Расчет силы зажима в кулачковом патроне

Практическое занятие №11

Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определиться с его конструкцией. В данном патроне применим конструкцию клино-рычажного зажимного механизма. Данный механизм выбран не случайно. Он позволяет, во-первых, создать необходимое усилие зажима заготовки при определенном усилие на штоке гидроцилиндра, а во-вторых, сама конструкция патрона предопределяет применение именно этого зажимного механизма.

Клино-рычажный механизм представляет собой клин с определенным углом, который упирается в неравноплечие угловые рычаги, смонтированные в корпусе патрона на неподвижных осях. При расчете клино-рычажного зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку [22]:

, (2.8)

где i_c – передаточное отношение по силе зажимного механизма (выигрыш в силе), i_с = А/Б;

А и Б – плечи рычага, А = 80 мм, Б = 40 мм.

W – усилие зажима на кулачках; W = 9487,3 Н;

h - КПД рычажного зажимного механизма, h = 0,9;

a - угол скоса клина, a = 20°;

j - угол трения, j = 5°.

Передаточное отношение для клинорычажного механизма равно:

, (2.9)

Согласно формуле (9.8):

Клинорычажный зажимной механизм рекомендуется применять в патронах, наружный диаметр которых менее 200 мм, при больших диаметрах предпочтение отдается рычажному зажимному механизму.

На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:

Д_п @ d₂+2H_к, (2.10)

где Н_к – длина постоянного кулачка.

Д_п @ 10+2*62 = 134 мм.

Расчет силового привода

Для создания исходного усилия Q используется силовой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкции можно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем и муфту для подвода рабочей среды. В качестве приводов наибольшее применение получили пневматический и гидравлический вращающиеся цилиндры.

В данной работе вначале следует попытаться применить пневматический привод, так как в любом производстве имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндра определяется по формуле [22]:

, (2.11)

где Р – избыточное давление воздуха, принимаемое в расчетах равным 0,4 МПа.

В конструкции станка 16К20Ф3 можно встроить силовой привод с диаметром поршня не более 120 мм, Если при расчете по вше указанной формуле диаметр поршня получится более 120мм, то следует применять гидравлический привод, где за счет регулирования давления масла можно получить большие исходные усилия. При заданном усилии Q подбираем давление масла (Р_г = 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 МПа), чтобы диаметр поршня не превышал 120мм.

– для пневмопривода.

Следовательно, в качестве привода, для данного патрона, принимаем пневмоцилиндр стандартного диаметра D = 100 мм.

Ход поршня цилиндра рассчитывается по формуле:

S_Q = S_W / i_п,, (2.12)

S_Q = 5 / 2=2,5.

где S_W – свободный ход кулачков, который можно принять равным 5 мм;

i_п = 1/i_К – передаточное отношение зажимного механизма по перемещению. Значение S_Q принимать с запасом 10…15 мм.

Принимаем пневматический цилиндр с D = 100 мм, а S_Q = 20 мм.

Погрешность установки определяется по формуле:

,

где ε_б – огрешность базирования, равная при данной схеме нулю, так как измерительная база используется в качестве технологической.

ε_з – погрешность закрепления – это смещение измерительной базы под действием сил зажима ().

ε_пр – погрешность элементов приспособления, зависящая от точности их изготовления.

,

где ω_АΔ – колебания замыкающего размера А_Δ.

Δ₁ – погрешности из-за колебания зазоров в сопряжении центра вставленного в гнездо крышки (Δ₁ = S_нб- S_нм).

Таким образом:

;

.

Погрешность установки не должна превышать величин:

для черновой обработки – ε_у^доп = z_min^шл (z_min^шл – минимальный припуск на шлифование); ε_у^доп = 0,05 мм.

ε_у^доп = 0,05 мм > ε_у = 0,034 мм, следовательно, патрон разработан, верно, и может использоваться на 15-й токарной (чистовой) операции.