Выбор схем установки заготовок при механической обработке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопрос 1. Выбор схем установки заготовок при механической обработке

заготовка установка балансировка сборочный деталь

Установку заготовок плоской поверхностью (Рис. 1) производят на опоры, реже непосредственно на прерывистую плоскую поверхность корпуса СП.

Постоянные опоры используют только в качестве основных.

Рис. 1. Схемы установки заготовок плоскими поверхностями:

а - на опорные шайбы; б - на опорные пластины; в - на опорные штыри; г - на винтовые регулируемые опоры

Зачастую возникает необходимость установить регулируемую опору в неудобном месте. В таких случаях применяют плунжерные регулируемые опоры без корпуса. При этом используют несамотормозящий угол клиновой пары (б?10°), что позволяет быстро подвести плунжер к базе заготовки вследствие уменьшенного перемещения клина. После осуществления контакта с базой заготовки клин и плунжер закрепляют, для чего используют различные способы (нажимной винт со штурвальной головкой, подпружиненные кулачки с шариками и т.п.). При необходимости в резьбовые отверстия плоского торца плунжера устанавливают регулируемую опору с шестигранной головкой по ГОСТ 4085-68. Плунжер защищают от засорения резиновой манжетой. Материал клина плунжера сталь 20Х, глубина цементированного слоя 0,8-1 мм, твердость клина HRCЭ 55-59, плунжера HRCЭ 57-61. Сила, с которой плунжер регулируемой опоры действует на заготовку, не должна сдвигать последнюю относительно других опор, но в тоже время должна быть достаточной для создания надежного контакта с базой заготовки.

Если одновременно применяют несколько регулируемых опор, их приводят в действие не последовательно, а в перекрестном порядке.

Самоустанавливающиеся опоры (Рис. 2) обычно применяют в качестве вспомогательных. Самоустанавливающиеся опоры можно применять в качестве основных, если заготовка имеет сложную форму или необработанные поверхности и установить ее только на постоянные опоры трудно.

Рис. 2. Самоустанавливающиеся опоры с прихватом:

а - опирающейся цилиндрической поверхностью по цилиндрической расточке; б - сферической по конической расточке; в - конической расточкой по сфере; г - с рычагом и плунжером; д - с подпружинеными канавками (1 - заготовка)

Установку заготовок на два цилиндрических отверстия с параллельными осями и перпендикулярную к ним плоскую поверхность применяют при обработке корпусов, плит, рам малых и средних размеров. Установочную плоскую поверхность заготовки обрабатывают начисто, а отверстия для пальцев - по 7-му квалитету. Для сменных пальцев применяют втулки с буртиком и без буртиков.

Установку заготовок наружной цилиндрической поверхностью производят в патроны, а также в призмы, во втулки и др. (Рис. 3). Стандартные призмы изготавливают из стали 20Х с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8-1,2 мм и с закалкой до твердости HRCЭ 56-61.

Рис. 3. Примеры установки заготовок наружной цилиндрической поверхностью: а - коленчатого вала в две призмы; б - ступенчатого валика в призму с исполнением самоустанавливающейся опоры; в - то же в полуотверстия; г - во втулку (применяют для заготовок с базой, выполненной по 6-8-му квалитету)

Рис. 4. Призмы: а - с выемкой для установки длинных заготовок с обработанной базой; б - сборные; в - узкие с выемкой для установки длинных заготовок с необработанной базой; г - с запрессованными штырями 1; д - крупногабаритная чугунная с привернутыми стальными закаленными щечками.

Неподвижные установочные и подвижные призмы часто применяют для установки заготовок по поверхностям, не являющимся цилиндрическими. Призмы со скосом 7° надежнее прижимают заготовку к основным опорам.

При установке цилиндрическими наружными поверхностями деталей типа «крестовина» и «тройник» применяют по три узкие призмы, причем в первом случае нужна вспомогательная опора.

Рис. 5. Схема установки деталей типа: а - крестовина; б - тройник

Цилиндрическим отверстием заготовки устанавливают на пальцы, на разнообразные оправки и в патроны без упора или с упором в торец.

Центровыми отверстиями заготовки устанавливают на центры и полуцентры.

Комбинированную установку применяют, когда в качестве баз используют совокупность отдельных элементарных поверхностей заготовок. При этом внимание обращают на то, чтобы ни один из установочных элементов СП не дублировал функций другого.

