Systèmes de serrage. Éléments de serrage des appareils. Éléments d'installation des appareils

27.11.2019

INTRODUCTION………………….…………………………………… ……..……....2

INFORMATIONS GÉNÉRALES SUR LES APPAREILS…………………………... …3

PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DES DISPOSITIFS……………….………………...6

Éléments de serrage des appareils……………………………….……. …..6
1 Objectif des éléments de serrage………………………………………...6
2 Types d'éléments de serrage……………………………………….…..…. .7
RÉFÉRENCES………………………………… ……………………..17

INTRODUCTION

Le groupe principal d'équipements technologiques est constitué d'appareils pour la production d'assemblages mécaniques. En génie mécanique, les appareils sont des dispositifs auxiliaires pour les équipements technologiques utilisés lors de la réalisation d'opérations de traitement, d'assemblage et de contrôle.
L'utilisation d'appareils permet de : supprimer le marquage des pièces avant traitement, augmenter sa précision, augmenter la productivité du travail dans les opérations, réduire les coûts de production, faciliter les conditions de travail et assurer sa sécurité, étendre les capacités technologiques des équipements, organiser la maintenance multi-machines , appliquer des normes de temps techniquement solides, réduire le nombre de travailleurs nécessaires à la production des produits.
Le changement fréquent des installations de production, associé au rythme croissant du progrès technologique à l'ère de la révolution scientifique et technologique, nécessite que la science et la pratique technologiques créent des structures et des systèmes d'appareils, des méthodes pour leur calcul, leur conception et leur fabrication, garantissant une réduction dans le temps de préparation de la production. Dans la production de masse, il est nécessaire d'utiliser des systèmes de fixation spécialisés, rapidement réglables et réversibles. Dans la production à petite échelle et individuelle, le système des dispositifs universels préfabriqués (USP) est de plus en plus utilisé.
Les nouvelles exigences en matière d'appareils sont déterminées par l'expansion du parc de machines CNC, dont le réajustement pour le traitement d'une nouvelle pièce se résume au remplacement du programme (ce qui prend très peu de temps) et au remplacement ou au réajustement du dispositif de base et de fixation de la pièce. (ce qui devrait aussi prendre peu de temps) .
L'étude des modèles d'influence des appareils sur la précision et la productivité des opérations effectuées permettra de concevoir des appareils qui intensifient la production et augmentent sa précision. Les travaux d'unification et de standardisation des éléments de luminaires créent la base d'une conception automatisée de luminaires utilisant des ordinateurs électroniques et des machines automatiques pour l'affichage graphique. Cela accélère la préparation technologique de la production.

INFORMATIONS GÉNÉRALES SUR LES APPAREILS.
TYPES D'APPAREILS

En génie mécanique, une variété d'équipements technologiques sont largement utilisés, notamment des montages, des outils auxiliaires, de coupe et de mesure.
Les appareils sont des appareils supplémentaires utilisés pour l'usinage, l'assemblage et le contrôle de pièces, d'unités d'assemblage et de produits. Selon leur objectif, les appareils sont répartis dans les types suivants :
1. Machines-outils utilisées pour installer et sécuriser les pièces traitées sur les machines. Selon le type d'usinage, ces appareils, à leur tour, sont divisés en appareils de perçage, de fraisage, d'alésage, de tournage, de rectification, etc. Les machines-outils représentent 80...90 % du parc total d'équipements technologiques.
L'utilisation d'appareils garantit :
a) augmenter la productivité du travail en réduisant le temps d'installation et de fixation des pièces avec chevauchement partiel ou complet du temps auxiliaire par le temps machine et en réduisant ce dernier grâce à un traitement multi-places, combinant transitions technologiques et augmentation des conditions de coupe ;
b) augmenter la précision du traitement grâce à l'élimination de l'alignement lors de l'installation et des erreurs associées ;
c) faciliter les conditions de travail des opérateurs de machines ;
d) étendre les capacités technologiques des équipements ;
e) accroître la sécurité au travail.
2. Dispositifs d'installation et de fixation d'un outil de travail, communiquant entre l'outil et la machine, tandis que le premier type fait communiquer la pièce avec la machine. À l'aide d'appareils des premier et deuxième types, le système technologique est ajusté.
3. Dispositifs d'assemblage pour connecter les pièces correspondantes en unités et produits d'assemblage. Ils sont utilisés pour fixer les pièces de base ou les unités d'assemblage d'un produit assemblé, assurer l'installation correcte des éléments connectés du produit, pré-assembler les éléments élastiques (ressorts, anneaux brisés, etc.), ainsi que pour réaliser des liaisons en tension.
4. Dispositifs d'inspection pour l'inspection intermédiaire et finale des pièces, ainsi que pour l'inspection des pièces de machines assemblées.
5. Dispositifs de capture, de déplacement et de retournement de pièces et d'unités d'assemblage utilisés dans le traitement et l'assemblage de pièces et de produits lourds.
Selon leurs caractéristiques opérationnelles, les machines-outils sont divisées en machines universelles, conçues pour traiter une variété de pièces (étaux de machines, mandrins, têtes de division, tables rotatives, etc.) ; spécialisé, destiné au traitement de pièces d'un certain type et représentant des dispositifs remplaçables (mors spéciaux pour étau, mors profilés pour mandrins, etc.), et spécial, destiné à effectuer certaines opérations d'usinage d'une pièce donnée. Les appareils universels sont utilisés dans des conditions de production unique ou à petite échelle, et les appareils spécialisés et spéciaux sont utilisés dans des conditions de production à grande échelle et en série.
Grâce à un système unifié de préparation technologique de la production, les machines-outils sont classées selon certains critères (Fig. 1).
Les dispositifs préfabriqués universels (USF) sont assemblés à partir d'éléments standards préfabriqués, de pièces et d'unités d'assemblage de haute précision. Ils sont utilisés comme dispositifs spéciaux à court terme pour une opération spécifique, après quoi ils sont démontés et les éléments de distribution sont ensuite réutilisés dans de nouveaux agencements et combinaisons. Le développement ultérieur de l'USP est associé à la création d'unités, de blocs, de pièces spéciales individuelles et d'unités d'assemblage qui assurent la disposition non seulement de dispositifs de réglage spéciaux, mais également spécialisés et universels pour un fonctionnement à court terme,
Les luminaires pliables (CDF) sont également assemblés à partir d'éléments standards, mais moins précis, permettant une modification locale en fonction des sièges. Ces appareils sont utilisés comme appareils spéciaux à long terme. Après avoir démonté les éléments, vous pouvez créer de nouvelles mises en page.

Riz. 1 – Classification des machines-outils

Les dispositifs spéciaux non séparables (NSD) sont assemblés à partir de pièces standards et d'unités d'assemblage à usage général, en tant que dispositifs irréversibles à long terme. En règle générale, les éléments structurels des réseaux inclus dans le système sont utilisés jusqu'à ce qu'ils soient complètement usés et ne soient pas réutilisés. L'implantation peut également être réalisée en construisant un dispositif à partir de deux parties principales : une partie de base unifiée (UB) et une configuration remplaçable (SN). Cette conception du NSP le rend résistant aux changements dans la conception des pièces traitées et aux ajustements des processus technologiques. Dans ces cas, seul le réglage remplaçable est remplacé dans le luminaire.
Les dispositifs universels de non-réglage (UPD) à usage général sont les plus courants dans les conditions de production de masse. Ils sont utilisés pour sécuriser les pièces à partir de profilés laminés et de pièces en pièces. Les UBP sont des boîtiers universels réglables avec des éléments de base permanents (non amovibles) (mandrins, étaux, etc.), fournis avec la machine à la livraison.
Des dispositifs de réglage spécialisés (SAD) sont utilisés pour équiper les opérations de traitement de pièces regroupées selon les caractéristiques de conception et les schémas de base ; la disposition selon le schéma de montage constitue la conception de base du boîtier avec des réglages interchangeables pour les groupes de pièces.
Les dispositifs de réglage universels (UND), comme le SNP, ont des pièces permanentes (corps) et remplaçables. Cependant, la pièce de rechange est adaptée pour effectuer une seule opération pour traiter une seule pièce. Lors du passage d'une opération à une autre, les appareils du système UNP sont équipés de nouvelles pièces remplaçables (réglages).
Les moyens agrégats de serrage mécanisé (ASMZ) sont un ensemble de dispositifs de puissance universels, réalisés sous la forme d'unités séparées, qui, en combinaison avec des dispositifs, permettent de mécaniser et d'automatiser le processus de serrage des pièces.
Le choix de la conception de l'appareil dépend en grande partie de la nature de la production. Ainsi, dans la production de masse, des dispositifs relativement simples sont utilisés, conçus principalement pour atteindre la précision spécifiée du traitement de la pièce. Dans la production de masse, les luminaires sont également soumis à des exigences élevées en termes de performances. Par conséquent, de tels dispositifs, équipés de pinces à dégagement rapide, sont des conceptions plus complexes. Cependant, l’utilisation des appareils même les plus coûteux est économiquement justifiée.

PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DES DISPOSITIFS

Il existe les éléments d'équipement suivants :
installation - pour déterminer la position de la surface de la pièce à traiter par rapport à l'outil de coupe ;
serrage - pour sécuriser la pièce en cours de traitement;
guides - pour donner la direction requise au mouvement de l'outil de coupe par rapport à la surface à traiter ;
boîtiers d'appareils - la partie principale sur laquelle se trouvent tous les éléments des appareils ;
fixation - pour relier des éléments individuels les uns aux autres;
diviseur ou rotatif, - pour changer avec précision la position de la surface de la pièce à traiter par rapport à l'outil de coupe ;
entraînements mécanisés - pour créer une force de serrage. Dans certains appareils, l'installation et le serrage de la pièce sont effectués par un seul mécanisme, appelé installation-serrage.

Éléments de serrage des luminaires

1 Objectif des éléments de serrage
L'objectif principal des dispositifs de serrage est d'assurer un contact fiable de la pièce avec les éléments de montage et d'empêcher son déplacement par rapport à eux et ses vibrations pendant le traitement. L'introduction de dispositifs de serrage supplémentaires augmente la rigidité du système technologique, ce qui entraîne une précision et une productivité accrues du traitement ainsi qu'une réduction de la rugosité de la surface. En figue. La figure 2 montre un schéma d'installation de la pièce 1 qui, en plus des deux pinces principales Q1, est sécurisée avec un dispositif supplémentaire Q2, qui confère une plus grande rigidité au système. Le support 2 est auto-alignant.

Riz. 2 - Schéma d'installation de la pièce

Des dispositifs de serrage sont utilisés dans certains cas pour assurer une installation et un centrage corrects de la pièce. Dans ce cas, ils remplissent la fonction de dispositifs d'installation et de serrage. Ceux-ci incluent des mandrins à centrage automatique, des pinces de serrage, etc.
Les dispositifs de serrage ne sont pas utilisés lors du traitement de pièces lourdes et stables, par rapport à la masse desquelles les forces résultant du processus de coupe sont relativement faibles et sont appliquées de telle manière qu'elles ne peuvent pas perturber l'installation de la pièce.
Les dispositifs de serrage des appareils doivent être fiables en fonctionnement, de conception simple et faciles à entretenir ; ils ne doivent pas provoquer de déformation de la pièce à fixer ni endommager sa surface, et ne doivent pas déplacer la pièce pendant le processus de fixation. L'opérateur de la machine doit consacrer un minimum de temps et d'efforts à la fixation et au détachement des pièces à usiner. Pour simplifier les réparations, il est conseillé de rendre remplaçables les pièces les plus usées des dispositifs de serrage. Lors de la fixation des pièces dans plusieurs fixations, elles sont serrées uniformément ; avec un mouvement limité de l'élément de serrage (coin, excentrique), sa course doit être supérieure à la tolérance sur la taille de la pièce depuis le socle d'installation jusqu'à l'endroit où la force de serrage est appliquée.
Les dispositifs de serrage sont conçus en tenant compte des exigences de sécurité.
L'emplacement où la force de serrage est appliquée est choisi en fonction des conditions de plus grande rigidité et stabilité de la fixation et de déformation minimale de la pièce. Lors de l'augmentation de la précision d'usinage, il est nécessaire de respecter les conditions d'une valeur constante de la force de serrage, dont la direction doit être cohérente avec l'emplacement des supports.

2 types d'éléments de serrage
Les éléments de serrage sont des mécanismes directement utilisés pour sécuriser les pièces ou des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage plus complexes.
Le type le plus simple de pinces universelles sont les vis de serrage, qui sont activées par des clés, des poignées ou des volants montés dessus.
Pour éviter le mouvement de la pièce serrée et la formation de bosses sur celle-ci à cause de la vis, ainsi que pour réduire la flexion de la vis lors de l'appui sur une surface non perpendiculaire à son axe, des patins oscillants sont placés aux extrémités des vis ( Figure 3, a).
Les combinaisons de dispositifs à vis avec des leviers ou des cales sont appelées pinces combinées, dont un type sont les pinces à vis (Fig. 3, b). Le dispositif des pinces vous permet de les éloigner ou de les faire pivoter afin de pouvoir installer plus facilement la pièce dans le luminaire.

Riz. 3 – Schémas de serrage à vis

En figue. La figure 4 montre quelques modèles de pinces à dégagement rapide. Pour les petites forces de serrage, un dispositif à baïonnette est utilisé (Fig. 4, a) et pour les forces importantes, un dispositif à piston est utilisé (Fig. 4, b). Ces dispositifs permettent d'éloigner l'élément de serrage sur une grande distance de la pièce à usiner ; la fixation se produit en tournant la tige d'un certain angle. Un exemple de pince avec butée rabattable est illustré à la Fig. 4, ch. Après avoir desserré l'écrou de la poignée 2, retirez la butée 3 en la faisant tourner autour de son axe. Ensuite, la tige de serrage 1 est rétractée vers la droite à une distance h. En figue. 4, d montre un schéma d'un dispositif de type levier à grande vitesse. Lors de la rotation de la poignée 4, la goupille 5 glisse le long de la barre 6 avec une coupe oblique, et la goupille 2 glisse le long de la pièce 1 en la pressant contre les butées situées en dessous. La rondelle sphérique 3 sert de charnière.

Riz. 4 - Modèles de pinces à dégagement rapide

Le temps important et les forces importantes nécessaires pour fixer les pièces limitent le champ d'application des serre-joints à vis et, dans la plupart des cas, rendent préférables les serre-joints excentriques à grande vitesse. En figue. La figure 5 montre un disque (a), cylindrique avec une pince en forme de L (b) et des pinces flottantes coniques (c).

Riz. 5 – Différents modèles de pinces
Les excentriques sont ronds, en développante et en spirale (le long de la spirale d'Archimède). Deux types d'excentriques sont utilisés dans les dispositifs de serrage : ronds et courbes.
Les excentriques ronds (Fig. 6) sont un disque ou un rouleau dont l'axe de rotation est décalé de la taille d'excentricité e ; la condition d'auto-freinage est assurée au rapport D/e ? 4.

Riz. 6 – Schéma d’un excentrique rond

L'avantage des excentriques ronds est la facilité de leur fabrication ; le principal inconvénient est l'incohérence de l'angle d'élévation a et des forces de serrage Q. Les excentriques curvilignes, dont le profil de travail est réalisé selon une développante ou une spirale d'Archimède, ont un angle d'élévation a constant, et assurent donc la constance de la force Q lors du serrage d'un point quelconque du profilé.
Le mécanisme à coin est utilisé comme maillon intermédiaire dans les systèmes de serrage complexes. Il est simple à fabriquer, se place facilement dans l'appareil, et permet d'augmenter et de changer la direction de la force transmise. Sous certains angles, le mécanisme à coin a des propriétés d'auto-freinage. Pour un coin à un seul biseau (Fig. 7, a) lors de la transmission des forces à angle droit, la dépendance suivante peut être acceptée (avec j1=j2=j3=j, où j1...j3 sont les angles de frottement) :
P=Qtg(a±2j),

Où P est la force axiale ;
Q - force de serrage.
L'auto-freinage aura lieu à un Pour un coin à double biais (Fig. 7, b) lors de la transmission de forces sous un angle b>90°, la relation entre P et Q à un angle de frottement constant (j1=j2=j3=j) est exprimée par la formule suivante

P = Q sin (a + 2j/cos (90°+ab+2j).

