48023

ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ І ОСНАЩЕННЯ

Конспект

Производство и промышленные технологии

Тема № 7 Пристосування які використовують на токарних верстатах На токарних верстатах використовуються наступні види пристосувань: – центри упорні; поводкові патрони та хомутики; самоцентруючі патрони; чотирьохкулачкові патрони; планшайби; пневматичні патрони; гідравлічні патрони; електромагнітні патрони; люнети рухомі та нерухомі; конусні лінійки тощо. Тема № 11 Пристосування які використовують на свердлильних верстатах. При конструюванні багатошпиндельних свердлильних головок необхідно вирішити наступні питання: – вибір...

Украинкский

2013-12-06

3.05 MB

37 чел.

155

Міністерство освіти і науки України

Запорізький авіаційний коледж ім. О.Г. Івченка

ПЦК авіауонструкторських дисциплін

КОНСПЕКТ

ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ

“ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ І ОСНАЩЕННЯ”

Розробив: викладач                               О.В.Гармаш

м. Запоріжжя

2010 р.

Тема № 1. Вступ. Мета вивчення предмету..

Вивчення предмету базується на знаннях отриманихних при вивченні предметів загально-освітнього, загально-технічного та спеціального циклів учбового плану спеціальностей.

Вивчення предмету носить теоретичну та практичну направленність, відображаючи характерні особливості виробництва авіаційних двигунів базового підприємства та інших типових двигунів.

В процесі навчання необхідно забезпечити зв'язок   з прогресивними технологічними процесами, їх розробкою за допомогою   електронно-обчислювальної   техніки,   гнучкими технологічними лініями, механізації, автоматизації та роботизації робіт,  використання  комп'ютерної техніки  при  створенні устаткування, економіки, проблем підвищення надійності та якості авіаційних двигунів, їх елементів, питання охорони та гігієни праці, протипожежного захисту.

При вивченні предмету слід використовувати учбову, довідкову літературу, давати студентам завдання про напис рефератів.

Окремі заняття доцільно проводити в цехах підприємства звертаючи увагу на аналіз економічної ефективності технологічних процесів.

Практичні роботи мають технологічну направленність.

Вивчивши предмет студенти повинні знати особливості виготовлення основних деталей двигуна, основні питання механічної обробки, особливості технологічних процесів, вміти користуватися технічними засобами обробки деталей. Вміти проектувати та виконувати основні розрахунки при проектуванні технологічного оснащення для механічної обробки та технологічних процесів складання виробів.

Розділ №1 "Обладнання для механічної обробки деталей"

Тема № 2. Приводи. Основні механізми металоріжучих верстатів

Приводом зветься механізм (або система механізмів), який передає рух від джерела руху до того чи іншого органу верстату....

Виходячи з визначення приводу, приводи можуть бути:

– приводами механізмів подач;

- приводами головного руху;

- приводами допоміжних рухів.

У сучасних верстатах особисті приводи можуть бути наступних виконань:

-з окремим електродвигуном який з’єднаний з приводним валом верстатом пасовою передачею;

- з фланцевим електродвигуном;

- з встроеним електродвигуном вал якого є одночасно шпинделем верстату.

Кінематичні схеми верстату містять у собі умовні позначення кінематичних передач, які дають можливість визначити усі кінематичні залежності у верстаті.

У кінематичній схеми верстату умовно зображають електродвигуни або інші джерела руху, вали, шківи, зубчаті колеса, муфти, підшипники тощо, а також даються числа обертів електродвигунів, діаметри шківів, числа зубів, модулі зубчатих коліс тощо....

Передачею у верстаті називають механізм який передає та перетворює рух від одного елемента до іншого..

У верстатах використовують головним чином ступінчаті рідше безступінчаті передачі. ...

Найголовнішими ступінчатими передачами є:

– пасові;

- ланцюгові;

- зубчаті;

- черв’ячні;

- рейкове щеплення;

- передача гвинт – гайка.

Пасова передача здійснюється плоскими або клиновими рідше круглими пасами, передаточне відношення пасової передачі і = d1/d2 = n2/n1 , якщо врахувати ковзання пасу то і = d1/d2, де γ = 0,98 – коефіцієнт просковзування пасу....

Передаточне відношення ланцюгової передачі:

і = z1/z2 = n2/n1.

Передаточне відношення зубчатої передачі:

і = z1/z2 = n2/n1.

Передаточне відношення черв’ячної передачі:

і = а/z = n2/n1.

Рейкова передача здійснюється зубчатим колесом та рейкою або черв’яком та рейкою, ця передача перетворює обертальний рух колеса або черв’яка у поступальний рух рейки....

Якщо число зубів реєчного зубчатого колеса z а крок рейки t то при п обертах колеса рейка пройде шлях:

S = t*z*n = π*m*z*n мм.

Якщо число заходів черв’яка а а крок рейки t то при п обертах черв’яка у передачі рейка-черв’як рейка пройде шлях:

S = t*а*n = π*m*а*n мм.

Передача гвинт-гайка слугує для перетворення обертального руху гвинта у прямолінійний рух гайки....

За п обертів гвинта з кроком tх гайка у передачі гвинт-гайка пройде шлях

S = tх* n мм.

Повне передаточне відношення кінематичного ланцюга дорівнює добутку передаточних відношень усіх ланок які входять у ланцюг....

Число обертів шпинделя верстату повинна змінюватися в залежності від розмірів деталі яка обробляється або інструменту та швидкості різання....

Чим ширше межі чисел обертів шпинделя верстату тим більш універсальним буде верстат....

Діапазон чисел обертів шпинделя визначається по формулі:

D = nmax/nmin .

Тема № 3 . Механізми коробок швидкостей та коробок подач металоріжучих верстатів

У сучасних верстатах основними механізмами які забезпечують різні числа обертів шпинделя або подач є зубчаті коробки, які складаються з наступних елементарних механізмів:

– механізм з ковзаючи ми зубчатими колесами;

- механізм з ковзаючим та накидним зубчатими колесами;

- механізм геометричного ряду з ковзаючим та накидним зубчатими колесами;

- механізм з подвійним шестеренчастим конусом та шпонкою яка ви двигається.

