбор схемы построения операции зависит от конкретных условий выполнения
операции (последовательная параллельная или последовательно-параллельная
работа инструментов возможность одно- или многопозиционной обработки и
т.п.) Наибольшую производительность обеспечивает многопозиционная
многоинструментальная схема. Наибольшую точность и качество поверхностей
обеспечивает одноинструментальная одноместная схема обработки. Формулируют
выполнение операции по переходам.
Установление режимов резания [].
К основным факторам определяющим режимы резания относятся:
обрабатываемость материала детали материал применяемого режущего
инструмента и его режущие свойства износ режущего инструмента а также
геометрические параметры режущей части инструмента требования к
шероховатости и точности обрабатываемой поверхности. Режимы резания
рассчитывают в определенной последовательности:
Определяется глубина резания.
Выбирается максимальная технологически допустимая подача в
соответствии с требуемой шероховатостью обработанной поверхности. При
обработке на токарных станках рекомендуемую технологически допустимую
подачу необходимо проверить по прочности и жесткости резца; прочности и
жесткости обрабатываемой детали; прочности механизма подачи станка;
шероховатости обрабатываемой поверхности. При обработке на фрезерных
станках рекомендуемую таблицами технологически допустимую подачу на зуб
фрезы необходимо проверить по прочности механизма подачи станка жесткости
фрезерной оправки. При обработке на сверлильных станках рекомендуемую
таблицами технологически допустимую подачу необходимо проверить по
прочности сверла и прочности механизма подачи станка.
Определяется стойкость режущего инструмента обеспечивающая
наименьшую стоимость обработки и наибольшую норму выработки (по таблицам
Определяется скорость резания.
Определяется число оборотов шпинделя в минуту.
Расчитывается фактическая скорость резания по принятому числу
Расчитывается усилие резания.
Определяется мощность затрачиваемая на резание.
Нормирование операции [14].
При выполнении курсовой работы техническая норма времени определяется
аналитическим расчетным путем.
Основное время То вычисляется на основании принятых режимов резания по
формулам содержащимся в литературе по режимам резания [].
Нормативы на отдельные элементы вспомогательного времени время на
обслуживание рабочего места и время перерывов на личные надобности для
серийного производства приведены в литературе [].
Выбор баз и разработка схем базирования
детали на операциях.
Каждое приспособление должно обеспечивать выполнение всех функций
обусловленных операцией. Среди них главной является базирование заготовки.
После базирования заготовку необходимо закрепить чтобы она сохранила при
обработке неподвижность относительно приспособления.
Базирование и закрепление – это два разных элемента установки заготовки.
Они выполняются последовательно. Базирование нельзя заменить закреплением.
Если из шести опорных точек отсутствует одна или несколько то у заготовки
остается одна или несколько степеней свободы. Это значит что в направлении
отсутствующих опорных точек положение заготовки не определено и заменить
отсутствующие опорные точки закреплением с целью базирования нельзя.
Опорные элементы разделяются на основные и вспомогательные опоры. Кроме
того опоры бывают неподвижными подвижными плавающими и регулируемыми.
Основные опорные элементы характеризуются тем что каждый из них
реализует одну или несколько опорных точек для базирования заготовки.
Будучи соответствующим образом размещенными в приспособлении они образуют
необходимую при выбранном способе базирования совокупность опорных точек. К
основным опорам относятся: опорные штыри пальцы пластины центры призмы
Вспомогательные опорные элементы отличаются тем что они подводятся к
заготовке после того как она получила необходимое базирование с помощью
основных элементов. Такие опоры используются для увеличения числа точек
контакта заготовки с приспособлением с целью повышения жесткости системы. К
вспомогательным опорам относятся регулируемые и плавающие одиночные опоры
Неподвижные опоры используют только в качестве основных. К ним относятся
опорные штыри пластины призмы центры.
Регулируемые опоры применяются в качестве основных и вспомогательных
опор. Как основные они служат для установки заготовок необработанными
поверхностями при больших изменениях припуска на механическую обработку а
также при выверке заготовок по разметочным рискам.
Плавающие опоры обычно применяют в качестве вспомогательных но если
заготовка имеет сложную форму и установить ее только на постоянные опоры
трудно то плавающие опоры можно применять в качестве основных.
В табл. 1.3 показано графическое обозначение опор в технологической
Таблица 1.3 Графическое обозначение опор
Спереди сзади Сверху Снизу
Неподвижная [pic] [pic] [pic]
Подвижная [pic] [pic] [pic]
Плавающая [pic] [pic]
Регулируемая [pic] [pic] [pic]
При установке заготовки на опорные элементы необходимо правильно выбрать
форму рабочей поверхности опоры в зависимости от вида базовой плоскости
заготовки и метода ее обработки.
Для выполнения базирования заготовки плоской базой в приспособлении
необходимо иметь три опорные точки расположенные в одной заданной
плоскости но не на одной прямой. Это достигается с помощью различных
сочетаний основных опорных элементов: трех опорных штырей двух опорных
пластин плоскостью опорного элемента.
Базирование с помощью трех опорных штырей применяется в основном когда
плоская главная база заготовки не обработана. В данном случае используют
штыри с насеченной и сферической головками. Для установки заготовок с
обработанными базами используют штыри с плоской головкой.
Базирование с помощью двух опорных пластин – наиболее распространенный
способ ориентирования заготовок с обработанным базами. Две опорные пластины
реализуют три опорные точки поэтому базирование на две пластины полностью
отвечает требованиям теоретической механики.
Базирование на плоскость опорного элемента используется только для
ориентирования чисто и точно обработанных баз. Примером такого базирования
является установка заготовок на плоскость магнитной плиты.
Для базирования заготовок имеющих основную базу в виде обработанной
цилиндрической поверхности используют широкие опорные призмы
самоцентрирующие патроны оправки центры цанги гидропластные патроны
Для базирования необработанных цилиндрических баз используют узкие
призмы трехкулачковые патроны.
Для установки деталей типа тел вращения используются установочные
устройства: центры оправки и патроны.
Схемы базирования детали должны содержать эскизы детали и расположение
Главной задачей расчета зажимных усилий при проектировании
приспособления является нахождение минимально необходимых усилий.
Факторами ограничивающими максимальную величину зажимных усилий могут
быть: недопустимая величина повреждения базовых поверхностей и поверхностей
зажима упругие деформации обрабатываемой заготовки нарушающие правильной
обработанной поверхности или повышение погрешности закрепления и установки
Исходными данными для расчета усилий зажима являются силы резания
массовые силы а также силы второстепенного характера. Учитывая что
массовые силы и силы второстепенного характера в большинстве случаев малы
по сравнению с усилиями резания при составлении расчетных схем учитываются
силы резания а влияние остальных сил может быть компенсировано
коэффициентом запаса.
Таким образом при составлении расчетных схем к заготовке приложены силы
резания реакции опор и искомые усилия. На этой схеме также отражаются
базирование заготовки и точки приложения усилий закрепления.
На основе расчетных схем или по схемам приводимым в таблицах данного
руководства находят формулы для расчета потребных зажимных усилий.
Найденные по этим формулам усилия закрепления заготовки используются для
проектирования рабочих элементов и приводов зажимных устройств
При использовании универсальных приспособлений возникает задача
выполнения поверочного расчета. В этом случае по величине действующих
усилий резания определяют достаточность создаваемых этим устройством
усилий. Если это условие не выдерживается то производят корректировку
режимов обработки в сторону их уменьшения.
При расчете сил зажима необходимо учитывать упругую характеристику
зажимного устройства. По этому признаку все зажимные устройства
приспособлений делятся на две группы (1).
Зажимные устройства 1-ой группы характеризуются тем что упругие отжатия
в них прямо пропорциональны приложенным силам. К этим устройствам относятся
зажимные механизмы самотормозящего типа (винтовые клиновые эксцентриковые
и др.) независимо от характера привода (ручной пневматический
гидравлический и т.п.)
К устройствам 2-ой группы относятся пневматические гидравлические и
пневмогидравлические механизмы непосредственно передающие усилия на
заготовку а также магнитные зажимные устройства. Если приложенная сила
меньше им созданная указанными выше устройствами то никаких смещений в
системе не происходит. Когда приложенная сила превысит противодействующую
силу зажима происходит скачкообразное перемещение на большую величину и
заготовка может быть вырвана из приспособления.
С учетом приведенной выше классификации зажимных устройств в таблицах и
расчетных формулах будет оговариваться группа для которой эти формулы
справедливы. Для зажимных устройств 1-ой группы должны быть учтены величины
жесткости зажимных устройств и установочных систем приспособлений.
Величины составляющих усилий резания а также их взаимное расположение
определяются в зависимости от характера выполняемой обработки по нормативам
режимов резания или по расчетным формулам теории резания металлов. Таким
образом зная условия обработки всегда можно найти величины действующих
Основные схемы расчета потребных зажимных усилий
В таблице 2.1 приведены схемы расчета усилий зажима которые
предупреждают поступательное смещение заготовки от действия сил резания.
В таблице 2.2 даны схемы расчета зажимных усилий когда зажим
предупреждает поворот заготовки от действия момента сил резания.
В таблице 2.3 дана расчетная схема и формулы для определения зажимных
усилий когда зажим предупреждает поворот заготовки на базовой плоскости.
В указанных выше таблицах приняты следующие обозначения:
Р1 Р2 Р3 - усилия резания и их составляющие
Q - расчетная величина усилия зажина заготовки
f1 f2 - коэффициенты трения соответственно на поверхностях зажима и
j1 - жесткость зажимного устройства
j2 - жесткость установочной системы
К - коэффициент запаса.
Для практического использования формул приведенных в таблицах 2.1 2.2
3 необходимо иметь данные по жесткостным характеристикам коэффициента
Для численной оценки характеристик жесткости можно пользоваться
следующими отношениями:
где [pic] - жесткость стыка (заготовка – зажимной элемент)
[pic] - жесткость стыка (заготовка – установочный элемент).
Меньшие значения коэффициентов относятся к многозвенным нежестким
системам. Величина жесткости установочных систем обычно больше жесткости
зажимных элементов и может быть выражена следующим соотношением:
В первом приближении жесткость стыка заготовок из стали и чугуна с
установочными и зажимными элементами может быть принята в зависимости от
состояния контактной поверхности элементов приспособления.
Элементы с рифлениями - 25 - 55 кНмм.
Элементы со сферической поверхностью - 50-80 кНмм.
Плоские обработанные стыки:
шероховатость Rz = 300 - 400 кНмм
шероховатость Rz = 400 - 600 кНмм
шероховатость Rz = 700 - 900 кНмм.
Если неизвестны величины жесткостей зажимных и установочных элементов
то в формулах для расчета зажимных сил можно брать приближенно.
Меньшие значения в первом соотношении и большие во втором соотношении
следует брать для зажимных систем пониженной жесткости.
Величина коэффициента трения может быть рекомендована для следующих
условий контакта сопрягающихся поверхностей. Контакт по обработанным
поверхностям f = 016
Необработанные поверхности в контакте с элементами приспособлений
имеющих сферическую поверхность имеют коэффициент трения определяемый по
где N - нормальная сила приходящаяся на опору в кН
r - радиус сферического элемента в мм.
Наибольшие значения коэффициента трения для этих условий могут достигать
При наличии рифлений на установочных или зажимных элементах
приспособлений коэффициент трения определяется по формуле:
где q - номинальное удельное давление на поверхность стыка в мПа.
Наибольшее значение коэффициента трения при значительных удельных
давлениях (до 100 мПа) могут достигать величины - 020.
Приведенные выше значения коэффициентов трения и расчетные формулы
справедливы для заготовок из стали и чугуна. Для заготовок из цветных
металлов и сплавов величины коэффициентов трения принимать по специальной
справочной литературе
Величина коэффициента запаса рассчитывается по формуле учитывающей
