In cazul general, asupra semifabricatului pot actiona urmatoarele forte si momente, corespunzatoare fiecarei faze de lucru (fig. 5.

Transcript

1 Capitolul Sisteme e fixare a semifabricatului - Principii e fixare - Structura sistemului e forte - Clasificarea mecanismelor e fixare - Structura proiectarii sistemului e fixare Principii e fixare Actiunea e FIXARE este eterminata e aplicarea asupra semifabricatului orientat in ispozitiv a unui sistem e forte, care sa asigure si sa conserve schema e orientare pe tot parcursul procesului e prelucrare. Conitii / principii e aplicare a sistemului e forte: - sa nu impieice procesul e prelucrare; - sa mentina semifabricatul in contact cu elementele e orientare, respectiv e fixare; - sa nu eformeze local sau total semifabricatul; - sa contribuie la iminuarea sau eliminarea vibratiilor; - sa nu etermine forte sau momente e rasturnare, alunecare sau eplasare a semifabricatului Structura sistemului e forte In cazul general, asupra semifabricatului pot actiona urmatoarele forte si momente, corespunzatoare fiecarei faze e lucru (fig. 5.1): Scula Proces M t Fixare Parghie Rozeta Cep e sprijin F a ST F R Q M e /F e G Surub Orientare Corp ispozitiv Reglare Actionare Placa e reazem Fig. 5.1 Structura sistemului e forte la prelucrarea mecanica 1

2 Forte e orientare a semifabricatului Aceste forte realizeaza contactul intre bazele e orientare si reazeme, impreuna cu actiunea fortei masice, eterminata e greutatea obiectului. Fortele e reglare (prestrangere) - FR sunt necesare atunci can forta masica (greutatea), sau componentele sale nu pot asigura contactul intre toate bazele e orientare ale semifabricatului si reazeme. Fortele e reglare se pot realiza astfel: - manual: cu mecanisme speciale, cu mecanisme inepenente; - elastic: cu arcuri - combinat: cu ajutorul elementelor e fixare. Cazurile tipice e aplicare a fortelor e reglare sunt eterminate e unghiul e pozitie al semifabricatului fata e reazemul principal (fig. 5.): a. β = 0 FRB > μg FR = (1,5 ) μg Reazem B β G F RB Reazem A μ μg b. β = 180 o FRA > G FR = (1,5 ) G B A β G F RB F RA c. β = o GB < μga FRB + GB > μga FR = 1,5 G(μcosβ sinβ) B G B G G A F RB β μg A A μ Fig. 5. Aplicarea fortei e reglare

3 Forte si momente in procesul e aschiere Ansamblul ispozitiv semifabricat este solicitat e urmatoarele grupe e forte si momente: a. Forte si momente e aschiere Fa, Ma au caracter variabil si se etermina prin calcule, in functie e proceeul sau metoa e aschiere aplicata. b. Forte si momente masice sunt ezvoltate atorita cinematicii procesului realizat pe un anumit tip e masina. Din categoria acestor forte fac parte: - Greutatea semifabricatului G influenteaza favorabil fixarea pe suprafete plane / profilate orizontale 0 sau cu inclinari mici ( max 30 ) In cazul ispozitivelor rotative greutatea influenteaza efavorabil sistemul e fixare, e aceea se impune conceperea unor solutii e echilibrare statica si e blocare, riguros calculate si executate. - Forte centrifugale FC apar atunci can centrul e greutate al semifabricatului nu coincie cu axa e rotatie a acestuia in timpul procesului (fig. 5.3). F CE Piesa e echilibrare (m E ) C E Rotaţie np AR ST R E AR C P R P F CP Dispozitiv Semifabricat (m P ) Fig. 5.3 Aplicarea fortei e echilibrare La echilibru FCP = FCE, aica m P RP me RE, in care np. 60 3

4 Rezulta masa piesei e echilibrare: m E R P mp [Kg] RE - Forte si momente e inertie solicita suplimentar mecanismul e fixare atunci can ansamblul ispozitiv - semifabricat executa: a. miscare rectilinie alternativa se ezvolta forta e inertie - FI F I m P V l t min in care: Vl viteza maxima liniara (e aschiere); tmin timpul minim e emaraj sau franare a mecanismului e miscare al masinii. b. miscare e rotatie se ezvolta momentul e inertie - MI M I n I 60 t P min in care: I moment e inertie geometric calculat fata e axa e rotatie (AR); np turatia semifabricatului / piesei. Aceste solicitari se iau in consierare la proiectarea mecanismelor e fixare si actionare ale ispozitivelor utilizate pentru prelucrarea semifabricatelor masive la viteze e aschiere mari. Forte e fixare Fortele e fixare (strangere) FS se aplica semifabricatului upa ce acesta a fost orientat in ispozitiv, eventual si prin aplicarea fortelor e reglare (prestrangere). Aceste forte se recomana sa fie aplicate pe irectie perpeniculara pe baza e orientare care leaga numarul maxim e grae e libertate. In general, marimea si locul e aplicare a fortelor e fixare se etermina pe baza echilibrului intre sistemului e forte si momente e aschiere si sistemul fortelor e fixare. De aceea schemele e fixare pot fi examinate pe un numar reus e cazuri. Cazul 1 fortele e fixare FS si cele e aschiere Fa au acelasi sens si actioneaza pe irectia reazemelor (fig. 5.4,a) FS = FSmin FSmin > μg FS = (1,5 ) μg in care: μ - coeficient e frecare. Pentru acest parametru valorile recomanate pentru calcule preliminare pot fi aoptate in functie e tipul contactului e frecare: 4

5 a. Contact element e fixare semifabricat se consiera ca elementele e fixare sunt in otel ur (calit), iar suprafetele active sunt finisate; coeficientul e frecare are valori iferentiate in functie e starea suprafetei e fixare a semifabricatului, astfel (tab. 5.1): Tab. 5.1 Coeficientul e frecare pe suprafata e fixare Starea suprafetei e fixare Rugozitatea μ Ra [μm] Finisata 0,8 1,6 0,1 0,15 Semifinisata 3, 0,15 0,5 Degrosata Rugoasa / neprelucrata , 0,35 0,4 0,5 Reazem F a F a G Reazem 1 μ μg Reazem 1 a. Cazul 1 b. Cazul Reazem F a μ μ R P M t F ax Reazem 1 μ μ. Cazul 3 Manrina cu falci c. Cazul 4 F az Fig. 5.4 Schema e fixare cazuri tipice a. Contact semifabricat reazem se consiera ca elementele e orientare (reazeme) sunt in otel ur (calit), coeficientul e frecare poate fi aoptat cu urmatoarele valori, prezentate in tabelul 5.. 5

