Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание на дипломный проект.

Аннотация.

Вступление.

1. Исходная информация для разработки дипломного проекта.

2. Сравнительный анализ способов обработки и существующих конструкций станков аналогичного предназначения.

2.1 Анализ маршрутного технологического процесса изготовления данной детали.

2.2 Разработка технологических переходов, выполняемых на проектируемом станке.

2.3 Обзор особенностей аналогичных станков.

2.4 Особенности компоновки.

3. Обоснование разрабатываемой конструкции.

4. Описание спроектированного станка/

5. Расчеты конструкции.

5.1 Кинематические расчеты.

5.2 Расчеты на мощность.

5.3 Расчет работоспособности зубчатых передач и шпоночных соединений коробки.

6. Расчет шпинделя многошпиндельной коробки.

7. Разработка технологического процесса обработка детали.

8. Расчет приспособления.

9. Охрана труда.

10. Экономика и организация производства.

11. Экспериментальное исследование термодинамического состояния токарного станка с ЧПУ.

Заключение.

Список использованной литературы.

Вступление

В основу разработок различных конструкций агрегатных станков положено агрегатирование -- метод конструирования машин из унифицированных и стандартизованных элементов, различное сочетание которых предопределяет их обратимость -- возможность переналадки, что приводит к обеспечению нового технологического назначения.

Агрегатирование позволяет путем различных сочетаний унифицированных сборочных единиц и деталей переналаживать агрегатные станки для перехода с обработки одной детали на обработку другой.

Агрегатные станки, полностью отвечая своему технологическому назначению как специальные станки, вместе с тем могут быть изготовлены наиболее производительными и экономичными методами по сравнению с прежними конструкциями подобных станков.

Агрегатирование металлорежущих станков обеспечивает:

-сокращение сроков и стоимости проектирования и изготовления станков;

-обратимость и гибкость станков -- возможность их переналадки применительно к изменению конструкций обрабатываемых деталей;

-увеличение концентрации операций;

-автоматизацию технологического цикла;

-расширение границ использования их по сравнению с теми масштабами производства, в которых ранее было целесообразно и рентабельно применять узкоспециальные станки.

Расширение работ по унификации элементов агрегатных станков позволяет машиностроительным предприятиям самим проектировать и изготовлять металлорежущее оборудование. В настоящее время произведена унификация силовых головок, делительных столов, станин, стоек, из которых компонуются агрегатные станки различного габарита.

Производство агрегатных станков из стандартизованных сборочных единиц и деталей значительно повышает надежность их работы, облегчает ремонт и обслуживание оборудования.

Поскольку агрегатные станки состоят из большого количества однотипных сборочных единиц и деталей, появляется возможность изготавливать их на высокопроизводительном оборудовании. Допускается, что каждый станок -- это единственный в своем роде образец, не похожий на другие, но для изготовления сотен таких станков нужны тысячи одинаковых узлов.

1. Исходная информация для разработки дипломного проекта

Исходной информацией для разработки данного дипломного проекта является чертеж детали, и годовая программа выпуска.

Деталь - крышка подшипника дифференциала грузового автомобиля КрАЗ. Материал - серый чугун марки СЧ 21-40.

Годовая программа выпуска - 100000шт.

Тип производства - крупносерийное.

2. Сравнительный анализ способов обработки и существующих конструкций станков аналогичного предназначения

2.1 Анализ маршрутного технологического процесса изготовления данной детали

Маршрутный техпроцесс изготовления детали.

№ операции	Наименование операции	Содержание перехода
005	Заготовительная	Заготовка - отливка
010	Фрезерная	Фрезерование опорной поверхности в размер 64-0,74
015	Сверлильная	Сверление 2-х ступенчатых отверстий 23/23,5
020	Фрезерная	Фрезерование опорной поверхности в размер 103±0,44
025	Сверлильная	Сверление 2-х отверстий М8-6Н
030	Контрольная	Контроль размеров и предельных отклонений

2.2 Разработка технологических переходов, выполняемых на проектируемом станке

Проектируемый станок предназначен для обработки 2-х ступенчатых отверстий 23/23,5 мм с межцентровым расстоянием 190 мм.

С помощью проектируемого станка можно сверлить, зенкеровать или развертывать отверстия. Разрабатываемая коробка предназначена для зенкерования 2-х ступенчатых отверстий 23/23,5 мм с межцентровым расстоянием 190 мм, однако с ее помощью можно также сверлить и развертывать отверстия после соответствующей переналадки и смены режущего инструмента.

Это существенно повышает производительность и точность обработки, снижает производственную площадь, которую занимают универсальные станки, производящие эту же операцию.

2.3 Обзор особенностей аналогичных станков

Существует много разновидностей агрегатных станков. По конструктивному признаку агрегатные станки подразделяют на однопозиционные и многопозиционные.

Однопозиционные станки предназначены для обработки таких деталей, у которых одна или несколько поверхностей подвергаются только одному технологическому переходу (например, сверление, зенкерование или фрезерование) Такие станки проектируют в том случае, когда поверхности, детали можно обработать без перемещения ее от одних режущих инструментов к другим, причем обработка производится в одном неизменном положении детали. Обработка поверхностей в однопозиционных станках может выполняться одновременно всеми режущими инструментами В том случае, когда взаимное расположение поверхностей не позволяет производить одновременную обработку, ее осуществляют поочередно: сначала одной, а затем второй поверхности. На однопозиционных агрегатных станках обрабатывают мелкие детали (крестовины кардана, патрубки и т. д.), средние (корпуса вентилей, детали типа колец и валов) и крупные (корпуса, фланцы, крышки).

Примером однопозиционного станка может служить станок модели ХА 7321, изготовленный по заказу Харьковского моторостроительного завода «Серп и молот». На станке одновременно четырьмя гидравлическими головками ведется обработка отверстий в детали «Вал распределительный». В связи с тем, что время обработки и загрузки детали не совмещены, производительность станка относительно невелика -- 35 деталей в час.

Многопозиционные станки предназначены для таких деталей, обработка поверхностей которых производится за несколько технологических переходов. Например, для .получения отверстия необходимы следующие переходы: сверление, зенкерование черновое, зенкерование чистовое и развертывание. В таких станках обрабатываемые поверхности после выполнения одного технологического перехода *следует перемещать к режущему инструменту для последующей обработки. Для осуществления такой схемы обработки многопозиционные агрегатные станки подразделяются на:

- станки с круговым движением деталей в горизонтальной плоскости;

- станки с круговым движением деталей в вертикальной плоскости;

- станки с прямолинейным движением деталей.

Описанные выше станки модели ХА 8802, ХА 8900 и ХА 9406 могут служить примерами агрегатных станков с круговым движением деталей в горизонтальной плоскости.

