Такие механизмы применяются для центрирования как по наружному, так и по внутреннему диаметру. Точность базовых поверхностей закрепляемых деталей должна быть не ниже 7…9 квалитетов. Точность центрирования 0,01 мм. На рис. 4.106 показана схема гидропластового самоцентрирующего механизма.
Рис. 4.106. Гидропластовый патрон.
В корпус 3 запрессована тонкостенная втулка 1 в горячем состоянии. Между корпусом и тонкостенной частью втулки расточена кольцевая замкнутая полость, заполненная гидропластом 2. Винтом 5 через плунжер 4 создается давление р, которое деформирует тонкостенную часть втулки, центрирующую и зажимающую заготовку.
При проектировании механизмов с гидропластом рассчитываются:
1)параметры упругих тонкостенных втулок;
2)размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным приводом;
3)размеры плунжеров, диаметры цилиндра и ход поршня у приспособлений с механизированным приводом.
Все данные для расчета приведены в книжке Ансерова М. А. «Приспособления для металлорежущих станков».
Для изготовления тонкостенных втулок применяют стали марок У7А и 30ХГС, которые термообрабатываются до твердости HRC 35…40.
Пневмо- и гидроприводы. Расчет сил зажима. Преимущества и недостатки. Область применения.
Пневматические приводы
Пневматические приводы в современном производстве получили широкое распространение.
Преимущества пневмоприводов: быстрота действия (0,5…1,5 с);постоянство силы зажима в течение всей обработки;регулировка зажимной силы в нужных пределах с помощью регулятора давления, что особенно важно при обработке нежестких деталей;удобство обслуживания;простота конструкции;облегчение труда.
Недостатки: недостаточная плавность перемещения рабочих органов;большие габариты из-за низкого давления воздуха;шум при выпуске воздуха из силовых агрегатов;большая стоимость энергии сжатого воздуха по сравнению с электроэнергией при выполнении той же работы.
Пневматический привод приводится в действие сжатым воздухом из сети компрессорной станции.
Пневмоприводы состоят из силового узла, пневматической аппаратуры и воздухопроводов.
В качестве силового узла применяется цилиндр с поршнем или камера с диафрагмой. Поэтому приводы делятся на поршневые (а) и диафрагменные (б)
(рис. 4.107).
a) Б)
Диафрагменные пневмокамеры имеют ряд преимуществ перед пневмоцилиндрами:
1) у камер одностороннего действия отсутствуют уплотнения, и исключается утечка воздуха, не требуют за собой ухода;
2) камеры компактны и имеют небольшой вес, изготовление их проще и дешевле;
3) диафрагмы долговечны – они выдерживают более 600 000 циклов, а уплотнения для цилиндров служат лишь 10 000 циклов.
Основные недостатки пневмокамер:
1) малый ход штока (до 35…40 мм для тарельчатых диафрагм, до 15 мм – для дисковых);
2) непостоянство развиваемого усилия.
Диафрагмы изготавливают из:
- ткани в 4-5 слоев (толщиной 6-7мм), пропитаны маслостойкой резиной;
- из листовой резины (4-5мм);
- из стали 60С2А толщиной 1,5мм (дисковые диафрагмы).
Пневмоприводы могут быть: одностороннего действия (с возвратом штока в исходное положение с помощью пружин) и двухстороннего.
По методам компоновки с приспособлениями приводы могут быть:
- прикрепляемые; - встроенные; - универсальные или агрегатированные.
Прикрепляемые приводы – это нормализованные узлы, которые прикрепляются к корпусу приспособления.
Их легко менять. Используются в массовом и серийном производствах. Прикрепляемые приводы нормализованы 3-х типов, отличающихся элементами для их закрепления на корпусе приспособления:
1) неподвижные – крепятся с помощью ножек или фланцев;
2) качающиеся – имеют специальное ушко;
3) вращающиеся.
Последние применяются для закрепления деталей на токарных и круглошлифовальных станках, а также на поворотных столах многопозиционных агрегатных станков. Крепятся они на заднем конце шпинделя станка посредством переходной планшайбы. Пневмоцилиндр вращается вместе со шпинделем станка, а муфта обеспечивающая подачу воздуха, не вращается.
Нормализованы цилиндры с диаметром от 20 до 300мм, и пневмокамеры – от 175 до 400 мм.
Встроенные приводы делаются заодно с корпусом приспособления. Эти приводы специальные, создают компактность приспособлений, но затрудняют ремонт. В них нормализованы поршни, штоки, уплотнения. Применяются в крупносерийном и массовом производствах.
Универсальные и агрегатированные приводы полностью выделены в самостоятельный агрегат и многократно используются в компоновках с различными приспособлениями. Нормализованы несколько типов таких приводов. Применяются в серийном производстве.
Приводы одностороннего действия применяются в следующих случаях:
1) когда не требуется большой ход поршня;
2) когда сила зажима передается либо непосредственно на деталь или рычаг, т.е. когда не требуется большой силы для отвода зажимных элементов в исходное положение.
Сила на штоке цилиндра одностороннего действия рассчитывается по формуле:
Q = p 
η - q; где р – давление в пневмосети; D – диаметр поршня; η = 0,96-0,97 – КПД цилиндра; q – сопротивление предельно сжатой пружины обратного хода.
При расчете силы на штоке пневмокамеры с достаточной для практики точностью можно считать, что камера развивает такое же усилие, что и цилиндр диаметром Dср = 
(D – диаметр диафрагмы, d – диаметр жесткого фланца крепления штока):
Q = p 
)2 η – q.
Приводы двухстороннего действия (рис. 4.108) применяются в следующих случаях:
1) когда требуется большой ход поршня;
2) когда требуется значительное усилие на возврат в исходное положение зажимных элементов;
3) когда оба хода должны быть рабочими.
Сила на штоке рассчитывается по следующим формулам:
а) для цилиндра
на прямом ходе Q = p η;
на обратном ходе Q = p (D2 – d12) η;
б) для пневмокамеры
на прямом ходе Q = p 
(D + d)2 η;
на обратном ходе Q = p 
η;
где d1 - диаметр штока.
Рис. 4.108. Пневмоцилиндр двухстороннего действия.
Для увеличения зажимного усилия без увеличения диаметра цилиндра применяют сдвоенные и строенные пневмокамеры и цилиндры. Усилие на штоке определяется аналогично указанному выше.