RU2639589C2 - Method of installing part and device for its implementation (versions) - Google Patents
Method of installing part and device for its implementation (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2639589C2 RU2639589C2 RU2015143961A RU2015143961A RU2639589C2 RU 2639589 C2 RU2639589 C2 RU 2639589C2 RU 2015143961 A RU2015143961 A RU 2015143961A RU 2015143961 A RU2015143961 A RU 2015143961A RU 2639589 C2 RU2639589 C2 RU 2639589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collet
- base
- radial
- plane
- rod
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/18—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for positioning only
Abstract
Description
Группа изобретений относится к машиностроению, в частности к механической обработке, сборке и контролю, и может быть использована при установке и фиксации деталей по плоскости и отверстиям для повышения точности и надежности установки деталей по плоскости и отверстиям, а также для увеличения зоны доступности поверхностей детали для подвода и действия рабочего инструмента при механической обработке, сборке или контроле.The group of inventions relates to mechanical engineering, in particular to machining, assembly and control, and can be used to install and fix parts along the plane and holes to increase the accuracy and reliability of the installation of parts along the plane and holes, as well as to increase the accessibility zone of the part surfaces for supply and operation of the working tool during machining, assembly or control.
Из уровня техники известен способ установки деталей по плоскости и отверстиям с пересекающими ее осями, реализованный при помощи устройства для крепления деталей (SU №639681, B23Q 3/00, опубл. 30.12.1978). В корпусе устройства размещены цанговые пальцы, выполненные в виде разрезной гильзы с разжимным корпусом, связанным с приводом. Опорный торец разрезной гильзы выполнен в виде сферического хвостовика, подпружиненного в направлении корпуса, что позволяет обеспечить самоустановку разрезной гильзы и повышает точность установки детали. Вначале деталь размещают таким образом, чтобы цанговые пальцы оказались внутри ее установочных отверстий с начальным гарантированным зазором. Затем с помощью гидравлического привода осуществляют разжим цанговых пальцев, закрепляя тем самым обрабатываемую деталь.The prior art method for installing parts on a plane and holes with axes intersecting it, implemented using a device for mounting parts (SU No. 639681,
Недостатком данного способа и реализующего его устройства является отсутствие досылания закрепляемой детали в направлении установочной базы. Вследствие этого возможно нарушение непрерывности контакта по установочной базе и перекос детали, что отрицательно сказывается на точности установки. Для устранения этого недостатка на практике применяют дополнительные зажимные элементы - прихваты. Однако при этом ограничивается зона доступа рабочего инструмента к поверхностям детали.The disadvantage of this method and the device that implements it is the lack of retanning of the fixed part in the direction of the installation base. As a result of this, discontinuity of the contact along the installation base is possible and the part is skewed, which negatively affects the accuracy of the installation. To eliminate this drawback, in practice, additional clamping elements are used - hooks. However, this limits the access area of the working tool to the surfaces of the part.
Известен способ установки деталей типа фланец по торцевой плоскости и отверстию, реализованный с помощью оправки J-290 фирмы ТОБЛЕР (Франция). Оправка J-290 включает раздвижные сухари и скользящую втулку. Центрирование устанавливаемой детали и прижим к неподвижному упору производится при помощи тяги. Деталь сначала размещают на оправке, ориентируя по отверстию и торцевой плоскости, обеспечивая начальные гарантированные радиальные зазоры между сухарями и базовой поверхностью отверстия детали. После этого деталь базируют, устраняя радиальные зазоры путем разжима установочных элементов - сухарей. Затем деталь закрепляют, осуществляя силовое замыкание между установочными элементами и базовой поверхностью отверстия детали. После этого производят досылание детали в направлении торцевой плоскости за счет сжатия дополнительно введенных элементов - пружин, размещенных между подвижными и неподвижными элементами устройства.A known method of installing parts of the type flange on the end plane and the hole, implemented using a mandrel J-290 firm TOBLER (France). The J-290 mandrel includes sliding rusks and a sliding sleeve. The centering of the installed part and the clamp to the fixed stop is carried out using traction. The part is first placed on the mandrel, orienting along the hole and the end plane, providing initial guaranteed radial clearances between the crackers and the base surface of the part’s hole. After that, the part is based, eliminating radial gaps by expanding the mounting elements - crackers. Then the part is fixed, by making a force short circuit between the installation elements and the base surface of the hole of the part. After this, the part is blanched in the direction of the end plane due to compression of the additionally introduced elements - springs located between the movable and fixed elements of the device.
Недостатком данного способа и реализующего его устройства является затрудненное использование оправки для установки по плоскости и отверстиям с пересекающими ее осями корпусных деталей типа фланцев с отверстиями, имеющими фигурный профиль, так как возможно их повреждение и, следовательно, снижение качества и надежности установки. Кроме того, вследствие значительных габаритов и конструктивной сложности оправки затруднено использование устройства для установки деталей по отверстиям небольшого диаметра. Наличие подвижных соединений между элементами оправки ведет к изнашиванию их сопрягаемых поверхностей, увеличению зазоров, снижению ресурса эксплуатации и уменьшению точности установки детали.The disadvantage of this method and the device that implements it is the difficulty of using a mandrel for installation on a plane and holes with axes intersecting its body parts such as flanges with holes having a figured profile, as they can be damaged and, consequently, reduce the quality and reliability of the installation. In addition, due to the significant size and structural complexity of the mandrel, it is difficult to use the device to install parts through holes of small diameter. The presence of movable joints between the elements of the mandrel leads to wear of their mating surfaces, an increase in the gaps, a decrease in the service life and a decrease in the accuracy of the installation of the part.
Известен также способ установки деталей, реализованный с помощью зажимного устройства, при котором деталь сначала размещают в приспособлении, ориентируя по плоскости и отверстиям с пересекающими ее осями и обеспечивая начальные гарантированные радиальные зазоры между внутренними разжимными установочными элементами в виде цанговых досылающих пальцев и базовыми поверхностями отверстий детали, затем деталь базируют, устраняя радиальные зазоры путем разжима цанговых досылающих пальцев и закрепляют деталь, осуществляя силовое замыкание между ними и базовыми поверхностями отверстий детали, после этого осуществляют досылание детали в направлении установочной плоскости путем упругой осевой деформации сжатия цанговых досылающих пальцев (см. ЕР 0925871, B23Q 3/06, опубл. 22.12.2004).There is also a method of installing parts, implemented using a clamping device, in which the part is first placed in the device, orienting along the plane and the holes with axes intersecting it and providing initial guaranteed radial clearances between the internal expanding mounting elements in the form of collet extension fingers and the base surfaces of the part holes , then the part is based, eliminating radial clearances by expanding the collet retracting fingers and fix the part, carrying out a power closure e therebetween and base surfaces of the holes items, then the items carried chambering in the direction of the mounting plane by resilient axial deformation of the compression collet fingers shall be sent (see. EP 0925871,
Недостатками этого способа и реализующего его зажимного устройства являются невысокая точность базирования в нем детали вследствие отрицательного влияния некомпенсируемых зазоров между базируемыми отверстиями и установочными элементами, а также конструктивная сложность устройства, что снижает надежность и ресурс его работы.The disadvantages of this method and the clamping device that implements it are the low accuracy of the base in it due to the negative influence of uncompensated gaps between the holes and the mounting elements, as well as the structural complexity of the device, which reduces the reliability and service life of it.
