Восстановление ступицы переднего колеса автомобилей ЗИЛ

d – диаметр до растачивания, мм; d=120 мм;

 

 

 

Определяем длину рабочего хода:

 

 

где у – суммарный перебег инструмента (врезание и перебег по 2,5мм).

 

 

 

Стойкость инструмента по нормативам Т=60мин.

Подача (рекомендуемая) S_n=0,2 – 0,3 мм/об.  Принимаем по паспорту станка S_n=0,26 мм/об.

Рекомендуемая скорость резания

 

 

 

где V_т =147 м/мин;

К₁ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, К₁=1;

К₂ – коэффициент, зависящий от марки твердого сплава, К₂ = 1;

К₃ – коэффициент, зависящий от состояния поверхности заготовки, К₃=1.

 

 

 

Теоретическая частота вращения шпинделя:

 

 

 

 

 

Корректируем частоту  вращения по паспорту станка: n_ф=315 об/мин.

Фактическая скорость резания

 

 

 

 

 

Усилие резания

 

 

где С_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого металла и величины заточки, для чугуна С_р=103;

t – глубина резания, мм; t=2,6 мм;

S_n – подача инструмента, мм/об; S_n = 0,26 мм/об;

 

 

Мощность, затрачиваемая  на точение (с учетом КПД станка *=0,8);

 

 

 

 

 

Что допустимо по паспорту станка (N_ст = 14 кВт).

Коэффициент использования  оборудования по мощности:

 

 

 

 

 

При техническом нормировании определяется время, мин.:

- основное (на каждый переход)  – t_о;

- вспомогательное (на  каждый переход) – t_вс;

- оперативное – t_оп;

- дополнительное – t_д;

- штучное – Т_шт;

- подготовительно-заключительное  – t_пз;

-штучно-калькуляционное (техническая норма времени) – Т_шт-к;

Основное время для  токарных и сверлильных работ  определяется по формуле

 

 

 

где - длина рабочего хода резца, мм; = 62мм;

i – число проходов, i=2;

- частота вращения  детали, об/мин; = 315 об/мин;

S_n – подача инструмента за 1 оборот детали, мм/об; S_n=0,26 мм/об;

 

 

 

Вспомогательное время определяется по формуле:

 

 

 

где - вспомогательное время на установку и снятие детали (зависит от массы и конфигурации изделия, конструкции приспособления, характера и точности установке на станке), мин; =0,56 мин;

- вспомогательное  время, связанное с каждым переходом  (время наподвод и отвод режущего инструмента, включение и выключение станка, переключение подач и передач); =0,48 мин;

- вспомогательное  время, связанное с замерами  обрабатываемого изделия, мин;  =0,67 мин;

 

 

 

Оперативное время определяется по формуле:

 

 

 

 

 

Дополнительное время  определяется по формуле:

 

 

 

где - отношение дополнительного времени к оперативному, %; в зависимости от вида обработки =6…9, принимаем =7;

 

 

Штучное время определяется по формуле:

 

 

 

 

 

Подготовительно-заключительное время определяется по таблицам нормативов на каждую операцию в зависимости от организации рабочего места, сложности обрабатываемой детали, конструкции оборудования и приспособлений. Принимаем t_пз = 10 мин.

Штучно-калькуляционное  время определяется по формуле:

 

 

где - число деталей в партии, n_пр =1167 деталей;

 

 

 

Определяем глубину резания  для растачивания отверстия ступицы  под наружное кольцо наружного подшипника

 

 

 

где D – диаметр после растачивания, мм; D = 93,9 мм;

      d – диаметр до растачивания, мм; d= 90 мм;

 

 

 

Определяем длину рабочего хода:

 

 

 

где у – суммарный перебег  инструмента (врезание и перебег  по 2,5мм).

 

 

 

Стойкость инструмента по нормативам Т=60мин.

Подача (рекомендуемая) S_n=0,2 – 0,3 мм/об.  Принимаем по паспорту станка S_n=0,26 мм/об.

