<'■ (n i^'/t
i ■ "■(
i lo^cpiii'i'i» книгу не ni mime
/туям if
чачпачетло термшу
T"
?€2,
f(Z>
О
Т. Ф. Терликова,
А. С. Мельников,
3, И. Баталов
^.x/; У- сб/t
конструиров
зриспособлс
;; . [n'liHi'го шгци'!гьноги tiu;t;j'<'>'.i,ii!-ri СССР
в кичгс1<',г ч'ибчпго погоб'П о i\ '-;;,•;-■";oj
W
Люднее кМашиносгроение» 1980

\ —hFotji а в л tHHE^» r■ 0
Введение
Глава I. Назначение и классификация приспособлений
механосборочного производства . . .
§ 1. Назначение приспособлений . .
§ 2. Классификация приспособлений ,
Глава II. Установка заготовок в приспосблении
§ 1. Типовые схемы базирования заготовок
§ 2. Влияние приспособления на погрешность обработки .. .
§ 3. Методика назначения норм точности приспособлений
Глава III. Типовые схемы установки и конструкции установочных
элементов
§ 1. Классификация опор
§ 2. Установка заготовок по плоским базовым поверхностям
§ 3. Установка заготовок по цилиндрической поверхности
и перпендикулярной к ее оси плоскости
§ 4. Установка заготовок по двум отверстиям и плоскости
§ 5. Установка заготовок по центровым отверстиям
Глава IV. Зажимные механизмы приспособлений
§ I. Требования, предъявляемые к зажимным механизмам
§ 2. Методика расчета сил зажима
§ 3. Расчет силы зажима при различных схемах установки . . .*
§ 4. Классификация зажимных механизмов
Глава V. Установочно-зажимные механизмы приспособлений . . .
§ 1. Принцип действия механизмов
§ 2. Классификация самоцентрирующих механизмов ....
§ 3. Механизмы с упругодеформируемыми элементами . . .
Глава VI. Силовые приводы
§ 1. Назначение силовых приводов
§ 2. Пневматические, гидравлические, пневмогидравличес-
кие и вакуумные приводы
§ 3. Электромеханические, электромагнитные и магнитные
приводы
§ 4. Центробежно-инерционные приводы и приводы от
движущихся частей станка и сил резания
Глава VII. Элементы приспособлений для определения положения
направления инструментов. Корпуса. Методика
проектирования специальных приспособлений . .......
§ 1. Классификация элементов приспособлений
§ 2. Шаблоны, установы и кондукторные втулки ......
§ 3. Копиры
§ 4. Корпуса приспособлений
§5. Методика проектирования специальных приспособлений'
Глава VIII. Нормализация и стандартизация приспособлений . . .
§ I. Требования к проектированию приспособлений .....
§ 2. Систе?,1а универсально-наладочных приспособлений . . .
§ 3. Система универсально-сборочных приспособлений ....
§ 4. Приспособления к станкам с программным управлением
Г л а в а IX. Механизация и рвтоматнзация приспособлений .....
Список литературы ...,...,.
/

1.1.к :и.г.!
1.4!.
УДК (Ш1 !l|.OOI.L'.002.r>4(075..
Т35
31304-146
038(0l)-80
МП № 1795
Редактор д-р техи паук Н. М.' Капустин
Рецензенты: кафедра технологии механосборочного
производства МВТУ им. Н. Э. Баумана, ипж. А. А. Панов
Терликова Т. Ф. и др.
Основы копетрупронаппя приспособлений:
Учеб. пособие для машиностроительных вузов./
Т. Ф. Тсрлнконп, Л. С. Мельников, В. II.
Баталов. — М.: Машиностроение, HW0.— 119с, ил.
25 к.
-146-80. 2703000000
БВК 34.42
6П4.6.08
уЦвЗо*-
Тамара Феоктистовна Терликова, Александр Сергеевич Mej иков,
Виктор Иванович Баталов
ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Рсл ;iK I и|) Г. С. Т;и"алусва
"Ifxini'H'i ми- im-;i;ikt()|1].i Т. С. Старых, И. В. Балашова
l(ci|i|ich I up Л. II. (Норова
(>d.'i()/M\,-i \y/i«)/i.niik;i В. H. Столярова
г\Х
(:'1'1"" " и.мм.р .'.ч 11.7!). Подписано в печать 20 02.80. Т-00858. Формат 60x90'/,,
Iivm;iim Tiii[ui|,.n|i,kri.,i № х Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 7,5.
V'i ii 1Д. л н:::> I Щ1.1Ж 17 000 экз. Заказ И95. Цена 25 к.
IImiiimmii.c-iiiii «Мишин.кчросчше». 107885, Москва, ГСП-6, 1-й Басманный пер., 3
Mcii'iKiniii.n |i.ii|iii!i JV. I (.нкппплпграфпрома Государственного комитета СССР
"" 'ГЦ'; и ими-ii.i in. пп>||||р.'|(|чп| к книжной торговли
1'."1И.||. Мш'1-.ii.i, |, llrpc-iii-.'Hiiin.iiii ул., /|U
I.
Ь|ЬЛЮТЕпА
ЧариМмыюго фЫая^
Издательство «Машиностроение», 1980 г.
ВВЕДЕНИЕ
()чю1;пую группу технологической оснастки составляют
приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машино-
проеппи называют вспомогательные устройства к технологическому
оборудованию, используемые при выполнении операций обработки,
сборки и контроля.
Применение приспособлений позволяет: устранить разметку заго-
ни'.ок перед обработкой, повысить ее точность, увеличить пропзводи-
и-лыкклъ труда па операции, снизить себестоимость продукции,
облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность, расширить тех-
ikwioi г.чеекпе возможности оборудования, организовать
многостаночное обслуживание, применить технически обоснованные нормы
времени, сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции.
Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием
темпов к'хнологпческого прогресса в эпоху научно-технической
революции, чребует от технологической науки и практики создания
конструкции н систем приспособлений, методов их расчета, проектирования и
изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков
подготовки производства. В серийном производстве необходимо
использовать специализированные быстропереиалаживаемые и обратимые
системы приспособлений. В мелкосерийном и единичном производствах
все оолсе широко применяют систему универсально-сборных (УСП)
HpllClldi'Oli./H'IIIIH.
Ряд принципиально новых требований, предъявляемых к приспо-
соодеппям, определены расширением парка станков с ЧПУ,
переналадка которых па обработку повои заготовки сводится к замене
программы (что занимает очень мало времени) и к замене или переналадке
приспособления для базировании и закрепления 3ai отовки (что также
должно занимать мало времени). '•'••■

«
Изучение закономерностей влияния приспособления на точность
и производительность выполняемых операций позволит проектировать
приспособления, интенсифицирующие производство и повышающие
его точность. Проводимая работа по унификации и стандартизации эле
ментов приспособлений создает основу для
автоматизированного-проектирования приспособлений с использованием электронно-вычисли-,
тельной техники и автоматов для графического нзобрмжения. Это при
водит к ускорению технологической подготовки производства.
ГЛАВА i
НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
(!|ц-'ш задач, решение которых достигается применением
приспособлении, MH/iviio выделить три основных.
I. Установка заготовок на станках без выверки. Применение при-
riinmu.iiriinii для \('i;iii(H!Kii заготовок ликвидирует дорогостоящую и
тру/шсмкуи) оигр,- in рашеткп, устраняет выверку обрабатываемой
Д(ча.1|ц на папке, оосепсчппает возможность автоматического
получении 1.1Ч1ИН in pa iMcpoii, а следовательно, 'повышает точность обработки
за <4i'i устранении погрешностей, связанных с разметкой и выверкой.
'.-'. I lonbiiiienne производи 1 елвносгп труда. А\алая трудоемкость
(высокая производительность) и равной мерс зависит как от высоко-
прон '.1!(1дте./1Ы1ото оборудования, так и от высокопроизводительного
прпгп.коблеипи. Повысить производительность труда — это значит
сократить норму штучного времени на операцию. Норму штучно-каль-
к\ ляцпошюго времени ^шт.к определяют по формуле ,
'шг.в = ^о ~Г 'в I 'тех.об ~т~ 'оРг.об "г 'пер "т •
Основное время t0 можно сократить несколькими способами: 1)
увеличением числа одновременно работающих инструментов (при одно-
иремеппой работе нескольких инструментов операция из мпогопере-
ходпой превращается в однопереходную и время на обработку детали
peiKo сокращается), для этого проектируют многошпиндельные
сверлильные и фрезерные головки, многорезцовые державки для
револьверных станков на несколько инструментов и др.; 2) одновременной
обработкой нескольких деталей, для этого проектируются многомест-"
пые приспособления или приспособления для установки деталей
пакетами; 3) повышением режимов резания. Проектирование
приспособлений, повышающих жесткость технологической системы СПИД,
позволяет повысить режимы резания и применить многоинструментную
обработку.
Вспомогательное время tB можно сократить, уменьшив время на
установку и закрепление деталей или совместив вспомогательное и
основное время. При использовании приспособлений рабочий может не
проверять положение деталей при установке. Для сокращения времени
закрепления детали конструкторы проектируют быстродействующие
ручные, механизированные, автоматизированные и многократные
зажимные устройства, поворотные приспособления, автоматические за-

i py io4iii.ii' устройства, выталкиватели и др. Проектируя поворотные
многопозициоппыс многоместные или непрерывно действующие
приспособления, учитывают, что установка и снятие, закрепление п
открепление деталей будут выполнять во время работы станка, таким
образом, время, затрачиваемое на эти приемы, совмещается с основным;
временем.
Следовательно, оперативное время /оп = t0 + tB можно уменьшить,
применив приспособления, повышающие степень концентрации
операции механической обработки. Приспособления расширяют возможно-,
стп интенсификации технологических процессов, используя
параллельные и параллельно-последовательные схемы обработки поверхностей.
Время технического обслуживания рабочего места ^тех.-об
сокращают, используя быстросменные патроны, многорезцовые державки, в
которых наладка осуществляется вне станка на специальных
приспособлениях, шаблоны для установки инструментов на размер и др.
Время организационного обслуживания toVri06 можно уменьшить
при создании в приспособлениях окон и лотков для отвода стружки,
устройств для автоматической очистки от стружки и ее
транспортирования п др.
Время регламентированных перерывов tnep сокращается за счет
применения приспособлений, облегчающих труд рабочих.
11одготовптел1,по-заключительное время /„. п уменьшается за счет
тех же мероприятии, что /тк оС, но кроме этого за счет создания
приспособлений: обеспечивающих точную п быструю установку их на
станке без выверки; допускающих быструю переналадку
Приспособлении па обработку разных деталей.
.Чадачсй конструктора по обеспечению повышения производитель-
поп и труда является анализ нормы времени для уменьшения ее
составляющих.
'Л. Расширение технологических возможностей оборудования. За-
по.'п i серийного производства оснащены в ociiqbhom универсальными
металлорежущими станками. Каждый станок предназначен для
выполнения какой-то определенной работы с заданной точностью. Для таких
станков применяют специальные приспособления, расширяющие
технологические возможности оборудования. С, помощью такого
приспособления на станке выполняют' работу, для осуществления которой
необходим станок совершенно иного типа. Например, с помощью
специальных приспособлений обработку шлифованием, протягиванием и
фрезерованием можно производить на токарном станке, растачивание
и долбление — на фрезерном, обработку точных отверстий — на
сверлильных станках и др.
11рпспособленпя, расширяющие технологические возможности
станков, позволяют осуществить: крепление инструментов, редко исполь-
:i\<'mi,i.s при работе па станке; дополнительные взаимные перемещения
пнпрумепта и обрабатываемой детали; крепление инструментов и об-
раоап.шаемых деталей иа не предназначенных для этой цели поверхно-
i in л i мим; ючпос направление инструмента.
5 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
| i к «-и<|)11к.in.irio приспособлений проводят по нескольким признакам.
1 11 о целевому назначению приспособления делят
in п.! 11. групп.
I < i.-точные приспособления — используют для- установки и за-
i I1 п.I, пня обрабатываемых заготовок на станках. В зависимости от
mi i.i механической обработки различают сверлильные, токарные, фре-
" :'ш,|с, расточные, шлифовальные и другие станочные приспособле-
i >i 111 являются самой многочисленной группой и составляют 70—
' ;о" того числа приспособлений.
'.'. 11рпспособления для крепления рабочих инструментов — харак-
и |щ :уются большим числом нормализованных конструкций, что объ-
>|| ИЖ-1СМ нормализацией и стандартизацией самих рабочих ипструмен-
i"i-.. 11ппспособления первой и второй групп являются составными час-
i ■-1 .ill технологической системы.
.'!. Сборочные приспособления — используют для соединения со-
пр-.п а'-мых деталей и сборочных единиц, крепления базовых деталей
("юбочных единиц) собираемого изделия, предварительного деформи-
р'т.аппл собираемых упругих элементов (пружин, рессор и т. д.), вы-
п 'лпення сборочных операций, требующих приложения больших сил
(клепка, вальцовка,4иапрессовка и т. д.) и др.
'1 Контрольные приспособления — применяют для контроля заго-
loi-.oK, промежуточного и окончательного контроля обрабатываемых
■mi.алой, а также для проверки собранных элементов н машин.
Г). Приспособления для захвата, перемещения и перевертывания
'>■ '; откатываемых заготовок.
М. По степени специализации приспособления де-
л|| па универсальные, специализированные и специальные (рис.*, 1).
I. Универсальные приспособления (УП) используют для
расширения технологических возможностей станков или для обслуживания
приспособлений. К ним относятся: универсальные, поворотные, дели-
кмп.пые столы, головки, универсальные приводы, устройства для
механизации зажима в приспособлениях и т. п.
'■I. Универсальные безналадочные приспособления (УБП)
используют для закрепления заготовок широкой номенклатуры и различной
конфигурации. К ним относятся: универсальные патроны с
неразъемными кулачками, универсальные фрезерные п слесарные тиски.
Л. Универсально-наладочные' приспособления (УИП) используют
чля закрепления заготовок различной конфигурации. К ним относят-
1я: универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные
пики со сменными губками, скальчатые кондукторы и т. п.
'1. Специализированные безпаладочиые приспособления (СБП)
используют для закрепления заготовок, близких по
конструктивно-технологическим признакам, с одинаковыми базовыми поверхностями, тре-
иующих одинаковой обработки. При осуществлении однотипных
операций необходимо регулировать элементы. К ним относятся: прис-
полония для групповой обработки детали типа валиков, втулок,
ijoi.mii.oii, дисков, кронштейнов, корпусных деталей и т. п.
7

Приспособления ста ночише
г—
Универсальные
Г"
5»
Oj4—
Я *>
и
* ь
5 t
* ^
при
1
«U
Ъ4^
s °
5 *=
*Э CJ
« =3
5
1
^
о-«г:
И1*-
^5
=0
^3
*Sj с;
5
Специализированные J
.—
i
1
«3
Ча
§§
%5
с^о
5s С
ii s»
£ S-
j
4j
«S ft.
f§
•u
._._. I.._
Спец
1
.S4-
!<a
1 3
шлыше
A. ."
l„ i_
?■'■.'
'с' П
■V4.;
j
)'
»Vl
j
Рис. 1. Классификация с гнойных n|
5. Специализированные наладочные npneiioi oo.ieiinii (('.III!)
используют для закрепления заготовок, олп.чкпх по к< >m-1 р\')\ i nmio- jex-
нологическнм признакам, объединенных обпиюсп.ю на юных иоперхпо-
стей и характером обработки и фсоуюш.их дли выполнения
однотипных операций замены специальной наладки. 11ригiкх пилении СПИ
аналогичны С13П, по возможности их шире.
В. Уппвсрсалыю-сборпые приспособления (УС Л I) используют для
закреплении заготожж широкой номенклатуры при выполнении
различных операций. Но для каждой операции собирают специальное
приспособление из заранее изготовленных стандартных деталей, которое
после использования разбирают и Многократно применяют в
последующих компоновках.
7. Специальные приспособления (СП) используют для выполнения
определенной операции при обработке конкретной детали, они
являются одноцелевымн, При смене объекта производства такие
приспособления, как правило, приходится списывать независимо от степени их
физического износа. Эти приспособления трудоемки и дороги в
изготовлении, и их изготовляют в единичном производстве, а применяют
главным образом в крупносерийном и массовом нризводствах.
В любом приспособлении можно выделить отдельные группы
деталей и механизмы, имеющие одинаковое назначение. Их принято
называть элементами. Под элементом приспособления понимают деталь или
элемент, выполняющий определенную функцию.
111. По функциональному назначению
элементы приспособлений делят на: установочные; зажимные; силовые
приводы; элементы для определения положения и направления
инструментов; корпуса; вспомогательные механизмы (делительные,
фиксирующие и т. д.); вспомогательные н крепежные детали (рукоятки, сухари,
шпонки и т. п.).
ГЛАВА II
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК В ПРИСПОСОБЛЕНИИ
§ 1. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ
БАЗИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК
При обработке на станках заготовки должны быть определенным
образом расположены относительно режущего инструмента. Требуемо»
положение заготовок в приспособлении обеспечивают установочные
элементы.
Установочными элементами называют детали приспособлений,
обеспечивающие заданное положение обрабатываемых заготовок
относительно инструмента. Установка заготовки заключается в наложении иа
нее шести жестких двусторонних координатных связей, приложенных ■
опорных точках, согласно ГОСТ 21495—76. При этом заготовка
лишается шести степеней свободы (правило шести точек). При реализации
схемы базирования в приспособлении заготовка контактирует с
установочным элементом в опорных точках. Неотрывный контакт базовых
поверхностей заготовки с установочным элементом приспособления
обеспечивается приложением сил зажима Q.
На рис. 2, а приведена схема безирования призматической заготовки,
для которой используется комплект баз, состоящий из трех взаимнр
перпендикулярных плоскостей. По схеме видно, что если наложить на.
заготовку шесть координатных связей, то она будет лишена всех
степеней свободы (цифры указывают номера связей и степеней свободы).
При выполнении различных технологических операций не всегда
требуется точное положение заготовки во всех трех координатных
плоскостях. В таких случаях применяют метод упрощенного базирования.
На рис. 2, б положение паза задано размерами гиг/. Заготовка
лишена установочными элементами лишь пяти степеней свободы без точ-
Рис. 2. Схемы базирования по трем плоскостям
f

той ориентации в направлении оси X. На рис. 2, в положенно
обрабатываемой плоскости 'задано одним размером (г) п установочными
элементами достаточно лишить заготовку трех степенен свободы.
Остальных степеней свободы заготовка может быть лишена на ечет сил
зажима Q. Это упрощает и удешевляет конструкцию приспособления.
§ 2. ВЛИЯНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
НА ПОГРЕШНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Параметр точности детали, обеспечиваемый при обрабоше, ип.тяеюя
результатом функционирования технологической спси-мы
Технологическая система состоит пз отдельных элементов и по:ваь чем, каждая
из которых влияет на погрешность обработки. Для определения трсЛо-
.паняп к точности составляющих элементов и поднимем
технологической системы необходимо четко представлять ме.х.шп im па влияния па
< бщуго погрешность обработки п умен, колпчеешеппо оцепить jiO
влияние.
Приспособление должно обеспечил, феоуемое пото/кенне
заготовки относительно инструмента '1.тя парши tarn твои по ряду причин
:->го положение по является идентичным, а полупил р.исеявпо в
некоторых пределах. Величину поля рассеяния положений и гчеритолвной
базы заготовки для данною выдерживаемою р.ниерп онюеп юлвно пп-
i грумепта называют погрешностью ус шпонки г Для ка/ктой опсраинп,
ВЫ1 [0.4 !1Я СМОЙ В КОШфС! ПОЙ ie.XIIO.TOl ПЧеекой (IB le,Mc, ИеЛПЧППу ДоПус'Ш-
мон iioi peniiBTi т н установки можно определи i в, пеполвз\я формулу
ЮХНо.тсЯ ПЧееклч о ,т,оп\ ека м ,:
<V I Afi A- fi-jU'l Я\'П';$\? | 2Л,,,, (1)
где Лу— погрешность выполняемою размера,, вызываемая упругими
огжнтпями элементов технологической системы иод влиянием
нестабильности сил резания; Д„ — погрешность настройки станка; ея,,„ —
допустимая погрешность установки; Ди — погрешность, вызываемая
размерным износом режущего инструмента; Дт — погрешность,
вызнанная тепловыми деформациями технологической системы; 2A(1,—
суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности,
зависящая от геометрических погрешностей станка н деформации заготовки
при ее закреплении (из-за неравномерных упругих отжатий
технологической системы в различных сечениях заготовки).
Отсюда
£,0П = К(с\-2Д^г-Д?-Д2-ЗА*-ЗДт2. (2)
Проектируемая схема установки заготовки должна удовлетворять
условию
£ ^ ? догг
Необходимое положение заготовки в приспособлении достигается
после ее базирования и закрепления. Базирование — это придание за-
[отовке требуемого положения относительно выбранной системы
координат. Закрепление — приложение сил к заготовке для обеспечения
10
Рис. 3. Схема для определения Рис. 4. Схема для опре-
погрешности базирования пря- деления погрешности
моугольной заготовки . базирования заготовки с
центральным отверстием
постоянства ее положения, достигнутого при базировании.
Погрешность установки е включает погрешности, сопутствующие обоим
процессам.
Погрешность базирования — есть отклонение фактически
достигнутого положения заготовки при базировании от требуемого. »
Погрешность базирования — величина геометрическая. Для
денной схемы базирования она определяется проекцией расстояния между
предельными положениями измерительной базы заготовки на
направление получаемого при обработке размера. Для одной н тон же схемы
базирования она может быть различной. При совмещении измерительной
н технологической (установочной) баз погрешность базирования равна
пулю. На рис. 3 показана схема базирования прямоугольной заготовки
для фрезерования в пей паза. При обработке партии заготовок
погрешность базирования относительно размера А равна пулю, так как
измерительная и технологическая базы совмещены в плоскости / заготовки.
Погрешность базирования относительно размера В равна допуску б
па размер С заготовки. В этом случае технологическая.база (плоскость
/) не совмещена с измерительной базой (плоскость 2). Погрешность
базирования относительно размера Е будет равна нулю, так как
плоскость заготовки 3 является одновременно установочной и
измерительной базой. •
Схема базирования заготовки с центрального отверстия на
цилиндрический палец приспособления приведена па рис. 4. При посадке без
зазора (разжимной палец) погрешность базирования для размера А
равна половине допуска на размер заготовки. При наличии зазора А
погрешность базирования для того же размера возрастает на величину
предельного изменения зазора. Во всех случаях погрешность
базирования равна нулю для диаметров обрабатываемых деталей и размеров,
определяющих взаимное положение поверхностей, обрабатываемых
мерным и настроенным инструментом. Так, для размеров В и С (рис. 4)
погрешность базирования равна нулю.
Погрешность закрепления е3 — это разность предельных смещений
измерительной базы в направлении получаемого размера под действием
11

силы зажима заготовки. Заготовка смещается в результате упругих
деформации отдельных звеньев цепи, в которой происходит силовое
замыкание заготовки: заготовка — установочные элементы — корпус
приспособления. При достаточной жесткости корпуса
приспособления и заготовки погрешности закрепления зависят в основном от
перемещений в стыке заготовка — установочные элементы. Одновременно
смещается также технологическая база.
Р.слп величина смещения измеритетелыюй и технологической баз
(как бы велика она ни была) постоянна для партии заготовок, то
погрешность закрепления равна нулю, так как это смещение может быть
учтено в настроечном размере.
Величина смещения технологической базы при закреплении не
постоянна для партии заготовок. Это объясняется изменениями силы
зажима, мнкрогеометрни и фнзпко-механичеекпх свойств
поверхностного слоя технологических баз заготовок.
На рис. 5, а приведена схема появления погрешности закрепления
детали при обработке углового паза шириной А. Под действием силы
зажима Q установочная база смещается. При изменении силы зажима
в пределах Qml„ — Qin:iX установочная база будет смещаться от///'«' до
///"//". П данном примере установочная база совпадает с измерительной,
т. е. и регультлте изменения силы зажима измерительная база
занимает те же положения, что и установочная Погрешность закрепления
можно рассчикпь по формуле
где г>. - VP>л мгж iv направлением иол\ чаемого pa iMepa и
направлением приложения сп. ил зажима.
I loi решность закрепления г;| — случайная величина, чак как
изменение силы зажима Q для партии заготовок случайно. Зависимость
кшпактпых деформаций стыка заготовка — установочный элемент
приспособления от силы зажима показана на рис. 5, б. В общем виде эта
зависимость выражается формулой
У = cQ",
Рис. 5. Схема появления погрешности закрепления
12
1 i' ( ила зажима, приходящаяся на установочный элемент; с
i : ■] шшепг, характеризующий вид контакта, материал заготовки,
> ! '-оиатость и структуру ее поверхностного слоя. Значения с и //
1-аждого конкретного случая определяют экспериментально.
мя уменьшения е3 необходимо стремиться к постоянству Q. Вот
П' ' \ при выполнении точных работ при любом масштабе пропзвод-
«ii'.i применение приспособления с ручным приводом нежелательно.
I' ■ '" ш.шепию в3 также приведет повышение жесткости стыка устано-
|"ми in элемент — базовая поверхность заготовки, однородность по-
Г'i" житного слоя базовой поверхности, увеличение жесткости 5ле-
|' '-и в приспособления, воспринимающих силу зажима Q.
I. процессе закрепления происходит деформация нежестких дета-
М' и шкнх, как тонкостенные кольца, длинные валы, корпусные дета-
.'н' и лр. Деформации в ряде случаев могут достигать значительных ве-
iii'n и, поэтому при закреплении нежестких деталей их необходимо рас-
ошать (по формулам, известным из курса «Сопротивление
материалов») либо определять экспериментально. Погрешности могут прпве-
еш как к изменению положения обрабатываемых поверхностей, так и
к искажению их формы.
Погрешность положения заготовки eD вызывается неточностью
приспособления и зависит от ошибки изготовления и сборки
установочных элементов, их прогрессирующим износом, ошибками установки
приспособления иа станке.
Для схемы базирования, данной на рис. 4, эта погрешность пред-
иавляет собой увеличение зазора, вызванное износом оправки и
зависящее от допуска на изготовление шейки оправки.
Погрешность установки заготовок в приспособлении г равна сумме
погрешностей базирования еп, закрепления е3 и положения еп.
Учитывая, что эти погрешности являются случайными величинами,
суммирование их производят по правилу квадратного корня:
§ 3. МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ НОРМ
ТОЧНОСТИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Нормы точности приспособлений назначают в пять этапов.
1. Определение допустимой для проектируемой технологической
операции погрешности установки евоп по формуле (2). Эту величину
определяют по сведениям о станке, на котором будет выполняться
проектируемая операция, об условиях его работы в цехе, режимах
обработки, инструменте (его конструкции, точности, износостойкости), методе
настройки и величине погрешности настройки, заготовке (ее
геометрической точности и. физико-механических свойствах) и др. В ряде
случаев можно воспользоваться справочными данными об экономической
точности обработки на станках.
2. Определение Структуры погрешности установки для
проектируемой схемы. Для всех размеров, кроме монтажных размеров
приспособления, определяют их погрешности. Для этого на основе существую-
13

I м.ч смпдартов, нормалей и справочной литературы определяют по-
i репшость базирования.
,'! О-тоделеппе величины погрешности закрепления е„ по формуле
4. Определение допустимой величины погрешности положения ея.
Для .ч го го из допустимой погрешности установки 8Я0Л вычитают
составляющие ее элементарные погрешности, найденные на втором и
третьем этапах. Так как все составляющие погрешности установки
представляют собой поля рассеяния случайных величин, то необходимо их
суммировать по правилу квадратного корня.
б. Распределение составляющих допустимой величины вв н
назначение допусков на них.
Е ели в результате расчетов окажется, что допуски на размеры
приспособления малы и не могут быть обеспечены, необходимо
проанализировать пути уменьшения составляющих погрешности установки.
В числе таких возможных путей можно указать следующие:
повышение точности изготовления установочных элементов; повышение
износостойкости установочных элементов и ограничение величины их
допустимого износа; предусматргзаиие окончательной обработки
установочных элементов и устаповов в собранном приспособлении;
обработка р.ц.'>чпх поверхностен установочных элементов после установки
готового прнпюсоолеппя па том станке, где его будут использовать;
выверка положения прнспосоолепии па станке и др. Ясли окажется, что
все усилия по сокращению составляющих погрешности установки не
пр.пюднт к желаемому результату, то необходимо изменить схему уо-
ГЛАВА 111
1ИПОВЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВКИ И КОНСТРУКЦИИ
УСТАНОВОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОР
называемые опорами, делят на основные и
Установочные элементы
вспомогательные.
Основными опорами называют элементы, лишающие заготовку при
установке всех или нескольких степеней свободы, т. е. основные
опоры определяют положение заготовки в пространстве. Поэтому они, как
правило, неподвижны.
Вспомогательными опорами называют детали или механизмы,
предназначенные лишь для придания заготовке дополнительной жесткости
пли устойчивости в процессе обработки. На рис. 6 приведен пример
установки заготовки, когда наличие в схеме шести опорных точек не
обеспечивает правильного и однообразного положения заготовки в про-
нессе обработки: она может опрокинуться пли, в случае малой
жесткости заготовки, деформироваться. Для устранения этих недостатков
установки в схему вводят вспомогательную опору, воспринимающую
силу подачи при сверлении.
Вспомогательная опора не должна нарушать положение заготовки,
достигнутое установкой на основные опоры, поэтому она должна быть
подвижной и жестко фиксирующейся только после установки
заготовки на основные опоры.
Общие требования, предъявляемые к установочным элементам,
определены необходимостью уменьшить погрешности, влияющие на
точность изготовления детали при использовании приспособлений.
1. Число и расположение установочных элементов должны
обеспечить необходимое базирование заготовки, устойчивость и жесткость
ее закрепления. Излишнее число
установочных элементов всегда приводит
к появлению неопределенности
базирования. Например, если для
базирования по направляющей базе
предусмотрены три основные опоры (вместо
двух), то Каждая следующая
заготовка возможно будет контактировать
только с двумя опорами, но какая
предсказать нельзя. Для обеспечения
устойчивого положения заготовки в
приспособлении расстояние между
опорами выбирают возможно большим.
И
-Л_7,2
Рис. 6. Пример установки
заготовки на основные и
вспомогательные опоры
15

