Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ (986783), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Прн проектировании ЗМ приходится решать многоуровневые задачи разной сложности (54), связанные с выбором принципа (или способа) зажима, т. е. руководящей технической идеи, структуры для выбранного принципа зажима, схемы для выбранной структуры и конструкции с оптимальными параметрами выбранной схемы. При оптимальном проектировании ЗМ на различных уровнях (см. рис.
2.5) необходимо учитывать все факторы, оказывающие существенное влияние на объем проектирования, и вести целенаправленный, планомерный поиск решения, используя системный подход, т. е. объект н процесс проектирования рассматривать как систему, взаимодействующую со смежными системами и окружающей ее средой.
При моделировании, например, патронов по виду зажимиых элементов используют совокупности независимых сечений и контуров. Зажимной элемент может служить основой различных схем патронов, образуя множество вариантов в продольном и поперечном сечениях. Наиболее сложным и важным является поиск новых технических идей, в частности, новых принципов зажима, в которых используются новые эффекты и знания в области фундаментальных наук, современные достижения в науке и технике на уровне открытий и изобретений. Эти задачи трудно формалнзуемы, требуют применения теории неформальных процедур, принятия решений при неполной исходной информации, укрупнения критериев оптимизации и диалоговой работы с ЭВМ, наделенных искусственным интеллектом и имитационной системой САПР.
В данном случае очень важно содружество конструктора и математика, т. е., что не сможет сделать конструктор, выполнит математик и наоборот. Прежде чем заниматься синтезом ЗМ, необходимо выполнить строгую классификацию приводов, патронов и систем ЗМ в целом; найти приемы формализации (частной нли полной) задач выбора принципов зажима, структурного и схемного синтеза; разработать комплексный безразмерный показатель качества ЗМ для анализа различных структур, схем, конструкций и выбрать лучший вариант; уточнить критерии оптимизации и налагаемые ограничения на уровнях схемного н параметрического синтеза; найти область применения различных методов поиска новых технических решений; разработать новые методы н приемы структурного и схемного синтеза; создать общий алгоритм оптимального проектирования и частные алгоритмы на различных уровнях проектирования, в том числе с использованием ЭВМ для автоматизации этого процесса.
Имея исходные данные для проектирования ЗМ, а также сведения о протекающих в них процессах и явлениях с учетом предъявляемых требований и главной цели, необходимо правильно поставить задачу, т. е. выбрать целевую функцию, критерии оптимизации и техническиеограничения, условия работоспособности и модели ЗМ (физическне, динамические и математические).
Далее задача проектирования решается многоциклично: выбирается принцип зажима; с использованием сведений о процессах зажима и резания на последующих уровнях выполняется анализ, позволяющий вывести показатели качества, сформулировать критерии и ограничения для синтеза на различных уровнях; приводится последующий анализ с параллельным сравнением нескольких вариантов и выбор наиболее предпочтительного. Требования к ЗМ могут быть выражены количественно через соответствующие характеристики.
Величина и разброс характеристик ЗМ зависят от качества нх изготовления и регулировки, поскольку это является функцией отклонения от номинала многих линейных, угловых размеров, жесткости деталей, сил трения, качества сборки и т. д. На стабильность характеристик большое влияние оказывает отклонение размера (диаметра) зажимаемой поверхности объекта закрепления: ~Ы = Апаа — Ап!п Абсолютная величина любой характеристики — функции Ф определяется ее средним значением Ф, или математическим ожиданием Ф: Ф=Ф„=Юб(Ф .+Ф,„), Ф= Ф=1/и ~,' Фо к где Ф, Фмми Фс — соответственно максимальное, минимальное и случайное абсолютное значение характеристики; и — число замеров случайных значений (объем выборки) характеристики. Относительный разброс характеристик может определяться различными коэффициентами н показателями (табл. 5.2). Например, суммарная радиальная сила зажима 6.2.
Относительный разброс характеристик ЗМ Обо*о а- оохае га и/и Формула Наемеооааооа Показатель нестабильности Коэффициент нерэвномерностн Коэффициент стабильности Коэффициент разбросн (пере- грузки) АФ/М поо/ оаах ! фмах/ зппп К Ф Й7/ам' ~й/г( илн М бор + бо л/л гФ 6Ф КФ ХФ Коэффвцнент охвата Коэффициент диапазонвости К бл Понззатель дискретности (комп- лектности) Козффициет качества патрона по широкоднапаэонносги бл/6Ф е'к Примечание: о( — средний диаметр рабочего отверстия патер рона; Ыа — начальный дааметр рабочего отверстия патрона; л — рабочий диапазон целочисленных номиналов диаметров заготовок; и— заданный диапазон номиналов диаметров, охватываемых патроном без его переналадки или смены, который может быть дробным или целым.