В зависимости от мощности применяемых силовых головок агрегатные станки можно разделить на четыре типа:

- малогабаритные станки, в которых используются силовые головки с мощностью от 0,05 до 0,5 кВт;

- станки среднего габарита -- свыше 3,0 до 15 кВт;

- станки большого габарита -- свыше 15 до 50 кВт.

Строгого, ограниченного рамками приведенного разделения, конструктивного исполнения можно добиться не всегда, поэтому существуют такие конструкции агрегатных станков, где нашли применение силовые головки различной мощности.

2.4 Особенности компоновки

Компоновка станка зависит от количества и взаимного расположения обрабатываемых и базовых поверхностей в деталях, от требуемого класса точности и шероховатости мест обработки. Отличительными признаками компоновочных схем агрегатных станков является тип применяемой станины и расположение силовых головок по отношению к монтажной поверхности станины. Для компоновок агрегатных станков ХЗАС применяются станины прямоугольной и круглой форм. Станины прямоугольной формы, в свою очередь, изготовляются односторонними и двухсторонними.

На рис. 2.1 приведены типовые схемы компоновок агрегатных станков на прямоугольной односторонней станине. Схема а соответствует горизонтальному, схема б -- наклонному, схема е -- вертикальному и схема г -- комбинированному (вертикальному и горизонтальному) расположению силовых головок. На этом и последующих рисунках принято следующее обозначение: 1 -- силовая головка, 2 -- подкладка, 3 -- станина, 4 -- стойка, 5 -- место под установку приспособления или поворотно-делительного стола. Приведенные схемы применяются только в однопозиционных агрегатных станках. Схемы компоновок станков с использованием двухсторонних прямоугольных станин изображены на рис. 2.1.



а б

в г

Рис. 2.1. Схемы компоновок агрегатных станков конструкции СКБ АС на односторонней прямоугольной станине.

Эти схемы компоновки позволяют увеличивать концентрацию операций по сравнению с рассмотренными выше. Однако ими не исчерпывается все их многообразие. Например, компоновка станка модели ХА 7321 представляет собой что-то среднее между компоновками по рис. 2.1а и 2.1б.

3. Обоснование разрабатываемой конструкции

Использование агрегатных станков при максимальной концентрации операций позволяет во много раз уменьшить время обработки деталей. Поэтому без такого металлорежущего оборудования не обходится ни одно массовое и крупносерийное производство

Широкое применение агрегатные станки нашли на автомобильных и тракторных заводах, в приборостроении и сельскохозяйственном машиностроении, на предприятиях угольной и нефтяной промышленности, в транспортном машиностроении, а также в промышленности, производящей товары народного потребления.

На агрегатных станках могут выполняться следующие виды операций: сверление, зенкерование, разворачивание, резьбонарезание (метчиками и плашками), цекование, точение (растачивание, обтачивание поверху, подрезание торцов), фрезерование, шлифование деталей из различных материалов (металлов, сплавов и неметаллов) и всевозможной конфигурации. Детали могут быть различных габаритов и конструктивных форм, различные по требованию к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей и т. д.

Типичным представителем агрегатных автоматов является станок модели ХА 8802, выпущенный Харьковским заводом агрегатных станков по заказу Киевского мотоциклетного завода. Станок оснащен пятью кулачковыми силовыми головками модели ГС05 с двухшпиндельными насадками и предназначен для обработки детали «Палец сцепления». На нем выполняются операции: сверление, зенкерование, подрезка торца и нарезание резьбы. Автоматическую ориентацию и подачу заготовок простой формы осуществляет двухручьевой вибробункер с помощью двух лотков, связанных с двухместными зажимными приспособлениями, которые размещены на поворотном делительном столе. Производительность станка -- 300 деталей в час, что обеспечивает годовой экономический эффект до 40 тысяч грн.

Для обработки деталей сложной формы относительно небольших габаритов, ориентация которых представляет значительные трудности, применяется метод магазинной загрузки на станках -- автоматах с магазинным устройством модели ХА8900. Над станиной, на которой установлены силовые головки, смонтировано спиральное магазинное устройство, обеспечивающее автоматическое питание станка заготовками в течение 0,5 часа. С такой периодичностью оператор должен догружать магазин станка новыми заготовками. Производительность станка -- 80 деталей в час.

Для деталей сложной формы и значительных габаритов, автоматическая загрузка которых нецелесообразна, используются полуавтоматические станки, подобные станку модели ХА 9406 для обработки вентилятора электродвигателя. На нем выполняются операции: черновое и чистовое растачивание, снятие фасок в центральном отверстии и подрезка торцов, сверление и нарезание резьбы в двух других отверстиях. Станок оснащен одной выносной (внецикловой) позицией, на которой производится подрезка торца и снятие фаски после переустановки детали. Производительность станка -- 50 деталей в час, годовой экономический эффект -- до 11 тысяч грн.

4. Описание спроектированного станка

В качестве примера для проектирования выбираем агрегатно-сверлильный станок модели АБ1595, который предназначен для обработки подобных деталей с помощью закрепления на нем соответствующих многошпиндельных насадок.

Станок состоит из следующих основных частей (рис. 4.1.): 1 - силовая головка, которая сообщает многошпиндельной коробке основное (вращение шпинделей), и вспомогательное движение (быстрый подвод - отвод инструмента, рабочая подача); 2 - стойка, которая определяет взаимное расположение основных узлов станка, и их взаимное перемещение; 3 - многошпиндельная коробка, которая является сменным механизмом, и проектируется для обработки каждой детали отдельно (или применяется переналаживаемая насадка для соответствующего типоразмера детали); 4 - основание, которое служит для установки станка на пол цеха и закрепления на нем всех остальных частей и механизмов; 5 - стол, на который крепится приспособление для ориентирования и закрепления обрабатываемой детали.



рис. 4.1. Основные узлы агрегатно-сверлильного станка.

Многошпиндельные насадки (коробки) предназначены для одновременной обработки нескольких отверстий с параллельными осями одной силовой головкой. Они используются для сверления, развертывания, зенкерования, нарезания резьбы и других аналогичных технологических операций.

В зависимости от формы корпуса насадки имеют несколько исполнений. Исполнение насадки выбирается в каждом отдельном случае в зависимости от числа шпинделей, их расположения и расстояния между ними. Число шпинделей зависит от количества отверстий, подлежащих обработке в детали, их размеров и видов обработки и ограничивается размерами режущих инструментов, максимально допустимыми для силовой головки крутящим моментом и осевым усилием.

Расположение шпинделей диктуется расположением отверстий в обрабатываемой детали и может быть любым в пределах размеров корпуса насадки. Наименьшее возможное расстояние между осями шпинделей насадки ограничивается размерами подшипников.

Кинематическая схема.

Кинематическую схему 2-шпиндельной коробки выбираем таким образом, чтобы вращающий момент на шпиндели передавался от одной центральной шестерни. К центральной шестерне вращение от вала силовой головки передается через понижающий редуктор, расположенный в одном корпусе с коробкой.

