2. Послідовність конструювання верстатних пристроїв

Характеристику початкових етапів конструювання верстатного пристрою при виконанні практичної роботи розглянемо на прикладі:

Конструювання пристроїв - творчий процес. Для нього характерні трудомісткість, багатоваріантність можливих рішень і певна послідовність (етапність) виконанні.

1) Вибір базових поверхонь для закріплювання пристрою на верстаті і закріплюванню деталі, що обробляється, в пристрої

Базовими поверхнями(опорними, установочними) для закріплювання пристрою (його корпусу) може бути поверхня робочого стола свердлувального верстата і його Т- подібний паз(пази). Для закріплювання(затиску) деталі, що обробляється, а також для її установлювання в пристрої приймаються її поверхні.

Потрібні поверхні для установлювання деталі, що обробляється, в пристрої указуються студентом засобом простановки номерів цих поверхонь на рисунку деталі і в цьому пункті виконується їх пояснення, а також робиться пояснення вибору поверхонь для закріплювання пристрою на столі верстата.

На першому етапі конструювання одержують і аналізують вихідні дані, визначають умови використання пристрою й пропоновані до нього вимоги.

2) Визначення сили затиску для закріплювання деталі, що обробляється

Сила закріплювання(затиску) визначається за формулою:

Q = , H (2.1)

де: W – сила на кінцевої частині воротка, рукоятці або ключу, яку додає

робочий; при проектуванні затискних пристроїв приймають в межах

12÷15 кгс(118÷147 Н); для попередніх розрахунків приймаю W=….Н;

l - довжина воротка(виліт ключа) при положенні на ньому руки робочого(відстань від середньої частини кисті руки до вісі силового гвинта).

Ця довжина визначається за формулою:

l=(10÷14) ∙ d , мм (2.2)

де: d- зовнішній(номінальний) діаметр нарізки; в затискних пристроях застосовують нарізку від М8 до М36 [1, с.197]; в залежності від окремих розмірів деталі, що обробляється і можливого розташування силового гвинта пристрою, попередньо приймається діаметр нарізки в вищевказаному діапазоні, тобто d=...мм;

Тоді маємо

l=(10÷14) ∙ мм.

Прийнявши необхідний діаметр нарізки, визначаємо її середній радіус

r_ср= 0,45∙ d , мм (2.3)

r_ср= 0,45 мм ;

- кут підйому витків нарізки, визначається за формулою:

tg (2.4)

де: P - крок нарізки, згідно прийнятого діаметра нарізки по [2, c.19] P=...мм;

d₂ –середній діаметр нарізки, по [2, c.19] d₂ =…мм;

тоді підставляючи значення в формулу 2.4 отримуємо

tg = ;

отже =….°….' ;

ρ^'- приведений кут тертя у різі, визначається за формулою:

tg ρ^' (2.5)

де: f - коефіцієнт тертя, по [2, c.19] f=0,1÷0,15; приймаємо f =….;

α – кут профілю нарізки, по [2, c.19] для метричної нарізки α =60^°;

тоді, підставляючи значення в формулу 2.5 маємо

tg ρ^' = ;

отже ρ^'=….°….' .

Підставляючи значення в формулу 2.1 маємо

Q = Н

3) Перевірочний розрахунок передачі «гвинт-гайка»

Основною причиною виходу із ладу гвинтів і гайок передач являється зношення їх нарізки. Умовою стійкості проти спрацювання є в тому, що тиск в різі не повинен перевищувати допустиме, що виражається формулою:

p_с ≤ [p_с] , Н/мм² (3.1)

де: р_с - величина тиску між нарізкою гвинта та гайки;

d₂ - середній діаметр нарізки, з формули 2.4 d₂=….мм;

h - робоча висота профілю нарізки, вона визначається за формулою:

h = ζ ∙ Ρ , мм (3.2)

де: ζ – коефіцієнт робочої висоти профілю нарізки; по [2, c.18]

для метричної різі приймається ζ =0,541;

P - крок нарізки; з формули 2.4 P =…мм;

тоді, підставляючи значення в формулу 3.2 маємо

h = мм ;

Z – число витків гайки; визначається за формулою:

Z (3.3)

де: Н – висота змінної гайки (різальної втулки); визначаємо за формулою:

Н = ψ_н ∙ d₂ , мм (3.4)

де: ψ_н – коефіцієнт висоти гайки; для цільних гайок по [2, c.18]

ψ_н = 1,2 ÷ 2,5; для розрахунків приймаємо ψ_н = …. ;

підставляючи значення в формулу 3.4 маємо

Н = мм ;

підставляючи значення в формулу 3.3 маємо

Z = ;

Z повинно бути ≤ 10 по [3, c.41], якщо Z > 10, то треба зробити корегування – зменшити ψ_н або збільшити Р . Також можливо зменшити d₂, але тоді потрібно зробити перерахунок в формулах 2.1 (зміниться r_ср) і 2.4;

[p_с] - допустимий тиск в різі для пари «гвинт - гайка», згідно прийнятих матеріалів гвинтової пари по [2, c.18] для розрахунків приймаємо [p_с] = ….Н/мм²;

Після проведених розрахунків або перерахунків підставляємо значення в формулу 3.1 і отримуємо

p_с = Н/мм² ;

Згідно отриманого результату робиться висновок. Якщо p_с ≤ [p_с] , то умова стійкості проти спрацювання нарізки витримано.

4) Розробка принципової (кінематичної) схеми пристрою

Принципова схема виконується від руки на окремому аркуші зошита у вигляді простіших ліній і показує початкову ідею майбутньої конструкції пристрою. На схемі виносними позиціями показуються номери деталей, починаючи з базової(корпусу) і далі по їх взаємозв'язку, а також стандартні вироби. Їх назви указуються після схеми.

5) Опис пристрою згідно принципової схеми

5.1) Призначення пристрою

В цьому пункті студент пояснює призначення розробляємого пристрою, тобто для яких робіт він використовується. Також указує тип цього пристрою і спосіб закріплювання деталі, яка підлягає обробці на металообробному верстаті.

5.2) Будова пристрою у взаємозв'язку його деталей

В цьому пункті студент виконує опис будови пристрою, починаючи з базової деталі(корпусу) і далі згідно взаємозв’язку. В процесі опису необхідно указувати номери позицій, якими позначені деталі і стандартні вироби на принциповій схемі, а також спосіб з'єднання деталей ,стандартних виробів(різальне з’єднання, шарнірний зв'язок, зварювання, розвальцювання та інше).

5.3) Робота пристрою

При виконанні цього пункту треба зробити опис як необхідно застосувати пристрій в роботі, починаючи з його установлювання на стіл металообробного верстату, установлюванню і закріплюванню деталі, яка підлягає обробці, безпосередньо виконання роботи по її ремонту, а також відкріпленню деталі і зніманню пристрою з столу металообробного верстату.

Лекція до теми № 4. Конструювання контрольних пристроїв