2. Рабочие поверхности установочных олсмсптон должны быть
небольших размеров. Это необходимо для уменьшения влияния
неточности изготовления технологической базы и ее макроиеровностей на
величину погрешности базирования.
3. Установочные элементы не должны портить базы заготовки при
установке по обработанным поверхностям. Это требование
ограничивает стремление свести контакт установочных элементов с базой к
точке, которое вытекает из предыдущего требования. ■
4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать
сопряжения их с корпусом приспособления. Это требование зависит от
необходимости уменьшить влияние собственных деформаций
установочных элементов и других контактных деформаций и их сопряжениях
■с корпусом приспособления на величину погрешности закрепления
заготовки 83.
5. Конструкции установочных элементов должны обеспечивать
быструю их замену при износе или повреждении
6. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать
высокой износостойкостью. Это необходимо для уменьшения влияния
износа установочных элементов да погрешность установки е. Для этого
установочные элементы изготовляют из углеродистых сталей У7А —
У10А с закалкой до твердости HRC 50—55 или из сталей марок 20 или
20Х с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8—1,2 мм и
закалкой до той же твердости. В серийном производстве при
небольшом сроке службы приспособления для удешевления его конструкции
установочные элементы изготовляют из сталей 45 или 40Х с. закалкой
до твердости HRC 35—40. В некоторых случаях для особо точных
приспособлений в массовом производстве на поверхности установочных
элементов наплавляют твердый сплав.
§ 2. УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК
ПО ПЛОСКИМ БАЗОВЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ
Рассмотрим 'схему установки, заготовок на основные опоры.
Теоретическая схема базирования была рассмотрена ранее (см. рис. 2). В
качестве установочных элементов при этом применяются штыри и опорные
пластинки.*" Конструкции и размеры штырей и пластинок определены
специальными стандартами.
-^Опорные штыри могут быть постоянными и регулируемыми. На
рис. 7, а приведены стандартные опорные штыри (ГОСТы -13440—68,
13441—68, 13442—68) и на рис. 7, б регулируемые опоры (ГОСТы 4084-
68, 4085—68, 4086—68). Отверстия под штыри в корпусе
приспособления выполняют сквозными, сопряжение штырей с отверстиями — по
7/7/А\ Н7 I к\ ~
посадке — - или — — . Опорные площадки в корпусе под головки
/гб \С/ рб \Пл/
штырей должны слегка выступать, их обрабатывают с одного рабочего
хода. При частой смене изношенных штырей их устанавливают в пере
Н7/А "" "
ходную стальную каленую втулку по посадкам — —
/s6 \П
а втулка в корпус приспособления по посадкам —(-Л
16
И./И
ЛИ
т
—•
Л6
И1 (
1
РЬ \
/А
-
\с
А
11л
Ю Б в)
Рис. 7. Конструкции установочных штырей и пластинок
Головку И высотой выполняют с отклонениями посадок Щ (С) или
/;5 (Cj), чем обеспечивается их взаимозаменяемость.
На рис. 7, в представлены конструкции опорных пластинок по ГОСТ
4743—68. Изготовляют пластинки двух типов — плоские и с косыми
пазами. Плоские пластинки рекомендуется закреплять на вертикаль-
пых стенках корпуса приспособления. Пластинки, так же как и
штыри, закрепляют на выступающих площадках корпуса приспособления.
Выбор типа и размеров опор зависит от размеров и состояния базовых
поверхностей заготовки. Детали с обработанными (чистовыми)
базовыми плоскостями больших размеров устанавливают на пластинки,
небольших размеров — на штыри с плоской головкой Детали с
необработанными (черными) базами устанавливают па штыри со
сферической или насеченной головками. Штыри со сферической головкой
применяют только при установке узких деталей,, чтобы увеличить расстоя-
ние между точками опоры.
в приспособлениях применяют два типа вспомогательных опор —
самоустанавлнвающиеся и подводимые.
На рис. 8, а приведена схема стандартной самоустаиавлнвающейся
опоры по ГОСТ 13159—67. Штырь / опоры устанавливают выше
основных опор. При установке заготовка давит на штырь /, сжимая
пружину 4 до тех пор, пока не ляжет на основные опоры. После этого штырь /
жестко фиксируется через стержень 3 и штифт 2 с косым срезом. Вся
опора смонтирована в корпусе 5. Для предохранения направляющих
штырей от попадания стружки в конструкции имеется направляющая
втулка 6 и защитный колпачок 7. Угол скоса фиксирующего штифта 2
меньше угла самоторможения (5—6°) Штырь / от проворота
относительно своей оси удерживается с помощью шпоночного выступа штифта
2. Пружину 4 выбирают так, чтобы она не могла приподнять заготовку
J АНбЯЮТЕМА "i |;

над основными опорами. Для приведения опоры и исходное положение
ее необходимо растормозить.
Достоинства самоустаиавливающихся опор: быстродействие (ппырь
/ автоматически входит в соприкосновение с заготовкой); возможность
одновременного управления (стопорення) несколькими опорами от
одного привода (например, через клиновую систему). Недостаток —
не применяют при установке тяжелых заготовок и больших значениях
сил, действующих вдоль оси штыря /. На рис. 8, а приведена схема
сил, действующих на клиповом скосе штыря опоры при работе,
которая показывает, что ввиду малости угла а сила Р' по много раз больше
силы Р, а это требует увеличения прочности и габаритных размеров
стопорного устройства.
На рис. 8, б приведена нормализованная конструкция (МН 350—60) -
клиновой подводимой опоры. Если в приспособлении пет заготовки,
то штырь / опоры располагается ниже основных опор. После
установки заготовки на основные опоры, вручную, движением клина 2 влево,
выдвигают штырь / до соприкосновения с поверхностью заготовки.
Вращаясь, винт 3 нажимает на шарики 5, которые при сближении
выдвигают в радиальных пазах сегментные шпонки 6 до упора их в
корпус 8. Опора стопорится за счет сил трения на поверхностях
соприкосновения шпонок с корпусом приспособления. Кольцевая пружина 7
обеспечивает возврат шпонок при раскреплении опоры. Клип 2
предохраняется от поворота планкой 4. Детали 9 и 10 предохраняют
опору от засорения. Угол наклона клипа равен 15°, и клиповая опора
является еамотормозящей, но имеет достаточный ход.
Достоинством подводимой опоры по сравнению с самоустанавлива-
ющепея является способность выдержать значительно большие силы
Р, действующие вдоль оси штыря /. Это легко можно доказать,
проанализировав схему сил, действующих па клине.
К недостаткам подводимой опоры следует отнести: низкую
производительность, связанную с ручным подводом опоры; невозможность
Рис. 8. Вспомогательные опоры:
а — самоустанавливающаяся: 1 — штырь; 2 — штифт: 3 — стержень; 4—пружина: S —
корпус; в—втулка; 7 — колпачок; 'б — подводимая опора: I — штырь; 2 — клии; 3— винг>
4— планка; 5 —шарики; б —шпонки; 7 — кольцевая пружина; S — корпус; 9 — втулка}
10 — колпачок
18
'Цпоиременного управления несколькими опорами; неприменимость
при обработке легких и маложестких деталей, так как при подводе
опоры вручную можно нарушить положение детали, определяемое
основными опорами.
| 1. УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК
ПО ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
И ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ К ЕЕ ОСИ ПЛОСКОСТИ
Схемы базирования заготовок по цилиндрическим поверхностям н
перпендикулярной к ее оси плоскости показаны на рис. 9, 10.
Принципиальные схемы базирования заготовок с наружными и
внутренними цилиндрическими базовыми поверхностями одинаковы. В
зависимости от соотношения длины / и диаметра d существуют две схемы,
различающиеся между собой распределением опорных точек между
цилиндром и плоскостью.
На рис. 9 показана схема базирования цилиндрической заготовки
с соотношением -^-^ 1. Как видно из схемы, базовая цилиндрическая
поверхность несет четыре опорные точки — две из них лежат на
образующей /—2 и две на образующей 3—4. Базирование по такой
цилиндрической поверхности лишает заготовку четырех степеней свободы,
что показано стрелками на осях. Торец несет опорную точку 5,
лишающую заготовку перемещения вдоль оси X. Шестая опорная точка,
лишающая заготовку поворота вокруг оси X, может быть задана на
поверхности шпоночного паза (лыски внецентренного или радиального
отверстий).
На рис. 10 приведена схема базирования цилиндрической
заготовки с соотношением —г <С 1. При таком соотношении опорные точки,
расположенные на образующих цилиндра, не обеспечивают заготовке
достаточно устойчивого положения. Поэтому за установочную базу
принимается торец детали, несущий три опорные точки 1, 2, 3, а
цилиндрическая поверхность песет две опорные точки 4, 5 (расположение
k<3i*
Рис. 9. Схема базирования
цилиндрической заготовки с соотношением
Рис. 10. Схема базирования
цилиндрической заготовки с
соотношением
/
-1

a) ft в)
Рис. 11. Призмы
опорной точки 6 аналогично с первой схемой базирования). Получить^
такую схему базирования в приспособлении можно, применив уста- \
новочные элементы в виде призм, втулок. Широкое распространение
получила установка на призму.
Призмой называется установочный элемент с рабочей поверхностью
в виде паза, образованного двумя плоскостями, наклоненными друг к
другу под углом а. Призмы для установки коротких заготовок (рис.
11) стандартизованы по ГОСТ 12195- (j(j.
Призма определяет положение осп заготовки AZ (рис. 11, а),
перпендикулярной основанию призмы, пс.тгдетвпе спимещтия ее с осью
углового паза. Осью углового иаза считают ось, проведенную через точ- |
ку А пересечения рабочих плоскостей перпендикулярно плоскости ос- )
новация призмы. Для использования этого свойства призмы
необходимо при ее изготовлении обеспечивать строгую симметрию рабочих
плоскостей призмы относительно оси угловою паза, т. е. точно
выдержать половину угла призмы к,2 (пример несоблюдения этого условия
дан на рис. 12).
Призма определяет положение продольной осп заготовки X. В.связи
с этим возникает необходимость точной фиксации положения призмы
на корпусе приспособления. Поэтому, кроме крепежных винтов 1 ■
положение призмы фиксируют с помощью двух контрольных штифтов 2
.(рис. U,а). Размер с необходим для разметки и предварительной
обработки, Н — для контроля после окончательной обработки.
В приспособлениях используют призмы с углами а, равными 60, ■
90 и 120°. Наибольшее распространение получили призмы с а = 90°.
Призмы с а = 120° применяют, когда заготовка не имеет полной
цилиндрической поверхности и по небольшой дуге окружности нужно
определить положение оси детали. Заготовка, помещенная на таких
призмах, имеет небольшую устойчивость. Призмы с углом а = 60Q
применяют для повышения устойчивости заготовки в том случае,
когда имеются значительные силы резания, действующие параллельно
основанию призмы.
га
%f
Рис. 12. Схема образов*
ния погрешности из-ai
неточности изготовления
призмы
При установке заготовок с чисто обрабо- еизг
тайными базами применяют призмы с
широкими опорными поверхностями, а с
черновыми базами—с узкими опорными
поверхностями. Кроме этого, для установки по черновым
базам применяют точечные опоры,
запрессованные в рабочие поверхности призмы (рис.
11, в). В этом случае заготовки, имеющие
искривленность осп, бочкообразпость и
другие погрешности формы технологической
базы, занимают в призме устойчивое и
определенное положение.
При установке длинных заготовок
применяют призмы с выемкой (рис. 11, б) или
две соосно установленные призмы, которые
после установки на корпусе шлифуют одновременно по рабочим
плоскостям для достижения соосности и равновысотности.
Если по условиям обработки длинную заготовку необходимо
поставить на несколько призм, то две из них делают жесткими- (основные
опоры), а остальные подвижными (вспомогательные опоры). Призмы,
так же как и "штыри, могут быть регулируемыми.
При установке заготовок на призмы могут возникнуть различные
погрешности. На рис. 13, а приведена схема установки вала на призму
для обработки лыски. Положение лыски в направлении оси Z
относительно цилиндрической поверхности вала может быть задано
конструктором одним из трех размеров Бъ Б2, Б 3. Для каждого из этих
размеров используется одна и та же база — образующие касания цилиндра
с рабочими плоскостями призмы, проходящие чцзез точки F и Fv
Во всех случаях имеет место погрешность базирования, связанная с
несовмещением баз: установочной и измерительной (верхняя
образующая заготовки М).
При изменении диаметра вала в партии деталей в пределах допуска
от D до D_a установочная база — образующие касания вала и призмы
Ри~с. 13. Образование погрешностей размеров при
установке заготовок на призму
21

меняет свое положение, происходит смещение базы. При установке
цилиндрической загаюшен диаметром D (рис. 13, б) установочная
база проходит через точки F — F, при установке заготовки диаметром
D_« она смещается в положение F, — Fv
По чертежу можно определить погрешность базирования для
размера Бх
6 / 1 .
ч
«с т
где б — допуск на диаметр заготовки.
Для размера £а
для размера Б3
Ч
8
8,.. =■
6
а
2sin —
ч
Ьз 2 | а
,s,nT
Конструктор может добиваться повышения точности выполняемого
размера, не меняя установочной базы, обусловленной технологом,
изменением положения призмы относительно вала.
Для деталей, имеющих внутреннюю цилиндрическую поверхность,
качестве установочных элементов применяют оправки, пальцы.
С помощью оправок можно получить схему базирования,
приведенную на рис. 9, а. Конструктивно оправки делят на жесткие и
разжимные. Разжимные оправки будут рассмотрены в гл. V. Жесткие
оправки могут быть: конические; цилиндрические для посадки заготовок с
гарантированным натягом; цилиндрические для посадки заготовок с
гарантированным зазором.
На станке детали устанавливают в центре, с помощью конусного
хвостовика пли фланца. Центровые оправки имеют центровые гнезда.
Для того чтобы сообщить оправке вращательноедвижение, па левом
конце оправок делают квадрат, лыскп или устанавливают поводок.
Конусные оправки дают высокую точность центрирования.
Конусность рабочей части оправки принимается равной ^щ— Що' ^а-
готовка на оправку насаживается легкими ударами. Благодаря
расклинивающему действию оправки достигается совмещение осей
оправки и базового отверстия (рис. 14, а). Кроме того, заготовка
удерживается от поворота за счет достигнутого натяга и зажима ее не требуется.
\-\Нрдпгтятугш j«tfnY оправок является: отсутствие точного
ориентирования партии заготовок по длине за счет изменений в пределах.допуска
диаметра базового отверстия, а следовательно, невозможность
обработки торцов и уступов на предварительно настроенных стайках; иевоз-
_можность установки длинных деталей, так как деталь будет
удерживаться только на одном конце.
На рис. 14, в приведена конструкция оправки под запрессовку.
Такие оправки, как и конусные,, позволяют получить высокую точность
центрирования. Применяя упорные кольца при напрессовке, можно
точно ориентировать положение заготовки по длине оправки.
Использование таких оправок позволяет производить одновременную
подрезку Обоих ТОрЦОВ ЗаГОТОВКИ. Нрдортятпьг гцщяяпи —-тт-ропуппи^ггурти-тГ^О
тшовки на механическом участке дополнительного оборудования —
прессов для запрзесовки и распрессовки оправок.
При конструировании оправок под запрессовку необходимо
определить диаметр рабочей части. При обработке заготовки возникают
момент от силы резания Мрез, осевая сила Рх, стремящиеся провернуть
и сдвинуть заготовку на оправке.
Для нормальной работы оправки необходимо обеспечить условия
Л4тр=Д'МРез=/<Яг-|; Р.„ = КРХ, (4)
где Мтр и Ртр — момент и сила трения на поверхности контакта ог-
верстне-оправка; К — коэффициент запаса; D — диаметр
обрабатываемой заготовки
Так как заготовку насаживают на оправку с натягом, то на рабочей
поверхности создается некоторое равномерно распределенное удельное
давление р и тогда .
MrP = fp'^~; P„ = fp'ndl, (5)
где f — коэффициент трения между заготовкой и оправкой; d —
номинальный диаметр отверстия заготовки; / — длина рабочей части
оправки; р' и р" — удельные давления.
Из выражений (4) и (5) определяем
23

При одновременном действии Mpv„ и Рх
hull V <&
Р=-
Р2
(6)
Величина удельного давления определяется натягом. На
основании теории толстостенных сосудов мы можем написать, что полный
натяг, зависящий от радиальных перемещений вала и отверстия
(оправки и заготовки)
t = pdl£z- + .c"
где d — внутренний диаметр заготовки; Еа и £„
материала детали и оправки;
„ _ D2+d* ,u.r dt + dl
D2 —<i2
й\~й%
(7)
модули упругости
; (8)
здесь D — наружный диаметр заготовки; dB, d0 — наружный и
внутренний (при полной оправке) диаметр оправки; о.а, и.в —
коэффициенты Пуассона для материала заготовки и оправки (для чугуна и. =
= 0,25, для стали \х = 0,3).
Подставляя в формулу (7) формулу (6), получим выражение для
расчета минимально необходимого натяга
л/ V <Г- { Пя ' /•„
(9)
Для определения диаметра оправки рассмотрим расположение
полей допусков соединения оправка-заготовка (рис. 14, г). Здесь d и
б0 — диаметр и допуск базового отверстия заготовки; 8ШГ и бизн —
допуски на изготовление и износ оправки. Исполнительный диаметр
оправки dB можно определить как
dB = (d + б0 + imm + б"ивг + бивн) (Ю)
Рис. 15. Установочные пальцы
24
Ось пальца.
• I Ось
i«> /отверстия
Ось наружного
цилиндра. 6)
Рис. 16. Установка заготовок на палец
Следовательно, рассчитав imin, зная.60 и выбрав дазГ и бизн,
можем рассчитать диаметр оправки. Обычно выбирают б03Г = 0,01 4-
4-0,02 мм; бизн = 0,02ч-0,03 мм . Выбор мощности пресса производят
"по максимальному натягу imax.
Конструкция оправки с гарантированным зазором приведена на
рис. 14, б. Провертывание заготовки на оправке ограничено
затягиванием гайки, шпонкой или шлицами (если на заготовке имеется
шпоночный паз или шлнцевое отверстие).
-.^Пальцы используют для реализации теоретической схемы
базирования, приведенной на рис. 10. Конструктивные разновидности
пальцев приведены на рис. 15. Конструкции пальцев
стандартизованы ГОСТами 12209—66, 12210—66, 12211—66, 12212—66. Пальцы
могут быть постоянные (рис. 15, а, в) или сменные (рис. 15, б, г).
Конструкции, представленные на рис. 15, в, г, применяют в том случае, когда
заготовку устанавливают па другие опоры (штыри) на торец. В
конструкциях, показанных на рис. 15, а, б, опорой служит буртик
пальца. В случаях, когда значительные силы зажима и резания
изнашивают буртик быстрее пальца, вместо буртика применяют сменные шайбы.
При использовании пальцев с буртиком необходимо особое внимание
обращать на удобство очистки буртика от стружки. Для этого опорную
поверхность буртика выполняют прерывистой.
Пальцы диаметром до 16 мм изготовляют из стали У8А, а свыше
16 мм — из стали 20Х с цементацией на глубину 0,8—1,2 мм. Пальцы
закаливают до твердости HRC 50—55. Диаметр рабочей поверхности
пальца выполняют с отклонениями по посадкам g5 (Дг), g 6 (Д), /6 (Xj),
/7(Х), е9(Х3)
При установке заготовок на пальцы могут возникать различные
погрешности.
При первом варианте установки на палец любой заготовки из
партии гарантируется контакт базового отверстия с установочным
элементом всегда по одной и той же образующей, выбранной в качестве
технологической базы. На рис. 16, а показано положение заготовки,
которое она займет под действием собственной силы тяжести при
горизонтальном расположении оси пальца. В этом случае установочной
базой будет образующая, проходящая через точку 0. Для трех размеров
(А, Б, В) установочная база не совпадает с измерительной. Поэтому

для каждого из указанных размеров возникают погрешности иазнровз
11 и я:
6.. . 6„ . о , «
е0\ = —-|--L-r-2f'+ "-; (11)
ид 2 2 L>
fin . <\г . п. , б
£0Б ~
(12)
еов = ^-+-7--1-2е+-^-, (13)
где б,, — допуск на изготовление базового отверстия; бп = б„зг-|-
+ ЬП.)Р', 6113г — допуск на изготовление пальца; 6,,,,,, — допуск па
износ пзльца; е — эксцентриситет наружной и внутренней поверхностей'
заготовки.
Сопоставляя погрешности базирования этих размеров, видим, что
наименьшая погрешность возникает при выдерживании размера Б.
При втором варианте установки не гарантируется контакт
базового отверстия с установочным элементом по определенной образующей.
Например,-при установке загото кн на палец с вертикальной осьюй
приспособлении, не имеющем устройств для поджима заготовки к
пальцу, создаются условия для смены положения установочной базы при
установке партии заготовок. Контакт отверстия с пальцем может
происходить по образующим, проходящим через точки О и О' (рис. 16, б).
Максимальное расстояние между осью пальца (/ —/) и осью базового
отверстия (//—//) равно максимальному зазору и сопряжении между
ними. Максимальный зазор е>1пах ранен сумме минимального
гарантированного зазора 8,^,-i, допуска на изготовление отверстия б0,
допусков па изготовление и износ пальца й„. Тогда погрешности
базирования при выдерживании размеров Л и />' будут равны:
HeA = «'.eB = 'SmlI,-|A-| Gil+ 2(1
(Аз - S.rii, -'■ •''''> "i A
(14)
§ 4. УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК
ПО ДВУМ ОТВЕРСТИЯМ И ПЛОСКОСТ
Установка по двум отверстиям и плоскости, перпендикулярной осям
отверстий, используется очень широко при обработке деталей малых и
средних размеров типа корпусов, плит и др. Базирование
приспособлений-спутников на позициях автоматических линий осуществляется по
этой схеме. Теоретическая схема базирования дана на рис. 17. На
плоскости А расположены три опорные точки (/, 2, 3), в отверстии Б—
две (5, 6) и отверстии В — одна (4). Распределение опорных точек
между поверхностями, входящими в комплект баз, может быть
изменено, если глубина хотя бы одного из отверстий больше его диаметра.
Тогда в этом отверстии могут быть расположены четыре опорные
точки (как по схеме на рис. 10), а во втором отверстии и плоскости по
одной. Такую схему можно применять, если размеры базовой
плоского
Рис. 17. Теоретическая схема базирования заготовок
по плоскостям и отверстиям
стп больше или соизмеримы с высотой, иначе заготовка занимает
недостаточно устойчивое положение. Эта схема базирования часто
используется, что объясняется следующими ее достоинствами: лишая
заготовку всех шести степеней свободы, она обеспечивает свободный доступ
инструментов для обработки заготовки с разных сторон; позволяет
реализовать принцип единства баз и тем самым получать размеры и.
относительные повороты поверхностен детали координатным методом;
позволяет достаточно просто фиксировать заготовки и приспособления-
спутники на поточных и автоматичееких линиях.
Плоскость и два отверстия — всегда чистовые базы. Плоскость
обрабатывают начисто на одной из первых операций, отверстия, как
правило, развертывают по 7 квалитету. В качестве установочных
элементов применяют опорные пластинки и два неподвижных или
выдвижных пальца. Выдвижные пальцы применяют при установке крупных
и тяжелых заготовок, когда они задвигаются в приспособление сбоку
по направляющим, а также для фиксированного положения
приспособлений-спутников на позициях автоматических линий.
Конструктивно различают установку на два цилиндрических
пальца или на одни цилиндрический и один срезанный пальцы. Граница
применимости этих сочетаний определяется точностью диаметров и
взаимного расположения базовых отверстий и требуемой точностью
выдерживаемых на операции относительных расстояний и поворотов
обрабатываемых поверхностей.
При проектировании приспособлений с двумя пальцами перед
конструктором всегда стоит задача определения диаметров пальцев,
допусков на их изготовление и износ, допуска на межцентровое
расстояние пальцев. Исходными условиями, которыми должен
руководствоваться конструктор при.решении этой задачи, являются: обеспечение
установки на два пальца любой заготовки- с межцентровым
расстоянием и диаметром отверстий в пределах заданного допуска,
обеспечение требуемой точности получаемых на операции размеров и
взаимного положения поверхностей.
27

Диаметр, одного из пальцев обычно задают равным номинальному
размеру диаметра базового отверстия, а допуск назначают по f6 (X,),
/7 (X), с9 (Х3) в зависимости от точности отверстия. Диаметр второго
пальца определяют исходя из первого условия.
Существуют определенные условия, определяющие возможность
установки заготовок на два цилиндрических пальца. На рис. 18, а
показано положение базовых отверстий 1 я 2 и пальцевЗи4 при
номинальном размере межцентрового расстояния между ними L. Для ры-
вода условия установки рассмотрим наихудший случай (рис. 18, б),
когда межцентровое расстояние отверстий выполнено по наибольшему
предельному размеру L + -|^ ,. межцентровое расстояние пальцев
приспособления — по наименьшему L — -*?р , а зазоры в
сопряжениях отверстий с пальцами выполнены минимальными—5lmtn и
Sjmin. При таком положении ось каждого пальца сместится к середине
межцентрового расстояния на величину--^, а ось каждого отверстия
сместится от середины на величину -~ от номинального положения
осей Ог и 02. Следовательно, расстояния 0[ 0[ и 0'3 0% равны -^ +
+ ^5. На рис. 18, б видно, что оси отверстий относительно осей паль-
пев могут сместиться на величину -^' и -^--1. Поэтому можно
записать 2 (0,25 6М,0-+ 0,256мл,) = 0,55, , + °.5S2mia- Отсюда можно
определить условие установки заготовки па два цилиндрических
пальца
Если необходимо выбрать минимальный зазор между пальцем и
вторым отверстием так же, как и для первого отверстия по /6 — е9 (Xt—
Рис. 18. Схемы установки заготовки на два пальца
28
— Xs),. то, как видно из условия (15), допуски на межиептровые
расстояния должны быть очень малы. Это делает обработку базовых
отверстий дороже. Обычно допуски на межцентровые расстояния пальцев
и отверстий значительно шире допусков на их диаметры. Поэтому чтобы
выдержать, условие установки заготовки на два цилиндрических
пальца диаметр второго пальца приходится значительно уменьшить.
Определим диаметр второго пальца исходя из условия, что расстояние S2mln
равно разности между минимальным диаметром отверстия d02 и
максимальным диаметром пальца dil2; т. е. S2|T,in = dn2 — dn2. Подставив
это выражение в уравнение (15), получим Slmln + d02 — dn2 =
= ом.0 + бм.п, отсюда
^п2 = (d02 + Simin — бм.0 — 6M_J , (16)
' 112
где бп2 — допуск на диаметр второго пальца, который выбирают так
же, как и для первого.
Пример. В приспособление необходимо установить заготовки, имеющие
базовые отверстия 020 + 0,023 it межцентровые расстояния /_ы.0 ± 0,05 и LM.a ±
± 0,02 мм. В первое отверстие устанавливают палец по посадке /7 (X), имеющий
размер 203Jj'o40 мм. Тогда Slnlin = 0,020 мм, а диаметр второго пальца dm =
= (20 + 0,020—0, l-0,0-l)_Ui02l = 19,8У_С)02С мм.
- Следовательно, чтобы сохранить возможность установки на два
цилиндрических пальца, необходимо увеличить минимальные зазоры в
сопряжениях пальцев и отверстий, а это чаще всего приводит к недо*
пустимому снижению точности установки. Значительно повысить эту
точность, при сохранении возможности гарантированной установки
любой детали из партии с межцентровым расстоянием базовых
отверстий в пределах заданного допуска, удается, если второй палец будет
срезанным, а не цилиндрическим.
Схема установки заготовок на один цилиндрический и один
срезанный палец показана на рис. 18, в. Как видно, срез пальца увеличивает
зазор х в направлении общей оси двух базовых отверстий 0,0.,,,. что
позволяет установить заготовки с более широким допуском.
Конструктивные элементы срезанных пальцев (кроме исполнительного диаметра)
должны быть выполнены по ГОСТ 12210—66. Поэтому при расчете дна-
метра срезанного пальца следует выбирать стандартную величину
цилиндрической ленточки Ь. Условие установки можно записать
аналогично формуле (15), заменив S2min на х-
^]miu + ■* 5? "м.о "Г "м.п • (!')
Величину х определим, ^рассмотрев два секторных треугольника
■02КМ и O'iKN, которые имеют общую высоту It. Эту высоту можно
определить из каждого треугольника:
отсюда с = У^'ог^пг + Ьг, так как с = х + Ь, то х = Vdfo — dfl2 + b2~b.
Тогда условие (17) можно записать
-$*шш + VdU-dh + P-b^ бм.0 + бм.п
29

и диаметр срезанного пальца
dli Л У1 — (й-|-бм.04
6\
$и
(18)
В приведенном ранее примере для установки ко второе отверстие
использован срезанный палец с шириной ленточки Ь = 3 мм, тогда
;|/20Ч-32 —(3 + 0,1 +0,04 — 0,02)-- 19,98.
мм.
1 Как видно из приведенных расчетов для цилиндрического пальца,
величина S2ffito = 0,12 мм, а для срезанного S,mlB = 0,02 мм, что
значительно сокращает
погрешность установки.
При установке на два
пальца, так же как и при
установке на один палец,
возможны два случая:
1) когда обеспечивается
контакт базовых отверстий
с пальцами по
определенным образующим; 2)
когда такого контакта пет. На
рис. 19 приведена схема
установки в первом» слу-
т контакт базовых отверстий с пальца-
Рис.
ров
чае,
19. Образование погрешностей разме
при установке на два пальца
когда сила (^ ооеспечпва
ми по образующим в точках 1\ и М. При такой установке могут возни
кать погрешности размеров /1, Б, В, Г, ]{ \\ взаимного смещения (3.
Погрешности указанных размеров вызваны песовмещенпем
установочной и измерительной баз. По аналогии с установкой на один палец,
при наличии силы, обеспечивающей контакт базовых отверстий и
пальцев (см. рис. 16, а), погрешности базирования размеров А, Б, В
ебд=!
Soi
еег
иП2
2
В направлении размеров Г и Д не действуют силы, которые
обеспечивали бы постоянный контакт базовых отверстий и пальцев по
определенным образующим, поэтому погрешности базирования размеров
ГиД
евг = 60] + Snnin + бп1; е-бд = 602 + S2mln + бп2.
В случае установки заготовки на срезанный палец изменение
положения оси отверстия относительно оси срезанного пальца в
направлении межцентрового расстояния может происходить в пределах х,
поэтому ее/ = У do2 — dh + У2 — Ь.
Во втором случае, при отсутствии сил, обеспечивающих контакт
базовых отверстий с пальцами по определенным образующим,
погрешности всех размеров будут больше, чем по первому варианту и
определять их необходимо аналогично второму варианту установки на один
палец (см. рис. 16, б).
30
§ 5. УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК
ПО ЦЕНТРОВЫМ ОТВЕРСТИЯМ
При обработке валов, труб и других деталей часто применяют
установку на конические поверхности специально выполненных центровых
отверстий или фасок. Установка вала по двум центровым отверстиям
позволяет совместить ось детали с Осью центров, т. е. свести к нулю
погрешности от несовмещения технологической базы с собственной
системой координат для всех размеров, заданных от оси вала. Такая
схема установки получила широкое применение благодаря следующим
преимуществам: простоте конструкции приспособления; отсутствию
погрешности от несовмещения баз для диаметральных размеров;
обеспечению выдерживания принципа постоянства баз при обработке на
различных операциях. Недостатком этой схемы является
необходимость обработки у детали дополнительных поверхностей — центровых
отверстий.
Для реализации теоретической схемы базирования, приведенной
на рис. 20, в качестве установочных элементов используют жесткие и
вращающиеся центры. Жесткие центры устанавливают в шпиндель
станка и пиноль задней бабки. Конструкции жестких центров показаны
на рис. 21, а, б, в (ГОСТ 13214-^67).
Срезанные центры (рис. 21,6) применяют для установки труб и'
подобных деталей по коническим фаскам. Поводковый центр (рис. 21, в)
обеспечивает передачу крутящего момента за счет внедрения рифлений
в поверхности конической фаски. Такой центр обеспечивает передачу
момента, необходимого для чистовых операций, но портит поверхность
центрового отверстия заготовки..
В современных быстроходных токарных станках, а также при
обработке тяжелых деталей в заднюю бабку ставится вращающийся центр
(рис. 22, а).