влияние целого ряда факторов а именно:
К - минимальный запас для всех случаев равный - 15;
К1- влияние случайных неровностей обрабатываемой поверхности:
черновая обработка - 12
чистовая обработка - 10;
К2 - влияние износа и затупления режущего инструмента - 10-19;
более подробно см. табл. 3.4.
К3 - прерывистый характер резания -12
К4 - постоянство создаваемых зажимным устройством усилий:
закрепление вручную - 18.
закрепление от постороннего источника энергии если допуск на размер
заготовки не влияет на зажимную силу - 10;
К5 - удобство расположения рукоятки при закреплении вручную:
удобное положение малый угол поворота рукоятку-10
неудобное положение или большой угол поворота (более 90°) -12;
К6 - учитывается при наличии моментов стремящихся повернуть заготовку
на базовой плоскости:
опоры с ограниченной поверхностью -10
установка на планки и другие элементы с большой поверхностью контакта -
Таким образом коэффициент запаса должен определяться в каждом отдельном
случае с учетом указанных выше факторов и конкретных условий обработки.
Таблица 2.4 – Значение коэффициента К2
Метод обработки Компоненты усилия К2
Сверление Крутящий момент 115 для
осевая сила 110 чугуна
Зенкерование Крутящий момент 13 чугун
предварительное (по осевая сила 12 износ до 14 мм
Зенкерование Крутящий момент 12 износ 14 мм
предварительное осевая сила 12 износ -07+08
Точение и растачивание Pz 10 – сталь
предварительное 10 – чугун
Точение и растачивание Pz 095 – сталь
чистовое 105 – чугун
Фрезерование Окружная сила 125-19-для мягких
цилиндрическое сталей
предварительное и 12-14 – твердых
чистовое сталей и чугуна
Торцевое фрезерование Тангенциальная сила То же
Шлифование Окружная сила 115-120
Протягивание Сила протягивания 155 – износ до 06 мм
Расчет элементарных зажимных устройств приспособлений
1 Винтовые зажимные устройства. Проектный расчет
Номинальный (наружный) диаметр определяется по формуле
где с =14 - для основной метрической резьбы;
Q - усилия действующие на винт при закреплении заготовки в Н;
( - допускаемое напряжение растяжения (сжатия): для винтов из стали 45
можно принимать 80- 100мПа.
Для винтов из других материалов значения допускаемых напряжений
растяжения приведены в таблице 3. 1.
Момент развиваемый на рукоятке или маховичке для получения заданной
силы зажима Q определяется по формуле:
М = 0001(rср(Q(tg(a + p) + Mmp [H(M]
где rср - средний радиус резьбы в мм;
Q - сила зажима в Н;
a - угол подъема резьбы;
р - угол трения в резьбе;
Mmp - момент трения на опорном торце гайки или торца винта в контакте с
Величина момента трения зависит от характера соприкосновения гайки или
торца винта и определяется по следующим расчетным формулам.
Для гаек или звездочек имеющих кольцеобразную поверхность трения
момент трения определяется по формуле:
d - внутренний диаметр равный диаметру резьбы в мм;
f - коэффициент трения на торцевой поверхности равный 015.
Для винтов с башмаком предупреждающим повреждение поверхности
заготовки момент трения находится по формуле:
где r -радиус сферы винта в мм
( - угол конуса башмака.
Для винтов с плоским торцом имеющим размер d1 момент трения находится
Таблица 3.1 – Допускаемые напряжения растяжения (сжатия) для винтовых
Марка сталиТермообработка Предел Допускаемое напряжение [(]
При статическойПри переменной
Ст3 - 220 20-80 30-40
А12 - 240 80-90 40-50
Отжиг 300 100-120 50-60
Нормализация 350 120-140 60-20
Улучшение 500 150-120 70-80
Закалка 700 190-210 80-90
Х Отжиг 500 140-160 70-80
Х Улучшение 650 170-190 85-95
Х Закалка 900 280-300 110-120
ХН - 700 180-200 90-100
Для винтов со сферическим торцом момент трения мал (менее 3%) и им можно
В целях ускорения расчетов можно пользоваться приближенными
зависимостями в которых приняты некоторые средние значения параметров.
Для винтов со сферическим торцом М = 10 -4 ( Q ( d [H(м].
Для винтов с гайкой или звездочкой М = 2(104( Q( d [H(м].
Для винтов с плоским торцом (при d1 = 06d) M = 13 (104 (Q(d[H(м].
Для винтов с башмаком (( = 118° f = 016) М= 10-4 ( Q ( (d +r)[Нм].
Предельные моменты создаваемые рукой рабочего при различных конструкциях
приводного элемента приведены в таблице 3.2 в зависимости от размера этого
Таблица 3.2 - Предельные моменты получаемые при различных конструкциях
привода винтовых зажимов [1]
Гайка с Барашек Звездочка Вороток Рукоятка
Значения М приведены в Нм
Z мм М Нм Z мм М Нм Z мм М Нм Z мм М Нм
Шаг 1 125 15 175 2 2 25
Допуск.силаН 1800 3200 5000 7200 9800 12000 16200
Резьба М20 М22 М24 М27 М30 М33 М36
Шаг 25 25 3 3 35 35 4
Допуск.силаН 20000 24200 28800 36450 45000 55550 64800
Примечания: Для резьбы М6 – М12 при неконтролируемой затяжке допускаемые
напряжения (таблица 3. 1) следует уменьшать в 18 - 15 раза для резьбы
М12 – М18 в 11 - 1.3 раза. Для величины допускаемых напряжений не равных
0 мПа величину допустимой силы определять по соотношению:
где (ср - принятое в расчете допускаемое напряжение в мПа.
К.П.Д. винтовых зажимов определяются по следующим зависимостям: винтовой
зажим со сферическим торцом
винты с плоским торцом
для винтовых зажимов с кольцевой поверхностью торца и для гаек
для винтовых зажимов с башмаком
Комбинированные винтовые зажимные устройства включающие в свой состав
прихватные планки рычаги или рычажные системы а также клиновые элементы
могут бать самыми разнообразными. Расчетные схемы и формулы для определения
соотношений между усилиями привода и создаваемыми при этом силами
закрепления приведены в справочной литературе [2стр. 263-269].
2 Рычажные зажимные устройства и прихваты
При точном расчете рычажных зажимов необходим учет сил трения
возникающих на оси а такие в местах контакта с заготовкой и плунжером
передающим исходное усилие на рычаг. В этих случаях получаются довольно
громоздкие расчетные формулы. Однако если конструктивное оформление
рычагов выполнять с минимальными плечами сил трения а ось принимать с
учетом допустимых напряжений на смятие и срез то общие потери на трение
составят порядка (8-10)%.
Поэтому в целях более быстрого расчета рычажных устройств можно
применять упрощенные формулы вводя К.П.Д. равный 085 (т.е. с некоторым
При этом условии основные схемы расчета рычажных устройств и формулы для
определения усилия передаваемого на рычаг приведены в таблице 3.4.
При составлении таблицы 3.4 сделано допущение что необходимая для
закрепления заготовки сила Q известна из ранее выполненных расчетов [2] и
требуется определить усилие на приводе рычажного устройства (сила N на
схемах). Для различных рычажных систем с приводом от плунжеров или клиновых
устройств расчетные схемы и формулы [2 стр. 248-259] или [3 стр. 40-46].
3 Клиновые и клиноплунжерные устройства
Соотношения между силой на приводном клине и зажимном плунжере
воздействующим на заготовку определяются схемой клиноплунжерного
устройства величиной конструктивных параметров и потерями на трение.
Для наиболее распространенных клиноплунжерных устройств расчетные схемы
и формулы для определения усилий даны в таблице 3.5.
Для указанных в таблице 3.5 случаев и для других клиноплунжерных
устройств передаточное отношение сил равно отношению силы зажима и силы
приложенной к клину. Коэффициент полезного
действия клиноплунжерных устройств находится по формуле
где i - передаточное отношение сил
а - угол наклона клина.
Передаточное отношение перемещений для всех видов клиновых и
клиноплунжерных устройств определяется по формуле:
где So - перемещение плунжера закрепляющего заготовку
Sp - перемещение приводного клина.
Так при угле 5° это передаточное отношение будет равно 0.088 т.е.
перемещение приводного клина приблизительно в 11 раз больше чем
перемещение плунжера. Поэтому рекомендуется использовать приводной клин с
двойным углом наклона: на участке быстрого подвода клин может иметь угол
° - 45° а на рабочем участке угол наклона принимается с учетом
самоторможения и желательного передаточного отношения сил.
4 Эксцентриковые зажимные устройства.
Исходные данные для определения размеров эксцентрика[1]:
( - допуск на размер заготовки от ее установочной базы в мм;
а - угол поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения;
Q - сила зажима заготовки в Н;
S1 - зазор обеспечивающий свободную установку заготовки под эксцентрик
принимаемый (0.2-0.4) мм;
S2 - запас хода эксцентрика (0.4 – 0.6) мм;
j - жесткость зажимного устройства в Нмм.
Если угол поворота эксцентрика не ограничен то величина эксцентриситета
определяется по следующей формуле:
Если угол поворота ограничен и равен а то величину эксцентриситета
определяют по формуле:
Радиус цапфы эксцентрика можно определить задаваясь ее шириной
где Q - сила зажима создаваемая эксцентриком в Н;
b - ширина цапфы в мм;
(см - допускаемое напряжение на смятие ( 15-20 мПа).
Наружный диаметр эксцентрика может быть определен из условий
самоторможения. Приближенно он рассчитывается по формуле:
Ширина рабочей части эксцентрика может быть определена из формулы:
где ( ≤ (т - допускаемое напряжение на смятие
(т - предел текучести материала эксцентрика
Е1 и Е2 - модули упругости материала эксцентрика и заготовки
(1 и (2 - соответственно коэффициенты Пуассона.
При Е1 = Е2 =Е и (1 и (2 = 025 получим в частном случае:
Полученные размеры дискового эксцентрика l г D и В необходимо
согласовать с ГОСТ 9061 - 68.
Величина усилий зажима создаваемых непосредственно эксцентриком
определяется по формуле:
где Q - сила зажима заготовки в Н
Р - сила приложенная к рукоятке эксцентрикав Н ( максимальное значение
l - плечо приложения силы в мм D - диаметр кругового эксцентрика в мм
d - диаметр цапфы эксцентрика в мм
(1 - угол трения эксцентрика с заготовкой
(2 - угол трения в цапфе эксцентрика
е - величина эксцентриситета в мм.
Наибольшие усилия зажима эксцентрик развивает при малых углах поворота
а наименьшие - при повороте на 90°. Это обстоятельство нужно учитывать в
расчетах беря наихудшие условия работы эксцентрика.
Кроме непосредственного закрепления эксцентриком при проектировании
приспособлений могут быть использованы комбинированные устройства
включающие различные рычажные элементы.
Схемы таких комбинированных устройств и расчетные формулы для
определения моментов и усилий зажима [2стр. 259 - 262].
5 Цанговые зажимные устройства
Цанги представляют собой разрезные пружинящие гильзы материал которых
работает либо на растяжение либо на сжатие. Угол конуса цанги - (30 40°).
Цанги обеспечивают концентричность установки в пределах 002-005 мм.
При закреплении усилие тяги расходуется на создание усилий зажима и
упругую деформацию лепестков цанги.
Величина усилий зажима и обходимых для надежного закрепления в цанге
может быть рассчитана по формуле:
где r - радиус базовой поверхности заготовки в мм
М - момент сил резания воспринимаемый цанговым устройством в Н(мм
Ро - осевая сила сдвигающая заготовку в Н
f 1 - коэффициент трения между заготовкой и цангой
k - коэффициент запаса.
Силу упругости деформации лепестков цанги находят как для консольно
закрепленной балки по формуле:
где Е - модуль материала цанги в мПа
J - момент инерции сектора тонкого кольца
l - длина лепестка от места заделки до середины конуса цанги в мм
n - число лепестков цанги
у - стрела прогиба лепестка цанги в м равная половине диаметрального
зазора между заготовкой и цангой.
Момент инерции лепестка цанги в свою очередь определяется по формуле:
где D - наружный диаметр лепестка в мм
( - толщина стенки лепестка в мм
а1 - половина угла сектора лепестка цанги
Зная величины этих сил можно определить силу затяжки цанги по следующим
при отсутствии осевого упора удерживающего заготовку от осевого упора
удерживая заготовку от осевого смещения
N = (Q + Q1) ( tg(a +()
где N - сила затяжки цанги в Н
Q - сила зажима заготовки в Н
Q1 - сила упругой деформации лепестков цанга в Н
а - угол при вершине конуса цанги в Н
( - угол трения между цангой по конической поверхности и корпусом или
при наличии осевого упора возникает сила трения между губками цанги и
N = (Q + Q1) ([ tg(a +()+tg(1]
где обозначения те же что в выше приведенной формуле
(1 - угол трения между губками цанги и заготовки.
Для упрощения подсчета силы упругой деформации лепестков цанги в типовых
случаях могут быть использованы следующие расчетные формулы (при Е = 22000
для трех лепестковой цанги
для четырех лепестковой цанги
где обозначения даны выше а
( - диаметрический зазор между цангой и заготовкой в мм.
При выполнении поверочного расчета для универсального цангового зажима
зная величину силы затяжки цанги можно определить создаваемую силу
закрепления заготовки по следующим формулам:
при наличии осевого упора
Найденное значение должно быть сопоставлено с потребным усилием зажима
при заданных режимах резания. Если расчетное значение больше или равно
потребному усилию то имеющийся цанговый зажим может быть применен в данном
частном случае. Если же неравенство не выполняется то необходимо изменить
режимы резания в сторону уменьшения и при новых режимах снова подсчитать