Приводи безступеневого регулювання чисел обертів бувають наступних конструкцій:

– фрикційні приводи;

- електричні приводи;

- гідравлічні приводи обертального руху.

При використанні електричного привода безступеневого регулювання використовуються шунтовані електродвигуни постійного струму.…

Шунтовані електродвигуни постійного струму допускають безступеневе регулювання у діапазоні D = nmax/nmin = 3-5….

При використанні фрикційних приводів у безступеневому регулюванні виникають наступні недоліки:

– великі зовнішні розміри при передачі значних обертаючих моментів;

- зменшення ефективної потужності при малих числах обертів;

- порівняно швидкий знос фрикційних поверхонь;

- обмежений діапазон регулювання.

У металорізальних верстатах використовують наступні конструкції реверсивних пристроїв:

– циліндричний трензель;

- механізм з циліндричними зубчатими колесами та ковзаючою кулачковою муфтою;

- механізм з конічними зубчатими колесами та ковзаючою кулачковою муфтою.

Тема № 4. Токарно-гвинторізні верстати. Основні вузли. Їх призначення

На токарно-гвинторізних верстатах можливо обточувати зовнішні циліндричні, конічні, фасонні поверхні, розточувати циліндричні та конічні отвори, обробляти торцеві поверхні, нарізати зовнішню та внутрішню різьби, свердлити, зенкерувати  та розгортати отвори, виконувати відрізку та інші операції.…

Основними параметрами токарно-гвинторізного верстату є:

– найбільший діаметр заготовки, яку можливо обробляти над станиною;

- найбільша відстань між центрами, яка визначає найбільшу довжину заготовки яка обробляється.

Крім основних параметрів важливими розмірами токарно-гвинторізного верстату, які регламентуються стандартами, є:

– найбільший діаметр заготовки який обробляється над супортом;

- найбільша частота обертання шпинделя;

- найбільший діаметр прутка, який проходить через отвір шпинделя;

- розмір центра шпинделя.

Удосконалення токарно-гвинторізного верстату здійснюється шляхом підвищення точності, удосконалення керування, збільшення діапазону швидкостей та подач, подальшому удосконаленню технологічного оснащення.…

На токарно-гвинторізному верстаті обертання заготовки є головним рухом.…

На токарно-гвинторізному верстаті рух супорта з різцем є рухом подачі.…

На токарно-гвинторізному верстаті усі рухи крім обертання заготовки та  руху супорта з різцем є допоміжні рухи.…

Основними вузлами токарно-гвинторізного верстату є:

– станина;

- передня шпиндельна бабка у якій зазвичай розташовується коробка швидкостей;

- коробка подач;

- супорт з різцетримачем та фартухом;

- задня бабка.

Станина токарно-гвинторізного верстату необхідна для монтажу усіх основних вузлів верстату і є його основою.…

Найбільш відповідальною частиною станини токарно-гвинторізного верстату є напрямляючі по яким здійснює переміщення каретка супорта та задня бабка.…

Передня бабка токарно-гвинторізного верстату закріплена на лівому кінці станини.…

У передній бабкі токарно-гвинторізного верстату зазвичай знаходяться коробка швидкостей …

Основною частиною коробки швидкостей токарно-гвинторізного верстату є шпиндель.…

У деяких токарно-гвинторізних верстатів коробка швидкостей розташована у передній тумбі станини. Такі верстати називаються верстатами з роздільним приводом.…

Задня бабка токарно-гвинторізних верстатів необхідна для підтримки заготовки яка обробляється при роботу у центрах, а також для закріплення інструменту при обробці отвору (свердел, зенкерів, розгорток) та нарізання різьби (мечиків, плашок).…

Коробка подач токарно-гвинторізних верстатів слугує для передачі обертання від шпинделя або від окремого привода ходовому валу або ходовому гвинту, а також для зміни частоти обертання для отримання необхідних подач або визначеного кроку при нарізанні різьби.…

Коробка подач токарно-гвинторізних верстатів пов’язана зі шпинделем верстату гітарою зі змінними зубчатими колесами.…

Фартух токарно-гвинторізних верстатів призначений для перетворення обертального руху ходового валу та ходового гвинта у прямолінійний поступальний рух супорта.…

Супорт токарно-гвинторізних верстатів призначений для закріплення ріжучого інструменту та надання йому руху подачі.…

Супорт токарно-гвинторізних верстатів складається з …

– каретки (нижніх салазок), яка перемішується по направляючим станини;

- поперечних салазок, які переміщуються по направляючим каретки;

- поворотної частини з направляючими, по яким переміщується різцева каретка (верхня каретка).

Тема № 5. Токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20. Склад, призначення, кінематична схема.

Токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20 призначений для виконання різноманітних токарних робіт, нарізання правої та лівої метричної, дюймової, одно- та багатозахідних різьб з нормальним та збільшеним кроком, нарізання торцевої різьби тощо.…

Токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20 – базова модель, яка виготовляється з відстанню між центрами 710, 1000, 1400, 2000 мм.…

На основі токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 випускають декілька модифікацій:

– 16К20Г з поглибленням у станині.

На основі токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 випускають декілька модифікацій:

– 16К25 полегшеного типу для обробки заготовок діаметром до 500 мм над направляючими станини.

На основі токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 випускають декілька модифікацій:

– 16К20П підвищеного класу точності.

На основі токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 випускають декілька модифікацій:

– 16К20Ф3 з програмним керуванням.

Для збільшення надійності та терміну експлуатації токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 у ньому використана централізована система змащування шпиндельної бабки та коробки подач, при цьому масло яке потрапляє у систему, підлягає подвійній очистці. …

Для збільшення надійності та терміну експлуатації токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 у конструкції передбачені пристрої для централізованого змащування направляючих станини та супорта.…

Задня бабка токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 встановлена на аеростатичній опорі, що значно знижує тиск при її переміщенні та знос направляючих станини.…

Форма передньої призматичної направляючої станини токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 виготовлена з кутами, які забезпечують більш рівномірний розподіл зносу по граням направляючих.…

Верхні та нижні направляючі станини токарно-гвинторізного верстату моделі 16К20 загартовані, вони разом з ходовим валом та ходовим гвинтом, надійно захищенні від потрапляння стружки незначних розмірів та пилу. …

Найбільший діаметр заготовки яка обробляється над станиною у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 400 мм.…

Найбільший діаметр заготовки яка обробляється над супортом у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 220 мм.…

Найбільший діаметр прутка який обробляється і який проходить через отвір шпинделя у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 50 мм.…

Кількість швидкостей шпинделя у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 22. …

Межі частот обертання шпинделя у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 12,5 – 1600 об/хв.…

Гранична продольна подача у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 0,05 – 2,8 мм/об..