Les pinces à levier sont utilisées en combinaison avec d'autres pinces élémentaires pour former des systèmes de serrage plus complexes. À l'aide du levier, vous pouvez modifier l'ampleur et la direction de la force transmise, ainsi que fixer simultanément et uniformément la pièce à deux endroits.

Fig. 7 – Schémas d'une cale à simple biseau (a) et d'une cale à double biseau (b)

La figure 8 montre des diagrammes de l'action des forces dans des pinces droites et courbes à un ou deux bras. Les équations d'équilibre de ces mécanismes à levier sont les suivantes :
pour pince à un bras (Fig. 8, a)
,
pour pince directe à double bras (Fig. 8, b)
,
pour pince courbée à double bras (pour l1 ,
où r est l'angle de frottement ;
f est le coefficient de frottement.

Riz. 8 - Schémas d'action des forces dans les pinces droites et courbes à un ou deux bras

Les éléments de serrage de centrage sont utilisés comme éléments d'installation pour les surfaces externes ou internes des corps rotatifs : pinces de serrage, mandrins expansibles, bagues de serrage en hydroplastique, ainsi que cartouches à membrane.
Les pinces sont des manchons à ressort fendus dont les variantes de conception sont illustrées à la Fig. 9 (a - avec un tube de tension ; b - avec un tube entretoise ; c - type vertical). Ils sont fabriqués à partir d'aciers à haute teneur en carbone, par exemple U10A, et sont traités thermiquement jusqu'à une dureté de HRC 58...62 dans la partie de serrage et jusqu'à une dureté de HRC 40...44 dans la partie arrière. Angle du cône de pince a=30. . .40°. À des angles plus petits, la pince peut se coincer. L'angle du cône du manchon de compression est inférieur ou supérieur de 1° à l'angle du cône de la pince. Les pinces garantissent une excentricité d'installation (excentricité) ne dépassant pas 0,02...0,05 mm. La surface de base de la pièce doit être traitée selon le niveau de précision 9e...7e.
Les mandrins expansibles de différentes conceptions (y compris les conceptions utilisant de l'hydroplastique) sont classés comme dispositifs de montage et de serrage.
Les cartouches à membrane sont utilisées pour un centrage précis des pièces le long de la surface cylindrique extérieure ou intérieure. La cartouche (Fig. 10) est constituée d'une membrane ronde 1 vissée sur la façade de la machine sous la forme d'une plaque avec des saillies-cames 2 disposées symétriquement, dont le nombre est choisi dans la plage de 6...12. Une tige de vérin pneumatique 4 passe à l'intérieur de la broche. Lorsque le système pneumatique est activé, la membrane se plie, écartant les cames. Lorsque la tige recule, la membrane, tentant de revenir à sa position initiale, comprime la pièce 3 avec ses cames.

Riz. 10 – Schéma de la cartouche à membrane

Une pince à crémaillère (Fig. 11) se compose d'une crémaillère 3, d'un engrenage 5 posé sur un arbre 4 et d'un levier de poignée 6. En tournant la poignée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, abaissez la crémaillère et la pince 2 pour fixer la pièce 1. Le la force de serrage Q dépend de la valeur de la force P appliquée sur la poignée. L'appareil est équipé d'un verrou qui, en bloquant le système, empêche la rotation inverse de la roue. Les types de serrures les plus courants sont :

Riz. 11 - Pince à crémaillère et pignon

Le verrou à rouleau (Fig. 12, a) est constitué d'une bague d'entraînement 3 avec une découpe pour le rouleau 1, qui est en contact avec le plan de coupe de l'arbre de transmission 2. La bague d'entraînement 3 est fixée à la poignée du dispositif de serrage. En tournant la poignée dans le sens de la flèche, la rotation est transmise à l'arbre d'engrenage par l'intermédiaire du rouleau 1. Le rouleau est coincé entre la surface d'alésage du boîtier 4 et le plan de coupe du rouleau 2 et empêche la rotation inverse.

Riz. 12 – Schémas de différentes conceptions de serrures

Un verrou à rouleau avec transmission directe du couple de l'entraîneur au rouleau est illustré à la Fig. 12, b. La rotation de la poignée à la laisse est transmise directement à l'arbre de la sixième roue. Le rouleau 3 est pressé à travers la goupille 4 par un ressort faible 5. Étant donné que les espaces aux endroits où le rouleau touche l'anneau 1 et l'arbre 6 sont sélectionnés, le système se bloque instantanément lorsque la force est supprimée de la poignée 2. En tournant la poignée dans le sens Dans le sens opposé, le rouleau cale et fait tourner l'arbre dans le sens des aiguilles d'une montre.
La serrure conique (Fig. 12, c) comporte un manchon conique 1 et un arbre 2 avec un cône 3 et une poignée 4. Les dents en spirale sur le col médian de l'arbre sont en prise avec la crémaillère 5. Cette dernière est reliée à le mécanisme de serrage de l'actionneur. Pour un angle de dent de 45°, la force axiale sur l'arbre 2 est égale (sans tenir compte du frottement) à la force de serrage.
Un verrou à excentrique (Fig. 12, d) est constitué d'un arbre de roue 2 sur lequel est calé un excentrique 3. L'arbre est entraîné en rotation par un anneau 1 fixé à la poignée du verrou ; la bague tourne dans l'alésage du boîtier 4 dont l'axe est décalé de l'axe de l'arbre d'une distance e. Lorsque la poignée tourne en sens inverse, la transmission à l'arbre se fait par l'intermédiaire de la goupille 5. Pendant le processus de fixation, la bague 1 est coincée entre. l'excentrique et le boîtier.
Les dispositifs de serrage combinés sont une combinaison de pinces élémentaires de différents types. Ils sont utilisés pour augmenter la force de serrage et réduire les dimensions de l'appareil, ainsi que pour créer une plus grande facilité de contrôle. Les dispositifs de serrage combinés peuvent également permettre le serrage simultané d'une pièce à plusieurs endroits. Les types de pinces combinées sont illustrés à la Fig. 13.
La combinaison d'un levier incurvé et d'une vis (Fig. 13, a) permet de fixer simultanément la pièce à deux endroits, augmentant uniformément les forces de serrage jusqu'à une valeur donnée. Une pince rotative conventionnelle (Fig. 13, b) est une combinaison de pinces à levier et à vis. L'axe d'oscillation du levier 2 est aligné avec le centre de la surface sphérique de la rondelle 1, ce qui soulage la goupille 3 des forces de flexion. Montré sur la Fig. 13, dans une pince excentrique, est un exemple de pince combinée à grande vitesse. À un certain rapport du bras de levier, la force de serrage ou la course de l'extrémité de serrage du levier peut être augmentée.