потребное усилие зажима.
При расчете цанговых элементов входящих в состав режимных оправок или
для специальных цанговых устройств необходимо пользоваться справочной
литературой [23] и монографиями [4].
В монографии [4] рассмотрены также вопросы жесткости цанговых зажимов
точности обработки с применением цанговых зажимных устройств а также
вопросы технологии изготовления цанг и их контроля.
Цанговые зажимы часто имеют привод от механизированных устройств
(пневматические гидравлические и др.) и в этом случае по усилию затяжки
цанги должны быть рассчитаны соответствующие приводы либо резьбовые
Расчет приводов зажимных устройств зажимных приспособлений
1 Пневматические приводы
Схемы устройства этих приводов и расчетные формулы приведены в таблице
1.1. В этих формулах приняты следующие обозначения:
Рш Pш1 - усилие на штоке в Н
D - диаметр цилиндра в м
N - сопротивление пружины возврата при крайнем рабочем положении в Н
р - удельное давление сжатого воздуха в мПа
( - к.п.д. принимать равным 085
d - диаметр штока пневмоцилиндра в м
do - диаметр опорной шайбы в м.
Величина давления сжатого воздуха принимается от 50 до 40 мПа для
вакуумных устройств давление в полости разряжения - 10 - 15 мПа.
Указанные в таблице 4. 1. 1. формулы используются для поверочных расчетов
при проектных расчетах находят необходимые размеры по которым подбирают по
нормалям или справочникам (2 3 5) ближайший больший размер привода. Для
встроенных приводов размеры должны быть округлены по нормальному ряду
диаметров. Усилия на штоке привода определяются по схеме закрепления с
учетом влияния передаточных устройств и величины усилия зажима заготовки
(f2 и 3 настоящего руководства).
Величина усилия на штоке при подаче воздуха со стороны поршня для
вращающегося или качающегося цилиндров может быть выбрана по таблице 4.1.2.
Для приводов двустороннего действия пружина возврата не применяется а
следовательно усилие пружины возврата в расчетных формулах равно нулю.
Подробнее [2] стр.202-205 [3] стр.78 [5] стр. 225.
Диаметр рабочей Усилие на штоке в кН при давлении сжатого воздуха в
поверхности цилиндра в МПа
Примечание: при К.П.Д. равном 10.
2. Гидравлические и пневмогидравлические приводы
Схемы гидравлических приводов и расчетные формулы для определения усилия
на штоке приведены в таблице 4.2.1. В этих формулах приняты следующие
D Dж - диаметр гидроцилиндра в м
Dв - диаметр пневмоцилиндра в м
Р Рж - удельное давление жидкости в мПа
Рв - удельное давление воздуха в мПа
d d1 - диаметр штока гидроцилиндра в м
d2 - диаметр штока пневмоцилиндра в м
N - сопротивление пружины возврата в Н
( - общий К.П.Д. системы.
Замечания сделанные для расчета пневматических приводов см.4.1
справедливы для гидравлических и пневмогидравлических приводов. [pic]
3 Электромагнитные приводы
Расчет электромагнитных устройств ведется по схеме на рисунке 4.3.1.
При расчете учитываются геометрические размеры и электротехнические
формулы. Более подробно вопросы теории расчета и области применения
электромагнитных и магнитных устройств приспособлений см. в монографии [6].
Участки магнитопровода являются:
l1 l2 l12 - обрабатываемая заготовка
l3 111 - зазор между заготовкой и магнитной плитой
l4 l10 - высота сердечников плиты
l6 l7 l8 - соединительные планки
19 - зазоры между соединительной планкой и сердечниками.
Расчет производится в следующей последовательности:
Определяется необходимая удерживающая сила Q по формуле:
где Ррез - усилие резания вызывающее сдвиг заготовки в кг (при
шлифовании - окружная сила)
f- коэффициент трения между заготовкой и плитой равный 01-015.
Определяется (либо выбирается) число пар полюсов перекрываемых
заготовкой исходя из ее размеров и конфигурации.
Определяется удерживающая сила создаваемая одним полюсом в магнитной
где n - число пар полюсов
Подсчитывается площадь поперечного сечения сердечника по формуле:
где В - магнитная индукция для материала из которого изготовлен
сердечник - [rс] [5 табл. 124].
Определяется общее сопротивление магнитопровода по формуле:
где l1 l2 ln - длина каждого участка магнитопровода в см
(1 (2 (3 - магнитная проницаемость материала каждого участка [5 табл.
F1 F2 F3 - площадь поперечного сечения каждого участка в см2.
Определяется общий магнитный поток с учетом 30% потерь
Рассчитывается количество ампервитков катушки
W - количество витков катушки.
Определяется диаметр провода катушки
где q - допустимая плотность тока равная 3-5 Амм2.
После этого производится проверка катушки на нагрев по величине
поверхности ее охлаждения которая приходится на один ватт мощности.
Для стандартных магнитных плит используемых на плоскошлифовальных
станках производится поверочный расчет не основании которого решается
вопрос о возможности вести обработку заготовок при заданных режимах
резания. Если усилия магнитной плиты недостаточны то уменьшают режимы
Электромоторные приводы
Одна из схем электромоторного привода показана на рисунке 4.4.1.
Величина усилия создаваемого тягой электромоторного привода
определяется в зависимости от характера используемого приспособления
(трехкулачковый патрон фрезерное сверлильное и т.п.).
Поэтому при расчете необходимо знать и учитывать влияние конструкции
передающей усилие от привода к обрабатываемой заготовке.
Усилие тяги для указанных выше схем определяется по формуле:
N - мощность электродвигателя в л.с
n - частота вращения двигателя в мин
rср - средний радиус резьбы в см
а - угол подъема в градусах
( - угол трения в резьбе в градусах
i - передаточное отношение редуктора
( - К.П.Д. редуктора.
Более подробно расчеты для других схем и конструктивных решений
электромоторных приводов изложены в монографии [7].
При проектных расчетах по известной величине усилия которое должно быть
создано тягой электромоторного устройства определяется по приведенной выше
формуле мощность электромотора. По величине мощности и принятому числу
оборотов подбирают электромотор по каталогу электродвигателей переменного
Примеры расчета зажимных усилий и приводов приспособлений.
Определить потребное зажимное усилие при предварительном обтачивании
стальной заготовки до диаметра 50 мм с глубиной резания 3 мм S = 05 ммоб
из стали 45 при ее закреплении в трехкулачковом патроне. Заготовка -
горячекатаный прокат (60 мм. Проверить достаточность зажима в стандартном
трехкулачковом патроне.
По нормативам определяем усилия резания (Pz и Рх) для заданных в примере
условий. Резец проходной с пластинкой твердого сплава Т15К6 угол ( =45°;
Подставляем данные из таблицы 20 получим:
Рz = 300 ( 3 ( 050.25 ( 100-0.15 ( 1 = 270 кг Рх = 111 кг
Учитывая что поверхность горячекатаного проката груба а кулачки
патрона имеют насечку примем коэффициент трения по цилиндрической
Определим коэффициент запаса по формуле
В соответствии с рекомендациями к этой формуле с учетом заданных
условий обработки будем иметь следующие значения частных коэффициентов:
К0 = 15 К1 = 12 (черновая обработка)
К2 = 10 (для составляющей Pz см. таблицу 2.4.)
К2 = 16 (для составляющей Рх см. таблицу 2.4.)
К3 = 10 (непрерывная обработка)
К4 = 14 (закрепление вручную)
K5 = 10 (удобное положение)
Для Рz – К= 15(12(10(10(13(10 = 234
Для Рx – К= 15(12(16(10(13(10 = 364
Предполагая что 3(Q(f1> Рх определим силу зажима по формуле 1а таблицы
т.к. [pic] то после подстановки в формулу получим
Проверим выполняется ли сделанное допущение о не смещении заготовки
вдоль оси под действием Рх
(280( PZ > PX 20( PZ > PX
Отсюда следует что хотя Рх может за счет затупления инструмента
возрасти в 16 раза a PZ > PX то условие выполняется.
Таким образом потребное зажимное усилие Q = 745 кг = 7450 [Н]. Общее
усилие создаваемое тремя кулачками патрона составит 2240 кг или 22400 Н
Сравним полученные расчетом потребные усилия с усилиями создаваемыми
универсальным спирально-реечным патроном с ключевым зажимом мод. ТС-25. Для
этого воспользуемся примером расчета в книге Ансерова М.А. «Приспособления
для металлорежущих станков» - М.: Машиностроение 1964 стр.134-140.
Для патрона модели ТС-25 при усилии на рукоятке ключа патрона 25 кг и
длине рукоятки 250 мм может быть создано общее усилие 2420 кг. Так как это
усилие больше расчетного то возможно надежное закрепление заготовки
вручную. Однако следует заметить что при дальнейшем увеличении глубины
резания будут возрастать усилия резания и надежность закрепления будет
падать либо потребуется прилагать на рукоятке более 25 кг.
Определить зажимное усилие при фрезеровании торцов штампованного валика
из стали 45 фрезами оснащенными твердым сплавом Т15К6. Диаметр наибольшего
фрезеруемого торца d=100 мм величина припуска на обработку 3 мм
штамповочные уклоны по наружным поверхностям 3° подача на зуб фрезы Sz =
ммзуб. Закрепление валика ведется в двух парах сходящихся призм
ножевого типа с углом а=90° привод призм производится через ходовой винт с
трапециидальной резьбой d = 30 мм t = 3 мм. Найти приводной момент на
винте и выбрать вид привода (вручную или электроключом).
Величина момента сил резания будет изменяться в зависимости от глубины
резания и ширины фрезерования. Наибольший момент в фрезе будет возникать
когда будет наибольшая ширина равная диаметру обрабатываемой заготовки.
Момент передаваемый заготовке будет зависеть от величины силы Рz и плеча
действия этой силы по отношению к оси вала.
Приближенно наибольший момент сил резания действующий на заготовку
можно принять равным (Pz)max(D4.
Учитывая что нагружение вала ведется с двух сторон и закрепление также
ведется двумя парами призм расчет можно вести для одной пары призм и для
одного момента сил резания. При этом условии расчетная формула для
определения силы зажима будет иметь вид:
Подставляя значение величины в расчетную формулу получим:
D=100мм f2 = 02 (черновая базовая поверхность) а = 90°
К = 15(12(18(12(13(10 = 515.
Момент привода винта для создания силы Q будет равен удвоенному моменту
в резьбе и определяется по формуле:
По величине момента привода может быть решен вопрос о характере привода
(вручную или механизированный). Для этого приняв усилие на рукоятке
Р=150Н определим длину рукоятки по формуле:
Так как рычаг получается очень большим то привод зажимного устройства
вручную нецелесообразен. Поэтому может быть применен электромеханический
привод в виде торсионного ключа.
Подбор типоразмера такого ключа ведем по книге В.П. Вейц Л.И. Фридман -
Электромеханические зажимные устройства станков и станочных линий. - Л.:
Машиностроение 1973-262с.
По таблице 12 стр. 158 указанного выше источника можно использовать для
создания расчетного момента зажима заготовки торсионный электромеханический
ключ (ЭМК) типа 2У2241- 13 или 2У2241 -14.
В связи с тем по ЭМК 2У2241 - 14 имеет дополнительный запас крутящего
момента за счет регулировки реле максимального тока принимаем последний в
качестве привода зажимного устройства.
Таким образом для заданных условий примера зажим будем производить ЭМК
Библиографический список
Корсоков B.C. Основы конструирования приспособлений в машиностроении B.C.
Корсоков.- М.:Машиностроение 1971.-288с.
Горошкин А.К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник изд. 6-
еА.К. Горошкин. - М.: Машиностроение 1971.- 384с.
Справочник конструктора по расчету и проектированию станочных
приспособленийВ.Е. Антонюк и др.- Минск: Беларусь 1969.- 392с.
Дальский A.M. Цанговые зажимные механизмыA.M. Дальский. - М.:
Машиностроение 1966.-342с.
Антонюк В.Е. В помощь молодому конструктору приспособлений В.Е. Антонюк. -
Минск: Беларусь 1975.-350с.
Константинов О.Я. Магнитная технологическая оснасткаО.Я. Константинов. -
Л.: Машиностроение 1974.- 284с.
Вейц В.Л. Электромеханические зажимные устройства станков и станочных
приспособленийВ.Л. Вейц Л.И. Фридман. - Л.: Машиностроение 1973. - 264с.
Список дополнительной литературы по приспособлениям.
Абакумов М.М. Современные станочные приспособленияМ.М. Абакумов. -
М.: Машгиз 1960. -327с.
Ансеров М. А. Приспособления для токарных станковМ. А. Ансеров. - Л.:
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станковМ.А. Ансеров. - Л.:
Машиностроение 1975. - 654с ил.
Баранов А.И. Стандартизация и нормализация в машиностроении А.И. Баранов
В.В. Кузьмин. - М.: Машгиз 1963. -315с ил.
Белоусов А П. Проектирование станочных приспособленийА.П. Белоусов. - М.:
Высшая школа 1980. - 240с ил.
Болотин Х.Л. Станочные приспособленияХ.Л. Болотин Ф.П. Кострамин. - М.:
Машиностроение 1973. - 344с с черт.
Болотин Х.Л. Механизация и автоматизация станочных приспособленийХ.Л.
Болотин. - М.: Машгиз 1962 - 187с ил.
Нормализированные станочные приспособленияВ.И. Влазнев и др. - М:
Оборонгиз1963. - 280с.
Волосатов В.А. Элементы пневмоприводаВ.А. Волосатов. - Л.: Лениздат 1975.
Контрольные приспособленияБ.А Гипп. и др. - М.: Машгиз 1960.-240с.
Зависляк Н.И. Современные приспособления к металлорежущим станкам -
-е изд. доп. и переработ.Н.И. Зависляк. - Л.. Машиностроение 1967 -