Наиболее близким к заявленной группе изобретений по технической сущности и достигаемому при его использовании техническому результату является способ установки детали, по плоскости и отверстиям, включающий размещение детали в приспособлении с ориентированием по плоскости и отверстиям с пересекающими ее осями и обеспечением начальных гарантированных радиальных зазоров между внутренними разжимными установочными элементами в виде цанговых досылающих пальцев и базовыми поверхностями отверстий детали, базирование детали с устранением радиальных зазоров путем разжима цанговых досылающих пальцев и закрепление детали посредством силового замыкания между ними и базовыми поверхностями отверстий детали, досылание детали в направлении установочной плоскости путем упругой осевой деформации сжатия цанговых досылающих пальцев, предлагающий вначале выбор и оценку конструкции и геометрических параметров базовых отверстий детали и соответствующую им форму рабочих поверхностей цанговых досылающих пальцев, определение требуемой силы зажима и последовательность выполнения этапов установки, затем по полученным результатам задание осевой и радиальной жесткости цанговых досылающих пальцев, соотношение которых устанавливают последовательностью и параметрами процесса установки большим или равным единице (см. патент РФ №2201332, МПК B23Q 3/06, опубл. 27.03.2003).Closest to the claimed group of inventions in terms of technical nature and the technical result achieved by using it is a method of installing a part along a plane and holes, including placing the part in a fixture with orientation along the plane and holes with axes intersecting it and providing initial guaranteed radial clearances between internal expansion installation elements in the form of collet fingers and the base surfaces of the holes of the part, the base of the part with the elimination m of radial clearances by expanding the collet fingers and securing the part by means of a force closure between them and the base surfaces of the holes of the part, sending the part in the direction of the mounting plane by elastic axial compression deformation of the compression collet fingers, offering first a choice and assessment of the design and geometric parameters of the base holes of the part and the corresponding shape of the working surfaces of the collet fingers, the determination of the required clamping force and the sequence I installation steps, and then the obtained results reference axial and radial stiffness of collet fingers shall be sent, the ratio of which is set sequence and parameters of the installation process one or greater (see. RF patent No. 2201332,
Недостатком данного способа и реализующего его устройства является невысокая жесткость цангового досылающего пальца, возникающая вследствие того, что монолитная цанга имеет осевые и радиальные прорези, формирующие в тыльной части цанги нежесткую прорезную пружину, а также наличие некомпенсируемых радиальных зазоров между цангой и тягой, что влечет появление погрешности установки детали и нестабильность ее положения в приспособлении.The disadvantage of this method and the device that implements it is the low rigidity of the collet extending finger, which arises due to the fact that the monolithic collet has axial and radial slots, forming a non-rigid slotted spring in the back of the collet, as well as the presence of uncompensated radial gaps between the collet and the rod, which entails the appearance errors in the installation of the part and the instability of its position in the device.
Задача, на решение которой направлена настоящая группа изобретений, заключается в повышении точности, эффективности, стабильности и надежности способа установки деталей по плоскости и отверстиям.The problem to which the present group of inventions is directed is to increase the accuracy, efficiency, stability and reliability of the method of installing parts along the plane and holes.
Достигаемый технический результат заключается в повышении точности базирования, надежности закрепления и эффективности установки детали по плоскости и отверстиям.The technical result achieved is to increase the accuracy of basing, the reliability of the fastening and the efficiency of installation of the part along the plane and holes.
Задача, положенная в основу настоящей группы изобретений с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в способе установки детали, включающем размещение детали в приспособлении с ориентированием по плоскости и по меньшей мере одному отверстию с пересекающей ее осью и обеспечение начальных гарантированных радиальных зазоров между внутренними разжимными установочными элементами и базовыми поверхностями отверстий детали, базирование детали с устранением радиальных зазоров путем разжима радиальных лепестков цанги разжимных установочных элементов и закрепление детали посредством силового замыкания между ними и базовыми поверхностями отверстий детали, досылание детали в направлении установочной плоскости за счет упругой деформации сжатия осевых лепестков цанги разжимных установочных элементов, оценку конструкции и геометрических параметров базовых отверстий детали и выбор соответствующих им форм рабочих поверхностей разжимных установочных элементов, определение требуемых сил зажима, задание параметров процесса установки и последовательности выполнения этапов процесса установки соотношением осевой и радиальной жесткости цанг разжимных установочных элементов большим или равным единице, вначале задают величины радиальных зазоров между внутренней поверхностью отверстия цанги и штоком-тягой разжимного установочного элемента, а также между внутренней поверхностью детали и наружной поверхностью прорезной пружины, выполненной в средней части корпуса цанги разжимного установочного элемента, затем по полученным результатам назначают конструктивные параметры прорезной пружины исходя из ее деформационной способности, потом изменением положения осевых лепестков цанги прорезной пружины равномерно и равносторонне устраняют все радиальные зазоры и осуществляют силовое замыкание технологической подсистемы «деталь-приспособление».The task underlying this group of inventions with the achievement of the claimed technical result is solved by the fact that in the method of installing the part, including placing the part in the device with orientation along the plane and at least one hole with its axis intersecting and providing initial guaranteed radial clearances between the internal expandable mounting elements and the base surfaces of the part openings, the base of the part with the elimination of radial gaps by expanding the radial petals gy of expanding mounting elements and securing the part by means of a power closure between them and the base surfaces of the part openings, sending the part in the direction of the mounting plane due to elastic compression deformation of the axial lobes of the collet of the expanding mounting elements, evaluating the design and geometric parameters of the base holes of the part and choosing the corresponding forms of working surfaces of expandable mounting elements, determining the required clamping forces, setting the parameters of the installation process and the sequence If the steps of the installation process are carried out by the ratio of the axial and radial stiffness of the grips of the expanding installation elements to a value greater than or equal to unity, the radial clearances between the inner surface of the collet hole and the rod-rod of the expanding installation element, and also between the internal surface of the part and the outer surface of the slotted spring made in the middle part of the collet housing of the expanding installation element, then, according to the results obtained, design parameters are assigned slotted spring based on its deformation ability, then change collet slotted spring petals axial position uniformly and equilateral eliminate all radial clearances and perform forceful closure of the technological subsystem "detail-device".
Задача, положенная в основу настоящей группы изобретений с достижением заявленного технического результата, решается и тем, что в устройстве для осуществления заявляемого способа установки детали по первому варианту исполнения, включающем основание, в котором установлен по меньшей мере один разжимной установочный элемент, ориентированный по установочной плоскости и выполненный в виде цангового досылающего пальца, содержащего цангу и шток-тягу, сопрягаемые по ответным рабочим коническим поверхностям, средняя часть корпуса цанги между опорным буртиком и радиальными лепестками цанги выполнена в виде прорезной пружины, выполненной с возможностью равномерной и равносторонней выборки радиальных зазоров, досылки детали и силового замыкания технологической подсистемы «деталь-приспособление».The task underlying this group of inventions with the achievement of the claimed technical result is also solved by the fact that in the device for implementing the inventive method for installing parts according to the first embodiment, including a base in which at least one expandable installation element is installed, oriented along the installation plane and made in the form of a collet extending finger containing a collet and a rod-rod, mating on reciprocal working conical surfaces, the middle part of the collet body supporting bead and the radial lobes of the collet is designed as a slotted spring adapted to uniform sampling and equilateral radial gaps dosylka components and power circuit technology subsystem "item-device".
Задача, положенная в основу настоящей группы изобретений с достижением заявленного технического результата, решается также и тем, что устройство для осуществления заявляемого способа установки детали по второму варианту исполнения, включающее основание, в котором установлен по меньшей мере один разжимной установочный элемент, ориентированный по установочной плоскости и выполненный в виде цангового досылающего пальца, содержащего цангу и шток-тягу, сопрягаемые по ответным рабочим коническим поверхностям, снабжено жестко закрепленной в основании направляющей втулкой с опорным буртиком с возможностью контакта с установочной плоскостью последнего, средняя часть корпуса цанги выполнена в виде размещенной во внутренней полости направляющей втулки прорезной пружины, выполненной с возможностью равномерной и равносторонней выборки радиальных зазоров, досылки детали и силового замыкания технологической подсистемы «деталь-приспособление».The task underlying this group of inventions with the achievement of the claimed technical result is also solved by the fact that the device for implementing the inventive method for installing parts according to the second embodiment, including a base in which at least one expandable installation element is installed, oriented along the installation plane and made in the form of a collet extending finger containing a collet and a rod-rod, mating on reciprocal working conical surfaces, is provided with a rigidly fixed at the base of the guide sleeve with a supporting collar with the possibility of contact with the installation plane of the latter, the middle part of the collet body is made in the form of a slotted spring located in the inner cavity of the guide sleeve, made with the possibility of uniform and equilateral selection of radial clearances, sending the part and power circuit of the technological subsystem "detail -device".