Riz. 13 - Types de pinces combinées

En figue. 13, d montre un dispositif pour fixer une pièce cylindrique dans un prisme à l'aide d'un levier articulé, et sur la Fig. 13, d - schéma d'une pince combinée à grande vitesse (levier et excentrique), assurant un pressage latéral et vertical de la pièce sur les supports de l'appareil, puisque la force de serrage est appliquée sous un angle. Une condition similaire est assurée par le dispositif illustré à la Fig. 13, par.
Les pinces à levier à charnière (Fig. 13, g, h, i) sont des exemples de dispositifs de serrage à grande vitesse actionnés en tournant la poignée. Pour éviter l'auto-déverrouillage, la poignée est déplacée vers la position morte jusqu'à la butée 2. La force de serrage dépend de la déformation du système et de sa rigidité. La déformation souhaitée du système est réglée en réglant la vis de pression 1. Cependant, la présence d'une tolérance pour la taille H (Fig. 13, g) ne garantit pas une force de serrage constante pour toutes les pièces d'un lot donné.
Les dispositifs de serrage combinés sont actionnés manuellement ou par des unités électriques.
Les mécanismes de serrage pour plusieurs luminaires doivent fournir une force de serrage égale dans toutes les positions. Le dispositif multiplace le plus simple est un mandrin sur lequel est installé un paquet d'ébauches (anneaux, disques), fixés le long des plans d'extrémité avec un écrou (schéma de transmission de force de serrage séquentiel). En figue. La figure 14a montre un exemple de dispositif de serrage fonctionnant sur le principe de répartition parallèle de la force de serrage.
S'il est nécessaire d'assurer la concentricité des surfaces de base et de la pièce et d'éviter la déformation de la pièce, des dispositifs de serrage élastiques sont utilisés, où la force de serrage est uniformément transmise au moyen d'un remplissage ou d'un autre corps intermédiaire à l'élément de serrage du dispositif (dans la limite des déformations élastiques).

Riz. 14 - Mécanismes de serrage pour plusieurs appareils

Des ressorts conventionnels, en caoutchouc ou en hydroplastique, sont utilisés comme corps intermédiaire. Un dispositif de serrage parallèle utilisant de l'hydroplastique est illustré à la Fig. 14, b. En figue. 14, c montre un dispositif à action mixte (série parallèle).
Sur les machines en continu (fraisage à tambour, perçage multibroche spécial), les pièces sont installées et retirées sans interrompre le mouvement d'avance. Si le temps auxiliaire chevauche le temps machine, différents types de dispositifs de serrage peuvent être utilisés pour sécuriser les pièces.
Afin de mécaniser les processus de production, il est conseillé d'utiliser des dispositifs de serrage automatisés (action continue), entraînés par le mécanisme d'alimentation de la machine. En figue. 15, a montre un schéma d'un dispositif avec un élément fermé flexible 1 (câble, chaîne) pour fixer des pièces cylindriques 2 sur une fraiseuse à tambour lors du traitement des surfaces d'extrémité, et sur la Fig. 15, b - schéma d'un dispositif de fixation d'ébauches de piston sur une perceuse horizontale multibroches. Dans les deux appareils, les opérateurs installent et retirent uniquement la pièce, et la pièce est automatiquement sécurisée.

Riz. 15 - Dispositifs de serrage automatiques

Un dispositif de serrage efficace pour maintenir des pièces constituées d'un matériau en feuille mince pendant la finition ou la finition est une pince à vide. La force de serrage est déterminée par la formule

Q = Ap,
où A est la zone active de la cavité du dispositif limitée par le joint ;
p=10 5 Pa - la différence entre la pression atmosphérique et la pression dans la cavité de l'appareil d'où l'air est évacué.
Les dispositifs de serrage électromagnétiques sont utilisés pour fixer des pièces en acier et en fonte avec une surface de base plane. Les dispositifs de serrage sont généralement réalisés sous forme de plaques et de mandrins dont la conception prend comme données initiales les dimensions et la configuration de la pièce en plan, son épaisseur, son matériau et la force de maintien nécessaire. La force de maintien du dispositif électromagnétique dépend en grande partie de l'épaisseur de la pièce ; pour les faibles épaisseurs, tout le flux magnétique ne traverse pas la section transversale de la pièce et certaines lignes de flux magnétique sont dispersées dans l'espace environnant. Les pièces traitées sur des plaques ou des mandrins électromagnétiques acquièrent des propriétés magnétiques résiduelles - elles sont démagnétisées en les faisant passer à travers un solénoïde alimenté par courant alternatif.
Dans les dispositifs de serrage magnétiques, les éléments principaux sont des aimants permanents, isolés les uns des autres par des joints non magnétiques et fixés dans un bloc commun, et la pièce à usiner est une armature à travers laquelle le flux de puissance magnétique est fermé. Pour détacher la pièce finie, le bloc est déplacé à l'aide d'un mécanisme excentrique ou à manivelle, tandis que le flux de force magnétique est fermé au corps de l'appareil, contournant la pièce.

BIBLIOGRAPHIE

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CONFÉRENCE 3

3.1. Objectif des dispositifs de serrage

L'objectif principal des dispositifs de serrage des luminaires est d'assurer un contact fiable (continuité) de la pièce ou de la pièce assemblée avec les éléments d'installation, empêchant ainsi son déplacement pendant le traitement ou l'assemblage.

Le mécanisme de serrage crée une force pour fixer la pièce, déterminée à partir de la condition d'équilibre de toutes les forces qui lui sont appliquées

Lors de l'usinage, la pièce est soumise à :

1) forces et moments de coupe

2) forces volumétriques - gravité de la pièce, forces centrifuges et d'inertie.

3) forces agissant aux points de contact de la pièce avec l'appareil - force de réaction d'appui et force de frottement

4) les forces secondaires, qui incluent les forces qui surviennent lorsque l'outil de coupe (forets, tarauds, alésoirs) est retiré de la pièce.

Lors de l'assemblage, les pièces assemblées sont soumises à des forces d'assemblage et à des forces de réaction qui apparaissent aux points de contact des surfaces de contact.

Les exigences suivantes s'appliquent aux dispositifs de serrage ::

1) lors du serrage, la position de la pièce obtenue par le basement ne doit pas être perturbée. Ceci est satisfait par un choix rationnel de la direction et des lieux d'application des forces de serrage ;

2) la pince ne doit pas provoquer de déformation des pièces fixées dans le luminaire ni d'endommagement (écrasement) de leurs surfaces ;

3) la force de serrage doit être la force minimale nécessaire, mais suffisante pour assurer une position fixe de la pièce par rapport aux éléments d'installation des appareils pendant le traitement ;

4) la force de serrage doit être constante tout au long de l'opération technologique ; la force de serrage doit être réglable ;

5) le serrage et le détachement de la pièce doivent être effectués avec un minimum d'effort et de temps de travail. Lors de l'utilisation de pinces manuelles, la force ne doit pas dépasser 147 N ; Durée moyenne de serrage : dans un mandrin à trois mors (avec clé) - 4 s ; pince à vis (clé) - 4,5…5 s ; volant - 2,5…3 s ; tourner la poignée de la grue pneumatique et hydraulique - 1,5 s ; en appuyant sur un bouton - moins de 1 s.

6) le mécanisme de serrage doit être de conception simple, compact, aussi pratique et sûr à utiliser que possible. Pour ce faire, il doit avoir un encombrement minimum et contenir un nombre minimum de pièces amovibles ; Le dispositif de commande du mécanisme de serrage doit être situé du côté du travailleur.

Le besoin d'utiliser des dispositifs de serrage est éliminé dans trois cas.

1) la pièce à usiner a une masse importante, en comparaison avec laquelle les forces de coupe sont faibles.

2) les forces apparaissant lors du traitement sont dirigées de telle manière qu'elles ne peuvent pas perturber la position de la pièce obtenue lors du basement.

3) la pièce installée dans le luminaire est privée de tout degré de liberté. Par exemple, lors du perçage d'un trou dans une bande rectangulaire placée dans un gabarit en forme de boîte.

3.2. Classification des dispositifs de serrage

Les conceptions des dispositifs de serrage se composent de trois parties principales : un élément de contact (CE), un entraînement (P) et un mécanisme de puissance (SM).

Les éléments de contact servent à transmettre directement la force de serrage à la pièce à usiner. Leur conception permet de disperser les forces, évitant ainsi l’écrasement des surfaces de la pièce.

L'entraînement sert à convertir un certain type d'énergie en force initiale R et transmis au mécanisme de puissance.

