Синтез гвинтових затискних пристроїв для закріплення тонкостінних заготовок на металорізальних верстатах.

Abstract

Робота присвячена розширенню можливості затиску тонкостінних заготовок гвинтовими затискними пристроями, розробці відповідного оснащення з обґрунтуванням його конструктивних і технологічних параметрів. Розроблено багатоваріантну структуру конструктивних та функціональних можливостей реалізації процесів затиску, а також принципи синтезу необхідного технологічного оснащення, яке вдосконалюється з використанням трьох ієрархічних рівнів. Для їх досліджень спроектовано і виготовлено спеціальні пристрої. Розроблено теоретичні передумови базування і затиску заготовок гвинтовими затискними пристроями з циліндричними, конічними і гофрованими затискними елементами, виведено аналітичні залежності для визначення силових характеристик і конструктивних параметрів. Результати теоретичних та експериментальних досліджень впроваджено у виробництво.

Работа посвящена обеспечению равномерно распределенного зажима по поверхности тонкостенных заготовок винтовыми зажимными элементами, разработке соответствующей оснастки с обоснованием конструктивных и технологических параметров. Разработана многовариантная структура конструктивных и функциональных возможностей реализации способов зажима, а также принципы синтеза технологическй оснастки, которие усовершенствуется с использованием трёх иерархических уровней. Для исследований спроектированы и изготовлены специальные приспособления. Разработаны теоретические предпосылки базирования и зажима заготовок винтовыми зажимными устройствами с цилиндрическими, коническими гофрированными зажимными элементами, выведены аналитические зависимости для определения силовых характеристик и конструктивных параметров. Выведены аналитические зависимости, которые описывают величину изменения геометрических параметров винтовых зажимных элементов цилиндрической, конической и гофрированной форм от действия внешней нагрузки. Исследована зависимость осевой силы в зажимных устройствах от величины изменения радиуса винтового зажимного элемента. Приведенные результаты экспериментальных исследований на основе полнофакторного эксперимента ЗЗ, исследованы величины момента зажима цилиндрических заготовок винтовыми зажимными элементами. Максимальное значение зажимного момента достигает 210 Н•м, при этом минимальное значение составляет 75 Н•м при минимальном количестве витков и минимальной величине внешнего диаметра зажимного элемента. Установлено, что основными факторами, которые влияют на увеличение момента зажима есть диаметры винтовых зажимных элементов и количество их витков. Исследована зависимость осевой силы в зажимных устройствах от величины изменения радиуса винтового зажимного элемента. При этом установлено, что чем большее поперечное сечение материала винтового зажимного элемента, и изменение его радиуса, тем большей должна быть осевая сила. Исследована жесткость системы винтовое зажимное устройство - деталь. Установлено, что прогиб этой системы под действием радиальной внешней нагрузки уменьшается с увеличением поперечного сечения материала винтового зажимного элемента. Упругие деформации зажимных устройств происходят прямопропорционально внешней нагрузке. При этом, чем большее поперечное сечение зажимных винтовых элементов, тем большая жесткость системы винтовой зажимный патрон - заготовка. Максимальная величина прогиба зависит от точности обработки и обеспечивается способом закрепления заготовки и изменением жесткости зажимного устройства. Разработана инженерная методика проектирования винтовых зажимных устройств с коническими и гофрированными винтовыми элементами. Техническая новизна разработок защищена 10-ю декларационными патентами Украины на изобретения. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в производство и учебный процесс.

The thesis is dedicated to broadening the possibility of clutching the thin-walled billets by means of screw clutch devices as well as to developing the proper equipment with the substantiation of its structural parameters. The multi-variant structure of structural and functional possibilities for realizing the clutching processes is developed as well as the principles of synthesis of technological supply which are proved in three hierarchical levels. To research them, special devices are designed and made. The theoretical pre-conditions of basing the clutch of billets by means of screw clutch devices with cylindrical, conic crimp clutch elements are substantiated, the analytical dependences for the determining of power structural parameters are developed. The results of theoretical and experimental investigations are put into production.