Ведомый вал муфты. Конструкционные особенности детали

• Название: Конструкционные особенности детали
• Дата: 24.11.2018
• Размер: 0.85 Mb.
• Имя файла: Ведомый вал муфты.docx
• Тип: Документы; #57522
• страница: 7 из 11

2. Конструкторская часть

2.1 Силовой расчет приспособления.
Приспособление – специализированное универсально-безналадочное с гидроприводом предназначено для базирования и крепления заготовок валов при фрезеровании шпоночных пазов на вертикально-фрезерном станке 6Р13.

Приспособление содержит корпус 1, к которому с помощью болтов 18 жестко прикреплена призма 2. По бокам призмы расположены прихваты 9, к которым с помощью винтов 21 прикреплены прижимы 3. На нижней части корпуса закрепляются направляющие шпонки 12, с помощью которых приспособление базируется на столе станка. Закрепление приспособления на столе осуществляется с помощью болтов 15.

Приспособление работает следующим образом. Заготовку устанавливают на призму 2 и крепят прихватами 9. При подаче масла под давлением в полость гидроцилиндра 4, поршень вместе со штоком 7 движется вправо, давят на правый прихват, который прижимает с необходимым усилием заготовку к призме. Усилие крепления на правый прихват передается от шток-поршня гидроцилиндра через проушину 11 и ось 10. Таким образом, осуществляется зажим заготовки. Для разжима давление масла уменьшается, толкатель отходит назад, тянет за собой прихват и отжимает вал.

Силовой расчет приспособления.

Рассчитываем скорость резания по формуле 3.1:
(3.1)
где: D – диаметр фрезы;

Т – период стойкости;

t – глубина фрезерования;

S_z – подача на зуб;

В – ширина фрезерования;

Z – число зубьев фрезы;

– общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, находим по формуле 3.2:
(3.2)

– коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

– коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

– коэффициент, учитывающий материал инструмента.





Частоту вращения фрезы найдём по формуле 3.3:
(3.3)

Ближайшая стандартная частота по паспорту станка , поэтому скорректируем значение скорости 3.4:
(3.4)

Определим окружную силу при фрезеровании по формуле 3.5:
(3.5)
.

Величины остальных составляющих силы резания найдем через окружную силу, используя табл. 42.
Горизонтальная сила (подачи) .

Вертикальная сила .

Радиальная сила

Осевая сила .
Расчет параметров силового привода.

Для закрепления заготовки используется зажимной механизм. В зажимных механизмах обычно применяются пневматические, гидравлические и смешанные типы приводов.

Пневматический привод при своей простоте и удобстве эксплуатации имеет ряд недостатков: во-первых, воздух сжимаем и при переменных нагрузках пневмопривод не обеспечит достаточной жёсткости закрепления. Во-вторых, данный вид привода развивает меньшее усилие, нежели гидропривод; и в третьих, из-за мгновенного срабатывания пневмопривода прижим будет резко ударять по детали, что отрицательно скажется и на заготовке, и на зажимном механизме, и на условиях труда рабочего. Соответственно, в нашем приспособлении применим гидравлический привод.

2.2 Расчет точности базирования заготовки. Силовой расчет приспособления
Необходимую силу крепления заготовки определяем по уравнению:



Рисунок 3.1 – схема зажимного механизма
где: – необходимая сила крепления заготовки при учете силы резания , создающая момент резания;

– необходимая сила закрепления заготовки при учете силы резания , смещающая заготовку в направлении подачи.

Силу и определяем из условия статического равновесия заготовки, находящейся под действием моментов от сил , , и .


Так как то с учетом коэффициента запаса



Аналогично получаем



Полная сила крепления заготовки 3.6:
(3.6)
Принимаем по табл. 3 [10 стр. 384] – коэффициенты трения в местах контакта заготовки с опорами и зажимным механизмом соответственно.

В свою очередь коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку, находим по формуле 3.7:
(3.7)
где: – гарантированный коэффициент запаса;

– коэффициент, учитывающий вид технологической базы;

– коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента;

– коэффициент, учитывающий прерывистость резания;

– коэффициент, характеризующий постоянство силы развиваемой зажимным механизмом.

– коэффициент, характеризующий эргономику зажимного механизма.

– коэффициент, характеризующий установку заготовки.

Так как в результате расчета , то принимаем .