Рис. 22. Вращающийся и пла- Рис. 23. Схема возникнопе-
вающий центры ния погрешностей при
установке на центры
Вращающийся центр обладает пониженной по сравнению с жестким
центром жесткостью, но не изнашивается и не портит базовых
поверхностей, так как вращается вместе с заготовкой.
Вращающиеся центры бывают универсальные и специальные.
Универсальные центры делают в виде самостоятельного устройства и
используют в любом стайке, имеющем конусное гнездо (ГО!/.)" 8742—
75). Специальные центры делают заодно с шмюдыо задней бабки и
применяют главным образом дли тяжелых работ при обработке деталей
больших размеров. Для вращающегося центра необходимо два
радиальных нодшлппика 1 (рис.'22, а) и одни упорный 2.
Установка на жесткий передний цент]) приводит к несовмещепию
установочной и измерительной баз. В результате появляется
погрешность базирования ь\-„ равная допуску па глубину центрового
отверстия.
При необходимости точной ориентации заготовки по длине в
шпиндель / станка устанавливается плавающий центр, схема которого
приведена па рис. 22, б.
При поджатии заготовки 6' задним центром плавающий центр 3
утапливается в корпусе 2, сжимая прчжппу 5 до тех пор, пока торец
детали не упрется в торец корпуса 2 (пли в специальный упор). При этом,
независимо от глубины центрового отверстия, торцы всех заготовок
в партии займут вполне определенное положение, база
технологическая совместится с собственной системой координат заготовки, часть
погрешности -базирования; для осевых размеров, обусловленная
несовмещением баз сведется к нулю. Винт 4 предохраняет центр от
выпадания из корпуса 2 под действием пружины 5.
При установке на центры (в том числе и на плавающий) возникает
погрешность от неточности изготовления установочной базы —
несовпадение осей центровых отверстий (рис. 23). Если оси центровых
отверстий имеют несоосность С, то при расстоянии между вершинами
конусов центровых отверстий L угол перекоса а оси заготовки можно
определить: tg а та CIL. В результате погрешность размера /
ГЛАВА IV
ЗАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
§ 1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К ЗАЖИМНЫМ МЕХАНИЗМАМ
Зажимными называют механизмы, устраняющие возможность
вибрации или смещения заготовки относительно установочных элементов
под действием собственного веса и сил, возникающих в процессе
обработки (сборки).
Необходимость применения зажимных механизмов исчезает в двух
случаях:, 1) когда обрабатывают (собирают) тяжелую, устойчивую
заготовку (сборочную единицу), но сравнению с весом которой силы
обработки (сборки) малы; 2) когда силы, возникающие при обработке
{сборке), приложены так, что они не могут нарушить положение за-
i отовки, достигнутое базированием.
К зажимным элементам предъявляются следующие требования.
1. При зажиме не должно нарушаться положение заготовки,
достигнутое базированием. Это удовлетворяется рациональным выбором
направления и точки приложения силы зажима.
2. Зажим не должен вызывать деформации закрепляемых
заготовок или порчи (смятия) их поверхностей.
3. Сила зажима должна быть минимально необходимой, но
достаточной для обеспечения надежного положения заготовки относительно
) становочных элементов приспособлений в процессе обработки.
4. Зажим и открепление заготовок необходимо производить с
минимальной затратой сил и времени рабочего. При использовании
ручных зажимов усилие руки не должно превышать 15 кгс (147 Н).
5. Силы резания не должны, по возможности, воспринимать
зажимные устройства.
6. Зажимной механизм должен быть простым по конструкции,
максимально удобным и безопасным в работе.
Выполнение большинства этих требований связано с правильным
определением величины, направления и места положения сил зажима.
§ 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИЛ ЗАЖИМА
Расчет сил зажима может быть сведен к решению задачи статики на
равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних
сил.
К заготовке с одной стороны приложены сила тяжести и силы,
возникающие в процессе обработки, с другой — искомые зажимные силы
и реакции Опор. Под действием этих сил заготовка должна сохранить
'2 Зэк, 1195 33

равновесие. При расчетах следует ориентироваться на такую стадию
действия сдвигающих сил и моментов, при которой силы зажима
получаются наибольшими.
Исходными данными для расчета сил зажима являются: схема
базирования заготовки; величина, направление и место приложения сил,
возникающих при обработке; схема закрепления заготовки, т. е.
направление и точка приложения зажимной силы.
Составление исходных данных для расчета необходимых сил
зажима является важнейшим моментом проектирования зажимных
механизмов, так как ошибка этого этапа может привести к созданию
приспособления, не обеспечивающего надежное закрепление заготовки.
Типовые схемы базирования рассмотрены в гл. II, III. При обработке
на заготовку могут действовать следующие силы.
Силы резания по величине, направлению и месту приложения
являются переменными. При неустановившемся режиме, (врезание,
выход интрумента) величина сил резания изменяется. Известен,
например, эффект возрастания крутящего момента при выходе-сверла из от
верстия. При установившемся режиме их величина также подвержена
колебаниям из-за непостоянства припуска и физико-механических
свойств метериала обрабатываемых деталей, затупления инструмента
и других причин. При некоторых видах обработки (строгание,
долбление, точение прерывистых поверхностей и т. п.) силы резания
представляют собой нагрузку ударного характера.
Силы резания рассчитывают по формулам теории резания
металлов или выбирают по нормативам. Но с учетом сказанного выше при
расчетах сил зажима силы резания увеличивают, вводя коэффициент
запаса К и гарантируя тем самым надежность закрепления заготовки.
Этот коэффициент креме нестабильности сил резания учитывает
еще ряд отклонений, возникающих при обработке, которые могут
привести к увеличению действующих внешних сил. Он учитывает
неоднородность качества материала заготовок, затупление режущих
инструментов, изменения положений опорных реакций в результате
отклонений в пределах допусков реальных технологических баз от
геометрически правильной формы и т. д.
В зависимости от конкретных условий выполнения
технологической операции значение К следует выбирать дифференцированно.
Величину К можно определить как произведение первичных
коэффициентов:
К = КоК^КзКМ,,
где К0— 1,5 — гарантированный коэффициент запаса; Ki—
учитывает состояние технологической базы (при черных базах /(х = 1,2, при
чистых — Ki = 1,0); Ki — учитывает затупление инструмента; Кз
— учитывает ударную нагрузку на инструмент (при обработке
прерывистых поверхностей Кз = 1,2); Кя — учитывает стабильность
силового привода (при ручном приводе /С4 = 1,3, механизированном
К& = 1,0); Кг, — характеризует зажимные механизмы с ручным
приводом (при удобном зажиме Къ = 1, при неудобном Къ = 1,2);
Кв — учитывает определенность расположение опорных точек при
34
смещении заготовки моментом сил. При установке на опоры с
ограниченной поверхностью контакта (штыри, пластинки) /С6 = 1, при
установке на опоры с неограниченной в пределах базы зоной контакта
(опоры-шайбы) Ке =1,5.
Вес заготовки учитывают при расчете сил зажима, когда заготовку
помещают на вертикально или наклонно расположенные-установоч-
.ные элементы. Вес учитывают также при закреплении заготовки в
поворотных или кангующихся приспособлениях. В процессе обработки
вес заготовки изменяется, часто изменяется и положение ее центра
тяжести (сборочной единицы при ее сборке). Это необходимо учитывать
при расчетах сил зажима.
Центробежные силы возникают при смещении центра тяжести
заготовки от оси ее вращения при обработке. Величина этих сил еопостав-
вима с силами резания, особенно при скоростных методах обработки.
Инерционные силы возникают и имеют существенное значение,
когда заготовка движется возвратно-поступательно или при быстром
изменении скорости движения (например, при применении тормоза на
скоростных станках токарной группы и т. п.). Центробежные и
инерционные силы рассчитывают по известным формулам теоретической
механики.
Силы трения в центрах, при выводе сверла и др. часто не учитыва-
ют из-за незначительности их величины по сравнению с другими сила-
Величина силы зажима в значительной степени зависит от ее
направления. При выборе направления зажимной силы необходимо
.учитывать определенные правила.
1. Сила зажима должна быть направлена перпендикулярно
поверхности установочных элементов, чтобы обеспечить контакт с ними
технологической базы заготовки.
2. При базировании по нескольким базовым поверхностям сила
зажима должна быть направлена на тот установочный элемент, с
которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта.
3. Направление силы зажима должно совпадать с направлением
веса заготовки; это облегчает работу зажимного устройства.
4. Направление силы зажима должно совпадать с направлением
силы резания.
В практике редко можно выбрать направление силы зажима,
удовлетворяющее всем правилам. В этих случаях необходимо искать
оптимальные решения,.'При обработке легких заготовок в первую очередь
следует учитывать силы резания, а при обработке тяжелых заготовок
— д&_вее.
- Выбору рационального направления силы зажима способствует
введение упоров в силовую схему закрепления заготовки. Упоры
воспринимают действующие на заготовку силы и позволяют уменьшить
необходимую величину силы зажима "или изменить ее направление.
Упоры применяют в двух случаях.
1. В процессе обработки действуют большие силы сдвига,
действующие параллельно поверхности установочных элементов. Например,
на рис. 24, а ступенчатый вал / установлен на призмах 2. Сила резания

Р действует параллельно плоскости призмы. Без осевого упора 3 для
равновесия заготовки потребуется большая сила Q, которая может
привести к смятию базовых поверхностей заготовки. При использовании
осевого упора 3, воспринимающего силу резания, сила Q может быть
значительно уменьшена, а при необходимости можно изменить и ее
направление на Q'.
2. При обработке без упора заготовка не имеет поверхности,
способной воспринять силу зажима. Например (рис. 24, б),
призматическую деталь обрабатывают сверху. Без упора единственно возможное
направление силы зажима Q' не может быть осуществлено, так как
вся верхняя плоскость должна быть обработана. Применение упора
позволяет выбрать направление зажимной силы Q и надежно закрепить
jjaro-товку.
При выборе'места приложения силы зажима надо следовать
определенным правилам.
1. Сила зажима не должна опрокидывать или сдвигать заготонку
по установочным элементам. Для этого необходимо, чтобы точка,
приложения силы зажима: а) проектировалась на установочный элемент,,
по возможности ближе к его центру, или в многоугольник,
образованный линиями, соединяющими установочные элементы (рис. 24, в);
б) лежала на участке поверхности заготовки, параллельной
поверхности установочного элемента, воспринимающего силу зажима (рис.
24, г).
2. Сила зажима с реакциями оньр не должна создавать
изгибающих моментов во избежание деформации заготовки и появления
погрешности закрепления (рис. 24, 0)
3. Точка приложения силы зажима должна быть расположена
ближе к месту обработки, особенно для нежестких заготовок.
Пример расчета силы зажина. На рис. 25 приведена схема
базирования корпуса на операции растачивания отнерстня. Необходимо
определить условия закрепления заготовки в приспособлении и силу
зажима. Смещающее воздействие на заготовку при обработке оказывают
силы резания. Особенностью рассматриваемого примера является тот
факт, что на каждом обороте борштанги силы резания Рг и Ру не
только меняют место приложения (вместе с вершиной резца), но изменяют
и направление действия на проишонпл'- жнпе На рис. 25 приведены
п | .Qнеправ. п Миеправ.
№не
непрод.
zzzizzzzb
ЕШШШГ
{£.
||1"||||' '1|!
«)■
Рис. 24. Выбор направления и ючки приложения силы зажима
36
Рис. 26. Схема для расчета еия
зажима, препятствующих
смещению заготовки
четыре положения борштанги, когда вершина резца последовательно
находится в точках 1—4. При расположении резца в точках 1 и 2 сила
Рг отрывает заготовку от опорной точки 0U проворачивая ее вокруг
точки 02; когда резец находится в точке 4, та же сила Pz отрывает
заготовку от опорной точки 02, проворачивая ее вокруг точки 0г. В связи
с этим возникает необходимость определить такой момент обработки,
когда силы резания оказывают максимальное сдвигающее воздействие
на заготовку.
Следуя приведенным выше правилам, принимаем точки приложения
и направления сил зажима так, как показано на рис. 25. Тогда
условие равновесия заготовки может быть описано уравнением моментов
относительно опорной точки 02:
М0г (Pz) + МоХРу) + МоМ = 0, (19)
где M0l (Pz) = =Ь РА; М0, (Ру) + Ру1у\ M0l (Q) = QLQ.
Тогда из уравнения (19) необходимую величину Q с учетом
коэффициента запаса молено определить из следующего выражения:
Q = K ±р*1*±р91*, (20)
Используя формулу (20), можно для различных положений борштанги
определить необходимую силу Q. Максимальное значение Q,
полученное, в этих расчетах, необходимо использовать для проектирования
зажимного механизма.
§ 3. РАСЧЕТ СИЛЫ ЗАЖИМА
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ УСТАНОВКИ
Сила зажима, предотвращающая поступательное перемещение
заготовки, показана на рис. 26, а—г. Для схемы на рис. 26', а условие
равновесия заготовки с учетом коэффициента запаса можно записать так
(весом здесь и в следующих случаях пренебрегаем):
КР - hQ - f,Q = 0,
Рис. 25. Схема для расчета силы
зажима

где f, /], /2 — коэффициенты трения.
Отк уда Q = .
Для схемы на рис. 26, б условие равновесия можно записать
уравнением
Отк уда Q ■-
К Pi - Q/i - (Q + 1<P«)U = 0.
KPi - КР, /2
П + h
/(ля схемы на рис. 26, в условие равновесия
К Pi - Qh - (Q ~ ля2)/а = о.
Откуда Q=M±±bPi.
П + /2
Для более общего случая (рис. 26, г), когда к заготовке приложены
силы резания Рх и Р2 (с применением упора) и учитывается вес заготовки
G, определение силы зажима ведем, пользуясь следующими
рассуждениями. Для упрощения считаем, что коэффициенты трения
одинаковые. Под действием сил резания Pt и Р% заготовка стремится
повернуться против часовой стрелки вокруг точки О. При этом возникает
реакция Rlt сила трения fRlt сила трения fQ. Повороту будут препят-
' ствовать моменты от силы трения fRu веса заготовки, силы трения fQ
силы зажима Q. Вес G действует на плече 0,5с/ от точки О.
Определим сумму проекций всех сил па вертикальную ось
G + fQ — КР2 - /?! - 0; R, - G + fQ - КР2
и составим уравнение моментов относительно точки О
/#хс + G 0,5d + fQd + Qa — KPjd — KP,b = 0. ;
В это уравнение подставим выражение для Rt:
fGc + f2Qc — fKP^c + G 0,5d + fQd + Qa — KP^d — КРф = 0.
Отсюда q = K[P2(fc+d)+P,b]-G(fc+0,5d)
Pc-tfd + a
Сила зажима, предотвращающая провертывание заготовки под
действием момента резания Мрез, показана на рис. 27.
На заготовку, закрепленную в трехкулачковом патроне, действует
момент резания Мрез (рис. 27,а). Заготовка удерживается от проворота
моментом трения между кулачками и заготовкой. Условие равновесия
можно записать в виде уравнения
/Шрез - 3QA/?! = 0,
откуда
Q = .
КЩеа
3/i/?x
38
Рис. 27. Схемы для расчета сил зажима, Рис. 23. Схемы для расчета сил при
препятствующих повороту заготозки многоинструментной обработке
Если осевая сила Рх велика и заготовка не имеет упора торцом,
необходима дополнительная сила трения, которая будет препятствовать
осевому сдвигу заготовки. Тогда сила зажима -
q = /Шрез , КРХ
З/i*, ' 3/, "
Заготовка центрирована с помощью пальца и прижата к трем
точечным опорам несколькими прихватами (рис. 27, б). При действии Л1рез
заготовка удерживается от проворота моментами трения на опорах и
между прихватами и заготовкой. Считая реакции на опорах равными,
условия равновесия можно записать в виде уравнения
KMve6 - QhR2 - Qf^ = 0,
откуда ■
Q= КМУ«з
Заготовка центрирована с помощью оправки и удерживается от
проворота моментами трения на кольцевой площадке бурта оправки и
между зажимом и заготовкой (рис. 27, в). Условие равновесия будет
(при равномерном распределении силы по кольцевой площадке)
выражено уравнением
KM^-Qf^-Qh-^j^ =0,"
39

откуда
Q
1 „ D3 — d'i
3 "D^ — d"
Заготовка закреплена в призме с углом а (рис. 27, г). Если на
торце заготовки нет сил трения, условие равновесия будет выражено
уравнением
/ШРВЭ - QUR, - 2R^R, = О,
где R = ~-
2 а
sinT
Следовательно,
Q
км
рез
fiRi+URi
а
При действии значительной осевой силы Рх (кроме Мреа) и отсутствии
упора сила зажима
Q =
ХМрсз , КРХ
fiRi + LRi' Л-Ь/а
а а
sin — sin —
2 2
Сила зажима, предотвращающая смещение заготовки под
действием нескольких одновременно действующих момешов, показана на
рис. 28.
Такая схема сил резания характерна для многошпнпдельных
агрегатных и расточных станков, при обработке отверстий мерным
инструментом. При малой радиальной жесткости инструмента на заготовку
действует момент, равный сумме моментов, действующих на отдельные-
инструменты (рис. 28, а). Под действием этого суммарного момента
заготовка стремится провернуться вокруг той оси, где момент трения
наименьший. Если заготовка прикреплена хвостовиком к призме, то
для расчета силы зажима можно применить формулу, полученную
нами для случая закрепления на рис. 27, г. Если заготовка установлена
на торец и удерживается моментом трения на торцах, то в зависимости
от схемы установки можно воспользоваться формулами для схем на
рис. 27, б или 27, в.
На рис. 28, б, в показана схема растачивания нескольких отверстий
одновременно однорезцовыми оправками. В зависимости от взаимного
углового положения резцов может возникнуть максимальная
сдвигающая сила Р = Р1 + Рг + Р3 + Pi (рис. 28, б) или максимальный сум-'
марный момент М = РХ1Х + Р212 + Р313 + Р414 (рис. 28, в) Для
данной схемы установки расчет силы зажима необходимо вести по одному
(наиболее неблагоприятному) из этих условий.
40
Если отверстия на рис. 28, в растачивают многорезцовыми
головками, суммарный крутящий момент стремится повернуть деталь вокруг
точки О. В этом случае в основу расчета мол-сет быть положена схема на
рис. 27, г. При расчете силы зажима ориентируются на самую
неблагоприятную фазу изменения сил резания.
§ 4. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАЖИМНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Зажимные механизмы приспособлений делят на простые и
комбинированные. К простым (или элементарным) механизмам относятся:
винтовые, клиновые, эксцентриковые, рычажные, шарнирно-рычажные,
пружинные. Комбинированные состоят из двух-трех сблокированных
последовательно простых приспособлений. По числу точек
приложения силы зажима механизмы делят на единичные и многократные.
Многократные механизмы зажимают одну деталь по нескольким точкам
или несколько деталей одновременно и с равными силами.
По степени механизации зажимные механизмы делят на:
1) ручные — требующие применения мускульной силы и
утомляющие рабочего; их применяют в единичном и мелкосерийном
производствах;
2) механизированные — работающие от силового привода, в связи
с этим их нередко называют механизмами-усилителями; их применяют
в серийном и массовом производствах;.
3) автоматизированные — приводящиеся в действие
перемещающимися частями станков, силами резания или центробежными силами
вращающихся масс; осуществляют зажим и раскрепление заготовки
без участия рабочего; их применяют в крупносерийном и массовом
производствах.
При конструировании приспособления всегда возникает задача пэ
известной силе зажима Q установить тип и основные размеры
зажимного устройства и определить силу, развиваемую приводом. Для
любого зажимного механизма можно записать уравнения сил и
перемещений:
Q = Wi; SQ = Swiis, (21)
где W, Sw ■— сила и перемещение, передаваемые от силового привода
зажимному механизму; i, iB — передаточные отношения сил и
перемещений, характеризующие конструктивные параметры механизма;
SQ — перемещение (ход) исполнительного звена механизма.
Передаточные отношения комбинированных механизмов
определяют как произведение входящих в них простых:
л п
'1ц == ll 'g> 'ив = 11 ng ■
Уравнения (21) для таких механизмов принимают вид
Q=W flV SQ = SW fl ing,
где n — число простых механизмов, входящих в комбинированный.
4!

Для правильного выбора типа
зажимного механизма и расчета его
конструктивных параметров
необходимо для всех разновидностей
механизмов иметь развернутые
уравнения (21), для этого определяют
передаточные отношения каждого
механизма через его
конструктивно-размерные параметры.
/ Винтовые механизмы широко
используют в приспособлениях с
ручным закреплением заготовок, с
механизированным приводом, а также на
автоматических линиях при
использовании приспособлений-спутников.
Достоинством их является простота
конструкции, невысокая стоимость и
высокая надежность в работе.
Винтовые механизмы используют как для непосредственного
зажима, так и в сочетании с другими механизмами. Непосредственный
зажим осуществляется либо винтом при неподвижной резьбовой втулке,
либо гайкой при неподвижной шпильке (рис. 29). Силу на рукоятке,
необходимую для создания силы зажима Q, можно рассчитать по
следующей формуле:
мы винтовых зажи-
W-
■Q-^fifiiv-
(Pi)-
(22)
где гср — средний радиус резьбы, мм; / — вылет ключа, мм; а —
угол подъема резьбы; ц>х — угол трения в резьбовой паре.
При расчете силы, развиваемой винтовым зажимом, необходимо
учитывать дополнительные потери на трение в месте контакта винта
(гайки) с заготовкой. Условие равновесия винта (гайки) в этом
случае можно записать в следующем виде:
Wl = Qrep tg(a + tPi) + Mvp, (23)
где Жтр — момент трения на опорном торце винта (гайки).
Величина Мтр зависит от конструкции пяты зажимного винта. На
рис. 29 приведены варианты конструкций пят зажимных винтов.
Для винтов со сферической пятой (рис. 29, а)
Мтр«0, (24)
так как винт с заготовкой контактируют в точке.
Для винтов с пятой (рис. 29, б) и для зажима гайкой
ЖтР =
Qf
|D3_d3
D2—d2
Для винтов с плоской пятой (рис. 29, б)
' QfD.
МтР =
(25)
(26)
42
Рис. 30. Схема механизма с плоским односкосным
клином и силы, действующие на клин
Для винтов с неподвижным наконечником (рис. 29, г)
MTP = Q/-|ctgi. (27)
В формулах (25—27) f—коэффициент трения пяты винта по
поверхности заготовки (наконечника).
Для расчета силы зажима Q винтового зажима необходимо в
условие равновесия (23) ввести соответствующее конструкции значение
Жтр из формул (24—27).
_,„-4(лин очень широко используют в зажимных механизмах
приспособлений, этим обеспечивается простота и компактность конструкции,
надежность в работе. Клин может быть как простым зажимным
элементом, действующим непосредственно на заготовку, так и входить в
сочетание с любым другим простым при создании комбинированных
механизмов. Применение в зажимном механизме клина обеспечивает:
увеличение исходной силы привода, перемену направления исходной
силы, самоторможение механизма (способность сохранять силу
зажима Q при прекращении действия силы W, создаваемой приводом).
Если клиновой механизм применяют для перемены направления силы
зажима, то угол клина обычно равен 45°, а если для увеличения силы
зажима или повышения надежности, то угол клина принимают равным
6—15° (углы самоторможения).
Клин применяют в следующих конструктивных, вариантах
зажимов: а) механизмы с плоским односкосым клином (рис. 30); б)
многоклиновые (многоплунжерн:.-) механизмы (рис. 31), в) эксцентрики (мс-
43

