Разработка технологического процесса изготовления сателлита дифференциала

 

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Описание конструкции  и принципа действия приспособления.

Разрабатываемое приспособление предназначено для закрепления заготовок на шлицефрезерном станке при фрезеровании шлиц. Основным требованием к приспособлениям для шлицефрезерования является обеспечение концентричности делительной окружности шлицевого венца относительно базовой поверхности, т.е. относительно центрального отверстия.

Приспособление состоит из центрирующей детали 2, которая базируется на вертикальном столе шлицефрезерного станка и крепится к нему шестью винтами 21. На центрирующей детали 2 базируется наконечник 11 и перемещаются шесть втулок 3. Адаптер 1 и фланец 4 жестко закреплены между собой шестью винтами 22 и втулками 3. С фланцем 4 связан цанговый зажим 9. Корпус зажима 5 базируется на вертикальном столе шлицефрезерного станка и крепится к нему шестью винтами 23. На него базируется кольцо 7 с помощью штифта 20 и прижимается кольцом 6, который в свою очередь базируется на корпус зажима 5 винтами 18. На кольцо 6 с установочными винтами 19 устанавливается крышка 8 и крепится винтами 17.

Закрепление заготовки цанговым зажимом производится при перемещении фланца 4, винтов 22, втулок 3 и адаптера 1 вниз. Для предотвращения перемещения во время фрезерования заготовка с обеих сторон поджимается наконечниками 10 и 11. Для предотвращения  проворачивания цангового зажима 9 используется болт 12.

 

Рис. 3.1 Станочное приспособление.

 

3.2. Разработка  расчетной схемы и определение  силы закрепления.

Разработка теоретической схемы базирования.

Требуемая точность обработки обеспечивается определенным положением заготовки относительно режущего инструмента. Под базированием при механической обработке заготовок на станках принято считать придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траектории движения подачи обрабатывающего элемента.

Забазировать заготовку с главной базой в форме внутренней цилиндрической поверхности в приспособлении, это значит - совместить её ось с воображаемой осью приспособления.

Для полного исключения подвижности твердого тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы. Это достигается наложением связей. Под связями подразумеваются ограничения позиционного характера, накладываемые на движения точек рассматриваемого тела. В приспособлениях каждая из связей реализуется в виде точки контакта базовой поверхности с опорным элементом. Расположение точек контакта на базовых поверхностях заготовки представляет собой схему базирования.

Для коротких цилиндрических заготовок можно применять следующую схему базирования. Главной базой в данном случае является внутренняя цилиндрическая поверхность заготовки, на которой располагаются две опорные точки. Они лишают заготовку 2-х степеней свободы (перемещений вдоль двух осей). Связи, расположенные на торцевой поверхности заготовки лишают её 3-х степеней свободы (перемещения вдоль оси и вращение относительно двух других осей).

Разработка схемы закрепления

В процессе выполнения технологической операции не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при базировании. Для этой цели к заготовке необходимо приложить силу (силы). Определение точки приложения и направления действия сил является основной задачей разработки схемы закрепления.

Для рассматриваемой детали схема закрепления разработана с учетом практически всех основных требований предъявляемых к приспособлению. А именно, во-первых, направление действия силы резания проходит в непосредственной близости от опорных элементов, тем самым минимизируется необходимая сила закрепления. Во избежание сдвига заготовки при закреплении, сила закрепления направлена перпендикулярно к опорным элементам. Для уменьшения смятия заготовки удельное давление рассредоточено по поверхности.

Разработка расчетной схемы и определение силы закрепления.

В процессе обработки заготовки возникают силы и моменты резания, причём силы резания меняют своё значение, а также направление в пределах обработки самой поверхности. Однако положение самой заготовки в процессе обработки должно быть неизменным и эта подвижность обеспечивается закреплением. Существуют следующие правила:

1). Закрепление не должно нарушать  положения заготовки достигнутого  при базировании;

2). Закрепление должно быть надёжным  – это значит, что положение заготовки не должно нарушаться в течении всего времени службы;

3). Деформация заготовки в результате  действия силы закрепления должна  быть минимальной при чистовой  обработки и находиться в пределах  допуска при черновой обработке.