6 Tab. 5. Coeficientul e frecare pe suprafata e orientare (rezemare) Starea suprafetei e orientare Forma si starea suprafetei active a reazemelor Semifinisata / finisata Plana, calita, finisata 0,15 Degrosata / laminata Rugoasa / neprelucrata Plana, calita, cu striatii / canale Plana, calita, cu striatii / zimti 0,3 0,7 Semifinisata / finisata Degrosata / laminata Rugoasa / neprelucrata Falca / prisma, calita, finisata Falca / prisma, calita, cu canale Falca / prisma, calita, cu zimti 0, 0,4 0,5 0,65 0,85 μ Cazul Fa si FS au aceeasi irectie ar sensuri opuse (fig. 5.4,b) F K S S F a in care: KS - coeficient e siguranta a fixarii semifabricatului in ispozitiv; KS = 1,5,5 pentru contactul otel otel, la piese e imensiuni meii (00 x 00 x 00 mm) Cazul 3 Fa si FS au irectii perpeniculare, iar actiunea fortelor e aschiere este preluata numai e fortele e frecare e la nivelul contactului semifabricat reazem (fig. 5.4,c) F S KS F a Cazul 4 momentul e rasucire Mt si fortele e aschiere Fa sunt preluate e momentul, respectiv e fortele e frecare, rezultate in sistemul e fixare a semifabricatului (fig. 5.4,) F S K M R S t sau P K S Fax FS, in functie e solicitarea e aschiere preominanta, in care: Mt Faz RP 1, FS FS z b Fax forta e aschiere longituinala (axa X); Faz - forta e aschiere transversala (axa Z); zb numarul falcilor (bacurilor) e fixare ale mecanismului; KS coeficient e siguranta; KS > 1 μ - coeficient e frecare la contactul falca e fixare semifabricat. Pentru a realiza echilibrul fortelor cu o siguranta suficienta, fortele exterioare consierate a actiona asupra semifabricatului se maresc fata e cele rezultate in calcule printr-un coeficient e siguranta - KS : K S K 1 K K3 K 4 6

7 K1 coeficient prin care se tine cont e neuniformitatea aaosului e prelucrare; K1 = 1,8 pentru prelucrari e egrosare K1 = 1,5 pentru prelucrari e finisare K coeficient e influenta a marimii (imensiunilor) suprafetelor e reazem; K = 1 pentru reazeme limitate (cu imensiuni in stanare) K = 1,5 pentru reazeme cu suprafete mari (e constructive speciala) K3 coeficient prin care se tine cont e continuitatea procesului e aschiere; K3 = 1 pentru aschiere continua (uniforma) K3 = 1, pentru aschiere iscontinua (cu socuri, vibratii) K4 coeficient prin care se tine cont e cresterea fortelor exterioare atorita uzurii sculelor e aschiere; K4 = 1,1 1,9 (tab. 5.3). Acest coeficient este epenent e proceeul e aschiere, materialul semifabricatului si e solicitarea e aschiere preominanta. Tab. 5.3 Coeficientul K4 Proceeul e prelucrare Solicitarea e aschiere* K4 Otel Fonta Aliaje neferoase Gaurire Mt Fax 1,15 1,1 1,15 1,1 Largire Aancire Lamare Mt Fax 1,3 1, 1,3 1, Largire e finisare Mt sau Fax 1, 1, Alezare Strunjire exterioara si interioara Faz Fay Fax 1 1,4 1,6 1 1, 1,5 Frezare frontala (plana) Frezare cilinrica Ft 1,9 otel moale 1, 1,4 Frezare cilinro-frontala 1,4 otel ur Rectificare cilinrica Ft 1, -- Rectificare plana Brosare cilinrica Brosare canale Fa 1,55 -- Nota: - * forta / momentul care scoate piesa in echilibru si moifica pozitia acesteia fata e reazeme; - Mt momentul e torsiune (aschiere), calculat in axa e rotatie a sculei; - Fax, Fay, Faz componenta fortei e aschiere pe cele trei irectii ale sistemului e axe aoptat (XYZ); - Ft forta totala e aschiere; - Fa forta e aschiere, calculata in axa piesei. Fortele e fixare calculate upa aceste scheme sunt, in general, aproximative, ar e cele mai multe ori precizia rezultata este suficienta pentru practica proiectarii. 7

8 Pentru a etermina si utiliza relatiile e calcul ale fortelor e fixare se consiera ca semifabricatul orientat pe reazeme poate piere echilibrul (pozitia orientata) sub actiunea solicitarilor exterioare in trei mouri posibile, care etermina trei ipoteze e calcul ce pot fi aoptate: 1. Prin rasturnare in jurul unui reazem, caz in care forta e fixare necesara rezulta in relatia e calcul a momentului rezistent, opus rasturnarii;. Prin alunecare liniara pe reazeme, caz in care forta e fixare necesara rezulta in ecuatia e proiectii a fortelor exterioare si a celor e frecare (manifestate pe reazeme atorita fortelor e fixare); 3. Prin eplasare pe irectia fortelor exterioare, care sunt orientate in sens opus fortelor e fixare Clasificarea mecanismelor e fixare Conservarea schemelor e orientare si mentinerea pozitiei semifabricatului in ispozitiv pe toata perioaa procesului e prelucrare mecanica se realizeaza prin incluerea in structura ispozitivului portpiesa a mecanismelor e fixare, care formeaza un subansamblu foarte important. Criteriile e clasificare tin seama e: tipul elementului e fixare, tipul sistemului e actionare, complexitatea mecanismului. Elementul e fixare: - surub / element cu filet; - parghie ; - excentric / cama; Sistemul e actionare: - manual, recomanat ispozitivelor utilizate in prouctia e serie mica si mijlocie ( piese/lot); - mecanizat, pentru prouctia e serie mare si masa (>1000 piese/lot), realizat prin sistem: pneumatic, hiraulic / hiro-pneumatic, electric / electromagnetic, vacuum; Complexitate: - mecanisme simple, care contin un singur element e fixare; - mecanisme combinate, compuse intr-un mecanism / element e actionare si mai multe elemente e fixare. 8

9 Structura proiectarii sistemului e fixare Pe baza analizei structurii sistemului e forte se concepe schema e fixare a semifabricatului, in baza careia se realizeaza proiectarea mecanismului e fixare, parcurgan urmatoarele etape: Schema e orientare 1 Forte e reglare FR, G - eterminarea fortelor necesare conservarii schemei e orientare Forte si momente e proces Fa, Mt, FI, MI, FC - eterminarea solicitarilor e aschiere si a fortelor masice amplasate in variante e fixare efavorabile 3 Moel fizic al fixarii - tipul fortelor - puncte e aplicare - sens e actiune - ipoteza e calcul - stabilitate maxima a semifabricatului 4 Forte e fixare FS - eterminarea fortelor necesare blocarii semifabricatului pe reazeme in perioaa procesului e prelucrare Mecanismul e fixare - aoptarea / proiectarea unui tip e mecanism - imensionarea elementelor e fixare - imensionarea subansamblului Mecanismul e actionare - aoptarea / proiectarea unui tip e mecanism - imensionarea elementelor e actionare - imensionarea ansamblului - ispozitiv 9

10 Capitolul Mecanisme e fixare cu filet - Forta e fixare - Elemente constructive - Aplicatie. Exemplu e calcul Generalitati In structura acestor mecanisme se afla un cuplu mecanic surub - piulita, care transforma momentul e actionare (exterior) intr-o forta axiala, folosita pentru fixarea semifabricatului in mo irect, sau prin intermeiul altor elemente (brie, parghii, talpi e presiune, etc.). (figura 5.5) Fig Aplicatie a mecanismelor e fixare cu filet (Ex. - Sisteme BERNARDO) Avantaje: - simplitate constructive; - siguranta in functionare; - accesibilitate / universabilitate; - ezvoltarea e curse si e forte mari; Dezavantaje: - timp mare e actionare esfacere; - nu asigura constanta fortei e fixare; - consum mare e energie la actionare manuala; Recomanari: - pentru fabricatia e serie mica mijlocie ( piese/lot); - ispozitive actionate manual; - pentru fixarea semifabricatelor rigie; - combinarea cu elemente e transmitere a fortei e fixare: brie, parghii, falci, etc. 1

11 In figura 5.6 sunt prezentate principalele tipuri e suruburi e fixare stanarizate, utilizate in constructia ispozitivelor mecanice, iar in figura 5.7 tipuri e piulite. Forme si imensiuni e suruburi pot fi aoptate in Elemente e proiectare a ispozitivelor pentru masini-unelte [5] Volumul 1 in tabelele: 4.13, 4.14,, 4.16, 4.31, 4.3, 4.33, 4.4, 4.59; pentru piulite pot fi utilizate tabelele: 4.17, 4.0, 4.1, 4., 4.7, 4.8, 4.9, 4.30, 4.37, 4.64, Fig Tipuri e suruburi e fixare Fig Tipuri e piulite e fixare

