Технологический процесс изготовления вал-шестерни дифференциального редуктора

- приспособления для захвата и перемещения заготовок.

По типу станков приспособления бывают: для токарных, фрезерных, сверлильных, расточных станков и т. д.

По степени специализации приспособления различают: универсальные, универсально-групповые, универсально-сборные и специальные приспособления.

Универсальные приспособления применяют в единичном, мелкосерийном и среднесерийном производствах. К ним относятся тиски, трехкулачковые патроны, делительные головки, поворотные столы и т. п.

Универсально-групповые приспособления предназначают для серийного производства и комплектуют из двух частей: универсальной (постоянной) и сменной. Сменные части (кулачки, упоры, цанги и т. п.) подбирают в соответствии с формой и размерами обрабатываемых заготовок. Переналадку производят при переходе к обработке партии других заготовок.

Универсально-сборные приспособления (УСП) собирают из нормализованных узлов и деталей. В комплект УСП входят базовые, опорные, направляющие, установочные, прижимные и крепежные детали. Приспособление образуется путем соединения различных элементов УСП в зависимости от вида обработки, формы и размеров заготовки. УСП применяют в мелкосерийном и среднесерийном производствах.

Специальные приспособления предназначают для выполнения только определенных операций обработки резанием, сборки или контроля деталей или сборочных единиц. В связи с высокой стоимостью и трудоемкостью этих приспособлений их целесообразно использовать в условиях крупносерийного и массового производств. Они обеспечивают высокую производительность труда путем сокращения вспомогательного времени.

По степени механизации и автоматизации приспособления делят на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

По источнику энергии приводы приспособлений подразделяют на пневматические, гидравлические, магнитные, электромеханические, вакуумные и центробежно-инерционные.

Выбор конструкции приспособления зависит от характера производства. Так, в серийном производстве используют более простые приспособления. В массовом производстве к приспособлениям предъявляют высокие требования в отношении производительности. Поэтому такие приспособления оснащены быстродействующими зажимными устройствами и представляют собой сложные конструкции.

Исходя из поставленных технологических задач при изготовлении детали вал-шестерня для изготовления зубчатого венца разработано специальное станочное  приспособление типа цангового патрона с механизированным пневматическим зажимом. Служебное  назначение этого приспособления состоит в базировании и закреплении заготовки детали вал-шестерня малогабаритных размеров из стали

30ХГСА при изготовлении зубчатого венца m=1;z =25 режущим инструментом на долбежном станке модели 5140. В результате обработки должны быть обеспечены точность и симметричность обработки зубчатого венца относительно оси детали.

Выбор вида приспособления  осуществляется на основе  поставленной технологической задачи обработки зубчатого венца на данной операции, а так же  исходя  из типа производства (еденичное); нормы времени на данную операцию; производственной программы годового выпуска изделия,  в которое входит данная деталь и количества лет  её изготовления  по неизменным чертежам.

 

     4.2   Выбор установочных элементов

 

                                 

Приспособление является важным элементом технологической системы, от этого во многом зависит точность производительности и себестоимость механической обработки . сборки и технического контроля изделий. Точность обработки (сборки), в свою очередь, зависит от точности установки в приспособлении, заготовки. Требуемая точность обработки обеспечивается определённым положением заготовки относительно режущего инструмента. Положение заготовки при обработки, как и любого твёрдого тела в пространстве, характеризуется шестью степенями свободы, определяющих возможность перемещения и проворота  заготовки относительно трёх координатных осей.

В единичном производстве применяют установку с выверкой, по обработанным или необработанным поверхностям. Установку заготовок выполняют, осуществляя плотный контакт базовых поверхностей с установочными элементами. Для полной ориентации заготовки число расположения опор должно быть таким, чтобы не могло сдвинуть и провернуть, относительно координат осей.

      В проектируемом  приспособлении заготовка устанавливается  в специальную зажимную цангу, поэтому она будет являться  установочным элементом и обеспечивать  базирование  детали в процессе  обработки. Поверхность  детали   Ø  18 h 12 мм  является   направляющей  базой , по которой базируется в  цанге,  а торцевая  поверхность  этого диаметра  является установочной базой , которой деталь упирается в цанге.

 

 

 

4.3   Выбор элементов  для направления и координации 

                            режущего инструмента.

 

Обработка производится на долбежном станке дисковым долбяком и поэтому координирование режущего инструмента обеспечивается технологической системой. Дополнительных элементов для направления и координирования режущего инструмента не требуется.

 

4.4  Составление  схемы закрепления заготовки. Определение силы   зажима.