Гранична поперечна подача у токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 0,025 – 1,4 мм/об...

Крок метричної різьби яка нарізується на токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 0,5 – 112 мм...

Крок дюймової різьби яка нарізується на токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 56 – 0,5 ниток на один дюйм...

Потужність електродвигуна на токарно-гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 10 кВт...

Частота обертання валу електродвигуна на токарно -

гвинторізному верстаті моделі 16К20 дорівнює 1460 об/хв....

Тема № 7 Пристосування які використовують на токарних верстатах

На токарних верстатах використовуються наступні види пристосувань:

– центри упорні;

- поводкові патрони та хомутики;

- самоцентруючі патрони;

- чотирьохкулачкові патрони;

- планшайби;

- пневматичні патрони;

- гідравлічні патрони;

- електромагнітні патрони;

- люнети рухомі та нерухомі;

- конусні лінійки тощо.

Центри упорні використовуються для установки деталей по центровим заглибленням. …

Центри упорні бувають наступних видів:

– стандартний з кутом α = 60о;

- підсилений з кутом α = 90о для обробки важких деталей;

- зрізаний, використовують при підрізці торців;

- центр з кулькою використовують при обробці конусів зі зміщенням задньої бабки;

- зворотній центр використовують при обробці деталей малого діаметру;

- центр який обертається використовують при обробці деталей на високих обертах.

Самоцентруючі патрони зазвичай виготовляються трьохкулачковими, використовуються для закріплення деталей симетричної форми.…

Чотирьохкулачкові патрони мають незалежне переміщення кожного кулачка по радіальному пазу корпуса патрона, використовуються для закріплення заготовок складної несиметричної форми.…

Планшайба використовуються у тих випадках коли деталь незручно затискати у кулачковому патроні.…

77. Пневматичні патрони переміщують кулачки за допомогою стиснутого повітря, забезпечують затискання заготовки з постійним зусиллям.…

Гідравлічні патрони переміщують кулачки за допомогою стиснутого масла, забезпечують затискання заготовки з постійним зусиллям, мають менші зовнішні розміри у порівнянні з пневмотичними.…

Електромагнітні патрони використовуються для закріплення нежорстких деталей, тонких та незручних для кріплення у кулачкових патронах.….

Люнети рухомі та нерухомі необхідні для додаткової підтримки недостатньо жорстких валів під час обробки.…

Конусні лінійки призначенні для отримання пологих конусів з кутом нахилу до 10о

Патрон трьохкулачковий клиновий має високу точність та одночасне переміщення усіх трьох кулачків, а також високу точність базування.…

Патрон трьохкулачковий клиновий призначений для використання на верстатах токарної групи особливо підвищеної продуктивності (напівавтоматів з ЧПК).…

Для кінцевої обробки посадочних поверхонь зубчатих коліс використовуються спеціалізовані конструкції патронів з установкою

заготовки по криволінійним поверхням зубів. …

Тема № 8 Цангові зажими. Оправки з гідропластом. Конструкція, основні розрахунки.

Цангові зажими відносять до самоцентруючих заживних пристроїв та використовуються для установки заготівель по зовнішньому та внутрішньому діаметрах.…

Цанги виготовляють в основному з легованих сталей 9ХС, 12ХН3А, 18ХГТ або інструментальної сталі У8А.…

Цанги термічно обробляються:

– по робочій частині до твердості 58…62 HRC;

- у хвостовій частині до твердості 40 … 45 HRC.

Для того щоб запобігти самозаклинюванню цанги кут нахилу цанги призначають у межах 30о – 40о. …

Кількість пелюсток цанги в залежності від умов затискання заготівель та її розмірів коливаються у межах від 3 до 6.…

Початковими даними для розрахунку цангових зажимів є:

– крутячий момент який передається або осьова складова сили різання;

- довжина заготівки;

внутрішній або зовнішній діаметр заготівки у місці контакту з цангою.

Використання оправок з гідропластом відбувається у ти випадках коли необхідно обробити тонкостінні деталі з м’яких матеріалів.…

У теперішній час використовують наступні марки гідро пластів:

– СМ;

- ДМ.

Гадропласт марки СМ більш твердий у порівнянні з маркою гідропласту ДМ та призначений для самоцентруючих оправок та пристосувань у яких не відбувається значних переміщень маси та тиск передається на незначні відстані.…

Гадропласт марки ДМ більш м’який у порівнянні з маркою гідропласту СМ та призначений для передачі тиску на значні відстані та через вузьку отвори та канали.…

Тема № 9 Верстати свердлильно-розточної групи. Призначення, склад, кінематичні схеми.

Свердлильні верстати призначені для свердління отворів, нарізанні різьби у отворах мечиком, розточування та притирання отворів, вирізання дисків з листового матеріалу тощо.…

Існують наступні типи універсальних свердлильних верстатів:

– одношпиндельні настольно - свердлильні верстати;

- вертикально-свердлильні верстати;

- радіально – свердлильні верстати;

- горизонтально – свердлильні верстати;

- багатошпиндельні свердлильні верстати.

Одношпиндельні настольно - свердлильні верстати призначені для обробки отворів малого діаметру, використовуються у приладобудуванні, шпинделі верстатів обертаються з великою швидкістю.…

Вертикально-свердлильні верстати використовуються для обробки отворів у деталях порівняно невеликих розмірів.…

У вертикально-свердлильному верстаті для забезпечення співпадання осі інструменту та осі отвору передбачене переміщення заготівлі відносно нерухомого інструменту..

Радіально – свердлильні верстати використовуються для обробки отворів у деталях порівняно великих зовнішніх розмірів.…

У радіально - свердлильному верстаті для забезпечення співпадання осі інструменту та осі отвору передбачене переміщення шпинделя верстату відносно нерухомої деталі...