рис. 4.1. Кинематическая схема 2-шпиндельной коробки.

5. Расчеты конструкции

5.1. Кинематические расчеты

5.1.1 Кинематический расчет передачи от центрального колеса к шпинделям

Так, как шестерни шпинделей расположены в одной плоскости, то геометрические параметры шпиндельных шестерен выбираем исходя из условия незацепления шестерен.

Расстояние между соседними шпинделями определяем из чертежа детали, оно равняется 190 мм. Следовательно, диаметр вершин зубьев шпиндельных шестерен должен быть не более 190 мм. Передаточное число от раздаточного вала к шпинделям принимаем равным 1. Следовательно, межосевое расстояние между шпинделем и раздаточным валом будет не более 190 мм.

Исходя из известного межосевого расстояния, по рекомендациям [2, ст. 36] принимаем модуль зубчатого зацепления m в интервале (0,010,02)m. Следовательно, модуль будет находиться в интервале 1,93,8. Принимаем m=3мм, тогда зубьев шпиндельной шестерни:

принимаем zш=60. Тогда число зубьев раздаточного колеса zК будет равно:

zК=zш=60

Частота вращения раздаточного вала:

nР= nш=200 мин-1

5.1.2 Кинематический расчет передачи от центрального колеса к шпинделям

Передаточное число редуктора коробки

uр= nд/ nР=730/200=3,65

Передаточные числа между валами редуктора для уменьшения количества разных шестерён принимаем одинаковыми, равными

uр1=uр=3,65=1,91.

Исходя из принятого модуля центрального зацепления, учитывая, что передачи редуктора менее нагружены, принимаем модуль передач редуктора одинаковым для всех передач m=3 мм.

Принимаем число зубьев шестерни zш=40, тогда число зубьев колеса будет равно:

zК=zш uр1=401,91=76

5.1.3 Основные геометрические параметры зубчатых колес

Основные геометрические параметры зубчатых колес определяем по формулам

Делительный диаметр: d=mz;

Диаметр вершин зубьев: da=m(z+2)

Диаметр впадин зубьев: df=m(z-2,5)

Межосевое расстояние: aw=0,5m(z1+z2)

5.1.2.1 Геометрические параметры передач редуктора

Делительный диаметр шестерни: d=340=120 мм;

Диаметр вершин зубьев шестерни: da=3(40+2)=126 мм

Диаметр впадин зубьев шестерни: df=3(40-2,5)=112,5 мм

Делительный диаметр колеса: d=376=228 мм;

Диаметр вершин зубьев колеса: da=3(76+2)=234 мм

Диаметр впадин зубьев колеса: df=3(76-2,5)=220,5 мм

Межосевое расстояние: aw=0,51,5(40+76)=174 мм

5.1.2.2 Геометрические параметры центральной передачи

Делительные диаметры шестерни и колеса: d=360=180 мм;

Диаметры вершин зубьев шестерни и колеса: da=3(60+2)=186 мм

Диаметры впадин зубьев шестерни и колеса: df=3(60-2,5)=172,5 мм

Межосевое расстояние: aw=0,51,5(60+60)=180 мм

Результаты расчета приводим в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Основные геометрические параметры зубчатых колес.

Шестерня	Число зубьев z	Модуль m, мм	Делительный диаметр d мм	Диаметр вершин зубьев da, мм	Диаметр впадин зубьев df, мм	Передаточное число u	Межосевое расстояние aw, мм	Чистота вращения вала n,мин-1	Ширина зубчатого венца, b, мм
Z1	40	3	120	126	112,5	1,91	174	730.00	25
Z2	76		228	234	220,5			382,2
Z3	40	3	120	126	112,5	1,91	174
Z4	76		228	234	220,5			200,1
Z5	60	3	180	186	172,5	1	180
Z6	60		180	186	172,5

5.2 Расчеты на мощность, определение передаваемой мощности и крутящих моментов

Определяем мощность резания по формуле:

[9. ст. 126]

где:

Nтабл =1,4 кВт - мощность резания по таблице;

KN =1,25 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

V=16 м/мин - скорость резания.

Следовательно, мощность передаваемая шпинделем Nшп=Nрез=0,3 кВт.

Мощность, передаваемая центральным валом:

Nц=nNшп/зшп

где:

n = 2 - количество шпинделей;

зшп= зоп ззп - КПД шпинделя;

зоп =0,98 - КПД подшипниковых опор шпинделя;

ззп =0,97 - КПД зубчатой передачи.

зшп =0,980,97=0,95

Nц=20,3/0,95=0,63 кВт

Крутящий момент, передаваемый центральным валом:



Крутящий момент, передаваемый первым валом редуктора:

Мкр1=Мкрц / uр зр

где:

uр = 1,912 - передаточное число редуктора;

зр = з2 оп з2 зп - КПД редуктора коробки.

зр =0,982 0,972 =0,9

Мкр1=30,1/(1,9120,9)=9,17 Нм

Мощность на первом валу редуктора коробки:

.

Мощность электродвигателя силовой головки станка Nc=3 кВт, что соответствует требуемой мощности.

5.3 Расчет работоспособности основных элементов и соединений коробки

5.3.1 Проверочный расчет валов коробки

Наиболее нагруженным является центральный вал коробки, поэтому проверочные расчеты выполняем для этого вала.

Проверочный расчет на кручение:

где:

Мкр=30,1 Нм - крутящий момент, передаваемый валом;

d=40 мм - диаметр вала;

[фк]=40 МПа - допускаемые напряжения на кручение для валов из стали 45 с диаметром 40 мм.

Условие прочности на кручение выполняется.

5.3.2 Проверочный расчет зубчатых передач коробки

Проверочный расчет по контактным напряжениям зубчатых колес [2]:

где:

aw=180 мм - межосевое расстояние;

Мкр=30,1 Нм - крутящий момент, передаваемый передачей;

u=1 - передаточное число передачи;

b=25 мм - ширина зубчатого венца;

КН= КНб КНв КНV - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку и неравномерность распределения нагрузки между зубьями и по ширине венца.

КНб =1,0 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между зубьями;

КНв =1,35 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине венца;

КНV =1,1 - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку.

КН=1,01,351,1=1,485



где:

=18HRC+150 = предел контактной выносливости при базовом числе циклов, МПа;

=1 - коэффициент долговечности;

=1,1 - коэффициент безопасности.

МПа

Проверочный расчет зубьев на выносливость при изгибе [2]:

где:

- окружная сила в зацеплении, Н;

KF= KFв KFv - коэффициент нагрузки;

KFв=1,15 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба;

KFv=1,25 - коэффициент динамичности.