Кроме того, прорезная пружина выполнена в виде чередующихся в шахматном порядке сквозных осевых ступенчатых симметричных прорезей, образующих осевые лепестки цанги в форме пластинчатых пружин с местами заделки в зоне перемычек прорезей и формирующих упругую в осевом направлении пружинную часть цанги.In addition, the slotted spring is made in the form of staggered alternating axial stepwise symmetrical slots, forming axial petals of the collet in the form of leaf springs with seals in the zone of the bridge of the slots and forming the axial spring part of the collet.
Предварительное задание величин радиальных зазоров между внутренней поверхностью отверстия цанги и штоком-тягой разжимного установочного элемента, а также между внутренней поверхностью детали и наружной поверхностью прорезной пружины позволяет определить и назначить обоснованные величины суммарного зазора и допускаемые величины отклонений размеров соответствующих диаметров отверстий (центрального отверстия цанги, базируемого отверстия детали и/или центрального отверстия направляющей втулки) и соответствующих диаметров валов (штока-тяги, наружного диаметра цанги), которые наряду с посадками в их сопряжениях выбираются исходя из деформационных возможностей прорезной пружины, гарантированно устранять путем компенсации рабочие радиальные зазоры и тем самым исключать их негативное (отрицательное) влияние на точность центрирования и базирования по скрытой базе - оси отверстия детали.Preliminary setting of the radial clearance values between the inner surface of the collet hole and the rod-rod of the expanding mounting element, as well as between the inner surface of the part and the outer surface of the slotted spring, makes it possible to determine and assign reasonable values of the total clearance and allowable values of deviations in the sizes of the corresponding hole diameters (central collet hole, based hole parts and / or central holes of the guide sleeve) and the corresponding shaft diameters (w current-traction, outer diameter of the collet), which, along with the fittings in their mates, are selected based on the deformation capabilities of the slotted spring, it is guaranteed to eliminate working radial clearances by compensation and thereby eliminate their negative (negative) effect on the centering and basing accuracy on a hidden base - axis of the hole parts.
Назначение рациональных по значению конструктивных параметров прорезной пружины, выполненной в средней части корпуса цанги разжимного установочного элемента, исходя из ее деформационной способности и прочности дает возможность стабильно упруго деформироваться ее консольным фрагментам, как стрелам балок с защемленными в зонах перемычек прорезей концами, и путем перекоса положения осевых лепестков цанги в пределах величин осевых прорезей равномерно и равносторонне устранять рабочие радиальные зазоры.The designational rational constructional parameters of the slotted spring, made in the middle of the collet body of the expanding mounting element, based on its deformation ability and strength, enable its cantilever fragments to be stably elastically deformed as beam arrows with ends clamped in the zones of the jumpers of the slots and by skewing the position axial petals of the collet within the values of the axial slots to uniformly and equilaterally eliminate the working radial clearances.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемые технические решения новыми.The presence of significant features distinctive from the prototype allows us to recognize the claimed technical solutions as new.
Проведенный сопоставительный анализ предложенных технических решений с выявленными аналогами уровня техники, из которого группа изобретений явным образом не следует для специалиста по технологической оснастке, показал, что она неизвестна и не подтверждена известность влияния ее отличительных признаков на указанный заявителем технический результат, следовательно, заявляемая группа изобретений соответствует условию «изобретательский уровень», а с учетом возможности промышленного изготовления устройств для установки деталей с ориентированием по плоскости и отверстию можно сделать вывод о ее соответствии критериям патентоспособности.A comparative analysis of the proposed technical solutions with identified analogues of the prior art, from which the group of inventions does not explicitly follow for a tooling specialist, showed that it is unknown and the influence of its distinctive features on the technical result indicated by the applicant is not confirmed, therefore, the claimed group of inventions meets the condition of "inventive step", and taking into account the possibility of industrial production of devices for installing parts with orient Using surface and hole mounting, we can conclude that it meets the patentability criteria.
Предпочтительный вариант исполнения предлагаемого технического решения описывается далее на основе представленных чертежей, гдеA preferred embodiment of the proposed technical solution is described below based on the drawings, where
- на фиг. 1 изображен общий вид реализующих в своей конструкции предлагаемый способ установки детали по плоскости и отверстиям устройств установочных элементов приспособлений в виде цанговых досылающих пальцев в осевом разрезе, при использовании устройства для длинных отверстий детали;- in FIG. 1 shows a general view of the proposed method for installing the part along the plane and the openings of the devices of the mounting elements of the devices in the form of collet extending fingers in an axial section, when using the device for long holes of the part;
- на фиг. 2 - то же, для коротких отверстий детали;- in FIG. 2 - the same for short holes of the part;
- на фиг. 3 показан вид на установочный элемент приспособления сверху без устанавливаемой детали;- in FIG. 3 shows a top view of the mounting element of the device without an installed part;
- на фиг. 4 представлен осевой разрез установочного элемента устройства по плоскости Б-Б;- in FIG. 4 shows an axial section of the mounting element of the device along the plane BB;
- на фиг. 5 - то же, по плоскости В-В;- in FIG. 5 - the same, on the plane BB;
- на фиг. 6 и 7 изображены в увеличенном масштабе выделенные на фиг. 1 и 2 зоны А прорезной пружины (нижней по фиг. 1) части цанги досылающего пальца в радиальном разрезе в исходном (фиг. 6 - без деформации) и в рабочем (фиг. 7 - при деформации) состояниях;- in FIG. 6 and 7 are enlarged figures highlighted in FIG. 1 and 2 of zone A of the slotted spring (lower in Fig. 1) of the collet of the extender finger in a radial section in the initial (Fig. 6 - without deformation) and in the working (Fig. 7 - during deformation) states;
- на фиг. 8 представлена схема выборки (компенсации, исключения, устранения)рабочих радиальных зазоров между цангой, штоком-тягой и отверстиями;- in FIG. 8 is a sampling diagram (compensation, exclusion, elimination) of working radial gaps between a collet, a rod-rod and holes;
- на фиг. 9 показана схема расположения допусков, образующих зазоры.- in FIG. 9 shows a layout of tolerances forming gaps.
В графических материалах соответствующие конструктивные элементы устройств для установки деталей с ориентированием по плоскости и отверстию обозначены следующими позициями:In graphic materials, the corresponding structural elements of devices for installing parts with orientation along the plane and hole are indicated by the following positions:
1. корпус (основание) устройства;1. the case (base) of the device;
2. цанга досылающего пальца установочного элемента;2. collet of the extending finger of the installation element;
3. осевые прорези рабочей части цанги;3. axial slots of the working part of the collet;
4. внутренняя коническая поверхность цанги;4. the inner conical surface of the collet;
5. коническая (разжимная) часть штока-тяги;5. conical (expandable) part of the rod-rod;
6. цилиндрическая и резьбовая части штока-тяги;6. cylindrical and threaded parts of the rod-rod;
7. рабочая (разжимная) поверхность цанги с радиальными прорезями;7. working (expanding) surface of the collet with radial slots;
8. кольцевые проточки цанги;8. annular grooves of the collet;
9. устанавливаемая деталь (заготовка);9. installed part (blank);
10. сквозные ступенчатые осевые прорези цанги, формирующие ее прорезную пружину;10. through stepwise axial slots of the collet forming its slotted spring;
11. шлицевый паз штока-тяги;11. spline groove of the rod-rod;
12. головка (многогранная) для сопряжения с ключом;12. head (multifaceted) for interfacing with a key;
13. направляющая втулка.13. Guide sleeve.
I-I - Установочная базовая плоскость.I-I - Installation reference plane.
Р - Сила зажима от привода (на чертежах не показан).P - Clamping force from the drive (not shown in the drawings).
Δ - Суммарный зазор между рабочей частью цанги, штоком-тягой и отверстиями.Δ - The total clearance between the working part of the collet, rod-rod and holes.
Δ1 - Зазор между прорезной пружины цанги и штоком-тягой.Δ 1 - The gap between the slotted spring collet and the rod-rod.