12 5.5.. Calculul fortei e fixare Se realizeaza in functie e urmatoarele particularitati si caracteristici constructive: - forma capului e presiune - caracteristicile imensionale ale filetului - coeficientul e frecare surub piulita, respective cap e presiune / piulita semifabricat - forta e actionare (exterioara) - lungimea activa a manetei / cheii e actionare. Solutiile tehnice cel mai es utilizate pentru realizarea mecanismelor e fixare a semifabricatelor sunt prezentate in continuare: Piulita cu guler plat (figura 5.8) [5] Volumul 1, tab. 4.17, 4.0, 4.1, 4., 4.7, 4.8, 4.9, 4.30, 4.65 Piulita si saiba plata (figura 5.9) [5] Volumul 1, tab. 4.64, 4.39, 4.40, 4.41 Surub cu cap e presiune inelar (figura 5.10) M Z L m Cheie (F m ) Piulita Guler D μ f Piulite cu guler μ S f Surub Fig Mecanism e fixare cu piulita cu guler plat Pentru imensiuni stanarizate se recomana: D = (,) f = (1,1 1,15) f f D Piulita normala Saiba plata Fig Piulita si saiba plata 3

13 M Z L m Cheie (F m ) f p f D Cep Surub cu cep Piulita Corp filetat μ S D f x p f μ f Surub Cep inelar Fig Mecanism e fixare cu surub cu cap (cep) inelar La aceste trei variante ale aceleiasi solutii e fixare suprafata e contact are forma INELARA, cuprinsa intre iametrele D si. Ecuatia e echilibru a momentelor fata e axa surubului / piulitei / in axa OZ: m Ft rf + M fs = M in care: r raza meie a filetului ( 0,5 f ) m f F = F tg t S F t forta tangentiala in spira filetului ( α +ϕ) forta e fixare realizata in axa filetului α - unghiul elicei filetului (α = 4 0 pentru filet METRIC) α = arctg p f π f p pasul filetului (tabel 5.4) f Tab. 5.4 Filet Metric pas normal Diametrul filetului f [mm] Pasul filetului pf [mm] 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 ϕ ϕ = arctg µ f unghiul e frecare intre spirele filetului piulitei si ale surubului 4

14 µ coeficientul e frecare in filet, se recomana a fi utilizat cu urmatoarele valori: f - µf = 0,15 0,38, pentru frecare uscata (fara ungere) si elemente filetate in otel; - µf = 0,08 0,1, pentru frecare umea (cu ungere) si elemente filetate in otel. Pentru comparatie se prezinta atele tehnice ale oua tipuri e filete, prin oua cazuri: M fs 0 - filet trapezoial - β = 30, unghiul la varful filetului µ = 1, 04 - f µ S 0 - filet metric - β = 60 µ = 1, ϕ = 5,93 11,74 pentru µ = 0,1 0, - f µ S ϕ = 6,56 1,95, pentru µ = 0,1 0, M fs momentul e frecare e pe suprafata inelara e fixare a capului e presiune, respectiv al saibei sau piulitei = µ F S S D e in care iametrul echivalent al suprafetei e fixare / e contact are relatia e calcul S S D e D 3 D 3 3 = M momentul e actionare (exterior) aplicat la cheia / maneta e strangere e lungime Lm, sau rozeta e actionare e iametru Dm M = F L m m sau M = F D m m in care: F m forta e actionare manuala, care poate fi utlizata in calcule cu urmatoarele valori: - Fm = N, pentru actionare usoara (foarte comoa); - Fm = N, pentru actionare meie (comoa); - Fm = N, pentru actionare relativ ificila. Pentru actionarea cu cheie fixa stanar M ( 1 1, ) f = 5 [N m] Inlocuin in ecuatie se obtine ezvoltarea F S 1 D α D, f tg ( + ϕ ) + µ S FS = Fm Lm iar prin prelucrare rezulta expresia generala a fortei e fixare 5

15 F S = Fm Lm 3 f µ D tg S ( α + ϕ) + 3 D 3. In continuare sunt analizate iverse variante constructive, cazuri particulare, ale mecanismului e fixare cu filet: Surub cu cap e presiune plat (figura 5.11) [5] Volumul 1, tab Suprafata e contact, pe care se realizeaza fixarea, este CIRCULARA. f D Cep f x p f μ f D μ S Cep plat p f Surub cu cep Fig Surub cu cap (cep) circular / plat Forta e fixare ezvoltata F S = f F m L m µ S tg( α + ϕ) + D 3 Surub cu cap e presiune sferic (figura 5.1) [5] Volumul 1, tab. 4.14, 4.31, 4.3, La aplicarea strangerii pe suprafata plana contactul se realizeaza teoretic intr-un PUNCT. f f x p f p f μ f r Cep r Cep sferic Surub cu cep Fig Surub cu cap (cep) sferic / bombat 6

16 Forta e fixare ezvoltata F S = Fm L tg f m ( α + ϕ) Surub cu cap sferic si talpa e presiune (figura 5.13) [5] Volumul 1, tab. 4.15, 4.16, 4.35, Contactul pe suprafata conica se realizeaza pe un CERC e iametru De D e = r cosβ in care, pentru talpi e presiune / capete e presiune stanarizate, β = 60 o. f Inel e siguranta f x p f p f Talpa e presiune β μ f D 1 μ S D e r Cep sferic D 1 Surub cu talpa Forta e fixare ezvoltata Fig Surub cu cap (cep) sferic si talpa / cap e presiune F S = f tg F m L m ( α + ϕ ) + µ S De Piulita cu guler sferic si saiba (figura 5.14) [5] Volumul 1, tab. 4.37, 4.38, 4.39 Contactul pe suprafata sferica a piulitei se realizeaza pe un CERC e iametru De, a carui marime se poate calcula in functie e tipul saibei e presiune: - Saiba cu locas sferic e raza R cu a piulitei D e D 3 D 3 3 = - Saiba cu locas conic e unghi β, pentru saibe stanarizate β = 60 o. D e = R cosβ 7

17 Piulita Saiba D R μ f Guler f x p f μ S Piulita si saiba sferica Surub / Prezon Fig Piulita cu guler sferic si saiba e fixare Pentru toate mecanismele simple cu surub sau piulita cursa axiala a acestor elemente e fixare este ata prin relatia C S = Pf π θ in care: θ - unghiul e rotire al surubului sau piulitei [ra], egal cu unghiul e rotire al cheii / manetei sau rozetei e actionare manuala. In practica inustriala se utilizeaza atat fixarea irecta (figura 5.15), cat si fixarea prin mecanisme e fixare combinate, in care forta e fixare se transmite semifabricatului prin intermeiul unor brie / parghii cu unul sau oua brate (simple sau uble) (figura 5.16) Surub e fixare Fig Fixare irecta cu suruburi (Ex. - Portscula e strunjit) O mare parte in aceste mecanisme si elementele lor sunt normalizate sau stanarizate, iar cele mai es folosite in structura ispozitivelor port piesa sunt: - mecanisme cu bria simpla (bria L) - mecanisme cu bria ubla 8