KF=1,151,25=1,44

- коэффициент, учитывающий форму зуба

допускаемые напряжения на изгиб, МПа;

=550 Мпа - предел выносливости при отнулевом цикле;

[SF]= [SF]' [SF]” - коэффициент безопасности;

[SF]'=1,8 - коэффициент, учитывающий нестабильности свойств материала зубчатого колеса;

[SF]”=1,0 - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки.

[SF]=1,81,0=1,8

МПа

Проверочный расчет центральной передачи.

Проверочный расчет по контактным напряжениям

Проверочный расчет зубьев на выносливость при изгибе

Расчетные напряжения намного меньше допускаемых, следовательно, условие прочности выполняется и последующих расчетов на прочность не требуется.

5.3.3 Проверочный расчет шпоночных соединений коробки

Основным уравнением расчета шпоночных соединений является проверка работоспособности на смятие.

где Мкр - крутящий момент, передаваемый шпонкой, нм;

dв - диаметр вала, мм;

lp ; h ; t ; b - размеры шпонки;

[]см - предел прочности шпонки на смятие. Для стали 45 []см= 100МПа.

Наибольший крутящий момент передает шпонка на центральном валу, передающая вращение на центральное колесо. Размеры шпонки:

b=10 мм;

h=8 мм;

l=25 мм;

Условие прочности выполняется.

Остальные шпонки передают значительно меньший крутящий момент, или расположены на больших диаметрах при сравнимом моменте, поэтому проверочных расчетов не требуют.

7. Разработка технологического процесса обработка детали

7.1 Характеристика объекта производства

Сборочная единица коробки скоростей - Вал.

Вал представляет собой деталь простой цилиндрической ступенчатой формы.

С левой части вала находиться цилиндрическая шейка пов 11 необходимая для базирования на ней шестерни коробки скоростей. Далее за располагается цилиндрическая ступень пов 8. которой базируется радиальный подшипник. Следом располагается цилиндрическая пов.6 в торец которой по которой упирается подшипник. На данной ступени базируется прямозубая шестреня. Для установки левой опоры вала предусматриваем цилиндрическую ступень пов.3.

К наиболее точным поверхностям детали относится цилиндрические шейки пов.3, 8, выполняемые по JT6 и имеющего параметр шероховатости по Ra= 1,25 мкм, а также цилиндрические шейки пов.6, 11, на которых базируются шестерни коробки скоростей, выполняемые по JT6 и имеющего параметр шероховатости по Ra= 1,25 мкм.

К дополнительным поверхностям детали относятся торцовые поверхности вала пов 5, 7 выполняемые по JT12 и имеющего параметр шероховатости по Ra= 2,5 мкм.

К второстепенным поверхностям относятся фаски, канавки,.

К основной конструкторской базе вала относится поверхность 3, 8 изображенная на рисунке 7.1.1

К основным технологическим базам относятся центровые отверстия в торцах вала.

К основным измерительным базам относятся ось центров вала.

Среда работы детали картер наполненный маслом, охлаждение разбрызгивание масла.

Вал в сборочном узле работает на высоких скоростях вращения, передает значительный крутящий момент, а также работает в реверсивном цикле нагружения. В связи с перечисленными выше факторами деталь изготавливают из конструкционной легированной стали 40Х. Данная сталь имеет следующий химический состав и механические свойства, представленные в таблицах 7.1.1 и 7.1.2

Таблица 7.1.1 Химический состав стали 40Х

Углерод С, %	Кремний Si, %	Хром Сr, %	Марганец Mn, %	Фосфор Р, %	Сера S, %
				не более
0,360,44	0,170,37	0,81,1	0,50,8	0,04	0,04

Таблица 7.1.2 Механические свойства стали 40Х

Предел текучести т, мПа	Предел прочности т, мПа	Относительное удлинение , %	Относительное сужение , %	Ударная вязкость ан, Дж/см2	Твердость НВ
800	1000	10	45	60	241285



Рис 7.1 Эскиз вала

7.2 Анализ технологичности

Цель анализа - выявление недостатков конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технических требованиях. Оценка технологичности может быть двух видов: качественной и количественной.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Количественная оценка технологичности изделия осуществляется в том случае, если она существенно влияет на технологичность рассматриваемой конструкции.

Качественная оценка технологичности конструкции деталей.

Вал изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-81. Данная марка стали относиться к группе качественных конструкционных легированных сталей.

Применяется при изготовлении деталей; В улучшенном состоянии - шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и др. детали, работающие при температуре до 400°С; после закалки и низкого отпуска - червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.

Заменители Стали: 45Х, 35Х, 40ХН.

Технологические свойства

Температура ковки

Начала 1250, конца 860-800. Сечения до 200 мм охлаждаются в мульде, 201-300 мм - с печью.

Обрабатываемость резанием После закалки и отпуска при НВ < 241, K? тв.спл. = 0.75,

K? б.ст. = 0.65.

Сталь имеет достаточную прочность, хорошо подвергается обработке давлением (штампуется) и обладает высокой прокаливаемостью, прочностью и хорошо обрабатывается резанием. Учитывая условия работы детали в сборочном узле, ее служебное назначение и опираясь на перечисленные выше факторы, возможно, утверждать, что выбор материала детали сделан обосновано.

Обрабатываемые поверхности вала являются простыми по конфигурации, что обеспечивает применение высокопроизводительного оборудования. Деталь имеет хорошие базовые поверхности первичной механической обработки.

Большинство из поверхностей детали унифицировано, что допускает обработку стандартным режущим инструментом.

В целом деталь является технологичной, размеры на чертеже проставлены с учетом взаимосвязи конструкторских, технологических и измерительных баз и содержит необходимое количество дополнительных видов и разрезов.

Количественная оценка технологичности конструкции.

Количественная оценка технологичности конструкции.

1.Коэффициент унификации конструктивных элементов

[ 7 c. 33 ]

где Qуэ - количество унифицированных элементов

Qэ - общее количество элементов в детали

Таблица 7.2.1 Конструктивные элементы детали

№п/п	Наименование изделия и № чертежа	фаски	галтели	проточки	шлицы	шпоночные пазы	Всего
1	Вал	5	0	3	0	2	10
		5	0	3	0	2	10

2. Коэффициент применяемости стандартных обрабатываемых поверхностей .

[7 c. 33 ]

где: До.с ;Дм.о - соответственно число поверхностей детали , обрабатываемых стандартным инструментом и всех , подвергаемых механической обработке поверхностей.

3. Коэффициент обрабатываемости поверхностей

 [ 7 c. 33 ]

где: Дэ - общее число поверхностей детали.

4. Коэффициент использования материала.

где g = 1,4 кг - масса детали;

Q = 2,2 кг - масса заготовки.

5. Коэффициент точности обработки.