Рекомендуемая скорость резания:

 

 

где V_т =147 м/мин;

       К₁ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, К₁=1;

       К₂ – коэффициент, зависящий от марки твердого сплава, К₂ = 1;

       К₃ – коэффициент, зависящий от состояния поверхности заготовки, К₃=1.

 

 

 

Теоретическая частота вращения шпинделя:

 

 

 

 

Корректируем частоту  вращения по паспорту станка: n_ф=500 об/мин.

Фактическая скорость резания

 

 

 

 

 

Усилие резания

 

 

 

где С_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого металла и величины заточки, для чугуна С_р=103;

        t – глубина резания, мм; t=1,95 мм;

       S_n – подача инструмента, мм/об; S_n = 0,26 мм/об;

 

 

 

Мощность, затрачиваемая  на точение (с учетом КПД станка *=0,8);

 

 

 

 

 

Что допустимо по паспорту станка (N_ст = 14 кВт).

Коэффициент использования  оборудования по мощности

 

 

 

 

 

Основное время для  токарных и сверлильных работ  определяется по формуле

 

 

где - длина рабочего хода резца, мм; = 32мм;

        i – число проходов, i=2;

- частота вращения  детали, об/мин; = 500 об/мин;

        S_n – подача инструмента за 1 оборот детали, мм/об; S_n=0,26 мм/об;

 

 

 

Вспомогательное время определяется по формуле:

 

 

 

где - вспомогательное время на установку и снятие детали (зависит от массы и конфигурации изделия, конструкции приспособления, характера и точности установке на станке), мин; =0,56 мин;

- вспомогательное  время, связанное с каждым переходом  (время наподвод и отвод режущего инструмента, включение и выключение станка, переключение подач и передач); =0,48 мин;

- вспомогательное  время, связанное с замерами  обрабатываемого изделия, мин;  =0,67 мин;

 

 

 

Оперативное время определяется по формуле:

 

 

 

 

 

Дополнительное время  определяется по формуле:

 

 

 

где - отношение дополнительного времени к оперативному, %; в зависимости от вида обработки =6…9, принимаем =7;

 

 

 

Штучное время определяется по формуле:

 

 

 

 

 

Подготовительно-заключительное время определяется по таблицам нормативов на каждую операцию в зависимости от организации рабочего места, сложности обрабатываемой детали, конструкции оборудования и приспособлений. Принимаем t_пз = 10 мин.

Штучно-калькуляционное  время определяется по формуле:

 

 

 

где - число деталей в партии, n_пр =1167 деталей;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Конструкторская  часть

 

2.1 Описание конструкции  приспособления

 

 

Для обработки отверстия  ступицы под наружное кольцо внутреннего  подшипника на токарно-винторезном  станке модели 163 целесообразно использовать приспособление в виде планшайбы с Г-образными прихватами. Планшайба представляет собой диск с утолщенной средней частью, усиленный ребрами, центрированный и закрепленный на шпинделе  станка. В центр планшайбы запрессовывается направляющая втулка, которая является направляющей базой. На направляющей втулки ступица будет фиксироваться соосно относительно оси вращения шпинделя.

Для того, чтобы ступица  во время обработки не проворачивалась  относительно планшайбы и не вибрировала используют Г-образные прихваты ГОСТ 14733-69. 4 Г-образных прихвата расположены на периферии планшайбы через 90º. Головки болтов прихватов входят в Т-образные пазы планшайбы.

 

 

2.2 Расчет элементов  конструкции приспособления

 

 

Расчетная схема обработки ступицы представлена на рисунке 2.1. Заготовка радиусом r центрируется на направляющей втулке и поджимается к планшайбе при помощи 4-х г-образных прихватов. Заготовка находится под действием момента резания М_Р, осевой силы Р_х и вертикальной силы резания Р_z. Силы резания действуют на заготовку, стремясь провернуть ее относительно патрона силой Р_z и сдвинуть вдоль оси вращения силой Р_х.