Δ2 - Зазор между прорезной пружины цанги и деталью (или направляющей втулкой).Δ 2 - The gap between the slotted spring collet and the part (or guide sleeve).
b - Величина (высота) ступенчатых осевых прорезей 10.b - The magnitude (height) of the stepped
D - Наружный диаметр прорезной пружины цанги,D - The outer diameter of the slotted spring collet,
d - Диаметр цилиндрической части 6 штока-тяги,d - Diameter of the
m - Величина (ширина) перемычек прорезной пружины цанги.m - The size (width) of the jumpers of the slotted spring collet.
h - Высота сечения консольного фрагмента прорезной пружины цанги.h - Sectional height of the cantilever fragment of the slotted spring of the collet.
β - Угол перекоса консольного фрагмента прорезной пружины цанги.β - Skew angle of the cantilever fragment of the slotted spring collet.
На фиг. 1 и 2 в соответствии с требованиями действующего ГОСТ 21495-76 (ИУС №2-82) «Базирование и базы в машиностроении» кроме вышеописанного показаны теоретические схемы базирования и распределение комплектов из 6-ти базовых опорных точек (показаны в виде «галочек» и «ромбиков»), лишающих устанавливаемую деталь всех 6-ти возможных степеней свободы (трех перемещений и трех поворотов). Базирование устанавливаемой детали 9 в реализующих предлагаемый способ устройствах по фиг. 1 и 2 может осуществляться двумя основными способами:In FIG. 1 and 2, in accordance with the requirements of the current GOST 21495-76 (IMS No. 2-82) “Basing and bases in mechanical engineering”, in addition to the above, theoretical basing schemes and distribution of sets of 6 basic reference points are shown (shown as “checkmarks” and “Rhombuses”), depriving the installed part of all 6 possible degrees of freedom (three movements and three turns). The base of the installed
а) Для деталей, имеющих «длинные» базовые отверстия с соотношением длины их образующей L к величине диаметра D больше единицы (L/D≥1,0) целесообразно использовать вариант базирования, показанный на фиг. 1. Он предполагает реализацию комплекта баз, включающего технологическую двойную направляющую скрытую базу, опорно-упорную явную базу на плоскости I-I и опорно-поворотную базу, реализуемую за счет действия сил трения.a) For parts having “long” base holes with a ratio of the length of their generatrix L to the diameter D greater than unity (L / D≥1.0), it is advisable to use the base variant shown in FIG. 1. It involves the implementation of a set of bases, including a technological double guide hidden base, support-thrust explicit base on the plane I-I and support-rotary base, realized due to the action of friction.
б) Для деталей, имеющих «короткие» базовые отверстия с соотношением длины образующей L к величине диаметра D менее единицы (L/D<1,0) целесообразен вариант базирования по фиг. 2, имеющий комплект баз, состоящий из технологической установочной явной базы по плоскости I-I, двойной опорной скрытой базы по оси отверстия и опорно-поворотной базы, также реализуемой действием сил трения. В этом случае на корпусе - основании 1 (см. фиг. 2) размещается по торцу и отверстию соосно цанговому пальцу 2 и штоку-тяге и закрепляется на плоскости жесткая направляющая втулка 13.b) For parts having “short” base holes with a ratio of the length of the generatrix L to the diameter D of less than unity (L / D <1.0), the base case of FIG. 2, having a set of bases, consisting of a technological installation explicit base along the I-I plane, a double hidden support base along the axis of the hole and a rotary support base, also realized by the action of friction forces. In this case, on the body - the base 1 (see Fig. 2) is placed along the end and the hole coaxially with the
Реализация предлагаемого способа установки детали осуществляется с использованием устройства-приспособления (фиг. 1 и 2), включающего корпус-основание 1, на котором неподвижно размещен комплект установочных элементов, содержащий плоский торцевой (нижний) жесткий опорный элемент с установочной базовой плоскостью I-I и по меньшей (крайней) мере один с пересекающей его базирующую плоскость I-I осью разжимной установочный элемент, ориентированный по отверстию корпуса-основания 1 и выполненный в виде цангового досылающего пальца, имеющего в своем составе монолитную цангу 2 с симметрично расположенными радиальными прорезями 3, образующими осевые лепестки цанги, и выполненными вне их осевыми прорезями 10, формирующими осевые лепестки цанги в виде пластинчатых пружин с местами заделки в зоне перемычек прорезей (см. фиг. 4-8).Implementation of the proposed method for installing the part is carried out using the device device (Fig. 1 and 2), including the
В центральном отверстии цанги 2 соосно размещена и сопрягается ответными рабочим коническим поверхностями 4 и 5 штока-тяги. Разжимная часть цанги 2 с рабочей поверхностью 7 снабжена для повышения удерживающей ее способности при зажиме кольцевыми проточками 8. Корпус цанги 2 жестко закреплен (например, запрессован) в отверстии основания 1 (по варианту «а», см. фиг. 1) или в центральном отверстии направляющей втулки 13 (по варианту «б», см. фиг. 2) и имеет опорный торцевой буртик с возможностью упора в базовую установочную плоскость I-I напрямую или посредством втулки 13 через ее внутренний опорный торцевой буртик.In the Central hole of the
Средняя часть корпуса цанги 2 между рабочей поверхностью 7 и ее опорным торцевым буртиком оформлена нанесением чередующихся в шахматном порядке симметричных ступенчатых сквозных осевых прорезей 10, формирующих упругую в осевом направлении прорезную пружину цангового пальца, способную упруго деформироваться в осевом направлении за счет уменьшения величин осевых прорезей 10 под действием разжимной конической части 5 штока-тяги, равномерно и равносторонне устранять при этом путем перекоса положения осевых лепестков цанги негативное влияние на точность центрирования рабочих зазоров в сопряжениях и выполненную с возможностью досылки силами трения детали 9, гарантировать непрерывный контакт баз и силовое замыкание технологической подсистемы «деталь-приспособление». При этом исходное и рабочее положения сечений прорезной пружины цанги 2 проиллюстрированы на фиг. 6 и 7.The middle part of the
Для завинчивания штока-тяги в резьбовое отверстие штока механизированного (например, гидравлического, пневматического или электромеханического) силового привода (на чертежах не показан) служит шлицевый паз 11 или головка 12 (см. фиг. 1-3) под сопрягаемый ключ. Корпус-основание 1 жестко связан с неподвижным корпусом силового привода. Такая конструкция наиболее удобна для установки детали (заготовки) по глухому базовому отверстию.To screw the rod-rod into the threaded hole of the rod of a mechanized (for example, hydraulic, pneumatic or electromechanical) power drive (not shown in the drawings), there is a slotted
Если установка осуществляется по сквозному отверстию, то для закрепления можно использовать сменный тарированный ключ предельного момента (на фиг. 1 и 2 не показан), устанавливаемый в шпиндель станка (вместо рабочего инструмента) и сопрягаемый с конической поверхностью 5 разжимного штока-тяги посредством головки 12 (на фиг. 1 и 2 показана пунктиром). Вращение шпинделя станка, передаваемое через ключ предельного момента, либо закрепляет, либо раскрепляет деталь - в зависимости от направления вращения: по или против часовой стрелки.If the installation is carried out through a through hole, then for fixing it is possible to use a replaceable calibrated key of the limit moment (not shown in Figs. 1 and 2) installed in the machine spindle (instead of the working tool) and mating with the
Кроме того, паз 11 и многогранная головка 12 могут использоваться для варианта с ручным приводом или привода от тарированного ключа с муфтой предельного момента, установленного в шпиндель станка, путем ввинчивания резьбовой части 6 штока-тяги непосредственно в резьбовое отверстие корпуса-основания 1 или гайку, установленную в нем (на чертежах не показаны).In addition, the
Наружная рабочая поверхность 7 цанги 2 выполняется сообразно форме базового отверстия устанавливаемой детали.The outer working
Например, в случае гладкой поверхности базового отверстия рабочая поверхность 7 цанги 2 может быть гладкой цилиндрической или снабжаться пазами и кольцевыми проточками 8, насечками и рифлениями, чем обеспечивается более надежный контакт цанги с поверхностью отверстия детали 9. При этом повышается удерживающая способность цанги при ее эксплуатации.For example, in the case of a smooth surface of the base hole, the working
Если установочное отверстие детали 9 имеет резьбу, то рабочая поверхность 7 цанги 2 выполняется также сообразно резьбовой с тем же профилем и шагом. При этом для обеспечения возможности загрузки - съема детали рабочий радиальный ход лепестков цанги 2 должен быть больше высоты резьбы.If the mounting hole of the
В случае, когда при установке детали по сквозным базовым отверстиям не удается обеспечить требуемые силу закрепления и величину сил досылания указанными выше способами, а также имеется техническое требование недопущения повреждения базовой поверхности отверстия или недостаточна сила трения между базовой поверхностью детали и лепестками цанги и др., можно использовать конструкцию цанги, имеющую на рабочей части выступающий буртик - «гриб», взаимодействующий при закреплении детали с торцевой поверхностью отверстия или проточкой в нем. В этом случае такая цанга с буртом, находящаяся в свободном (недеформированном) состоянии, также для обеспечения возможности загрузки - съема детали должна иметь высоту буртика цанги меньше рабочего радиального хода лепестков цанги. Подобная конструкция цангового досылающего пальца может быть использована и для установки заготовок по глухому отверстию, если в нем имеется и выполнена соответствующая внутренняя кольцевая выточка или проточка. Установочные отверстия детали могут иметь фаски, в этом случае конструкция цанги должна быть дополнена соответствующим коническим элементом, сопрягаемым с фаской.In the case when, when installing the part through the through base holes, it is not possible to provide the required fastening force and the size of the blowing forces by the above methods, and there is also a technical requirement to prevent damage to the base surface of the hole or insufficient friction between the base surface of the part and the collet petals, etc., you can use the design of the collet, with a protruding shoulder - “mushroom” on the working part, interacting when fixing the part with the end surface of the hole or the groove in it. In this case, such a collar with a collar, which is in a free (undeformed) state, must also have the height of the collar collar less than the working radial stroke of the petals of the collet to enable loading - removal of the part. A similar design of the collet retracting finger can also be used to install blanks on a blind hole, if it has and has a corresponding internal annular undercut or groove. The mounting holes of the part may have chamfers, in this case the collet design must be supplemented with a corresponding conical element mating with the chamfer.