ханизмы с криволинейным клином) (рис. 32), г) торцовые кулачки
(механизмы с цилиндрическим клином) (рис. 33).
На рис. 30 приведена схема комбинированного зажима. Он
образован последовательным соединением плоского односкосого клина /, на
который действует через шток 2 привода сила W, и рычажного зажима
3, передающего на заготовку силу зажима Q.
При зажиме заготовки клин под действием силы W движется влево,
поворачивая рычаг вокруг оси вращения. При движении клина
на его плоскостях возникают нормальные силы Q и JV и силы трения
/•*, и Fo (рис. 30, а), причем
F, = N tg ф, - Nfit F3 = Q tg Фг - QU,
где ф) и ф2, /i и /2 — углы и коэффициенты трения на
соответствующих поверхностях клина.
В конечном положении, когда- заготовка зажата, клин находится
в равновесии.
Рассмотрим равновесие клина под действием всех приложенных к
нему сил. Для этого равнодействующую Rl сил N и ■/-", разложим на
силы Q и Р. Так как в зажатом состоянии клин находится в
равновесии, то вертикальная составляющая по величине равна Q.
Горизонтальная составляющая Р из силового многоугольника'равна
Р = Q tg (a + ф1). (28)
Сумма проекций всех сил на направление силы W
Р + F2 — W = 0 или Q tg (а -|- ф,) + Q tg <pa = W,
откуда.
W = Q [tg (a + ф1) + tg q»2|. (29)
Если трение существует только на наклонной поверхности клина, т. е.
закрепляемая заготовка перемещается вместе с клином в направлении
действия силы W, то tg ф>.2 = 0 и
- W = Q tg (a + Ф1). (30)
Существенным недостатком рассмотренного механизма является
низкий коэффициент полезного действия (КПД), т. е. большие потери
на трение, резко увеличивающиеся с уменьшением угла клина. В таб-
Значенме потерь на трение и силы W 8 зависимости от различных углон
клина а
а, °
5
20
45
W, доли от Q
без учета сил трения
0,087
0,37
1
с учетом сил трения
0,29
0,59
1,25
Потери
на
трение,
%
70
37
25
44
лице приведены потери на трение в клиновом механизме с трением на
двух поверхностях в зависимости от угла клина а.
Для повышения КПД клинового механизма на поверхностях клина
трение скольжения заменяют трением качения, применяя опорные
ролики (рие. 30, б). Схема действующих сил принципиально ничем не
отличается от механизма с плоским односкосым клином без роликов,
поэтому для расчета этого механизма вполне можно применить формулу
(29), заменив углы трения скольжения ц>1 и ф2 на приведенные углы
трения качения ф1пр и ip2np:
-W = Q[lg(a + q>lnv) + tgcpanp|. (31)
Углы ф1пр и ф2гф можно определить, рассмотрев в отдельности
равновесие роликов. Рассмотрим равновесие нижнего ролика, приравняв
нулю сумму моментов всех сил относительно оси ролика:
2 2 2
где F2 = -jj- Q tg ф2пр — сила трения качения между роликом и
клином;
Т =-^ Q tg <ра — сила трения скольжения между роликом и осью,
2
о: сюда
1 ,, , D 1 г. , d л
ТР^Ф2прТ --Qtgch-^0
или
tg Фг „p = — tg ф,; фг ■= arctg — tg ф2 .
Соответственно для верхнего ролика <plnp = arctg Wtg9j. В
конструкциях с роликами потери на трение снижаются, а сила зажима
возрастает на 30—50% по сравнению с клином без роликов.
Уравнение перемещений рассматриваемых механизмов (рис. 30, в)
SQ - S# Igot. ' (32)
Многоклиповые механизмы бывают с одним, двумя или большим
числом плунжеров. Одно-.и двухплунжерные применяют как зажимные;
многоплунжерные используют как самоцентрирующие механизмы
(они будут рассмотрены в гл. V).
На рис. 31 приведены основные схемы одноплунжерных
механизмов: а) с консольным и б) с двухопорным плунжером. Для получения
расчетных формул приведенных механизмов рассмотрим равновесие
клина /.и плунжера 2 каждого механизма в отдельности. Клин /
является плоским односкосым, поэтому -
Q' = W 1- ; (33)
tg(a+cpi)+tg(f2
Р = Q' tg (a + Ф1). (34)
45

xa
(Ml
ва
ко
3,
по
на
ГД(
1ДТ
не:
си.
СИ!
на
Су
OTI
Ее
3ai
flei
ни
на-
Консольный плунжер 2 (рис. 31, а) под-действием силы Р
перекашивается в пределах зазора в направляющих. В результате давление
плунжера на направляющие распределяется по закону треугольника.
Равнодействующие этих давлений удалены от вершины прямого угла
на 1/3 катета а, т. е. расстояние между силами N равно 2/3 а.
При условии равновесия плунжера сумма моментов сил Р и JV от-
2
носительно точки 0 Pi — N -^ а = 0, откуда
N-
р JL =0'
2а
зг
2а
tg(a+q>i).
(35)
Для зажима заготовки плунжер перемещается вверх, при этом
силы N вызывают силы тренвд F 3, которые препятствуют перемещению
плунжера: F3 — N tg cp3. Подставив сюда N, из (35) имеем
/\ = 0' — tg (a + rPl) tgcp3. (36)
--Q' -^- tg (a + Ф1) tg<Pj.
2а
Сумма проекций всех сил на вертикальную ось Q + 2F
ы
Q' = о,
с учетом формулы (36) Q + Q'j^g (<*■ + Ф1) tg Фз — Q' = 0. откуда
1
Q'=Q
з/
(37)
Ф I ——tg(a-h(|)i)tg98
a
■ Приравняем между собой правые части уравнений (33) и (37):
W 1
ig(a + q>i)+tg<J>»
1
3/
tg(a+<Pi) tgq?8
откуда
W = Q
tgfo + tPiJ+tgtPa
3/
1 —— tg(a+q>i)tg<
a
(38)
Двухопорный плунжер (рис. 31, б) под действием силы Р не
перекашивается, а прижимается к одной стороне направляющей. При его
ssssysfe^
■^j\\sy<^\4^
rWl
Ш////Ш
w
шш
тпы
Q\P\
Ml
^Ш
pY
Ю
Рис. 31, Схемы одноплунжерных зажимных механизмов
44
Рис. 32. Схема сил в круговом эксцентрике
перемещении будет возникать сила трения F3 = P tg ф3 и уравнение
(37) можно записать так:
1 — tg (a + Ф1) tg ф3
Приравнивая выражения (33) и (38), получим
W — Q t§(a + 'Pi) + tg(Pa 40)
1 —tg(« + <pi) tg<p3'
Уравнение перемещений в многоплунжерных механизмах сохраняет
вид (32). Рассмотрим эксцентриковые зажимы. Эксцентрик представляет
собой соединение в одной детали двух элементов — круглого диска
радиуса г (рис. 32)'и плоского одиоскосого клина. При повороте
эксцентрика вокруг оси вращения диска 0 клин входит в зазор между диском
и заготовкой и развивает силу зажима Q.
Рабочая поверхность эксцентриков может быть окружностью
(круговые) или спиралью (криволинейные). Различие их заключается в
том, что в развертке круговых эксцентриков плоский клин
получается криволинейным с переменным углом а в зависимости от угла
поворота Р (рис. 32, б), а у криволинейных эксцентриков а не зависит от
р'.Л^то означает, что криволинейные эксцентрики создают стабильную
силу зажима в партии заготовок, а круговые — нет. При зажиме
круговыми эксцентриками в зависимости от колебания размера //«в
партии заготовок изменяется рабочий угол поворота (3, а следовательно,
угол а и сила зажима Q. В то же время технология изготовления
круговых эксцентриков значительно проще, чем криволинейных.
Поэтому широко распространены круговые эксцентрики с углом (3 —
--- 30-=-135° для уменьшения колебаний Qx в партии.
47

<? 4 rcp ,
E
з
Д
Рис. 33 Схема зажимного ме-
ханлзмэ с торцовым кулачком
f Эксцентриковые зажимы являются
самыми быстродействующими из всех
ручных зажимных механизмов. По
быстродействию они сравнимы с пнев-
мозажимами.
у Недостатками эксцентриковых
зажимов являются: малая величина
рабочего хода, ограниченная величиной
эксцентриситета; повышенная
утомляемость рабочего, так как при
откреплении заготовки рабочему
необходимо прикладывать силу, обусловленную свойством
самоторможения эксцентрика; ненадежность зажима при работе
инструмента с ударами или вибрациями из-за опасности самооткрепления.
Несмотря на эти недостатки, эксцентриковые зажимы широко
используют в приспособлениях, особенно для мелкосерийного и
серийного производств.
При проектировании эксцентрикового зажима необходимо по
требуемой для закрепления заготовки силе зажима Q определить его
конструктивно-размерные параметры. Исходными данными для расчета
являются: б — допуск на размер Я заготовки от базы до точки
приложения силы зажима; р — рабочий угол поворота эксцентрика от
нулевого (начального) положения; Q — требуемая для закрепления
заготовки сила. Результатом расчета должны быть: е —
эксцентриситет эксцентрика, d — диаметр цапфы, R — радиус рабочей
поверхности эксцентрика, В — ширина рабочей поверхности, / — длина
рукоятки (при ручном зажиме).
Если угол (3 поворота эксцентрика не ограничен, то
эксцентриситет е определяют из условия 2с = S, + б + S2 + -, где S, —
минимальный зазор, обеспечивающий свободную установку заготовки с
максимальным размером Я ; S2 — запас хода эксцентрика,
предохраняющий его от перехода через мертвую точку; / — жесткость узла
зажима. Отношение Q/j учитывает увеличение расстояния между
заготовкой и эксцентриком за счет упругой деформации деталей узла
зажима, воспринимающих силу Q.
При угле [5 < 180° величину е можно определить из уравнения
перемещений эксцентрика. Это уравнение можно записать из схемы на
рис. 33, б
Sq = Sw tg acP,
припяз tg acp =— и записав Sw = pV, получим
So = 2e-P-. .
(41)
44
другой стороны, неооходимая величина раоочего хода определяется
условием
SQ = S1 + & + ^-
I
48
тогда
2eJ- = Sl+«5 + ^
откуда
— [0,-t-u-f- —i. (42)
Диаметр цапфы эксцентрика й можно определить из условия
отсутствия контактных деформаций смятия, задаваясь ее шириной Ь:
7/= <?
Ь |асм|
где \а
f<7,.Ml — допускаемое напряжение на смятие материала цапфы.
Радиус рабочей поверхности эксцентрика R определяют из
условия самоторможения эксцентрика. Для этого необходимо, чтобы угол
подъема криволинейного клипа т был меньше у га а самоторможения
а,.. Это условие можно записать из схемы па рис. 31, а. На схеме
действие эксцентрика на заготовку условно заменено*действием плоского
односкосого клина с углом а в зазоре между заготовкой и цапфой
эксцентрика. Точка касания наклонной плоскости и цапфы лежит на
радиусе /?,, соединяющем ось вращения эксцентрика 0 с точкой М
принижения зажимной силы. Тогда
to a — QL— ecosft
откуда
to a
in|3J. ■ (43)
Приняв в формуле (43) а = а,., можно рассчитать величину R,
обеспечивающую самоторможение эксцентрика.
Ширину рабочей части эксцентрика В (на рис. не показана)
определяют из уравнения напряжений-смятия в месте контакта его с
заготовкой или промежуточной деталью
аСЛ1 — 0,565
где 0,565 — коэффициент; Еи £,, ц,, и,2 — модули упругости и
коэффициенты Пуассона, соответственно, для материалов эксцентрика и
заготовки или промежуточной детали.
Чаще всего между эксцентриком и заготовкой помещают
промежуточную деталь (или эксцентрик соединяют с другим простым
механизмом, например с рычажным), изготовленную из одинакового с
эксцентриком материала. Изготовлять эксцентрики рекомендуется из
стали 20Х с цементацией рабочей поверхности на глубину 0,8—1,2 мм
49

и закалкой до твердости HRC 55—60 (ГОСТ 9061—68). Приняв Е1 = Е2
и у,! = |л2 — 0,25 (дЛя стали), получим
осм = 0,415 .,
см у RB
откуда
В = 0,0175^. (44)
Уравнение сил в круговом эксцентрике с достаточной для
практических расчетов точностью можно записать, заменив действие
эксцентрика действием плоского одпоскосого клина с углом а в зазоре между
цапфой и поверхностью заготовки. Схема такой замены и сил,
действующих на эксцентрик и фиктивный клин, приведена на рис. 32. На
схеме Qx — сила, действующая на плоскость зажима рр, под углом а
Вдоль плоскости действует силаТ=<2'[ cos а. Эту силу можно
рассматривать как внешнюю, действующую на клин с углом а. Тогда,
используя формулу (29)
Т = Qi cos a = Q [tg (а + Фх) + tg Фг]. (45)
Из условия равновесия эксцентрика получим WI — QxRi = 0;
Qi = W-^-, так как |Qi| = IQil- Подставив значение Qi в формулу
(45) и опустив cos а как величину, близкую к единице при малых
углах а, получим
W=Q-^-- [tg(а + ф1) + tgфиj, (46)
где /?!, -а — переменные величины. Для пользования этой
формулой необходимо уметь определ'ять угол а и радиус /?, в зависимости
от угла поворота р\ Из прямоугольного треугольника MNO (рис. 32)
.„ е cos В
a = arctg — ;
/? + esinB
cos a cos a
При проектировании ручных эксцентриковых зажимов задаются силой
W на рукоятке и из уравнения (46) определяют длину рукоятки
4tg(a+Ti) + tgq\]. (47)
QR.
W
Торцовый кулачок является разновидностью клинового механизма,
у которого плоский односкосныи клин укреплен на цилиндре радиуса
г. Для создания силы зажима Q кулачок должен вращаться вокруг оси
ОО этого цилиндра силой W, приложенной на-рукоятке длиной / (см.
рис. 32). Силу W можно определить по формуле
W = Q -^Mtg (a + Фх) + tg rp2]. %(48)
50
о
е №•
\w Л- m
a)
4 3
\
■+7
I 1
5 ***
Q
Рис. 35. Схема сил, действующих в
рычажном зажиме
Рис. 34. Силовые схемы
рычажных зажимов
>/ Рычажные зажимы используют в виде двуплечего рычага в
сочетании с различными силовыми источниками. При помощи рычага можно
н-шенять величину и направление силы зажима, а также осуществить
одновременное закрепление заготовки в двух местах.
Конструктивных разновидностей рычажных зажимов мнЬго
однако все они сводятся к трем силовым схемам, приведенным на
рис. 34, а, где приведены также формулы расчета Q идеальных
механизмов (без учета сил трения).
Рассмотрим пример расчета силы зажила рычагом с учетом сил
трения. Схема сил, действующих на рычаг, приведена на рис. 35. При
закреплении рычагом возникают силы трения F1 и F2 иа поверхностях
контакта рычага со штоком привода и заготовкой. В цапфе рычага
возникает реакция S, создающая на плече р = г/ момент трения (р —
радиус круга трения).
Угол фср отклонения силы S с достаточной точностью можно
принять равным среднему значению между ф, н ф2:
Фср="
Ф1 + Фг
Силу S можно принять равной сумме сил 7\ и Т%:
W ■ Q ^ W+Q
S = T1+T2 = .
+
COS фср
COS фх ' COS ф2
Из условия равновесия рычага имеем
Wl±- F,l3 - Sp - Qlt - /у, = 0,
где /?! = W tg Фь Fi = Q tg ф2.
Тогда, учитывая формулы для определения Flt F2, S,
COS фср
51

Откуда
Р
; w = q cos<^p . v/ (49)
k — /3tg(pi —
COS фср
Потери на трение в рычажном зажиме составляют 1,5—6%.
Анализ схем на рис. 34, а показывает, что наибольший выигрыш в
силе (наибольшее передаточное отношение) дает третья схема, однако
в конструктивном отношении она громоздка, а в эксплуатации
неудобна, так как требует,большого рабочего хода силового источника и
усложняет загрузку заготовки под рычаг. Вторая схема применяется в
тех случаях, когда требуется изменить направление исходной силы.
Первая схема дает наиболее компактную конструкцию, однако
передаточное отношение сил в ней всегда меньше единицы.
На рис. 34, б приведен пример конструктивного оформления
рычажного зажима по первой схеме-Рычаг / при зажиме заготовки 7,
установленной на опоры 6, поворачивается относительно упора 4. Сила
от источника па рычаг передается через тягу 2 и сферическую шайбу'
3. Сферическая шайба 3 предохраняет тягу 2 от внецентреиногс
приложения нагрузки. Пружина 5 обеспечивает обратных ход рычага при
откреплении заготовки.
В отличие от рычажного в шарпирно-рычажном механизме рычаг
имеет два шарнира па копнах; через один из них ог привода
передается сила W, через второй — измененная сила зажима Q на заготовку
или другой простой механизм зажима. В приспособлениях используют
три разновидности шарнирно-рычажных механизмов: однорычажкые,
двухрычажные одностороннего действия, двухрычажные
двустороннего действия.
На рис. 36, а приведена схема зажима с однерычажным шьрнирно-
рычажным механизмом. Он состоит из ползуна 1, воспринимающего
силу W, рычага 2 и двуплечего рычага 3, зажимающего заготовку 4.
Рычаг 2 образует с направлением силы зажима Q угол а. В идеальном
механизме (без учета сил трения) равнодействующая R сил Q и W
передается от ползуна к шарниру С вдоль оси рычага 2 и в точке CQ =
Рис. 36. Схемы шарнирно-рычажных зажимных механизмов
52
W ■--. В реальном механизме возникает трение в шарнирах я
направляющих ползуна, поэтому равнодействующая отклоняется от
направления а и тогда
!j£_^_Qjtg (а + Р) + tg Ф], (50)
|д<- i|> - угол трения в направляющих ползуна; |3 — угол,
учитывающий отклонение R за счет трения в шарнирах (см. рис. 36, б);
величину угла определяют 14] по формуле
Р = arcsin
/
Из уравнения (50) видно, что сила W уменьшается с уменьшением а'
.'>и) изменение а приводит к уменьшению хода механизма, который
шфсделяют по формуле
Sq — I (1 — cos a).
I li"достатком этих механизмов в сравнении с клином является не-
п.к'тояпство силы Q, вызванное колебаниями угла а при зажиме
парши заготовок "с размером Я в пределах допуска 8 (рис. 36, а).
\/Двухрычажные механизмы одностороннего действия (рис. 36, в, г)
сличаются от однорынажиых тем, что исходная сила W поровну
делится между двумя рычагами. Поэтому такие механизмы дают вдвое
меньшую силу зажима по сравнению с однорычажными. Но
двухрычажные механизмы обладают вдвое большим запасом хода.
Для механизмов, представленных на рис. 36, в д,
Ш = 2 Q tg (a + PV..^—
Для механизмов, представленных на рис. 36, г, е,
.tg(a + P)
Г = 2<2
1 —•
з/
(51)
■tg(a + P)tg<p
Для двухрычажных механизмов ход рычага
Sq = 2/ (1 — cos a).
Рис. 37. Схемы пружинных зажимов
53

Рис. 38. Схема
автоматизированного пружинного зажима
заготовки в сверлильном
приспособлении [2]
V В пружинных зажимных
механизмах элементом, преобразующим
исходную силу привода W в силу зажима
Q, является пружина (как правило,
цилиндрическая сжатия). Сила Q
обеспечивается сжатием пружины на необ-
-^ ходимую величину /н. Применяют две
схемы построения пружинных зажимов,
|—^ представленные на рис. 37. В схеме на
рис. 37, а необходимое сжатие Пружины
3 достигается перемещением штока прн-
■ ! ■ 1M,^ вода 5. При этом плунжер' 2 передает
jLZ—\J 1|^__|| на заготовку / силу Q. Сила зажима Q
L_ _ISG3y ограничена неподвижным упором 4,
воспринимающим на себя избыточную
силу привода Q'.
В схеме, представленной на рис. 37, б,
необходимое сжатие пружины 3
регулируется гайкой 4 при настройке
приспособления. Сила Q передается на заготовку / через тягу 2. Для
открепления заготовки шток 5 привода силой W подает вправо тягу 2,
дополнительно сжимая пружину 3. Пружины для таких зажимов
выбирают из числа нормализованных по требуемым Q и /',,.
Достоинствами пружинных зажимов являются простота
конструкции и возможность относительно просто автоматизировать "Процессы
закрепления н открепления заготовок. Распространенный пример
такой автоматизации при обработке на сверлильных станках приведен
на рис. 38. Роль силового привода' выполняет шпиндель станка
движением подачи. Подвешенная к гильзе шпинделя / на скалках 2
подвесная кондукторная плита 3 опускается вместе с ним вниз до упора
в заготовку 4. При дальнейшем ходе шпинделя пружины сжимаются,
развивая через плиту на заготовку силу зажима. Для нормальной
работы механизма необходимо, чтобы, во-первых, к моменту начала
сверления пружины получили достаточную для создания требуемой
силы Q осадку и, во-вторых, возрастание Q при дальнейшем
опускании шпинделя на длину рабочего хода не было чрезмерным. Для этого
применяют пружины с большим числом витков.
i /" Многократные зажимы приводятся в действие от одного силового
источника и зажимают несколько или одну деталь в нескольких точках
одновременно. Применение многократных зажимов позволяет
сократить вспомогательное время на операции. Основным требованием,
предъявляемым к многократным зажимам, является равенство
зажимных сил. Для того чтобы обеспечить равенство сил зажима, ведомые
звенья механизма должны составлять сблокированную «плавающую»
систему, развивающую силу зажима независимо от колебаний размеров
заготовок.
Известно много конструкций многократных зажимов
приспособлений, которые можно распределить на группы, приняв за
классификационный признак направление сил зажима. Можно выделить следу-
54
J zx s
Ю д)
Рис. 39. Схемы многократных зажимов
ющпе группы; последовательного действия, передающие силу зажима в
с.дном направлении от заготовки к заготовке (закреплейие пакета за-
iotobok); параллельного действия, зажимающие детали в нескольких
параллельных направлениях; со встречными силами зажима; с пере-
i (-кающимся направлением сил; комбинированные механизмы, пред-
. гаиляющие собой соединение механизмов первых групп.
На рис. 39, а — е показаны механизмы параллельного действия.
(Механизм па рис. 39, а прост и надежен в работе, но при большом коли-
'.естве заготовок оказывается громоздким и неудобным. Механизм
на рис..39, б компактен. Под действием силы W система подвижных
I лнньев 1, 2, 3 и плунжеров 4 перемещается до тех пор, пока все
плунжеры не зажмут заготовки. Недостатки этого механизма: низкий КПД;
при одинаковых углах клиньев силы зажима Q неодинаковы из-за
п.ггерь на трение; для выравнивания Q углы клиньев нужно делать
разными, что усложняет изготовление.
Этих недостатков лишены зажимы с гидропластом (рис. 39, в).
'! ак как гидропласт 5 обладает способностью передавать давление по
кем направлениям без изменения; силовой источник через тягу 1,
рычаг 2, плунжеры 3 передает одинаковую силу зажима Q на все за-
1 оговки 4.
На рис. 39, г, д показаны механизмы со встречными и
пересекающимися линиями действия сил зажима.
При расчете сил в таких механизмах исходная сила привода
равна сумме сил зажима отдельных заготовок с учетом передаточных
отношений механизмов и их КПД.

ГЛАВА V
УСТАНОВОЧНО-ЗАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
§ 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМОВ
Установочно-зажимпые механизмы применяют для повышения
точности положения координатной системы технологической базы
относительно координатной системы приспособления при установке. Такие
механизмы выполняют одновременно функции установочных и
зажимных элементов. Поэтому установочные элементы в механизме должны
быть подвижными в направлении зажима, а для сохранения
установочных свойств закон их относительного движения должен быть задан и
реализован в конструкции приспособления с достаточной точностью.
Установочно-зажимные механизмы могут быть , ориентирующие^^
определяющие одну плоскость симметрии детали нсжСттлт^нчфТТр^о»
щие — определяющие две взаимно перпендикулярные плоскости.
Принцип действия ориентирующего механизма поясняет схема па
рис. 40, а. Два элемента I и 2 перемещаются is направлении X. На
их движение накладывают три условия: разиопапраилснность;
одновременность; равная скорость. При проектировании ГРизготовлении
приспособления положение этой плоскости точно выдерживается
относительно какой-либо поверхности корпуса, а при установке заготовки
в приспособлении добиваются совмещения с нею координатной
плоскости технологической базы заготовки.
Принцип действия самоцентрирующего механизма поясняют схемы
на рис. 41. Для определения положения двух координатных плоскостей
технологической базы в механизме необходимо иметь не менее трех
элементов перемещающихся к центру О или от него одновременно и с
одинаковой скоростью; при двух перемещающихся элементах они должны
...быть выполнены в виде пр_изм.
f' Самоцентрирующие механизмы применяют в тех случаях, когда
требуется обеспечить высокую точность размеров, заданных на детали
■ от оси технологической базы. Например, на рис. 41 показаны два
варианта обтачивания на детали цилиндрической шейки. В первом
варианте два кулачка в патроне неподвижны, третий — зажимает
заготовку. При этом за счет погрешности базового диаметра образуется
несоосность е обрабатываемой и базовой поверхностей. Во втором
варианте использован самоцентрирующий механизм. Ось базовой
поверхности совмещается здесь с осью самоцентрирующего механизма.' Кроме
более высокой соосности применение самоцентрирующего механизма
обеспечивает равномерную глубину резания t, в результате чего
сокращается необходимый мипимгльнын припуск на обработку.
56
1-
рм
в±вв
■*—>
4
CtSe
-* — >"
А А,
■*—п—
У
*2 _
в1
,
В
Ч
Вг
Рис. 40. Принципиальные схемы
ориентирующих механизмов
Рис. 41. Схемы самоцентрирующего
механизма
jS*-
Применение установочно-зажимных механизмов позволяет также
ныдержать при обработке размеры, заданные не только от осп
технологической базы, но и от геометрической оси детали. Такая
необходимость возникает в двух случаях.
1. Между двумя или несколькими размерами необходимо
распределить допуск на расстояние между базами, от которых они заданы
(рис. 40, а). На операции одновременно выдерживают размеры А и В.
Гели за установочную базу принять поверхность 1, то погрешность
базирования размера А £(,А = 0, а для размера В ?ьв == 2бс При
in пользовании ориентирующего механизма погрешность базирования
д.тя размеров А и В будет равна е^А = efifi = 8с, что повышает
точность обработки.
2. Положение обрабатываемых поверхностей задано относительно
осп детали (рис. 40, б). На операции необходимо обработать два отвер-
сгия, симметрично расположенных относительно центра детали 0.
1^пользование в качестве технологической базы в координатном
направлении любых поверхностей заготовки неизбежно приводит к
появлению погрешности базирования размера g-, и лишь применение
самоцентрирующего механизма сводит к нулю эту погрешность.
Погрешность установки заготовки в самоцентрирующем
приспособлении называют погрешностью центрирования, так как она
проявляется в виде несовпадения осей обработанной и базовой поверхностей.
Возникает она в результате неточности изготовления и износа деталей
механизма самоцентрирования.

