Расчет и проектирование контрольного приспособления

8. Расчет и проектирование контрольного приспособления

Для контроля радиального биения наружного диаметра применяем биениемер.

Т. к. биение необходимо измерить относительно базового отверстия, то для закрепления вала-шестерни в контрольном приспособлении применяем мембранную оправку.

Произведем расчет усилия для сжатия кулачков.

8.1 Расчет осевого усилия для разжима кулачков

8.1.1 Для сжатия кулачков патрона в размер , действующее на мембрану осевое усилие должно составить:

где К(Р)=1,1 – коэффициент ужесточения мембраны ее кулачками [ табл.10];

S, a, c, b – соответственно толщина, рабочий радиус, радиус центрального окна, радиус расположения кулачков мембраны;

а = 54; S = 3; b = 0,4a = 32; c = 0.18a = 10

L = 24 – плечо кулачка;

dк = 54 - диаметр наружной поверхности кулачков;

dк min= 51,5 – диаметр кулачков, позволяющий установить наименьшую заготовку в партии.

=8870 Н

8.1.2 С учетом коэффициента полезного действия η = 0,7…0,8 усилие на штоке составляет:

8.1.3 Вычислим наибольшее напряжение σmax

где К(σ) = 0,7 [ , стр.526]

8.2 Усилие закрепления заготовки одним кулачком оправки

где dз = диаметр базы заготовки, мм;

функция

 Н

8.3 Описание конструкции и принцип работы приспособления

Приспособление предназначено для измерения радиального биения на наружном диаметре шейки шпинделя относительно базового отверстия.

Приспособление содержит основание 11, мембранную оправку, плавающий центр и измерительную головку ИПП874.

Мембранная оправка содержит корпус 4, к которому винтами 15 крепится мембрана с кулачками 5. Через центральное резьбовое отверстие корпуса проходит шток 6, на шток с наружной стороны мембраны устанавливается шайба 20 и гайка 21, а также ручка 12, которая фиксируется на штоке с помощью штифта 19. Мембранная оправка устанавливается в переднюю бабку 2 с запрессованным подшипником 3 с минимальным зазором. И спереди и сзади для установки оправки к корпусу винтами 14 привинчиваются шайбы 9.

По направляющим основания перемещаются передняя бабка с мембранной оправкой, задняя бабка 7 с установленным в ней плавающим центром 8, и измерительная головка 1, смонтированная на колонке 10.

Приспособление работает следующим образом.

Шпиндель устанавливают точно на кулачки 5 мембранной оправки и поджимают плавающим центром 8. Оправка с валом должна свободно от руки поворачиваться, при этом необходимо следить за тем, чтобы не было качки. Сжатие оправки производится ручкой при помощи ручки 12, которая при проворачивании выкручивает шток 6, а шток, в свою очередь, прогибает мембрану и кулачки сходятся. Наконечник с шариком подводится к поверхности шейки шпинделя и занимает определенное радиальное положение, которое фиксируется чувствительной головкой.

Наибольшее колебание показаний чувствительной головки при расположении наконечника во всех впадинах колеса характеризует величину биения.

Чтобы шарик соприкасался с профилем шейки проверяемого колеса, его диаметр должен быть равен

где = 0 – смещение исходного контура.

Тогда, D = 1,680*2+0 = 3,36 мм

9. Расчет режущего инструмента

Проектирование режущего инструмента – фрезы червячной для нарезания шлицев

В данном разделе спроектируем режущий инструмент – червячную фрезу для нарезания шлицев на шлифефрезерной операции.

9.1       Материалом для режущей части выбираем быстрорез Р6М5К5.

9.2       Для черновой обработки зубьев допустимо принять фрез цельной конструкции.

9.3       Диаметр наружный фрезы d_a выбираем по ГОСТ 9324-80, принимаем d_a= 70мм.

9.4       Число зубьев фрезы принимаем равным 12, что в 2 раза больше числу нарезаемых зубьев шлицев.

Далее проведем расчет и выбор элементов геометрических параметров фрезы червячной для нарезания шлицев.

9.5       Принимаемые по ГОСТ 9324-80 или конструктивным особенностям параметры:

9.5.1   Высоту ножки зуба h₀ принимаем равным высоте нарезаемых зубьев с учетом черновой обработки: h₀ =3мм;

9.5.2   Задний угол при вершине зуба a_а = 10°…12°, принимаем a_а = 10°;

9.6       Элементы стружечной канавки цельных фрез (рис.9.1):

9.6.1   Глубина канавки:

Н = h₀ + (К + К₁)/2 + r₃ , (9.1)

где К, К₁ –величины затылования на вершине зуба определяются по формулам:

К = p d_a tga_a/ z₀ (9.2)

К = [3,14 × 70 × tg10° ] / 12 = 3,231мм

К₁ = (1,3…1,7) К (9.3)

К₁ = 1,4 × 3,231 = 4,524мм

r₃ – радиус закругления дна канавки принимается кратным 0,05мм, принимаем r₃ = 1,25мм;

Н = h₀ + (К + К₁)/2 + r₃ = 3 + (3,231+4,524)/2 + 1,25 = 8,127

принимаем Н=8,5мм

9.6.2   Толщина зуба у основания С (рис.9.1) должна соответствовать условию:

С ³ 0,8Н (9.4)

С = 0,8 × 8,5 = 6,8; принимаем С = 7мм.