В случае, когда установка детали осуществляется по шлицевым отверстиям или по отверстиям со шпоночным пазом, рабочая поверхность цанги 2 и должна иметь ответную рабочую поверхность и выполняется с учетом этих конструктивных особенностей. В таком случае установка может осуществляться как по наружному, так и по внутреннему диаметру шлицевого отверстия в зависимости от требований точности, предъявляемых к детали.In the case when the installation of the part is carried out through slotted holes or through openings with a keyway, the working surface of the
Способ установки детали реализуется следующим образом.The installation method of the part is as follows.
Устанавливаемую деталь 9 размещают в рабочей зоне приспособления, ориентируют по плоскости I-I и по меньшей мере одному отверстию с пересекающей ее осью. При этом обеспечивают начальные гарантированные радиальные зазоры между внутренними разжимными установочными элементами и базовыми поверхностями отверстий детали. Базирование детали 9 осуществляют устранением радиальных зазоров путем разжима радиальных лепестков цанги разжимных установочных элементов, ее закрепление обеспечивают посредством силового замыкания между ними и базовыми поверхностями отверстий детали. Досылание детали 9 в направлении установочной плоскости I-I производят за счет упругой деформации сжатия осевых лепестков цанг 2 разжимных установочных элементов, что обеспечивается оценкой конструкции и геометрических параметров базовых отверстий детали и выбором соответствующих им форм рабочих поверхностей разжимных установочных элементов, определением требуемых сил зажима, заданием параметров процесса установки и последовательности выполнения этапов процесса установки соотношением осевой и радиальной жесткости цанг разжимных установочных элементов большим или равным единице. Для этого вначале задают величины радиальных зазоров между внутренней поверхностью отверстия цанги и штоком-тягой разжимного установочного элемента, а также между внутренней поверхностью детали и наружной поверхностью прорезной пружины, выполненной в средней части корпуса цанги разжимного установочного элемента, затем по полученным результатам назначают конструктивные параметры прорезной пружины исходя из ее деформационной способности, потом изменением положения осевых лепестков цанги прорезной пружины равномерно и равносторонне устраняют все радиальные зазоры и осуществляют силовое замыкание технологической подсистемы «деталь-приспособление».The
Предварительное задание величин радиальных зазоров (см. фиг. 6-9): Δ1 - между внутренней поверхностью отверстия цанги и штоком-тягой разжимного установочного элемента, а также, Δ2 - между внутренней поверхностью детали или направляющей втулкой и наружной поверхностью прорезной пружины позволяет, поскольку Δ1/2max=Δmin+То+Тв, определить и назначить обоснованные величины суммарного зазора Δ=Δ1+Δ2 и допускаемые величины отклонений размеров (значения допусков) соответствующих диаметров отверстий То (центрального отверстия цанги, базируемого отверстия детали и/или центрального отверстия направляющей втулки) и соответствующих диаметров валов Тв (штока-тяги, наружного диаметра цанги), которые наряду с посадками в их сопряжениях выбираются исходя из деформационных возможностей прорезной пружины гарантированно устранять путем компенсации рабочие радиальные зазоры Δ1 и Δ2 и тем самым исключать их негативное (отрицательное) влияние на точность центрирования и базирования по скрытой базе-оси отверстия детали. В противном случае, т.е. без активной выборки зазоров, погрешность базирование будет равно возможному смещению оси базируемой детали, которое численно равно половине максимального значения суммарного зазора Δ=Δ1+Δ2.Pre-setting the values of the radial clearances (see Fig. 6-9): Δ 1 - between the inner surface of the collet hole and the rod-rod of the expanding mounting element, and Δ 2 - between the inner surface of the part or the guide sleeve and the outer surface of the slotted spring allows , since Δ 1 / 2max = Δ min + T about + T in , determine and assign reasonable values of the total gap Δ = Δ 1 + Δ 2 and the permissible values of deviations of sizes (tolerances) of the corresponding diameters of the holes T about (the central hole of the collet, based the holes of the part and / or the central hole of the guide sleeve) and the corresponding diameters of the shafts T in (rod-rod, outer diameter of the collet), which, along with the fittings in their mates, are selected based on the deformation capabilities of the slotted spring, it is guaranteed to eliminate working radial clearances Δ 1 and Δ 2 and thereby exclude their negative (negative) effect on the accuracy of centering and basing along the hidden base axis of the hole parts. Otherwise, i.e. without an active selection of gaps, the error of basing will be equal to the possible displacement of the axis of the base part, which is numerically equal to half the maximum value of the total gap Δ = Δ 1 + Δ 2 .
Назначение рациональных по значению конструктивных параметров прорезной пружины (см. фиг. 9: наружного диаметра «D», диаметра центрального отверстия «d», высоты осевых прорезей «b», величин ширины перемычек «m», высоты сечения «h» и угла возможного перекоса ее консольного фрагмента «β», материала цанги, твердости закалки), выполненной в средней части корпуса цанги разжимного установочного элемента, исходя из ее деформационной способности и прочности дает возможность стабильно упруго деформироваться ее консольным фрагментам, как стрелам балок с защемленными в зонах перемычек прорезей концами, и путем перекоса положения осевых лепестков цанги на угол β (в пределах величин осевых прорезей «b») равномерно и равносторонне устранять рабочие радиальные зазоры Δ1 и Δ2.The designation of rational constructional parameters for the slotted spring (see Fig. 9: outer diameter "D", diameter of the central hole "d", height of the axial slots "b", values of the width of the bridges "m", section height "h" and the angle of the possible distortion of its cantilever fragment "β", collet material, hardening hardness), made in the middle part of the collet body of the expanding installation element, based on its deformation ability and strength makes it possible to stably elastically deform its cantilever fragments, like arrows b Lock with clamped slits in zones jumpers ends and by skewing the axial position of the collet lobe by an angle β (values within axial slots «b») are uniformly and equilateral eliminate the radial clearances working Δ 1 and Δ 2.
Устройства, реализующие предлагаемый способ установки детали, работают следующим образом.Devices that implement the proposed method of installing parts, work as follows.