§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ САМОЦЕНТРИРУЮЩИХ
МЕХАНИЗМОВ
Самоцентрирующие механизмы различаются между собой формой
рабочей поверхности подвижных элементов п конструкцией механизма,
обеспечивающего взаимосвязанное их движение. По первому признаку
различают призматические п кулачковые механизмы, а по второму
признаку — винтовые, реечно-зубчатые, спирально-реечные, клиновые
(клпноплунжерные и клпношарпковые), с упругодеформируемыми
элементами (цанговые, мембранные, гидропластовые). Границы
применимости различных по конструкции механизмов определяются двумя
их характеристиками — величиной присущей им погрешности
центрирования н величиной создаваемой силы зажима.
^\ Принципиальная схема винтового самоцентрирующего механизма
приведена на рис. 41. Такие механизмы имеют большую погрешность
центрирования (0,3—0,5 мм). В то же время с помощью этого
механизма можно создать большую силу зажима, легко скомпоновать с
механизированным приводом, поэтому их широко применяют на черновых
и получистовых операциях.
^ Реечмо-зубчатые механизмы используют в тисках вместо винтовых
для обеспечения встречного перемещения призм. Пример таких тисков
приведен на рис. 42. Рейка 4 прикреплена к ползуну 5, а рейка /
связана со штоком 10 привода. При перемещении штока влево он буртиком
// толкает ползун 9 в том же направлении, а рейка У поворачивает
зубчатое колесо 2, вращающееся на неподвижной осп />'. »то колесо
перемещает рейку 4 и ползун 5 вправо. Призмы 6 и 8, укрепленные на
ползунах, получая встречное движение,- центрируют п закрепляют
заготовку 7. Такой механизм в силовой цепи обладает передаточным
отношением / = 1, т. е. сила штока привода без изменений (кроме пвтерь на
трение) передается на заготовку. Поэтому эти тиски используют па
операциях, не требующих сил зажима, превосходящих силу па штоке
привода. Погрешность центрирования этих механизмов сопоставима
с погрешностью винтовых механизмов.
Рис. 42. Самоцентрирующие тиски с реечно-зубчатым механизмом
И
Рис. 43. Схема токарного спирально-реечного
самоцентрирующего патрона
Спирально-реечные механизмы используют для перемещения
кулачной н токарных патронах. Принципиальная схема такого патрона
приведена на рис. 43. В корпусе / патрона установлен диск 2, имеющий с
одной стороны спиральную нарезку, с помощью которой происходит
зацепление между диском и рейкой кулачков 3, с другой стороны —
коническую шестерню, с которой входят в зацепление три конических
колеса 4, вмонтированных" в радиальные отверстия корпуса. Крышка 5
.пинает диск 2 осевых перемещений и предохраняет механизм патрона
or попадания стружки и грязи. При вращении одного из колес 4
кулачки через спираль диска получают одновременное движение к центру
пли от него. Конструкции таких патронов стандартизованы ГОСТ
21,75—71.
l - Клпноплунжерные механизмы часто используют в патронах для
токарной обработки для центрирования как по внутренней, так и
наружной цилиндрической поверхностям. Схема механизма приведена на
рис. 44. Три плунжера 2, расположенные под углом 120° друг к другу,
Рис. 44. Схема клиноплунжерного токарного патрона
50

перемещаются в трех радиальных пазах корпуса /. Перемещение
плунжеров осуществляется клином 3, имеющим соответственно три
клиновых скоса. Клин 3 соединен со штоком силового привода. При
движении клипа 3 влево плунжеры расходятся, центрируя и закрепляя
заготовку. При движении клина 3 влево плунжеры расходятся,
центрируя и закрепляя заготовку. При движении клина 3 вправо плунжеры
сходятся к центру под действием усилия сжатия пружины 4.
Силу тяги привода W, необходимую для обеспечения силы зажима
Q, можно определить по формуле (40), приняв, что tgcpa = 0, так как
клин 3 под действием трех одинаковых сходящихся в его центре сил как
бы плавает, не прижимаясь к направляющим:
tg(oH-q>i)
W = Q-
31
-tgloH-qiOtgtps
Погрешность центрирования в клиноплунжерных механизмах
составляет 0,2—0,5 мм. Поэтому патроны с такими механизмами обычно
применяют для установки по черным базам на черновых операциях.
Токарные патроны с клиноплунжерными кулачками выполняют по
ГОСТ 16886—7 Г.
Клиношариковые механизмы применяют в приспособлениях
токарных и шлифовальных станков при базировании по внутренней и
наружной! цилиндрической поверхности. Принципиальная схема
патрона для центрирования по наружному цилиндру приведен;! па рис. 45, а.
В корпус патрона / запрессована конусная втулка 2, но конусу
которой перекатываются шарики 3, расположенные в сепараторе 4. От
выпадания шарики предохраняет шайба 5. При движении обоймы под
действием силы привода влево шарики подобно плунжерам смещаются
к центру, центрируют и зажимают заготовку 6. Достоинствами такого
механизма по сравнению с клиноплунжерным является уменьшение
потерь на трение в направляющих плунжера-шарика и повышение
точности центрирования за счет уменьшения числа кинематических звень-
4J
Ч/.Р
1
2£з
2
r*Y? /
ЪН'/
,
щ
3
slpb^
Z7P
/'*
\
N
а)
S)
Рис. 45. Схема клиношарикового самоцентрирующего
патрона
60
in (шарики вместо центрального клина и плунжеров) и повышения их
Минюст при изготовлении. Силу зажима таким механизмом можно ол-
|н mjiiiib из схемы на рис. 45, б.
I'. момент зажима наибольшая сила трения возникает вточкекон-
i.iк i,-i шарика с конусной втулкой, так как N > Q > W. Под
действием мои силы шарик катится по конусу, проскальзывая в сепараторе и
п,| мпмовке.
II:* условия равновесия шарика
W — Р — F 2 = 0; W = Р + F 2,
i лг Р = Qx tg (a + Фв); F, = Q tg ф2; Qx = Q + F3 = Q + W tg Фз;
<i'„ — угол трения качения шарика по конусу втулки; ф2 и ф3—
углы трения скольжения шарика по заготовке и сепаратору (на рис.
in1 показаны).
Тогда
W = Qx tg (a + Фк) + W tg (а + <рв) tg Фз + Q tg ф3
НЛП
1 — tg (а+ф„) tjJ f|'a"
Из формулы видно, что клнношариковый механизм дает большое
передаточное отношение сил и может развивать значительную силу
зажима Q. Однако величина используемой при нормальной работе силы
(} зависит от площади контакта между шариками и заготовкой (точка)
и возможностью в связи с этим пластической деформации ее поверхно-
iTii. Такие механизмы применяют на операциях с небольшими силами
резания.
Угол конуса а выбирают в пределах 5—10°. Наименьший диаметр
и длину конуса рассчитывают, зная диаметр базы заготовки и допуска
па него (см. схему на рис. 45, 6):
D>< mm = £>д — б + dx (1 + cos a) — 2/х tg а;
/ = /, + /2 + /Я-
где /, — гарантированный запас хода; /2 = ^ длина конуса, обес-
ziga
почивающая зажим любой детали в пределах допуска на ее диаметр;
/3 = „-р^—длина конуса, обеспечивающая гарантированный
минимальный зазор между заготовкой и шариками в момент загрузки.
При установке длинных деталей применяют двухрядное
расположение роликов в одном или разных сепараторах.
Широкое распространение шариковые патроны получили на
операциях окончательного шлифования базовых отверстий зубчатых колес.
На этих операциях обеспечивается высокая соосность зубчатого
венца и отверстия за счет установки зубчатого колеса по эвольвентным
поверхностям зубьев,. Принципиальная схема такого центрирования прп-
с еден а на рис. 46, а.
61

Точку касания роликов с поверхностью зубьев располагают па
расстоянии w = 1-1-2 мм от окружности выступов, чтобы ошибки по шагу
меньше влияли на точность установки.
При использовании шариков и роликов применяют специальные
самоцентрирующие патроны — клиновые и мембранные.
При конструировании таких патронов необходимо по параметрам
зубчатого колеса определить диаметр ролика (шарика) d и расстояние
между осями ролика и патрона X.
Для проведения этих расчетов построим схему на рис. 46, б и
введем следующие обозначения: d — диаметр ролика, мм; R0 — радиус
основной окружности, мм; Rt — радиус начальной окружности, мм;
R, — радиус окружности выступов, мм; R — радиус расположения
точек касания ролика с поверхностью зуба, мм; ai—угол
зацепления, °; 5 — толщина зуба по начальной окружности, мм; г —
число зубьев колеса; я/г—половина угла между зубьями, рад; X —
расстояние между осями патрона и ролика, мм.
Из рис. 46, б следует:
^-=ОК = 01М—КМ или d = 2{01M — КМ).
Из АОМК
КМ = ОМ tg аг = R0 tg ag;
из AOMO-l
ОгМ = ОМ tg (a2 -|- у) = «о 1ц («а ■ I T)
А-А
(53)
(54)
(55)
Рис. 47. Схема рычажного
самоцентрирующего патрона
Рис. 46, Схема центрирования
зубчатого колеса по «рабочим
поверхностям зубьев
62
Подставляя значения из формул (54) и (55) в формулу (53), получим
d = 2R0 [ tg (a2 + у) — tg a2J. (55)
Г. пой формуле величина R0 задана, угол а2 легко определяется из
/\ ОМ К по формуле, cos а2 = —, где R = [Re — (1 -4- 2)J мм, Re
.i,i,'i,aiio. Угол у (рад) можно определить' по схеме на рис. 46, б:
__ _д S_
7~~ г 2Rt
+ ea-ex,
i 'ic 0, — tg a1 — alf Э2 = tg a2 — а2 — эвольвентные функции
(инволюты), значения которых можно выбрать по специальным таблицам.
Рассчитанный по формуле (56) диаметр ролика округляют до
ближайшего меньшего стандартного значения dnp и производят пересчет
нс/шчнп X и Rпр. Для этого строят эвольвенту от той же основной
окружности, проходящую через центр ролика 01. Она получается,
если прямую ОгМ прокатить без скольжения по основной окружности,
при этом точка 01 переместится в точку N, а ее след представит собой
■люльвепту. Угол для эвольвенты в точке Ох будет равен 03. Из ДОО^'И
определяют величину X:
(57)
Угол а3 можно определить из равенства 03 = tg a3 — а3. Из схемы
па рис. 46, б; 93 = уг у, где у, = ~ + 0, — у'.
Угол у' является центральным углом, опирающимся на дугу основ-
ной окружности v^/VL : у =
Ко '
Согласно построению эвольвенты OxN получим
2
Из ДОМ/С
У 2Ra 2Rt 2R0 г
RllP=.--OK = VOM2 + KM*,
где МК = 01М—01К = Xsina,,—^
Тогда
/?пр = |/ Щ+{Xsina3-
Ltnp
(58)
(59)
(60)
Рассчитанные dnp, X и /?пр проставляют на чертеже приспособления.
В рычажных центрирующих механизмах установочно-зажимными
элементами являются сами рычаги или кулачки, которые получают
перемещение от рычагов.
63

На рис. 47 приведена схема рычажного самоцентрирующего
патрона, у которого кулачки / получают перемещение от рычагов 5, пово-
. рачивающихся вокруг осей 4, которые установлены неподвижно в
корпусе 3. Рычаги 5 получают перемещение от муфты 6, соединенной со
штоком пневмоцплнпдра. В крышке 2 корпуса приспособления
имеется три радиальных паза, расположенных под углом 120° друг к другу
по которым перемещаются кулачки /, При- движении муфты 6 влево
поворачиваются рычаги 5, которые перемещают кулачки / к центру
(вниз). Происходит зажим заготовки. При движении муфты вправо
заготовка открепляется.
Силу inn! привода W рассчитывают по следующей формуле:
W- Q'\. -Т|,ыч.
Ч,+т;-) '
где выражение в скобках учитывает потери па трение в направляющих
. кулачков. Рычажный механизм способен развивать достаточно
большую силу зажима. Погрешность центрирования такого механизма
составляет 0,1—0,3 мм. Поэтому рычажные патроны используют на
черновых и получистовых операциях.
§ 3. МЕХАНИЗМЫ С УПРУГОДЕФОРМИРУЕМЫМИ
ЭЛЕМЕНТАМИ
Рассмотрим механизмы с уиругодеформируомыми элементами. Слмо-
центрирукмцие механизмы имеют значительную погрешность
центрирования, вызванную большим числом сопряжений деталей,
обеспечивающих встречное перемещение установочных чдемептон. Наибольшую
точность центрирования дают механизмы, установочные элементы
которых объединены в одну деталь и перемещаются в пределах ее
упругой деформации. Такой механизм можно изготовить с высокой
точностью и обеспечить точность упругого перемещения отдельных
частей. Поэтому эту группу механизмов называют прецизионными. К ним
относятся цанговые, мембранные и гидропластовые механизмы.
\/'Цангами называются разрезные пружинящие втулки, которые
могут центрировать заготовки по внешней и внутренней поверхностям.
Цанговые механизмы используют для центрирования и зажима
пруткового материала разного профиля и отдельных заготовок.
На рис. 48,а,б приведены конструкции цанговых механизмов для
центрирования по наружному диаметру: с тянущей цангой, которые
применяют для закрепления штучных заготовок (для ориентирования
заготовки в осевом направлении внутри цанги установлен упор); с
толкающей цангой, чаще всего применяемой для закрепления
пруткового материала (для фиксирования прутка в осевом направлении упор
установлен впереди цанги).
Продольные прорези превращают каждый лепесток цанги в кон-
сольно закрепленную балку, которая получает радиальные упругие
перемещения при продольном движении цанги за счет взаимодействия
конусов цанги н корпуса. Так как радиальные перемещения всех ле-
64
Рис. 48. Схема цанговых механизмов
пеетков цанги происходят одновременно и с одинаковой скоростью,
то механизм приобретает свойство самоцентрирования.
Число лепестков цанги зависит от ее рабочего диаметра d и
профили зажимных заготовок (рис. 48, в). При d s$; 30 мм цанга имеет три
лепестка, при 30'< d < 80 мм — четыре, при d ^ 80 мм— шесть (на
рис. не показаны).
Для сохранения работоспособности цанги деформация ее лепестков
не должна выходить за пределы упругой зоны. Это определяет
повышенные требования к точности базового диаметра заготовки, который
должен быть выполнен не грубее 9 квалитета.
Цанги изготовляют из стали У8А или 65Г, крупные цанги — из
стали 15ХА или 12ХНЗА. Рабочую часть закаливают до твердости
IIRC 55—62. Хвостовую часть подвергают отпуску до твердости
IJRC 30—40.
Погрешность центрирования обусловлена неточностью
изготовления цанговых патронов и не превышает 0,05—0,1 мм.
Каждый лепесток цанги представляет собой плоский односкосный
клин (см. рис. 48, а, б). Поэтому для расчета силы тяги цанги можно
воспользоваться формулой (29). Однако необходимая сила W больше
рассчитанной по этой формуле, так как часть силы тяги привода
затрачивается на сжатие лепестков цанги.
Для определения силы Q', затрачиваемой на деформацию лепестка, -
рассмотрим лепесток цанги как консольно закрепленную балку
(рис. 48, г) g вылетом /:
<?' /з
«= — ,
MJ
тогда для всех лепестков
3 Зак. 1495
65

где Е — модуль упругости материала цанги, кг/см2; J — момент
инерции сектора сечения цанги в месте заделки лепестка цанги: J —
D*h
а + sin oij cos аг
2 sin aa
D — наружный диаметр по-
8 V ■ " " ' a,
верхности лепестка, см; h — толщина лепестка, см; ах — половина
угла сектора лепестка цанги, рад; / — длина лепестка цанги от места
заделки до середины конуса, см; п — число лепестков в цанги; у —
стрела прогиба лепестка, т. е. радиальный зазор между цангой и
заготовкой. Следовательно, сила тяги цанги будет равна
W ■■
Q +
3EJ
Уп [tg(a+q>i)+tgcp2]
/ Мембранные механизмы применяют для центрирования по наружной и
внутренней цилиндрической поверхности деталей типа дисков, колец,
втулок и т. п. Основной деталью такого механизма является
мембрана.
Применяют мембраны трех основных видов: рожковые, чашечные,
кольцевые. Наиболее точными являются рожковые и чашечные. В
схеме на рис. 49 обрабатываемая деталь / зажимается внутренними
силами упругости мембраны 2 посредством ее кулачков 3. Сила тяги
W разводит кулачки при откреплении детали /.
Силовой расчет такого механизма можно провести, рассматривая
мембрану как круглую, заделанную по контуру пластинку,
нагруженную равномерно распределенным но окружности расположения
кулачков изгибающим моментом. Конструкции и основные параметры
мембранных патронов приведены в ГОСТах 21277 — 75, 21278 — 75,
21279 — 75.
/ Чашечные и кольцевые мембраны (тарельчатые пружины) нормали-
/ зовапы.
Чашечные и рожковые мембраны изготовляют из сталей 65Г, У10А,
ЗОХГС и подвергают термообработке до твердости HRC 40—45.
Патроны с рожковыми и
чашечными мембранами могут обеспечить
-точность центрирования 0,003—0,005 мм.
Кольцевые мембраны применяются
в случаях, когда при значительных
нагрузках они должны иметь малые
габаритные размеры. Эти мембраны
обычно применяют в виде пакетов.
На рис. 50, а показана кольцевая
мембрана и на рис. 50, б схема
механизма с двумя пакетами мембран.
На корпус / надеты два пакета
мембран 4, между которыми расположена
Рис. 49. Схема самоцентрирующе- ВТУЛКа 3' ЕсЛИ Стержень 5 будет Пе-
,го патрона с мембраной ремещаться влево, то пакеты сплю-
■ш
66
Рис. 50. Схема патрона с кольцевыми мембранами Рис. 51.
Самоцентрирующий патрон с
гидропластмассой
щиваются, увеличиваются в диаметре и деталь 2 центрируется и
зажимается.
Диаметры колец могут увеличиваться на 0,15—0,4 мм в
зависимости от размера. Базирующие поверхности могут быть 7—11 квалите-
та. Точность центрирования может быть в пределах 0,01—0,03 мм.
' Для определения необходимой величины осевой силы тяги W
рассмотрим равновесие мембраны в конечном положении (рис. 50, в).
Наличие радиальных прорезей позволяет с достаточной для
практических расчетов точностью рассматривать мемебрану как наклонную
распорку между корпусом и заготовкой. Тогда из силового
треугольника
0,75 И?-. Q-J-,
tg[i
где р — угол наклона мембраны в деформированном состоянии; для
мембран с d < 50 мм Р = 9-М0°; с d > 50 мм р = 12°; коэффициент
0,75 введен из расчета, что 25% силы тяги расходуется на деформацию
мембраны в пределах зазора между базовым отверстием заготовки и
мембраной в недеформированном состоянии.
Широкое распространение получили упругие патроны с
использованием гидропластмассы. На рис. 51 показана схема такого
механизма. В корпусе / запрессована тонкостенная втулка 5. Между
корпусом и тонкостенной частью втулки расточена кольцевая замкнутая
полость, заполненная гидропластмассой 6. Винтом 2 через плунжер
3 на гидропластмассу действует давление р. Это давление
деформирует тонкостенную часть втулки, которая центрирует и зажимает
заготовку.
з*
67

Такие патроны применяют для центрирования заготовок как по
наружному, так и по внутреннему диаметру. Точность базовых
поверхностей закрепляемых деталей должна быть не ниже 7—9 квали-
тета. Погрешность центрирования 0,01 мм.
При проектировании механизмов с гидропластом рассчитывают:
параметры упругих тонкостенных втулок; размеры нажимных винтов и
плунжеров у приспособлений с ручным приводом; размеры плунжеров,
диаметр цилиндра и ход поршня у приспособлений с
механизированным приводом.
Точный расчет оправки с гидропластмассой как упругой оболочки,
нагруженной давлением р, очень сложен.
Для изготовления тонкостенных втулок применяют стали марок
У7А, ЗОХГС, которые подвергают термообработке до твердости HRC
35—40.
ГЛАВА VI
СИЛОВЫЕ ПРИВОДЫ
§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ СИЛОВЫХ ПРИВОДОВ
Основным назначением силового привода в приспособлении является
создание исходной силы тяги W, необходимой для зажима заготовки
силой Q. Кроме этого, силовые приводы используют для механизации
и автоматизации приемов загрузки и выгрузки заготовок, поворота
приспособления, включения и выключения станка, удаления стружки,
транспортирования деталей и др. Силовой агрегат привода
представляет собой преобразователь какого-либо вида энергии в механическую,
необходимую для работы зажимных механизмов. В связи с этим
приводы обычно классифицируют по виду преобразуемой энергии. В
приспособлениях используют следующие приводы: пневматические,
гидравлические, пневмогидравлические, электрические,
электромагнитные, магнитные, вакуумные, центробежно-инерционные, от сил
резания (энергия привода главного движения станка), от движущихся
частей станка.
По степени автоматизации различают механизированные и
автоматизированные приводы. Отличительной особенностью
автоматизированного привода является освобождение рабочего от приемов по
управлению им.
§ 2. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ, ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ,
ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ВАКУУМНЫЕ ПРИВОДЫ
Исходной энергией в пневматических приводах является энергия
сжатого воздуха. Пневмопривод широко используют в приспособлениях
благодаря его быстродействию (скорость срабатывания — доли
секунды), простоте конструкции, легкости и простоте управления,
надежности и стабильности в работе. В^1есте_с^ем-ннев_мопривод имеет
недостатки — неплавное перемещение штока, большие габаритные
размеры силовых агрегатов и низкое давление воздуха, шум при выпуске
отработанного воздуха.
Пневмопривод включает в себя следующие части: источник
сжатого воздуха — обычно цеховая или заводская компрессорная
установка; силовой агрегат — пневмодвигатель, преобразующий энергию
сжатого воздуха в силу W на штоке; пневмоаппаратура —
контролирующие приборы, распределительные, предохранительные
устройства и т. д.; воздухопроводы.
69

В одну конструкцию с приспособлением скомпонован пневмодви-
гатель. Остальные устройства размещают вне приспособления, с
помощью воздухопроводов их соединяют с приспособлением.
Пневмодвигатели бывают трех типов — поршневые (пневмоцилинд-
ры, рис. 52, а), диафрагменные (пневмокамеры, рис. 52, б) и сильфон-
ные (рис. 52, в). Пневмокамеры представляют собой конструкцию из
двух литых или штампованных чашек, между которыми зажата
упругая диафрагма из стали или прорезиненной ткани. Рабочая полость
сильфонного двигателя представляет собой гофрированную замкнутую
камеру / из тонколистовой коррозионно-стойкой стали, латуни или
фосфористой бронзы, упругорасширяющуюся в направлении рабочего
хода штока 2 под действием сжатого воздуха. Обратный ход
осуществляется при подаче воздуха внутрь камеры 3. Рабочий ход штока
пневмокамеры и сильфона в связи с этим ограничен величиной
возможной упругой деформации, в то время как у пневмоцилиндра он может
быть любым. Пневмоцилиндр для герметизации рабочих полостей
требует уплотнений на поршне и штоке, которые довольно быстро
изнашиваются (обычно срок их службы не превышает 10 тыс. циклов).
Диафрагмы более долговечны — до 600 тыс. циклов. Сильфон
уплотнений не требует.
Уплотнения являются ответственными конструктивными
элементами пневмодвигателей. Они необходимы в кольцевых зазорах между
поршнем и цилиндром, штоком и крышкой и в неподвижных
соединениях, где возможна утечка воздуха. В современных пневмодвигателях
применяют две разновидности уплотнений (рис. 52, а): 1 — манжеты
V-образиого сечения из маслостойкой резины по ГОСТ 6969—54 для
уплотнения поршней и штоков, 2 — кольца круглого сечения из мас-
лостойной резины по ГОСТ 9633—73
1 2 для уплотнения прошней, штоков и
неподвижных соединений.
Кроме того, применяют
оригинальные многоместные приспособления с
трубчатыми диафрагмами. Концы
трубок закрыты пробками и в одну
из пробок ввинчен штуцер для
подачи сжатого воздуха. При впускании
сжатого воздуха диафрагма 3 (рис.
53, а) расширяется, сжимает
пружины 2 и перемещает плунжеры /,
зажимая детали. При выпускании
воздуха плунжеры возвращаются в
исходное положение под действием
пружин.
По источнику энергии обратного
хода различают приводы:
одностороннего действия,в которых рабочий
ход производится сжатым воздухом, а
холостой — усилием пружины, и
двустороннего действия.
70
Гис. 53, Схемы пневмодвигателей Рис. 54. Схема для расчета силы на
одностороннего действия и способы штоке пневмокамеры и график зависи-
крепления их на корпусе мости силы тяги от хода штока (R = 0,5D)
Приводы одностороннего действия применяют в следующих
случаях: когда не требуется большой ход штока; когда на обратном ходе
in' требуется большой силы для отвода зажимных элементов в исход-
нос положение.
На рис. 53, б, в даны схемы пневматических цилиндра и камеры. В
них сжатый воздух действует на поршень или на диафрагму, которые
передают давление штоку, а через шток зажимному механизму. В
исходное положение поршень и диафрагма возвращаеются под
действием пружины. Силу на штоке одностороннего цилиндра рассчитывают
по формуле
где р — давление воздуха в сети, бар; D — диаметр поршня, см; т| =
0,97-^98 — КПД цилиндра; q — сила сопротивления предельно
сжатой пружины обратного хода, кгс.
На рис. 54, а представлна расчетная схема пневмокамеры.
При расчете силы на штоке пневмокамеры необходмо учитывать,
что в связи с жестким креплением диафрагмы в корпусе не вся сила
сжатого воздуха передается на штоке. Часть этой силы,
приходящейся па кольцевую площадку 0,5 (D—Dx), передается корпусу. По-
•>|(1му полезную силу тяги № на штоке односторонней пневмокамеры
можно представить состоящей из силы Wlt приходящейся на шайбу
радиусом Rt = 0,5DU и силы W2, приходящейся на кольцевую
площадку, за вычетом силы q, необходимой для сжатия пружины:
W = Wt + Га — q.
Сила W1 = 0,25pnD2t — pnR\. Силу W можно определить,
пренебрегая упругостью материала диафрагмы. Для этого выделим
элементарную кольцевую площадку на текущем радиусе р шириной dp
(рис. 54, а). На эту площадку воздух действует с силой, равной 2nppdp
I величиной (dp)2 можно пренебречь]. Допустим, что на шток камеры бу-
71

дет передаваться только часть этой силы, пропорциональная отноше-
ншо ъ ~-, характеризующему положение элементарной кольце-
вой площадки:
R R
w* = l^r^T dW*= "SrI ^рф-рмР) =
D
R, R.
"P k—тг—Г"Б—^ -np
Ri
/?—/?! 3 /? — /?!
/?(/?+«!)■
^(Rt + RRi + R])
= 3L(R*JrRR1 2R\).
Подставив выражения для W1 и Wa в формулу для определения силы
тяги, получим
W^^E-iW + R^-RD-q.
Величина силы W зависит от положения диафрагмы в камере,
которое непрерывно изменяется за время рабочего хода штока.
Изменение силы W объясняется зависимостью величины q и упругого
сопротивления материала мембраны от хода штока. На рис. 54, б дан
график изменения силы тяги W в зависимости от длины рабочего хода L
штока для нормализованной камеры диаметром 230 мм при давлении
в сети р = 4-Ю-3 Н/ма (4 бар). Как видно из графика, кривая
изменения силы имеет три характерных участка — в начале и конце
рабочего хода сила резко уменьшается, в середине — стабилизируется.
Поэтому при конструировании приспособлений с пневмокамерами
рабочий ход следует выбирать таким, чтобы при закреплении заготовки
диафрагма занимала примерно среднее положение.
Для пневмокамеры с чашечной диафрагмой силу на штоке
рассчитывают по формуле
Q = CpD\
где D — диаметр диафрагмы по линии заделки;
C==cp(L' т)
здесь L — длина рабочего хода, d — диаметр опорной шайбы штока.
Приводы двустороннего действия применяются в тех случаях, когда:
требуется большой ход штока; необходимо приложить
значительную силу для возрвата в исходное положение зажимных элементов;
оба хода должны быть рабочими.
В таких цилиндрах (или камерах) воздух поочередно поступает в
правую или левую полость. Силу на штоке при прямом и обратном
ходе рассчитывают по следующим формулам:
а) для цилиндра
1^1 = Р-^Л! |\V~| = />^-(D2-d2)ri;
72
()) для пневмокамеры.
W=^-(R^+RRl-R\);
яр
т
Рис.
того
55. Муфта для подачи ежа-
воздуха во вращающийся
пневмоцилиндр
\V = Л5£_ /я* 4- RRi — R\ — —
где d — диаметр штока.
Для увеличения силы зажима
без увеличения диаметра
цилиндра применяют сдвоенные и
строенные пневмокамеры и цилиндры.
Силу на штоке определяют по
формулам, аналогичным
указанным выше.
По методам компоновки с
приспособлением приводы могут быть
прикрепляемыми, встроенными, агрегатируемыми.
Прикрепляемые приводы — нормализованные агрегаты, которые
прикрепляют к корпусу приспособления. При износе привода он может
быть легко заменен новым. Если приспособление снимают с
производства, то привод можно использовать для другого приспособления.
Такие приводы применяют в серийном и в массовом производствах.
Прикрепляемые приводы бывают трех типов, отличающихся способом
закрепления на корпусе — неподвижные, качающиеся и вращающиеся.
Неподвижные приводы крепят к приспособлению с помощью ножек
или фланцев, (рис. 53, г, д).
Качающиеся приводы применяют для предотвращения изгиба
штока при соединении его с качающимся рычагом. Крепление производят
с помощью специально отлитого ушка на крышке цилиндра (рис. 53, е).
Вращающиеся цилиндры применяются для закрепления деталей на
токарных и круглошлифовальных станках, а также в поворотных
приспособлениях. Их укрепляют на шпинделе станка с помощью
переходной планшайбы. Пневмоцилиндр вращается вместе со шпинделем
станка, а муфта, обеспечивающая подачу воздуха во вращающуюся
систему, не вращается. На рис. 55 дана конструкция такой муфты.
Втулку 2 устанавливают на валик /, закрепленный во вращающемся
цилиндре. В валике / имеются два канала, которые направляют сжатый
воздух от штуцеров 4 в одну или другую полость цилиндра.
Манжеты о изолируют каналы друг от друга.
Конструкции прикрепляемых пневмодвигателей нормализованы
и стандартизованы в пределах рабочих диаметров 25—400 мм
(стационарные пневмоцилиндры — ГОСТ 15608—70, вращающиеся — ГОСТ
16683—71). При разработке оригинальных по креплению к
приспособлению пневмоцилиндров рекомендуется использовать стандартные
гильзы, поршни, штоки и т. д.
Встроенные пневмодвигатели . отличаются тем, что полость под
поршень или диафрагму растачивают непосредственно в корпусе
приспособления. Используют стандартные поршни, штоки, уплотнения.
1 Зак И 95
73

Встроенные двигатели являются специальными и повторного
использования не допускают; их применяют в крупносерийном и массовом
производствах. Достоинством приспособлений со встроенными
приводами является их большая компактность.
Агрегатируемый пневмодвигатель представляет собой
самостоятельный механизм, закрепляемый на станке отдельно от
приспособления. Часто в его конструкцию вводят рычажный усилитель. Таким
пневмодвигателем можно приводить в действие несколько
последовательно устанавливаемых на станок приспособлений для крепления
различных заготовок. Такие приводы используют в серийном
производстве. На рис. 56 показан универсальный пневматический цилиндр.
При опускании поршня 2 вниз под действием сжатого воздуха,
впускаемого через штуцер 1, рычаги, 3, 4 поворачиваются вокруг оси и
поднимают шток 5 вверх.
Рис. 56. Агрегатируемый пневмоцилиндр с рычажным усилителем
74
Рис. 57. Схема гидро- Рис. 58. Схема многоместного за-
привода жима с плавающим гидроцилинл-
,* ром
В гидроприводах исходной энергией является потенциальная
энергия (энергия давления) рабочих жидкостей (обычно масла). На рис. 57
приведена структурная схема гидропривода станочного
приспособления для зажима заготовки 6 рычагом 5. Гидропривод состоит из
масляной ванны /, гидронасоса, 2, управляющей аппаратуры 3
(гидрораспределитель), силового агрегата поршневого типа 4 (гидроцилиидр),
контрольно-регулирующей аппаратуры 7 (сюда относятся
предохранительный и обратный клапаны, гидроаккумуляторы, редукционные
клапаны, дроссели, манометры, и т. п.) и трубопроводов 8.
Конструкции гидроцилиндров и способы их компоновки с приспособлением
такие же, как и в пневмоприводе, и оговорены теми же стандартами.
По сравнению с пневмоприводом гидропривод имеет следующие
преимущества.
1. Резко уменьшает габаритные размеры силовых агрегатов, а
следовательно, и всего приспособления в связи с тем, что давление масла
в 10—30 раз выше, чем воздуха. При этом сокращается расход
металла, увеличивается жесткость приспособления, что позволяет вести
обработку на максимальных режимах резания.
2. Большие силы со штока гидроцилиндров можно передавать
непосредственно на заготовку без применения зажимных механизмов —
усилителей. При этом повышается КПД зажима, упрощается
конструкция приспособления.
3. Осуществление многократного зажима без механических
усилителей путем компоновки нужного числа цилиндроз, управляемых
одним золотником. Как правило, в этом случае конструкция
приспособления получается более компактной и дешевой.
4. Компактность гидроцилиндров позволяет создавать удобные
агрегатируемые приводы для приспособлений серийного
производства.
5. Работают более плавно и бесшумно.
6. Рабочая жидкость одновременно выполняет и функции смазки,
предохраняя движущиеся части от износа и коррозии.
4*
75