Un mécanisme de force est nécessaire pour convertir la force de serrage initiale résultante R et en force de serrage Rz. La transformation s'effectue mécaniquement, c'est-à-dire selon les lois de la mécanique théorique.

Conformément à la présence ou à l'absence de ces composants dans le luminaire, les dispositifs de serrage des luminaires sont divisés en trois groupes.

À d'abord Le groupe comprend des dispositifs de serrage (Fig. 3.1a), qui contiennent toutes les pièces principales répertoriées : un mécanisme de puissance et un entraînement, qui assure le mouvement de l'élément de contact et crée la force initiale R et, converti par le mécanisme de puissance en force de serrage Rz .

Dans deuxième le groupe (Fig. 3.1b) comprend les dispositifs de serrage constitués uniquement d'un mécanisme motorisé et d'un élément de contact, qui est actionné directement par le travailleur appliquant la force initiale R et sur l'épaule je. Ces dispositifs sont parfois appelés dispositifs de serrage manuels (production unique et à petite échelle).

À troisième Ce groupe comprend les dispositifs de serrage qui ne disposent pas de mécanisme de puissance, et les entraînements utilisés ne peuvent être appelés entraînements que sous certaines conditions, car ils ne provoquent pas de mouvement des éléments du dispositif de serrage et créent uniquement une force de serrage. Rz, qui dans ces dispositifs est la résultante d'une charge uniformément répartie q, agissant directement sur la pièce et créé soit par la pression atmosphérique, soit par un flux de force magnétique. Ce groupe comprend les appareils à vide et magnétiques (Fig. 3.1c). Utilisé dans tous types de production.

Riz. 3.1. Schémas du mécanisme de serrage

Un mécanisme de serrage élémentaire fait partie d'un dispositif de serrage constitué d'un élément de contact et d'un mécanisme de puissance.

Les éléments de serrage sont appelés : vis, excentriques, pinces, étaux, cales, plongeurs, pinces, bandes. Ce sont des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage complexes.

Dans le tableau La figure 2 montre la classification des mécanismes de serrage élémentaires.

Tableau 2

Classification des mécanismes de serrage élémentaires

MÉCANISMES DE SERRAGE ÉLÉMENTAIRES	SIMPLE	VIS	Vis de serrage
Avec rondelle ou bande fendue
Baïonnette ou piston
EXCENTRIQUE	Excentriques ronds
Développante curviligne
Curviligne selon la spirale d'Archimède
COIN	Avec une cale plate à simple biseau
Avec rouleau de support et cale
Avec coin à double biseau
LEVIER	Un seul bras
Double bras
Bras doubles courbés
COMBINÉ	ÉLÉMENTS DE SERRAGE DE CENTRAGE	Pinces
Mandrins expansibles
Manchons de serrage en hydroplastique
Mandrins et mandrins avec ressorts à lames
Cartouches à membrane
PINCES À CRÉMAILLÈRE ET À LEVIER	Avec pince à rouleau et verrouillage
Avec dispositif de verrouillage conique
Avec dispositif de verrouillage excentrique
DISPOSITIFS DE SERRAGE COMBINÉS	Combinaison levier et vis
Combinaison de levier et d'excentrique
Mécanisme à levier articulé
SPÉCIAL	Action multi-lieux et continue

En fonction de la source d'énergie d'entraînement (nous ne parlons pas ici du type d'énergie, mais plutôt de l'emplacement de la source), les entraînements sont divisés en manuels, mécanisés et automatisés. Les mécanismes de serrage manuels sont actionnés par la force musculaire du travailleur. Les mécanismes de serrage motorisés fonctionnent à partir d'un entraînement pneumatique ou hydraulique. Les appareils automatisés se déplacent à partir des composants mobiles de la machine (broche, coulisseau ou mandrins à mâchoires). Dans ce dernier cas, la pièce est serrée et la pièce traitée est libérée sans la participation d'un ouvrier.

3.3. Éléments de serrage

3.3.1. Bornes à vis

Les serre-joints à vis sont utilisés dans les appareils à fixation manuelle de la pièce, dans les appareils mécanisés, ainsi que sur les lignes automatiques lors de l'utilisation d'appareils satellites. Leur fonctionnement est simple, compact et fiable.

Riz. 3.2. Bornes à vis:

a – avec une extrémité sphérique ; b – avec une extrémité plate ; c – avec une chaussure. Légende: R et- force appliquée à l'extrémité du manche ; Rz- force de serrage; W– force de réaction au sol ; je- Longueur de poignée; d- diamètre du collier à vis.

Calcul de la vis EZM. Avec une force connue P 3, le diamètre nominal de la vis est calculé

où d est le diamètre de la vis, en mm ; R3- force de fixation, N ; σ р- contrainte de traction (compression) du matériau de la vis, MPa

Le but des dispositifs de serrage est d'assurer un contact fiable de la pièce avec les éléments d'installation et d'empêcher son déplacement et ses vibrations pendant le traitement. La figure 7.6 montre certains types de dispositifs de serrage.

Exigences relatives aux éléments de serrage :

Fiabilité en fonctionnement ;

Simplicité de conception ;

Facilité d'entretien;

Ne doit pas provoquer de déformation des pièces ni d'endommagement de leurs surfaces ;

La pièce ne doit pas être déplacée lors de sa fixation aux éléments d'installation ;

La fixation et le détachement des pièces doivent être effectués avec un minimum de travail et de temps ;

Les éléments de serrage doivent être résistants à l'usure et, si possible, remplaçables.

Types d'éléments de serrage :

Vis de serrage, qui sont tournés avec des clés, des poignées ou des volants (voir Fig. 7.6)

Fig.7.6 Types de pinces :

a – vis de serrage ; b – collier à vis

Action rapide pinces illustrées à la fig. 7.7.

Figure 7.7. Types de pinces à dégagement rapide :

a – avec une rondelle fendue ; b – avec un dispositif à piston ; c – avec butée rabattable ; g – avec un dispositif à levier

Excentrique pinces, qui sont rondes, en développante et en spirale (le long de la spirale d'Archimède) (Fig. 7.8).

Figure 7.8. Types de pinces excentriques :

un – disque ; b – cylindrique avec une pince en forme de L ; g – flottant conique.

Pinces à coin– l'effet de coincement est utilisé et sert de maillon intermédiaire dans les systèmes de serrage complexes. Sous certains angles, le mécanisme à coin a la propriété de s'auto-freiner. En figue. La figure 7.9 montre le diagramme calculé de l'action des forces dans le mécanisme de coin.

Riz. 7.9. Schéma de calcul des forces dans le mécanisme à coin :

une- simple face ; b – double biais

Pinces à levier utilisé en combinaison avec d'autres pinces pour former des systèmes de serrage plus complexes. À l'aide du levier, vous pouvez modifier à la fois l'ampleur et la direction de la force de serrage, ainsi que fixer simultanément et uniformément la pièce à deux endroits. En figue. La figure 7.10 montre un diagramme de l'action des forces dans les pinces à levier.

Riz. 7.10. Schéma de l'action des forces dans les pinces à levier.

Pinces Il s'agit de manchons à ressort fendus dont les variétés sont illustrées à la Fig. 7.11.

Riz. 7. 11. Types de pinces de serrage :

a – avec un tube de tension ; b – avec un tube entretoise ; c – type vertical

Les pinces assurent la concentricité de l'installation de la pièce entre 0,02 et 0,05 mm. La surface de base de la pièce à usiner pour les pinces de serrage doit être traitée selon les classes de précision 2…3. Les pinces sont fabriquées en aciers à haute teneur en carbone de type U10A avec traitement thermique ultérieur jusqu'à une dureté de HRC 58...62. Angle du cône de pince d = 30…40 0 . À des angles plus petits, la pince peut se coincer.

Mandrins expansibles, dont les types sont indiqués sur la Fig. 7.4.