Для определения среднего квалитета точности составляем таблицу 1.4.2

Таблица 7.2.2 Средний квалитет точности

№п/п

Наименование изделия и № чертежа

Квалитет точности Тi

Среднее значение ITi

IT 6

IT 7

IT 8

IT 9

IT 10

IT 11

IT 12

IT 13

IT 14

IT 15

1

Вал

4

2

3

10

11.47

Средний квалитет точности определяется по формуле .

Коэффициент точности ;

Деталь технологична, если Кто>0,8

0,913 > 0,8 - условие выполняется

6. Коэффициент шероховатости поверхностей.

Для определения коэффициента шероховатости поверхностей составляет таблицу 1.4.3

Таблица 7.2.3 Расчет среднего параметра шероховатости

№п/п	Наименование изделия и № чертежа	Шероховатость Ra мкм.	Среднее значение Rai
		40	12,5	6,3	3,2	2,5	1,6	1,25	0,63
1	Вал		6	5	2	2		4		6.47

Средняя шероховатость

;

Коэффициент шероховатости.

;

Деталь технологична, если Кш<0,32

0,15 < 0,32 - условие выполняется.

Вывод: По всем основным показателям деталь является достаточно технологичной, имеет хорошие базовые поверхности, позволяет применять для их обработки современное оборудование и прогрессивные режимы резания.

7.3 Выбор типа заготовок

Выбор исходной заготовки в значительной степени влияет на характер технологического процесса механической обработки.

Выбрать заготовку - значит установить способ ее получения, наметить припуски на механическую обработку всех поверхностей, рассчитать размеры и выбрать допускаемые предельные отклонения. Чем больше исходная заготовка по форме и размерам приближенна к готовой детали, тем меньше потребуется затрат времени и средств на ее обработку .

Из принятых в машиностроении заготовок (проката, отливок, поковок) в качестве заготовки детали Вал, учитывая, что материал детали легированная конструкционная сталь, принимаем заготовку - штамповку.

В крупносерийном типе производства получить заготовку таким методом возможно для данной детали двумя конкурирующими способами.

1.Штамопвка на кривошипно-горячештамповочных прессах (КГШП).

2. Штамповка на горизонтально - ковочных машинах (ГКМ).

Выполним сравнение этих двух видов получения заготовок.

Составим таблицу 7.3.1. в которую заносим исходные данные для расчетов себестоимости заготовок по вариантам :

Таблица 7.3.1. Выбор метода получения заготовки.

№ п/п	Наименование показателей	Штамповка на КГШП	Штамповка на ГКМ
1	Вид заготовки	поковка	поковка
2	Класс точности	Т3	Т3
3	Группа сложности	3	2
4	Масса заготовки	2,45	2,2
5	Стоимость 1т заготовок	1350	1350
6	Стоимость 1т отходов	280	280

Стоимость заготовки получаемой штамповкой на ГКМ и КГШП можно определить по формуле.

Sзаг= (0,001Сі Q Kt Kc K Km Kn) - (Q - g) 0,001Sотх;

где Сі - базовая стоимость 1т заготовок [2. с. 33];

KТ Ї коэффициент зависящий от класса точности заготовки, [2 c. 39]

(KТ1 =0,9 , KТ2 =0,9 );

KС Ї коэффициент зависящий от группы сложности заготовки [2 c. 40]

(KС1 = 0,77, KС2 = 0,87);

K Ї коэффициент, зависящий от массы штамповки [2 c. 40]

(K1 = 1,0 , K2 = 1,0);

KМ Ї коэффициент зависящий от марки материала штамповки [2 c. 39]

(KМ1 = 1,18, KМ2 = 1,18);

KП Ї коэффициент учитывающий объем производства заготовок [2 c. 30]

(KП1 = 1,0, KП2 = 1,0);

g-масса готовой детали кг (g=1,4 кг)

Q - масса заготовки кг

Sотх- стоимость 1т отходов (Sотх=280,0 грн)

Sотх- стоимость 1т отходов

Стоимость заготовки получаемой на КГШП

Стоимость заготовки получаемой на ГКМ

Экономический эффект для составления способов получения заготовок, при которых технологический процесс механической обработки не меняется, можно определить по формуле:

Эз = (Sзаг 1 - Sзаг 2) Nгод

где Nгод = 10000 - годовая программа выпуска детали, шт.

Так как стоимость заготовки, получаемой на ГКМ меньше, то в качестве окончательного варианта получения заготовки вала принимаем штамповку на ГКМ.

Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) позволяет получать поковки массой 01-100 кг с максимальным диаметром 315 мм. Штамповка на ГКМ является одним из производительных способов и может быть рентабельной для определенного вида заготовок. Производительность до 400 поковок в час, Штамповка производится из прутков и труб горячекатаного металла повышенной точности до 4 метров и диаметром от 20 до 270 мм. Допуски и припуски на поковки, изготавливаемые на ГКМ, регламентируются ГОСТ 7505-89

Более совершенная конструкция штампов обеспечивает меньшую величину смещения половин штампа, уменьшение припусков (на 2030%) напусков, штамповочных уклонов (в 23 раза). Себестоимость поковок снижается на 1030%.

Параметры заготовки

Класс точности - Т3.(штамповка в закрытых штампах)

Группа стали - М1 (суммарная массовая доля легирующих элементов до 1,0 %).

Степень сложности - С2.

Конфигурация поверхности разъёма штампа П (плоская).

Исходный индекс 12.

Штамповочный уклон:

на наружной поверхности - не более 3 принимается 3;

7.4 Выбор и обоснование маршрутного технологического процесса

При разработке маршрутных технологических процессов механической обработки деталей исходим из таких основных направлений технологического проектирования:

в основу разрабатываемого маршрутного техпроцесса закладываем типовой технологический процесс обработки данного класса деталей;

используем данные об экономической точности обработки различных методов;

стремимся обрабатывать наибольшее количество поверхностей детали за одну установку, применив для этих целей различные полуавтоматы, агрегатные и специальные станки.

Выбор маршрутов обработки поверхностей деталей

Деталь вал помимо мех. обработки подвергается термической обработке.

Цель термической обработки - повышение износостойкости поверхности опорных шеек, что обеспечивает первоначальную точность детали в сборочном узле и более длительный период эксплуатации детали.

Данная деталь подвергается объемной закалке и отпуску для достижения твердости 241…286 HВ.