Рис. 6. Комбинированные схемы установки заготовок при базировании:

а - внутренней цилиндрической поверхностью на срезанный палец и наружной - в самоцентрирующее устройство; б - то же, но наружной поверхностью во втулку; в - внутренней цилиндрической поверхностью на жесткую оправку и наружной - по направляющим поверхностям; г - отверстием на жесткую оправку и элементом наружной цилиндрической поверхности в подпружиненную призму

Рис. 7. Комбинированные схемы установки валов:

а - в люнет и на жесткие центры; б - то же, но передний центр плавающий; в - в призму и на подпружиненный цилиндрический палец; г - в узкие призмы и центровым отверстием на центр

Рис. 8. Комбинированные схемы установки корпусных деталей:

а - на жесткий и подводимый центры с упором в жесткий штырь; б - на сферические опоры; в - на опорные штыри и подпружиненный конический палец; г - на опорные пластины и срезанный палец; д - на плоскую поверхность и ребрами на подпружиненные конические пальцы

Вопрос 2. Балансировка сборочных единиц и контроль качества сборки

Балансировку деталей и сборочных единиц машин выполняют для их уравновешивания. Неуравновешенность деталей может быть следствием неоднородности материалов, погрешностей при механической обработке деталей, неточности сборки из-за перекосов или смещения сопряженных деталей, несимметричного расположения утолщений, наличия отверстий и т. п. Неуравновешенные массы вращающихся частей нарушают правильную работу машины, в результате появляются вибрации, преждевременно изнашиваются рабочие поверхности валов и подшипников, зубчатых колес и других деталей. Поэтому уравновешивание деталей и сборочных единиц машин является неотъемлемой контрольно-пригоночной операцией, которая нередко не включается в поток сборки, а выполняется на отдельном участке. Различают статическую и динамическую неуравновешенность и соответственно статическую и динамическую балансировку.

Статическая балансировка

Статическая неуравновешенность возникает при смещении центра масс (тяжести) детали относительно оси ее вращения на некоторую величину. Как правило, это относится к окончательно обработанным деталям, имеющим сравнительно большой диаметр и незначительную длину: шкивам, маховикам, зубчатым колесам, роторам и т. д.

Статическая балансировка производится на горизонтальных призмах (Рис. 9.), на дисковых роликах (Рис. 10) и операционных станках.

Статическая балансировка имеет целью обнаружение и устранение неуравновешенной силы, которая вызывается смещением центра тяжести детали относительно ее оси вращения.

Устранение дисбаланса производится удалением в нужных местах металла сверлением, растачиванием, шлифованием или, наоборот, добавлением его заклепыванием, сваркой и т.п.

Методы статической балансировки применяют в единичном и мелкосерийном производствах.

В массовом и крупносерийном производстве находит применение более точный и производительный метод статической балансировки в динамическом режиме. В этом случае балансируемый узел вращается с повышенной скоростью.

Для ее выполнения выпускаются станки мод. 9764, обеспечивающие высокую производительность и точность балансировки.

Устранение дисбаланса производится без снятия детали со станка.

Балансировка на призмах. Призмы изготовляют из закаленной конструкционной стали марки Ст7; рабочие поверхности отшлифовывают (до 10-го класса шероховатости поверхности). Длину призм подбирают с таким расчетом, чтобы при перекатывании деталь могла сделать не менее двух полных оборотов. Приспособление монтируют на фундаменте с проверкой по уровню. Ширину рабочей поверхности призм рекомендуется принимать:

Масса детали, кг … До 3 3--30 30--300 300--2000

Ширина рабочей поверхности, мм ... 0,3 3 10 30

Допустимая непараллельность призм не более 1 мм на 1000 мм длины. Ось вала балансируемой детали должна быть перпендикулярна к призмам. У неуравновешенных деталей, находящихся в состоянии покоя, центр масс не совпадает с осью вращения и расположен внизу на одной линии с центром вращения. Будучи выведена из состояния покоя, деталь стремится вновь занять первоначальное положение. Для уравновешивания выявленного небаланса деталь легкими толчками перекатывают на призмах в положение, когда наиболее тяжелая ее часть окажется в горизонтальной плоскости, затем или снимают металл на «тяжелой стороне» детали, или добавляют груз на «легкой» до тех пор, пока деталь не уравновесится на призмах. Затем равновесие детали проверяют во всех положениях, поворачивая ее относительно оси вращения на любой угол, деталь при этом должна находиться в состоянии равновесия. Если такого равновесия не будет, производят повторное уравновешивание.