Serrure à rouleau(Fig. 7.12)

Riz. 7.12. Types de serrures à rouleaux

Pinces combinées– une combinaison de pinces élémentaires de différents types. En figue. 7.13 montre quelques types de tels dispositifs de serrage.

Riz. 7.13. Types de dispositifs de serrage combinés.

Les dispositifs de serrage combinés sont actionnés manuellement ou par des appareils électriques.

Éléments de guidage des appareils

Lors de la réalisation de certaines opérations d'usinage (perçage, alésage), la rigidité de l'outil de coupe et du système technologique dans son ensemble est insuffisante. Pour éliminer la pression élastique de l'outil par rapport à la pièce, des éléments de guidage sont utilisés (douilles de guidage lors de l'alésage et du perçage, copieurs lors du traitement de surfaces façonnées, etc. (voir Fig. 7.14).

Figure 7.14. Types de traversées conductrices :

une constante; b – remplaçable ; c – changement rapide

Les bagues de guidage sont en acier de qualité U10A ou 20X, trempé à une dureté de HRC 60...65.

Les éléments de guidage des appareils - copieurs - sont utilisés lors du traitement de surfaces façonnées de profils complexes, dont la tâche est de guider l'outil de coupe le long de la surface de la pièce à traiter pour obtenir une précision donnée de la trajectoire de leur mouvement.

3.1. Sélection de l'emplacement d'application des forces de serrage, du type et du nombre d'éléments de serrage

Lors de la fixation d'une pièce dans un montage, les règles de base suivantes doivent être respectées :

· la position de la pièce obtenue lors de son ancrage ne doit pas être perturbée ;

· la fixation doit être fiable afin que la position de la pièce reste inchangée pendant le traitement ;

· le froissement des surfaces de la pièce qui se produit lors de la fixation, ainsi que sa déformation, doivent être minimes et dans des limites acceptables.

· pour assurer le contact de la pièce avec l'élément de support et éliminer son éventuel déplacement lors de la fixation, la force de serrage doit être dirigée perpendiculairement à la surface de l'élément de support. Dans certains cas, la force de serrage peut être dirigée de manière à ce que la pièce soit simultanément pressée contre les surfaces de deux éléments de support ;

· afin d'éliminer la déformation de la pièce lors de la fixation, le point d'application de la force de serrage doit être choisi de manière à ce que la ligne de son action coupe la surface d'appui de l'élément de support. Ce n'est que lors du serrage de pièces particulièrement rigides que la ligne d'action de la force de serrage peut passer entre les éléments de support.

3.2. Détermination du nombre de points de force de serrage

Le nombre de points d'application des forces de serrage est déterminé spécifiquement pour chaque cas de serrage de la pièce. Pour réduire la compression des surfaces de la pièce lors du serrage, il est nécessaire de réduire la pression spécifique aux points de contact du dispositif de serrage avec la pièce en dispersant la force de serrage.

Ceci est réalisé grâce à l'utilisation d'éléments de contact de conception appropriée dans les dispositifs de serrage, qui permettent de répartir la force de serrage de manière égale entre deux ou trois points, et parfois même de la disperser sur une certaine surface étendue. À Nombre de points de serrage dépend en grande partie du type de pièce, de la méthode de traitement et de la direction de la force de coupe. Pour diminuer vibrations et déformations de la pièce sous l'influence de la force de coupe, la rigidité du système pièce-dispositif doit être augmentée en augmentant le nombre d'endroits où la pièce est serrée et en les rapprochant de la surface usinée.

3.3. Détermination du type d'éléments de serrage

Les éléments de serrage comprennent des vis, des excentriques, des pinces, des mâchoires d'étau, des cales, des pistons, des pinces et des bandes.

Ce sont des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage complexes.

3.3.1. Bornes à vis

Bornes à vis utilisé dans les appareils avec fixation manuelle de la pièce, dans les appareils mécanisés, ainsi que sur les lignes automatiques lors de l'utilisation d'appareils satellites. Leur fonctionnement est simple, compact et fiable.

Riz. 3.1. Pinces à vis : a – avec une extrémité sphérique ; b – avec une extrémité plate ; c – avec une chaussure.

Les vis peuvent être à extrémité sphérique (cinquième), plates ou avec un sabot qui évite d'endommager la surface.

Lors du calcul des vis à talons sphériques, seul le frottement dans le filetage est pris en compte.

Où: L- longueur du manche, mm ; - rayon moyen du filetage, mm ; - angle d'attaque du filetage.

Où: S– pas de filetage, mm ; – angle de frottement réduit.

où : Pu 150 N.

Condition d'auto-freinage : .

Pour les filetages métriques standards, tous les mécanismes avec filetage métrique sont donc autobloquants.

Lors du calcul des vis à talon plat, le frottement à l'extrémité de la vis est pris en compte.

Pour le talon annulaire :

où : D – diamètre extérieur de l'extrémité de support, mm ; d – diamètre intérieur de l'extrémité de support, mm ; - coefficient de friction.

Avec extrémités plates :

Pour vis à sabot :

Matériel: acier 35 ou acier 45 avec une dureté de HRC 30-35 et une précision de filetage de troisième classe.

3.3.2. Pinces à coin

Le coin est utilisé dans les options de conception suivantes :

1. Cale plate à simple biseau.

2. Cale à double biseau.

3. Coin rond.

Riz. 3.2. Cale plate à simple biseau.

Riz. 3.3. Cale à double biseau.

Riz. 3.4. Coin rond.

4) une cale de manivelle en forme de came excentrique ou plate avec un profil de travail tracé selon une spirale d'Archimède ;

Riz. 3.5. Cale de manivelle : a – en forme d'excentrique ; b) – en forme de came plate.

5) une cale à vis en forme de came d'extrémité. Ici, la cale à simple biseau est en quelque sorte roulée en cylindre : la base de la cale forme support, et son plan incliné forme le profil hélicoïdal de la came ;

6) les mécanismes de cales auto-centrants (mandrins, mandrins) n'utilisent pas de systèmes de trois cales ou plus.

3.3.2.1. État d'auto-freinage du coin

Riz. 3.6. État d'auto-freinage de la cale.

où : - angle de frottement.

Où: – coefficient de friction;

Pour une cale à frottement uniquement sur une surface inclinée, la condition d'auto-freinage est :

avec frottement sur deux surfaces :

Nous avons: ; ou: ; .

Alors : condition d'auto-freinage pour une cale avec frottement sur deux surfaces :

pour une cale à frottement uniquement sur une surface inclinée :

Avec frottement sur deux surfaces :

Avec frottement uniquement sur une surface inclinée :

3.3.3.Pinces excentriques

Riz. 3.7. Schémas de calcul des excentriques.

De telles pinces agissent rapidement, mais développent moins de force que les pinces à vis. Ils ont des propriétés d'auto-freinage. Le principal inconvénient : ils ne peuvent pas fonctionner de manière fiable avec des variations de taille importantes entre les surfaces de montage et de serrage des pièces.

où : ( - la valeur moyenne du rayon tiré du centre de rotation de l'excentrique jusqu'au point A de la pince, mm ; ( - l'angle d'élévation moyen de l'excentrique au point de serrage ; (, (1 - frottement de glissement angles au point A de la pince et sur l'axe excentrique.

Pour les calculs nous acceptons :

À je Le calcul 2D peut être effectué à l'aide de la formule :

Condition d'auto-freinage excentrique :

Habituellement accepté.

Matériau : acier 20X, cémenté sur une profondeur de 0,8 à 1,2 mm et trempé à HRC 50…60.

3.3.4. Pinces

Pinces sont des manches à ressort. Ils sont utilisés pour installer des pièces sur des surfaces cylindriques externes et internes.

Où: PZ– force de fixation de la pièce à usiner ; Q – force de compression des lames de pince ; - angle de frottement entre la pince et la douille.

Riz. 3.8. Collet.

3.3.5. Dispositifs de serrage de pièces telles que corps de rotation

En plus des pinces, pour le serrage de pièces à surface cylindrique, des mandrins expansibles, des bagues de serrage en hydroplastique, des mandrins et des mandrins avec des ressorts à disque, des mandrins à membrane et autres sont utilisés.