18 Surub Piulita Saiba Bria Fig Fixare cu sisteme e brie (Ex. Dispozitiv e frezat) Deasemenea o larga raspanire o au mecanismele e fixare cu filet in constructia ispozitivelor e fixare universale e tip menghina, elementul e fixare il constituie in acest caz bacul sau prisma mobila, actionata e surub (figura 5.17) Surub e actionare Bac / Prisma Surub e actionare Rozeta Maneta Fig Fixare cu bacuri / prisme actionate cu surub (Ex. Menghine e fixare) 9

19 Exemplu e calcul Se propune proiectarea unui mecanism e fixare cu filet pentru semifabricatul Flansa in figura ST suprafete tinta 8 x Φ10mm Fig Aplicatie semifabricat Flansa - 8 gauri echiistante Axa ST M t F a Semifabricat Flansa ST ( x l) H T D 5 D D 1 h b Bolt cilinric b x h b H r D 4 A Guler plan D r D 3 Fig Schema e orientare 10

20 A. Date initiale Operatia / proces: Burghiere Suprafata tinta: = 10mm Dimensiuni [mm]: D1 D D3 D4 D5 H B. Schema e orientare Elemente: (figura 5.19) Bolt cilinric (grae e libertate) - b = 4mm; hb = 17mm Guler (reazem plan) (3grae e libertate) - Dr = 60mm C. Proces e prelucrare Solicitari e aschiere: Forta e avans (axiala) Fa = 307N Moment e torsiune Mt = 1,63Nm Pentru schema e orientare propusa solicitarea preominanmta este ata e forta e avans, care va etermina rasturnarea / inclinarea semifabricatului fata e muchia A. D. Schema e fixare Elemente: (figura 5.0) Prezon filetat f x pf Piulita hexagonala cu guler plat S x DP Saiba etasabila Ds x s Prezon filetat f x p f M Piulita cu guler S x D p f μ f F a D s D p Saiba etasabila D s x s T μ S s A X Fig Schema e fixare 11

21 E. Forta e fixare Momentul e rasturnare a semifabricatului fata e muchia A F a X = D 3 Q Forta interna ezvoltata e strangerea piulitei X Q = Fa = 597N D In care: 3 D D3 X = = 18mm Forta e fixare necesara, ezvoltata in axa prezonului si a boltului F snec = K s Q = 514N K s = K 1 K K 3 K 4 = 1, ,1 = 1,98 In care: K4 = 1,1 in Tabelul 5.3, pentru solicitarea preominanta forta e avans (solicitarea e aschiere care tine sa scoata semifabricatul in echilibru). Schema e fixare corespune cazului in figura 5.8, in care piulita este actionata cu chie fixa stanar, momentul e actionare fiin eterminat cu relatia M = F m L m = (1 1,5) f Forta e fixare F S = Fm Lm 3 f µ Dp S s tg( α + ϕ ) + 3 Dp s 3 Pentru proiectarea mecanismului se aopta imensiunile stanarizate ale filetului Metric: f = 1mm pf = 1,5mm pentru care: Dp = (,) f = 6mm s = (1,1 1,15) f = 13mm µs = 0, µf = 1,04 µs = 0,08 M = 1 18Nm Inlocuin in relatia fortei e fixare Fs = Fsnec se etermina momentul e actionare necesar Mnec = 7,75Nm < Mmin = 1Nm Rezulta un moment e actionare al piulitei mai mic ecat momentul minim ezvoltat la strangerea cu cheie, ceea ce verifica imensiunile aoptate pentru filet. 1

22 F. Dimensionarea mecanismului In continuare, pornin e la imensiunile aoptate pentru filet, se vor aopta / allege sau proiecta celelalte elemente in structura mecanismului: Prezon pentru insurubat Tabel Forma A pentru otel - Dimensiuni: A x l = A1 x 35mm e = 1mm < hb = 17mm b = 30mm l = 35mm Piulita hexagonala cu guler Tabel Dimensiuni: x p = 1 x 1,5mm D = 5mm S = 19mm Obs. - se va utiliza o cheie fixa S19. Saiba etasabila plata Tabel Dimensiuni: x D x H = 13 x 35 x 8mm 13

23 Capitolul Mecanisme e fixare cu parghii - Forta e fixare - Elemente constructive - Aplicatie. Exemplu e calcul Generalitati In constructia acestor mecanisme se utilizeaza una, oua, sau mai multe parghii, care au rolul e a transmite, amplifica si / sau schimba irectia sau sensul fortelor ezvoltate e mecanismele e actionare. Constructiv parghia se poate realiza in mai multe variante: - simpla, cu un brat - ubla, cu oua brate: reapta, in unghi (cu cot) 5.6. Calculul fortei e fixare Se realizeaza in functie e urmatoarele particularitati: - caracteristicile imensionale ale bratelor parghiei; - coeficientul e frecare intre elementul e actionare si parghie, respectiv intre parghie si semifabricat; - marimea fortei e actionare (exterioara); - piererile prin frecare in articulatii. Solutiile tehnice cel mai es utilizate pentru realizarea mecanismelor e fixare cu parghii a semifabricatelor sunt prezentate in continuare: Parghie cu un brat (figura 5.18) ) [5] Volumul 1, tab. 4.43, 4.45 Cea mai es folosita varianta constructiva este parghia in forma e L, ghiata in bucsa sau intr-un corp e ghiare. Sub actiunea fortei e fixare parghia are teninta e inclinare in planul OXZ, ceea ce etermina aparitia unei reactiuni a ghiajului istribuita triunghiular pe lungimea ghiata a parghiei. Expresia fortei e fixare F s Q = l1 1+ 3µ r L in care: Q - forta e actionare axiala, realizata cu un sistem surub (prezon) piulita =

24 µr - coeficient e frecare bria ghiaj µr = 0,05 0,1 pentru suprafete e ghiare finisate (Ra = 0,8 1,6 µm); L lungimea e ghiare a briei; conform recomanarilor in stanare raportul = poate fi aoptat cu valori in intervalul i = 0,63 0,65; µp= 0,1 0, pentru suprafete semifinisate in otel (piulita bria); l 1 Piulita M Z L m Cheie (F m ) Bria L D F fs μ S f x p f Q μ p μ r Surub L Reazem Ghiaj Fig. 5.18,a Parghie cu un brat Bria L schema e calcul l 1 Bria L L Bucsa e ghiare cu filet Fig. 5.18,,b Parghie cu un brat Bria L realizare inustriala

25 Elemetele in structura mecanismului pot fi aoptate cu imensiuni stanar astfel: - surub / prezon e fixare [5] Volumul 1, tab. 4.33; - piulite, rozete si manere / chei e actionare [5] Volumul 1, tab. 4.17; 4.0, 4.1, 4.3; 4.4; 4.7; 4.30; 4.44; 4.54; - bucsa e ghiare [5] Volumul 1, tab Parghie cu oua brate repte [5] Volumul 1, tab. 4.46; 4.48; 4.49; 4.54 Cele mai utilizate variante constructive sunt: A. SCHEMA 1 (fig. 5.19) Element e actionare μ 0 l L l 1 Q μ a h 1 γ h Bolt Articulatie F fs μ S Bria 1 Fig Parghie cu oua brate repte Bria 1 Relatia e preimensionare / alegere a briei, neglijan frecarile, are forma = L Q l Expresia reala a fortei e fixare este utilizata pentru verificarea eficientei mecanismului proiectat F s L µ a h1 + µ 0 cosγ = Q l µ s h µ cosγ in care: γ unghiul e presiune al parghiei h γ = arctg l 3

