Мы будем рассматривать расчёт сил зажима для первого, наиболее общего случая.

При конструировании новых приспособлений расчёт сил зажима может быть сведён к решению задачи статики на равновесие заготовки под действием приложенных к ней внешних сил. Внешние силы приложенные к заготовке, - это силы резания, объемные силы /вес заготовки, центробежные силы и силы инерции/, силы зажима, реакции опор, силы трения. Если силы резания при расчёте сил зажима учитываются всегда, то объемные – только для определённых условий обработки. В частности, вес заготовки действует и учитываются при её установке на вертикальные и наклонно расположенные элементы. Центробежные силы возникают и учитываются в процессе обработки при смещении центра тяжести заготовки относительно её оси вращения. Силы инерции возникают и имеют существенное значение в двух случаях: когда заготовка совершает возвратно-поступательное движение/при строгании/; при резком изменении скорости вращательного движения. Силы трения и сопротивления, возникающие при движении заготовки в процессе обработки и отводе рабочего инструмента, /например, силы трения в центрах, при выводе сверла из просверленного отверстия и др./ часто не учитываются из-за незначительной их величины по сравнению с другими силами.

При расчётах следует принимать наибольшие силы зажима, получаемые для самого неблагоприятного расположения сил, действующих на заготовку в процессе обработки на конкретно рассматриваемой схеме базирования и закрепления.

Вместе с тем следует учитывать, что необоснованное увеличение сил зажима приводит к росту погрешностей, возникающих при установке и закреплении заготовок, а также к снижению точности обработки.

Для равновесия твёрдого тела, находящегося под действием пространственной системы сил, порознь должны равняться нулю алгебраической суммы проекций всех сил на каждую из трёх координатных осей и алгебраические суммы моментов всех сил относительно каждой из этих осей. Указанные шесть уравнений статики могут быть записаны в таком виде:

где , -соответственно сумма проекций всех сил относительно координатных осей ox; oy; oz;

n-число сил, входящих в расчётную схему;

-соответственно алгебраические суммы моментов всех сил относительно осей ox, oy, oz.

Для обеспечения надёжности зажима и учёта динамики процесса резанья и расчетные формулы вводится коэффициент запаса К. Нахождение его величин и зависимости от условий обработки будет рассмотрено ниже.

При определении потребных сил зажима в случаях, когда силы резанья совпадают с ними по направлению, и когда необходимо учитывать упругие характеристики зажимных устройств. Из этих условий применяемые в приспособлениях зажимные устройства разделяются на две основные группы.

К первой группе относятся устройства, упругие зажимы которых прямо пропорциональны приложенным к ним усилиям. Эти устройства имеют в своём составе самотормозящие механизмы /винтовые, клиновые, безроликовые, эксцентриковые/ с ручным или механизированным приводом. В случае приложения к таким зажимам дополнительной силы их упругие отжимы будут изменятся по линейному / или близкому к нему / закону в направлении действия прикладываемых сил и пропорционально изменению последних.

К устройствам второй группы относятся пневматические, гидравлические и пневмогидравлические механизмы прямого действия. При использовании устройств этого типа с промежуточными звеньями без самоторможения зажимной элемент в первый период отжимается по линейному закону за счёт упругих деформаций звеньев, затем, при возрастании силы до определённых значений, он может резко переместиться.

Жёсткость системы зажимных элементов может быть определена из зависимостей, приведённых [].

При использовании устройства первой группы и в случае, когда часть сил резания по направлению совпадает силами зажимами, потребные силы зажима следует рассчитывать из условия равновесия заготовки при действии сил, стремящихся сместить ее, и силы противодействующих сдвигу. Последние возникают в результате действия перераспределенных реакций зажимных элементов и опор.

В результате расчета зажимных устройств определяются размеры их элементов/плечи рычагов, диаметры резьб, размеры эксцентриков и др./ и соотношение обеспечиваемых сил зажима и сил ,действующих на механизм со стороны привода. Такой расчет используется при конструировании новых приспособлений и может носить проверочный характер и в случае анализа существующих приспособлений или зажимных устройств.

Привод рассчитывается как с целью определения его размеров / длины приводных рукояток, диаметров цилиндров и т.п./, так и с целью проверки соответствия уже имеющегося привода заданным требованиям по развиваемой силе /моменту/ на штоке /на валу/.

Схема силового расчёта в общем виде показана на рис.?

Зажимные устройства не используются в случаях, когда силы резания весьма малы по сравнению с весом заготовок и силами трения, а также в случаях, когда по своему направлению силы резания способствуют закреплению заготовки.