Les mandrins en porte-à-faux et centraux sont utilisés pour l'installation avec un trou de base central de bagues, bagues, engrenages traités sur des machines de meulage multi-couteaux et autres.

Lors du traitement d'un lot de telles pièces, il est nécessaire d'obtenir une concentricité élevée des surfaces externes et internes et une perpendiculaire spécifiée des extrémités par rapport à l'axe de la pièce.

Selon la méthode d'installation et de centrage des pièces, les mandrins en porte-à-faux et centraux peuvent être divisés dans les types suivants : 1) rigides (lisse) pour l'installation de pièces avec un espace ou une interférence ; 2) pinces expansibles ; 3) coin (piston, boule) ; 4) avec disques ressorts ; 5) auto-serrage (came, rouleau) ; 6) avec une douille élastique de centrage.

Riz. 3.9. Modèles de mandrins : UN - mandrin lisse; b- mandrin avec manchon fendu.

En figue. 3.9, UN montre un mandrin lisse 2, sur la partie cylindrique duquel la pièce 3 est installée . Traction 6 , fixé sur la tige du vérin pneumatique, lorsque le piston avec la tige se déplace vers la gauche, la tête 5 appuie sur la rondelle à changement rapide 4 et serre la pièce 3 sur un mandrin lisse 2 . Le mandrin avec sa partie conique 1 est inséré dans le cône de la broche machine. Lors du serrage de la pièce sur le mandrin, la force axiale Q sur la tige de l'entraînement mécanisé provoque 4 entre les extrémités de la rondelle , épaule du mandrin et de la pièce 3 moment de la force de frottement, supérieur au moment M coupé de la force de coupe P z. Dépendance entre les instants :

d'où vient la force sur la tige de l'entraînement mécanisé :

Selon la formule affinée :

Où : - facteur de sécurité ; Pz- composante verticale de la force de coupe, N (kgf) ; D- diamètre extérieur de la surface de la pièce, mm ; J1 - diamètre extérieur de la rondelle à changement rapide, mm ; d- diamètre de la partie de montage cylindrique du mandrin, mm ; f= 0,1 - 0,15- coefficient de frottement de l'embrayage.

En figue. 3.9, b montre un mandrin 2 avec un manchon fendu 6, sur lequel la pièce 3 est installée et serrée. La partie conique 1 du mandrin 2 est insérée dans le cône de la broche de la machine. La pièce est serrée et libérée sur le mandrin à l'aide d'un entraînement mécanisé. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité droite du vérin pneumatique, le piston, la tige et la tige 7 se déplacent vers la gauche et la tête 5 de la tige avec la rondelle 4 déplace le manchon fendu 6 le long du cône du mandrin jusqu'à ce qu'il serre le pièce sur le mandrin. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité gauche du vérin pneumatique, le piston, la tige ; et la tige se déplace vers la droite, la tête 5 avec la rondelle 4 s'éloigne du manchon 6 et la pièce se desserre.

Figure 3.10. Mandrin en porte-à-faux avec ressorts à disque (UN) et disque ressort (b).

Le couple de la force de coupe verticale P z doit être inférieur au moment des forces de frottement sur la surface cylindrique du manchon fendu 6 mandrins. Force axiale sur la tige d'un entraînement motorisé (voir Fig. 3.9, b).

où : - la moitié de l'angle du cône du mandrin, en degrés ; - angle de frottement sur la surface de contact du mandrin avec le manchon fendu, deg ; f=0,15-0,2- coefficient de friction.

Les mandrins et mandrins avec disques ressorts sont utilisés pour le centrage et le serrage le long de la surface cylindrique intérieure ou extérieure des pièces. En figue. 3.10, un B un mandrin en porte-à-faux avec des disques ressorts et un disque ressort sont représentés respectivement. Le mandrin est constitué d'un corps 7, d'une bague de poussée 2, d'un paquet de disques ressorts 6, d'un manchon de pression 3 et d'une tige 1 reliée à la tige du vérin pneumatique. Le mandrin est utilisé pour installer et fixer la pièce 5 le long de la surface cylindrique intérieure. Lorsque le piston avec la tige et la tige 1 se déplace vers la gauche, cette dernière, avec la tête 4 et la douille 3, appuie sur les disques ressorts 6. Les ressorts se redressent, leur diamètre extérieur augmente et le diamètre intérieur diminue, la pièce 5 est centré et serré.

La taille des surfaces de montage des ressorts pendant la compression peut varier de 0,1 à 0,4 mm en fonction de leur taille. Par conséquent, la surface cylindrique de base de la pièce doit avoir une précision de 2 à 3 classes.

Un disque ressort avec fentes (Fig. 3.10, b) peut être considéré comme un ensemble de mécanismes à levier à double action à deux maillons, dilatés par la force axiale. Après avoir déterminé le couple Mme rés sur la force de coupe Pz et choisir le facteur de sécurité À, coefficient de friction F et rayon R. surface de montage de la surface du disque ressort, on obtient l'égalité :

A partir de l'égalité, nous déterminons la force de serrage radiale totale agissant sur la surface de montage de la pièce :

Force axiale sur la tige de commande motorisée pour disques ressorts :

avec fentes radiales

sans fentes radiales

où : - angle d'inclinaison du disque ressort lors du serrage de la pièce, degrés ; K=1,5 - 2,2- facteur de sécurité; Madame rés - couple dû à la force de coupe Pz,Nm (kgf-cm); f=0,1- 0,12- coefficient de frottement entre la surface de montage des disques ressorts et la surface de base de la pièce à usiner ; R- rayon de la surface de montage du disque ressort, mm ; Pz- composante verticale de la force de coupe, N (kgf) ; R1- rayon de la surface usinée de la pièce, mm.

Les mandrins et mandrins avec douilles auto-centrantes à paroi mince remplies d'hydroplastique sont utilisés pour l'installation sur la surface extérieure ou intérieure des pièces traitées sur des tours et autres machines.

Sur les appareils dotés d'une bague à paroi mince, les pièces avec leurs surfaces extérieures ou intérieures sont montées sur la surface cylindrique de la bague. Lorsque la bague est expansée avec de l'hydroplastique, les pièces sont centrées et serrées.

La forme et les dimensions de la douille à paroi mince doivent garantir une déformation suffisante pour un serrage fiable de la pièce sur la douille lors du traitement de la pièce sur la machine.

Lors de la conception de mandrins et de mandrins avec des bagues à paroi mince en hydroplastique, les éléments suivants sont calculés :

1. dimensions principales des traversées à paroi mince ;

2. dimensions des vis de pression et des pistons pour les dispositifs à serrage manuel ;

3. tailles des pistons, diamètre du cylindre et course du piston pour les appareils à moteur.

Riz. 3.11. Douille à paroi mince.

Les données initiales pour le calcul des bagues à paroi mince sont le diamètre D d diamètre et longueur des trous ou du col de la pièce je d trous ou cols de la pièce.

Pour calculer une douille auto-centrée à paroi mince (Fig. 3.11), nous utiliserons la notation suivante : D- diamètre de la surface de montage du manchon de centrage 2, mm ; h-épaisseur de la partie à paroi mince de la bague, mm ; T- longueur des courroies de support des bagues, mm ; t-épaisseur des courroies de support des bagues, mm ; - la plus grande déformation élastique diamétrale de la douille (augmentation ou diminution du diamètre dans sa partie médiane) mm ; Smax- écart maximum entre la surface de montage de la douille et la surface de base de la pièce 1 à l'état libre, mm ; je à- longueur de la section de contact de la douille élastique avec la surface de montage de la pièce après le desserrage de la douille, mm ; L- longueur de la partie à paroi mince de la traversée, mm ; je d- longueur de la pièce, mm ; D d- diamètre de la surface de base de la pièce, mm ; d- diamètre du trou des bandes de support de bague, mm ; R- pression plastique hydraulique nécessaire pour déformer une bague à paroi mince, MPa (kgf/cm2) ; r 1 - rayon de courbure du manchon, mm ; M res = P z r - couple admissible résultant de la force de coupe, Nm (kgf-cm) ; Pz- force de coupe, N (kgf) ; r est le bras de moment de la force de coupe.