26 μ0 - coeficientul e frecare in articulatie; μ0 = 0,01 0,05 pentru ajustaje e precizie meie μa - coeficientul e frecare cu elementul e actionare (surub, piulita, plunjer, etc.); μa = 0,08 0,1 μs - coeficientul e frecare bria semifabricat; μs = 0, 0,5 pentru suprafete neprelucrate, sau egrosate (Ra = 1 5 µm). B. SCHEMA (fig. 5.0) L Bria l 1 l μ 0 h 1 h γ Q μ a Bolt Articulatie F fs μ S Element e actionare Fig Parghie cu oua brate repte Bria Relatia e preimensionare / alegere a briei, neglijan frecarile, are forma l = l 1 Q Forta e fixare reala, incluzan frecarile F s l1 µ a h1 + µ 0 cosγ = Q l µ s h µ cosγ C. SCHEMA 3 (fig. 5.1) Relatia e preimensionare / alegere a briei, neglijan frecarile, are forma = 1 l Q L 4

27 Q Element e actionare L Bria 3 l 1 l μ 0 h 1 μ a γ h Bolt Articulatie μ S F fs Fig. 5.1.a Parghie cu oua brate repte Bria 3 Piulita Saiba plata l L l 1 Bria h Surub e actionare h 1 Surub e sprijin (articulatie) Fig. 5.1.b Parghie cu oua brate repte Bria 3 realizare inustriala Forta e fixare reala, incluzan frecarile F s l1 µ a h1 + µ 0 cosγ = Q L µ s h µ cosγ Din punctul e veere al utilizarii rationale a fortei e actionare Q, SCHEMA 1 este cea mai avantajoasa, L l multiplican forta Q prin raportul > 1, iar SCHEMA 3 este ezavantajoasa, eoarece 1 1 l L <. Celelalte variante, SCHEMA, respectiv SCHEMA 3 prezinta in schimb un sistem como si accesibil e actionare, motiv pentru care se utilizeaza frecvent in structura sistemelor e fixare cu brie repte pe masini e 5

28 prelucrare prin aschiere; pentru a fi utilizate eficient se recomana ca punctul e aplicare al fortei e actionare sa fie cat mai aproape e semifabricat. Parghie cu oua brate cotite [5] Volumul 1, tab. 4.5 Uzual, ispunerea bratelor se aopta pentru unghiul β e 0 90, sau e (fig. 5.). l Bria cu cot F fs μ S h l 1 β μ 0 h 1 μ a Bolt Articulatie Q Element e actionare Fig. 5.. Parghie cu oua brate cotite Schemele cel mai es folosite in structura ispozitivelor e prelucrare mecanica sunt (fig. 5.3): l l 1 β l β l 1 l β l 1 Q Q Q Fig Scheme e utilizare a parghiilor cu cot Relatia e preimensionare / alegere a briei, neglijan frecarile, are forma = l l 1 Q 6

29 Forta e fixare reala se calculeaza cu o relatie simplificata, care inclue si frecarile F s l1 µ a h1 µ 0 = Q l + µ s h + µ 0 Pentru imensionarea mecanismelor cu brie repte, in practica proiectarii se utilizeaza urmatoarele relatii e calcul: Cazul 1: bria actionata cu brate egale l1 = l l µ h 1 a 1 Fs = Q l + µ s h + 0,7 µ 0 Cazul : bria actionata cu brate inegale l1 > l l µ h 0,0 µ 1 a 1 0 Fs = Q l + µ s h + 0,48 µ 0 Cazul 1: bria actionata cu brate inegale l1 < l l µ h 0,48 µ F 1 a 1 0 s = Q l + µ h s + 0,0 µ 0 O relatie mult simplificata si mai rapia e calcul utilizeaza un coeficient in care sunt cuprinse piererile prin frecare in structura mecanismului ( µ s, µ a, µ 0). l l1 = F = Q η l 1 Fs Q η l s in care:η = f l1 ( s, a, 0, ) l µ µ µ ( valori orientative e calcul pot fi preluate in [1] - tabelul 6.4). Elemetele in structura acestor mecanisme pot fi aoptate cu imensiuni stanar astfel: - surub / cep e sprijin (articulatie) [5] Volumul 1, tab. 4.55; 4.56; 4.57; - surub e actionare ) [5] Volumul 1, tab. 4.13; 4.14; 4.31; 4.3; 4.58; 4.59;

30 Exemplu e calcul Se propune proiectarea unui mecanism e fixare cu parghie pentru semifabricatul Matrita e inoire tevi in figura 5.4. ST suprafata tinta Φ16 Fig Aplicatie semifabricat Matrita e inoire R18 Axa ST F a M t Semifabricat Matrita H 1 Cep e sprijin1 H c x D c ST ( x l) H p Placa e sprijin H p x L p x B p Fig Schema e orientare (planul XZ) 8

31 L 1 B 1 B Cep e sprijin H c x D c Fig Schema e orientare (planul XY) A. Date initiale Operatia / proces: Burghiere Suprafata tinta: = 16mm Dimensiuni [mm]: L1 H1 B1 B B. Schema e orientare Elemente: (figura 5.5) Placi e sprijin (3grae e libertate) - Hp = 10mm; Lp = 100mm; Bp = 16mm Cep e sprijin1 (1gra e libertate) Dc = 0mm; Hc = 6mm Cep e sprijin (grae e libertate) Dc = 0mm; Hc = 6mm C. Proces e prelucrare Solicitari e aschiere: Forta e avans (axiala) Fa = 56N Moment e torsiune Mt = 1,5Nm Pentru schema e orientare propusa solicitarea preominanmta este ata e momentul e aschiere (torsiune), care va etermina rotirea piesei fata e Axa ST. D. Schema e fixare Elemente: (figura 5.6) Prezon filetat f x pf Bria mobila (parghie reapta) x L Piulita hexagonala cu guler sferic S x R Saiba cu locas conic Ds x s x β Sprijin reglabil x L 9

32 M m m 1 μ f Piulita cu guler sferic S x f D s μ a Q B C Saiba R A μ S Sprijin reglabil Prezon filetat f x p f L s T Axa ST M t A m Parghie reapta x L B M m 1 Fig Schema e fixare Mecanismul are o structura similara celui prezentat in SCHEMA 3 in figura 5.1, in care: 10

33 m1 = Q η L 0 L 0 = m 1 + m Piererile prin fecare pot fi estimate in omeniul η = 0,8 0,95. Pentru proiectare se aopta forma si imensiunile parghiei in variantele stanarizate: - Bria mobila Tabel 4.46; - Bria rotativa Tabel 4.47; - Bria cu picior Tabel Pentru ca punctual e fixare A sa fie pozitionat in axa piesei, la 0,5 B1, se aopta o bria mobila cu imensiunile: Dimensiuni [mm]: l1 l L C In care: l 1 + l 0,5 B 1 + (15 0) mm Din imensiunile parghiei rezulta utilizarea unui surub / prezon e strangere cu filet M1 x 1,5mm. E. Forta e fixare Rezulta ca pentru actionarea parghiei se utilizeaza un mechanism cu surub piulita saiba, similar cu cel in figura 5.14, la care forta ezvoltata in filet este Q = f M tg(α + ϕ) + µ D S e Pentru strangerea piulitei cu cheie fixa stanar S19, e lungime Lm = 180mm momentul e actionare este M = F m L m = 7Nm, pentru Fm = 150N (actionare comoa). Coeficientii e frecare: µa piulita saiba, µa = 0,1 0,; µf filet, µf = 0,08 Unghiurile filetului: α unghiul e inclinare al spirei, α = 1,9 o α = arctg p f π f φ unghiul e frecare, φ = 11,75 o ϕ = arctg µ f Din tabelul 4.37 pentru piulita cu guler sferic cu raza R = 17mm, contactul cu saiba cu locas conic se realizeaza la iametrul echivalent D e = R cosβ = 17mm Inlocuin rezulta Q = 8571,4N. 11