Из условия статического равновесия прихватов .

Сила силового цилиндра, необходимая для закрепления заготовки, равна , тогда диаметр поршня цилиндра может быть рассчитан по формуле 3.8:
(3.8)
Решая это уравнение относительно , получаем (формула 3.9):
(3.9)
где: – рабочее давление масла, принимаемое в расчетах равным 1 МПа;

– КПД.

Определяем диаметр поршня гидроцилиндра:

В качестве привода фрезерного приспособления выбираем гидроцилиндр по ГОСТ 19899-74 с диаметром поршня 125 мм.
Т.к. действительная сила зажима превышает необходимую силу крепления заготовки, то расчет выполнен верно.
Расчет приспособления на точность получаемых размеров.

Сборка шпоночных соединений производится по методу полной взаимозаменяемости без дополнительной доработки шпонки или паза.

Точность паза определяется точностью размеров.


а) б)
Рисунок 3.2 – а) сечение шпоночного паза б) схема обработки
При работе на настроенном оборудовании точность размеров и зависит от точности настройки режущего инструмента и от точности выполнения элементов приспособления.

Точность элементов приспособления в направлении размера рассчитываем по формуле 3.10:
(3.10)
где: – операционный допуск на размер , ;

– коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения, ;

– коэффициент, учитывающий уменьшение погрешности базирования при работе на настроенном оборудовании,;

– погрешность базирования в направлении операционного размера;

– погрешность закрепления;

– погрешность, зависящая от точности изготовления установочного элемента (призмы);

– погрешность износа установочного элемента;

– экономическая точность обработки, ;

– коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности метода, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления,.

При установке в призму нарушается принцип единства баз и по размеру появляется погрешность 3.11:
(3.11)
Величину рассчитываем по формуле 3.12:
(3.12)
где: – поправочный коэффициент, учитывающий вид материала заготовки, для стали .

– непостоянство силы зажима определяем, используя формулу 3.13:

(3.13)


Учитывая, что определяем погрешность по формуле 3.14:
(3.14)

Погрешность износа установочного элемента рассчитываем по формуле 3.15:
(3.15)
где: – средний износ установочного элемента при базовом числе установок . ;

– коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, ;

– коэффициент, учитывающий вид оборудования, ;

– коэффициент, учитывающий условия обработки, ;

– коэффициент, учитывающий число установок заготовки , отличающееся от принятого N, .

Определяем погрешность:



Так как , т.е. – спроектированное приспособление обеспечивает требуемую точность получения заданного размера.
2.3 Описание и расчёт режущего инструмента
Резец состоит из головки (рабочей или несущей режущей части) и тела (корпуса или державки).

Режущая часть резца - твердый сплав.

Сплавы отличаются высокой твердостью (НRА 82-92), сочетающейся с сопротивлением изнашиванию при трении о металлы и о неметаллические материалы, эти свойства сохраняются в значительной степени и при повышенных температурах.

Сплавы не подвергаются заметной пластической деформации при низких температурах и почти не подвержены упругой деформации: величина модуля упругости у твердых сплавов выше, чем у всех известных в технике материалов.

Твердые сплавы отличаются также весьма высоким пределом прочности при сжатии. Значение предела прочности при изгибе и ударной вязкости этих сплавов невелики. Сплавы обладают относительно высокой теплопроводностью и электропроводностью, приближающейся к электропроводности железа и его сплавов. В химическом отношении твердые сплавы являются весьма устойчивыми против воздействия кислот и щелочей, некоторые сплавы заметно не окисляются на воздухе даже при 600-800°С.

Корпус резца характеризуется формой поперечного сечения, материалом, твердостью посадочного места пластины из твердого сплава и размерно-геометрическими параметрами.

Материал корпуса выберем сталь 40Х ГОСТ 4543-71 с целью экономии дорогостоящих материалов державки. Для продления срока службы корпуса (а значит и резца) применим опорную пластину твердосплавную однокарбидную ВК8 ГОСТ3882-74.
Условия обработки

Материал режущей части – Т15К6 (ГОСТ 3882-74).

Материал детали – Сталь 40ХН (ГОСТ 4543-71).

Выбираем четырехгранную пластину по ГОСТ 19049-80 [3, табл. 4.13, с. 128], (рисунок).
Основные размеры: 









[3, табл. 4.15, с. 138].