После размещения детали 9 (см. фиг. 1 и 2) по плоскости и отверстиям, в которых с гарантированным зазором расположены установочные элементы (в данном случае цанга 2), разжимной шток-тяга получает от привода рабочее перемещение вниз по стрелке Р. В результате воздействия конической части 5 разжимного штока-тяги на внутреннюю коническую поверхность 4 цанги 2, последняя начинает упруго деформироваться как в радиальном, так и в осевом направлениях. Причем последовательность и интенсивность этого процесса зависит от соотношения осевой и радиальной жесткостей разжимного установочного элемента - цангового пальца. Для реализации рационального процесса установки должна быть выполнена следующая последовательность этапов: "предварительное базирование - предварительное закрепление - досылание - окончательное базирование - окончательное закрепление".After placing part 9 (see Figs. 1 and 2) along the plane and holes in which the mounting elements are located with a guaranteed clearance (in this case collet 2), the expanding rod-rod receives from the drive a working movement down arrow P. As a result the impact of the
Если отношение осевой жесткости установочных элементов к их радиальной жесткости больше единицы, то процесс установки детали по плоскости и отверстиям, осуществляемый предлагаемым способом с помощью цанговых досылающих пальцев, происходит следующим образом. Под действием силы Р в результате воздействия конической части 5 разжимного штока-тяги на внутреннюю коническую поверхность 4 цанги 2 вначале начинается интенсивная упругая деформация лепестков цанги 2 (см. фиг. 1 и 2) в радиальном направлении, при этом интенсивность упругой деформации в осевом направлении чрезвычайно мала. Процесс продолжается до возникновения контакта между лепестками цанги 2 и отверстием детали 9 (этап предварительного базирования). В местах контакта детали с установочными элементами возникают реактивные силы и силы трения, возрастающие пропорционально силе закрепления Р и приводящие к предварительному закреплению детали 9 по ее отверстию.If the ratio of the axial stiffness of the mounting elements to their radial stiffness is greater than unity, then the installation process of the part along the plane and holes, carried out by the proposed method using collet retracting fingers, is as follows. Under the action of the force P as a result of the action of the
После предварительного закрепления радиальная жесткость подсистемы "цанга-деталь" превышает значение осевой жесткости цанги. Осевое усилие Р на штоке-тяге (см. фиг. 1 и 2) достигает значения, при котором цанга 2 начинает с гораздо большей интенсивностью упруго деформироваться (сжиматься) в осевом направлении за счет уменьшения величины «b» ступенчатых радиальных прорезей 10 (см. фиг. 6 и 7), чем обеспечивается изменение положения осевых лепестков цанги, угловая деформация пластинчатых пружин относительно мест заделки в зоне перемычек прорезей, их перекос и равносторонняя выборка за счет этого (см. фиг. 7 и 8), равномерных величин радиальных зазоров между внутренней поверхностью отверстия цанги и штоком-тягой, а также между внутренней поверхностью детали и наружной поверхностью прорезной пружины цангового досылающего пальца (и/или дополнительно снабжаемой направляющей втулкой).After preliminary fixing, the radial stiffness of the collet-part subsystem exceeds the axial stiffness of the collet. The axial force P on the rod-thrust (see Figs. 1 and 2) reaches a value at which the
Деформационные возможности (способности) прорезной пружины цанги определяются и обеспечиваются ее конструктивными параметрами, составом и свойствами материала.The deformation capabilities (abilities) of the slotted spring of the collet are determined and provided by its design parameters, composition and properties of the material.
При этом геометрически возможный рабочий угол перекоса «βB» (см. фиг 8) консольного фрагмента прорезной пружины цанги может быть рассчитан по формулеIn this case, the geometrically possible working angle of bias "β B " (see Fig. 8) of the cantilever fragment of the slotted spring of the collet can be calculated by the formula
где b - величина ступенчатых радиальных прорезей 10;where b is the value of the stepped
k - коэффициент рабочего использования части величины прорези (k≤1);k is the coefficient of working use of part of the size of the slot (k≤1);
D - наружный диаметр прорезной пружины цанги;D is the outer diameter of the slotted spring collet;
m - ширина перемычек между пазами прорезной пружины цанги.m is the width of the jumpers between the grooves of the slotted spring collet.
Например, для D=30 мм, m=6 мм, b=1,2 мм и k=0,75 возможный рабочий угол перекоса осевых лепестков цанги будет равенFor example, for D = 30 mm, m = 6 mm, b = 1.2 mm and k = 0.75, the possible working angle of skew of the axial petals of the collet will be equal to
При взаимодействии с сопрягаемыми элементами (штоком-тягой, деталью и/или направляющей втулкой, см. фиг 7) перекос «β» консольного фрагмента прорезной пружины цанги ограничивается величинами рабочих зазоров между ними. При этом фактический рабочий угол перекоса «βФ» (см. фиг. 7) консольного фрагмента прорезной пружины цанги (без учета дополнительного перекоса вследствие влияния контактных деформаций в стыках) будет ограничен и может быть рассчитан по формулеWhen interacting with mating elements (rod-rod, part and / or guide sleeve, see Fig. 7), the bias “β” of the console fragment of the slotted spring of the collet is limited by the working clearances between them. In this case, the actual working angle of bias "β Ф " (see Fig. 7) of the console fragment of the slotted spring of the collet (without taking into account additional bias due to the influence of contact deformations at the joints) will be limited and can be calculated by the formula
где Δ=Δ1+Δ2 - суммарный зазор между рабочей частью цанги, штоком-тягой и отверстиями;where Δ = Δ 1 + Δ 2 is the total gap between the working part of the collet, rod-rod and holes;
Δ1 - зазор между цангой и штоком-тягой;Δ 1 - the gap between the collet and the rod-rod;
Δ2 - зазор между цангой, деталью и/или направляющей втулкой;Δ 2 - the gap between the collet, part and / or guide sleeve;
h - высота сечения консольного фрагмента прорезной пружины цанги.h is the height of the cross section of the console fragment of the slotted spring collet.
Максимальное значение зазоров Δ1/2 max определяется, складывается и включает (см. фиг 9) минимальный гарантированный рабочий зазор Δmin, обеспечивающий возможность установки деталей, допускаемую величину отклонений размеров соответствующих отверстий То (центрального отверстия цанги, базируемого отверстия детали и/или центрального отверстия направляющей втулки), допускаемую величину отклонений размера соответствующего вала Тв (диаметра штока-тяги, наружного диаметра цанги)The maximum value of the gaps Δ 1/2 max is determined, added and includes (see Fig. 9) the minimum guaranteed working gap Δ min , which provides the ability to install parts, the permissible size deviations of the dimensions of the corresponding holes T about (the central hole of the collet, the base hole of the part and / or the central hole of the guide sleeve), the permissible value of deviations of the size of the corresponding shaft T in (the diameter of the rod-rod, the outer diameter of the collet)
Допуски То и Тв и посадки в сопряжениях выбирают или назначают с учетом свойств и исходя из деформационных возможностей прорезной пружины и возможного угла перекоса «β» осевых лепестков цанги.Tolerances T about and T in and landing in the mates are selected or assigned taking into account the properties and based on the deformation capabilities of the slotted spring and the possible skew angle "β" of the axial petals of the collet.
