Анализ закрепления заготовки с помощью пневмоцилиндра

Московский  государственный технический университет  им Н. Э. Баумана

Калужский филиал 

кафедра М4-КФ 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат по курсу

«Проектирование технологической оснастки»

на тему: Анализ закрепления заготовки с  помощью пневмоцилиндра. 
 
 
 

Выполнил : Новиков А.А.

Группа: ИСД-91

Проверил: Волков А.В. 
 
 
 
 
 
 

                                                           Калуга, 2011 г.

Содержание.

1. Пневмотические приводы. Общая характеристика и классификация.

2. Поршневые двигатели.
3. Расчет приводов зажимных устройств.
4. Вспомогательная аппаратура для пневмоприводов
5. Вывод.
6. Список литературы.

Пневматические  приводы. Общая характеристика и классификация.

    Применяются в массовом, крупносерийном и серийном производствах. Реже используются в мелкосерийном. Для работы в пневмоприводах используют сжатый воздух Р = 4 – 6 кГ/см² (0,4 – 0,6 МПа). Он должен быть очищен от влаги, механических примесей и кислот.

    Преимущества  пневмоприводов:

1. Простота конструкции и эксплуатации.
2. Быстрота действия – 0,6 – 1,5 с.
3. Непрерывность действия зажимнного усилия.
4. Возможность регулирования силы зажима.

    Состоят пневмоприводы из пневмодвигателя, пневматической аппаратуры и пневмосети, представляющей собой трубы, рукава, каналы и соединения. 

    Классификация пневмодвигателей:

    По  конструкции различают пневмодвигатели:

1. Поршневые (с односторонним штоком одно- (а) и двухстороннего (б) действия, с двухсторонним штоком (в)).
2. Мембранные (диафрагменные) одно- и двухстороннего действия.
3. Плунжерные.
4. Пневмоцилиндры с торможением.
5. Сильфонные.
6. Телескопические и др.

    По  методу компоновки с приспособлением  пневмодвигатели могут быть встроенными, прикрепляемыми и приставными.

    У встроенных двигателей цилиндры растачиваются, а мембраны или диафрагмы размещаются  непосредственно в корпусе приспособления.

    Прикрепляемые монтируются на корпусе приспособления. Если приспособление больше не применяется  в производстве, то двигатель отделяется от него и используется в другом приспособлении. По конструктивному  исполнению бывают стационарные, качающиеся (плавающие) и вращающиеся.

     Приставные  двигатели полностью выделяются в самостоятельный агрегат и  многократно используются в компоновках  с различными приспособлениями.

Поршневые двигатели.

  Приводы одностороннего  действия.

     В пневмоцилиндре шток 5 вместе с поршнем 3 под действием воздуха, поступающего в полость А цилиндра 2 перемещается (рабочий ход), создавая силу Р, которая через промежуточные рычаги, кулачки, клинья и т.п. передается на зажимное устройство, закрепляющее обрабатываемую деталь. Для снятия зажимной силы с обрабатываемой поверхности поворачивают кран 1 в положение, при котором полость А сообщается с атмосферой. При этом воздух выталкивается из цилиндра под действием возвратной пружины 4, перемещающей поршень со штоком в обратном направлении, освобождая обработанную деталь.

    Двигатели одностороннего действия рекомендуется  применять, когда усилия при холостом ходе невелики. Эти двигатели не требуют уплотнения штока, вдвое  уменьшается расход воздуха на цикл зажима.

    Недостаток  их состоит в том, что при рабочем  ходе часть усилия зажима затрачивается  на сжатие пружины.

  Приводы двухстороннего  действия.

     В цилиндре двухстороннего действия и рабочий и холостой ход  осуществляются под действием  сжатого воздуха.

    Воздух  поочередно поступает в полость  «А» пневмоцилиндр для закрепления обрабатываемой детали и в полость Б для ее освобождения.

    Эти двигатели применяются при большой  длине хода, когда в приспособлении есть самотормозящие звенья, требующие  значительных усилий при возвращении  в исходное положение зажимных элементов.

  Уплотнения.

    Для нормальной работы пневмоцилиндров требуется герметичность и изоляция друг от друга его полостей. Для этого применяются уплотнения., которые соединяют между собой поршень и цилиндр, шток и крышку и неподвижные соединения (крышка и цилиндр).

    Основные  требования к уплотнениям:

1. Герметичность при всех рабочих режимах;
2. Высокая износостойкость и минимальные потери на трение (в пределах 150 000 ходов поршня).
3. Надежность работы при высоких и низких температурах и способность не разрушаться в результате химического взаимодействия с уплотняемой средой.
4. Удобство монтажа, демонтажа и отсутствие необходимости подтяжки и регулировки при эксплуатации.
5. Экономичность.

