7.3. Ступінчастий вал, приклад.

Деталь ступінчастий вал обробляється на горизонтально-фрезерному верстаті 6Р82П. Виконується фрезерування шпонкового пазу шириною 20 мм і довжиною 25 мм з повною глибиною 7,9 мм з виходом паза по радіусу R40. Визначити силу затискання та вибрати затискний елемент.

Рис. 7.4. Схема закріплення заготовки

Спочатку визначаються сили, які діють на заготовку з боку різального інструмента. При фрезеруванні паза дисковою тристоронньою фрезою виникає сила різання Р_z яка складається з Р_н – горизонтальна складова зусилля різання і Р_v – вертикальна складова.

, (7.4)

де V – швидкість різання, м/хв.;

N_різ – потужність різання кВт.

;

.

Знаходимо сили, які діють на заготовку з боку затискання. Прихват затискного пристрою, що діє на заготовку з силою затискання F_зат створить в точках її дотику до опорних поверхонь дві сили реакції R (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Схема прикладання сил до заготовки при її закріпленні в призмі

Визначаємо силу проекцій всіх трьох сил на вертикальну вісь, отримуємо:

,

звідси

.

Розглянемо окремо дію сил Р_н і Р_v.

а) Дія сили Р_H, в осьовому напрямку, протидіє силі тертя

Прийнявши f = 0,25, отримаємо .

Умова забезпечення нерухомосты заготовки має вигляд

б) Від дії сили Р_v заготовка може обернутися навколо осі, так як на неї дії момент сили Р_vl₂, протидіє йому момент сили .

Отже умова надійності затискання має вигляд:

Визначають коефіцієнт надійності закріплення, , користуючись табл. Д.7.1, Д.7.3:

.

Отже силу затиснення для надійного закріплення, визначаэмо:

Звідси

.

Вибирають гайку для прихвату, використовуючи формулу

.

При b = 2а; η = 0,95 отримуємо .

Таке затискне зусилля має гайка М30.

7.4. Порядок виконання

1) Отримати завдання згідно варіанта (табл. Д.7.5).

2) Визначити сили, які діють на заготовку від різального інструмента.

3) Визначити коефіцієнт надійності закріплення.

4) Визначити силу затиснення.

5) Визначити мінімальний діаметр метричної різьби.

7.5. Контрольні запитання

1) Які бувають види опорних поверхонь у гвинтових затискних механізмах?

2) У яких видах пристроїв застосовують гвинтові затискачі?

3) Як вибирають номінальні діаметри метричної різьби у залежності від сили закріплення?

4) Як визначається сила закріплення гвинтовими механізмами? Від чого вона залежить?

8. Практична робота. Розрахунок розмірного ланцюга складальної одиниці

8.1. Завдання. Визначати замикаючу ланку та розрахувати розміри компенсатора при складанні виробу.

8.2. Теоретичні відомості про методи проведення розрахунків розмірних ланцюгів

При розробці технологічних процесів складання різноманітних виробів вирішуються такі завдання:

а) встановлення послідовності з’єднання деталей у складальній одиниці, розроблення схем та технологічних маршрутів складання [6, 8];

б) аналіз розмірних ланцюгів і вибір методу їх розрахунків, досягнення точності замикаючого ланки [4, 12].

Для досягнення необхідної точності складання необхідно розрахувати розмір замикаючої ланки розмірного ланцюга, який не повинен виходить за межі допустимих відхилень.

Точність замикаючої ланки при складанні може бути досягнута методами повної, неповної, групової взаємозамінності, методами пригонки і регулювання із застосуванням компенсаторів.

Вибір методу досягнення точності замикаючої ланки залежить від величини його допуску й від числа складових ланок розмірному ланцюга. При цьому необхідно врахувати реальні виробничі можливості по забезпеченню точності розмірів відповідних ланок і при заданому рівні організації складальних робіт.