9.6.3   Угол профиля канавки q в зависимости от рекомендуемых одно- или двухугловых фрез принимается равным: 22°, 25°, 30°, принимаем q = 25°.

Элементы стружечной канавки и зуба цельных червячных фрез

9.7       Длина L₁ рабочей части фрезы рассчитывается по формуле:

L₁ = 2h₀ctga_n0 + pxh₀/1,25 (9.5)

где h₀ – высота зуба фрезы;

a_n0 – угол профиля исходного контура;

x – поправочный коэффициент выбирается по [ , с.235, табл.8.1], принимаем х = 3

L₁ = [2 × 3 × ctg 10°]+ [3,14 × 3,4 × 3 / 1,25] = 59,66;

принимаем 60мм

9.8       Полная длина фрезы:

L = L₁ +2l_б (9.6)

где l_б – длина буртика l_б = 3…5мм, принимаем l_б = 5мм

L = 60 + 2 × 5 = 70мм

9.9       Диаметр буртика:

d_б = d_а – 2Н – (1…3) (9.7)

d_б = 70 – 2× 8,5 – 3 = 50мм

9.10 Диаметр отверстия под оправку рассчитывается по формуле:

d_отв= 20 [h₀/1,25]^0.373 (9.8)

d_отв= 20 [ 3 / 1,25 ]^0.373 = 27,72;

принимаем d_отв=28мм

9.11 Диаметр выточки в отверстии равен

d_в = d_отв + 2 (9.9)

d_в = 28 + 2 = 30мм

9.12 Длина шлифованной части отверстия с каждой стороны

l₁ = (0,2…0,4)L (9.10)

l₁ = 0,35 × 70 = 20мм

9.13 Диаметр начальной окружности для фрез с нешлифованным профилем, что для фрез для черновой обработки допустимо.

d = d_a– 2h_a0 – 0,5К (9.11)

d = 70 – 2 × 3 – 0,5 × 3,231 = 62,385мм

9.14    Угол подъема витков фрезы по начальной окружности

sin g₀ = n₀ × [h₀ / 1,25] / d (9.12)

где n₀ – число заходов фрезы, для фрез для черновой обработки n₀ > 1, принимаем n₀ =2;

sin g₀ = 2 × [3 / 1,25] = 0,03516

g₀ = 2°00’55”

Далее определим некоторые размеры нормального профиля

9.15    Шаг по нормали (между соседними профилями зубьев фрезы)

р_n0 = p × [h₀ / 1,25]

р_n0 = 3,14 × [3 / 1,25] = 7,283мм

9.16    Расчетная толщина зуба в нормальном сечении на делительной прямой для черновых фрез

s_n0 = p_n0 – (s_n + Ds_Ф) (9.13)

где s_n – толщина нарезаемого колеса, s_n = 3,3мм ;

Ds_Ф – припуск на обработку под дальнейшую обработку (из рассчитанного ранее в п.6), Ds_Ф = 0,032мм

s_n0 = 7,283 – (3,3 + 0,032) = 3,951мм

9.17    Направление витков фрезы – правое.

9.18    Остальные элементы конструкции фрезы выбираются по ГОСТ 9324-80 или конструктивных соображений.

9.19    По ГОСТ 9324-80 определяются допуски на все элементы червячной фрезы и технические требования к её изготовлению.

9.20    Чертеж фрезы червячной для нарезания шлицев представлен на отдельном листе чертежей [ ].

10. Размерный анализ в продольном направлении

При выполнении размерного анализа в осевом направлении необходимо выявить размерные контуры для каждого из замыкающих звеньев: размеров детали, получаемых косвенным путем (В, Г, Д); припусков. Начинаем обход контура с замыкающего звена в любом направлении, двигаясь по составляющим звеньям, вертикалям размерной схемы до тех пор, пока не вернемся к исходной точке. При обходе контура необходимо следить за тем, чтобы в каждом из них присутствовало только одно замыкающее звено.

Если контур не замыкается, то это свидетельствует о необходимости введения дополнительных операционных размеров. Если для одного замыкающего звена имеется несколько вариантов размерного контура, то это означает наличие излишних операционных размеров. В обоих случаях необходимо ввести коррективы в план изготовления и в размерную схему.

Составим уравнения операционной размерной цепи в виде уравнения номиналов в общем виде:

 , (10.1)

где [А_i] – номинальное значение замыкающего звена;

А_i– номинальные значения составляющих звеньев;

i – порядковый номер звена;

n – число составляющих звеньев;

x_i – передаточные отношения, характеризующие расположение звеньев по величине и направлению.

Для линейной цепи с параллельными звеньями передаточные отношения равны: x_i=1 (увеличивающие звенья); x_i= –1 (уменьшающие звенья).

Уравнения размерной цепи для размеров получаемых косвенным путем:

[Д⁰⁵⁵]*= –В⁰²⁵ – Ц₁⁰¹⁰ +А⁰¹⁰

[Г⁰⁵⁵]*= –Г⁰²⁵ + Д⁰²⁵

[В⁰⁵⁵]*= –Д⁰²⁵ – Ц₁⁰¹⁰ +А⁰¹⁰