Горизонтально – свердлильні верстати призначенні для глибокого свердління. У них обертання здійснює заготівля а осьове переміщення подачі здійснює   нерухомий інструмент.…

Станина вертикально-свердлильного верстату має вертикальні направляючі по яким здійснює переміщення стіл та свердлильна головка яка несе у собі шпиндель та двигун. …

Технічна характеристика верстату 2Н135. Найбільший діаметр свердління:

35 мм.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Конус шпинделя:

Морзе № 4.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Найбільше осьове переміщення шпинделя:

250 мм.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Вильот шпинделя:

300 мм.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Відстань від кінця шпинделя до столу:

30 – 750 мм.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Частота обертання шпинделя:

31,5 – 1400 об/хв.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Число частот обертання шпинделя:

12.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Подача:

0,1 – 1,2 мм/об.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Число подач:

9.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Потужність електродвигуна головного руху:

4,5 кВт.

Технічна характеристика верстату 2Н135. Частота обертання валу електродвигуна:

1450 об/хв.

Вертикально-свердлильний верстат 2Н135 е універсальним верстатом і відноситься до переліку вертикально-свердлильних верстатів середніх розмірів 2Н118, 2Н125, 2Н135 та 2Н150 з умовними діаметрами свердління 18, 25, 35, 50 мм. …

Головний рух вертикально-свердлильного верстату є обертання шпинделя з інструментом. …

Рух подачі вертикально свердлильного верстату є осьове переміщення шпинделя з інструментом.…

Радіально-свердлильний верстат моделі 2М55 призначений для свердління, зенкерування, розгортання отворів та нарізання різьби у заготовках великих зовнішніх розмірів у одиничному та серійному виробництві.…

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Найбільший діаметр свердління:

50 мм.

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Конус шпинделя:

Морзе № 5.

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Вильот шпинделя (відстань від осі шпинделя до зовнішньої поверхні колони):

375 – 1600 мм.

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Частота обертання шпинделя:

20 – 2000 об/хв.

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Подача:

0,056 – 2,5 мм/об.

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Потужність електродвигуна головного руху:

4 кВт.

Технічна характеристика верстату моделі 2М55. Вага верстату:

4700 кг.

Заготівка яка обробляється на радіально-свердлильному верстаті моделі 2М55  встановлюється приставному столі або безпосередньо на фундаментній плиті.…

Головним рухом на радіально-свердлильному верстаті моделі 2М55 є обертання шпинделя.…

Рухом подачі на радіально свердлильному верстаті моделі 2М55 є осьове переміщення шпинделя разом з пінолью (гільзою).…

До допоміжних рухів на радіально свердлильному верстаті моделі 2М55 відносять:

– поворот траверси разом з поворотною зовнішньою колоною;

- вертикальне переміщення по зовнішній колоні та закріплення траверси на необхідній висоті;

- переміщення та закріплення шпиндельної головки на траверсі;

- перемикання швидкосте та подач.

Виготовляються і переносні радіально-свердлильні верстати які дозволяють обробку отворів у різних площинах.…

Тема № 11 Пристосування які використовують на свердлильних верстатах.

До пристосувань які використовуються на свердлильних верстатах відносять:

– перехідні втулки;

- свердлильні патрони;

- швидкозмінні патрони;

- багатошпиндельні головки;

- кондуктори.

Перехідні втулки являють собою набор конічних втулок відповідних номерів. зовнішній конус самої великої …

Свердлильні патрони необхідні для закріплення інструментів з циліндричним хвостовиком …

Швидкозмінні патрони дозволяють змінювати інструмент не зупиняючи верстат.…

Багатошпиндельні головки призначені для одночасної обробки декількох отворів на одношпиндельному вертикально-свердлильному верстаті. …

Кондуктори необхідні для спрямування свердла, зенкера або розгортки під час свердління за допомогою кондукторних втулок.…

У перехідних втулок зовнішній конус самої великої втулки відповідає конусу шпинделя, а внутрішній конус цієї втулки відповідає зовнішньому конусу наступної по розміру втулки і т.д.…

У свердлильних патронах затискання інструменту відбувається кулачками або цангою.…

Багатошпиндельні головки виготовляють  з шпинделями які мають постійне взаємне розташування та зі шпинделями які можливо переміщувати у різні положення. …

В умовах серійного виробництва найбільш економічно доцільним є конструкції скальчатого кондуктора у яких на пальці встановлюють змінні накладки з кондукторними втулками. …

При конструюванні багатошпиндельних свердлильних головок необхідно вирішити наступні питання:

– вибір конструкції елементів головки;

- виконати найбільш раціональну компоновку елементів конструкції;

- забезпечити надійне змащування та ущільнення рухомих з’єднань;

- визначити спосіб закріплення головки на шпинделі верстату;

- забезпечити зв’язок головки з пристосуванням у якому встановлюється деталь.

Головними елементами багатошпиндельної головки є:

– центральний ведучий вал;

- робочі шпинделі;

- паразитні шестерні;

- елементи ущільнення рухомих з’єднань.

Найбільш складним елементом багатошпиндельної головки слід рахувати робочий шпиндель, який крім радіальних навантажень повинен сприймати одночасно і осьові зусилля, які виникають при свердлінні.…

Для проектування багатошпиндельної головки необхідно мати наступні дані:

– креслення деталі яка обробляється;

- карта технологічного процесу обробки деталі;

- дані про діаметри, довжини ріжучих інструментів та розміри їх хвостовиків;

- дані про верстат до якого проектують головку:

а) потужність двигуна;

б) напрямок обертання шпинделя;

в) ступені чисел обертів та подач шпинделя;

г) розміри хвостової частини шпинделя до якої буде кріпитися головка;

д) вильот шпинделя від дзеркала станини;

е) максимальний хід шпинделя;

ж) креслення пристосування з яким буде працювати головка.

Проектування багатошпиндельної головки зазвичай виконують у наступній послідовності:

– призначення режимів різання, якщо вони не призначені у технологічному процесі;

- визначення необхідної потужності при свердлінні;

- вибір кінематичної схеми головки;

- підбір підшипників;

- визначення розмірів шпинделя, валиків та осей головки;

- перевірочний розрахунок зубчатих коліс;

- перевірочний розрахунок (у разі необхідності) основних деталей на міцність.