Практ Оснастка-сборн.doc

Министерство образования и науки Украины
Севастопольский национальный технический университет
Проектирование станочных приспособлений
методические указания к практическим занятиям №1÷8 по дисциплине:
Проектирование станочных приспособлений" для студентов специальностей
0902.02 «Технология машиностроения» 7.0902.03 «Металлорежущие станки и
системы» дневной и заочной форм обучения
Проектирование станочных приспособлений: методические указания к
практическим занятиям №1÷8 по дисциплине: "Проектирование станочных
приспособлений" для студентов специальностей 7.0902.02 «Технология
машиностроения» 7.0902.03 «Металлорежущие станки и системы» дневной и
заочной форм обучения Сост. В.Б. Богуцкий Л.Б. Шрон. – Севастополь:
Изд–во СевНТУ 2006 - 68 с.
Целью настоящих методических указаний является закрепление на практике
знаний полученных при изучении курса "Проектирование приспособлений".
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры
Технологии машиностроения .09.2006 г. протокол № 2
Рецензент: канд.техн. наук доцент А.В. Троценко
Допущено учебно-методическим центром и научно-методическим советом
СевНТУ в качестве методических указаний.
Практическое занятие №1. Расчет погрешности базирования заготовок
деталей в станочных приспособлениях 4
Практическое занятие №2. Расчет потребного усилия зажима заготовки в
Практическое занятие №3. Расчет станочных приспособлений с рычажными и
винтовыми зажимами 22
Практическое занятие №4 Расчет станочных приспособлений с
эксцентриковыми приводами зажимных устройств 29
Практическое занятие №5. Расчет станочных приспособлений с
гидропластовыми зажимными устройствами 33
Практическое занятие №6. Расчет станочных приспособлений с
гидравлическими приводами зажимных устройств 40
Практическое занятие №7. Расчет станочных приспособлений с
пневмогидравлическими приводами зажимных устройств 45
Практическое занятие №8. Расчет точности станочного приспособления 49
Библиографический список 68
Практическое занятие №1
Расчет погрешности базирования заготовок деталей в станочных
Закрепление теоретических знаний и приобретение навыков расчета
погрешности базирования заготовок в станочных приспособлениях.
теоретический раздел
Каждое приспособление должно обеспечивать выполнение всех функций
обусловленных операцией. Среди них главной является базирование заготовки
то есть придание ей требуемого положения в приспособлении. После
базирования заготовку необходимо закрепить чтобы она сохранила при
обработке неподвижность относительно приспособления.
Базирование и закрепление – это два разных элемента установки заготовки.
Они выполняются последовательно. Базирование нельзя заменить закреплением.
Если из шести опорных точек отсутствует одна или несколько то у заготовки
остается одна или несколько степеней свободы. Это значит что в направлении
отсутствующих опорных точек положение заготовки не определено и заменить
отсутствующие опорные точки закреплением с целью базирования нельзя [2].
Для выполнения базирования заготовки плоской базой в приспособлении
необходимо иметь три опорные точки расположенные в одной заданной
плоскости но не на одной прямой [4]. Это достигается с помощью различных
сочетаний основных опорных элементов: трех опорных штырей двух опорных
пластин плоскостью опорного элемента.
Базирование с помощью трех опорных штырей применяется в основном когда
плоская главная база заготовки не обработана. В данном случае используют
штыри с насеченной и сферической головками. Для установки заготовок с
обработанными базами используют штыри с плоской головкой.
Базирование с помощью двух опорных пластин – наиболее распространенный
способ ориентирования заготовок с обработанным базами. Две опорные пластины
реализуют три опорные точки поэтому базирование на две пластины полностью
отвечает требованиям теоретической механики.
Базирование на плоскость опорного элемента используется только для
ориентирования чисто и точно обработанных баз. Примером такого базирования
является установка заготовок на плоскость магнитной плиты.
Для базирования заготовок имеющих основную базу в виде обработанной
цилиндрической поверхности используют широкие опорные призмы
самоцентрирующие патроны оправки центры цанги гидропластовые патроны
Для базирования необработанных цилиндрических баз используют узкие
призмы трехкулачковые патроны.
1 Погрешность базирования при установке вала на призму
На рисунке 2 представлена схема установки вала на призму для обработки в
Рисунок 1 - Схема для определения погрешностей базирования при установки
вала уста на призму.
Диаметр вала может колебаться в пределах:
Измерительной базой является:
для размера h1 – т.А (А; А)
для размера h2 – т.В (В; В)
для размера h3 – т.С (С; С)
Рисунок 2 - Измерительные базы при обработке вала в призме.
Установочной базой является т. К (К; К). Инструмент постоянно
настроен на размер Н. Поскольку установочная и измерительная базы не
совпадают то погрешность базирования [pic].
Таблица 1 - Значение коэффициентов К.
К Угол призмы в град.
2 Погрешность базирования при установке вала на жесткий центр
На рисунке 3 представлена схема установки вала на жесткий и подвижный
центры для обработки ступени вала в размер l .
Диаметр центрового отверстия может колебаться в пределах
Измерительной базой для размера l будет левый торец вала. Перемещение
суппорта станка прекращается выключением подачи при достижении резцом
размера С. Так как измерительная и установочная база не совпадают то
Рисунок 3 - Схема установки вала на жесткий центр.
Если вместо жесткого центра применить конструкцию плавающего центра то
[pic]. В результате этого торец вала станет установочной базой.
3 Погрешность базирования при установке корпусной детали на плоскость
и два отверстия перпендикулярные плоскости
Рассмотрим погрешность базирования с использованием установочных
пальцев один из которых срезанный [2].
Рисунок 4 - Схема для определения погрешности базирования при установке
корпусной детали на два пальца.
Если оба пальца цилиндрические то должно выполняться неравенство:
При установке на цилиндрический и срезанный:
где: X – увеличенный зазор после среза пальца; 0– допуск на расстояние
между осями отверстий; П– допуск на расстояние между осями пальцев.
В данном случае без среза пальца нормальная установка на два
цилиндрических пальца невозможна так как обычно допуск на размер L больше
чем сумма зазоров в сопряжениях двух пальцев.
где: 0– допуск размера L; S1 и S2 – зазоры .
Измерительной базой являются:
для размера L1– ось первого отверстия заготовки;
для размера l2 – ось второго отверстия заготовки.
Установочной базой являются цилиндрические поверхности отверстий. В
данном случае установочная и измерительная база не совпадают [pic].
Для определения погрешности базирования надо найти зазоры.
Опустив промежуточные выводы имеем:
Следовательно чем меньше хорда b тем больше зазор X. Однако
применение срезанных пальцев с небольшой хордой «b» приводит к быстрому
Теперь можно написать:
Определение величины поворота детали при установке ее по плоскости и
отверстиям на два пальца
Рисунок 5 - Схема для определения величины поворота детали.
Предполагаем худший предельный случай когда зазоры максимальные. Из
[pic] [pic] [pic] [pic]
Порядок выполнения работы
1. Изучить настоящее методическое пособие.
2. Получить у преподавателя схему базирования заготовки в приспособлении.
3. Вывести расчетную формулу и рассчитать погрешность базирования детали.
4. Сформулировать выводы по работе.
3. Расчетная схема базирования
4. Расчет погрешности базирования
1. Когда погрешность базирования детали равна нулю?
2. Какое неравенство должно соблюдаться при установке детали на два
цилиндрических пальца?
3. Как определить величину поворота детали при установке ее по плоскости
и отверстиям на два пальца?
4. Какими могут быть измерительные базы для размера h (h1 h2 h3) при
установке вала на призму?
5. Что называется погрешностью базирования?
6. Что понимается под терминами: «технологическая база» «конструкторская
база» «измерительная база»?
7. Что понимается под терминами: «установочная база» «направляющая
база» «опорная база»?
Практическое занятие №2
Расчет потребного усилия зажима заготовки в приспособлении
Получить практические навыки построения схемы сил действующих на
обрабатываемую заготовку и расчета потребной силы зажима.
Закрепление заготовки производится с помощью зажимных устройств
различных конструкций. Принцип действия и конструкцию зажимного устройства
конструктор выбирает исходя из конкретных условий выполнения операций: типа
производства величин сил резания действующих на заготовку при выполнении
операций конструктивных особенностей заготовки типа станка [1].
Методика силового расчета станочных приспособлений в некоторой степени
определяется применяемыми зажимными устройствами которые разделяются на
Рисунок 1 - Схемы зажимных устройств.
К первой группе относятся зажимные устройства (рисунок 1а) имеющие в
своем составе силовой механизм (СМ) и привод (П) который обеспечивает
перемещение контактного элемента (К) и создает исходное усилие Q
преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие W. Используемые приводы
достаточно разнообразны: пневматические гидравлические
пневмогидравлические электрические и т.д. Применяются в серийном
крупносерийном производствах.
Во вторую группу (рисунок 1б) входят зажимные устройства состоящие
лишь из силового механизма который приводится в действие непосредственно
рабочим прилагающим исходное усилие Q на плече L. Эти устройства иногда
называют зажимным устройством с ручным приводом (единичное и мелкосерийное
К третьей группе относятся зажимные устройства которые в своем составе
не имеют силового механизма а используемые приводы лишь условно можно
назвать приводами так как они не вызывают перемещений элементов зажимного
устройства и только создают зажимное усилие W которое в этих устройствах
является равнодействующей равномерно распределенной нагрузки q
непосредственно действующей на заготовку и создаваемой либо в результате
атмосферного давления либо посредством магнитного силового потока. К этой
группе относятся вакуумные и магнитные устройства (рисунок 1в).
Применяются во всех видах производства.
Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие
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.
Выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами.
В приспособлениях силы трения возникают на поверхностях контакта заготовки
с опорными и зажимными элементами. Величина коэффициента трения зависит от
многих факторов. При использовании приспособлений его определение связано с
определенными трудностями. В приспособлениях встречается много различных
сочетаний контактных поверхностей различающихся по форме состоянию
поверхности твердости и т.д. Значения коэффициента трения для некоторых
сочетаний контактных поверхностей приведены в таблице 1.
Таблица 1- Значения коэффициента трения f
Характеристика контактирующих поверхностей Значение f
Обработанная поверхность заготовки контактирует с плоскостью
опорных элементов или с плоскостью контактных элементов
зажимных устройств 01 – 015
Обработанная поверхность заготовки контактирует с опорным
элементом (базирование на призму или опорный штырь со
сферической головкой) 018 – 03
Продолжение таблицы 1
Необработанная поверхность заготовки контактирует с 05 – 08
закаленным насеченным элементом
Контактный элемент при закреплении соприкасается
цилиндрической поверхностью заготовки (при установке в
кулачках в цанге и т.п. и имеет:
острые рифления 07 – 10
гладкую поверхность 025
кольцевые канавки 035
крестообразные канавки 045
Контактный элемент соприкасается с необработанной
поверхностью и имеет:
кольцевые канавки 04 – 05
Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного
Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения
задачи статики рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных
к ней сил. К заготовке с одной стороны приложены силы тяжести и силы
возникающие в процессе обработки с другой — искомые зажимные силы и
реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна сохранить равновесие.
Величину сил резания и их моментов определяют по формулам теории резания
металлов или выбирают по нормативным справочникам. Найденное значение сил
резания для надежности зажима заготовки умножают на коэффициент запаса К
Для этого необходимо составить расчетную схему то есть 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 и зажимными элементами.
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 проекций всех сил на направление перемещения и
составить уравнения сил и моментов:
[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic].
Рассмотрим несколько вариантов действия на обрабатываемую деталь сил
резания зажима и их моментов.
Первый вариант. Сила зажима W приложенная к обрабатываемой заготовки 1
и сила резания Р одинаково направлены и прижимают заготовку к опоре 2
приспособления (рисунок 2 а). При этом заготовку удерживает минимальная
Второй вариант. Сила зажима W и сила резания Р действуют на
обрабатываемую заготовку 1 в противоположных направлениях (рисунок 2 б);
требуемая сила зажима
Третий вариант. Сила зажима W и сила резания Р действуют на
обрабатываемую заготовку во взаимно перпендикулярном направлении (рисунок
в). Силе резания Р противодействуют силы трения между нижней базовой
плоскостью заготовки и опорными штырями приспособления и между верхней
плоскостью заготовки и зажимными элементами. При этом требуемая сила
[pic] откуда: [pic].
где f 1 и f 2 — коэффициенты трения между поверхностями заготовки и
установочными зажимными элементами приспособления. При f = f =01 сила
Четвертый вариант. Сила зажима W прижимает заготовку к опорам (рисунок
г) при этом одна сила резания Р1 имеет одно направление с силой зажима и
прижимает заготовку к нижним опорам а вторая сила резания Р2 действует в
направлении перпендикулярном к силе зажима. Смещению заготовки в
приспособлении препятствуют силы трения возникающие на плоскостях контакта
детали с установочными и зажимными элементами приспособления. Величину силы
зажима определяют из соотношения:
а с учетом коэффициента запаса к> 1.
Пятый вариант. Обрабатываемая заготовка зажимается (рисунки 2 д е)
горизонтально действующей силой зажима W. Расстояние между силой зажима и
силой реакции от бокового упора выбирают таким чтобы обрабатываемая
заготовка надежно была прижата к установочным опорам приспособления. На
заготовку зажатую в приспособлении действуют сила зажима W сила реакции
R1 и R от установочных и зажимных опор и силы трения F F1 F2 между
поверхностями детали установочными и зажимными элементами приспособления.
Приравнивая сумму моментов относительно точки О нулю найдем силу:
Шестой вариант. При обработке заготовки фрезой (рисунки 2 д е) на нее
действуют силы резания Р1 и Р2. Величину силы зажима с учетом сил резания
найдем приравнивал сумму моментов всех сил относительно точки О нулю:
Седьмой вариант. Обрабатываемую заготовку выточкой устанавливают на
центрирующий жесткий палец (рисунок 2 ж) приспособления и левой плоскостью
прижимают к трем опорным штырям несколькими прихватами. При обработке на
заготовку действуют сдвигающий момент Мkp и осевая сила Рo. Заготовка
удерживается от смещения силами трения возникающими между ее поверхностями
и поверхностями установочных и зажимных элементов приспособления. В этом
случае силу зажима W определяют из равенства:
При той же установке но небольшой тангенциальной жесткости зажима силы
трения между деталью и прихватом не учитываются:
Восьмой вариант. Обрабатываемая деталь (рисунок 2 з) наружной
цилиндрической поверхностью установлена в призме с углом а=90° и зажата
силой W. Повороту детали около ее оси противодействуют силы трения
возникающие на поверхностях контакта детали с установочными и зажимными
элементами приспособления. Без учета трения на торце детали:
Девятый вариант. Рассмотрим действия двух сил резания Рz и Рx на
заготовку 1 зажатую в трехкулачковом патроне станка (рисунок 2 и); сила
резания Рz создает момент:
который стремится повернуть заготовку вокруг ее оси а сила Рx —
переместить заготовку вдоль ее оси. Суммарная сила зажима заготовки тремя
где W - сила зажима заготовки одним кулачком патрона н ; r - радиус
обрабатываемой части заготовки зажатой кулачками мм; r1 радиус
обработанной части заготовки мм; f — коэффициент трения между
поверхностями заготовки и кулачков (зависит от вида поверхности кулачков);
Z - число кулачков патрона Мрез — момент от силы резания Р1. Величину W
проверяют на возможность продольного сдвига заготовки силой Р[ по формуле:
Десятый вариант. Рассмотрим действие силы резания Рz на обрабатываемую
заготовку втулки 2 установленную и зажатую на цанговой справке (рисунок 2
к). Сила Р создает момент резания Мрез которому противодействует момент от
силы трения Мтр между установочной поверхностью цанги и заготовкой.
Суммарная сила зажима W обрабатываемой заготовки всеми лепестками цанги:
момент от силы трения: [pic].
Фактические силы зажима заготовки создаваемые зажимными механизмами
должны равняться расчетным силам зажима или быть несколько больше их.
Величина фактических сил зажима зависит от исходной силы привода и
передаточного отношения между фактической силой зажима Wф детали и исходной
силой для конкретного зажимного устройства приспособления. Зависимость
между силами Wф и Q определяется равенством:
где Wф — фактическая сила зажима обрабатываемой заготовки н ;
f — коэффициент трения между поверхностями цанги и заготовки; Q — исходная
сила развиваемая рабочим или механизированным приводом н ; i —
передаточное отношение между силами.
Рисунок 2 - Схемы расчета сил закрепления заготовок
Расчет коэффициента надежности закрепления К.
Так как 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 (запаса) закрепления К и умножения на него сил и
моментов входящих в составленные уравнения статики.
Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в
зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления
заготовки. Его величину можно представить как произведение частных
коэффициентов каждый из которых отражает влияние определенного фактора:
К0 – гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления К0 =
К1 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания из-за случайных
неровностей на заготовках;
К1 = 12 – для черновой обработки;
К1 = 10 – для чистовой обработки;
К2 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания вследствие
затупления инструмента (таблица 2);
К3 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом
К4 – учитывает непостоянство зажимного усилия;
К4 = 13 – для ручных зажимов;
К4 = 10 – для пневматических и гидравлических зажимов;
Таблица 2 - Значение коэффициента К2
Способ обработки Компоненты сил резания К2 Обрабатываемый
Сверление Крутящий момент М 115 Чугун
Предварительное Крутящий момент М 13 Чугун при износе
зенкерование Осевая сила Ро 12 по задней
Продолжение таблицы 2
Предварительное Тангенциальная сила Рz 10 Сталь и чугун
точение Радиальная сила Рy 14 Сталь
Сила подачи Рx 12 Чугун
Цилиндрическое Окружная сила Рz 175 – 19Вязкие стали
предварительное и 12 – 14
чистовое фрезерование Твердые стали и
Торцевое Окружная сила Рz 175 – 19Вязкие стали
Шлифование Тангенциальная сила Рz 115- 12 Сталь
Протачивание Сила резания Рz 155 Сталь
К5 – учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;
- К5 = 12 – при диапазоне угла отклонения рукоятки 900;
- К5 = 10 – при удобном расположении и малой длине рукоятки;
К6 – учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта
заготовки с опорными элементами имеющими большую опорную поверхность
(учитывается только при наличии крутящего момента стремящегося повернуть
- К6 = 10 – для опорного элемента имеющего ограниченную поверхность
контакта с заготовкой;
- К6 = 15 – для опорного элемента с большой площадью контакта.
Величина К может колебаться в пределах 15 80. Если К 25 то при
расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 25.
Расчет величины усилия зажима
Примеры расчета зажимного усилия W
Пример 1. Фрезерование плоскости при данном способе базирования и
закрепления заготовки (рисунок 3)
Рисунок 3 - Фрезерование плоскости.
Из уравнения равновесия:
Введем коэффициент надежности закрепления К:
Пример 2. Сверление отверстия в заготовке закрепленной в 3-х кулачковом
патроне (рисунок 4).
Рисунок 4 - Сверление отверстия.
При перемещении заготовки в кулачках вдоль оси имеем коэффициент трения
f1 а при поворачивании f2 .
Определим величину зажимного усилия при условии недопустимости
перемещения заготовки в кулачках. Предположим что в патроне 3 кулачка.
Тогда 3 Т1 = Ро . Введем К:
При условии недопустимости провертывания заготовки в кулачках
Окончательно имеем [pic].
1. Изучить настоящее методическое пособие
2. Получить у преподавателя схему обработки заготовки в приспособлении и
исходные данные для расчета
3. Вывести расчетную формулу равновесия сил действующих на заготовку
4. Рассчитать потребное усилие закрепления заготовки
5 Сформулировать выводы по работе
3. Расчетная схема закрепления
4. Исходные данные для расчета
5. Вывод уравнения равновесия сил действующих на обрабатываемую заготовку
6 Расчет потребного усилия закрепления заготовки
1. Требования к зажимным устройствам станочных приспособлений.
2. В каких случаях исчезает необходимость применения зажимных устройств.
3. Какие факторы учитывает коэффициент надежности закрепления?
4. На какие группы делятся зажимные устройства?
5. Порядок определения величины необходимого зажимного усилия
6. Какие факторы определяют принцип действия и конструкцию зажимного
Практическое занятие №3
Расчет станочных приспособлений с рычажными и винтовыми зажимами
Получить практические навыки применения и расчета станочных
приспособлений с рычажными и винтовыми зажимами.
Рычажные зажимы. Для определения соотношения между исходной силой Q
механизированного привода и силой зажима W заготовки рассмотрим их действие
на прямой рычаг (рисунок 1 а). Сила Q от механизированного привода
действует на левый конец рычага на расстоянии L от оси качения О. Сила Q
поворачивает рычаг на оси около точки 0 а правый конец рычага зажимает
обрабатываемую заготовку с силой W находящейся на расстоянии L1 от точки
Вследствие различия плеч L и L1 рычага а также учитывая потери на
трение на его оси при повороте можно утверждать что величины сил Q и W
будут различными [1 2].
Рисунок 1 – Схема действия сил рычажных прихватов в приспособлениях
Реакцию на оси рычага обозначим через N. От силы N возникает сила трения
Nf действующая навстречу вращению рычага. для определения силы N напишем
уравнение равновесия рычага относительно точки 01 без учета силы трения:
Для определения соотношения между исходной силой Q механизированного
привода и силой зажима W детали найдем уравнение равновесия рычага
относительно оси вращения 0 с учетом трения от силы N на его оси (см.
Подставив в формулу вместо N ее значение получим:
Передаточное отношение:
Для рычагов представленных на рисунках 1б и в с учетом дополнительных
сил трения Qf и Wf в местах действия сил при L1 ≥ L и W ≥ Q сила
для рычагов показанных на рисунках 1. г д силу на штоке привода
определяют при L1 ≥ L и f равном для всех поверхностей:
Винтовые зажимы. Винтовые ручные зажимы находят большое применение в
станочных приспособлениях вследствие их простоты и надежного закрепления
заготовок. Недостатки винтовых зажимов: значительное вспомогательное время
необходимое для разжима и зажима детали большая затрата рабочим мускульной
силы непостоянство силы зажима и возможность смещения заготовки от силы
трения на торце винта.
Винтовые зажимы применяют при ручном закреплении заготовок в
приспособлениях а также в приспособлениях механизированного типа и при
зажиме заготовок в приспособлениях — спутниках применяемых для деталей
изготавливаемых на автоматических линиях.
Закрепление заготовок винтовыми зажимами в приспособлениях производится
ключами ручками гайками гайками-головками установленными на конце
винта. Зажимные винты и гайки изготовляют из стали 35 и 45 с твердостью НRС
Рисунок 2 - Винтовые зажимные устройства
Сила с которой зажимают заготовку винтовым зажимом зависит от длины
рукоятки и величины приложенной к ней силы формы зажимного торца и вида
Сила создаваемая резьбовым зажимом со сферическим торцом 1 (рисунок 2
Момент МQ который нужно развить на винте (гайке) для обеспечения
заданной зажимной силы W :
Сила создаваемая резьбовым зажимом с плоским торцом (рисунок 2 б).
Момент МQ который нужно развить на винте (гайке) резьбового зажима с
плоским торцом для обеспечения заданной зажимной силы W:
Сила создаваемая резьбовым зажимом со сферическим торцом упирающимся в
конусное гнездо зажимного башмака (рисунок 2 в)
башмаком для обеспечения заданной зажимной силы W:
В приведенных формулах приняты следующие обозначения:
Q = 10÷15 — искомая сила на рукоятке или ключе резьбового зажима
прикладываемая рабочим н; W - требуемая сила зажима винтом (она
определяется по приведенным формулам) н; L — расстояние от оси винта до
точки приложения сил Q мм d — номинальный наружный диаметр резьбы мм;
rср — средний радиус резьбы винта (можно принимать rcp =045d) мм; α =
°30-3°30 — угол подъема витка резьбы; для создания условия самоторможения
резьбового зажима α≤6°30; [p φ — приведенный угол трения в резьбовой
паре (φ 6°40); [p f = 01- 015 - коэффициент трения при плоском
контакте двух сопрягаемых деталей (на нижнем торце гайки или винта); r —
радиус цилиндрической части нижнего конца винта мм; S - шаг резьбы мм; R
- радиус сферического конца винта в гнезде башмака мм; 120° - угол
между касательными к сферической поверхности винта в гнезде башмака; fпр
- приведенный коэффициент трения.
где: 1 — половина угла при вершине профиля метрической резьбы при f = 01;
fпр = tgφпр= 0115 откуда φпр = агсtg 0115 6°30;
В зависимости от требуемой силы зажима W и допускаемого напряжения винта
на растяжение определяют номинальный наружный диаметр винта:
откуда диаметр (мм):
где []р — допускаемое напряжение на растяжение материала винта при
переменной нагрузке для винтов из стали 45 с учетом износа резьбы можно
принимать []=80 100 МПа.
Полученное значение d округляется до ближайшего большего стандартного
Момент открепления винтового зажимного устройства (при φ>α)
С учетом того что при откреплении преодолевается трение покоя φ’
(коэффициент трения покоя в резьбе) следует брать на 30 50 % большим чем
в случае закрепления заготовки.
Момент трения на опорном торце гайки или в месте контакта торца нажимного
винта Мтр рассчитывается по формуле:
где : rпр - приведенный радиус кольцевого торца для гаек [p D -
наружный диаметр кольцевого торца гайки.
Затем выявляется длина рукоятки (ключа) L по заданной силе воздействия
из условия равновесия гайки (винта): Q=МQL. Отсюда L=МQQ. Если длина
рукоятки известна из условия равновесия находится Q т. е. [pic] и
сравнивается с силой прикладываемой рабочим или развиваемой механическим
Комбинированные зажимы. К комбинированным зажимным устройствам относятся
винтовые прихваты состоящие из винтового и рычажного зажимов;
эксцентриковые прихваты состоящие из эксцентрикового и рычажного зажимов и
т.д [2]. Рычаги прихватов ддя удобства установки заготовок выполняют
передвижными и откидными. Детали прихватов в основном стандартизированы
или нормализованы. На рис. 1.а показан один из видов нормализованных
винтовых прихватов с передвижной прижимной планкой 1 и регулируемой опорой
Прихват применяют для крепления заготовок 3 с различными размерами Н.
При завинчивании гайки 4 планка 1 зажимает заготовку 3. Из равенства
моментов сил (рисунок 1 а) относительно неподвижных опор находим величину
исходной силы развиваемой винтом:
[pic] откуда сила зажима [pic].
где = 095 - к.п.д. учитывающий потери на трение между прижимной планкой
и ее опорой; при L1 = L2 и = 1.
На рисунке 3б показан один из нормализованных винтовых прихватов с
закрепленной им заготовкой 3. В случае завинчивания винта 5 правый конец
прихвата 6 поднимается а левый спускается и зажимает заготовку 3
установленную на опорах 2 запрессованных в корпус 1 приспособления. При
разжиме детали пружина 7 поднимает прихват удерживаемый головкой 4.
Рисунок 3. Нормализованные винтовые прихваты и схема действия сил при
Из равенства моментов сил относительно неподвижных опор находим величину
исходной силы развиваемой винтовым прихватом:
2. Получить у преподавателя схему закрепления заготовки в
приспособлении и значение силы резания.
3. Рассчитать потребное усилие закрепления заготовки W.
4. Рассчитать конструктивные размеры силового привода приспособления.
5. Сформулировать выводы по работе
2. Схема закрепления заготовки в приспособлении.
4. Расчет потребного усилия закрепления заготовки.
5. Расчет конструктивных размеров силового привода
1. Область применения рычажных зажимных устройств.
2. Конструктивные исполнения рычажных зажимных устройств.
3. Порядок расчета рычажных зажимных устройств.
4. Область применения винтовых зажимных устройств.
5. Конструктивные исполнения винтовых зажимных устройств
6. Порядок расчета винтовых зажимных устройств
7. Конструктивные исполнения комбинированных зажимных устройств.
8. Материалы применяемые для изготовления деталей винтовых и
комбинированных зажимных устройств.
Практическое занятие №4
Расчет станочных приспособлений с эксцентриковыми приводами зажимных
приспособлений с эксцентриковыми приводами зажимных устройств.
Эксцентриковые зажимы. Эти зажимы являются быстродействующими но
развивают меньшую силу зажима чем винтовые имеют ограниченное линейное
перемещение и не могут надежно работать при значительных колебаниях
размеров между установочной и зажимаемой поверхностями обрабатываемых
заготовок данной партии. В приспособлениях применяют круглые и
криволинейные эксцентриковые зажимы.
Рисунок 1 – Круглый самотормозящий эксцентрик и силы действующие на него
Круглый эксцентриковый зажим представляет собой диск или валик
поворачиваемый вокруг оси О смещенной относительно геометрической оси
эксцентрика на некоторую величину “е” называемую эксцентриситетом. для
надежного закрепления заготовок эксцентриковые зажимы должны быть
самотормозящимися. Круглые эксцентрики изготовляют из стали 20Х
цементируют на глубину 08- 12 мм и затем закаливают до твердости НRС 55-
; некоторые виды круглых эксцентриков нормализованы. Известно что
условие самоторможения двух трущихся тел определяется: φ>α где φ- угол
трения; α - угол подъема под которым происходит трение [2]. Следовательно
если угол подъема эксцентрика α в определенном его положении не больше
угла трения φ то эксцентрик является самотормозящимся. Самотормозящиеся
эксцентрики после зажима заготовки не изменяют своего положения.
Самоторможение эксцентриковых зажимов обеспечивается при определенном
отношении его наружного диаметра D к эксцентриситету “е”. для расчета
основных размеров круглого эксцентрика необходимо иметь следующие данные:
- допуск на размер обрабатываемой детали от ее установочной базы до места
приложения силы зажима детали мм; α - угол поворота рукоятки эксцентрика
от ее начального положения до момента зажима детали град; W - силу зажима
Если нет ограничения для угла поворота эксцентрика то его
где S1 - зазор для нормальной установки заготовки в приспособлении под
эксцентрик S2 - запас хода эксцентрика предохраняющий его переход через
мертвую точку (учитывает неточность изготовления и износ эксцентрика) мм;
j - жесткость зажимного устройства приспособления нм в среднем j = 118
Приняв S1= 02-04 мм и S2 = 01-05 мм получим формулу для определения
эксцентриситета (мм).
При ограничении угла поворота α эксцентрика эксцентриситет
(α значительно меньше 180°):
Радиус R наружной поверхности эксцентрика определяют из условия его
самоторможения. Рассмотрев силы действующие на круглый эксцентрик найдем
что равнодействующая сила Т от сил зажима (реакции) W и силы трения F
должна быть равна и направлена обратно силе реакции Т’ со стороны цапфы
эксцентрика. Сила реакции Т’ находится по касательной к кругу трения
радиуса ρ’. Из рисунка получим:
где φ = 60 – 80- угол трения покоя а R определяют из равенства
где r - радиус цапфы эксцентрика мм; Δ - толщина перемычки мм; ρ -
радиус круга трения мм.
Величины ρ’ и r определяют из равенства:
где f=012-015 - коэффициент трения покоя в цапфе эксцентрика. Радиус
цапфы эксцентрика можно определить задаваясь ее шириной b:
При b = 2r радиус цапфы эксцентрика:
где b - ширина эксцентрика в месте сопряжения с цапфой (осью) которую
выбирают из конструктивных соображений; см = 588 102 допустимое
напряжение на смятие Мнм2 :
Для полусухих поверхностей α =6-8°; f=018-02. Угол поворота эксцентрика
соответствующий наименее выгодному для самоторможения эксцентрика
положению α =90°+ φ.
Ширина рабочей части эксцентрика:
где W - сила зажима детали н; Е=196 105 - модуль упругости материала
эксцентрика МНм2; R - радиус наружной поверхности эксцентрика мм; см
=588 102 - допустимое напряжение на смятие Мнм2.
Условие самоторможения эксцентрикового зажима получается при [pic].
Отношение [pic] называют характеристикой эксцентрика.
Круглые эксцентрики имеют небольшой линейный ход и их не следует
применять для зажима заготовок деталей имеющих большой допуск на размер