En figue. La figure 3.12 montre un mandrin en porte-à-faux avec un manchon à paroi mince et hydroplastique. La pièce à usiner 4 est installée avec le trou de base sur la surface extérieure de la douille à paroi mince 5. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité de tige du vérin pneumatique, le piston avec la tige se déplace dans le vérin pneumatique vers la gauche et le tige à travers la tige 6 et le levier 1 déplace le piston 2, qui appuie sur le plastique hydraulique 3 . L'hydroplastique appuie uniformément sur la surface intérieure du manchon 5, le manchon se dilate ; Le diamètre extérieur du manchon augmente, centre et sécurise la pièce 4.

Riz. 3.12. Mandrin en porte-à-faux avec hydroplastique.

Les mandrins à membrane sont utilisés pour le centrage et le serrage précis des pièces traitées sur les tours et les rectifieuses. Dans les mandrins à membrane, les pièces à traiter sont montées sur la surface extérieure ou intérieure. Les surfaces de base des pièces doivent être traitées selon la 2ème classe de précision. Les cartouches à membrane offrent une précision de centrage de 0,004 à 0,007 mm.

Membranes- ce sont de fins disques métalliques avec ou sans cornes (membranes annulaires). En fonction de l'effet sur la membrane de la tige d'entraînement mécanisée - action de traction ou de poussée - les cartouches à membrane sont divisées en cartouches à expansion et à serrage.

Dans un mandrin à cornet à membrane expansible, lors de l'installation de la partie annulaire, la membrane avec cornes et la tige d'entraînement se courbent vers la gauche vers la broche de la machine. Dans ce cas, les cornes à membrane avec les vis de serrage installées aux extrémités des cornes convergent vers l'axe de la cartouche, et l'anneau en cours de traitement est installé à travers le trou central de la cartouche.

Lorsque la pression sur la membrane s'arrête sous l'action de forces élastiques, elle se redresse, ses cornes avec vis s'écartent de l'axe de la cartouche et serrent l'anneau en cours de traitement le long de la surface intérieure. Dans un mandrin à extrémité ouverte à diaphragme de serrage, lorsque la partie annulaire est installée sur la surface extérieure, le diaphragme est plié par la tige d'entraînement à droite de la broche de la machine. Dans ce cas, les cornes de membrane s'écartent de l'axe du mandrin et la pièce est desserrée. Ensuite, l'anneau suivant est installé, la pression sur la membrane s'arrête, elle redresse et serre l'anneau en cours de traitement avec ses cornes et ses vis. Les mandrins à cornet à membrane de serrage à entraînement mécanisé sont fabriqués selon MN 5523-64 et MN 5524-64 et à entraînement manuel selon MN 5523-64.

Les cartouches à membrane sont disponibles en caroube et en coupelle (anneau), elles sont fabriquées en acier 65G, ZOKHGS, trempé à une dureté de HRC 40-50. Les dimensions principales des membranes de la caroube et de la cupule sont normalisées.

En figue. 3.13, un B montre le schéma de conception du mandrin à cornet à membrane 1 . Un entraînement pneumatique du mandrin est installé à l'extrémité arrière de la broche de la machine. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité gauche du vérin pneumatique, le piston avec la tige et la tige 2 se déplace vers la droite en même temps, la tige 2, en appuyant. sur la membrane cornée 3, la plie, les cames (cornes) 4 divergent et la partie 5 s'ouvre (Fig. 3.13, b). Lorsque de l'air comprimé est fourni dans la cavité droite du vérin pneumatique, son piston avec tige et tige 2 se déplace vers la gauche et s'éloigne de la membrane 3. La membrane, sous l'action des forces élastiques internes, se redresse, les cames 4 du la membrane converge et serre la partie 5 le long de la surface cylindrique (Fig. 3.13, a).

Riz. 3.13. Schéma d'un mandrin à corne à membrane

Données de base pour le calcul de la cartouche (Fig. 3.13, UN) avec membrane en forme de corne : moment de coupe Mme rés, cherchant à faire tourner la pièce 5 dans les cames 4 du mandrin ; diamètre d = 2b surface extérieure de base de la pièce à usiner ; distance je du milieu de la membrane 3 jusqu'au milieu des cames 4. Sur la Fig. 3.13, V un schéma de conception d'une membrane chargée est donné. Une membrane ronde fixée rigidement le long de la surface extérieure est chargée d'un moment de flexion uniformément réparti M.I., appliqué le long d'un cercle concentrique d'une membrane de rayon b surface de base de la pièce à usiner. Ce circuit est le résultat de la superposition de deux circuits représentés sur la Fig. 3.13, g, d, et Mje = M1 + M3. Mme rés

Pouvoirs Pz provoquer un moment qui plie la membrane (voir Fig. 3.13, V).

2. Avec un grand nombre de mors de mandrin, le moment Mp peut être considéré comme agissant uniformément autour de la circonférence du rayon de la membrane b et le faisant plier :

3. Rayon UN la surface extérieure de la membrane (pour des raisons de conception) est spécifiée.

4. Attitude T rayon UN membranes à rayon b surface de montage de la pièce : a/b = t.

5. Instants M1 Et M3 en fractions de M et (M et = 1) trouvé en fonction m = a/b selon les données suivantes (tableau 3.1) :

Tableau 3.1

m=a/b	1,25	1,5	1,75	2,0	2,25	2,5	2,75	3,0
M1	0,785	0,645	0,56	0,51	0,48	0,455	0,44	0,42
M3	0,215	0,355	0,44	0,49	0,52	0,545	0,56	0,58

6. Angle (rad) d'ouverture des cames lors de la fixation d'une pièce de plus petite taille maximale :

7. Rigidité cylindrique de la membrane [N/m (kgf/cm)] :

où : MPa - module d'élasticité (kgf/cm 2) ; =0,3.

8. Angle de plus grande expansion des cames (rad) :

9. La force exercée sur la tige de l'entraînement motorisé du mandrin, nécessaire pour dévier la membrane et écarter les cames lors de l'expansion de la pièce, jusqu'à l'angle maximum :

Lors du choix du point d'application et de la direction de la force de serrage, il convient de respecter les points suivants : pour assurer le contact de la pièce avec l'élément de support et éliminer son éventuel déplacement lors de la fixation, la force de serrage doit être dirigée perpendiculairement à la surface de la élément de support ; Afin d'éliminer la déformation de la pièce lors de la fixation, le point d'application de la force de serrage doit être choisi de manière à ce que la ligne de son action coupe la surface d'appui de l'élément de montage.

Le nombre de points d'application des forces de serrage est déterminé spécifiquement pour chaque cas de serrage d'une pièce, en fonction du type de pièce, de la méthode de traitement et de la direction de la force de coupe. Pour réduire les vibrations et la déformation de la pièce sous l'influence des forces de coupe, la rigidité du système pièce-fixation doit être augmentée en augmentant le nombre de points de serrage de la pièce en introduisant des supports auxiliaires.

Les éléments de serrage comprennent des vis, des excentriques, des pinces, des mâchoires d'étau, des cales, des pistons et des bandes. Ce sont des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage complexes. La forme de la surface de travail des éléments de serrage en contact avec la pièce est fondamentalement la même que celle des éléments d'installation. Graphiquement, les éléments de serrage sont désignés selon le tableau. 3.2.

Tableau 3.2 Désignation graphique des éléments de serrage

Systèmes de serrage. Éléments de serrage des appareils. Éléments d'installation des appareils

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INTRODUCTION………………….…………………………………… ……..……....2

PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DES DISPOSITIFS……………….………………...6

BIBLIOGRAPHIE