Рисунок 3.3 – Пластина четырехгранной формы (ГОСТ 19049-80)

1. 
   Основные параметры резца: 
   

l₁= 100 мм;h₁= 16 мм;

h₂= 24 мм;

l= 9 мм;

l₂= 25 мм;

f= 20 мм.

2. 
   Геометрические параметры резца (см. таблицу Б.6)
   

Главный передний угол γ = 10°;

Главный задний угол α = 10°;

Главный угол в плане φ = 45°;

вспомогательный угол в плане φ₁= 45°;

радиус вершины лезвия r = 0,5 мм.

3. 
   Глубина резания
   

t = 1,85 мм на сторону (черновое точение).

4. 
   Подача
   

S= 1,3 мм/об [1, табл. 13, с. 366].

5. 
   Скорость резания определяется по формуле 3.16:
   

(3.16)

где: – показатель, характеризующий обрабатываемый материал, выбираем по нормативам;

;;

T – Стойкость режущего инструмента мин.; T = 60 мин;

t – глубина резания;

S – подача;

общий поправочный коэффициент, численно равный произведению ряда коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора на силу резания определяется по формуле 3.17:
(3.17)






;;; [1, табл. 17, с. 367].

6. 
   Рассчитываем частоту вращения фрезы по формуле 3.18:
   

(3.18)

6. 
   Определение действительной частоты вращения
   

6. 
   Фактическая скорость резания определяется по формуле 3.19:
   

(3.19)

6. 
   Сила резания определяется по формуле 3.20:
   

(3.20)
где: ;; ;

– поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания определяется по формуле 3.21;
(3.21)
где: – поправочный коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала.

– поправочный коэффициент, учитывающий угол в плане.

– поправочный коэффициент, учитывающий угол в плане.

– поправочный коэффициент, учитывающий наклона главного лезвия.

6. 
   Мощность резания определяем по формуле 3.21:
   

(3.21)

Мощность станка модели 16К20 по паспорту 10 кВт (см. приложение Б). Следовательно, выбранные режимы резания удовлетворяют паспортным данным станка.

6. 
   Выбор формы сечения державки и определение ее размеров
   

Определим ширину b поперечного сечения державки по формуле 3.22:
(3.22)

где:  l – вылет резца; ;



Принимаем b и h – 16 мм

6. 
   Расчет прочности и жесткости державки резца
   

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца определяем по формуле 3.23:
(3.23)


Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца определяется по формуле 3.24:
(3.24)




где: f= 0,1 мм;

Е= 2·10⁵МПа;
Резец обладает достаточными прочностью и жесткостью в случае, когда:





6827 > 4517 < 5119,97 Н – условие выполняется.

2.4 Схема контроля или контрольное приспособление
Для контроля выполнения технического требования чертежа допуск радиального биения поверхностей под подшипники диаметром 50k6 относительно друг друга – 0,04 мм рекомендуется выполнять на контрольном месте-компоновке при установке детали в центрах.

Компоновка для измерения радиального биения состоит из базирующих центров и измерительных приборов. Измерительных прибор включает в себя измерительную головку с индикатором часового типа, установленную на штативе. Схема контроля показана на рисунке.

Радиальное биение это разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек радиальной поверхности до базовой оси вращения в сечении, перпендикулярном к этой оси.

Порядок измерения радиального биения. Необходимо протереть чистой тканью измеряемые поверхности детали и ее центровые отверстия, тщательно осмотреть конические участки центровых отверстий и убедится в отсутствии забоин и заусенцев, так как их наличие резко увеличивает измерительную величину биения поверхности. Установить деталь в центрах. Подготовить измерительных прибор, установить в исходное положение.

Создать контакт измерительного наконечника с поверхностью вала и далее до поворота главной стрелки индикатора на полный оборот.

Поворачивать вал в центрах до установки стрелки индикатора в наибольшее положение при вращении в направлении часовой стрелки.

Установить на «0» шкалу индикатора по положению стрелки, для чего плавно повернуть ободок с циферблатом до совмещения оси главной стрелки и середины нулевого штриха шкалы.

При повороте вала на 360 градусов наблюдать за показаниями измерительных головок и фиксировать замер. Отклонение стрелки каждой из двух измерительных головок составит удвоенное значение отклонения соосности отверстий.

Рисунок 3.4 – Схема контроля радиального биения вала