детали в направлении ее зажима. Достоинство круглых эксцентриков - простота
их изготовления; недостатки - изменение угла подъема α и силы зажима W при
закреплении заготовок с большими колебаниями размеров в направлении зажима.
3. Рассчитать потребное усилие закрепления заготовки.
1. Область применения эксцентриковых зажимных устройств.
2. Материалы применяемые для изготовления эксцентриков.
3. Условие самоторможения эксцентрика.
4. Порядок расчета эксцентрика.
5. Как определяется радиус цапфы эксцентрика?
6. Как определяется ширина эксцентрика?
Практическое занятие №5
Расчет станочных приспособлений с гидропластовыми зажимными устройствами
приспособлений с гидропластовыми зажимными устройствами.
Оправки и патроны с гидропластмассой применяют для установки по наружной
или внутренней поверхности заготовок обрабатываемых на токарных или
круглошлифовальных станках. На приспособлениях с тонкостенной втулкой
заготовки наружной или внутренней поверхностью устанавливают на
цилиндрическую поверхность втулки. При разжиме втулки гидропластмассой
заготовки центрируются и зажимаются. Формы и размеры тонкостенной втулки
должны обеспечивать достаточную ее деформацию для надежного зажима
заготовки на втулке при обработке на станке [1 2].
Конструкция консольной оправки с тонкостенной втулкой и гидропластмассой
показана на рисунке 1. Обрабатываемую заготовку 4 с базовым отверстием
устанавливают на наружную поверхность тонкостенной втулки 5. При подаче
сжатого воздуха в полость пневмоцилиндра поршень со штоком перемещается в
пневмоцилиндре влево и шток через тягу 6 и рычаг 1 передвигает плунжер 2
который нажимает на гидропластмассу 3. Гидропластмасса равномерно давит на
внутреннюю поверхность втулки 5 втулка разжимается; наружный диаметр
втулки увеличивается и она центрирует и закрепляет заготовку 4.
Рисунок 1 – Консольная оправка с тонкостенной втулкой
При конструировании патронов и оправок с тонкостенными втулками с
гидропластмассой рассчитывают:
Основные размеры тонкостенных втулок;
Размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным
Размеры плунжеров диаметр цилиндра и ход поршня для приспособлений
с механизированным приводом.
Исходными данными для расчета тонкостенных втулок являются диаметр и
длина Lз отверстия изготавливаемой детали [1].
Для расчета тонкостенной самоцентрирующей втулки (рисунок 2) примем
следующие обозначения:
- D - диаметр установочной поверхности центрирующей втулки 2 мм;
- h - толщина тонкостенной втулки мм;
- Т - длина опорных поясков втулки мм;
- t - толщина опорных поясков втулки мм;
- ΔDдоп наибольшая диаметральная упругая деформация втулки (увеличение или
уменьшение диаметра в ее средней части) мм;
- Smax - максимальный зазор между установочной поверхностью втулки и
базовой поверхностью обрабатываемой заготовки 1 в свободном состоянии мм;
- Lk - длина контактного участка упругой втулки с установочной поверхностью
заготовки после разжима втулки мм;
- L - длина тонкостенной части втулки мм;
- Lз - длина обрабатываемой заготовки мм;
- Dз - диаметр базовой поверхности обрабатываемой заготовки мм;
- d - диаметр отверстия опорных поясков втулки мм;
- р - давление гидропластмассы требуемой для деформации тонкостенной
- r1 - радиус закругления втулки мм;
- Мрез =Р r - допустимый крутящий момент возникающий от силы резания
-Р - сила резания н;
-r - плечо момента силы резания мм.
Расчет тонкостенной втулки осуществляется в следующей
последовательности: диаметр D принимают по рабочему чертежу изготавливаемой
Рисунок 2 – Тонкостенная втулка
Определяют наружный или внутренний диаметр D=2а в зависимости от
наружного или внутреннего диаметра Dз базовой поверхности заготовки.
Базовая поверхность заготовки должна быть обработана по 6 - 7 квалитету
точности. Такую же точность должна иметь и установочная поверхность
тонкостенной втулки с посадкой с зазором;
Длину L средней части тонкостенной втулки (без утолщенных бортов)
принимают L =(10 - 12) Lз
Толщина h тонкостенной части L втулки:
При D > 150 мм и L > 03 D [pic]
при D > 150 мм и L 03 D [pic]
где: р - удельное давление гидропластмассы в полости втулки Мнм2; R -
радиус установочной поверхности втулки мм.
Для определения h можно пользоваться следующими формулами:
При соотношении Для втулок диаметром D Для втулок диаметром D =
= 10 ÷ 50 мм 50 ÷ 150 мм
L ≥ D2 h = 0.015D + 0.5 h = 0.025D
D2 > L > D4 h = 0.01D + 0.5 h = 0.02D
D4 > L > D8 h = 0.01D + 0.25 h = 0.015D
Максимальный радиальный зазор Smax между установочной поверхностью
тонкостенной втулки и базовой поверхностью заготовки когда она не зажата:
при зажиме по внутренней поверхности заготовки Smax = Dзmax – Dmin
при зажиме по наружной поверхности заготовки Smax = Dmin – Dзmax
Практически принимают Smax =001-03 мм.
Допустимая деформация тонкостенной части втулки (увеличение диаметра)
где Т - предел текучести материала центрирующей втулки Мнм2;
Е=2061011 - предел упругости Мнм2; К= Т []доп= 12-15-
коэффициент запаса прочности втулки принимают К= 14; [] - допустимое
напряжение стальной втулки Мнм2.
При L > 03 D ΔDдоп=0003D
В случае деформации короткой втулки при L 03 D в зоне контакта
тонкостенной втулки с опорными поясками возникают сложные напряжения
создаваемые изгибающим моментом поэтому коэффициент запаса прочности
принимают К=2 тогда максимальное увеличение диаметра втулки: ΔDдоп=0002D.
Натяг при зажиме заготовки [pic].
При [p при [pic] втулка
только центрирует но не зажимает заготовку; при [pic] втулка не центрирует
и не зажимает заготовку т.е. ее нельзя применять.
Гидростатическое давление (Мнм2) в полости тонкостенной втулки
требуемое для зажима заготовки:
Определяют допустимый крутящий момент нм при резании Мкр который
стремится повернуть обрабатываемую заготовку на втулке. Чтобы заготовка во
время обработки не повернулась на втулке максимальный крутящий момент Мmax
от силы трения на поверхности втулки и заготовки должен быть больше Мрез:
где h D выражены в мм.
Требуемая продольная сила H зажима заготовки на тонкостенной втулке:
Коэффициент длины контакта:
Высота рабочей полости тонкостенной втулки под гидропластмассу:
Длина посадочного пояска втулки:
Диаметр d отверстия для втулки с наружной установочной поверхностью
для заготовки с базовой поверхностью изготовленной по 7 квалитету точности
по 8-му квалитету точности [pic].
Материал для изготовления тонкостенных втулок: при D 40 мм - сталь 40Х
с термообработкой до НRС 40; при D > 40 мм сталь У7А с термообработкой до
Технические требования на изготовление тонкостенных втулок
Допускаемая разностенность тонкостенной части втулки - 003 мм при D
мм; 005 мм при D > 40 мм.
Допускаемое биение установочной поверхности тонкостенной втулки
относительно поверхности посадочных поясков и базовой поверхности
приспособления не более 001 мм;
Сопряжение втулки с корпусом выполняют по посадке с натягом 7 квалитета
Диаметр d0 плунжера для передачи внешней силы давления на
гидропластмассу находящуюся в полости тонкостенных втулок: [pic]. [pic].
Материал плунжеров сталь 45 с термообработкой до HRС 40-45. Для лучшей
герметичности плунжеры притираются по отверстию для получения зазора не
Приспособления с тонкостенной втулкой рассчитываются в следующей
Определяют силу Q на штоке гидроцилиндра. При этом по формулам
находят диаметр d0 плунжера и гидростатическое давление р Мнм2 в полости
приспособления и подставляют в формулу для определения силы н:
Определяют диаметр поршня цилиндра:
где: pв - давление воздуха в сети Мнм2; =085 - коэффициент полезного
Определяют ход поршня и плунжера:
где К1=115-12 - коэффициент запаса гидропластмассы в каналах; К2=5105р -
коэффициент упругости гидропластмассы при заданном давлении
2. Получить у преподавателя схему закрепления заготовки в приспособлении
и значение силы резания.
1. Область применения приспособлений с гидропластовыми зажимными
2. Материалы применяемые для изготовления основных деталей гидропластовых
3. Технические требования на изготовление тонкостенных втулок
гидропластовых зажимных устройств.
4. Порядок расчета гидропластовых зажимных устройств.
5. Что является исходными данными для расчета тонкостенных втулок.
6 Последовательность расчета тонкостенных втулок.
Практическое занятие №6
Расчет станочных приспособлений с гидравлическими приводами зажимных
приспособлений с гидравлическими приводами зажимных устройств.
Гидравлический привод это самостоятельная установка состоящая из
гидродвигателя рабочего цилиндра насоса для подачи масла в цилиндр бака
для масла аппаратуры управления и регулирования и трубопроводов. В
зависимости от назначения и мощности гидравлический привод может
обслуживать одно приспособление группу из трех-пяти приспособлений на
нескольких станках или группу из 25-35 приспособлений установленных на
различных станках [1 3].
Рисунок 1 - Схема работы гидропривода
Схема работы гидропривода показана на рисунке 1. При перемещении рукоятки 5
в крайнее положение переключается золотник 4 и включается электродвигатель
насоса 2. Масло из бака 1 по трубопроводу через лопастной насос 2
работающий от электродвигателя и трубопроводу 2 под давлением 63 МПа
подается в золотник 4. Из золотника 4 масло по трубопроводам 7 поступает в
правую или левую полость лопастного цилиндра 8. При подаче масла в правую
полость цилиндра лопатки с ротором 9 поворачиваются до упора 10 и вытесняет
масло из левой полости. Масло через левый трубопровод 7 золотник 4 по
трубопроводу 14 стекает в бак 1. При переключении рукоятки 5 золотника 4 в
другую сторону масло поступает в левую полость цилиндра 8 а из его правой
полости и золотника 4 по трубопроводу 14 сливается в бак 1. Масло которое
просочилось из золотника 4 отводится по трубопроводу 13 в бак. Необходимое
давление масла в гидросистеме регулируется клапаном 12 и определяется
манометром 6. Все подшипники качения смазываются маслом которое
скапливается от утечки в прикрепленному к муфте кожухе и по маслопроводу
отводится в бак 1. Данный гидропривод может через тягу и промежуточные
звенья производить перемещения кулачков в рычажных и клиновых патронах
Сила тяги однолопастного гидропривода
где: h - ширина лопасти м; р - удельное давление
масла в цилиндре МПа; R - расстояние от оси гайки до точки приложения
равнодействующей сил в середине высоты лопасти м; rcp – средний радиус
резьбы гайки м; α - угол подъема резьбы град; ρ - приведенный угол трения
в резьбовой паре град; - к.п.д. гидропривода учитывающий потери на
В станочных приспособлениях применяют нормализованные гидроцилиндры двух
Гидроцилиндры бывают одностороннего действия с возвратной пружиной и
двустороннего действия. Гидроцилиндры одностороннего действия в зависимости
от направления перемещения поршня со штоком бывают толкающими и тянущими.
Масло под давлением поступает через штуцер 1 в полость “А” цилиндра и
перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо в толкающем и влево в тянущем
гидроцилиндрах при зажиме заготовки в приспособлении. Во время разжима
пружина 3 перемещает поршень 2 со штоком 4 влево в толкающем и вправо в
В гидроцилиндрах двустороннего действия масло под давлением
последовательно поступает в левую или правую полость гидроцилиндра и
перемещает поршень 2 со штоком 1 в обе стороны при зажиме и разжиме.
Гидроцилиндры в зависимости от вида обслуживаемого приспособления бывают
неподвижными и вращающимися. Конструкции гидроцилиндров показаны на рисунке
Рисунок 2 – Конструкции гидроцилиндров.
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 изготовляются по 7 квалитету точности с
посадкой с зазором и шероховатостью Rа=032 мкм.
В качестве уплотнений в соединениях поршней с цилиндрами и штоков с
крышками применяют манжеты У-образного сечения из маслостойкой резины
кольца круглого сечения из маслостойкой резины [2].
По сравнению с пневматическими гидравлические приводы имеют ряд
Высокое давление масла на поршень гидроцилиндра создает большую осевую
силу на штоке поршня;
Вследствие высокого давления масла в полостях гидроцилиндра можно
уменьшить размеры и вес гидроцилиндров;
Возможность бесступенчатого регулирования сил зажима и скоростей
движения поршня со штоком.
К недостаткам гидравлических приводов относятся:
Сложность гидроустановки и выделение площади для ее размещения;
Утечки масла ухудшающие работу гидропривода
Сила на штоке для гидроцилиндров одностороннего действия:
толкающих [pic][pic].
Для гидроцилиндров двустороннего действия при подаче масла: в
бесштоковую полость [pic] .
в штоковую полость [pic].
где D - диаметр поршня гидроцилиндра м; р - давление масла на поршень 19-
МПа; - 085-09 - к.п.д. гидроцилиндра; Q1- сила сопротивления сжатой
пружины при крайнем рабочем положении поршня н; d - диаметр штока м.
Задаваясь давлением масла определяют площадь поршня (м2): [pic].
откуда диаметр поршня гидроцилиндра
Производительность V м3с насосов гидравлических приводов:
где Q- требуемая сила на штоке гидроцилиндра H; L - длина рабочего хода
поршня гидроцилиндра м; р - давление масла в гидроцилиндре МПа; t- время
рабочего хода поршня гидроцилиндра мин;
= 085 - объемный к.п.д. гидросистемы учитывающий утечки масла в
золотнике и гидроцилиндре.
Время (мин) срабатывания гидроцилиндра определяют по упрощенной формуле:
Мощность кВт расходуемая на привод насоса
где V -производительность насоса м3с; = 09 - к.п.д. насоса и силового
4. Рассчитать конструктивные размеры гидравлического силового привода
5. Расчет конструктивных размеров гидравлического силового привода
1. Область применения станочных приспособлений с гидроприводом.
2. Виды гидроцилиндров применяемых в станочных приспособлениях.
3. Виды уплотнений применяемых в гидроцилиндрах станочных приспособлений.
4. Порядок расчета конструктивных размеров гидроцилиндров станочных
5. Какие элементы входят в состав гидропривода станочных приспособлений?
6. Порядок расчета основных характеристик гидропривода.
Практическое занятие №7
Расчет станочных приспособлений с пневмогидравлическими приводами зажимных
приспособлений с пневмогидравлическими приводами зажимных устройств.
Пневмогидравлические приводы применяют для перемещения зажимных
устройств приспособлений. Они состоят из преобразователя давления который
соединен с гидроцилиндрами приспособлений и необходимой аппаратуры.
По виду работы пневмогидроприводы бывают с преобразователями давления
прямого действия и с преобразователями давления последовательного действия.
Пневмогидравлические приводы питаются сжатым воздухом из цеховой сети
через пневматическую аппаратуру под давлением 039-058 Мнм2 при давлении
масла в гидравлической части привода 78-98 Мнм2. Высокое давление масла
в пневмогидроприводе создается пневмогидравлическим и преобразователями
прямого или последовательного действия превращающими давление сжатого
воздуха в высокое давление масла.
Пневмогидравлические приводы сочетающие в себе простоту конструкции
пневматических с преимуществами гидравлических приводов обеспечивают
быстроту перемещения зажимных устройств небольшие габариты конструкции
создание больших сил зажима сравнительно небольшую стоимость.
Пневмогидроприводы применяют для зажима заготовок в одно- многоместных и
многопозиционных приспособлениях в серийном производстве [1].
Схема работы пневмогидравлического привода с преобразователем давления
прямого действия основана на непосредственном преобразовании давления
сжатого воздуха в высокое давление масла.
Пневмогидропривод (рисунок 1) состоит из пневмоцилиндра 2 одностороннего
действия с поршнем 3 и гидравлического цилиндра 1 одностороннего действия с
поршнем 5. Сжатый воздух поступает из воздушной сети через кран в
бесштоковую полость “А” пневмоцилиндра 2 и перемещает поршень 3 со штоком 4
влево. Шток 4 давит на масло которое перемещает в гидроцилиндре 1 поршень
со штоком 6 влево. При этом шток 6 через промежуточные звенья перемещает
зажимные устройства приспособления при зажиме заготовки. При разжиме поршни
и 5 со штоками пружинами перемещаются вправо [1 4].
Рисунок 1 – Схема пневмогидравлического привода
При равновесии привода т.е. давления между воздухом и маслом в
пневмогидравлическом преобразователе (без учета трения):
Откуда давление масла в цилиндре
где Р - давление масла в гидроцилиндре Мнм2; Рв — давление воздуха в
пневмоцилиндре Мнм2; D — диаметр поршня пневмоцилиндра м; d — диаметр
Отношение i является коэффициентом усиления давления принимают i =16-
Сила на штоке рабочего гидроцилиндра (без учета сопротивления возвратной
пружины) но с учетом механического к.п.д.
Подставим вместо Р его значение тогда:
Подставим в равенство значение силы Q и произведя преобразования
где D - диаметр поршня гидроцилиндра м; - 08-085 - коэффициент
полезного действия; Q - сила на штоке пневмоцилиндра н.
Величина хода штока пневмоцилиндра:
С учетом 0 определяющего потери масла на утечку
где L -ход штока пневмоцилиндра м; l — ход штока рабочего гидроцилиндра
см; 0=095 объемный к.п.д. привода; n - число рабочих гидроцилиндров
приспособлений обслуживаемых приводом.
Из выражения [pic] определяем диаметр рабочего гидроцилиндра без учета
Диаметр штока пневмоцилиндра [pic].
Из формулы [pic] определяем диаметр пневмоцилиндра
Объем (м3) сжатого воздуха расходуемого за один цикл зажима детали в
где D — диаметр поршня пневмоцилиндра м; L — длина хода поршня со штоком
1. Область применения станочных приспособлений с пневмогидроприводом.
2. Виды уплотнений применяемых в пневмогидросистемах станочных
3. Порядок расчета конструктивных размеров пневмогидроприводов станочных
4. Какие элементы входят в состав пневмогидропривода станочных
5. Порядок расчета величины хода штока пневмоцилиндра станочного
приспособления с пневмогидроприводом.
6. Порядок расчета основных характеристик пневмогидропривода станочного
Практическое занятие №8
Расчет точности станочного приспособления
Ознакомление с методикой расчета точности проектируемого приспособления.
Цель расчета на точность заключается в определении требуемой точности
изготовления приспособления по выбранному параметру. Расчет как правило
должен состоять из следующих этапов:
выбор одной или нескольких компоновок приспособления реализующих за данную
технологом схему базирования заготовки на рассматриваемой операции;
выбор одного или нескольких параметров приспособления которые оказывают
влияние на положение и точность обработки заготовки;
принятие порядка расчета и выбор расчетных технологических факторов;
определение требуемой точности изготовления приспособления по выбранным
внесение в ТУ сборочного чертежа приспособления требований по точности.
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. По нескольким параметрам если на
заготовке выполняются размеры в нескольких направлениях [5].
Направление расчетного параметра приспособления должно совпадать с
направлением выполняемого размера при обработке заготовки.
В зависимости от конкретных условий в качестве расчетных параметров
могут выступать: допуск параллельности или перпендикулярности рабочей
поверхности установочных элементов к поверхности корпуса приспособления
контактирующей со станком; допуск линейных и угловых размеров; допуск
соосности и перпендикулярности осей цилиндрических поверхностей и т.п. Чаще
всего параметр определяет точность положения рабочих поверхностей корпуса
посредством которых приспособление соединяется со столом или шпинделем
станка. Примеры выбора расчетных параметров приведены на рисунках 1 и 2.
Пример 1. В приспособлении (рисунок 1) фрезой 5 обрабатывается плоская
поверхность А заготовки в размер (а) с допуском а. Заготовка 4
устанавливается на установочные элементы (опорные пластины) 3 базовой
поверхностью Б. Приспособление опорной поверхностью В корпуса 2
контактирует со столом 1 фрезерного станка. Так как направление расчетного
размера должно совпадать с направлением выполняемого при обработке
заготовки размера и определять точность относительного положения рабочей
поверхности установочных (поверхность Б) и поверхности корпуса
приспособления контактирующей со станком (поверхность В) в качестве
расчетного параметра в данном случае следует принять допуск параллельности
на определенной длине поверхности Б установочных элементов относительно
поверхности В корпуса приспособления либо допуск конструктивно заданного
параметра между поверхностями Б и В приспособления.
Рисунок 1- Схема установки заготовки при обработке для обеспечения
размеров в одном направлении
Пример 2. На фрезерном станке обрабатывается заготовка 4 (рисунок 2) по
поверхностям А и В размеры (а) и (b) с допусками соответственно а и b.
Базовыми поверхностями Б и Г заготовка устанавливается на опорные пластины
и 5 в корпусе 2 приспособления Корпус контактирует со столом 1 фрезерного
станка плоскостью Д. Его положение относительно Т-образных пазов стола
обеспечиваются направляющими шпонками 6. При анализе выполняемых размеров
схемы базирования и приспособления можно установить. что допуск
параллельности обрабатываемых поверхностей А и В относительно поверхностей
Б и Г детали 4 может быть в пределах допусков выполняемых размеров а и b
т.е. а и b. Положение заготовки будет определятся положением рабочих
поверхностей контактирующих с поверхностями стола станка и определяющих
положение приспособления на станке. В качестве расчетных 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
Рисунок 2 - Схема установки заготовки при обработке для обеспечения
размеров в двух направлениях.
На точность обработки влияет ряд технологических факторов вызывающих
общую погрешность обработки Ео которая не должна превышать допуск
выполняемого размера при обработке заготовки т.е. Ео. [3]
Для выражения допуска выполняемого при обработке размера можно
воспользоваться формулой:
где: Δу - погрешность вследствие упругих отжатий технологической
системы под влиянием сил резания;
ΔH - погрешность настройки станка;
Е - погрешность установки заготовки в приспособлении;
ΔИ - погрешность от размерного изнашивания инструмента;
ΔТ - погрешность вызываемая тепловыми деформациями технологической
ΣΔФ - суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности
обусловленная геометрическими погрешностями станка и деформацией
заготовки при обработке.
Погрешность установки заготовки в приспособлении
определяется из выражения:
где:Еб - погрешность базирования заготовки в приспособлении;
Ез - погрешность закрепления заготовки возникающая в результате
действия сил зажима;
Δпр - погрешность положения заготовки зависящая от приспособления.
где:ЕПР - погрешность изготовления приспособления по выбранному
ЕУ - погрешность установки приспособления на станке;
EИ – погрешность положения заготовки возникающая в результате
изнашивания элементов приспособления.
Если в приспособлении предусмотрены элементы для направления и
определения положения или траектории движения обрабатывающего инструмента
то в общей погрешности обработки заготовки может появиться еще одна
составляющая – погрешность от перекоса инструмента EП.
Общая погрешность обработки приравненная допуску выполняемого размера
определяется зависимостью [3]
Отсюда погрешность изготовления приспособления
В связи со сложностью нахождения значений ряда величин входящих в
формулу (5) для определения Епр погрешность изготовления приспособления
можно рассчитать по упрощенной формуле (6). Расчет Епр при этом сводится к
вычитанию из допуска выполняемого размера всех других составляющих общей
погрешности обработки.
где: - допуск выполняемого при обработке размера заготовки;
Кт - коэффициент учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих
величин от закона нормального распределения: Кт=1 12 (в зависимости от
количества значимых слагаемых; чем их больше тем Кт ближе к единице);
Кт1 - коэффициент учитывающий уменьшение предельного значения погрешности
базирования при работе на настроенных станках: Кт1=08 085;
Кт2 - коэффициент учитывающий долю погрешности обработки в суммарной
погрешности вызываемой факторами не зависящими от приспособления (Δу Δн
Δи Δт ΣΔф ); Кт2=0.6 0.8 (большее значение коэффициента принимается
при меньшем количестве значимых величин зависящих от приспособления);
W - экономическая точность обработки (принимается по таблицам).
Для расчета допустимой погрешности изготовления приспособления
предварительно определяем значения всех составляющих входящих в формулу.
Допуск берется с чертежа детали (при окончательной обработке
поверхности) или с операционного эскиза технологического процесса обработки
заготовки (при предварительной обработке).
Погрешность базирования E - рассчитывается в каждом конкретном случае.
В таблице 1 представлены схемы базирование и формулы по которым следует
определять погрешность базирования для типовых случаев.
Принятые обозначения:
– смещение (эксцентриситет) оси отверстия относительно оси наружной
цилиндрической поверхности;
d – допуск диаметра наружной поверхности;
А – допуск размера базового отверстия;
В – допуск размера оправки;
ΔЦ – просадка центров.
Погрешность закрепления Ез - определяется аналитически в случае когда
рассчитывают весьма малые смещения заготовок в прецизионных
приспособлениях. В остальных случаях при расчете приспособлений на точность
значения Ез принимают по таблицам 2 5.
Рисунок 3 - Схема образования погрешности установки приспособления на
Погрешность установки приспособления на станке Еу возникает из-за
зазоров между направляющими шпонками или установочными пальцами
приспособления и Т-образными пазами или отверстиями стола станка что
характерно для фрезерных расточных и других приспособлений (рисунок 3).
Для уменьшения этих погрешностей рекомендуется точнее изготавливать
посадочные места а элементы для базирования приспособлений как можно
дальше друг от друга [5]. Погрешность установки вращающихся приспособлений
на токарные зубофрезерные и другие станки зависит от точности их
базирования в гнёздах станка (конусное отверстие шпинделя центральное
отверстие поворотного стола центрирующий поясок планшайбы станка и др.).
Расчет Еу в каждом конкретном случае следует вести по схеме установки
приспособления на станке (таблица 6).
Погрешность положения отверстий En связанная с перескоком и смещением
обрабатывающего инструмента возникает из-за неточности изготовления
направляющих элементов приспособления (рисунок 4). Для уменьшения износа
направляющей втулки между ее нижним торцом и поверхностью заготовки
предусматривается зазор m (при обработке чугуна и других хрупких материалов
m=(0.3 0.5)d при обработке стали и вязких материалов m=d; при
зенкеровании m=03d).
где S - односторонний максимальный радиальный зазор между втулкой и
инструментом; d – диаметр инструмента; L – длина направляющей втулки.
Рисунок 4 – Схема образования погрешности связанной с перекосом
Погрешность положения заготовки возникающая в результате изнашивания
элементов приспособления ЕИ характеризует изменение положения рабочих
поверхностей установочных элементов в результате их изнашивания в процессе
эксплуатации приспособления. На интенсивность изнашивания установочных
элементов влияют их размеры конструкция материал и масса обрабатываемой
заготовки состояние ее базовых поверхностей.
Износ установочных элементов определяется:
- для опор с малой поверхностью контакта
- для опор с развитой поверхностью контакта
где 1 2 – постоянные зависящие от вида установочных элементов
определяемые по таблице 7; N - количество контактов заготовки с опорой за 1
Последним расчетным факторам при расчете приспособления на точность
является экономическая точность обработки (определяется по таблицам
Таблица 1 - Погрешность базирования при установке в приспособлениях.
Базирование Схема установки Погрешность базирования для
По центровым [pic] [pic]
отверстиям на [pic]
На плавающий [pic] [pic]
По внешней [pic] [pic]
самоцентрирующемс (при параллельном подрезании
я патроне с торцов)
В призме при [pic] [pic]
На плоской [pic] [pic]
В призме при [pic] [pic][pic][pic]
По отверстию на [pic] При установке оправки на
жёсткой оправке плавающий передний центр
со свободной гильзу или патрон по упору.
На разжимной [pic] При установке оправки на
оправке на жёсткий передний центр.
жёсткой оправке с [pic][pic]
По двум [pic] [pic]
На плоскости при [pic] [pic]
обработке уступа [pic] [pic]
Таблица 2 - Погрешность закрепления заготовок Ез при установке на опорные
Характеристика базовой Поперечные размеры заготовки
Холоднотянутая калиброванная
- в песчаную форму 180
- в песчаную форму 55
Для угла : 2arctg(SL)
Продолжение таблицы 6
№1 2 3: 015-03 мм; №4 5:
-04 мм; №6: 025-05 мм.
Для метрического конуса №80: 025-05
мм; №100 200: 03..06 мм;
В направлении оси Х: 001-003 мм;
Оси Y: значение s; Для угла : 2α
Для угла : arctg(SL);
Для угла : 2arctg(001-003L)
Примечание. Обозначения на рисунках: 1 – шпиндель 2 – приспособление
– конус 4 – центр 5 – деталь 6 – стол станка 7 – плита
приспособления 8 – кондуктор.
Таблица 7 - Значение коэффициентов для различных установочных элементов.
Установочные Материал установочных элементов
Стали 20 45 20ХУглеродистые Твердые сплавы
- сферической 05..20 04..08 006..025
- рифленой 06..25 - -
- плоской 04..08 - -
Призмы 03..08 025..07 0035..0095
Пальцы ромбические 02..06 015..05 0025..007
Пластины опорные 0002..0004 00015..00035 000025..000045
Пальцы 0001..0002 00008..00018 000012..000023
Таблица 8 - Экономическая точность обработки наружных цилиндрических
Вид обработки Квалитет
Обтачивание на токарных станках
- отделочное повышенной 10
Таблица 9 - Экономическая точность обработки внутренних цилиндрических
- без кондуктора 12-13
Зенкерование и растачивание
Продолжение таблицы 9
- однократное стали 9
- однократное чугуна и отделочное 8
- отделочное чугуна и повышенной 7
- повышенной точности чугуна 5-6
Таблица 10 - Экономическая точность обработки плоскостей.
Фрезерование и строгание
- черновое стали 12-13
- черновое чугуна и чистовое стали 11
- чистовое чугуна 10
- отделочное чугуна 8
- отделочное стали 9
Таблица 11 - Экономическая точность обработки фасонной фрезой.
Длина поверхности мм Погрешность размера (мкм) при обработке фрезой
Таблица 12 - Экономическая точность обработки торцевых поверхностей.
Диаметр заготовкиПогрешность размера мкм.
обтачивание шлифование
черновоечистовое черновое чистовое
до 500 150 70 30 20
Таблица 13 - Экономическая точность фрезерования выступов и пазов.
Ширина выступов и Погрешность (мкм) при обработке фрезой
Таблица 14 - Экономическая точность обработки при одновременном
фрезеровании параллельных поверхностей дисковыми фрезами.
Расстояние между Погрешность (мкм) при обработке фрезой
до 50 50..80 80..120
свыше 100 60 80 100
Таблица 15 - Экономическая точность обработки резьбы.
Способ получения резьбы Поле допуска резьбы
наружной внутренней
На токарно-винторезных станках:
- призматическими и дисковыми 4h 4h..5H
однопрофильными резцами.
- гребенками 4h 4h..5H
- вихревым способом 4h 4h..5H
На револьверных станках и автоматах 8g 7H
На токарных автоматах плашками 8g -
На сверлильных станках метчиками в:
- сквозных отверстиях - 6H
- глухих отверстиях. - 7H
Продолжение таблицы 15
Нa универсальных и резьбофрезерных станках:
- дисковой фрезой 6g -
- червячной фрезой 8g -
На шлифовальных станках:
- однониточным кругом 6g -
- многониточным кругом 4H -
- плоскими плашками роликом 8g -
- роликовой головкой 6g 7H
Таблица 16 - Экономическая точность обработки пазов и шпоночных
канавок шпоночной фрезой.
Ширина паза или шпоночной Погрешность (мкм) при обработке
Таблица 17 - Экономическая точность соосности расположения поверхностей тел
Способ обработки Отклонение от соосности мкм
Обтачивание и шлифование наружной поверхности в центрах
- с одной установки 100
- с двух установок 150
Растачивание и шлифование внутренней поверхности
- в центрах на оправках 50
Таблица 18 - Экономическая точность различных способов обеспечения
перпендикулярности оси отверстий относительно плоскости.
Способ обработки Отклонение на длине L=100 мм мкм
- по кондуктору 100
Растачивание на токарном станке при установке заготовки
- по индикатору 300
На вертикально-фрезерном станке 50
2. Получить у преподавателя схему установки заготовки в приспособлении и
чертеж приспособления.
3. Рассчитать погрешность приспособления согласно методическим указаниям.
2. Схема установки заготовки в приспособлении.
4. Расчет погрешности приспособления
1. Что включает в себя понятие «погрешность установки заготовки».
2. Что такое погрешность базирования заготовки ?
3. Что такое погрешность закрепления заготовки и какими факторами
определяется её величина?
4. Как при расчете точности приспособления учитывается износ установочных
5. Как рассчитывается погрешность установки приспособления на станке.
6. Как в расчете точности приспособления учитывается экономическая
Библиографический список
Андреев Г.Н. Проектирование технологической оснастки
машиностроительного производства Г.Н.Андреев В.Ю.Новиков
А.Г.Схиртладзе; Под ред. Ю.М.Соломенцева. – М.: Высш. шк. 2001.-
Ансеров М.А. Проектирование приспособлений для металлорежущих станков
М.А.Ансеров. - Л.: Машиностроение 1979. -656с.
Горохов В.А. Проектирование и расчет приспособлений В.А. Горохов. -
Минск: Вышейш. шк. 1986.-238с.
Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений В.С. Корсаков. -
М.: Машиностроение 1983. - 277с.
Микитянский В.В. Точность приспособлений в машиностроении В.В.
Микитянский. - М.: Машиностроение 1984.- 128с
Переналаживаемая технологическая оснастка Под ред. Д.И. Полякова -
М.: Машиностроение 1988.-256с.

