4.1 Выбор и описание теоретической схемы базирования изделия.

Базирование – придание изделию (детали или сборочной единице) требуемого положения относительно принятой системы координат рабочего инструмента, приспособления или технологического оборудования. Базирование осуществляется с помощью выбранных на изделии баз.

Схема базирования – схема расположения опорных точек на базах изделия. Число проекций изделия на схеме базирования должно быть достаточным для точного представления о размещении опорных точек.

Схема базирования крышки (Рис.4.1.1) выбрана в соответствии с его положением в заводском приспособлении.

Деталь 2 (крышка) своим основанием прижимают к опорной поверхности приспособления. Тем самым лишая трех степеней свободы: перемещения вдоль оси Z , вращения вокруг осей Y и X.

Рис.4.1.1 - Схема базирования

Деталь 1 (втулка) в свою очередь прижимают по опорной поверхности крышки, также лишая трёх степеней свободы.

Следует также забазировать детали по цилиндрической поверхности. Этого добиваются установкой детали фланец по центрирующему пояску, жёстко соединённому с опорной поверхностью приспособления.

Таким образом, крышка лишена шести степеней свободы, т.е. полностью неподвижна.

4.2 Выбор силовой и кинематической схем.

В предыдущем подпункте была выбрана схема базирования, которая используется в исходном приспособлении, следовательно, схема расположения установочных элементов силовой схемы не претерпела существенных изменений. В приспособлении будет изменен способ прижатия изделия. В исходной оснастке прижатие изделия происходило при вращении рабочим винта и гайки, что производилось вручную. Так как теперь будет использоваться система из двух сильфонов, обеспечивающих усилие для поджатия изделия, то необходимо рассчитать усилие требуемое для фиксации деталей в месте приложения.

Рассчитаем силу, необходимую для фиксации детали в осевом направлении.

В приспособлениях для прижатия изделий (типа раскосов, планок, косынок, кронштейнов и других) усилия прижатия должны обеспечивать сохранение контакта, заданного зазора или отсутствие зазора между устанавливаемыми деталями, их удержание от возможного сдвига в процессе прихватки и сварки. Определить усилие зажатия таких элементов расчетным путем трудно, а в ряде случаев и невозможно. Поэтому усилие каждого необходимого прижима можно принять на основании производственного опыта в пределах 2…6 кН.

4.3 Выбор и расчет механизмов и устройств приводов прижатия изделия в оснащении.

Для изготовления приспособления будет использоваться материал – сплав 12Х18Н10Т [7], поскольку специфические условия выполнения электронно-лучевой сварки требуют использование ненамагничиваемых материалов, т.к. наличие в зоне сварки магнитных волн может изменить геометрию и направление электронного луча.

Для поджатия изделия не рекомендуется использование пневмо- или гидроприводов, поскольку в процессе их работы из-за протечек в уплотнителях рабочая среда приводов будет проникать в рабочую зону, что будет нарушать вакуум в рабочей зоне. Использование магнитных прижимов и электродвигателей также исключено по причине того, что магнитные волны в этих механизмах будут отрицательно влиять на точность электронного луча. Поэтому выберем рабочий элемент, не имеющий этих недостатков, но способный выполнить поставленную задачу поджатия узла в осевом направлении. Сильфоны — распространенные элементы различных конструкций, позволяющие получать значительные перемещения в пределах упругости. По методу изготовления сильфоны могут быть цельными и сварными; их упругие свойства различны. Они обеспечивают герметичность и могут работать при большом количестве циклов нагружения.

Для поджатия детали в осевом направлении, используем следующий вариант строения сильфона – цельные однослойные сильфоны, вставленные друг в друга и загерметизированные в месте контакта с крышкой.

Методику расчета сильфонов строят в зависимости от их назначения и от предъявляемых к ним технических требований. В нашем случае используется схема использования сильфона – сильфон преобразует давление в усилие.

Сильфоны изготовляются из из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т и других марок, а также из неметаллических материалов (фторопласт и др.). К сильфонам предъявляются требования, по которым они должны обеспечить определенный ход при рабочем давлении и гарантировать нормальную работу изделия в течение достаточного срока, т. е. иметь необходимую долговечность.

Вследствие слож­ности технологического процесса изготовления сильфона, толщина стенки получает местные изменения и не может быть выдержана в жестких допусках. Во всяком случае, колебания толщины стенки в пределах 10% считаются вполне допустимыми.

Выбор материала сталь 12Х18Н10Т обоснован тем, что данный материал имеет свойство ненамагничивания, что важно, т.к. при выполнении электронно-лучевой сварки магнитные поля могут отклонить луч.

До настоящего времени нет достаточно простого и удобного для практического применения аналитического метода расчета сильфонов.

Некоторые из имеющихся практических данных, которые могут быть использованы при расчете, приведены ниже. Следует иметь в виду, что эти формулы и графики дают приближенные величины силы прижатия и в практике могут иметь место отклонения от данных, полученных расчетным путем. Для нашего случая эти небольшие отклонения не столь существенны, поскольку сильфон не выполняет задание чувствительного элемента, а используется лишь как силовой элемент.

Рисунок 4.3.1 – Принципиальная схема приспособления.

В процессе понижения давления в прижимном устройстве состоящем из системы сильфонов будет атмосферное давление (P=101325 Па). В процессе создании вакуума в камере сильфоны будут расширяться и тем самым обеспечивать прижим нашего изделия . Необходимо подобрать сильфоны таким образом, чтобы суммарное усилие было 4…6 кН.

Осевое усилие P вычисляется по формуле:

где - избыточное давление, разность между внутренним и внешним давлениями.

Давление между сильфонами атмосферное, примем его равным 101325 Па.

Давление наружное, т.е. в вакууме

Избыточное давление .

Так как у нас пара сильфонов, то сумму радиусов необходимо разделить пополам. Тогда сумма радиусов каждого сильфонов приближенно должна быть равной 112 мм.

Исходя из этого, выберем два однослойных сильфона по ГОСТ 22388-90 и проверим, создают ли они необходимое усилие.

Сильфон 1 (внешний) : 160-60-0,5;

D=160; n=6; S=0,5;

Сильфон 1 (внешний) : 125-8-0,5;

D=125; n=8; S=0,5;

Рисунок 4.3.2 – Эскиз сильфона

Проверим, какое усилие создают выбранные сильфоны.

Таким образом, система из двух сильфонов обеспечивает прижатие детали в приспособлении 2,3 кН.