    В современных конструкциях пневмодвигателей применяются 2 типа уплотнений:

1. Манжеты V-образного сечения из маслостойкой резины для уплотнения поршней и штоков.
2. Кольца Круглого сечения из маслостойкой резины  для уплотнения поршней, штоков и неподвижных соединений.

    При сборке манжеты устанавливаются  с натягом, т.е. D₁ - наружный диаметр манжеты больше D_ц – наружного диаметра цилиндра. При поступлении в цилиндр рабочей среды (сжатого воздуха или масла) она как клин распирает лепестки манжеты и автоматически уплотняет сопряжение движущихся частей.

     Кольца круглого сечения также уплотняются автоматически. Они закладываются в прямоугольные  канавки, высота которых меньше диаметра d сечения кольца, а ширина b – больше, что необходимо  для нормальной работы кольца.

    Кольца  устанавливаются в канавку с  натягом, обеспечивающим предварительное  уплотнение. С поступлением в цилиндр  рабочей среды кольцо перемещается к стенке канавки (в направлении  потока воздуха или масла) и  деформируясь принимает D-образную форму. Степень уплотнения возрастает с увеличением давления рабочей среды.

    В двигателях двухстороннего действия на поршне требуется две V-образные манжеты, а кольцо круглого сечения – одно, т.к. последнее обеспечивает уплотнение в обе стороны.

    При уплотнении Vобразными манжетами требуются: посадка в сопряжении поршня с цилиндром: или , шероховатость обработки зеркала цилиндра R_a = 0.32 – 0.63 мкм, смазка умеренная.

    При уплотнении кольцами требуется посадка  или , зеркало цилиндра следует обрабатывать по R_a = 0.16 – 0.08 мкм, смазка обильная. [1] 
 
 

    Расчет  приводов зажимных устройств.

   Поршневые двигатели (пневмоцилиндры)

   Они подразделяются на одинарные и сдвоенные. В одинарных имеется один поршень, а в сдвоенных – два. Они могут быть также одностороннего и двухстороннего действия (рис. 7.1).

   

   Рис. 7.1. Пневмоцилиндр двухстороннего действия 

   1. Для пневмоцилиндров одностороннего действия

   

;

   

;

   

,

   где к – характеристика пружины,

   а – величина сжатия.

   2. Для пневмоцилиндров двухстороннего действия

   

,

   

   

,

   где – КПД 0,85,

   q – сопротивление возвратной пружины. 

    При известных потребных усилиях  зажима и давлении воздуха из этих формул можно определить диаметр  цилиндра. После расчета диаметра его округляют до нормального и пересчитывают действительную силу на штоке. [2]

Вспомогательная аппаратура для пневмоприводов

1. Воздухораспределительные  камеры.
2. Регуляторы давления (редукционные клапаны).
3. Регуляторы скорости (дроссели).
4. Предохранительные устройства
5. Реле времени.
6. Масленки для подачи масла в пневмоцилиндр.
7. Водоотделители с фильтром.                                          [2]

 
 
 

Вывод:

Механизация и  автоматизация зажимных приспособлений. Она связана со значительным повышением уровня автоматизации металлорежущих станков. Наличие роботизированных комплексов, станков-автоматов, станков типа обрабатывающих центров, гибких производственных систем и другого аналогичного оборудования обусловливает необходимость работы станочных приспособлений в автоматизированном режиме с ограниченным участием человека. Это может быть выполнено, например, за счет более широкого внедрения пневмоцилиндров и пневмокамер. Для достижения большей компактности пневмооснастки будет расширяться применение пневмосистем с более высоким давлением рабочей среды. Это обеспечит возможность создания необходимых усилий зажима при небольших диаметрах цилиндров, позволяет сократить применение механизмов-усилителей, а следовательно, упростить конструкции приспособлений и уменьшить их габаритные размеры и массу.

Высокое давление рабочей среды обеспечивает передачу усилия зажима непосредственно от пневмотических цилиндров к заготовкам. Путем несложной компоновки необходимого числа стандартных цилиндров с зажимными и другими элементами можно легко собирать приспособления для многоместной и многопозиционной обработки в условиях механизированного и автоматизированного производства. 
 

Список литературы.

1. http://www.twirpx.com
2. С.М. Зонненберг, А.С. Лебедев, «Пневматические зажимные приспособления» МАШГИЗ;  Москва 1953.