№10.cdw

Материал-заменитель -
Неуказанные литейные уклоны не более 3
радиусы 5 мм допуск на толщину стенки
Точность отливки 11-0-0-11 ГОСТ 26645-85.
Допускаются на поверхн. детали кроме резьбовых и
посадочных отв. и привалочных поверхн. наличие отдельных не
выходящих на края раковин наибольшим измерением до 4 мм
глубиной не более одной трети толщины стенки в количестве до
Допускается технологическая сетка на наружных литых
поверхн. с шагом до 20 мм высотой до 15 мм;
Допускаются дефекты на литых поверхностях глубиной до 2
мм высотой до 15 мм.
Допускается исправление литейных дефектов превышающих
допустимые газо- или электросваркой с последующей зачисткой
или заделкой пастой АСТ 79-69-62 или пайкой.
Неуказанные предельные отклонения размеров механически
обрабатываемых поверхн. H14 h14
Обработку по размерам в квадратных скобках производить
совместно с дет. 078.505.0.0106.00.
Детали маркировать одним заводским номером и применять
При обработке поверхн. Е допускается:
подрезание ребер Ж (7 мест) на глубину не более 5 мм;
врезание в поверхн. З на глубину не более 5 мм.
Допускается нарезание резьбы И:
от поверхн. Г на глубину 18 мм не менее;
от поверхн. Е на глубину 28 мм не менее.
Покрытие до механической обработки грунтовка ФЛ-03К (1)
Маркировать Ч шрифтом 8-Пр3 ГОСТ 26.008-85.
Остальные ТТ по ТУ 052.002-89.

№8 (2).cdw

Рифление сетчатое 12
ГОСТ 21474-75 (h=06)
Остальное см. рис. 1

№13.cdw

Термообработка витков червяка шлицевой части и поверхностей А и Б током высокой
частоты глуб. слоя h 08 12 мм. 48 56 HRC.
Овальность и конусообразность поверхностей А- не более 0008 мм. Б-не более 0007 мм.
*- Размер обеспечить инструментом.
Делительный угол подъёма
Направление линии витка
Измерительная высота
Предельные отклонения осевого шага
Зацепляется с деталью
СТ-7-х СТ СЭВ 311-76

№8.cdw

Рифление сетчатое 12
ГОСТ 21474-75 (h=06)
Остальное см. рис. 1

Рисунки к лекциям Ст.Присп..doc

[pic][pic][pic][pic][pic][pic]

Варианты КП.doc

заданий к курсовой работе по дисциплине «Технологическая оснастка
механосборочного производства
№ № Материал детали № Программа
Варианта детали поверхности выпуска штгод
1 ЛАЖМц.66-6-3-2 1 1000
13 Сталь 20Х13 1 10000
11 Сталь 40Х 2 4000
4 Сталь 20Х2Н9А 1 1000
6 Бр.КМц 3-1 1 10000
5 Сталь 12Х18Н10Т 1 800
12 Сталь 37ХМЮА 1 20000
12 Сталь30ХН2ВФА 2 1000
14 Сталь 10Г2 1 800
15 Сталь 13Х14Н3В2ФР 1 37000
8 Бр.ОЦС 5-5-5 1 10000
10 БрАМц9-2Л 3 60000
14 Сталь 65Г2 2 15000

№6 (2).cdw

Варианты РГЗ.doc

заданий к расчетно-графической работе
по дисциплине «Технологическая оснастка
механосборочного производства
Варианта детали поверхности

№3.cdw

Материал-заменитель -
Неуказанные литейные уклоны не более 3
радиусы 5 мм допуск на толщину стенки
Точность отливки 11-0-0-11 ГОСТ 26645-85.
Допускаются на поверхн. детали кроме резьбовых и
посадочных отв. и привалочных поверхн. наличие отдельных не
выходящих на края раковин наибольшим измерением до 4 мм
глубиной не более одной трети толщины стенки в количестве до
Допускается технологическая сетка на наружных литых
поверхн. с шагом до 20 мм высотой до 15 мм;
Допускаются дефекты на литых поверхностях глубиной до 2
мм высотой до 15 мм.
Допускается исправление литейных дефектов превышающих
допустимые газо- или электросваркой с последующей зачисткой
или заделкой пастой АСТ 79-69-62 или пайкой.
Неуказанные предельные отклонения размеров механически
обрабатываемых поверхн. H14 h14
Обработку по размерам в квадратных скобках производить
совместно с дет. 078.505.0.0104.00.
Детали маркировать одним заводским номером и применять
При обработке поверхн. Р С (5 мест) и Т (2 места)
допускается подрезание ребер на глубину не более 5 мм
Покрытие до механической обработки грунтовка ФЛ-03К (1)
Маркировать Ч шрифтом 8-Пр3 ГОСТ 26.008-85.
Остальные ТТ по ТУ 052.002-89.

Гайка.cdw

Цементация поверхности
специальной резьбы 15 2мм HRC 58 63

№14.cdw

Зубья закалить до 50 55 HRC
Неуказанные радиусы скругления R=1 мм
Неуказанные предельные отклонения размеров вала h12 отверстия
H12 остальные по IT142
Делительный диаметр колеса
Модуль зубьев синхронизатора
Число зубьев синхронизатора
делительный диаметр зуб. м

№15.cdw

Точность отливки 6-4-5-6 ГОСТ 26645-85.
Неуказанные литейные радиусы впадин 25 мм max выступов
Неуказанные литейные уклоны: 1 2
Неукананные предельные отклонения по ОСТ37.001.246-82.
Маркировать Чл Мл по ГОСТ 2171-90 шрифтом 3 Пр-3
ГОСТ 26.008-85 высотой 02 04 мм.
За счет литейного уклона допускается увеличение диаметра
указанных отверстий до 75 мм.
Отливка должна быть герметичной при давлении охлаждающей
жидкости 006 МПа (06 кгссм
). Обеспечить технологией литья.
Остальные технические требования по ДСТУ 3015-95 группа

№9.cdw

№12.cdw

Центр. отв. ГОСТ 14034-74
НВ 207 255 кроме мест указанных особо.
Неуказанные предельные отклонения размеров по СМ7.
Допуск перпендикулярности общей оси пов. В и Д относительно
общей оси отв. А и Е 02 мм на длине 100 мм. Допуск пересечения
Допуск перпендикулярности оси отв. А и Е относительно пов. Б
Допуск радиального биения поверхности В относительно оси
Позиционный допуск осей отв. И 015 мм в радиусном выражении.
База - отв. А и Е (допуск зависимый).
* размеры для справок.

№15 (2).cdw

Точность отливки 6-4-5-6 ГОСТ 26645-85.
Неуказанные литейные радиусы впадин 25 мм max выступов
Неуказанные литейные уклоны: 1 2
Неукананные предельные отклонения по ОСТ37.001.246-82.
Маркировать Чл Мл по ГОСТ 2171-90 шрифтом 3 Пр-3
ГОСТ 26.008-85 высотой 02 04 мм.
За счет литейного уклона допускается увеличение диаметра
указанных отверстий до 75 мм.
Отливка должна быть герметичной при давлении охлаждающей
жидкости 006 МПа (06 кгссм
). Обеспечить технологией литья.
Остальные технические требования по ДСТУ 3015-95 группа

№13 (2).cdw

Термообработка витков червяка шлицевой части и поверхностей А и Б током высокой
частоты глуб. слоя h 08 12 мм. 48 56 HRC.
Овальность и конусообразность поверхностей А- не более 0008 мм. Б-не более 0007 мм.
*- Размер обеспечить инструментом.
Делительный угол подъёма
Направление линии витка
Измерительная высота
Предельные отклонения осевого шага
Зацепляется с деталью
СТ-7-х СТ СЭВ 311-76