Тема № 12 Фрезерні верстати. Класифікація, характеристика.

На фрезерних верстатах можливо обробляти зовнішні та внутрішні поверхні різноманітної конфігурації, прорізувати прямі та гвинтові канавки, нарізати зовнішні та внутрішні різьби, обробляти зубчаті колеса тощо.

Розрізняють наступні види фрезерних верстатів:

– консольно-фрезерні (горизонтальні, вертикальні, універсальні та широко універсальні);

- вертикально-фрезерні без консольні;

- продольно-фрезерні;

- фрезерні безперервної дії;

- копіювально-фрезерні;

- спеціалізовані (різьбофрезерні, шпоночко-фрезерні, шлицефрезерні тощо).

Верстати називають консольними в наслідок того що стіл верстату встановлений на консолі, яка переміщується уверх п направляючим станини. …

До основних розмірів фрезерного верстату загального призначення відносять розмір робочої поверхні столу. …

У горизонтальних консольно-фрезерних верстатів вісь шпинделя розташована горизонтально а стіл переміщується у трьох взаємно перпендикулярних напрямках.…

Універсальні консольно-фрезерні верстати зовні майже не відрізняються від горизонтальних верстатів але мають поворотний стіл, який крім можливості переміщення у трьох взаємно перпендикулярних напрямках може бути повернутий навколо своєї вертикальної осі на ± 45о.…

Можливість повороту столу навколо вертикальної осі на ± 45о у універсальних консольно-фрезерних верстатів дозволяє обробляти гвинтові канавки та нарізати косо зубі колеса.…

Вертикальні консольно-фрезерні верстати по зовнішньому вигляду відрізняються від горизонтальних вертикальним положенням осі шпинделя та відсутністю хобота. …

Хобот у горизонтально-фрезерних верстатів необхідний для закріплення кронштейну, який підтримує кінець фрезерної оправки.…

Широкоуніверсальні консольно-фрезерні верстати на відміну від універсальних мають додатковий шпиндель, який має змогу повертатися навколо своїх горизонтальної та вертикальної …

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81 призначений для фрезерування різноманітних деталей порівняно невеликих розмірів в основному циліндричними, дисковими, кутовими, фасонними та модульними фрезами в умовах індивідуального та серійного виробництвах.…

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Робоча поверхня столу:

250х1000 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Межі кута повороту столу:

± 45о.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Найбільше продольне переміщення столу:

650 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Найбільше поперечне переміщення столу:

200 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. найбільше вертикальне переміщення столу:

400 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Найменша відстань від осі шпинделя до столу:

0 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Найбільша відстань від осі шпинделя до столу:

400 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Відстань від осі шпинделя до хобота:

150 мм.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Число швидкостей шпинделя:

16.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Межі чисел обертів шпинделя:

65 – 1800 об/хв.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Потужність головного електродвигуна:

5,8 кВт.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. кількість швидкостей подач столу:

16.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Межі продольних швидкостей подач:

35 – 980 мм/хв.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Межі поперечних швидкостей подач:

25 – 765 мм/хв.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Межі вертикальних швидкостей подач:

12 – 380 мм/хв.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Швидкість швидкого продольного переміщення столу:

2600 мм/хв.

Універсально – фрезерний верстат моделі 6Н81. Технічна характеристика. Потужність електродвигуна привода:

1,7 кВт.

Основні вузли універсально – фрезерного верстату моделі 6Н81 наступні:

- станина з коробкою швидкостей та шпиндельним вузлом;

- хобот з підвісками;

- додатковий зв’язок консолі з хоботом;

- поворотна частина столу;

- поперечні салазки;

- стіл;

- консоль з коробкою подач;

- основа з резервуаром для охолоджуючої рідини.

Рух різання на універсально – фрезерному верстаті моделі 6Н81 - обертання шпинделя з фрезою.…

Рух подач на універсально – фрезерному верстаті моделі 6Н81 - продольне, поперечне та поступальне переміщення столу.…

Допоміжні рухи на універсально – фрезерному верстаті моделі 6Н81 - продольне, поперечне та поступальне переміщення столу на швидкому ходу або вручну.…

Тема № 14 Пристосування які використовуються на фрезерних верстатах, Класифікація, характеристика.

При роботі на верстатах використовують спеціальні та універсальні пристосування.…

Універсальні фрезерні пристосування необхідні для закріплення заготовок різноманітної форми та розмірів. …

До універсальних фрезерних пристосувань відносять:

– машинні тиски;

- круглі столи;

- фрезерні головки;

- ділильні головки тощо.

Спеціальні пристосування проектують для обробки визначеної деталі та використовуються для виконання однієї визначеної операції. …

Копіювальні пристосування використовують для обробки фасонних поверхонь на звичайних фрезерних верстатах як вертикальних так і горизонтальних...

Фрезерні тиски можливо класифікувати по наступним ознакам:

– по загальній конструкції;

- по конструкції затискаю чого механізму;

- по типу силового привода;

- по напрямку зусилля до рухомої губки.

Фрезерні тиски при класифікації по загальній конструкції можуть бути:

– з однією рухомою губкою;

- самоцентруючі з двома рухомими губками;

- з плаваючими губками;

- з губками які переміщуються взаємно перпендикулярно.

Фрезерні тиски при класифікації по типу силового привода можуть бути:

– з ручним приводом;

- пневматичні;

- мелано-гідравлічні;

- пневмогідравлічні;

- гідравлічні;

- пружинні х автоматичним затисканням від столу верстату.

Фрезерні тиски при класифікації по конструкції затискаю чого механізму можуть бути:

– гвинтові;

- ексцентрикові;

- ексцентрикові з ричажним підсилювачем.

Фрезерні тиски при класифікації по напрямку зусилля до рухомої губки можуть бути:

– з тягнучим зусиллям;

- з штовхаючим зусиллям.

Тема № 16 Основні положення теорії базування.

Базування це надання заготівлі або виробу необхідного положення щодо обраної системи координат.…

Комплект баз це сукупність трьох баз, що утворюють систему координат заготівлі або виробу. …

Схема базування це схема розташування опорних крапок на базах заготівлі або виробу.…

Все різноманіття поверхонь деталей зводиться до чотирьох видів:

– виконавчі поверхні;

- основні бази;

- допоміжні бази;

- вільні поверхні.