цилиндрической заготовки с отклонением диаметра гьгз может определяться средним значением Тх 0,5(Тз, х+ + Тх ш), показателем нестабильности е . = /зТз//луг = , коэффициентами неравномерности Ьг= Аоая — аппп /эТз(Тд, стабильности Кт = Тв ш/Тя,, или разброса Разброс характеристик может определяться их абсо- лютной разностью ЛФ или дисперсией озФ: бФ = Фмах — Фпдп, о' = — г (Фг — Ф)з.
(перегрузки) Хт —. При М= О е О, но если тз т, Ьт ~ О, то это характеризует влияние разброса случайных факторов (трения, жесткости детали и т. д.) на неравно. мерность характеристики — радиальной силы. При коэффициенте охвата К, (1 патрон с рабочим диапазоном дб не может закреплять заготовки в заданном диапазоне диаметров ЬИ. При Кт = 1 полностью используется рабочий диапазон патрона и обеспечивается сила зажима не меньше нижнего допустимого уровня.
При К, )! имеет место резерв иа дополнительный охват диаметров заготовки. В последнем случае Кт можно рассматривать как показатель запаса на износ рабочей поверхности зажимных элементов патрона при условии, что зажимаются заготовки одного номинального диаметра с соответствующими отклонениями. Признаком, позволяющим отнести патроны к широкодиапазонным, является выполнение условия К, ~ 1. В противном случае, т. е.
когда не обеспечивается охват заданного диапазона диаметров заготовки диапазоном диаметров патрона, последние относятся к узкодиапазоиным. В основном о характеристиках ЗМ судят по характеристикам конечного звена — патрона, в то время, как для привода характеристиками являются: ход зажима, тяговые усилия, коэффициент усиления и передаточное отношение передаточно-уснлительного механизма (ПУМ), жесткость упругой системы механизма (УСМ), а также законы движения, характеризующие расход энергии, быстродействие и др.
При последовательном соединении элементов в системе ЗМ, патрона и привода передаточные отношения и, коэффициенты усиления й и КПД: и, =и.и„; й =А,й,г; т), т1,т1,р — — й„и„(й„и„) (й, и„,), где и„= у,/х„' и,~ = х,/х„; й„= Т/8 Т~/Зх, 'й„= Яхф. 5.6. Конструирование н основныа характеристики зажнмных патронов Способ зажима во многом определяется направлением зажимного усилия в месте контакта зажимного элемента с объектом закрепления. Рассмотрим на примере зажим деталей типа тел вращения. Рис. 5.2б, Результирующие усилия зажима в иа- троие Зажим цилиндрической детали может определяться силой Зэ или моментом М, привода, создающими направление зажимного усилия. В плоскости оси детали существует 6 направлений (рис.
5.26, а), а в перпендикулярной плоскости — еще 6 направлений (рис. 5.26, б), определяющих тип зажима: радиальный, угловой, торцевой, заклинивающий, поводковый и комбинированный. Для зажима прутков можно применять только наружный зажим (раднальиый, заклинивающий, угловой н комбинированный) с направлениями зажимного усилия (рис.
5.26): 1, 2, 8, 9, И. Основные показатели зажима во многом определяются типом патрона н схемой замыкания в нем эажимных сил. В эажимных патронах механического исполнения в зависимости от требуемого хода зажимных элементов (ЗЭ), силы и точности зажима различают передаточно-усилительные звенья (ПУЗ): рычажные (Р), клиновые (К), мембранные (М), упругие (У) и их сочетания. В замкнутой системе ЗМ силовой контур эажимного патрона (табл.5.3) может быть замкнутым (радиальные силы зажима представляют замкнутый многоугольник в плоскости, перпендикулярной осн патрона), разомкнутым (нормальные силы зажима параллельны оси патрона) и комбинированным (результирующие силы зажима действуют в двух плоскостях и сходятся к вершине многогранной пирамиды). В свою очередь замкнутый силовой контур патрона может быть открытым (зажимные элементы не охвачены общим корпусом) и закрытым, что определяется типом последнего передаточно-усилительного звена патрона.
Принцип зажима и тип патрона во многом определяется типом и размером детали. Прутковая заготовка характе- ризуется изменяемым соотношением диаметрально-длинновых параметров. У деталей с одним вырожденным или гиперболизированным размером число вариантов зажима сокращается. Например, деталь типа мембраны можно зажимать только по плоскости, так как толщина (длина) стремится к нулю и, наоборот, пруток или проволоку нужно зажимать и поддерживать вдоль большего размера, а для исключения прогибов — в двух и более местах. При синтезе структур и схем зажимных патронов целесообразно применять дифференциально-морфологи ческий метод [541, представляющий собой развитие и комбинацию известных (331.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