7. Компактность гидроцилиндров позволяет размещать их на
подвижных частях (плавающие цилиндры).
На рис. 58 дана схема многоместного приспособления с
плавающим цилиндром. Корпус гидроцилиндра 4 прикреплен к рычагу /.
При подаче масла под давлением в левую полость цилиндра поршень
5 перемещается вправо и через рычаг 2 зажимает среднюю заготовку
8. Одновременно рычаг / вместе с цилиндром 4 перемещается влево
и верхним концом зажимает правую заготовку 9, а через толкатель 6
и рычаг 3 закрепляет левую заготовку 7. При подаче масла в правую
полость цилиндра происходит открепление заготовки.
Вместе с тем существенными недостатками гидропривода являются
сга^высокая первоначальная стоимость (за счет сложности
нагнетательных аппаратов, управляющей и контрольно-регулирующей
аппаратуры), а также повышенные требования к эксплуатации в целях
предупреждения утечки масла. В связи с этим наиболее эффективно
применение гидропривода в приспособлениях, предназначенных для
гидрофицированных станков, при подключении его к гидросистеме
станка.
Если станок не гидрофицирован, то создание специального
гидропривода для приспособления, ввиду его высокой стоимости,
эффективно только в условиях массового и крупносерийного производства.
Стремление использовать достоинства гидропривода в
приспособлениях для серийного производства привело к агрегатированию
гидроприводов, которые обслуживают несколько приспособлений, что
значительно сокращает эксплуатационные расходы, приходящиеся па
каждое приспособление.
В ппевмогидравлическом приводе исходной энергией является
потенциальная энергия сжатого воздуха, которая преобразуется сначала
в энергию сжатой жидкости, а затем уже в силу на штоке. Создание
пневмогидпропривода представляет собой попытку использовать
одновременно достоинства пневмо- и гидропривода. Принципиальная схема
пневмогидравлического привода показана на рис. 59. Сжатый воздух
подается в цилиндр /, шток которого
является поршнем гидроцилиндра 2. Масло из
цилиндра 2 поступает по трубопроводу 3 в
гидроцилиндр 4, шток которого создает
силу Q. Обратный ход поршней
цилиндров 1 и 4 осуществляется за счет усилий
пружин 5 к 6. Если рабочий ход поршней
велик, то обратный ход может
осуществляться сжатым воздухом. Резервуар 7
служит для пополнения утечек масла в
системе. Конструктивно вся схема может
быть выполнена либо в виде единого
блока, либо с отдельно вынесенным гядроци-
линдром 4. Во втором случае компактный
цилиндр 4 устанавливают вместе с
приспособлением, а блок цилиндров 1 и 2
устанавливается вне рабочей зоны станка.
^gjT'-X-J?
Рис. 59. Принципиальная
схема
пневмогидравлического привода
76
Рис. 60. Пневмогидравлический привод
Силу Q на штоке гидроцилиндра 4 рассчитывают следующим об-
разом. Если пневмоцилиндр / развивает на штоке силу Q' = р'-~ г)пи,
то в цилиндре 2 создается давление жидкости
а на штоке цилиндра 4 развивается сила
где р — давление воздуха в пневмосети; т)п„, т)г — КПД
соответственно пневмо- и гидроцилиндра.
Существенным недостатком привода, представленного на рис. 59,
является сравнительно большой ход пневмоцилиндра /, необходимый
для получения относительно небольших перемещений штока
цилиндра 4. Для устранения этого недостатка разработан ряд конструкций,
позволяющих осуществить предварительный быстрый подвод штока,
а давление жидкости увеличивать только в конце хода штока гидро-
иплиндра. Пример такой конструкции показан на рис. 60. Поршень
.'/ в цилиндре 2 под давлением воздуха, поступающего через штуцер /,
перемещается вправо, создавая в полости 16 гидроцилиндра 2,
заполненной маслом, небольшое давление. Это давление создается за счет
сжатия пружины 7 подвижной шайбой 6. Масло через окно 15 и канал
II в штоке 4 вытесняется в полость 13 гидроцилиндра 9. При этом
поршень 8 перемещается быстро вправо до контакта штока // с заготовкой
12. Увеличение давления масла в гидроцилиндре 9 достигается в
конце хода поршня 3, когда окно 15 штока 4 полностью войдет во втулку
/>. Обратный ход привода осуществляется за счет подачи сжатого
воздуха в цилиндр 9 через штуцер 10. При равенстве диаметров пневмо- и
гидроцилиндров такая конструкция позволяет получить на штоке гид-
1 роцнлиндра силу в 209—250 раз большую, чем на штоке пневмоцилнпд-
Ч\ I и.

А дакуумному
насосу
а)
Рис. 61. Схемы вакуумного
зажима
Зажим заготовки в вакуумных
зажимных устройствах
осуществляется под действием
атмосферного давления. Их применяют для
зажима заготовок из различных
материалов с плоской базовой
поверхностью на чистовых
операциях.
На рис. 61 показаны схемы
вакуумных зажимных устройств.
Заготовку 3 устанавливают на
приспособление /, из полости 4
отсасывается воздух (рис. 61,а). Для
уменьшения времени срабатывания
объем этой полости должен быть минимальным. Атмосферное давление
прижимает заготовку к корпусу. Для обеспечения герметичности в
системе установлено уплотнение 2 из резинового шнура. При установке
тонкостенной заготовки чистой шлифованной базой допускается
применение приспособлений без уплотнений. В этом случае на
установочной плоскости / делается ряд мелких, тесно расположенных отверстий,
через которые отсасывается воздух и происходит многоточечный
прижим заготовки 2 к установочной плоскости / (рис. 61, б).
Сила, прижимающая заготовку,
Q = F (1,033 — р)/С,
где F — полезная площадь прижима, см2 (площадь, ограниченная
резиновым уплотнением, или суммарная площадь отверстий в крышке);
1,033 — атмосферное давление, бар; р — остаточное давление в
вакуумной камере, бар; К — коэффициент герметичности вакуумной
системы (К = 0,8-^-0,85).
§ 3. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ
И МАГНИТНЫЕ ПРИВОДЫ
Привод представляет собой электромоторное устройство с муфтой
тарирования крутящего момента. Эти приводы используют в
приспособлениях станков токарно-револьверной группы, агрегатных станков,
в качестве приводов винтовых зажимов приспособлений-спутников
автоматических линий. Схема такого привода приведена на рис. 62.
От электромотора / через редуктор 2, кулачковую муфту 3
вращение передается на винт 6, который перемещает гайку 7 с тягой
зажимного механизма 8. При достижении на заготовках необходимой силы
зажима правая половина муфты 3 останавливается и отжимается
вправо, сжимая пружину 4. Концевой выключатель отключает двигатель.
Величину исходной силы на тяге 8 можно регулировать, изменяя
предварительную затяжку пружины гайкой 5. Задавая момент М, который
должна передать муфта 3 для получения необходимой силы W,
можно определить силу предварительной затяжки пружины (рис. 62):
Р„ = —tg(of-«p),
гср
Рис. 62. Схема электромеханического привода
где гсР — средний радиус расположения кулачков муфты; а = 30-f-
45° — угол скоса зубьев муфты; ср — угол трения на поверхностях
контакта зубьев.
v, Открепление заготовки осуществляется при реверсировании
электромотора. /.
Электромагнитные зажимные устройства применяют обычно в
виде плит и планшайб для закрепления стальных и чугунных заготовок
с плоской базовой поверхностью. Электромагнитный привод
обладает рядом преимуществ, способствующих его применению в
станочных приспособлениях, к ним относятся: равномерное распределение
силы притяжения по всей опорной поверхности заготовки, что резко
снижает погрешность закрепления; высокая жесткость
приспособления; свободный доступ к обрабатываемым поверхностям заготовки;
удобство управления приводом.
На рис. 63 показана схема плиты, состоящей из корпуса 1, в
котором находятся электромагниты 6, крышки 2, в которой заключены по-
люсники 3. Полюсники окружены изоляцией из немагнитного
материала 4. Заготовку 5 устанавливают на крышку 2, ее перекрывают
полюсники. Заготовка, являясь проводником магнитного потока,
замыкает магнитный поток между двумя полюсниками, что прижимает ее
к зеркалу плиты (магнитный поток показан на рис. 63 тонкими
линиями).
Сила притяжения заготовки зависит от материала, габаритных
размеров и шероховатости опорной поверхности заготовки и от
характеристики магнитной плиты. При закреплении тонкостенных заготовок
неличина силы притяжения зависит от толщины заготовки. Это
связано с тем, что при малой толщине заготовки не весь магнитный поток
замыкается через нее, часть его рассеивается в окружающее
пространство. С увеличением толщины заготовки сила притяжения
увеличивается, а при толщинах, больших ширины полюсников —
стабилизируется. С увеличением высоты микронеровностей базовой поверхности
заготовки увеличивается воздушный зазор между заготовкой и полюс-
пиками и сила притяжения уменьшается. Силы, развиваемые
электромагнитными, невелики, поэтому их применяют для отделочных
операций.
79

Силу притяжения при закреплении магнитным полем можно опр&
делить по формуле
где 4,06 — коэффициент; Ф — величина магнитного потока,
пересекающего опорную поверхность заготовки, Вб; 5 — площадь, на
которую этот поток распространяется (активная площадь полюсников),
см2.
Электромагнитные приспособления стандартизованы, их
выпускают на специализированных заводах
Значительное расширение возможностей применения
электромагнитных плит дают переходники (наставки), которые устанавливаются
на плиту. Переходники дают возможность закреплять заготовки,
имеющие сложную форму базовой поверхности, или плоские заготовки
под_углом.
-—"В магнитных зажимных устройствах установлены постоянные
магниты. Удерживаемая заготовка является якорем, через который
замыкается магнитный силовой поток. Для открепления детали магнит
должен быть сдвинут или повернут с тем, чтобы магнитный поток
замкнулся, минуя заготовку.
На рис. 64 показана магнитная призма для закрепления
цилиндрических заготовок. При горизонтальном положении магнита 1
магнитный силовой поток проходит через обе щеки 2 и 3 призмы,
разделенные немагнитной пластиной 4, и прижимает заготовку 5 к призме. При
вертикальном положении магнита магнитный поток замыкается в
корпусе и заготовка освобождена.
Магнитные приводы имеют преимущества перед электромагнитным,
так как у них отсутствует питание током, а следовательно, большая
безопасность в работе и меньшая стоимость эксплуатации. Магнитные
зажимные устройства, так же как и электромагниты,- представляют
собой в основном плнты н планшайбы.
Рис. 63. Схема электро- Рис. 64. Схема магнитного при-
магнитного привода вода
80
§ 4. ЦЕНТРОБЕЖНО-ИНЕРЦИОННЫЕ ПРИВОДЫ
И ПРИВОДЫ ОТ ДВИЖУЩИХСЯ ЧАСТЕЙ СТАНКА
И СИЛ РЕЗАНИЯ
»ти приводы применяют для быстроходных станков токарной группы.
Грузы обычно размещают на шпинделе станка. Преимущества этих
устройств в том, что они не требуют дополнительного источника
энергии, просты в изготовлении и эксплуатации, включаются
автоматически.
На рис. 65 показана схема центробежно-инерционного привода /.
Грузы 2 надеты на большие плечи рычагов 5, меньшие плечи связаны
с тягой 6, пропущенной через полость шпинделя 7. Сам привод
закреплен на заднем конце шпинделя 7. При вращении шпинделя 7
грузы расходятся, поворачивая рычаги вокруг осей 4, при этом тяга
6 перемещается и приводит в действие зажимной механизм,
установленный на переднем конце шпинделя станка. Возвращение грузов
и раскрепление заготовки производится пружинами 3. Регулирование
силы зажима производится перемещением грузов по рычагам.
Силу тяги рассчитывают но формуле
,„. / GRh-fi \ /2
V 8
/,
где G — вес груза, Н; оэ — угловая скорость вращения относительно
оси шпинделя, с-1; g — ускорение силы тяжести, м/с2; q — сила
сопротивления пружины, Н; п — число грузов.
/Рассмотрим приводы от движущихся частей станка и сил резания.
На сверлильных и фрезерных станках для привода зажима часто
используют движение подачи. Зажимной механизм в этом случае
обязательно содержит упругое звено (пружину, мембрану и т. п.),
необходимое для компенсации колебаний размеров заготовок. Пример
закрепления заготовки на сверлильном станке с использованием подачи
шпинделя приведен на рис. 38.
На рис. 66 показан пример использования подачи вращающегося
стола фрезерного станка для привода зажимных механизмов
нескольких приспособлений. На вращающейся .планшайбе 9, закрепленной
па оси 10, имеются отверстия, в которые
вставляются заготовки 2. Вместе с
планшайбой вращаются зажимные механизмы,
состоящие из плунжеров 11, шарнирных
рычагов 7, 8, штоков 6 и подвижных призм
■'S. На неподвижном основании /стола в
ионе обработки закреплен копир 12 с за-
ходпым скосом. Когда очередная деталь
подходит к зоне обработки, плунжер 11
поднимается по копиру и через шарнирно-
рычажный механизм и мембрану 4
призмой 3 зажимает заготовку. По окончании £ис' "■ Схема ^ентР°-
„ ч t J ■ бежно-инерционного при-
ооработки плунжер 11 соскакивает с ко- вода
81

ВРок'наСтолГил3аЖИМа 3аГОТ°- Рис- 67' С*е«* токарного
з:рноаоСсГкаК?УпСреиЛВЬоНд°о"Гое; .""ГГ™ ^^
вращения стола ВОДОМ ОТ сил Реза"ия
пира, пружина 5 возвращает систему в исходное положение, а
готовая деталь через отверстие а в основании стола проваливается
в бункер.
Примером привода от сил резания может служить поводковый
самозажимной патрон У с эксцентриковыми кулачками 2,
применяемый па токарных многорезцовых станках (рис. 67). Заготовку 6
устанавливают в центрах. При установке кулачки пружинами 4
прижимаются к заготовке. При резании сила Рг стремится провернуть
заготовку, а вместе с ней кулачки (вокруг оси 3), в результате чего
заготовка заклинивается между кулачками. Для обеспечения
равномерного зажима кулачки монтируются на плавающем ползуне 5. Для
открепления заготовки ее следует повернуть против часовой стрелки при
остановленном шпинделе. Угол подъема спирали кулачков 12—20°.
Эти патроны зажимают заготовку тем сильнее, чем больше сила Рг.
При проектировании таких патронов необходимо правильно выбрать
эксцентриситет кулачков, исходя из условий надежного закрепления
заготовок с изменением диаметра в пределах допуска; величину
эксцентриситета кулачка определяют по формуле (42) для кругового
эксцентрика.
ГЛАВА VII
ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОЛОЖЕНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ.
КОРПУСА. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Эти элементы можно разделить на три группы:
1) для быстрой установки инструментов на размер—шаблоны, ус-
таиовы:
2) для определения положения и направления осевого
инструмента — кондукторные втулки;
3) для определения траектории относительного движения
инструмента и заготовки — копиры.
Применением этих элементов в приспособлениях достигают
повышения точности размеров в партии обработанных деталей и
производительности труда на операции.
§ 2. ШАБЛОНЫ, УСТАНОВЫ И КОНДУКТОРНЫЕ ВТУЛКИ
При наладке и подналадке установка инструментов на рабочий
наладочный размер с помощью пробных стружек и промеров занимает
много времени. Для ускорения наладки станков и повышения ее точности
в конструкцию приспособления вводят специальные элементы,
определяющие положение инструментов, соответствующее рабочему
наладочному размеру.1 Такими элементами являются шаблоны и
установи. Применение шаблонов типично для токарных работ, а устано-
вов — для фрезерных. Повышение производительности труда
достигается в этом случае за счет сокращения времени на техническое
обслуживание /тех. об в норме времени на операцию.
На рис. 68, а дан пример установки двух подрезных резцов по
шаблону /. Такой шаблон может быть съемным или откидным, шарнир-
но закрепленным. При настройке шаблон ставят в рабочее положение,
а после закрепления резцов снимают или откидывают в нерабочее
положение. . Другим примером шаблона для установки резца
может служить установочное кольцо 1 (рис. 68, б), которое
надевается на оправку вместе с обрабатываемой деталью 2. Резцы подводят до
соприкосновения с шаблоном (кольцом).
Широкое распространение в конструкциях фрезерных
приспособлений получили установы для наладки на размер фрез. Установы
помещаются на приспособлении так, чтобы они не мешали при установке
и обработке детали, но в то же время, чтобы к ним был свободный
доступ инструмента (рис. 69, а). На рис. 69 показаны конструкции ус-
«3

тановов: для установки фрезы в одном направлении (рис. 69, б); для
установки фрезы в двух направлениях (рис. 69, в) (например, при
фрезеровании шпоночного паза нужно выставить инструмент на размер
по глубине паза и соосно с заготовкой).
В процессе наладки станка между установом и фрезой помещают
щуп, который должен плотно, но без защемления входить в зазор.
Непосредственное соприкосновение фрезы с установом недопустимо во
избежание его повреждения как в момент наладки, так и при обработке
заготовок.
Материал установов — сталь У7А или 20Х с термообработкой до
твердости HRC 55—60. Конструкции щупов, данные в ГОСТ 8925—68
и ГОСТ 8926—68, изготовляют из стали У7А с термообработкой до
HRC 55-60.
, -"* Кондукторные втулки применяют для определения положения и
/ направления разнообразных осевых инструментов при обработке
отверстий; сверл, зенкеров, разверток н т. д. Они определяют положе-
i иие оси инструмента относительно установочных элементов приспособ-
j ления и повышают его радиальную жесткость. При этом отпадает не-
; обходимость в разметке, за счет чего повышается точность расположе-
I пня отверстий и производительность труда. Повышение жесткости ин-
1 струмента приводит к повышению точности диаметра отверстия, умень-
I пзенню его увода, позволяет работать па более высоких режимах
резания.
Кондукторные втулки бывают неподвижные и вращающиеся.
Вращающиеся втулки применяют для направления расточных скалок при
большом диаметре обработки и высоких скоростях резания. Вращение
втулки вместе с инструментом значительно уменьшает износ ее
рабочего отверстия и увеличивает срок службы.
Неподвижные втулки.по конструкции разделяют на четыре
группы: постоянные, сменные, быстросменные, специальные. Первые три
группы стандартизованы. " " " ~^
6) в)
Рис. 69. Установы фрезерных
приспособлений
Рис. 68. Шаблоны для
токарных станков
84
а) 6) в) Ж)
Рис. 70. Типы кондукторных втулок
Постоянные втулки (рис. 70, а) выполняют без буртика — тип I
пли с буртиком— тип II. Эти втулки используют в приспособлениях
при мелкосерийном производстве для обработки отверстия одним
инструментом, когда за время использования приспособления не
потребуется замена втулки в связи с износом ее рабочей поверхности. Для
определения числа сверлений через кондукторную втулку задаются
ее предельным износом и используют данные [2, 7] о средней
интенсивно :ти износа отверстий, которая составляет при сверлении отверстий
диаметрами 10—20 мм на 10 м пути при обработке чугуна 3—5 мкм,
стали 40—46 мкм. Ориентировочно принимают число сверлений через
кондукторную втулку 10 000—15 000.
В приспособлениях крупносерийного и массового производств
для ускорения замены при износе применяют сменные втулки
(рис. 70, б). Их устанавливают в промежуточных втулках по посадке
III 1—\ От проворота и подъема при обработке под действием сходя-
Ф \ Д /
щей стружки они удерживаются головкой винта.
В приспособлениях серийного производства для обработки
отверстия последовательно несколькими инструментами применяют
быстросменные втулки (рис. 70, в). Они отличаются от сменных втулок
срезом на буртике, что позволяет производить их смену, не вывинчивая
крепежный винт. Для удобства использования буртик быстросменной
втулки имеет накатку. Специальные втулки применяют в особых
случаях, когда применение стандартных втулок невозможно или не дает
эффекта. На рис. 70, г—о/с приведены примеры специальных втулок.
Втулку (рис. 70, г) применяют для сверления отверстий в наклонных
к его оси плоскостях, удлиненную быстросменную втулку (рис. 70, д)
применяют при обработке отверстий в углублениях заготовки,
срезанные (рис. 70, <?) и сдвоенные втулки (рис. 70, ж) применяют при
обработке близко расположенных отверстий.
Допуски на диаметр отверстия в кондукторных втулках для
прохода сЕерл и зенкеров устанавливаются по посадке F8 (X), а для
разверток G7 (Д) в системе вала. При точносш отверстия по 6—7 квали-
тетам и выше допуски на диаметр отверстия для прохода сверл
назначает по посадке Ш (С), а для чистового развертывания G6 (Д^.
85

Кондукторные втулки с диаметрами отверстий до 25 мм
изготовляют из стали У10А, У12А и закаливают до твердости HRC 62—65.
Основные втулки с диаметром отверстия до 25 мм изготовляют из стали
У7А и закаливают до твердости HRC 45—50. Все втулки с
диаметрами отверстий более 25 мм изготовляют из стали 20, цементируются на
глубину 0,8—1,2 мм и закаливают до твердости HRC 62—65.
Расстояние от нижнего торца втулки до поверхности заготовки
выбирают равным 1/3—1 диаметра отверстия. Меньшее расстояние
выбирают при обработке чугуна, большее — при обработке стали. При
такой установке втулки стружка не попадает в направляющее
отверстие и не изнашивает его.
§ 3. КОПИРЫ
Для обработки фасонных поверхностей на универсальных станках
применяют приспособления, снабженные копировальными
устройствами. Назначение копиров заключается в обеспечении траектории
относительного движения инструмента, необходимой для получения
требуемого контура детали. При этом пропадает необходимость в
разметке, в ручной подаче инструмента при обходе криволинейного контура.
В результате повышается точность обработки контура и
производительность труда па операции.
Наиболее общим случаем обработки по копиру является
фрезерование замкнутого контура методом круговой подачи, схема которой
показана на рис. 71, а. Закрепленные заготовка 1 и копир 2 вращаются
вокруг общей осн. Оси ролика 3 н фрезы расположены на
постоянном расстоянии а между ними и перемещаются вместе. Копир все
время прижат к ролику. Расстояние между осью вращения копира 2 и
осью фрезы меняется в соответствии с профилем копира, благодаря
чему получается нужный профиль детали.
Профиль копира определяют графически. Он должен быть строго
увязан с профилем обрабатываемой детали и диаметрами фрезы и
ролика.
Методика построения копира для поступательно-вращательного
движения состоит из нескольких этапов.
1. Вычерчивание профиля детали в натуральную величину или в
увеличенном масштабе (рис. 71, б, в).
a=ccnst
Рис. 71. Схемы фрезерования криволинейного замкнутого профиля
и построения профиля копиров
шялштмш*
2. Выбор диаметров фрезы и ролика и расстояния а между ними.
Радиус фрезы должен быть меньше радиуса вогнутого участка
профиля.
3. Выбор центра вращения детали. Выполнение условия: угол
давления 6 должен быть наименьшим (6 — угол между лучом из центра
вращения и перпендикуляром к профилю детали). Вычерчивание
лучей из центра вращения копира.
4. Построение на лучах радиусом фрезы окружности касательно
профиля детали и от центра фрезы вдоль лучей, откладываются
отрезки а. Используя эти точки как центры, проводят окружности,
соответствующие окружностям ролика.
5. По положению окружности ролика проводится огибающая
кривая 2, которая и является профилем копира.
Построение копира для продольно-поперечного движения
производится аналогичным образом. Только вместо радиальных лучей
проводится серия параллельных прямых, перпендикулярных движению
подачи (рис. 71, в).
Для компенсации изменения диаметра фрезы после переточки
ролик делается конической формы с углом между образующей и осью
ролика 10—15°.
Копиры применяются при обработке на фрезерных, токарных, стро.
гзльных, шлифовальных и других станках. Копиры и ролики
изготовляют из стали 20, цементируют и закаливают до твердости HRC 58—62-
§ 4. КОРПУСА ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Корпус представляет собой элемент, объединяющий в единую
конструкцию отдельные части приспособления. Корпус воспринимает все
силы, действующие на заготовку в процессе ее закрепления и
обработки, и поэтому должен обладать достаточной прочностью, жесткостью
и виброустойчивостыо.
В гл. III показано, что приспособление влияет на образование
погрешности обработки допусками монтажных размеров, определяющих
пзаимное расположение установочных элементов и основной базы
приспособления, а также установочных элементов и элементов для
направления и определения положения инструментов. Основная
база приспособления — это всегда совокупность поверхностей корпуса,
используемых для правильной ориентации его относительно станка
(например, торец и цилиндрическая заточка в корпусе токарного
патрона для установки его на шпиндель или планшайбу станка).
Установочные элементы для направления и определения положения
инструментов в большинстве случаев также устанавливают на корпусе,
для чего последний должен иметь соответствующие базы. Очевидно,
что назначенная при проектировании и достигнутая при изготовлении
точность размеров, определяющих взаимное положение на корпусе
указанных трех групп, баз, играет важнейшую роль в образовании
величины погрешности обработки со0рР.
Рассмотрим пример. На рис. 72 приведена схема сверлильного
приспособления для окончательной обработки отверстия диаметром d в
87

"#
корпусной детали. Положение обрабатываемого отверстия задано
размерами А я а (рис. 72, а). Точность заданных размеров достигается
в технологических размерных цепях Л и а системы СПИД,
описывающих ее статическое состояние. В этих цепях звенья Л2 и а2 являются
размерами корпуса приспособления. Эти размеры определяют
положение отверстия*" под кондукторную втулку относительно торца
отверстия под установочный палец (рис. 72, б). Однако этих двух
размеров корпуса приспособления недостаточно для обеспечения
нормальных условий достижения точности размеров Л и а на заготовке. Для
нормальной работы развертки необходимо обеспечить параллельность
ее оси относительно оси отверстия кондукторной втулки. Отклонение
от параллельности не должно превышать величину а4, обусловленную
характером посадки между разверткой и отверстием втулки и длиной
направляющего отверстия. Непараллельность а4 = у& является
замыкающим звеном технологической цепи у, в которую составляющим
звеном входят неперпендикулярность у2 оси отверстия под кондуктор;
ную втулку к плоскости основания корпуса (основная база
приспособления).
В решении задач обеспечения точности размеров Л и а корпус
приспособления участвует размерами Л2, а2 и Тг (Рис- 73, а). Однако,
такая простановка размеров неудобна с точки зрения технологии
обработки корпуса. Ни торец отверстия под установочный палец, ни ось
отверстия под кондукторную втулку не могут служить
направляющими технологическими базами для получения а2 и у2 как с точки зрения
точности базирования, так и с точки зрения удобства установки
корпуса при обработке. Удобной установочной технологической базой
будет служить плоскость основания корпуса, поэтому правильнее на
корпусе задать размеры Л2, уг и ср
(рис. 73, б), что позволит вести
обработку корпуса по
принципу единой базы.
Рассмотренный пример
показывает, насколько важно на
этапе проектирования корпуса
приспособления не только выявить
участвующие в образовании
погрешности обработки размеры,
но и разработать наиболее
целесообразную систему
простановки размеров с точки зрения
технологии его изготовления.
Конфигурация и размеры
основной базы корпуса
обусловлены необходимостью
обеспечить возможно большую
устойчивость приспособления на
Рис. 72. Схема сверлильного приспо- станке и установку его на СТа-
сооления и размерные цепи, обеспе- -. J \т -
чивающие точность положения обра- Н0К бе3 ВЫВерКИ. УСТОЙЧИВОСТЬ
батываемого отверстия приспособления обеспечивается
88
Рис. 73. Варианты изготовления корпуса кондуктора:
а — лмгого; б — сварного; а — сборного; г — копаного (после снятия
напусков и припусков)
прерывистостью основной базы, в результате чего локализуются в
определенных пределах места контакта ее с установочными
поверхностями станка. Например, у корпуса сверлильного приспособления
па рис. 73 {а—г) во всех вариантах его изготовления основная база
выполнена в виде плоскостей опорных лапок. При этом уменьшается
влияние макрогеометрических погрешностей базовой плоскости
корпуса и плоскости стола на устойчивость приспособления.
Для установки приспособления на станок без. проверки
конфигурация и размеры основной базы корпуса должны быть выполнены в
соответствии с посадочными местами станков. Например, для токарных
патронов- основная база зависит от конструкции и размеров конца
шпинделя. Для фрезерных приспособлений основной базой являются,
|>.!К правило, опорные плоскости и шпонки или пальцы, входящие
г. Т-образный паз стола и обеспечивающие параллельность оси при-
i иособлення по отношению к направлению подачи стола (рис. 74, в).
Приспособление на столе станка обычно крепят болтами,
заводимыми и f-образные пазы стола. В условиях серийного производства при
ч.ктоп смене приспособлений на станке это крепление должно быть
удобным и быстровыполнимым. На рис. 74, а, б приведены два
варили i а крепления приспособления на столе. В варианте рис. 74, а
корми- имеет полочки, по которым приспособление крепят прихватом. В
i: !])п;<пте рис. 74, б крепление приспособления более удобно, по для
>:ого при конструировании корпуса необходимо предусмотреть литые
\ш,'.:1 для крепежных болгов.
Нлжным вопросом при конструировании корпуса является
обеспечим!.: удобной очистки от стружки н отвода СОЖ. Для этого
необходим избегать углублений и труднодоступных мест, а также
предусматривать специальные наклонные плоскости (рис. 75).
4'гол а наклона плоскостей рекомендуется [7] делать равным 40° —
; , : необработанных .(литых) поверхностях' корпуса, 35° — при обра-
1495
8Э