Рисунок 2.1- Схема обработки ступицы

 

Из условия равновесия сила зажима определяется по формуле

 

 

 

где k – коэффициент запаса, определяется по справочнику, [3], k =2,5;

Мр – момент резания, Нм; Мр = 58,5 Нм;

- момент трения, создаваемый между деталью и  прихватами, Нм;

- момент трения, создаваемый между деталью и  планшайбой, Нм;

W – потребная сила зажима, Н;

f₁, f₂ - коэффициенты трения между деталью и прихватами и между планшайбой и деталью, выбираем коэффициент трения сталь по чугуну f₁=f₂=0,15;

r₁ – расстояние от оси вращения детали до силы действия прихвата, мм; r₁=138 мм;

r₂ – расстояние от оси вращения до реакции воздействия планшайбы на деталь, мм; r₂=134 мм;

r₃ – расстояние от оси вращения до обрабатываемой поверхности резцом, мм; r₃ = 60 мм;

 

Из условия равновесия моментов очевидно, что проскальзыванию детали относительно прихватов препятствует момент трения между деталью и прихватами и между планшайбой и деталью, являющейся результатом усилия закрепления. Тогда потребная сила зажима определяется по формуле

 

 

 

 

 

При увеличении частоты вращения шпинделя станка на г-образные прихваты увеличивается действие центробежных сил, которые направлены от центра вращения заготовки по радиусу. При данной схеме установки детали это может привести к вылету г-образных прихватов, что недопустимо. Поэтому для определения статической силы зажима необходимо к потребной силе зажима алгебраически прибавить центробежную силу, компенсируя, таким образом, ее воздействие на г-образные прихваты.

 

 

 

 

где  W – потребная сила зажима, Н;

F_ц  - центробежная сила, Н;

Центробежную силу определяем по следующей формуле:

 

 

 

где  М – масса прихватов, кг;

 R – расстояние от оси патрона до центра тяжести кулачка, мм; R=156 мм;

 n – частота вращения шпинделя, об/мин; n=315 об/мин.

 

 

 

где  i – количество прихватов, i = 4;

 m_пр - масса 1-го прихвата, кг; m_пр=0,24 кг;

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом при дальнейших расчётах будем использовать потребную силу зажима равную Q_ст = 3518,09 Н.

Определяем средний диаметр  резьбы шпильки крепления прихвата по условию прочности шпильки  на совместное действие кручения и  растяжения.

Средний диаметр резьбы винтового  механизма определяем по формуле

 

 

 

где   - предел прочности материала шпильки при растяжении, МПа; для стали 35Х = 100 МПа;

 

 

Принимаем для шпильки  с условием жесткости метрическую  резьбу  М10,  для  которой  мелкий шаг S=1,25 мм, d₂=9,026 мм.

Определим усилие, прикладываемое к ключу при закручивании гайки  для получения Р_треб =Q_ст=3581,09 Н

 

 

 

 

 

где - длина ключа, мм;

d₂ – средний диаметр резьбы, мм; для М10 d₂ =9,026 мм;

- угол подъема винтовой  линии витка резьбы,

- приведенный  угол трения;

к_ф – коэффициент, учитывающий трение на торце шпильки или гайки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где - угол профиля резьбы, для метрической резьбы  ;

- угол трения в витках  резьбы.

 

 

 

где f – коэффициент трения, для стали по чугуну f=0,15.

 

 

 

 

Опорной поверхностью является торец гайки , имеющей кольцевую форму, следовательно

 

 

где - коэффициент трения гайки по прихвату , =0,15;

- наружный диаметр  кольца опорной поверхности, мм;  

внутренний диаметр  кольца опорной поверхности, мм;

= d = 10 мм;

 

 

 

 

 

 

 

Определяем усилие, прикладываемое к рукоятке ключа для создания силы зажима создаваемое гайкой (Q)

 

 

 

Усилие на рукоятке превышает 200Н, что недопустимо по охране труда. Для снижения усилия рук применяют  комбинированные зажимные механизмы, которые существенно усложнят конструкцию приспособления и увеличат его массу, что в данном случае нецелесообразно. Более рациональным решением будет являться увеличение длины рукоятки ключа. Принимаем длину рукоятки ключа l_рук = 200 мм.

 

 

 

Так как усилие на рукоятке ключа не превышает 200Н, следовательно, зажимной механизм с принятыми параметрами допустим.