Определение схемы зажима объекта

Силовое замыкание для закрепления заготовки в нашем случае должно быть направлено на горизонтальную установочную плоскость.

Для надежного обеспечения определенности базирования объекта рекомендуется силовое замыкание направлять на каждую из силовых опор. Однако для упрощения приспособления желательно прикладывать силы зажима на одну координатную плоскость, построенную на установочной базе. Эту точку приложения силы выбираем равноудаленной от каждого из установочных элементов.

Так как заготовка имеет небольшую массу и силы, возникающие при обработке, приводят к нарушению положения заготовки, то необходимо применить зажимное устройство.

Зажимное устройство предназначено для устранения возможности вибрации или смещения заготовки относительно установочных элементов приспособления под действием собственного веса и сил, возникающих в процессе обработки.

Используем в качестве зажимного устройства комбинированный зажим с пневматическим приводом (рис.2.3). Принцип его действия таков. При подаче сжатого воздуха в нижнюю часть пневмокамеры мембрана 8 прогибается и шток 7, жестко связанный с мембраной, поворачивая рычаг-усилитель 6 на оси, правое его плечо поднимает, а левое - опускает. Рычаг 6 левым плечом опускает стержень 5 с планкой 4 и планка левым плечом зажимает заготовку 3, установленную на опорах 1. При подаче сжатого воздуха в верхнюю часть пневмокамеры мембрана 8 прогибается вниз, и шток 7 поворачивая рычаг-усилитель 6 на оси, перемещает правое его плечо вниз, а левое - вверх. В этом случае рычаг левым плечом поднимает стержень 5, и он прекращает нажим на планку 4 и деталь освобождается. Пружина 2 поднимает прихват 4 и прижимает его к верхней головке стержня 5.

 

Рис. 2.3. Схема комбинированного зажима с пневматическим приводом

Основные расчеты приспособления

 

Основными расчетами приспособления являются расчет сил зажима, определение параметров силового привода и расчеты точности.

Расчет сил зажима

Расчет сил зажима произведем, решив задачу статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних сил.

Для этого, во-первых, вычислим силы резания и их моменты, возникающие при сверлении детали, по формулам теории резания металла.

При сверлении на деталь действует осевая сила P вдоль оси сверла и момент резания М_кр, которые рассчитаем по следующим эмпирическим формулам

 

М_кр = 10·С_м·D²·S^Y·K_р, Н·м

Р = 10·С_р·D·S^Y·K_р, Н,

 

где D = 8 мм - диаметр сверла,

S = 0.14 мм/об - подача,

K_p = (σ / 750) ^0.76 = (570 / 750) ^0.76 ≈ 0.8 - коэффициент, учитывающий прочностные свойства обрабатываемого материала,

С_р = 95 - поправочный коэффициент,

С_м = 0.038 - поправочный коэффициент,

Y = 0.75 - поправочный коэффициент.

Получаем

 

М_кр = 10 · 0.038 · 8² · 0.14^0.75 · 0.8 ≈ 4.5 Н·м,

Р = 10 · 95 · 8 · 0.14^0.75 · 0.8 ≈ 1390 Н.

 

Найденное значение сил резания для надежности зажима заготовки умножают на коэффициент запаса К, величина которого зависит от условий обработки деталей на станке:

К = К₀ · К₁ · К₂ · К_3,гдеК₀ = 1.5 - гарантированный коэффициент запаса,

К₁ = 1 - коэффициент, учитывающий величину силы резания в зависимости от обработки,

К₂ = 1.1 - коэффициент, учитывающий затупление инструмента,

К₃ = 1 - коэффициент, учитывающий прерывистость резания.

Получаем

К = 1.5 · 1 · 1.1 · 1 = 1.65.

 

Рис. 2.4. К расчету силы зажима

 

Во-вторых, определим силу Q, необходимую для зажима заготовки, для чего составим уравнение статического равновесия твердого тела. Расчет проведем для первого отверстия (рис.2.4). На тело действуют сила резания P и сила закрепления заготовки Q. Тело будет находиться в состоянии равновесия, если будет выполняться равенство

 

K · M_кр = f₂ · P/3 · r₁ + f₂ · P/3 · r₂ + f₂ · P/3 · r₃ + f₂ · Q/3 · r₁ + f₂ · Q/3 · r₂ + f₂ · Q/3 · r₃ + f₁ · Q · r₄

 

Откуда

 

Q = [K · M_кр - f₂ · P/3 · (r₁ + r₂ + r₃)] / [f₂/3 · (r₁ + r₂ + r₃) + f₁ · r₄] (2.1)

 

где f₁ = f₂ = 0.1 - коэффициенты трения между поверхностями заготовки и установочными и зажимными элементами;

r₁, r₂, r₃, r₄ - соответствующие длины плеч.

Для первого отверстия r₁ = 33 мм, r₂ = 21 мм, r₃ = 79 мм, r₄ = 46 мм, а значение силы зажима, рассчитанное по формуле 2.1, Q ≈ 140 H.

Для второго отверстия r₁ = 13 мм, r₂ = 36 мм, r₃ = 52 мм, r₄ = 22 мм, а значение силы зажима, рассчитанное по формуле 2.1, Q ≈ 493 H.

Поэтому для надежной фиксации заготовки в приспособлении необходимо приложить силу зажима Q = 500 H.

Для того чтобы создать такое зажимное давление на заготовке, необходимо приложить на шток пневмокамеры силу (рис.2.3)

 

W = Q·l₃· (l₁ + l) / (l₂ · l · η)

 

где η - коэффициент, учитывающий трение в шарнирных соединениях и в пневмокамере; l₂ и l₃ - длины плеч рычага-усилителя;

l₁ и l - длины плеч прижимного рычага (планки).

Принимаем η = 1, l₁ = 50 мм, l₂ = 120 мм, l₃ = 120 мм, l = 50 мм. Тогда

 

W = 500 · 120 · (50 + 50) / (120 · 50 · 1) = 1000 H.