Пользуясь основными положениями технологии машиностроения и используя данные об экономической точности различных методов обработки поверхностей [11 с.53…56] . Составляем табл. 7.4.1, в которых указыв аем маршрут обработки поверхностей деталей

Таблица 7.4.1. Выбор методов обработки поверхности детали

Номер поверхности	Вид поверхности	Переход	Показатели качества	Маршрут обработки поверхности
			Квалитет точности	Шероховатость Ra, мкм
1; 13	Плоская	1	14	12,5	Фрезерование
2; 9; 12; 20, 21	Фаска	1	14	12,5	Точение черновое
3,8	Цилиндрическая	1 2 3 4	14 12 9 6	12,5 6,3 3,2 1,25	Точение черновое Точение чистовое Шлифование предварительное Шлифование окончательное
4, 15, 14	Цилиндрическая	1	12	6,3	Точение однократное
6	Цилиндрическая	1 2 3 4	14 12 9 6	12,5 6,3 3,2 1,25	Точение черновое Точение чистовое Шлифование предварительное Шлифование окончательное
7, 5,10	Плоская	1 2 3	14 12 11	12,5 6,3 2,5	Точение черновое Точение чистовое Шлифование
11	Цилиндрическая	1 2 3 4	14 12 9 6	12,5 6,3 3,2 1,25	Точение черновое Точение чистовое Шлифование предварительное Шлифование окончательное
16, 18	Плоская	1	9	3,2	Фрезерование
17, 19	Плоская	1	12	6,3	Фрезерование

7.4.2 Разработка маршрута мех. обработки типового представителя

При выборе маршрутного технологического процесса механической обработки детали стремимся принять такой вариант технологического процесса, который отвечал бы установленному типу производства. При этом за основу принимаем типовой технологический процесс обработки детали данного класса.

Пользуясь основными положениями технологии машиностроения, предусматриваем в первую очередь операции обработки базовых поверхностей, затем намечаем ряд черновых, чистовых и отделочных операций. При этом убеждаемся в правильности выбора технологических баз, в правильном чередовании технологических операций.

При разработке маршрутного технологического процесса механической обработки детали исходим из таких основных направлений технологического проектирования:

используем данные об экономической точности обработки различных методов;

стремимся обрабатывать наибольшее количество поверхностей детали за одну установку, применив для этих целей различные полуавтоматы, агрегатные и специальные станки.

Таблица7.4.2 Технологический процесс механической обработки вала

N операции	Код и наименова- ние операции	Содержание операции.	Оборудование, модель и наименование
005	4269 Фрезерно-центровальная	Фрезеровать торцы поверхн.1,13 с двух сторон одновременно; сверлить центровые отверстия в торцах одновременно	Фрезерно-центровальный МР-71-М
010	4117 Токарная	Копировальный суппорт Точить начерно шейки вала пов. 8,11 выдержав размеры . Поперечный суппорт подрезать торцы поверх 7,10	Токарный многорезцов.п/а 1Н713
015	4117 Токарная	Копировальный суппорт Точить начерно шейки вала пов.3,6 Поперечный суппорт подрезать торец поверхн.5	Токарный многорезцов.п/а 1Н713
020	4117 Токарная	Копировальный суппорт Точить начисто шейки вала 8, 11 точить фаски 12, 9, 21 выдержав размеры. Поперечный суппорт подрезать торцы поверхн. 7, 10 , точить канавки пов. 14,15	Токарный гидрокопир.п/а 1713
025	4117 Токарная	Копировальный суппорт Точить начисто шейки вала пов.3,6 Поперечный суппорт подрезать торец поверхн.5, точить канавки пов. 4	Токарный гидрокопир.п/а 1713
030	4271 Шпоночно-фрезерная	Фрезеровать шпоночный паз 16, 17 выдержав размеры и шероховатость .	Шпоночно-фрезерный п/а 692М
035	4271 Шпоночно-фрезерная	Фрезеровать шпоночный паз 18, 19 выдержав размеры и шероховатость .	Шпоночно-фрезерный п/а 692М
040	0130 Промывка
045	0200 Контроль
050	Термическая
055	4131 Круглошлифовальная	Шлифовать шейку вала поверхн.3 и подшлифовывать торец пов 5	Круглошлифовальный 3Т161
060	4131 Круглошлифовальная	Шлифовать шейку вала поверхн.8 и подшлифовывать торец пов 7	Круглошлифовальный 3Т161
065	4131 Круглошлифовальная	Шлифовать шейку вала поверхн.10 и подшлифовывать торец пов 11	Круглошлифовальный 3Т161
070	4131 Круглошлифовальная	Шлифовать шейку вала поверх 6 выдержав размеры и шероховатость .	Круглошлифовальный 3М151
075	0130 Промывка
080	0200 Контроль

7.5 Расчет и выбор припусков

Назначение оптимальных припусков на обработку заготовки имеет большое значение при проектировании техпроцесса. Увеличенные припуски увеличивают трудоёмкость механической обработки, отходы металла, расходы режущего инструмента, электроэнергии и др. Уменьшенные припуски увеличивают трудоемкость и себестоимость получения заготовки в заготовительном цехе.

Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков.

ГОСТы и таблицы позволяют назначать припуски независимо от технологического процесса детали и условия его осуществления и поэтому в общем случае являются завышенными, содержат резервы снижения расхода металла и трудоемкости изготовления детали.

Расчетно- аналитический метод определения припусков на обработку базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующего и выполняемого технологического процесса обработки поверхности. Значение припуска определяется методом дифференцированного расчета по элементам, составляющим припуск.

Применение расчетно-аналитического метода определения припусков сокращает отход металла в стружку по сравнению с табличными значениями, создает единую систему определения припуска на обработку и размеров деталей по техническим переходам и заготовки, способствует повышению технологической культуры производства

Произведем расчет припусков аналитическим методом на механическую обработку поверхности 35m6. Согласно принятому технологическому процессу обработки детали данный размер обрабатывается по следующим этапам.

Точение черновое

Точение чистовое

Шлифование предварительное

Шлифование окончательное

Для выполнения расчетов составим таблицу 7.5 в которую занесем выбранные элементы припуска.

Таблица 7.5. Расчет элементов припуска поверхности 35m6мм.

Технологические переходы обработки	Элементы припуска	2Zmin мкм	Расчетный диаметр dрасч	Допуск Тd мкм	Предельные размеры	Предельные припуски
	Rz	T		E
								dmax	dmin	2Zmax	2Zmin
Заготовка	150	250	1141.8			38.615	2600	41.2	38.6
Точение черновое	50	50	68.5	0	3083.6	35.532	620	36.15	35.53	5.06	3.08
Точение чистовое	30	30	2.7	0	337.0	35.195	160	35.35	35.19	0.80	0.34
Шлифование предварительное	10	20	0.1	0	125.5	35.0691	62	35.131	35.069	0.22	0.13
Шлифование окончательное	5	15		0	60	35.0090	16	35.025	35.009	0.11	0.06

Суммарное пространственное отклонение заготовки.

[2.c 69 ]

где см=0,7 мм -погрешность по смещению штампа;

кор - общая кривизна заготовки

( при l L/2 )

где - удельная кривизна стержня на 1 мм длины = 0,7 -1,0 [2 с 72 табл. 32 ]

l - длина от опоры до обрабатываемой поверхности .

