Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Эксцентриковый зажим является зажимным элементом усовершенствованных конструкции. Эксцентриковые зажимы (ЭЗМ) используются для непосредственного зажима заготовок и в сложных зажимных системах.

Ручные винтовые зажимы просты по конструкции, но имеют существенный недостаток — для закрепления детали рабочий должен выполнить большое количество вращательных движений ключом, что требует дополнительных затрат времени и усилий и в результате снижает производительность труда.

Приведенные соображения заставляют, там где это возможно, заменять ручные винтовые зажимы быстродействующими.

Эксцентриковый зажим хотя и отличается быстродействием, но не обеспечивает большой силы зажима детали, поэтому его применяют лишь при сравнительно небольших силах резания.

Преимущества:

  • простота и компактность конструкции;
  • широкое использование в конструкции стандартизованных деталей;
  • удобство в наладке;
  • способность к самоторможению;
  • быстродействие (время срабатывания привода около 0.04 мин).

Недостатки:

  • сосредоточенный характер сил, что не позволяет применять эксцентриковые механизмы для закрепления нежестких заготовок;
  • силы закрепления круглыми эксцентриковыми кулачками нестабильны и существенно зависят от размеров заготовок;
  • пониженная надежность в связи с интенсивным изнашиванием эксцентриковых кулачков.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Рис. 113. Эксцентриковый зажим: а — деталь не зажата; б — положение при зажатой детали

Конструкция эксцентрикового зажима

Круглый эксцентрик 1, представляющий собой диск со смещенным относительно его центра отверстием, показан на рис. 113, а. Эксцентрик свободно устанавливается на оси 2 и может вращаться вокруг нее. Расстояние е между центром С диска 1 и центром О оси называется эксцентриситетом.

К эксцентрику прикреплена рукоятка 3, поворотом которой осуществляется зажим детали в точке А (рис. 113, б). Из этого рисунка видно, что эксцентрик работает как криволинейный клин (см. заштрихованный участок). Во избежание отхода эксцентриков после зажима они должны быть самотормозящим и. Свойство самоторможения эксцентриков обеспечивается правильным выбором отношения диаметра D эксцентрика к его эксцентриситету е. Отношение D/e называется характеристикой эксцентрика.

При коэффициенте трения f = 0,1 (угол трения 5°43′) характеристика эксцентрика должна быть D/e ≥ 20 ,а при коэффициенте трения f = 0,15 (угол трения 8°30′)D/e ≥ 14.

Таким образом, все эксцентриковые зажимы, у которых диаметр D больше эксцентриситета е в 14 раз, обладают свойством самоторможения, т. е. обеспечивают надежный зажим.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Рисунок 5.5 — Схемы для расчета эксцентриковых кулачков: а – круглых, нестандартных; б- выполненных по спирали Архимеда.

В состав эксцентриковых зажимных механизмов входят эксцентриковые кулачки, опоры под них, цапфы, рукоятки и другие элементы. Различают три типа эксцентриковых кулачков: круглые с цилиндрической рабочей поверхностью; криволинейные, рабочие поверхности которых очерчены по спирали Архимеда (реже – по эвольвенте или логарифмической спирали); торцевые.

Круглые эксцентрики

Наибольшее распространение, из-за простоты изготовления, получили круглые эксцентрики.

Круглый эксцентрик (в соответствии с рисунком 5.5а) представляет собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси, смещенной относительно геометрической оси эксцентрика на величину А, называемой эксцентриситетом.

Читайте также:  Проволочно вырезные эрозионные станки

Криволинейные эксцентриковые кулачки (в соответствии с рисунком 5.5б) по сравнению с круглыми обеспечивают стабильную силу закрепления и больший (до 150°) угол поворота.

Материалы кулачков

Эксцентриковые кулачки изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0.8…1.2 мм и закалкой до твердости HRCэ 55-61.

Виды эксцентриковых зажимов

Эксцентриковые кулачки различают следующих конструктивных исполнений: круглые эксцентриковые (ГОСТ 9061-68), эксцентриковые (ГОСТ 12189-66), эксцентриковые сдвоенные (ГОСТ 12190-66), эксцентриковые вильчатые (ГОСТ 12191-66), эксцентриковые двухопорные (ГОСТ 12468-67).

Практическое использование эксцентриковых механизмов в различных зажимных устройствах показано на рисунке 5.7

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Рисунок 5.7 — Виды эксцентриковых зажимных механизмов

Расчет эксцентриковых зажимов

Исходными данными для определения геометрических параметров эксцентриков являются: допуск δ размера заготовки от ее установочной базы до места приложения зажимной силы; угол a поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения; потребная сила FЗ зажима детали. Основными конструктивными параметрами эксцентриков являются: эксцентриситет А; диаметр dц и ширина b цапфы (оси) эксцентрика; наружный диаметр эксцентрика D; ширина рабочей части эксцентрика В.