Виконавчі поверхні це поверхні, за допомогою яких деталь виконує своє службове призначення.…

Основні бази це поверхні за допомогою яких визначається положення даної деталі у виробі.…

Допоміжні бази це поверхні за допомогою яких визначається положення деталей що приєднуються до даної деталі.…

Вільні поверхні це поверхні які не дотикаються до поверхонь інших деталей. …

Загальна класифікація баз має наступний вигляд:

– по призначенню;

- по ступеням волі що позбавляють;

- по характеру прояву.

По призначенню бази класифікуються наступним чином:

– конструкторська;

- основна;

- допоміжна;

- технологічна;

- вимірювальна.

По ступеням волі що позбавляють бази класифікуються наступним чином:

– настановна;

- напрямна;

- опорна;

- подвійна напрямна;

- подвійна опорна.

По характеру прояву бази класифікуються наступним чином:

– схована;

- явна.

Конструкторська база це база яка використовується для визначення положення деталі або складальної одиниці ц виробі.…

Основна база це конструкторська база що належить даній деталі або складальній одиниці та використовується для визначення її положення у виробі.…

Допоміжна база це конструкторська база що належить даній деталі або складальній одиниці та використовується для визначення положення виробу що приєднуються до них.…

Технологічна база це база яка використовується для визначення положення заготівлі або виробу у процесі виготовлення або ремонту.…

Вимірювальна база це база що використовується для визначення відносного положення заготівлі або виробу та засобів вимірювання. …

Настановна база це база що позбавляє заготівлю або виріб трьох ступенів волі – переміщення поздовж однієї координатної осі та поворотів навколо двох інших осей.…

Напрямна база це база що позбавляє заготівлю або виріб двох ступенів волі – переміщення поздовж однієї координатної осі та поворотів навколо іншої осі.…

Опорна база це база що позбавляє заготівлю або виріб одного ступеня волі – переміщення поздовж однієї координатної осі або повороту навколо осі.…

208. Подвійна напрямна база це база що позбавляє заготівлю або виріб чотирьох ступенів волі – переміщення поздовж двох координатних осей та поворотів навколо цих осей.…

Подвійна опорна база це база що позбавляє заготівлю або виріб двох ступенів волі – переміщення поздовж двох координатних осей.…

Схована база це база заготівлі або виробу у вигляді площини, осі або крапки які уявляються. …

Явна база це база заготівлі або виробу у вигляді реальної поверхні, розміченої риски або крапки перетинання рисок.…

Тема № 17 Поняття про похибку базування. Розрахунок на точність.

Похибка базування це відхилення фактично досягнутого положення заготівлі абр складальної одиниці відносно необхідного положення.…

Допустима похибка базування визначається по формулі:

б] = Т – Δ.

Базування це надання заготівлі або виробу необхідного положення щодо обраної системи координат.…

Комплект баз це сукупність трьох баз, що утворюють систему координат заготівлі або виробу. …

Схема базування це схема розташування опорних крапок на базах заготівлі або виробу.…

Все різноманіття поверхонь деталей зводиться до чотирьох видів:

– виконавчі поверхні;

- основні бази;

- допоміжні бази;

- вільні поверхні.

Виконавчі поверхні це поверхні, за допомогою яких деталь виконує своє службове призначення.…

Основні бази це поверхні за допомогою яких визначається положення даної деталі у виробі.…

Допоміжні бази це поверхні за допомогою яких визначається положення деталей що приєднуються до даної деталі.…

Вільні поверхні це поверхні які не дотикаються до поверхонь інших деталей. …

Загальна класифікація баз має наступний вигляд:

– по призначенню;

- по ступеням волі що позбавляють;

- по характеру прояву.

По призначенню бази класифікуються наступним чином:

– конструкторська;

- основна;

- допоміжна;

- технологічна;

- вимірювальна.

По ступеням волі що позбавляють бази класифікуються наступним чином:

– настановна;

- напрямна;

- опорна;

- подвійна напрямна;

- подвійна опорна.

По характеру прояву бази класифікуються наступним чином:

– схована;

- явна.

Конструкторська база це база яка використовується для визначення положення деталі або складальної одиниці ц виробі.…

Основна база це конструкторська база що належить даній деталі або складальній одиниці та використовується для визначення її положення у виробі.…

Допоміжна база це конструкторська база що належить даній деталі або складальній одиниці та використовується для визначення положення виробу що приєднуються до них.…

Технологічна база це база яка використовується для визначення положення заготівлі або виробу у процесі виготовлення або ремонту.…

Вимірювальна база це база що використовується для визначення відносного положення заготівлі або виробу та засобів вимірювання. …

Настановна база це база що позбавляє заготівлю або виріб трьох ступенів волі – переміщення поздовж однієї координатної осі та поворотів навколо двох інших осей.…

Напрямна база це база що позбавляє заготівлю або виріб двох ступенів волі – переміщення поздовж однієї координатної осі та поворотів навколо іншої осі.…

Опорна база це база що позбавляє заготівлю або виріб одного ступеня волі – переміщення поздовж однієї координатної осі або повороту навколо осі.…

208. Подвійна напрямна база це база що позбавляє заготівлю або виріб чотирьох ступенів волі – переміщення поздовж двох координатних осей та поворотів навколо цих осей.…

Подвійна опорна база це база що позбавляє заготівлю або виріб двох ступенів волі – переміщення поздовж двох координатних осей.…

Схована база це база заготівлі або виробу у вигляді площини, осі або крапки які уявляються. …

Явна база це база заготівлі або виробу у вигляді реальної поверхні, розміченої риски або крапки перетинання рисок.…

Тема № 18 Елементи пристосувань. Класифікація, характеристика.

Настановні елементи пристосування це це деталі або складальні одиниці пристосування на які встановлюють заготівлю яку обробляють або складальну одиницю.…

Напрямні елементи застосовуються при виконанні операцій механічної обробки коли жорсткість ріжучого інструменту або його невірна заточка можуть призвести до зміни напрямку різання.…

При роботі на верстатах використовують спеціальні та універсальні пристосування.…

Універсальні фрезерні пристосування необхідні для закріплення заготовок різноманітної форми та розмірів. …

До універсальних фрезерних пристосувань відносять:

– машинні тиски;

- круглі столи;

- фрезерні головки;

- ділильні головки тощо.

