7.7. Пример проектирования станочного приспособления

В качестве примера рассмотрим проектирование станочного приспособления для фрезерной операции контурного фрезерования шатуна, выполняемой на станке с ЧПУ.

1) Составление схемы базирования

Для операции наружного контурного фрезерования шатуна целесообразно использовать традиционную в этом случае схему установки, при которой в качестве баз используют торцы А и Б (рис. 7.3) поршневой и кривошипной головок, образующих установочную базу (лишает заготовку 3-х степеней свободы), и предварительно выполненные отверстия в головках шатуна:

• в кривошипной отверстие В будет служить двойной опорной базой (лишает заготовку 2-х степеней свободы);

• в поршневой отверстие Г будет служить опорной базой (лишает заготовку 1-ой степени свободы), предотвращая поворот заготовки в плоскости, совпадающей с установочной базой.

В соответствии с выбранными схемой установки и базовыми поверхностями на рис. 7.3 приведена схема полного базирования шатуна с использованием явных баз.

2) Составление компоновочной схемы

На основе составленной схемы базирования выполним компоновочную схему проектируемого приспособления.

Поскольку заготовка будет обрабатываться на вертикально-фрезерном станке, то установочная база (торцы головок шатуна) должна располагаться горизонтально. Изобразим шатун в положении установки его на станке, располагая горизонтально торцы головок.

Теперь выбираем установочные элементы: шатун должен опираться на установочные элементы своими торцами и фиксироваться от смещения и поворота в горизонтальной (установочной) плоскости. Целесообразно выбрать такую конструкцию опор, которая одновременно выполняла бы обе эти функции.

С учетом этого в качестве основных опор выбираем пальцы с опорными буртами. Один из пальцев должен быть цилиндрическим 2 (рис.7.4), контактирующим с двойной опорной базой – отверстием кривошипной головки, а другой – ромбическим 3, контактирующим с опорной базой – отверстием поршневой головки. Бурты указанных пальцев 2 и 3 одновременно служат установочными элементами, контактирующими с установочной базой шатуна, образованной торцами А и Б (рис. 7.3). Опорные бурты пальцев должны быть выполнены разными по высоте, т.к. установочная база образована ступенчатой плоскостью вследствие неодинаковой толщины кривошипной и поршневой головок шатуна.

В качестве основного корпусного элемента целесообразно выбрать горизонтально расположенную опорную плиту 1 (рис. 7.4), на которой разместим установочные элементы – пальцы 2 и 3, а также все другие конструктивные элементы.

Для исключения деформации шатуна и повышения надежности его фиксации усилия зажима необходимо прикладывать строго против установочных опор. Поэтому в качестве прижимных элементов нужно использовать центральные шайбы 4 и 5, ориентируемые по отверстиям поршневой и кривошипной головок. Для уменьшения высоты выступающих элементов зажимных устройств следует использовать прижимные шайбы в виде стаканов с крепежными буртами, а в их углублениях разместить головки стягивающих болтов 6 и 7. С целью передачи усилий зажима на шайбы 4 и 5 целесообразно использовать размещенные в центральных отверстиях пальцев 2 и 3 разгруженные от поперечных нагрузок вертикально перемещаемые штоки 8 и 9.

Осевое перемещение штоков 8 и 9 обеспечивается клиновым механизмом, приводимым в действие двухходовым гидроцилиндром дифференциального типа. Использование клинового механизма существенно повышает надежность закрепления заготовки, т.к. он имеет высокий тормозящий эффект, противодействующий внешним нагрузкам, (т.е. заготовка не будет самооткрепляться от воздействия ударных и вибрационных нагрузок), а также позволяет уменьшить габариты привода и увеличить передаточное отношение для развиваемого усилия зажима. Применение двухходового гидроцилиндра повышает четкость срабатывания механизма и КПД привода, дает возможность автоматизировать процессы закрепления и открепления заготовки, а также обеспечивает стабильность усилия зажима.

Использование гидроцилиндра дифференциального типа позволит обеспечить одинаковые усилия зажима по обоим головкам шатуна.

Для уменьшения габарита приспособления по высоте гидроцилиндр 10 расположим горизонтально под опорной плитой 1. Клинья 11 и 12 клиновых механизмов разместим соответственно на штоке 13 поршня 14 и на крышке 15 корпуса гидроцилиндра. Поскольку гидроцилиндр дифференциального типа, то его корпус должен быть подвижным относительно поршня; поэтому корпус гидроцилиндра не крепится к основанию приспособления, а находится в свободно подвешенном положении. Для уменьшения трения сопротивления перемещению клиньев 11 и 12 их рабочие поверхности целесообразно расположить на трех опорах качения, две из которых 16 и 17 – стационарные, а одна – подвижная 18, размещенная в вертикально перемещаемом штоке 8, взаимодействующим с клином 11. Аналогично для клина 12 стационарными являются опоры качения 19 и 20, а подвижная опора 21 размещена на штоке 9.

Элементы привода механизмов зажима расположим в пространстве между верхней несущей плитой 1 и нижней опорной плитой 22 корпуса приспособления, которые связаны между собой боковыми вертикальными панелями 23. Такая замкнутая коробчатая конструкция корпуса приспособления обеспечит его высокую жесткость и будет хорошо защищать привод зажимных устройств от грязи и стружки, что необходимо для высокой надежности работы приспособления.

В нижней опорной плите выполнены открытые пазы, где размещены крепежные болты 24 для крепления приспособления на станке; при этом расстояние между пазами должно быть увязано с шагом расположения Т-образных штатных пазов стола фрезерного станка.

Элементы коммуникаций (трубопроводов и арматуры управления гидроцилиндром) на компоновочной схеме не приводим, т.к. они располагаются вне приспособления.

С учетом размеров заготовки проставляем основные габаритные размеры приспособления за исключением размеров гидроцилиндра и приводов механизмов зажима, которые обозначим после определения требуемых усилий зажима заготовки.

Рис. 7.3

Рис. 7.4. Компоновочная схема приспособления