  Закрепление  заготовки  осуществляется  с помощью разрезной цанги (поз.1), которая навинчивается  на  шток  пневмоцилиндра (поз.5)  двустороннего  действия  ГОСТ 15608-81(поз.4). Под действием давления воздуха шток перемещается в осевом направлении, затягивая цангу во вкладыш (поз.2) и стягивая её лепестки, которые в свою очередь зажимают деталь.

 

 

 

4.5 Выбор вида зажимного механизма, его силовой расчет.

 

Зажимные устройства предназначены для создания надежного контакта заготовки с установочными элементами приспособления и предотвращения возможного смещения и вибрации заготовки в процессе ее обработки резанием.

К зажимным элементам предъявляют следующие основные требования: простота конструкции и надежность в работе; полное исключение смещения и вибрации заготовки в процессе ее обработки; отсутствие деформации заготовки и порчи ее поверхности; быстрота действия зажима при минимальной затрате сил рабочего; безопасность в работе.

Зажимные устройства должны обеспечивать равномерный зажим заготовки, особенно в многоместных приспособлениях. Место приложения сил закрепления выбирают по условию наибольшей жесткости и устойчивости крепления и минимальной деформации заготовки. Для повышения точности обработки предпочтительны устройства, обеспечивающие постоянную силу закрепления.

 

 

 
Рассчитаем осевое усилие  Q, необходимое для затягивания цанги и обеспечивающее силу зажима   P2  :

где P1 – сила, сжимающая лепестки цанги до их соприкосновения с поверхностью заготовки;

P2 – сила зажима заготовки всеми лепестками цанги;

α = 150 – половина угла конуса цанги;

φ = 30 – угол трения

где  α1 = 1200 -  угол сегмента лепестка цанги;

D = 26 мм- наружный диаметр лепестков цанги;

S =3 мм – толщина лепестка цанги;

f = 0,5 мм – зазор между внутренним диаметром лепестков цанги и зажимаемой поверхностью;

z = 3 – число лепестков цанги;

 l = 25 мм – расстояние от плоскости задела лепестка цанги до середины зажимающего конуса цанги;

Е – модуль Юнга

где М = Р*r1 =0,0135 *1079 =4,7Н – момент резания;

r1 = 13,5 мм – расстояние от оси до точки приложения силы резания;

r = 9 мм – радиус заготовки на участке зажима;

Р =1079 Н – сила, стремящаяся повернуть заготовку относительно цанги;

К = 2 – коффициент запаса

 

 

 

4.6  Выбор силового привода  и расчет его параметров

 

   В качестве силового привода разрабатываемого приспособления выбираем пневматический , реализуемый на основе пневмоцилиндра двустороннего действия  по  ГОСТ  15608-81 .  Расчитаем диаметр мембраны, необходимый для создания  расчётного усилия Q:

 

    

где  D – расчётный диаметр  мембраны;

d = 0,67D – диаметр шайбы, прижимающей мембрану;

p = 0,4 МПа – давление воздуха в пневмосистеме;

Т = 5 Н – сила трения, зависящая от твёрдости мембраны и её относительного сжатия;

dn = 20 мм –диаметр штока;

Решая уравнение  относительно неизвестного  D  получим расчётное  D = 108 мм. Округлим   расчётное значение D до стандартного  по  ГОСТ  15608-81 :  D = 130 мм.

4.8. Составление технологических требований на приспособление

 

При разработке приспособления были определены следующие технические требования:

 

1. * Размеры для справок.

2. Давление в пневмосистеме не  менее 0,4 МПа.

3. Ход штока 40±1 мм.

4. Утечка воздуха из пневмоцилиндра  не допускается.

5. Отклонение от перпендикулярности  оси цанги поз. 1 относительно нижней плоскости плиты поз.6 не более 0,05/200 мм.

6. Неуказанные предельные отклонения размеров  Н14;  h14;  ±IT14/2.

 

 

 

Список литературы

1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1969.    – 556с.
2. Колесов И.С. Методические указания к выполнению курсового проекта.

      - М.: Мосстанкин, 1980, сборка, 45 с., механическая обработка, 64 с.

3. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 1997,590 с.
4. Латышев Н.Г. Методическое руководство по курсовому проектированию. - М.: Мосстанкин,1982,-52с.
5. Косиловой А.Г., Мещеряков Р.К., Справочник технолога-машиностроения. - М.:Машиностроение 1986.- 656с.
6. Орлов П.Н., Скороходов Е.А. Краткий справочник металлиста. - М.:Машиностроение, 1987,-960с.
7. Сторожев М.В. Ковка и объёмная штамповка стали М.: Машиностроение. 1967.-435 с.
8. Панов А.А. Обработка Металлов резанием. - М.:Машиностроение. 1988.-736 с.
9. Мягков В.Д. Допуски и посадки, справочник. - М.:Машиностроение. 1978.-544с.
10. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчёт допусков размеров. - М.: Машиностроение,1992.-240с.