Спеціальні пристосування проектують для обробки визначеної деталі та використовуються для виконання однієї визначеної операції. …

Копіювальні пристосування використовують для обробки фасонних поверхонь на звичайних фрезерних верстатах як вертикальних так і горизонтальних...

Фрезерні тиски можливо класифікувати по наступним ознакам:

– по загальній конструкції;

- по конструкції затискаю чого механізму;

- по типу силового привода;

- по напрямку зусилля до рухомої губки.

Фрезерні тиски при класифікації по загальній конструкції можуть бути:

– з однією рухомою губкою;

- самоцентруючі з двома рухомими губками;

- з плаваючими губками;

- з губками які переміщуються взаємно перпендикулярно.

Фрезерні тиски при класифікації по типу силового привода можуть бути:

– з ручним приводом;

- пневматичні;

- мелано-гідравлічні;

- пневмогідравлічні;

- гідравлічні;

- пружинні х автоматичним затисканням від столу верстату.

Фрезерні тиски при класифікації по конструкції затискаю чого механізму можуть бути:

– гвинтові;

- ексцентрикові;

- ексцентрикові з ричажним підсилювачем.

Фрезерні тиски при класифікації по напрямку зусилля до рухомої губки можуть бути:

– з тягнучим зусиллям;

- з штовхаючим зусиллям.

Тема № 19 Основні розрахунки елементів пристосувань.

Різьбові прихвати

Різьбовий прихват являє собою двоступеневий ричаг, який приводиться у дію гвинтом або гайкою. На малюнках показані схеми прихватів.

Без урахування втрат на тертя у шарнірах затискуюче зусилля у прихватах визначається:

для схеми приведеної на малюнку а)

для схеми приведеної на малюнку б)

для схеми приведеної на малюнку в)

При рівних значеннях Р прихват який працює по схемі зображеній на схемі б) у два рази, а прихват який працює по схемі в), у чотири рази ефективніше прихвату який працює по схемі а).

Зусилля які розвивають різьбові зажими.

Зусилля затискання, яке передається гайкою рис.1, визначається по формулі:

              (1)

а згідно схеми, яки показана на рис.2, по формулі:

         (2)

де: Р – зусилля на ключі, рукоятці або барашку;

     L – виліт ключа, рукоятки або барашка;

     Rср – середній радіус різьби у мм;

     α – кут підйому нитки різьби ;

     φ – кут тертя у різьбовій парі, дорівнює 6о34’;

     f – коефіцієнт тертя на торці гайки, дорівнює близько 0,1;

     Dн та Dв – зовнішній та внутрішній діаметр опорної поверхні гайки.

Коли гайка або головка бовта спирається на шарикопідшипник, формула приймає наступний вигляд:

                (3)

Зусилля затискання, яке передається торцевою поверхнею гвинта, залежить від форми торцевої та опорної поверхонь.

Для гвинтів, форма торцевих поверхонь яких приведені на рис (а) та (в), зусилля затискання визначається відповідно по формулам (1) та (3), для гвинтів типу (б) по формулі:

          (4)

Для гвинтів типу (г) – по формулі:

    (5)

Найбільше зусилля затискання відповідає сферичній формі торцевої поверхні.

Допустиме зусилля затискання Qдоп визначається з умови:

де: d – зовнішній діаметр різьби;

    [σ]р – допустиме навантаження при розтягу, яке залежить від матеріалу бовта.

Для полегшення розрахунків у таблиці приведені значення знаменників формул 1- 4 при φ = 6о 34’; f = 0.1, Dв = d та Dн та dо узяті по розмірам типових деталей. Знаменник формули (1) розрахований для шестигранної гайки з фасками з обох сторін, формули (2) – для фасонних гайок.

Значення знаменників у формулах (1) – (4)

Номінальний діаметр різьби у мм

Середній радіус різьби Rср у мм

Кут підйому різьби α у градусах

Знаменник формули

1

2

3

4

5 х 0,8

2,24

3о16’

0,743

0,772

0,387

0,492

6 х 1

2,67

3о25’

0,903

0,932

0,470

0,602

8 х 1,25

3,59

3о11’

1,172

1,201

0,615

0,796

10 х 1,5

4,5

3о02’

1,447

1,472

0,760

0,991

12 х 1,75

5,43

2о57’

1,776

1,776

0,910

1,207

16 х 2

7,35

2о29’

2,257

2,343

1,170

1,566

20 х 2,5

9,19

2о29’

2,711

-

1,410

1,905

24 х 3

10,02

2о29’

3,115

-

1,610

2,204

Ексцентрикові зажими

Для затискання та звільнення деталі за допомогою ексцентрикового зажиму необхідно у декілька разів менше часу, ніж за допомогою різьбового зажиму. Ексцентрикові зажими прості у виготовленні та зручні у експлуатації, але поступаються різьбовим по зусиллю затискання та універсальності, в наслідок того що бувають ненадійними при значних відхиленнях розмірів деталі яка затискається (допуск на розмір деталі не повинен бути меншим величини ексцентриситету). Не рекомендується використовувати ці зажими у тих випадках, коли деталь вібрує при обробці.

Найпростішим у виготовленні є круглий ексцентрик, який являє собою повний або частково зрізаний диск, який насаджений ексцентрично на вісь обертання. Недоліком круглого ексцентрику є непостійність гальмуючої властивості у наслідок непостійності кута підйому його кривої та обмеженість ходу (найбільший хід дорівнює двом ексцентриситетам при повороті на 1800). Для самогальмування ексцентрику необхідно, щоб характеристика його D/l була не менше 20 при f = 0,1 (φ = 5043’) або не менше 14 при f = 0,15 (φ = 8030’).