Якщо число складових ланок розмірному ланцюга т ≤ 4, то розрахунки ланцюга роблять методом повної взаємозамінності. Цей метод доцільний у серійному і масовому виробництві при коротких розмірних ланцюгах (наприклад, у сполученні вал–втулка) і відсутності сталих допусків на розмір замикаючої ланки. Для багатоланкових розмірних ланцюгів такий метод економічно не вигідний, тому що приводить до необхідності призначення жорстких допусків на розміри складових ланок.

Сутність методу повної взаємозамінності полягає в тому, що всі деталі, що надходять на складання, повинні бути виготовлені в межах допусків і задовольняти технічним умовам по шорсткості поверхонь та геометричній формі. Складання зводиться до з’єднання деталей без попереднього вибору, підбору і пригонки. При цьому необхідна точність замикаючої ланки досягається автоматично. Розрахунки допусків складових ланок при заданому допуску вихідної (замикаючої) ланки доцільно виконувати в певній послідовності.

При великій кількості складових ланок (m > 4) на всі ці ланки ланцюга призначають економічно досяжні в даних виробничих умовах допуски, що відповідають, як правило, одному квалітету точності [14, с. 7—17], а також граничні відхилення з урахуванням призначення деталі в складальній одиниці та прийнятих методів обробки.

Фактичний (виробничий) допуск Т_А∆ на розмір замикаючої ланки і координати середини її поля допуску Е_СА∆ визначаються за рівняннями

; (8.1)

де т — число складових (збільшуючих і зменшуючих) ланок;

ξ_Аi — передаточне відношення, роль якого виконують тригонометричні функції, використовувані при проектуванні складових ланок на напрямок замикаючого ланки ( для ланцюгів з паралельними ланками ξ_Аi = +1 — для ланок збільшуючих, і ξ_Аi = –1 — для ланок зменшуючих).

; (8.2)

Точність замикаючої ланки методом повної взаємозамінності забезпечується, якщо

і

,

де Т_А∆ і E_C A_∆ — задані величини допуску і координати середини поля допуску замикаючої ланки.

Якщо дані умови не виконуються, то необхідно коригувати допуски усіх або частини розмірів складових ланок, що призводить до подорожчання механічної обробки.

У цьому випадку розрахунки розміру замикаючої ланки виконуємо методом неповної взаємозамінності, використовуючи рівняння (8.2) і

; (8.3)

де t — коефіцієнт ризику, значення якого ухвалюється залежно від відсотка ризику (відсотка виходу розміру замикаючої ланки за межі його допуску [4, с. 16]); λ²_Аi — коефіцієнт відносного розсіювання розмірного ланцюга ( — для нормального закону; — для закону Сімпсона; — для закону рівної ймовірності).

При використанні методів пригонки або регулювання в конструкцію виробу вводиться спеціальна деталь — компенсатор, розміри якого можуть змінюватися при складанні шляхом видалення певного шару металу (у кресленнях складальної одиниці або виробу вказується, по яких поверхнях проводиться пригонка). Крім того розмір компенсатора може регулюватися при складанні (за допомогою гвинтової пари, набором прокладок різної або однакової товщини й т.д.). Розрахунки розмірних ланцюгів при цьому здійснюється методами повної або неповної взаємозамінності. На всі складові ланки розмірного ланцюга, включаючи і компенсатор, призначають легко досяжні в даних виробничих умовах допуски.

Величина необхідної компенсації в обох випадках визначається по рівнянню

. (8.4)

Для того, щоб на компенсаторі створити необхідний для пригонки шар матеріалу, у координату середини його поля допуску вносять поправку

. (8.5)

Для спрощення розрахунків розмірів нерухомих компенсаторів (при використанні методу регулювання) рекомендується призначати координати середин полів допусків складових ланок так, щоб сполучити одну границю розширеного поля допуску Т’_А∆ замикаючого ланки з відповідною границею його заданого поля допуску Т_А∆.. Число ступенів N такого компенсатора

, (8.6)

де Т_к — допуск на виготовлення компенсаторів.

Якщо регулювання здійснюється за допомогою підбору прокладок однакової товщини δ∆, їхнє число z

При великій кількості прокладок z їх роблять різної товщини.