34 Forta e fixare necesara se etermina in conitia e stabilitate a semifabricatului la actiunea momentului e torsiune in procesul e burghiere F Snec M t = K S µ S LS, rezulta FSnec = 967N In care: LS = 50mm; K s = K 1 K K 3 K 4 = 1, ,15 =,07 µs = 0, 0,35, pentru piese in contact cu suprafete semifinisate (Ra = 1µm) Folosin imensiunite e catalog ale parghiei se pot etermina parametri e calcul m = l m = 45mm 1 c1 + l m1 = 40mm ( l + l ) m + 1 = L 1 c1 L0 = 85mm Pentru coeficientul piererilor prin frecare aoptat la valoarea η = 0,9 rezulta forta e fixare reala ezvoltata e parghie = 0,4 Q = 3600N > FSnec. In concluzie structura si elementele mecanismului e fixare au fost bine alese, sau preimensionate. F. Dimensionarea mecanismului In continuare, pornin e la imensiunile parghiei se aopta si celelalte elemente component cu imensiuni: Bria mobila Tabel Tip A - Dimensiuni: A x l = A14 x 100mm l = 6mm l1 = 4mm c1 = 10mm B = 40mm H = 18mm Prezon pentru insurubat Tabel Forma A pentru otel - Dimensiuni: A x l = A1 x 70mm e = 1mm b = 36mm l = 70mm Piulita hexagonala cu guler sferic Tabel Dimensiuni: x p = M1 x 1,5mm D = 4mm S = 19mm R = 17mm 1

35 Obs. - se va utiliza o cheie fixa S19. Saiba cu locas conic Tabel Dimensiuni: D1 x D x H = 14, x 4 x 5mm β = 10 o Cep e sprijin reglabil Tabel Dimensiuni: x L = M1 x 3mm 1 = 1mm S = 17mm Obs. iametrul e sprijin al cepului sa fie mai mic ecat latimea canalului briei, aica cu 1 ; - se va utiliza o cheie fixa S17; 13

36 Capitolul 6 Mecanisme e centrare - fixare - Principii e centrare si fixare - Clasificarea mecanismelor e centrare fixare - Principalele tipuri e mecanisme e centrare fixare 6.1. Generalitati Prelucrarea semifabricatelor in ispozitive port-piesa presupune instalarea acestora prin oua faze succesive: orientarea si fixarea. Prin pozitionarea bazei e orientare upa un plan sau o axa e simetrie s-au creat ispozitive care realizeaza simultan orientarea si fixarea semifabricatului. Mecanismele concepute pentru acest scop se impart in: - mecanisme e centrare: orienteaza si fixeaza semifabricatul upa un plan e simetrie; - mecanisme autocentrante: orienteaza si fixeaza semifabricatul upa oua plane e simetrie reciproc perpeniculare, sau upa o axa e simetrie. Dupa forma constructiva a elementelor care realizeaza centrarea se eosebesc urmatoarele tipuri e mecanisme: - cu prisme / falci sau bacuri; - cu parghii; - cu pene si plunjere multiple; - cu elemente elastice (bucse). Prin combinarea elementelor e centrare cu unele mecanisme e fixare uzuale ( cu filet, cu parghii, etc. ) se obtin ispozitive e centrare si fixare specifice: - menghine: centreaza upa 1 plane e simetrie, elementele e centrare sunt sub forma e prisme sau bacuri (falci) plane; - manrine: centreaza upa axa e simetrie a unei suprafete cilinrice exterioare / interioare, elementele e centrare sunt pene si plunjere multiple sau bucse elastice; - ornuri: centreaza upa axa e simetrie a unei suprafete cilinrice interioare, elementele e centrare sunt bucse elastice sau pene si plunjere multiple. Aceste mecanisme sunt caracterizate prin trei parametri constructivi - functionali: - precizia e centrare ( eroarea e orientare ); - cursa e lucru; - forta e fixare. 1

37 6.1. Mecanisme e centrare cu prisme - Structuri constructive - Forta e fixare - Aplicatie. Exemplu e calcul Aceste mecanisme sunt folosite frecvent pentru centrarea - fixarea semifabricatelor pe suprafete curbe exterioare, upa unul sau oua plane e simetrie. Cu ajutorul lor se construiesc menghinele e centrare - fixare, utilizate in procese e gaurire, alezare, largire, frezare. Dupa caracteriastica e centrare ( numarul planelor e simetrie ) se folosesc oua variante e mecanisme: - e centare : un plan e simetrie si o singura prisma mobila; - autocentrante : oua plane e simetrie perpeniculare si oua prisme mobile Mecanisme e centrare Realizeaza orientarea si fixarea semifabricatului upa un plan e simetrie longituinal, care este planul prismei (PSx). In functie e raportul imensiunilor semifabricatului sunt utilizate oua tipuri e mecanisme: - cu prisma mobila si placa e presiune (figura 6.1), pentru L x L y ; - cu prisma mobila si prisma fixa sau reglabila (figura 6.), pentru L x > L y. L x Prisma mobila Y ST1 BO3 Fixare PSx BO L y X ST ST3 PSx Desfacere Placa e presiune BO1 Placa e baza Fig Mecanisme cu placa e presiune Ghiaj Orientarea semifabricatului, pentru prelucrarea suprafetelor tinta ST, se realizeaza pe trei baze: - BO1 baza e asezare;

38 - BO baza e ghiare; - BO3 baza e sprijin centrare fixare. Cu ajutorul prismei mobile, care se comporta ca o falca, se ezvolta forta e fixare in axa longituinala. Ghiaj L x Prisma mobila Y BO3 Fixare PSx L y PSx Reglare BO ST1 X ST Desfacere BO1 Prisma fixa / reglabila Placa e baza Ghiaj1 Fig. 6.. Mecanisme cu prisma fixa / reglabila Orientarea semifabricatului, pentru prelucrarea suprafetelor tinta ST, se realizeaza pe trei baze: - BO1 baza e asezare; - BO baza e ghiare - centrare; - BO3 baza e sprijin centrare fixare. Prisma reglabila se aopta in cazul orientarii in acelasi ispozitiv a unei familii e piese cu imensiuni cuprinse intr-un omeniu e valori, care poate fi reglat, iar prisma mobila ezvolta forta e fixare in axa longituinala. Placile e presiune si prismele trebuie ghiate longituinal, pentru a realiza orientarea corecta si precisa a semifabricatului in planul e simetriem PSx. Ghiarea A. Ghiarea placilor e presiune si a prismelor reglabile se realizeaza prin: - ghiaje laterale pentru prisme sau placi normale (figura 6.3,a); - canale e ghiare longituinale pentru prisme sau placi cu latime mare (figura 6.3,b). H 7 Dimensiunea suprafetei e ghiare se realizeaza in sistemul ajustaj alunecator, clasa e precizie ; h6 toleranta H7 pentru ghiaje, respectiv h6 pentru placa / prisma. Reglarea la imesiune a placilor si prismelor se realizeaza cu un suruburi e reglare, iar blocarea lor in pozitia reglata prin suruburi sau stifturi filetate (figura 6.4); omeniul maxim e reglare este at e lungimea canalelor liniare (lr). 3

39 PSx L H 7 h6 Placa reglabila PSx 1,6 1,6 1,6 PSx Ghiaj 1,6 L 1,6 H 7 h6 PSx a. b. Fig Solutii tehnice e ghiare a placilor / prismelor reglabile Placa / prisma reglabila ST Surub e reglare Ghiaj l R Reglaj PSx PSx PSx ST Surub e blocare Ghiaj Fig Reglarea la imensiune a placilor / prismelor reglabile 4