кор = 1,060=60 мкм

- погрешность зацентровки при установке на призмах с двусторонним прижимом

передача шпиндель коробка деталь

[2 с 69 табл. 31 ]

где з =2,6 мм - допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на фрезерно-центровальной операции по ГОСТ 7505-89

[2.c 69 ]

2.Определяем остаточную величину пространственного отклонения.

после чернового точения.

1=ку заг ; где ку- коэффициент уточнения формы [2 c 74 ]

после чистового точения.

2=ку1;

после предварительного шлифования

3=ку 2; 3 = 0,02 2,7 = 0,1 мкм

4 - пренебрегаем из-за незначительной величины.

3.Определяем погрешность установки.

; где

- погрешность базирования.

- погрешность закрепления.

- погрешность положения заготовки в приспособлении.

Так как обработка данного размера детали производится на всех операциях технологического процесса в центрах, то погрешность установки заготовки в радиальном направлении не учитывается.

4. Определяем расчетные минимальные припуски на обработку по всем технологическим переходам 2Zmin.

Воспользуемся формулой для обработки цилиндрических поверхностей заготовки. установленной в центрах.

2Zmin = 2(Rzi-1 + Ti-1 + i-1)

При черновом точении

2Zmin = 2(150 +250 +1142) = 3083,6 мкм

При чистовом точении

2Zmin = 2(50 +50 +68,5) = 337 мкм

При шлифовании предварительном

2Zmin = 2(30 +30 +2,7) = 125,5 мкм

При шлифовании окончательном.

2Zmin = 2(10+20) = 60 мкм

5.Определяем расчетный диаметр.

Заполняем графу ”Расчётный размер” начиная с конечного, чертёжного размера последовательным прибавлением расчетного припуска выполняемого перехода

dр заг =	35.532	+ 3.084	=38.615 мм
dр1 =	35.195	+ 0.337	=35.532 мм
dр2 =	35.069	+ 0.125	=35.195 мм
dр3 =	35.009	+ 0.060	=35.069 мм
dр4 =	35.009

В графе “ Предельный размер “ наименьшие значение (D min) получаем по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода, а наибольшее (D max) - путём прибавления допусков соответствующих переходов.

6.Заносим в таблицу значения межоперационных допусков из соображений экономической точности обработки [ с 11 т1 ] Допуск на заготовку по ГОСТ 7505-89

Td 1= 16 мкм; Td2 =62 мкм; Td3 =160 мкм; Td4 =620 мкм; Tdзаг =2600 мкм;

7.Определяем наибольшие предельные размеры. dmax i = dmin i +Тdi

dmax заг =	38.6	+ 2.600	=41.2 мм
dmax1 =	35.53	+ 0.620	=36.152 мм
dmax2 =	35.19	+ 0.160	=35.355 мм
dmax3 =	35.069	+ 0.062	=35.131 мм
dmax4 =	35.009	+ 0.016	=35.025 мм

8,Определяем предельные значения припусков.

2Z ПР mini = dmin i-1 - dmin i

2Z ПР min1 =	38.6	- 35.53	= 3.08 мм
2Z ПР min2 =	35.53	- 35.19	= 0.34 мм
2Z ПР min3 =	35.195	- 35.069	= 0.13 мм
2Z ПР min4 =	35.069	- 35.009	= 0.06 мм

2Z ПР max i = d max i-1 - dmax i

2Z ПР max1 =	41.2	- 36.15	= 5.06 мм
2Z ПР max2 =	36.15	- 35.35	= 0.80 мм
2Z ПР max3 =	35.35	- 35.131	= 0.22 мм
2Z ПР max4 =	35.131	- 35.025	= 0.11 мм

9.Определим 2Z общ min и 2Z общ max.

2Z общ min = ;

2Z общ min =	0.06	+ 0.13	+ 0.34	+ 3.08	= 3.61 мм

2Z общ max =;

2Z общ max =	0.11	+ 0.22	+ 0.797	+ 5.064	= 6.19 мм

10. Определим величину номинального припуска с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки.

Z общ.ном = Z общ min+ Hз-Hд

где Hз- нижнее отклонение от допуска заготовки.

Нз=Иш +

где Иш - допуск по износу штампа.

Иш = 0,9 мм [2 c85 табл. 41]

Ку = 1,0 L ; Ку = 1,0 25 =25 мкм

где 1,0 мм/мкм - колебание усадки.

L - длина рассчитываемой поверхности.

Нз= 0,9 +	0,025	=0,913 мм
	2

Размер заготовки d заг = 39,5 +1,7-0,9 мм

d max = 39,5 + 1,7 = 41,2 мм

d min = 39,5 - 0,9 = 38,6 мм

11. По результатам расчетов строим схему расположения припусков, допусков и межоперационных размеров на обработку поверхности

7.6 Выбор технологического станочного оборудования

Выбор технологического оборудования для выполнения техпроцесса имеет большое значение и влияет на экономические показатели изготовления детали.

При выборе оборудования необходимо учитывать характер производства, методы достижения заданной точности при обработке, необходимую производительность, соответствие станка размерам детали, мощность станка, габаритные размеры и стоимость станка, удобство в эксплуатации, кинематические данные станка (подачу, частоту вращения и т.п), возможность оснащения станка высокопроизводительными приспособлениями.

Произведем выбор технологического станочного оборудования по каждой операции технологического процесса обработки деталей.

Таблица 7.6 Краткая характеристика оборудования технологического процесса обработки детали Ї Вал

Наименование и модель оборудования	Dmax обработки мм	Lmax обработки мм	Число ступеней вращения	Пределы чисел оборотов	Число подач	Пределы чисел подач	Мощность двигателя, кВт .
Фрезерно-центровальный МР-71-М	25 125	250-500	6	125-712	-	20-400	10
Токарный многрезцовый п/а 1Н713	400 250	710	12	125-1250	13	25-400	22
Токарный многрезцовый п/а 1Н713	400 250	710	12	125-1250	13	25-400	22
Токарный гидрокопировальный п/а 1713	400 250	710	12	125-1250	13	25-400	22
Токарный гидрокопировальный п/а 1713	400 250	710	12	125-1250	13	25-400	22
Шпоночно-фрезерный п/а 692М	800х200	300	12	375-3750	12	450-1200	2,3
Шпоночно-фрезерный п/а 692М	800х200	300	12	375-3750	12	450-1200	2,3
Торцекруглошлифовальный п/а 3Т161	280	700	Б/С	55-620 1250	-	0,1-3,0	17
Торцекруглошлифовальный п/а 3Т161	280	700	Б/С	55-620 1250	-	0,1-3,0	17
Торцекруглошлифовальный п/а 3Т161	280	700	Б/С	55-620 1250	-	0,1-3,0	17
Круглошлифовальный п/а 3М151	200	700	Б/C	50-500 1590	-	0.1-4.0	10

7.8 Техническое нормирование

Произведем нормирование операций технологического процесса обработки деталей. В качестве примера рассчитаем технические нормы времени для операции 015 токарная технологического процесса обработки детали вал первичный.