Так, например, при выборе сопряжения «шток-цанга» по посадке d=20H7(+0,021)/f7(-0,020/-0,041) зазор Δ1 max=0,020+0,021+0,021=0,062 мм, а для сопряжения «цанга - отверстие детали/втулки» по посадке D=30H7(+0'025)/f7(-0,025/-0,05) зазор Δ2 max=0,025+0,025+0,025=0,075 мм. В этом случае суммарный зазор между цангой, штоком-тягой и отверстиями детали/втулки будет Δ=Δ1+Δ2=0,062+0,075=0,137 мм, а фактический рабочий угол перекоса «βФ» (см. фиг 7) консольного фрагмента прорезной пружины цанги будет равен βФ=arcsin (0,137/6)=arcsin 0,02283=1,5°<4,5°=βB. То есть при выборе посадок в сопряжениях d=20H7/f7 и D=30H7/f7 фактический рабочий угол перекоса будет находиться в пределах деформационных возможностей прорезной пружины и при этом обеспечится трехкратный запас надежности ее работы.So, for example, when choosing the “stock-collet” pairing for landing d = 20H7 ( +0,021 ) / f7 (-0,020 / -0,041), the gap Δ 1 max = 0,020 + 0,021 + 0,021 = 0,062 mm, and for the pairing “collet - part / sleeve bore "on fit D = 30H7 ( +0 ' 025 ) / f7 (-0.025 / -0.05) clearance Δ 2 max = 0.025 + 0.025 + 0.025 = 0.075 mm. In this case, the total clearance between the collet, the rod-rod and the holes of the part / sleeve will be Δ = Δ 1 + Δ 2 = 0.062 + 0.075 = 0.137 mm, and the actual working angle of bias is "β Ф " (see Fig. 7) of the console fragment collet spring will be equal to β Ф = arcsin (0,137 / 6) =
Таким образом, осуществление точного центрирования совмещением оси детали с осью установочного элемента обеспечивается путем равномерного и равностороннего исключения отрицательного влияния на точность конструктивных зазоров между влияющими на него элементами. При этом равномерное и равностороннее компенсирующее зазоры действие прорезной пружины цанги обеспечивается выполнением ее в виде чередующихся в шахматном порядке сквозных осевых ступенчатых симметричных прорезей, образующих осевые лепестки цанги в форме пластинчатых пружин с местами заделки в зоне перемычек прорезей и формирующих упругую в осевом направлении пружинную часть цанги.Thus, the implementation of accurate centering by combining the axis of the part with the axis of the mounting element is ensured by uniformly and equilaterally eliminating the negative impact on the accuracy of structural gaps between the elements affecting it. In this case, the uniform and equilateral compensation of the gaps of the slotted spring of the collet is ensured by performing it in the form of through alternating staggered axial stepwise symmetrical slots, forming axial petals of the collet in the form of leaf springs with seals in the zone of the jumpers of the slots and forming the spring part of the axial spring .
В результате дальнейшей осевой деформации цанги 2 деталь 9 увлекается силами трения, возникающими между поверхностью отверстия детали и радиальными и осевыми лепестками цанги в направлении установочной базы (I-I) (см. фиг. 1 и 2), осуществляя процесс досылания.As a result of further axial deformation of the
Процесс продолжается до тех пор, пока цанга не исчерпает возможность упруго деформироваться в осевом направлении. После этого резко возрастет интенсивность упругой деформации лепестков цанги в радиальном направлении, что приводит к более надежному их контакту с поверхностью отверстия и окончательному базированию, а также к окончательному закреплениюThe process continues until the collet exhausts the possibility of elastically deforming in the axial direction. After this, the intensity of elastic deformation of the collet petals sharply increases in the radial direction, which leads to their more reliable contact with the surface of the hole and the final base, as well as to the final fixing
После достижения расчетного значения силы закрепления Р и создания надежного контакта баз (этап окончательного базирования) силы, действующие на деталь, уравновешиваются, и она окончательно закрепляется.After reaching the calculated value of the fixing force P and creating reliable contact of the bases (the stage of final basing), the forces acting on the part are balanced, and it is finally fixed.
Таким образом, необходимая последовательность действий процесса установки детали в приспособлении, а именно "предварительная ориентация - базирование - предварительное закрепление - центрирование устранением зазоров - досылание - окончательное базирование - окончательное закрепление" полностью реализуется, обеспечивая надежную и качественную установку обрабатываемой детали в приспособлении и стабильное силовое замыкание технологической подсистемы «заготовка (деталь) приспособление».Thus, the necessary sequence of actions of the installation process of the part in the fixture, namely, “preliminary orientation - basing - preliminary fixing - centering by clearing gaps - airing - final basing - final fixing” is fully implemented, ensuring reliable and high-quality installation of the workpiece in the fixture and stable power closure of the technological subsystem "workpiece (part) fixture".
Сила зажима Р и геометрические параметры конструкции цанги рассчитываются по известным методикам, широко представленным в различных источниках информации (техническая литература, данные из справочников, сведения из сети Интернет), например, «Станочные приспособления: Справочник». В 2-х т. / Ред. Совет В.Н. Вардашкин (пред.) и др. М: Машиностроение, 1984. - 656 с. Горошкин А.К. «Приспособления для металлорежущих станков: Справочник». М.: Машиностроение, 1965, стр. 279-281 и др.The clamping force P and the geometrical parameters of the construction of the collet are calculated according to well-known methods that are widely represented in various sources of information (technical literature, data from reference books, information from the Internet), for example, "Machine accessories: Reference book". In 2 t. / Ed. Council V.N. Vardashkin (previous) and others. M: Mechanical Engineering, 1984. - 656 p. Goroshkin A.K. "Accessories for metal cutting machines: a Reference." M .: Engineering, 1965, pp. 279-281 and others.
Конструктивные параметры прорезной пружины цанги, ее материал и свойства назначают (задают, выбирают) исходя из деформационной возможности (способности) изменением положения осевых лепестков цанги прорезной пружины установочного пальца выбирать имеющиеся конструктивные радиальные зазоры.The design parameters of the slotted spring of the collet, its material and properties are assigned (set, selected) based on the deformation ability (ability) to select the available structural radial gaps by changing the position of the axial petals of the collet of the slotted spring of the mounting finger.
Требуемую величину упругой деформации в осевом и радиальном направлениях обеспечивают, задавая конструктивные параметры цанги и численные значения жесткости соответствующих элементов устройства, сохраняя при этом отношение осевой жесткости к радиальной большим или равным единице. Необходимые жесткости и соответствующие им величины деформации элементов досылающего цангового пальца при требуемой силе закрепления Р могут быть рассчитаны с помощью известных в технической литературе методик, например: Арчибальд Ф.Р. «Осевая жесткость прорезных цилиндрических пружин», Труды американского общества инженеров-механиков, «Конструирование и технология машиностроения, - 1974, 31, стр. 264-265, Биргер И.А. «Расчет на прочность деталей машин: Справочник». - М.: Машиностроение, 1979. - 702 с, (стр. 172-173), а также - методом конечных элементов с использованием компьютерной программы ANSYS или определяются экспериментальным или расчетным путем.The required value of elastic deformation in the axial and radial directions is ensured by setting the design parameters of the collet and the numerical values of the stiffness of the corresponding elements of the device, while maintaining the ratio of axial stiffness to radial greater than or equal to unity. The necessary stiffness and the corresponding values of the deformation of the elements of the sending collet finger with the required fixing force P can be calculated using methods known in the technical literature, for example: Archibald F.R. “Axial stiffness of slotted coil springs”, Proceedings of the American Society of Mechanical Engineers, “Design and Engineering Technology, - 1974, 31, pp. 264-265, I. Birger "Calculation of the strength of machine parts: a Handbook." - M.: Mechanical Engineering, 1979. - 702 s, (pp. 172-173), as well as by the finite element method using the ANSYS computer program or are determined experimentally or by calculation.
После осуществления процессов обработки, сборки или контроля детали шток-тяга (см. фиг. 1 и 2) от привода получает перемещение в направлении, противоположном действию силы зажима Р. Цанга 2 под действием сил упругости возвращается в исходное положение, ее диаметр уменьшается, появляется рабочий гарантированный зазор и деталь может быть легко снята с установочных элементов приспособления.After the processes of processing, assembly or control of the rod-rod part (see Figs. 1 and 2) are carried out, the drive receives displacement in the direction opposite to the action of the clamping
Положительный эффект от применения предлагаемого способа установки детали по плоскости и отверстиям обеспечивается за счет повышения точности базирования, надежности закрепления и эффективности установки.The positive effect of the application of the proposed method for installing parts on a plane and holes is provided by increasing the accuracy of basing, reliability of fastening and efficiency of the installation.
Повышение точности базирования достигается путем реализации базирования по скрытой базе - геометрической оси отверстия детали, что исключает путем равномерной и равносторонней компенсации отрицательное влияние зазоров (между установочным элементом и цилиндрической поверхностью отверстия детали, а также между цанговым пальцем и направляющим его элементом) на точность ее ориентации, а также обеспечением гарантированного непрерывного контакта торцевой поверхности детали с плоским установочным элементом.Improving the accuracy of basing is achieved by implementing basing on a hidden base - the geometrical axis of the part’s hole, which eliminates through the uniform and equilateral compensation the negative influence of gaps (between the mounting element and the cylindrical surface of the part’s hole, as well as between the collet finger and its guiding element) on the accuracy of its orientation , as well as ensuring guaranteed continuous contact of the end surface of the part with a flat mounting element.