ботанпых. При работе с СОЖ в зависимости от ее количества и
вязкости эти углы могут быть увеличены до 50° или уменьшены до 25—30°.
Важнейшим требованием к корпусу является простота и возможно
более низкая стоимость его изготовления. Конструктивные формы
корпусов многообразны. Корпусы могут быть выполнены в виде
прямоугольной плиты, планшайбы, угольника, тавра, корыта и др.
Заготовки для корпусов можно получать литьем, сваркой, ковкой,
резкой из сортового материала, а также сборкой из отдельных
элементов. Литьем изготовляют корпуса крупных размеров и сложной
конфигурации, при этом можно получить заготовки минимальными по
массе, но с большой жесткостью, и требующие минимальной
механической обработки Однако сроки их изготовления получаются
длительными. Литые заготовки изготовляют из чугуна СЧ12—28, СЧ15—32.
В отдельных случаях используют легкие сплавы на алюминиевой
основе или магниевые. Сваркой также можно получить корпусы
сложной конфигурации. Они могут быть изготовлены быстрее и дешевле, но
уступают литым по внешнему виду. Кроме того, сварка вызывает
деформацию корпуса, а возникающие в результате этих деформаций
внутренние напряжения влияют на точность приспособления. Для
сварных конструкций используют хорошо свариваемые стали марки СтЗ,
сталь 25. Ковкой и резкой сортового материала получают корпуса
небольших размеров простой конфигурации. Сборные корпуса
позволяют использовать заготовки простейших форм, но при этом возрастает
объем механической обработки и снижается жесткость (за счет
дополнительных стыков).
При любом способе изготовления корпуса его обрабатываемые
поверхности стремятся сделать выступающими над необрабатываемыми
для уменьшения объема и упрощения механической обработки.
На рис. 73 приведены варианты конструктивного оформления
корпуса сверлильного приспособления, схема которого приведена на
рис. 72, в зависимости от способа его изготовления.
Большое значение для снижения стоимости изготовления
приспособления и сокращения сроков его изготовления имеет стандартизация
корпусов и их заготовок.
Рис. 74. Варианты крепления корпуса Рис. 75. Корпус приспособ-
приспособления на столе станка ления с отводом СОЖ и
стружки
90
Из-за широкого конструктивного разнообразия корпусов их
чрезвычайно трудно стандартизовать, это возможно только в ограниченных
пределах (например, корпуса скальчатых кондукторов). Гораздо
больший эффект дает стандартизация заготовок корпусов. Из единой
стандартной заготовки можно путем съема «лишнего» металла получить
достаточно большое число корпусов различных форм. Снижение
стоимости корпуса при изготовлении из стандартной заготовки
достигается резким уменьшением стоимости последней при возможном
относительно небольшом увеличении объема механической обработки.
Конструктивно более сложные корпусы можно изготовлять из
стандартных элементов путем сборки. Сами элементы достаточно широко
стандартизованы. Комплектом ГОСТов стандартизовано 18 типов (260
типоразмеров) элементов корпусов, из которых можно собрать
наиболее часто встречающиеся корпуса фрезерных и сверлильных
приспособлений для деталей размерами до 400 X 400 X 700 мм.
Таким образом, при проектировании корпус приспособления для
достижения наименьшей его стоимости должен «вписаться» в
стандартную заготовку или должна существовать возможность сборки
корпуса приспособлений из минимального числа стандартных элементов.
§ 5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Конструкцию специального приспособления разрабатывают в два
основных этапа: 1) проектирование приспособления; 2)
конструирование приспособления. На первом этапе выбирают, обосновывают и
рассчитывают отдельные элементы прспособления. Определяют
техническую (с точки зрения обеспечения требуемой точности) и экономическую
целесообразность возможных вариантов конструкции приспособлений.
Па втором этапе из выбранных элементов разрабатывают общий вид
приспособления и рабочие чертежи оригинальных деталей.
Для правильного решения всех вопросов проектирования
конструктор должен иметь полные исходные данные.
1. Чертежи заготовки и готовой детали с техническими
требованиями. Изучая их, конструктор получает сведения: о форме, размерах
п допусках на деталь, припусках, шероховатости поверхностей, ма-
п'рпале детали, местах разъема штампов пли опок и др.
2. Эскизы на предшествующую и выполняемую операцию. Они
характеризуют схему базирования и закрепления детали на этих
операциях, показывают, какие поверхности уже обработаны, какие еще
ист, из них видна точность обработки.
3. Карты технологического процесса обработки детали, в
которых указаны последовательность и содержание операций,
базирование, применяемые инструменты и оборудование, режимы резания,
проектная норма штучного времени с выделением времени на установку,
икреплепие и снятие детали.
4. Объем выпуска деталей, который необходим в тех случаях, когда
неизвестна производительность операции и не оговорено
вспомогательное время.
91

5. ГОСТы и нормали на детали и узлы станочных приспособлений,
альбомы нормализованных конструкций приспособлений, паспорта
или данные о размерах посадочных мест станков. Прежде чем
приступить к конструированию приспособления, конструктор должен
тщательно изучить исходные данные. Кроме этого, целесообразно
ознакомиться со станком в цехе, выявить технологические возможности
инструментального цеха, где будут изготовлять приспособление,
выявить наличие на складе нормализованных заготовок, деталей и узлов
приспособлений, изучить работу аналогичных приспособлений.
Если в результате глубокой проработки исходных данных
конструктор создает более рациональную схему приспособления,
улучшающую построение операции, то после согласования с технологом эти
изменения вносят в технологический процесс.
Конструкция приспособления должна отвечать ряду требований,
которые необходимо учесть как при выборе отдельных элементов, так
и при разработке его общей компоновки.
1. Приспособление должно обеспечить получение заданной
„точности. Это достигается: выбором соответствующей конструкции и
точности элементов, определяющих положения детали в
приспособлении и инструмента относительно приспособления; жесткостью
корпуса, гарантирующей неизменность положения приспособления и
отсутствие вибраций; надежностью зажимов, обеспечивающих
неизменность положения детали во время обработки; точностью установки
приспособления на станке.
2. Приспособление должно обеспечить заданную
производительность операции. Это требование обеспечивается применением
механизированных и автоматизированных зажимных механизмов и силовых
приводов, автоматизацией других рабочих приемов по обслуживанию
приспособления.
3. Приспособление должно быть экономически целесообразно.
Расходы на проектирование, изготовление и эксплуатацию
приспособления должны окупаться за счет снижения себестоимости выполняемой
операции. Только в одном случае этим требованием можно пренебречь,
когда применение приспособления освобождает рабочих от тяжелого
физического труда. Во всех остальных случаях экономический фактор
является одним из решающих.
4. Приспособление должно обладать хорошей ремонтоспособпостыо.
Это требование обеспечивается выбором соответствующей
конструкции быстроизнашивающихся деталей и способом их крепления на
приспособлении.
5. Приспособление должно быть удобным в эксплуатации. Это
обеспечивается за счет: удобства установки и смятия детали; удобства
расположения рабочих рукояток; легкости очистки от стружки;
простоты установки приспособления на станке; отсутствия мелких частей,
которые могут затеряться.
6. Приспособление должно облегчать труд рабочего. Это
требование становится особенно важным тогда, когда проектируется
приспособление для тяжелых работ с частой повторяемостью, приводящей
к быстрому )томлению.
92
7. Приспособление должно обеспечивать безопасность работы, что
достигается применением зажимных механизмов с
самотормозящимися звеньями, а также специальных блокировочных устройств,
обеспечивающих отключение станка при внезапном раскреплении заготовки.
Кроме перечисленных общих требований, в зависимости от
назначения проектируемого приспособления, к нему может быть
предъявлен ряд дополнительных требований, которые конструктор должен
обеспечить при разработке конструкции.
Последовательность разработки приспособления:
1) исходя из схемы базирования обрабатываемой детали, точности
и шероховатости базовых поверхностей определяют тип и размер
установочных элементов, их число, взаимное расположение и
рассчитывают составляющие погрешности установки;
2) исходя из заданной производительности операции определяют
тип приспособления (одно- или многоместное, одно- или многопози-
циопиое);
3) по заданным режимам резания (силам резания) и выбранной
схеме установки составляется схема действия сил на деталь,
выбирают точку приложения и направление силы зажима и рассчитывают
се величины. Рассчитывается погрешность закрепления;
4) по силе зажима, числу мест ее приложения выбирают тип
зажимного механизма, рассчитывают его основные
конструктивно-размерные параметры и величину необходимой исходной силы привода;
5) по силе тяги и регламентированному времени на закрепление
и открепление детали выбирают тип силового привода и
рассчитывают его размеры. По нормалям и ГОСТам выбирают их стандартные
размеры;
6) устанавливаются тип и размеры элементов для определения
положения и направления режущего инструмента;
7) выбирают необходимые вспомогательные устройства,
определяют их конструкцию, размеры, расположение;
8) разрабатывают общий вид приспособления и определяют
точность его исполнительных размеров;
9) рассчитывают на прочность и износоустойчивость нагруженные
II движущиеся элементы приспособления;
1П) рассчитывают экономическую целесообразность разработан-
п «и конструкции приспособления.
Oa:;i,;ifi вид приспособления разрабатывают методом последователь-
!■ но ьычерчивания отдельных его элементов в определенном порядке.
1. Выполняют чертеж обрабатываемой детали в трех проекциях
(реже в двух) на значительном расстоянии друг от друга с тем, чтобы
поместились проекции приспособления. Детали вычерчивают
условными линиями на той стадии обработки, когда она поступает на данную
операцию. Штриховой линией указывают те поверхности, которые
; -лжны быть получены в результате обработки их на данной операции.
2. Наносят на чертеж элемешы приспособления для направления
епструмента. Кондукторные втулки вычерчивают на нужном расстоя-
|"1П от детали и сразу же определяют необходимую толщину корпуса
i^iii кондукторной плиты в месте установки втулок.

3. Вычерчивают установочные элементы приспособления так, что-
ш базовые поверхности детали с ними соприкасались.
4. Вычерчивают зажимные механизмы и приводы.
5. Наносят вспомогательные устройства и детали.
6. Конструктивно оформляют корпус приспособления с учетом
удобного размещения элементов.
7. Оформляют чертеж приспособления. Проставляют размеры и
допуски, составляют спецификацию деталей с указанием материала,
термообработки, ГОСТов и нормалей. Указывают технические
требования к сборке приспособления.
На рис. 76—79 показан пример разработки общего вида
кондуктора для сверления радиального отверстия в кольце.
На общем виде приспособления проставляют три группы размеров.
I. Размеры, точность которых влияет на погрешность размеров
детали. Состав этой группы определяют из анализа технологических
размерных цепей по каждому выдерживаемому на операцию
показателю точности, в которых размеры приспособления являются
составляющими звеньями. Точность этих размеров назначают из расчета
технологических размерных цепей. На рис. 79 эти размеры
обозначены /.
II. Размеры сопряжений и монтажные размеры, точность которых
не влияет на погрешность обработки, но определяет расположение и
условия работы отдельных механизмов приспособления. Точность этих
размеров назначают исходя из необходимости обеспечить нормальную
работу механизмов приспособления. На рис. 79 эти размеры
обозначены //.
III. Габаритные и справочные размеры. Точность их на чертеже не
ограничивается. Выполняют эти размеры по 14—17 квалитетам (7—■
9 классу точности). На рис. 79 эти размеры обозначены ///.
Особые технические требования предъявляют к:
1) допустимым отклонениям по точности взаимного расположения
или относительного движения отдельных элементов приспособления,
которые оказывают влияние на погрешность обработки. Состав этих
требований и их численные значения определяются аналогично I
группе размеров исходя из технологических размерных цепей;
2) сборке других механизмов приспособлений для обеспечения их
нормальной работы. Их состав и численные значения определяются
характером работы механизмов.
Для выполнения технологической операции могут быть
разработаны приспособления, обеспечивающие требуемую точность обработки,
ио разные по сложности, производительности и стоимости. В задачу
конструктора входит выбор наиболее целесообразной для конкретных
условий конструкции.
В качестве критериев целесообразности варианта приспособления
используют либо цеховую себестоимость изготовления деталей, либо
годовую технологическую себестоимость выполнения операции.
Экономически целесообразным является тот вариант, при использовании
которого себестоимость оказывается меньшей.
95

Рис. 80, График экономического
сравнения вариантов
приспособления
■ Сравнение деталей по цеховой
себестоимости требует расчета всех
ее составляющих, что часто
усложняет задачу конструктора. Более
простым и наглядным оказывается
сравнение годовой технологической
себестоимости операции. Причем в
технологическую себестоимость
включаются только те элементы,
величина которых зависит от применяемого
приспособления.
Все элементы годовой
технологической себестоимости условно делят
на две группы:
1) расходы, величина которых зависит от объема выпуска деталей;
сюда входят: зарплата станочника 3, расходы на эксплуатацию
станка SBC, расходы на амортизацию станка Лц, стоимость электроэнергии,
расходуемой приводом станка на холостом ходу во время установки и
снятия заготовки 5ЭЛ;
2) расходы, величина которых зависит от конструкции
приспособления, но не зависит от объема выпуска деталей; сюда входят:
годовая стоимость наладки приспособления SH; расходы на амортизацию
приспособления при трехлетнем сроке службы Л„ = 0,335пр, где
^пр—стоимость приспособления; расходы на эксплуатацию
приспособления S3n = 0,27Snp.
Таким образом, годовая технологическая себестоимость
выполнения операции равна
Е = (3 + Sa, +Ae+ SBn) N + Sn + Aa + San, ■
где 3 + Soc -f- Лс + Snn = V — переменные расходы, зависящие
от объема выпуска обрабатываемых деталей; S,, + Лп + 5ЗЛ = С —
постоянные расходы. Тогда £= VN -{- С.
Эту зависимость легко представить графически в координатах EON,
при этом переменные расходы будут характеризовать угол наклона
прямой, а постоянные величины — отрезок на оси Е (рис. 80). Если
сравнить два варианта приспособления, то получим уравнения
Е, = V,N + С, и Е2 = V2N + С2.
Пусть Vx > Vo п С5 •< С2. График показывает, что при масштабе
выпуска, меньшем /v'Kp, вариант 1 приспособления дает меньшую
технологическую себестоимость, а при программе большей /Vкр —
выгоднее вариант 2. При программе, равной iVKp, оба варианта равноценны,
т. е. Ег = Ег, V\Nnv
Сх = VtN
кр + С2, отсюда
Сч — Ct
V, - Vi
Для определения стоимости приспособлены я о пр можно
пользоваться заводскими данными или подсчитать (приближенно) по формуле
_"-> пр == Сир" ир>
96
где N пр — число деталей в приспособлении; спр — постоянная,
зависящая от сложности приспособления и его габаритных размеров.
Величину спр можно принять равной для приспособлений:
простых 1,5; средней сложности 3,0; сложных 4,0.
Количество оснастки, применяемой на машиностроительных
заводах, столь велико, что необходимо всемерно стремиться к снижению ее
стоимости и сроков проектирования и изготовления.
Для ускорения подготовки производства ведутся работы по
автоматизации технологической подготовки производства с помощью ЭВМ,
в том числе и процесса конструирования станочных приспособлений.
Создание автоматизированной системы проектирования
приспособлений неразрывно связано с нормализацией, стандартизацией и уни-
Исходная
информация
ГГ"
Нет
1 *Ч
Синтез
конструкции
приспособления
и наладок
~1
Построение
спецификации
10
Получение
программ
вычерчивания
L_J_.
^ZZZLA
вычерчивание
чертежей
на-ЧГА .
овая информация \
"1
L
БиВлиотека
наладок
и приспособлений
etl
БиВтотска
конструктивных
элементов
Сведения
05
оборудовании
Спецификации
конструктивных
элементов
библиотека
nulrlUoli.'X
изображений
библиотека
стандартных
процедур
Получение
спецификации
или ванных
о применяемости
с АЦПУ У8М
Рис. 81. Укрупненная блок-схема алгоритма
автоматизированного проектирования станочных приспособлений
(ИПС — информационно поисковая система; АЦПУ — алфапнтпо-циц.ио-
вое печатное устройство; 41 А — чергежпо-графическим аппарат)
\
97

фикацией, так как проектирование приспособлений из стандартных
элементов и наладок по типовым схемам может быть выполнено на ЭВМ
при относительно небольших затратах. Проектирование
приспособлений из нестандартных элементов требует значительного усложнения
алгоритмов и программ.
Для автоматизированного проектирования используют ЭВМ и ЕС
чертежно-графические автоматы (ЧГА) типа «Итекан».
На рис. 81 показана укрупненная блок-схема алгоритма
проектирования станочных приспособлений из стандартных элементов.
В качестве источника исходной информации принимают чертеж
детали, технологический процесс ее изготовления и операционный
эскиз детали. Обрабатываемую деталь на операционном эскизе
изображают в том виде, который она получает после выполнения данной
операции. Кроме того, на операционном эскизе должно быть показано
расположение всех точек, используемых для ориентирования детали
в приспособлении, и точки приложения сил зажима. Расположение
этих точек задается системой размеров с указанием допусков.
Поверхности, не участвующие в обработке, базировании и закреплении,
показывают на эскизе тонкими линиями, и размеры на них не указывают.
При проектировании приспособления данные об обрабатываемой
детали представляют в виде исходной информации.
Свойства детали делят на общие, относящиеся ко всей детали
(масса, габаритные размеры, материал и т. д.), и частные, присущие
отдельным частям детали (шероховатость обрабатываемой поверхности,
ее размеры, форма и т. д.). Информацию об общих свойствах
получают из- чертежа детали, о частных свойствах — из операционного
эскиза.
Автоматизированное проектирование станочных приспособлений
базируется па пространственных материальных объектах —
конструктивных элементах. Это означает, что в процессе автоматизированного
конструирования приспособления оперируют не геометрическими
элементами чертежа (линиями, точками, проекциями), а такими
объектами, как деталь, ее поверхность, которые моделируются в ЭВМ в виде
цнфр-кодов. Общим для всех частей и приспособления в целом
является возможность ргхчленеппя каждого из них на конечное число
нормализованных элементов и синтеза их из таких элементов. Под
конструктивным элементом понимается часть конструкции
приспособления, которую в процессе проектирования нерационально членить на
более мелкие составляющие.
Информационное описание конструкции, состоящей из
стандартных конструктивных элементов, имеет самый простой вид и требует
минимального объема машинной памяти. Кроме того, стандартный
конструктивный элемент наиболее просто воспроизводится графически
на основе своей цифровой информации.
Конструктивные элементы классифицируют по функциональному
признаку. В соответствии с функциональной классификацией строят
общую структуру всего процесса проектирования: каждому этапу
автоматизированного проектирования соответствует конструирование
одного из функциональных классов конструктивных элементов.
08
Рис. 82. Схема автоматизированного проектирования сверлильного
приспособления
Необходимость построения алгоритмов в процессе проектирования
определяет ряд дополнительных требований. К числу этих требований
относится совокупность свойств, позволяющих определить
пространственную ориентацию элемента относительно других элементов
конструкции. Для этого элементы снабжают собственной системой
координат и системой единичных векторов сборки. При проектировании
начало собственной системы координат совмещают с привязочной
точкой на операционном эскизе. Единичные векторы сборки определяют
направление осей собственной системы координат элемента
относительно осей главной системы координат (ГСК). В качестве ГСК принимают
систему координат технологической базы обрабатываемой детали. На
рис. 82 приведен пример схемы проектирования сверлильного
приспособления. На схеме ГСК XnY{)Za — координатная система
технологической базы, X^Y^Z^-X^Y-Z-, — координатные системы конструктив-
пых элементов, расположенные в привязочных точках в соответствии
с их единичными векторами сборки.
Полные сведения о совокупности всех конструктивных элементов,
с помощью которых можно провести синтез приспособлений, образуют
базовую информацию системы автоматизированного проектирования.
Основную часть источников базовой информации составляет библио-
кка наладок приспособлений (БНП) и библиотека конструктивных
лмементов (БКЭ). Кроме БНП и БКЭ в составе источников базовой
информации должны быть сведения об оборудовании -и подетальные
спецификации конструктивных элементов (см. рис. 81).
В соответствии со схемой рис. 81 на первом этапе
автоматизированного проектирования выбирают наладки и приспособления из имею-
99

щихся аналогов в БНП. Если не удается применить спроектированные
ранее наладки и приспособления, то производится
автоматизированный синтез конструкции приспособления и наладки.
Автоматизированное проектирование начинается с программного
синтеза из конструктивных элементов в области, определяемой ГСК,
которая является общей как для детали, так и для приспособления.
Для конструктивных элементов характерны две стадии
проектирования: 1) программный выбор принципиальной схемы конструкции,
2) полное конструктивное оформление этой схемы.
Принципиальную схему конструкции строят на основе анализа
условий применяемости элементов и их функционирования в
приспособлении.
Процесс проектирования станочных приспособлении
заканчивается получением комплекта конструкторской документации —
сборочного чертежа, спецификации, рабочих чертежей деталей
приспособления. Наиболее сложным вопросом является автоматизация
построения сборочных чертежей. Существуют несколько методов реализации
отдельных частей этой задачи (построения проекций, сечений,
разрезов и т. п.).
ГЛАВА Viil
НОРМАЛИЗАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
§ 1. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Современные требования по обеспечению высокого и стабильного
качества выпускаемых машин, повышению производительности труда и
снижению себестоимости в машиностроении определяют
необходимость повышения уровня оснащенности технологических процессов
приспособлениями.
Ускорение темпов технического прогресса вызывает
необходимость частой замены выпускаемых машин новыми, боле совершенными.
При этом почти вся специальная оснастка списывается,
проектируется и изготовляется новая. Это влечет за собой большой объем трудовых
и денежных затрат на производство приспособлений, что в свою
очередь отражается на сроках технологической подготовки производства
и себестоимости производимой продукции. Более половины всех
трудовых затрат в технологической подготовке производства приходится
па изготовление приспособлений и оснастки. Поэтому проблема
сокращения цикла и затрат на подготовку производства становится
особенно острой. Уменьшение сроков конструирования и изготовления
приспособлений, сокращение затрат на их производство, применение
систем приспособлений, позволяющих в короткий срок перестраивать
производство на выпуск новой продукции, способствуют решению
этой проблемы. В условиях серийного и мелкосерийного производства
особенно важно наличие гибкой переналаживаемой
высокомеханизированной системы приспособлений. Эффективными методами,
ускоряющими и удешевляющими проектирование и изготовление
приспособлений, являются унификация, нормализация и стандартизация
деталей и элементов приспособлений на основе научных достижений и
передового опыта.
Анализ опыта работы машиностроительных заводов показывает,
что большинство специальных приспособлений могут быть
изготовлены из нормализованных и стандартных элементов. Приспособления с
нормализованными элементами могут быть экономичными и для
мелкосерийного производства, а многократное использование
нормализованных и стандартных элементов приспособлений снижает их
себестоимость и повышает техническую оснащенность производства.
Под нормализацией понимают стандартизацию в масштабе завода,
ведомства и т. д. Высшей формой нормализации является разработка
общесоюзных стандартов — ГОСТ. Проведению работ по
нормализации и стандартизации приспособлений предшествует унификация.
101

Унификация — это рациональное сокращение числа типов,
видов и размеров станочных приспособлений, деталей и заготовок
одного функционального назначения при улучшении их
технико-экономических и качественных характеристик.
Нормализация и стандартизация дает экономический эффект на
всех этапах создания и использования приспособлений:
1. На этапе проектирования. Нормализованные и стандартные
детали и сборочные единицы не конструируют заново, и, следовательно,
нет необходимости делать па них рабочие чертежи. В связи с этим
уменьшается стоимость и сокращается время проектирования
приспособлений.
2. На этапе изготовления. При изготовлении разнообразных
приспособлений с использованием нормализованных и стандартных
деталей и сборочных единиц увеличивается число одинаковых деталей и
сборочных единиц. Поэтому их можно изготовлять не единицами, а
партиями, а также в запас, пользуясь которым можно сократить срок
изготовления приспособлений.
3. На этапе эксплуатации. Ряд быстроизнашиваемых деталей
приводится заменять. При использовании нормализованных и стандартных
элементов ускоряется и удешевляется ремонт приспособлений.
Когда приспособление изношено или в нем исчезла необходимость,
возможно дальнейшее использование еще не изношенных
нормализованных и стандартных деталей сборочных единиц при изготовлении
других приспособлений. Таким образом, нормализация и
стандартизация дает три источника повышения рентабельности приспособлений:
уменьшение стоимости; удешевление эксплуатации; повторное
использование неизношенных элементов. Вместе с этим нормализация и
стандартизация позволяет значительно сокращать календарные сроки
изготовления приспособлений.
В серийном производстве наблюдается тенденция построения
технологических процессов и их оснащения приспособлениями по типу
массового. Это естественно, так как именно массовое производство
обеспечивает наибольшую производительность и наименьшую
себестоимость продукции. Вместе с тем частая сменность объектов производства
делает неэффективным использование специальных приспособлений,
даже изготовленных с максимальным использованием
нормализованных и стандартных элементов. Это противоречие привело к идее
создания таких систем приспособлений, которые, оставаясь специальными
на этапе их использования, были бы универсальны на этапах
проектирования и изготовления. Эта идея нашла выражение в создании
систем переналаживаемых сборно-разборных приспособлений (СРП),
имеющих обратимые стандартные и нормализованные элементы,
подлежащие многократному использованию.
Главная цель создания систем — резко увеличить в
приспособлениях числа стандартных и нормализованных узлов, механизмов и
повысить эффективность приспособлений за счет многократного их
использования. Наиболее сложно при создании таких систем
нормализовать корпусы приспособлений, придать им универсальность. Эта
задача решается двумя способами.
102
При первом способе вместе с корпусом нормализуют зависящие от
него элементы так, чтобы эта сборочная единица обладала достаточной
универсальностью. По этому принципу созданы система универсально-
наладочных приспособлений (УНП) и приспособлений для групповой
и переменно-поточной обработок.
При втором способе любой сложный корпус может быть собран из
ограниченного числа геометрически простых нормализованных частей—
плит, стоек, угольников, и т. п. Составляющие части корпуса могут
быть использованы многократно. По этому принципу создана и
успешно используется система универсально-сборных приспособлений
§ 2. СИСТЕМА УНИВЕРСАЛЬНО-НАЛАДОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Универсально-наладочные приспособления предназначены для
обработки деталей, разных по конструктивно-технологическим
параметрам классов. Их компонуют из базовой части и сменной наладки.
Базовая часть является постоянной и может быть изготовлена
заблаговременно и централизованно по соответствующим стандартам. Сменную
наладку проектируют и изготовляют по мере надобности в зависимости
от конструктивных особенностей обрабатываемых заготовок.
Базовая часть обычно состоит из: корпуса приспособления со
встроенным или прикрепленным силовым приводом, зажимного механизма,
элементов для базирования сменных наладок. При необходимости
дополнительно могут быть использованы поворотные и делительные
механизмы с устройствами фиксации и крепления поворотной
части.
Сменные наладки состоят из установочных элементов и, в
некоторых случаях, дополнительных зажимных устройств.
При переходе на обработку другой детали УНП переналаживают
одними из следующих способов: 1) перестановкой и перезакреплением
постоянных установочных элементов; 2) полной или частичной
заменой установочных и других сменных элементов; 3) одновременной
заменой и перемещением установочных и других сменных
элементов.
Первый способ используют при обработке заготовок с подобными
Рис. 83. Пневмотиски
1 • 103

Рис. 84. Групповой кондуктор для сверле- Рис. 85. Схема кондуктора
ния отверстий во фланцах для сверления отверстий в
кольцах
по форме, но разными по размерам технологическими базами. Эти УНП
требуют минимальных затрат времени и средств па переход к
обработке другой детали. Примером такого приспособления могут служить
пиевмотиски (рис. 83). В корпусе / перемещается ползун 2, на котором
установлена переставная губка 3. Губка 6 неподвижна. К корпусу
прикреплена пневмокамера с пружиной 8. При перемещении диафрагмы
и диска 7 вниз рычаг 5, поворачиваясь вокруг оси 4, перемещает
ползун 2 с губкой 3 вправо п зажимает заготовку. Переналадка
приспособления на другую деталь осуществляется перестановкой по рифлям
ползуна губки 3.
Следующие два" способа переналадки УНП используются при
групповой обработке деталей на переменно-поточных линиях, а
также для обработки детален другой конструкции. На рис. 84 приведен
пример группового кондуктора у ял сверления отверстий в деталях
типа фланцев. Переналадка кондуктора на обработку другой детали
группы осуществляется заменой сменного вкладыша "с установочным
элементом и кондукторных втулок. Нередко удается применением
комбинированных установочных элементов избежать их замены при
переходе к обработке других деталей. Например, па рис. 85, а—б
приведена схема кондуктора для сверления отверстий в кольцах разного
диаметра, в которой для того, чтобы установить различные кольца,
нужны только сменные резрезные шайбы 1 и 2.
ьп'
§ 3. СИСТЕМА УНИВЕРСАЛЬНО-СБОРОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Систему универсально-сборочных приспособлений применяют в
мелкосерийном производстве,-когда срок службы каждого прнспособленил
очень мал, УСП могут быть применены в массовом производстве в пе-
рид освоения выпуска новой продукции с последующей заменой их
специальными. Эти приспособления целиком состоят пз деталей к
элементов, нормализованных и стандартных по всем параметрам.
Поэтому все элементы такого приспособления обратимы и взаимозаменяемы
и могут быть использованы многократно. Это означает также, что все
детали системы УСП могут быть изготовлены заранее
централизовано, н сроки их изготовления не будут влиять на время изготовления
приспособлений. Проектирование и изготовление такого
приспособления сводится к сборке его неготовых элементов и наладке, рабочих
чертежей не требуется. Лишь па небольшое число особо сложных
приспособлений разрабатывают компоновочные схемы. После обработки
партии деталей приспособления разбирают к элементы направляют для
повторного использования их в других приспособлениях.
Применение системы УСП коренным образом меняет структуру и
уровень оснащенности приспособлениями технологических процессов
мелкосерийного производства, позволяя использовать принципы
технологии крупносерийного и массового производства.
Для достижения требуемой точности при сборке приспособлений
без пригонки детали корпусов установочные, направляющие и другие
элементы системы УСП необходимо выполнять с высокой точностью,
что резко увеличивает первоначальную стоимость комплекта. Для
повышения рентабельности комплекта УСП необходимо увеличить срок
службы его детален. В связи с этим в качестве материалов для деталей
УСП используют стали с повышенным качеством (12ХНЗЛ с
цементацией и закалкой до твердости HRC 60—64; 38ХА, У8А, У12Л — с
закалкой и отпуском до твердости HRC 40—45),
Обычно комплект элементов УСП включает 25—30 тыс. деталей, из
которых одновременно может быть собрано до 300 приспособлен!!:"-.
Пусковой комплект для небольшого завода может иметь 1,5- 2,5 тыс.
деталей, из которых можно собирать 300—400 приспособлений в год.
Организованы мощные прокатные базы УСП, которые обслуживают
а воды, нуждающиеся в оснастке, но не имеющие собственных комплек-
:лв деталей.
Все детали УСП разделены на следующие группы: а) базовые —
плиты, планшайбы, угольники и др.; б) корпусные и опорные —
призмы, угольники, подкладки и др.; в) установочные — шпонки,
пальцы, установочные диски, центры, втулки, валики и др.; г) папрлв-
. .-пощие—кондукторные втулки, кондукторные плавки, колонки и
о.; д) прижимные— прихваты различных типов; с) крепежные —
. анты, болты, гайки; ж) разные— рукоятки, эксисшрпки, пружины
а др.; з) неразборпые— поворотные головки, центровые бабки, флк-
ллры, самоустапавлнвающиеся опоры, мехапогндравлнчеекпе зажп-
,,:, п-ивматичеекче цилиндры и др.