Расчеты эксцентриковых зажимных механизмов выполняют в следующей последовательности:

Расчет зажимов со стандартным эксцентриковым круглым кулачком (ГОСТ 9061-68)

1. Определяют ход hк эксцентрикового кулачка, мм.:

Если угол поворота эксцентрикового кулачка не имеет ограничений (a ≤ 130°), то

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

где δ — допуск размера заготовки в направлении зажима, мм;

D гар = 0,2…0,4 мм – гарантированный зазор для удобной установки и снятия заготовки;

J = 9800…19600 кН/м жёсткость эксцентрикового ЭЗМ;

D = 0,4. 0,6 мм – запас хода, учитывающий износ и погрешности изготовления эксцентрикового кулачка.

Если угол поворота эксцентрикового кулачка ограничен (a ≤ 60°), то

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

2. Пользуясь таблицами 5.5 и 5.6 подбирают стандартный эксцентриковый кулачок. При этом должны соблюдаться условия: Fз max и h кh (размеры, материал, термическая обработка и другие технические условия по ГОСТ 9061-68. Проверять стандартный эксцентриковый кулачок на прочность нет необходимости.

Таблица 5.5 -Стандартный круглый эксцентриковый кулачок (ГОСТ 9061-68)

Эксцентриковые зажимы, в противоположность винтовым, яв­ляются быстро-действующими. Достаточно повернуть рукоятку такого зажима менее чем на 180°, чтобы закрепить заготовку.

Схема действия эксцентрикового зажима показана на рисунке 9.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Рисунок 9 – Схема действия эксцентрикового зажима

При повороте рукоятки радиус поворота эксцентрика увели­чивается, зазор между ним и деталью (либо рычагом) умень­шается до нуля; зажим заготовки производится за счет даль­нейшего «уплотнения» системы: эксцентрик — деталь — приспо­собление.

Для определения основных размеров эксцентрика следует знать величину усилия зажима заготовки Q, оптимальный угол поворота рукоятки для зажима заготовки Эксцентриковый зажим своими руками из металла, допуск на толщину закрепляемой заготовкиЭксцентриковый зажим своими руками из металла.

Если угол поворота рычага неограничен (360°), то величину эксцентриситета кулачка можно определить по уравнению

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

где S1 —установочный зазор под эксцентриком, мм;

S2—запас хода эксцентрика, учитывающий его износ, мм;

Эксцентриковый зажим своими руками из металла—допуск на толщину заготовки, мм;

Q – усилие зажима заготовки, Н;

L жесткость зажимного устройства, Н/мм (характери­зует величину отжима системы под воздействием за­жимных сил).

Читайте также:  Изготовление элементов художественной ковки

Если угол поворота рычага ограничен (менее 180°), то вели­чину эксцентриситета можно определить по уравнению

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Радиус наружной поверхности эксцентрика определяется из условия самоторможения: угол подъема эксцентрика Эксцентриковый зажим своими руками из металла, состав­ленный зажимаемой поверхностью и нормалью к радиусу его вращения, всегда должен быть меньше угла трения, т. е.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла(f=0,15 для стали),

где D и R—соответственно диаметр и радиус эксцентрика.

Усилие зажима заготовки можно определить по формуле

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

где Р — усилие на рукоятке эксцентрика, Н (принимается обычно

Эксцентриковый зажим своими руками из металла–углы трения между эксцентриком и деталью, меж­ду цапфой и опорой эксцентрика;

Для приближенного расчета усилия зажима можно восполь­зоваться эмпирической формулой QЭксцентриковый зажим своими руками из металла12 Р (при t=(4—5)R и Р=150 Н).

Сложнее, чем показано выше, рассчитываются экс­центрики с эвольвентной кривой, у которой угол подъема всегда неизменен, а также с кривой, очерчи­ваемой спиралью Архимеда, у которой угол подъема по мере поворота рукоятки уменьшается.

Некоторые из используе­мых в приспособлениях эксцентриковых зажимов показаны на рисунке 10.

Очень часто зажим заго­товок непосредственно эксцентриком производить нерацио­нально, поскольку величина эксцентриситета (величина под­жима) составляет лишь несколько миллиметров. Гораздо целесообразнее сочетать эксцентриковые зажимы с рычажными или какими-либо другими, либо проектировать их откидными.

К какой категории относятся эксцентриковые зажимы с точки зрения быстродействия?

Что следует знать для определения основных размеров эксцентрика?

Почему очень часто зажим заготовок непосредственно эксцентриком производить нерационально?

Эксцентриковый зажим своими руками из металлаЭксцентриковый зажим своими руками из металла

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

а,в — для поджатая плоских заготовок; б — для крепления плоских заготовок с помощью качающегося коромысла; г — для стягивания обечаек с помощью гибкого хомута

Рисунок 10 – Примеры различных по конструкции эксцентриковых зажимов

Лекция 6 Рычажные зажимы

Рычажные зажимы достаточно широко применяются в сборочно-сварочных приспособлениях, чаще всего для закрепления листовых заготовок, расположенных горизонтально. Такие за­жимы являются быстродействующими, создают большие уси­лия прижима, величину которых при необходимости можно регулировать в достаточно широких пределах с помощью пру­жинных амортизаторов. Конструкции этих зажимов легко мож­но нормализовать, обеспечивая тем самым универсальность их применения.