Несоблюдение хотя бы одного из правил ведёт к появлению погрешностей, а в худшем случае поломке инструмента. Выполнение данных правил обеспечивается путём разработки этой схемы закрепления. Основной задачей разработки этой схемы является выбор точки приложения зажимного усилия, его величины и направления действия относительно установочных элементов приспособления. Разработка схемы закрепления ведётся одновременно с разработкой схемы базирования. Необходимо пользоваться следующими положениями:

– для уменьшения схемы закрепления необходимо, чтобы сила резания была направлена на установочный элемент;

– для увеличения надёжности контакта базовой поверхности заготовки с опорным элементом и предотвращения сдвига необходимо, чтобы сила закрепления была перпендикулярна плоскости опорного элемента;

– для устранения деформации необходимо, чтобы линия действия силы закрепления обязательно пересекала плоскость опорного элемента;

– для устранения деформации заготовки и смятия поверхности необходимо по возможности рассредоточить силу закрепления в нескольких точках, либо по площади. Это достигается путём использования соответствующих конструкций контактных элементов зажимных устройств;

– для устранения вибраций заготовки в процессе её обработки необходимо силы закрепления максимально приближать к силе резания.

Величину необходимого зажимного усилия можно определить на основе решения задач статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил.

Приложим к заготовке все силы и моменты, действующие во время резания:

Принимаем мощность резания:

(кВт).

Найдем (Н).

 

Рис. 3.2 Расстановка сил

Смещение (прокручивание) заготовки вызывает горизонтальная составляющая силы резания Ph. При фрезеровании отношение значений составляющих силы резания , тогда горизонтальная составляющая силы резания Н.

Закрепление заготовки происходит при помощи цанговой оправки. Затяжка цанги происходит при перемещении штока 7 вниз под действие гидроцилиндра. Требуемая осевая сила на штоке:

Величину необходимого зажимного усилия определим по формуле:

где:  - сила, приложенная к зажимной тяге, (кГ);

- коэффициент запаса;

,

- диаметр обрабатываемой  поверхности, (мм);

 - диаметр оправки, (мм);

 и  - коэффициенты трения;

,

- угол конуса оправки, (градус);

=6º - угол трения на поверхности контакта оправки и разрезной втулки.

Рассчитаем эффективную площадь гидроцилиндра, зная усилие зажима штока

,

где,   давление масла , = 1,8 МПа;

 – диаметр поршня  гидроцилиндра, мм;

d – диаметр штока гидроцилиндра, мм.

;

Принимаем диаметр поршня 120 мм, диаметр штока 80 мм.

 

3.3 Расчет болтов крепления

                  

Рис. 3.3 Силы, действующие на болт

Болт работает на срез.

Материал болта [7]  – Сталь 45;

Диаметр болта   d = 8 мм;

Усилие, создаваемое прижимом F = 1500 Н;

Допускаемое значение нормального и касательного напряжения берем из справочных таблиц.

                                             

Касательное напряжение [9] определяется по следующей зависимости:

                                                                                                        

где d – диаметр болта, мм;

Q= F- усилие создаваемое прижимом, Н;

                                            

Площадь среза [9] определяется по формуле 8 [9]:

                                                                                                  

где     d – диаметр болта, мм.

Условие прочности при касательных напряжениях [9] это есть неравенство:

                                                    ,                                                           

где

Проверяем условие, которое должно выполняться:

29,9

85.

Условие прочности по касательным напряжениям выполняется.

Проверяем условия прочности для нормальных напряжений [9].

,

     

                                                                   

Напряжение среза [9] определяется по формуле:

где     F – прикладываемое усилие, Н;

          А – площадь среза, мм .

 

                                                       15 117.

Условие прочности по нормальным напряжениям соблюдается.

Остальные данные и размеры принимаем исходя из конструктивных соображений и стандартизированным нормативам и отраслевой документации.

 

3.4 Расчёт приспособления  на точность.

Проверка приспособления на точность заключается в том, чтобы определить, позволит ли это приспособление при его использовании достичь необходимой точности обработки детали.

Суть проверки состоит в определении суммарной погрешности обработки при использовании данного приспособления и сравнении этой величины с величиной поля допуска для радиального биения зубчатого венца по заданной степени точности, т.е. då<T, где Т =0,08 мм – допуск на биение зубчатого венца

,

где,  К=1,1 – коэффициент, учитывающий закон распределения составляющих погрешностей;

di  – максимальное значение составляющих погрешностей.

,

где: dс =0,01 мм - погрешность станка, выявляется при проверке радиального биения стола.

dпр = 0,015 мм – погрешность расположения поверхностей приспособления на станке.

dоп = 0,01 мм – погрешность расположения опорных поверхностей приспособления относительно его посадочной поверхностей на станке.

dб =0 – погрешность базирования заготовки в радиальном направлении, при закреплении заготовки в самоцентрирующем приспособлении – цанге.

dз = 0,025 мм.– погрешность закрепления.

då =0,035 мм.

Условие  då <T (0,035<0,08) выполняется, значит, приспособление может обеспечивать заданную точность.