Базовые и корпусные детали покрыты сеткой пазов — шпоночных
для ориентирования деталей относительно друг друга и Т-образных
для крепления в них других деталей с помощью болтов. Допускаемые
отклонения от параллельности и перпендикулярности пазов 10 мкм на
длине 200 мм. Базовые и корпусные детали изготовляют по б—7 ква-
литетам. Отклонение от параллельности и перпендикулярности
плоскостей — 5 мкм на 100 мм. Кроме того, корпусные детали имеют
прорези и отверстия под крепежные болты. Размеры пазов у всех деталей
комплекта одинаковы. Они могут быть 8, 12 и 16 мм (16мм — для
комплектов, применяемых в тяжелом машиностроении, 8 мм — в
приборостроении).
Примеры основных деталей УСП показаны на рис. 86. Сборку
приспособлений выполняют рабочие высокой квалификации по чертежу
или образцу детали. Если предполагается, что сборка такого
приспособления может повториться, то его целесообразно сфотографировать.
Время, затрачиваемое на сборку УСП, составляет в среднем 2—
6 часов.
Время от момента заказа УСП до установки его на станок
составляет один-три дня вместо двух месяцев при изготовлении специального
приспособления.
На рис. 87 показана схема компоновки УСП для сверления двух
отверстий, разделенного на элементы. На схеме видны элементы, вхо-
Рис. 86. Детали УСП
106
дящие в приспособление,
и их соединение в
единую конструкцию.
Дальнейшее развитие
системы УСП заключается
в создании номенклатуры
новых нормализованных
и стандартных элементов
с
высокомеханизированными зажимами. В
комплект необходимо
включать пневмо-,
гидрозажимы, пневмо- и
электрогидравлические приводы,
наборы быстродействующей
сбор но-разборнои
арматуры для присоединения D „-, ,- .,,_,-,
г , » Рис. 87. Схема компоновки УСП
приспособлении к
приводам и к заводской сети сжатого воздуха. Для повышения точности
и производительности обработки деталей необходимо повышать
жесткость УСП.
§ 4. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К СТАНКАМ
С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
К приспособлениям для станков с программным управлением
предъявляют повышенные требования по точности и жесткости. Это
вызвано тем, что эти станки обеспечивают возможность обработки деталей с
высокой степенью точности и погрешности установки, зависящими от
точности приспособления.
Технологический процесс обработки заготовок па станках с
числовым программным управлением (ЧПУ), проходящий при
относительном перемещении заготовки и инструмента в системе заранее
выбранных координат станка, требует точного определения положения
заготовки относительно системы координат установочных элементов
приспособления. Положение системы координат установочных элементов
должно быть выдержано относительно системы координат основной
базы приспособления, совмещаемой с координатной снетемойстаика.
В столах станков с ЧПУ имеется центральное отверстие и
поперечные пазы, которые предназначены для базирования приспособлений.
При наличии пазов базирования производят с помощью трех
призматических или цилиндрических шпонок. Если в столе имеются паз и
отверстие, то базирование приспособления производят с помощью
пальца и шпонки или двух пальцев. На столы станков с ЧПУ, не имеющих
пазов и отверстий для базирования приспособлений, устанавливают
и жестко крепят накладные плиты с сеткой Т-образных пазов и
координатными отверстиями.
Для базирования заготовок относительно начала координат
фрезерных, сверлильных, расточных станков с ЧПУ применяют устано-
107

вочные элементы, которые устанавливают и закрепляют в Т-Ъбразных
пазах или отверстиях стола станка. Для базирования заготовок на
таких столах применяют различные подкладки, планки, упоры,
домкраты, штыри гладкие или ступенчатые. Для сокращения номенклатуры
этих элементов многие из них делают регулируемыми и
переналаживаемыми. На элементы, имеющие широкое применение, существуют
стандарты: ГОСТ 1559—67 — на винтовые подпорки, ГОСТ 1560—67 —
на плиточные упоры. На рис. 88, а показана регулируемая подкладка,
которая состоит из'двух планок /, 2, гайки 3, винтов 4 и вкладыша 6
винта 5 с рукояткой 7. Гайка 3 и вкладыш 6 шарнирно закреплены
соответственно в планках / и 2. При вращении рукоятки винт 5
ввинчивается или вывинчивается из гайки 3 и планки, перемещаясь одна
относительно другой, увеличивают или уменьшают высоту подкладки.
Для большей эффективности использования станков с ЧПУ при
малых партиях обрабатываемых заготовок применяют быстроперена-
лажнваемые зажимные устройства. На рис. 88, б приведена
конструкция быстропереналаживаемого зажима. Зажим состоит из прихвата
2 с зубцами на торце, опоры 1 и болта 3 с гайкой. Переставляя прихват
по зубцам опоры, регулируют высоту зажимного устройства.
Для сокращения времени на переналадку станка применяют
системы сборно-разборных быстропереналаживаемых зажимных устройств,
состоящих из унифицированных крепежных элементов. Для
обеспечения быстрой переналадки применяют быстросъемные гайки. На
рис. 88, в показана разрезная раскрывающаяся быстросъемная гайка.
Половины гайки / соединены плоской пружиной 3, а на наружную по-
герхность надето кольцо 2. Чтобы снять гайку с болта, необходимо
сдвинуть кольцо вверх и плоская пружина раздвинет полугайки. При
надевании гайки на болт кольцо сдвигают вниз.
Рис. 88. Элементы для быстрой гтереналадки Рис. 89. Быстродействующее
приспособлений зажимное устройство
108
'А-А (.подернуто) '
81S,
Рис. 90. Специализированно»
многоместное приспособление
' itU
....
з—Vm
,i i <
Wr-jh-
з—^
С?
,
'
4
Щ-тЧ-ГЧ
^
J&L.
#3?$
J_|_L
Рис. 91. Специальное
приспособление для
обработки угольника
!09
У

Для повышения производительности закрепления заготовок на
станках с ЧПУ используют различные пневматические и
гидравлические быстродействующие механизированные приводы. На рис. 89
показано зажимное устройство. Корпус гидроцилиндра 7 с помощью
фланца 9 шарнирно закреплен на основании 10, устанавливаемом на
столе станка. Шток поршня 8 посредством штыря 6 шарнирно соединен
с прихватом /. Прихват установлен шарнирно на оси 5, в резьбовое
отверстие которой ввинчен болт 4. На конец болта надета гайка 2 с
накаткой, закрепленная штифтом 3. При перемещении поршня
гидроцилиндра вверх прихват поворачивается вокруг оси и закрепляет
заготовку. Быстрая переналадка прихвата по высоте производится
вращением болта 4 гайкой.
На станках с ЧПУ применяют универсальные приспособления:
безналадочные, с регулированием установочных и зажимных
элементов; переналаживаемые со сменой установочных и зажимных
элементов, к ним относятся: универсальные переналаживаемые
самоцентрирующие патроны, угольники, делительные столы, стойки, тиски и др.
Наиболее широко на станках с ЧПУ используют универсально-
сборные приспособления УСП. Причем применяют две системы УСП:
1) с Т-образными пазами; 2) с отверстиями. Элементы УСП для
станков с ЧПУ обладают большей жесткостью и точностью, чем обычные
элементы УСП для универсальных станков. Разработан комплект
переналаживаемых универсально-сборных приспособлений с
механизированным приводом. Комплект приспособлений состоит в основном из
неразборных элементов, обеспечивающих быструю его сборку и
переналадку. Уменьшение числа стыков повышает жесткость и точность
устройства.
На станках с ЧПУ применяют также специализированные
приспособления, предназначенные для установки и закрепления групп
заготовок, имеющих одинаковые базовые поверхности. Они бывают
регулируемые и наладочные. На рис. 90 приведено специализированное
многоместное приспособление для групповой обработки. В
отверстия корпуса приспособления установлены 12 станканов /, которые
базируют заготовки 4 по внутренней цилиндрической поверхности.
Заготовки закрепляют тягами 3 через быстросъемные шайбы 2. Тяги 3
получают перемещения от штоков пневмокамер 7 через рычаги 5 и 6.
При переналадке меняют переходные втулки, надеваемые на стаканы,
и регулируется длина тяг 3.
Специальные приспособления находят применение на станках с
ЧПУ в тех случаях, когда невозможно применить другие виды
приспособлений. Специальные приспособления делают упрощенной
конструкции" и изготовляют обычно на тех же станках, на которых они
будут использоваться. Для базирования и закрепления заготовок
обычно используют универсальные устройства и детали. На рис. 91
показано специальное приспособление для обработки угольника 6. На
специальной плите 5 установлены базирующие штыри 2, 3 и стандартный
зажим 4. Приспособление устанавливают на накладной стол с сеткой
отверстий и базируют отверстия / по двум штырям.
НО
ГЛАВА IX
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Механизация и автоматизация являются основными направлениями
в проектировании приспособлений. Механизация и автоматизация
станочных приспособлений позволяют освободить рабочего от тяжелого
ручного труда, повышают производительность, облегчают труд,
высвобождают значительное число рабочих. В зависимости от масштаба
производства проводится частичная или полная автоматизация
приспособлений.
Частично автоматизируют следующие приемы работы; загрузку
заготовок в рабочую зону приспособления; базирование заготовок, т. е.
доведение их базовых поверхностей до полного контакта с
установочными элементами приспособления; закрепление и открепление
заготовок; вращение, фиксацию и крепление поворотных (или передвижных)
частей приспособлений; съем и выталкивание заготовок после
обработки; измерение деталей в процессе обработки; очистка от стружки.
В автоматических приспособлениях все приемы, начиная от
загрузки и базирования и кончая съемом обработанных деталей,
производятся без участия рабочего. В полуавтоматических —
автоматизируется только часть приемов.
Автоматизация приспособлений в большинстве случаев основана
на применении пневматических, нпевмогидраиличеекпх, механических,
электрических или гидравлических прпподеж, управляемых через
конечные выключатели, сервозолотники и упоры перемещающимися
рабочими органами станка (шпинделем сверлильного станка,
суппортом токарного станка, столом фрезерного станка и т. д.).
Автоматизация цикла работы станка, дополненная автоматизацией
цикла работы приспособления, позволяет превратить обычные
универсальные станки в полуавтоматы и автоматы, а это, в свою очередь,
обеспечивает значительное повышение производительности труда и
возможность многостаночного обслуживания. Например, если
токарные полуавтоматы или бесцеитрово-шлифовальиые станки оснастить
загрузочно-разгрузочными приспособлениями, то они станут автома-
:ами, а универсальные круглошлифовальные станки при установке
па них измерительных устройств для автоматического контроля
размеров в процессе обработки — полуавтоматами. Поэтому механизация
и автоматизация имеющегося на заводах парка станков является
мощным резервом повышения производительности труда.
111

Рис. 92. Схема автоматизированного сверлильного
приспособления
В автоматизированных приспособлениях должна быть полностью
исключена возможность неправильной установки заготовки. Для
этого применяют блокировочные и предохранительные устройства,
контрольные упоры (в автоматических линиях), которые при
неправильном положении заготовки останавливают станок.
На рис. 92'показана схема автоматизированного сверлильного
приспособления. Для получения непрерывного
возвратно-поступательного движения шпинделя станка на валу колеса реечного механизма
подачи установлен кулачок / подачи, который находится в постоянном
соприкосновении с роликом кулачка 2. При вращении вала кулачок /
действует на кулачок 2, правый конец которого нажимает на фланец
шпинделя станка, происходит рабочая подача шпинделя. Обратный
ход шпинделя производит контргруз, помещенный в станине станка.
Кулачок 2 управляет гиродраспределителем 3, регулирующим
поступление воздуха в пневмоцилиндр 9. Приспособление состоит из
неподвижного корпуса 7 с закрепленными на нем штоком и поршнем S,
зажимного устройства и подвижного пневмоцилиндра 9. Загрузка
деталей 4 происходит из магазина 12. После того, как отверстие
просверлено и шпиндель поднимается вверх, кулачок 2 поворачивается своей
впадиной к штоку гидрораспределителя 3. И под действием пружины
// поршни гидрораспределителя перемещаются вправо, перекрывая
отверстие для подачи сжатого воздуха и соединяя рабочую полость
пневмоцилиндра 9 с атмосферой. Под действием пружины 5 поршень
начинает перемещаться вправо. При этом просверленная деталь
скатывается вниз, а отработанный воздух, выходя через канал 6, очищает
рабочую зону приспособления от стружки. Перемещение вправо
происходит до тех пор, пока очередная заготовка из магазина не
опустится в паз цилиндра. Кулачок / вращается непрерывно, и при
.опускании шпинделя кулачок 2 сместит поршень гидрораспределителя влево
и вновь соединит пневмоцилиндр 9 с воздухоподводящей сетью.
Пневмоцилиндр 9 начнет перемещаться влево и подаст заготовку в зону об-
112
мяммнм
работки. От выпадания при перемещении заготовку удерживает
подпружиненный плунжер 10.
Схема автоматизированного приспособления для непрерывной
накатки прямозубых рифлений на фрезерном станке показана на рис. 93
Червячная передача / и 3 получает движение от индивидуального
электромотора. На одном валу с червячным колесом расположены
кулачки 4 и 5, которые, вращаясь с колесом, управляют качанием
рычагов 6 и 7. Рычаг 6 управляет подачей заготовок 8 из бункера 9 в
рабочую зону. Рычаг 7 через плунжер 10 управляет рычагом //,
который поддерживает заготовку при подаче ее из бункера и при обработке.
По окончании обработки выступ кулачка 5 через детали 7, 10
поворачивает рычаг // и деталь скатывается. Рабочий инструмент 2
приводится во вращение от шпинделая станка и производит обработку при
движении ролика 12 по цилиндрическому участку поверхности
кулачка 4.
Схема автоматизированного устройства для установки зубчатых
колес па центры шевинговалыюго станка показана иа рис. 94.
Приспособление состоит из подвижной каретки 2, на которой расположены
поворотные захваты 5, 6 и цилиндр 4, производящий подъем и
опускание захватов. При перемещении цилиндром / каретки 2 влево
захваты опущены. В крайнем левом положении каретки цилиндр 4,
перемещаясь влево, производит подъем захватов, при этом захват 6 берет
заготовку с наклонного лотка 8 и приподнимает ее до уровня центров
станка (в это время заготовки 7 перекатываются на один шаг), а захват 5
подводится под обработанную деталь, установленную в центрах После
отхода центров каретка 2 перемещается вправо. При этом захват 6
перемещает заготовку и ставит ее напротив центров, а захват 5
перемещает обработанную деталь к лотку 3. После установки на центрах
заготовки цилиндр 4, перемещаясь вправо, опускает.захваты. Захват 6
отходит от заготовки, захват 5 опускает деталь на лоток 3. Далее цикл
повторяется. Работа цилиндров сблокирована с работой механизмов
станка.
Рис. 93. Схема автоматизированного приспособления для накатки
рифлений
113

Рис. 94, Схема автоматизированного устройства для установки
и снятия зубчатых колес
На автоматических линиях используют приспособления
стационарные и приспособления-спутники.
Стационарные приспособления автоматических линий выполняют
те же функции, что и обычные приспособления. Их монтируют на
отдельные агрегаты автоматической линии. В них подают,
устанавливают, закрепляют, обрабатывают, открепляют и передают на
транспортирующее устройство заготовки.
Отличительной чертой этих приспособлений является то, что они
должны обеспечивать правильную установку заготовок при
простейших движениях транспортирующих устройств. Для этого опорные
пластинки, как правило, являются продолжением направляющих
планок транспортирующего устройства, а установочные пальцы
выполняют выдвижными. Если установочные элементы неподвижны,
то правильное положение заготовки обеспечивается дополнительными
прижимами-досыпателями, обеспечивающими плотный контакт
базовых поверхностей с установочными элементами.
Приспособления автоматических линий должны быть надежными
и безотказными в работе. Поэтому в них часто предусматривают
автоматический контроль правильного положения заготовки с помощью
пневматических, электрических и других датчиков. Большое внимание
уделяют автоматической очистке приспособления от стружки.
Зажимное устройство должно быть надежным и самотормозящим.
Большинство автоматических линий работает при базировании
детали по плоскости и двум цилиндрическим отверстиям; так
обрабатывают корпусные детали. Если заготовка не имеет таких баз и ее
обрабатывают при установке в приспособлении-спутнике, то само
приспособление-спутник базируют по плоскости и двум отверстиям. При
таком базировании выдвижные установочные элементы (пальцы и
фиксаторы) вызывают увеличение погрешности установки заготовки.
Поэтому к точности приспособлений для автоматических линий
предъявляют повышенные требования. Для повышения точности
обработки следует уделять большое внимание увеличению жесткости
приспособления и отсутствию или уменьшению деформации заготовки под
действием сил зажима.
На рис. 95 показана технологическая размерная цепь для
определения погрешностей, возникающих при установке приспособленнй-
114
Рис. 95. Схема погрешностей при установке
приспособления-спутника:
/ — ось шпинделя станка; 2 — ось тулок прпспосоПлсшт-спу гнн-
ка: 3 — ось пальцев; 4 — ось oibepcinii под пальцы корпуса
стационарного приспособления
спутников. В отличие от уже. рассмотренных в гл. III погрешностей
здесь появилось звено а2 — отклонение от параллельности общей оси
пальцев и общей оси отверстий под выдвижные пальцы в корпусе
стационарного приспособления, зависящее от зазора в сопряжении
палец—отверстие. Поэтому погрешность относительных поворотов га =-
~ 8а, + 8а2 + еаз. Из рис. 95 видно, что погрешность размеров А
будет равна еАд = еА, + еАг + еА;,.
Приспособления-спутники применяют для обработки заготовок
сложной конфигурации. Все стадии обработки выполняют при одном
закреплении заготовки, чем обеспечивается принцип постоянства
установочных баз. В начале линии на спутник устанавливают и
закрепляют заготовку, в конце линии ее открепляют и снимают, а спутник
возвращают в исходное положение.
Перемещение приспособлений-спутников или обрабатываемых
заготовок по всем агрегатам автоматической линии производится при
помощи шагового или ценного (реже) конвейера.
На рис. 96 приведена схема приспособления для перемещения,
установки и закрепления корпусной заготовки или приспособления-
спутника на автоматической линии. Заготовка / перемещается по
планкам 5, 6 влево шаговым конвейером 7 с собачками 4 па строго ои-
7 ь 6 S
Рис. 96. Схема приспособления для перемещения заготовки
или приспособления-спутника
115

Рис. 97. Схема контрольно-блокировочного устройства
ределенное расстояние (шаг). Штанга конвейера 7 проходит под
приспособлениями. Окончательная фиксация заготовки происходит по
Двум базовым отверстиям выдвижными пальцами. 3. Крепление
(спутником) закрепляют с помощью цилиндра 2. Для перемещения
заготовки после обработки к следующему агрегату штанга конвейера
перемещается вправо на один шаг, при этом собачки 4 поворачиваются
и проходят под заготовками. После этого цикл повторяется.
На рис. 97 показано контрольно-блокировочное устройство для
контроля глубины отверстий. Контролируемая деталь 8 подается на
измерительную позицию. Глубиномеры 6, объединенные в блоки 4,
помещенные в корпус 3 приспособления, который вместе с
закрепленными в Нем блоками и глубиномерами подается гидроцнлиндром / до
соприкосновения с упором 5. Если хотя бы один глубиномер не войдет
в отверстие на нужную глубину, то блок 4 сдвинется влево
относительно корпуса 3, штоки 7 через промежуточные детали замкнут контакты
2, которые включат сигнализацию и остановят оборудование.
Механизация и автоматизация особенно необходимы при
выполнении сборочных работ.
Одним из важных этапов автоматической сборки является
ориентирование сопрягаемых поверхностей одной детали относительно
другой с точностью, обеспечивающей собираемость на базирующих
устройствах сборочных приспособлений. Детали необходимо
ориентировать так, чтобы при заданных допусках на размеры и относительные
повороты сопрягаемых поверхностей можно было легко осуществить
их сопряжение.
Поэтому к точности сборочных приспособлений предъявляют
жесткие требования, особенно при автоматической сборке деталей,
сопряжение поверхностей которых происходит с очень малыми
величинами гарантированного зазора и фаски. На рис. 98 показана схема
базирования при сборке поршня с пальцами и шатуном. На схеме
базирование поршня и шатуна производят с помощью центрирующего
стержня 7, диаметр которого несколько меньше диаметров
базируемых детален, детали на нем повисают в вертикальном положении.
Balls
<///////.
Рис. 98. Схема базирования при сборке поршня с пальцем
и шатуном:
стержня 7; г —ось поршни 8; i — ось втулки 5; 4 — ось пальца 6.
/ — ось стеря
зированне же пальца 6 производят с помощью втулки 5. Обеспечение
соосности пальца с отверстием в поршне и шатуне определяется
размерными цепями А и Б:
А = Аг + А2 — А3 — Л4; Б = £х — £а,
где А и Б — смещения оси пальца относительно оси отверстия в
поршне соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях; Ах —
Рис. 99. Схема приспособления-спутника для установки
и крестовины кардана:
;_ основание; 2 — iiojuynu с приемами 14; 3 — винт; 4 — ганки; 5
ка. в> 7, * — iuocK-1'пн; 3-оправка; 10 — ориентатор; //, 12 — Ш;
опора; 13 — клин
— рс-и-
фона я
117

Рис. 100. Схема центрирующего приспособления:
/ — стойка; 2 — ориентатор; 3 — болт; 4 — гайка; 5 — шток; в — гидроцилшгдр
отклонение от соосности осей пальца 4 и направляющей втулки 3; А2 —
расстояние от оси направляющей втулки до базы; А3 — расстояние
от базы до оси стержня; А4 — отклонение от соосности осей стержня
/ и отверстия в поршне 2* Бу — расстояние от базы до оси отверстия
в поршне 2; Б2 — расстояние от базы до оси пальца 4.
Уравнение допусков, замыкающих звенья по методу полной
взаимозаменяемости,
бд = 6а, + 6д2 + 6Аз + 6д4; 6Б = бБ, + 6б2.
Тогда несовпадение осей в пространстве
6АБ = VWWb = К(6а, + 6д2 ■+ бд, + 6AJ* + (6б, + бБ,)"а.
Сборка возможна будет в том случае, если отклонение 6АБ будет
меньше, чем отклонение, определенное из условия собираемости Дя,
т. е. будет выполнено условие Ае ^ 6дб . Условие собираемости для
данной схемы базирования
д "о mln "Ь тих | /->
где а — минимальный диаметр отверстия в поршне; db —
максимальный диаметр пальца; С — величина фаски на пальце.
Исходя из приведенного неравенства, необходимо назначить
допуски на звенья размерной цепи, связанные с приспособлением.
При выборе другого метода достижения точности размерные цепи
рассчитывают согласно ГОСТ 16230—70.
На рис. 99 приведено приспособление-спутник для установки
вилки и крестовины кардана. Приспособления-спутники установлены на
поворотном столе шестипозиционного сборочного полуавтомата. На
118
основании 1 установлены два ползуна 2 с запрессованными втулками
4, перемещаемые винтом 3, имеющим правую и левую резьбу. Винт 3
получает вращение через рейку 5 шестерни 6, 7, 8 от штока
гидроцилиндра. Вилку кардана устанавливают на оправку 9 и опору 11,
крестовина же резьбовым отверстием надевается на коническую часть
подпружиненного ориентатора 10, а цапфами устанавливается на призмы
14 ползунов 2, которые обеспечивают точность положения крестовины
для установки подшипников. После установки вилки и крестовины
приспособление-спутник перемещается на позицию центрирования.
Двустороннее центрирующее приспособление (на рис. 100 дана
только половина его) состоит из стоек 1, в которых помещены ориентато-
ры 2, связанные со штоками 5 гидроцилиндров 6. После установки
приспособления-спутника на центрирующей позиции ориентаторы с
помощью гидроцилиндров движутся навстречу друг другу и, сходясь,
одновременно центрируют вилку по отверстиям под подшипники, а
крестовину — на наружным поверхностям цапф. После
центрирования вилки клин 13 (см. рис. 99) выбирает зазор между опорой 11 и
торцом вилки. Затем винт 3, получающий вращение от гидроцилиндра
через передачи 5, 6 и 7, 8 перемещает ползуны 2 к центру и через
упоры 14 прижимает вилку к опоре //.Сточно зафиксированным
положением вилки и крестовины приспособление-спутник
перемещается на следующую позицию, где происходит автоматическая подача
подшипников и их запрессовка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автоматизация проектпо-копструкторских работ и технологической
подготовки производства и машнпостроении /Под общ. ред. О. И. Семснкова.
Т. I, П. Минск, Выиппшая школа, H)7(i. ЗГ)2 с.
2. Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. М.:
Машиностроение, 197Г>. (">Г>6 с. *
3. Блюмберг В, А., Ьлнзнтк И. П. I 1срсиадажпп.темые станочные
приспособления. Л.; А\пш11нос1|Н)спнс. 19/.Ч. 3(H) с.
4. Болотин X. Л., KocipoMiui ф. II. Станочный приспособлении. М.:
Машиностроение, 1973. 311 с.
5. Горошкин А. К. Приспособлении для металлорежущих станков. М.:
Машиностроение, 1979. 304 с.
6. Капустин Н. М. Ускорение технологической подготовки
механосборочного производства. М.: Maniiiiiocipocnue, 1972. 25(1 с.
7. Корсаков В. С. Основы конструировании приспособлений в
машиностроении. М.: Машиностроение, 1971. 28.Н с,
8. Косов Н. П. Станочные приспособлении для деталей сложной формы.
М.: Машиностроение, 1973. 232 с.
9. Кузнецов В. С, Пономарев В. А. Универсально-сборные
приспособления в машиностроении. М.: Машиностроение, 1974, 156 с.
10. Кузнецов К). И. Технологическая оснастка к станкам с программным
управлением. М.: Машиностроение, 1976, 224 с.
11. Основы технологии машиностроения./Под ред. В. С. Корсакова. М.:
Машиностроение. 1977, с. 416,
12. Фираго В. П. Основы проектирования технологических процессов и
приспособлений. М.: Машиностроение, 1973. 467 с.