Исходные данные:

Станок: токарный многорезцовый 1Н713

Масса детали - 1,61 кг.

Основное машинное время - 0,7 мин.

Приспособление - центра

В условиях крупносерийного производства норма штучного времени рассчитывается по формуле:

Тшт = ( То + Тв ) (1 + )

где То =0,7 мин - основное машинное время;

Тв - вспомогательное время

Тв = Туст+Тпер +Тизм

Туст =0,38 мин-- вспомогательное время на установку и снятие детали [2 с.198, т.5,3]

Тпер=0,25 мин - вспомогательное время, связанное с управлением станка [2 с.202, т.5,8]

Тизм =0,16 мин - вспомогательное время, связанное с измерением и контролем [ 2 с.206, т.5,11]

Топре=То+Тв - оперативное время

Топер= 0,7 + 0,38 + 0,25 = 1,33 мин

где Тв - неперекрываемое вспомогательное время

Аобс -время на обслуживание рабочего места в процентах от оперативного;

Аобс = 2,5% [с.212, т.5,21]

Аотд - время на отдых и личные надобности в % от оперативного

Аотд = 7,0% [с.214, т.6,1]

где Тш.к - штучно- калькуляционное время на обработку детали;

Тп.з - подготовительное заключительное время на партию деталей .

Тп.з = 9+6+10=25 мин

9 мин установка и наладка поводкового патрона

2+2+2=6 мин установка резца на многорезцовой державке

10 мин получение инструмента и приспособлений

n- количество деталей в передаточной партии .

На остальные операции технологического процесса обработки детали нормирование произведем таким же образом. Результаты расчетов сведем в таблицу

8. Расчет приспособления

Самозажимной патрон для крепления валиков при точении в центрах.

Патрон состоит из корпуса 1, упорного шарикоподшипника 3, свободно вращающегося центра 2, на котором жёстко установлен поводковый диск 10, имеющий три паза, расположенные по окружности под углом 120. С поводковым диском 10 посредством осей взаимодействует свободно плавающий между корпусом 1 и надетым на корпус кольцом 6 подпружиненный диск 9 с установленными на нём кулачками 12. Поводковые пальцы 7 кольца 6 входят в пазы кулачков 12.

В отверстия, расположенные по периферии корпуса 1, вставлены резиновые амортизационные стержни 5. На хвостовой части корпуса 1 по скользящей посадке посажено эксцентриковое кольцо 15, находящееся под воздействием пружины 13 в постоянном контакте с втулкой 14, надетой на палец 11, жёстко закреплённый в поводковом диске 10. Для поворота эксцентрикового кольца 15 пользуются рукоятками 4.

Подлежащую обработке деталь, например винт, закрепляют между центром патрона и вращающимся центром задней бабки токарного станка, включают фрикцион станка. Корпус 1 с прикреплённым к нему кольцом 6 и пальцем 7 поворачивается относительно центра 2, поводкового диска 10, плавающего диска и кулачков 12. Поводковые пальцы 7, свободно сидящие в продольных пазах кулачков 12, поворачивают кулачки на осях 8, и обрабатываемая деталь закрепляется.

При увеличении усилия резания автоматически увеличивается сжимающее усилие кулачков. Фиксация силы зажима и предотвращение ослабления контакта между обрабатываемой деталью и кулачками патрона при резком включении и переключении фрикциона с прямого на обратный ход в процессе нарезки резьбы достигаются автоматически посредством подпружиненного эксцентрикового кольца 15, которое под воздействием пружины 13 заклинивается между втулкой 14, надетой на палец 11, и корпусом 1 патрона.

После обработки детали и остановки станка, перемещая левой рукой одну из трёх рукояток 4, поворачивают эксцентриковое кольцо на себя, а правой - обрабатываемую деталь против часовой стрелки. При вращении вала против часовой стрелки центр 2, связанный с ним поводковый диск 10 и плавающий диск 9 поворачиваются, кулачки 12 раскрываются и деталь снимается с центров. Центрирование кулачков по наружной части поверхности необработанной детали обеспечивается с помощью плавающего диска 9, который вместе с закреплёнными на нём кулачками свободно перемещается при зажиме детали. В центральном положении диск удерживается радиально расположенными резиновыми стержнями 5.

При такой конструкции обеспечивается жёсткий зажим обрабатываемой детали при резких переключениях фрикциона с прямого на обратный ход ( и наоборот) в процессе обработки.



Рис 8.1 Схема зажима в приспособлении

Основываясь на принципе работы приспособления, создадим кинематическую схему.



Рис 8.2 Кинематическая схема работы механизма

Расчет требуемого усилия зажима.

Составляем схему действия сил резания и сил зажима в приспособлении рисунок 3.

Силовой расчет приспособления

Составим расчетную схему приспособления.

Анализируя схему действия сил резания и сил зажима, отмечаем, что наиболее опасное воздействие оказывает тангенциальная составляющая силы резания Pz стремящаяся провернуть заготовку вокруг оси. Этому противодействует сила трения возникающая в зоне контакта ЗУ с деталью.

K (Pz1 0,5d1 + Pz2 0,5d2+ Pz3 0,5d1+ Pz3 0,5d2) Mтр ;

Mтр = Q 0,5d f1;

тогда

;

где Pz1 = Pz2 =2890 Н; Pz3 = Pz4= 2125 H- тангенциальная составляющая силы резания (из расчета режима резания);

d1 = 35 мм - обрабатываемый диаметр (JT14); d2=30 мм

d = 40 мм - диаметр поверхности зажима;

f = 0,7-1,0 - коэффициент трения в зоне контакта кулачков и поверхности зажима для кулачков с острыми рифлениями. [с.85 т.10];

Рис 8.3 Схема действия сил резания и сил зажима в приспособлении

Рис 3.1 Схема действия сил резания и сил зажима в приспособлении

K = K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6

где K - коэффициент запаса усилия зажима;

K0 = 1,5 - коэффициент гарантированного запаса;

K1 = 1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей;

К2 = 1,15 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления инструмента;

K3 = 1,0 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании;

K4 = 1,0 - коэффициент, учитывающий тип цилиндра;

K5 = 1,0 - коэффициент, учитывающий эргономику приспособления;

K6 = 1,0 - коэффициент, учитывающий наличие крутящего момента;

K = 1,5 1,0 1,15 1,0 1,0 1,0 1,0 = 2,07 <2,5

Принимаем K = 2,5

Конструктивный расчет деталей приспособления

Слабым элементом приспособления винт крепящий кулачек поводкового патрона. Данный винт воспринимает нагрузку со стороны сил зажима. Деталь работает на смятие.