40 B. Ghiarea prismelor mobile se realizeaza prin: - ghiaje in caseta pentru prisme normale (figura 6.5,a) [5] Volumul 1, tab. 4.9; - ghiaje cu prag pentru prisme cu latime mare (figura 6.5,b). PSx Ghiaj caseta Ghiaj cu prag PSx Prisma mobila L 1 H 7 h6 L 1 H 7 h6 L PSx H 7 h6 Prisma mobila L H 7 h6 PSx a. b. Fig Solutii tehnice e ghiare a prismelor mobile Actionarea Actionarea prismelor mobile se realizeaza manual prin mecanisme cu filet sau cu isc excentric. Mecanismele cu filet (figura 6.6) - utilizeaza suruburi cu cep sferic, actionate prin rozeta e mana, maneta sau chie fixa ; prisma mobila are o constructie speciala atat pentru suprafetele e ghiare cat si pentru suprafata e montare a surubului. Surubul se infileteaza intr-o placa speciala pentru suruburi e actionare. Rozeta Surub cu cep sferic Prisma mobila D M Q θ f x p f Placa pentru suruburi Ghiaj C p Fig Actionarea prismelor mobile cu surub 5

41 Acest tip e mecanism este folosit in constructia ispozitivelor care ezvolta forte mari e fixare si curse mari e fixare esfacere. [5] Volumul 1, tab , 61, 77. Relatia e calcul a cursei este C p = p f θ π in care θ - unghiul total e rotire a surubului / rozetei / manetei [ra]. Mecanismele cu isc excentric (figura 6.7) utilizeaza o cama circulara actionata cu maner. Acest tip e mecanism este folosit in constructia ispozitivelor care ezvolta forte mici e fixare si curse mici e fixare esfacere [5] Volumul 1, tab. 4.3, 4, 70. Relatia e calcul a cursei este C p = e in care e excentricitatea camei. Disc excentric Prisma mobila L m e Q F m β Maneta / maner Ghiaj C p Fig Actionarea prismelor mobile cu cama circulara Calculul fortei e fixare Forta e fixare a semifabricatului se etermina upa schema mecanismelor cu falci ghiate (figura 6.8). Ecuatiile e echilibru scrise fata e axa ghiajului OX 0 : Q F S Q b + F F S fg = 0 a N x = 0 in care : F fg = µ N, forta e frecare in ghiaje; µ coeficient e frecare falca mobila ghiaj. Pentru ghiaje in otel cu suprafete e ghiare rectificate µ = 0,08 0,1. 6

42 x = c, conform istributiei triunghiulare a reactiunilor in ghiaj; 3 Q forta e actionare a falcii ezvoltata e un mecanism e actionare. L Prisma Ghiaj μ c N F fg a b Q/F a x F fg N μ Placa / Falca mobila Fig Mecanism cu falca ghiata si prisma e centrare - fixare Cele mai utilizate mecanisme e actionare sunt (figura 6.9): a. surub piulita (soliara cu falca mobila) (figura 6.9,a) Q = f tg M µ 3 S ( α + ϕ ) + De b. surub cu cep (figura 6.9,b): - cilinric Q = Q = f f M µ S tg( α + ϕ ) + D 3 - sferic M tg ( ) α + ϕ c. cama circulara / isc excentric (figura 6.9,c) Q = e + M 1 0 ( D + ) sau Q max = M D e

43 f - p f M M f - p f Q Q a. b. D M Q c. Fig Mecanisme e actionare uzuale - scheme Inlocuin rezulta: Q F N = S µ Q b + F sau S c a Q + F 3µ S c = 0 3µ c c a + = Q b 3µ 3µ Rezulta expresia fortei e fixare realizata e prisma: b 1 3µ F Q a c S = 1+ 3µ c In expresia fortei e actionare M este momentul e actionare extern, realizat manual M = F L m m sau M = F D m m in care: F m forta e actionare manuala; L m - lungimea manetei e strangere; D m - iametrul rozetei e actionare. 8

44 Pentru prisma ghiata irect ca prisma mobila si actionata axial, rezulta cazul particular a = b = 0 si = Q. In practica inustriala aceste mecanisme se regasesc sub forma e menghine e centrare si fixare, in marea lor majoritate actionate cu surub: - menghine universale cu prinere orizontala (figura 6.10). Pentru fixarea semifabricatelor prismatice se utilizeaza suprafata plana a bacurilor, iar pentru semifabricate cilinrice sau cu raze e racorare sunt folosite suprafetele unghiulare e tip prisma. Prisma mobila Placa e presiune Bac mobil Surub e actionare Piulita Surub e actionare Rozeta Prisma fixa Maneta Menghina cu prisma mobila Menghina cu prisma fixa Fig Menghine cu prinere orizontala - menghine cu prinere verticala (figura 6.11). Aceste ispozitive sunt concepute pentru centrarea si fixarea semifabricatelor cilinrice (bare, tevi, tuburi, bucse, arbori, etc.), elementele e orientare si fixare sunt prisme e constructie speciala. Maneta Surub e reglare Prisma mobila Surub e actionare Prisma mobila Surub e fixare Prisma fixa Prisma fixa Fig Menghine cu prinere verticala 9

45 Mecanisme autocentrante Realizeaza centrarea si fixarea semifabricatului upa oua plane e simetrie reciproc perpeniculare, sau upa o axa e simetrie. In acest caz ispozitivul este conceput sub forma e menghina cu oua prisme sau falci mobile, actionate simultan e un mecanism cu filet stanga reapta (sensul e inclinare a elicei filetului α) (figura 6.1). C p PSy M f - p f Filet stanga PSx Q Q PSx Filet reapta Fixare Desfacere PSy Falca ghiata c Prisma a b Q Surub e actionare Fig Menghina autocentranta actionata cu surub - schema Ambele prisme / falci realizeaza aceeasi cursa e eplasare fata e planul e simetrie al menghinei PSy. Relatia e calcul a cursei este C p = p f θ π in care θ - unghiul total e rotire a surubului / rozetei / manetei [ra]. 10

46 Forta e fixare se calculeaza cu relatia mecanismelor cu falci ghiate, actionate cu surub F S = f M tg ( α + ϕ) b 1 3µ c a 1+ 3µ c In inustria constructoare e masini si echipamente sistemele e prelucrare mecanica sunt echipate cu ispositive e fixare autocentrante la care actionarea este preponerant manuala (figura 6.13,a). La prelucrarile e precizie pe sisteme automatizate se utilizeaza ispozitive autocentrante actionate electric, cu surub, sau pneumatic, cu cilinri cu ubla actiune (figura 6.13,b). Prisme mobile Bacuri mobile Maneta Motor e actionare cu surub Surub e actionare a. Menghina autocentranta cu prisme b. Menghina autocentranta cu bacuri Fig Dispozitive autocentrante pentru prelucrari mecanice 11

47 Exemplu e calcul Se propune proiectarea unui mecanism e centrare - fixare cu prisme pentru semifabricatul Biela 15/8 in figura ST1 suprafata tinta Φ15 ST suprafata tinta Φ8 Fig Aplicatie semifabricat Biela 15/8 Axa ST M t H 1 F a Semifabricat Biela ST 1 ( x l) ST ( x l) H L H g Bucsa cu guler e sprijin D g x H g Fig Schema e orientare (planul XZ) 1