Рис. 9. Схема статической балансировки на горизонтальной призме

Балансировка на вращающихся роликах (опорах). При статической балансировке на роликовом приспособлении (рис. 2.) деталь вращают, а не перекатывают. Ролики монтируют на шарико- или роликоподшипниках что уменьшает вредное действие сил трения при балансировке. В этом приспособлении имеется устройство для установки оправки в горизонтальной плоскости, позволяющее изменять расстояние между осями роликов и перемещать их в вертикальном направлении, если цапфы вала и оправка имеют различные диаметры. Процесс балансировки осуществляется так же, как и на призмах. Практикой установлены следующие размеры роликов в зависимости от массы уравновешиваемых деталей:

Масса детали, кг ... До 250 250--1500 1500--10 000

Диаметр ролика, мм ... 100 150 250

Длина ролика, мм ... 40 70 250

Рис. 10. Схема статической балансировки на дисковых роликах

Методы статической балансировки применяют в индивидуальном и мелкосерийном производствах. В условиях крупносерийного и массового производств используют более точный и производительный метод статической балансировки в динамическом режиме.

Динамическая балансировка.

Для уравновешивания вращающихся деталей и сборочных единиц, имеющих большую по сравнению с диаметром длину (например, шпинделей, роторов турбин, коленчатых валов), одной статической балансировки недостаточно. Их подвергают динамической балансировке. Этот процесс уравновешивания деталей (сборочных единиц) выполняют при их вращении.

Динамическая неуравновешенность, как правило, вызывается действием неуравновешенных масс металла, приведенных к паре сил. При динамической балансировке определяют массу и положение грузов, которые нужно, приложить к детали или отнять от нее, чтобы деталь оказалась уравновешенной статически и динамически.

Например, пустотелый цилиндр (Рис. 11.), изготовленный точно и из однородного материала, статически вполне уравновешен, если в местах, отмеченных на схеме, имеется по одинаковому грузу. Однако при вращении цилиндра эти грузы создадут неуравновешенную пару сил с плечом, которая вызовет вибрацию детали. Задачей динамической балансировки является устранение такой пары сил.

Рис. 11. Схема динамической неуравновешенности

В массовом производстве все шире получают распространение автоматизированные балансировочные машины. По шкалам приборов таких машин можно сразу получить необходимые данные: неуравновешенную массу, глубину сверления определенного диаметра, размеры уравновешивающих грузов и т. п. Указатели отмечают места, где следует закрепить грузы или, наоборот, откуда нужно удалить лишний металл. Время балансировки на настроенном станке составляет 1--2 мин. Балансировку деталей следует производить после окончательной обработки и сборки, чтобы последующим снятием металла не нарушать достигнутой уравновешенности.

Контроль качества изделий

Контроль в сборочных цехах осуществляют в процессе сборки сборочных единиц и изделий, и после окончания сборки.

В процессе сборки, особенно при выполнении регулировочных работ, точность затяжки резьбовых соединений, легкость и плавность поворота зубчатых передач, а также различные зазоры в соединениях проверяют на рабочем месте непосредственным исполнителем.

Однако в процессе сборки сборочной единицы может возникнуть необходимость выполнения контрольных операций, требующих больших затрат времени и применения специальной аппаратуры и оборудования.

В этом случае операция контроля выделяется в самостоятельную контрольную операцию. Для выполнения этих операций должны быть предусмотрены соответствующие рабочие места для контролеров (особенно при поточной сборке).

В зависимости от сложности и ответственности собираемого изделия контролю подвергаются либо все изделия, либо определенная их часть (10, 20, 30, 50%). Контрольные операции выполняются согласно технологическим картам контроля, в которых указывается метод и последовательность проверки, применяемое оборудование и инструменты.

В условиях поточного производства продолжительность контрольных операций должна быть согласована с тактом сборочной линии.

Испытания сборочных единиц и изделия Заключительной контрольной операцией технологического процесса изготовления изделий является испытание. При испытаниях проверяют правильность сборки, правильность функционирования различных элементов управления и блокировки, соответствие техническим требованиям.