Недостатком рычажных систем является возможность слу­чайного, а при плохой конструкции и самопроизвольного рас­крывания захватов. Поэтому применять такие прижимы следует лишь тогда, когда случайное раскрепление заготовки не при­ведет к .аварии или опасности для работающих. Уменьшить воз­можность случайного раскрытия рычажного прижима можно пу­тем применения массивных рукояток, сила тяжести которых в рабочем положении имеет то же направление, что и усилие рабочего, прикладываемое к рукоятке при закреплении детали. Еще более повышают надежность рычажных систем различ­ные фиксирующие устройства: щеколды, замки и т. п. Схема действия рычажной системы показана на рисунке 1. Прижим состоит из стойки 1, на которой с помощью паль­ца 2 крепится ручка-скоба 3. К последней через соединитель­ные планки 4, сидящие на осях 5, шарнирно присоединен ры­чаг 6, сидящий на оси 7 и имеющий регулируемый упор 8 (установленный вылет упора 8 фиксируется контргайкой ). Ход ручки-скобы ограничивается упором 10. При откидывании ручки 3 вправо вокруг неподвижного шарнира 2 звено 4 при­поднимает рабочей рычаг 6, допуская установку собираемой де­тали. При обратном движении рукоятки происходит зажатие заготовки.

Читайте также:  Печь в парную на дровах

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Рисунок 11 – Схема действия рычажного прижима

Винт 8 служит для изменения установочного зазора (для возможности подрегулирования силы прижатия при изменении толщины закрепляемых заготовок или износа прижима).

Расчет величины силы зажатия, зависящей от схемы рычаж­ной системы, ведется по правилу плеч (можно воспользоваться также графоаналитическим методом—построением силовых многоугольников).

Для рычагов 1-го рода (рисунок 12, а) и 2-го рода (рисунок 12, б) расчет зажимного усилия Q можно вести по уравнениям:

Эксцентриковый зажим своими руками из металла—для рычагов 1-го рода;

Эксцентриковый зажим своими руками из металла—для рычагов 2-го рода,

где Р—усилие, прикладываемое к концу рукоятки, Н;

a — ведущее плечо рычага;

b приводимое плечо рычага;

f— коэффициент трения в шарнире;

rрадиус пальца шарнира.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

а—1-го рода; б — 2 го рода

Рисунок 12 – Схема рычагов

Для более сложных механизмов усилие зажима зависит так­же от угла Эксцентриковый зажим своими руками из металла—угла «наклона» рычагов (рисунок 13). Наибольшая величина силы зажатия обеспечивается при углах наклона, близких к нулю.

Рычажные зажимы, как правило, используются в сочетании с другими, образуя более сложные рычажно-винтовые, рычажно-пружинные и другие усилители, позволяющий трансформиро­вать либо величину силы прижатия, либо величину хода прижима, либо направление хода передаваемой силы. Такие усилите­ли по конструктивному оформлению могут быть весьма разно­образными.

Простые и функциональные f-образные струбцины, изготовленные своими руками, станут незаменимыми помощниками в вашей мастерской и позволят сэкономить немалые суммы на дорогостоящих зажимах, которых, как известно, много не бывает. Быстрозажимная струбцина кулачкового типа оптимальна для ситуаций, когда не требуется применять больших прижимных усилий: склейка узких или мелких деталей, кромок, фиксация заготовок и т.д.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Кулачковая струбцина работает по принципу классического ф-образного зажима. Она состоит из направляющей шины и двух губок: подвижной и неподвижной. Зафиксировав заготовку в губках и повернув кулачок на 90 °, инструмент обеспечит прочный и надежный зажим. Самодельную струбцину не составит труда изготовить своими руками в домашних условиях, имея минимум инструментов и расходных материалов.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Предлагаемый чертеж струбцины и деталировка являются базовым ориентиром. Конструкция изделия такова, что можно не зацикливаться на материалах и габаритах, изменяя их под свои потребности. Шину можно сделать как из металла, так и дерева. Также вы можете варьировать длину и ширину губок, для увеличения глубины захвата струбцины. Вместо металлических штифтов допускается использование заклепок или небольших болтов. Подвижная и неподвижная губки являются зеркальным отображением друг друга, поэтому эти детали удобно изготавливать серийно, сразу по несколько штук.

Эксцентриковый зажим своими руками из металла

Изготовив своими руками комплект зажимов и незамысловатые деревянные упоры, изображенные на фото, вы получите эффективную угловую струбцину, которая станет незаменимым помощником при склейке идеальных рамок.