48 L 1 PSx R 1 R PSx Prisma mobila D 1 L 01 L 0 Prisma fixa D 1 Fig Schema e orientare (planul XY) A. Date initiale Operatia / proces: Burghiere Suprafate tinta: 1 = 15mm; = 10mm Dimensiuni [mm]: L1 L H1 H R1 R B. Schema e orientare Elemente: Bucse cu guler e sprijin (3grae e libertate) Hg = 10mm; Dg = 35mm; g = 5mm (figura 6.15) Pentru reazeme tip bucse in otel se recomana urmatoarele imensiuni: D g = R (4 5)mm H g = (0, 0,5) D g g = + (6 8)mm Prisma e reazem cu fixare laterala (grae e libertate) D1 = 45 60mm; L = 80mm; N = 54mm; α = 90 o L01 = 95,4mm Prisma mobile tip A (1gra e libertate) D1 = 30 40mm; l = 50mm; N = 38,5mm; α = 90 o L0 = 59mm Pentru reazeme tip prisma se etermina cota e pozitie a centrului razei e racorare a bazei e orientare L 1 N = L + Dα sin tg 0 α 13

49 C. Proces e prelucrare Solicitari e aschiere: Forta e avans (axiala) Fa = 630N Moment e torsiune Mt = 6,86Nm Pentru schema e orientare propusa solicitarea preominanmta este ata e momentul e aschiere (torsiune) in faza e burghiere a ST1, care va etermina rotirea piesei fata e Axa ST1. D. Schema e fixare Elemente: (figura 6.16) Prisma mobila D1 x D Surub cu cep sferic x D x L Ghiaj pentru elemente mobile b x h Placuta pentru suruburi x L x B T A μ μ f Placuta pentru suruburi M Axa ST 1 M t B μ Q L m L S Ghiaj caseta F m Surub cu cep sferic Fig Schema e fixare Mecanismul are in component elemente stanarizate aoptate in: - Prisma e reazem cu fixare lateral Tabel 4.6; - Prisma mobile si reglabila Tabel 4.7; - Prisma mobile Tabel 4.8; - Surub cu cep sferic M1 x 1,5 table 4.61 E. Forta e fixare Prisma mobile are rolul si e element e fixare a semifabricatului, forta e fixare necesara ezvoltata in axa prismei este F Snec = K s M t µ ( LS + R1 ) α sin, nec = 1888N 14

50 In care: LS = 74,14mm α L S = L + R sin K s = K 1 K K 3 K 4 = 1, ,15 =,07 µ = 0,1 0,, pentru piese in contact cu suprafete finisate (Ra = µm) Forta e actionare pe care trebuie sa o realizeze mecanismul cu surub Q = nec Q = f Fm Lm tg( α + ϕ) Coeficientul e frecare in filet - µf = 0,15 0,35, pentru piese in otel cu contact uscat. Unghiurile filetului: α unghiul e inclinare al spirei, α = 1,89 o α = arctg p f π f φ unghiul e frecare, φ = 14,03 o ϕ = arctg µ f Se aopta o actionare foarte comoa (usoara) a surubului, consieran Fm = 100N; se etermina imensiunea elementului e actionare a surubului (manivela, maner, rozeta filetata) L m Q F m f tg ( ) α + ϕ Inlocuin Q = FSnec, se obtine Lm = 3,33mm. Pornin e la aceasta valoare se aopta ca element e actionare Piulita striata cu stift e fixare M1 si D = 4mm > Lm. F. Dimensionarea mecanismului Se aopta elementele componente cu urmatoarele imensiuni: Prisma e reazem cu fixare laterala Tabel Tip A - Dimensiuni: L = 80mm B = 65mm H = 0mm - Suruburi e fixare cu cap cilinric Tabel x l = M1 x 0mm pentru prisma = 13mm l = H h + (10 0) = 17 7mm 15

51 - Stifturi e centrare Tabel x l = 10 x 40mm pentru prisma = 10mm l = H + (1 1,5) H = 40 50mm Prisma mobila Tabel Tip I - Dimensiuni: l = 50mm B = 45mm H = 0mm D = 14,5mm Surub e actionare cu cep sferic Tabel Dimensiuni: x L = M1 x 80mm D = 14mm pentru Dprisma = 14,5mm S = 19mm R = 17mm Piulita striata cu stift e fixare Tabel Dimensiuni: = M1mm D = 4mm M = 5mm 3 = 4mm 1 = 30mm - Stift e fixare Tabel x l = 4 x 30mm, in care l 1piulita = 30mm. 16

52 Capitolul Proiectarea structurii mecanice a ispozitivelor - Corpul ispozitivului - Elemente e asamblare - Elemente pentru orientarea si fixarea ispozitivelor Principalele conitii e proiectare a corpului Corpul sau batiul unui ispozitiv port-piesa constituie un element important al structurii mecanice si functionale al acestuia, care are rolul e asamblare a tuturor elementelor si mecanismelor e orientare, ghiare si fixare a semifabricatului, cat si a elementelor e asezare si fixare a ispozitivelor pe masina e prelucrat. Pentru a ineplini rolul sau functional, corpul eispozitiv trebuie sa satisfaca o serie e conitii tehnice si e exploatare: - sa fie rezistent, pentru a prelua toate fortele care iau nastere in operatia e orientare-fixare, cat si in procesul e prelucrare a semifabricatului; - sa fie rigi, pentru a evita eformatiile si vibratiile structurii mecanice a ispozitivului, si implicit a semifabricatului; - sa fie usor e exploatat, cu spatii suficiente intre elementele structurii si smifabricat, pentru a permite introucerea-scoaterea comoa si rapia a semifabricatului; - sa fie accesibil, pentru a permite evacuarea / curatarea usoara a aschiilor si a lichielor e racire-ungere; - sa fie centrabil, pentru asigurarea orientarii, centrarii si fixarii corecte / precise a ispozitivului pe masina e prelucrat; - sa fie sigur, pentru a evita ranirea in timpul operatiei e asambale-centrare-fixare ar mai ales in timpul exploatarii; - sa fie ieftin, aaptan complexitatea structurii mecanice si functionale la caracteristicile geometrice si tehnologice ale semifabricatului, pentru a proiecta un ispozitiv optim la un cost cat mai reus. La proiectarea corpului e ispozitiv trebuie sa se tina seama e regulile e roiectare corepunzatoare metoei constructive si tehnologice prin care acesta se realizeaza. Corpuri turnate - in fonta cenusie, aliaje e aluminiu, materiale plastice armate. [5] Volumul 1, tab Sunt recomanate in urmatoarele conitii: - realizarea e corpuri complexe geometric; - executarea unui numar mare e corpuri e acelasi tip; - corpuri rezistente si rigie, cu o mare rezistenta la solicitari e compresiune si o mare capacitate e amortizare a vibratiilor; - corpuri pentru ispozitive e mare precizie, pentru care sunt prevazute tratamente e etensionare; 1

53 - aliajele e aluminiu si masele plastice se recomana pentru obtinerea unor corpuri cu rezistenta buna la uzura si cu greutate reusa. Corpuri suate - otel carbon sub forma e placi, bare sau profile. Conitii e proiectare: - realizarea e corpuri mari / foarte mari ar simple ca structura; - pentru ispozitive unicate, utilizate in prouctia e serie mica-mijlocie ( piese/lot ); - corpurile suate se trateaza termic prin recoacere, pentru eliminarea tensiunilor remanente inaintea prelucrarilor imensionale. Corpuri forjate - otel carbon ( obisnuit ) Conitii e proiectare: - realizarea e corpuri e imensiuni mici si cu forme geometrice simple. Coloana L Bosaj Talpa Ureche e fixare Placa e baza Fig Corp pentru ispozitiv e gaurit varianta turnata Corpuri asamblate - elemente e asamblare in otel ( suruburi, prezoane, stifturi, pene, etc.). [5] Volumul 1, tab. 4.87, 4.88 Conitii e proiectare: - relizarea e corpuri e imensiuni mici si mijlocii si e forma relativ simpla;