Обеспечение надежности закрепления достигается гарантированным силовым замыканием технологической подсистемы «деталь-приспособление» одновременно в радиальном и осевом направлениях.Ensuring the reliability of fixing is achieved by guaranteed power closure of the technological subsystem "part-adaptation" simultaneously in the radial and axial directions.
Несложный установочный элемент, состоящий всего из трех деталей, включая монолитный цанговый палец, прост по схеме и конструкции, надежен в работе, технологичен и недорог в изготовлении, имеет низкую себестоимость и затраты на обслуживание, а также значительный ресурс его эксплуатации. Конструкция компактного цангового пальца дает возможность его универсального использования в различных устройствах приспособлений для установки деталей по отверстиям различного сечения небольшого размера (диаметра), различных форм и для глухих отверстий.A simple installation element, consisting of only three parts, including a monolithic collet finger, is simple in design and construction, reliable in operation, technologically advanced and inexpensive to manufacture, has low cost and maintenance costs, as well as a significant resource for its operation. The design of a compact collet finger makes it possible to use it universally in various devices of devices for mounting parts through holes of various sizes of small size (diameter), various shapes and for blind holes.
Эффективность установки обеспечивается применением установочного элемента с цанговым досылающим пальцем, осуществляющим принципом своего действия полный цикл установки детали (ориентацию, базирование, закрепление, досылку) в автоматическом режиме без использования дополнительных установочных устройств, что повышает производительность выполнения технологических операций обработки, контроля и сборки.The efficiency of the installation is ensured by the use of a mounting element with a collet extending finger, which implements the principle of its action for a complete installation cycle of a part (orientation, basing, fastening, posting) in automatic mode without the use of additional installation devices, which increases the productivity of technological processing, control and assembly operations.
Кроме того, предлагаемый способ дает возможность полностью исключить необходимость применения традиционных прихватов и дополнительных прижимов, обычно используемых для зажима при установке корпусных деталей по плоскости и отверстиям для надежного закрепления детали в осевом (торцевом) направлении. В этом случае значительно повышается доступность (к 5 из 6 возможных) сторон и поверхностей детали для подвода и действия рабочего (обрабатывающего, мерительного, сборочного) инструмента и дает возможность реализации интегрированной обработки, сборки или контроля.In addition, the proposed method makes it possible to completely eliminate the need for traditional clamps and additional clamps, usually used for clamping when installing body parts along the plane and holes for reliable fastening of the part in the axial (end) direction. In this case, the accessibility (to 5 out of 6 possible) of the sides and surfaces of the part for the supply and operation of the working (processing, measuring, assembly) tool is significantly increased and makes it possible to implement integrated processing, assembly or control.
В настоящее время разработаны, изготовлены и успешно испытаны опытно-лабораторные образцы досылающих цанговых пальцев, реализующих предлагаемый способ установки. Проведено виртуальное моделирование процесса установки детали и исследование взаимодействия детали и установочного элемента методом конечных элементов с помощью компьютерной программы ANSYS.Currently developed, manufactured and successfully tested pilot laboratory samples of the sending collet fingers that implement the proposed installation method. A virtual simulation of the part installation process and the study of the interaction of the part and the installation element by the finite element method using the ANSYS computer program were carried out.
Использование данного технического решения позволило на порядок повысить точность и надежность установки деталей в приспособлении, уменьшить себестоимость, а также осуществить автоматизацию процесса установки.The use of this technical solution made it possible to increase the accuracy and reliability of the installation of parts in the fixture by an order of magnitude, reduce the cost, and also automate the installation process.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143961A RU2639589C2 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Method of installing part and device for its implementation (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143961A RU2639589C2 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Method of installing part and device for its implementation (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015143961A RU2015143961A (en) | 2017-04-19 |
| RU2639589C2 true RU2639589C2 (en) | 2017-12-21 |
Family
ID=58641986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015143961A RU2639589C2 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Method of installing part and device for its implementation (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2639589C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU639681A1 (en) * | 1977-08-08 | 1978-12-30 | Ордена Трудового Красного Знамени Экспериментальный Научно-Исследовательский Институт Металлорежущих Станков | Part-securing apparatus |
| SU1572761A1 (en) * | 1988-04-26 | 1990-06-23 | Дмитровский Завод Фрезерных Станков | Method of securing |
| EP0925871A2 (en) * | 1997-12-24 | 1999-06-30 | Kabushiki Kaisha Kosmek | Clamping apparatus |
| US6186391B1 (en) * | 1992-07-30 | 2001-02-13 | Splitfast Technologies Limited | Welding assembly apparatus for welding fasteners to a component and method of welding fasteners to the component |
| RU2201322C2 (en) * | 2000-03-28 | 2003-03-27 | Самарский государственный технический университет | Method for mounting part oriented according to plane and openings |
| RU2353494C2 (en) * | 2005-05-11 | 2009-04-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Method for installation of parts in plane and holes (versions) |
-
2015
- 2015-10-13 RU RU2015143961A patent/RU2639589C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU639681A1 (en) * | 1977-08-08 | 1978-12-30 | Ордена Трудового Красного Знамени Экспериментальный Научно-Исследовательский Институт Металлорежущих Станков | Part-securing apparatus |
| SU1572761A1 (en) * | 1988-04-26 | 1990-06-23 | Дмитровский Завод Фрезерных Станков | Method of securing |
| US6186391B1 (en) * | 1992-07-30 | 2001-02-13 | Splitfast Technologies Limited | Welding assembly apparatus for welding fasteners to a component and method of welding fasteners to the component |
| EP0925871A2 (en) * | 1997-12-24 | 1999-06-30 | Kabushiki Kaisha Kosmek | Clamping apparatus |
| RU2201322C2 (en) * | 2000-03-28 | 2003-03-27 | Самарский государственный технический университет | Method for mounting part oriented according to plane and openings |
| RU2353494C2 (en) * | 2005-05-11 | 2009-04-27 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Method for installation of parts in plane and holes (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015143961A (en) | 2017-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2360152C2 (en) | Fastener with helical spline with sloped engagement surface | |
| RU2357115C2 (en) | Spiral drive fastening element with friction engaged surfaces | |
| US3062026A (en) | Process and device for mounting needle bearings in universal joints | |
| JP6479388B2 (en) | Chuck structure | |
| CN107442796B (en) | Internal stay aligning tool for machine tool | |
| US20200215622A1 (en) | Chuck | |
| CN105710682A (en) | Shaft part fixture | |
| CN107825377B (en) | A kind of 180 ° of overturning and positioning devices of high-precision and Method of Adjustment | |
| JP5729655B2 (en) | Positioning mechanism and positioning method | |
| RU2639589C2 (en) | Method of installing part and device for its implementation (versions) | |
| CN109848293B (en) | Processing supporting tool and method for processing tensioning sleeve by using same | |
| CN108838417B (en) | Clamp for machining shaft sleeve parts | |
| CN105345514A (en) | Clamp | |
| RU2412787C1 (en) | Cut-collet arbor | |
| RU2201322C2 (en) | Method for mounting part oriented according to plane and openings | |
| CN205465365U (en) | A but, quick positioning and clamping device of adjustable transposition for processing housing part for aviation | |
| CN203956248U (en) | A kind of Fixture for Gear-shaving | |
| CN210615851U (en) | Positioning device for improving positioning precision of two pins on one surface | |
| CN205289762U (en) | A live center for processing axle type work piece | |
| CN108145461A (en) | A kind of fixture suitable for axial workpiece swinging bore hole | |
| CN109226799B (en) | Precise elastic chuck | |
| CN209793457U (en) | Hollow shaft part grinds and uses anchor clamps | |
| RU2299117C1 (en) | Indexing table | |
| RU212415U1 (en) | EXPANDING DRIVER FOR FIXING AND CENTERING A PARTS WITH A SLOT HOLE WITH EVOLVENT SPLIT | |
| CN219275622U (en) | Blind hole positioning device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20210602 |