При испытаниях осуществляется общая проверка качества; достигнутого как в процессе изготовления деталей, так и сборки составных частей и изделия в целом Испытания изделий, как правило, выполняют на специальных испытательных участках. Это обусловливается тем, что процесс испытаний обычно сопровождается повышенным шумом, выделением газов, дыма, особенно при испытании двигателей или собранной машины.

Вид и программа испытаний определяются конструктором и включаются им в технические условия на изделие.

Все производственные испытания могут быть сведены к следующим испытаниям: приемочным; контрольным; специальным.

Приёмочные испытания выполняют для определения фактических эксплуатационных характеристик изделия или его сборочной единицы, например, мощности, затрат горючего, геометрической точности, правильности работы механизмов и т.д. Поступающие на испытания агрегаты должны иметь сопроводительную карту, в которую контролер заносит все замечания, возникающие в процессе испытаний. Изделия, у которых выявляются дефекты, вместе с картой испытаний передают на участок доработки.

Контрольным испытаниям подвергают только те изделия, у которых во время приёмочных испытаний были обнаружены и на участках доработки устранены дефекты. Контрольные испытания проводят по тем же техническим условиям, что и приёмочные.

Специальные испытания проводят в случае, когда необходимо изучить какое-нибудь явление в машине, а также в случае замены материала одной или нескольких деталей или замены технологии обработки. Программу и режимы этих испытаний разрабатывают в зависимости от целей их проведения.

В зависимости от вида и назначения испытаний и программы выпуска изделия и сборочные единицы подвергаются испытаниям на холостом ходу или под нагрузкой.

При испытаниях изделий на холостом ходу проверяют правильность работы механизмов управления, надежность блокировки, точность и безотказность различных автоматических устройств.

Испытания под нагрузкой проводят в условиях, близких к реальным условиям работы изделия. Такие испытания позволяют проверить правильность сборки, а также прочность и долговечность деталей.

Для получения более полных данных о качестве продукции собранные изделия проверяют во время стационарных испытаний, заводских и сдаточных пробегов, а также наблюдают за группой машин, работающих в обычных условиях эксплуатации, анализируют поступающие от потребителей рекламации.

Вопрос 3. Рассчитать мощность при фрезеровании в заготовке шпоночного паза глубиной 6мм, длиной 50мм шпоночной фрезой диаметром 10мм (заготовка - сталь 45; инструмент - Р6М5; режимы резания назначить по справочным таблицам)

Для фрезерования шпоночных пазов рекомендуется применять шпоночные фрезы с подачей на зуб Sz=0,01…0,03 мм/зуб.

Принимаем подачу Sz=0,01 мм/зуб.

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле:

n=1000V/(рD)

Шпоночная фреза имеет 2 зуба.

Данные из справочных таблиц для определения скорости резания:

Cv=12 T=80

t=6 B=10

z=2 Kv=1

q=0.3 y=0.25

m=0.26 x=0.3

u=0 p=0

V=((Cv*Dq)(/Tm*tx*Syz*Bu*zp))*Kv=((12*100.3)/(800.26*60.3*0.010.25*100*20))*1=23.88/1.65=14.47 мм/мин

Данные для справочных таблиц для определения силы резания:

Kmp=1 x=0.86

y=0.72 u=1

q=0.86 w=0

Cp=68.2

Pz=((10Cp*tx*Syz*Bu*z)/(Dq*nw)*Kmp

n=1000V/(рD)=1000*14.47/(3.14*10)=460 об/мин

Pz=((10*68.2*60.86*0.010.72*101*2)/(100.86*4600)=263 Н

Ne=Pz*V/(1020*60)=263*14.47/(1020*60)=0.06

Литература

1. Горохов, В.А. Проектирование и расчет приспособлений: учебник / В.А. Горохов, А.Г. Схиртладзе. - 2-е изд., перераб. и доп. - Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2009. - 304 с.

2. Схиртладзе, А.Г. Технологическая оснастка машиностроительных производств: учебное пособие / А.Г. Схиртладзе, В.П. Борискин. - Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2008. - Т. 1. - 548 с.

3. Черпаков Б.И. Металлорежущие станки. /Черпаков Б.И. Альперович Т.А.-М.: Издательский центр «Академия», 2006. -368 с.

Размещено на Allbest.ru