Расчет станочных приспособлений с эксцентриковыми приводами зажимных устройств

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получить практические навыки применения и расчета станочных приспособлений с эксцентриковыми приводами зажимных устройств.

2.теоретический раздел

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 0, 8- 1, 2 мм и затем закаливают до твердости НRС 55-60; 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: δ - 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 заготовки, н.

Если нет ограничения для угла поворота эксцентрика, то его эксцентриситет:

.

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, н/м в среднем j = 118 МН/м.

Приняв S₁= 0, 2-0, 4 мм и S₂ = 0, 1-0, 5 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 .

При е < ρ ′ .

где r - радиус цапфы эксцентрика мм; Δ - толщина перемычки, мм; ρ ′ - радиус круга трения, мм.

Величины ρ ’ и r определяют из равенства:

.

где f=0, 12-0, 15 - 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; σ _см = 5, 88 ∙ 10² допустимое напряжение на смятие, Мн/м²:

.

Для полусухих поверхностей α =6-8°; f=0, 18-0, 2. Угол поворота эксцентрика соответствующий наименее выгодному для самоторможения эксцентрика положению, α =90°+ φ.

Ширина рабочей части эксцентрика:

.

где W - сила зажима детали, н; Е=1, 96 ∙ 10⁵ - модуль упругости материала эксцентрика, МН/м²; R - радиус наружной поверхности эксцентрика, мм; σ _см =5, 88 ∙ 10² - допустимое напряжение на смятие, Мн/м².

Условие самоторможения эксцентрикового зажима получается при . Отношение 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. Порядок выполнения работы

3.1. Изучить настоящее методическое пособие

3.2. Получить у преподавателя схему закрепления заготовки в приспособлении и значение силы резания.

3.3. Рассчитать потребное усилие закрепления заготовки.

3.4. Рассчитать конструктивные размеры силового привода приспособления.

3.5. Сформулировать выводы по работе

4. Содержание отчета

4.1. Цель работы.

4.2. Схема закрепления заготовки в приспособлении.

4.3. Исходные данные.

4.4. Расчет потребного усилия закрепления заготовки.

4.5. Расчет конструктивных размеров силового привода

4.6. Вывод

5. Контрольные вопросы

5.1. Область применения эксцентриковых зажимных устройств.

5.2. Материалы, применяемые для изготовления эксцентриков.

5.3. Условие самоторможения эксцентрика.

5.4. Порядок расчета эксцентрика.

5.5. Как определяется радиус цапфы эксцентрика?

5.6. Как определяется ширина эксцентрика?