Величини зусиль, які розвиваються круглими ексцентриками, при натисканні на рукоятку з зусиллям 15 кг наведені у таблиці:

Величини зусиль затискання круговим ексцентриком

Розміри ексцентрика

Зусилля затискання Q у кг

Діаметр D у мм

Довжина плеча L у мм

Ексцентриситет е у мм

40

75

2

190

50

90

2,5

184

60

130

3

220

65

90

3,5

140

80

130

5

160

100

150

6

150

Зусилля затискання ексцентрикового зажима розраховується по формулі:

де: D – діаметр ексцентрика;

      e – ексцентриситет, величину якого необхідно назначити з умови е ≥ 0,5 Df;

      β – кут повороту ексцентрика;

      α – кут підйому ексцентрика, дорівнює

      φ1 та φ2 – кут тертя між ексцентриком та поверхнею яка затискається та тертя у цапфі (допускається приймати φ1 = φ2 = 5043’)

Величину затискуючого ходу ексцентрика може бути підрахована по формулі:

s = e*sinβ.

Пневматичні зажимні пристрої

Переваги використання пневматичних затискуючих пристроїв (використання стиснутого повітря для приводу затискуючих та фіксуючих механізмів) полягає у наступному.

1. Зменшення часу на закріплення деталей, що особливо важливо, якщо машинний час обробки деталі незначний. Порівняльна тривалість закріплення деталей у пристосуваннях для різноманітних конструкцій затискуючих органів наведена у таблиці.

Порівняльна тривалість затискання деталей у пристосуваннях

Види затискуючих пристроїв

Тривалість затискання деталі у сек..

Плунжерний

0,6 ... 1,2

Ексцентриковий

0,6 ... 1,8

Гвинтовий з маховиком

1,2 ... 4,2

гвинтовий з використанням гайкового ключа

3 ... 12

Тиски або патрон з механічним закріпленням

6 ... 18

2. Можливість одночасного або послідовного блокування керування декількох затискуючи або фіксуючих механізмів.

3. Керування пневматичними зажимами легке і не стомлює робочого, що дозволяє збільшити продуктивність праці.

4. Можуть бути отримані великі затискуючи зусилля у відповідності з діючим зусиллям різання.

Але вартість виготовлення пневматичних пристосувань вища за звичайні.

Використання пневматичних пристосувань допустимо при наявності у цеху стиснутого повітря, яке забезпечує тиск не нижче 4 – 5 кг/см2.

Залежність між об’ємами стиснутого та вільного повітря визначається формулою:

Р1V1 = P2V2

де: Р1 – тиск у робочій порожнині привода, атм

     V1 – об’єм повітря який витрачається на один хід поршня при тиску Р1;

     P2 – тиск повітря у зовнішньому середовищі (1 атм);

     V2 – об’єм тієї ж кількості повітря при тиску P2 (об’єм вільного повітря).

Об’єм робочої порожнини циліндра розраховується по формулі:

V1 =FL;

де: F – площа робочої порожнини;

     L – хід штока.

На одне перемикання витрата повітря складе:

приймаючи Р2 = 1,0 атм отримуємо:

V2 = P1FL

Гідравлічні затискуючи пристрої

Рідини для привода затискуючих та фіксуючих механізмів пристосувань використовуються рідше ніж повітря. Пояснюється це тим, що стиснуте повітря знаходить більш широке використання у виробничих цехах на машинобудівних підприємствах, де як правило маються компресорні установки. Для утворення тиску масла необхідно встановлювати гідравлічні насоси на верстаті, що має сенс у тих випадках, коли необхідно розвинути значні зусилля, а зовнішні розміри силових пристроїв повинні бути малими (використання пневматичних пристроїв у цьому випадку вимагає використання циліндрів великих діаметрів, в наслідок того, що тиск повітря у цехових мережах не перевищує 5 – 7 атм).

Пневмогідравлічні затискуючи пристрої

Для утворення великих зусиль у силових пристроях використовується повітря та масло. Такі пристрої звуться превмогідравлічними.

На малюнку показані поршень повітряного циліндру 1, поршень гідравлічного циліндра малого діаметру 2, який є штоком поршня пневматичного циліндру 1, поршень гідравлічного циліндра великого діаметру 3 (гідравлічний циліндр малого діаметру називають силовим, а великого діаметру – робочим), шток якого діє безпосередньо на ланки зв’язку затискую чого пристрою пристосування. Зворотній рух поршнів у початкове положення виконується пружинами.

Стиснуте повітря яке потрапляє з цехової мережі по трубопроводу 4 приводить у дію усі поршні. Після затискання встановленого у пристосування виробу сили у системі врівноважуються. Розглядаючи рівновагу жорстко зв’язаних поршнів 1 та 2, на які с правої сторони діє стиснуте повітря, а з ліва – рідина, можемо написати рівняння:

звідкіля:

;

де: рв – тиск повітря у пневмоциліндрі;

     рг – тиск масла у гідро циліндрах;

     D1діаметр поршня пневмоциліндру;

     dдіаметр поршня (плунжера) силового гідро циліндру.

З рівняння видно, що в результаті різниці діаметрів поршнів 1 та 2 у гідравлічній частині механізму тиск підвищується прямо пропорційно квадрату відношення цих діаметрів. Так наприклад, при D1 = 15 см, d = 2,5 см, рв = 4 кг/см2 

тобто тиск збільшується у 36 разів.

По закону гідравліки тиск рідини передається в усі сторони рівномірно, в наслідок цього, на поршень 3 робочого гідроциліндру рідина буде тиснути з зусиллям:

Маючи на увазі що , кінцево отримаємо:

де: Wсила на штоку робочого гідроциліндру (сила затискання);

      Pсила на поршні пневмоциліндру;

      D та d – діаметри гідро циліндрів, які утворюють механізм підсилювання;

      η – к.к.д. привода, дорівнює 0,8 ... 0,85.

Таким чином, в результаті різниці діаметрів поршнів 2 та 3 механізму підсилювача зусилля на штоку робочого гідро циліндру у порівнянні з силою на штоку пневмоциліндра збільшується прямо пропорційно квадрату відношення діаметрів цих поршнів. Так наприклад при D = 100 мм та d = 25 мм

тобто сила затискання, без урахування втрат на тертя, збільшується у 16 разів.

На підставі закону рівняння робіт виведемо рівняння для визначення шляху поршнів гідро циліндру та для підрахунку витрат стиснутого повітря:

Wl = PL або

Звідкіля

D2l = d2L; ;

Кінцево отримаємо

;

тобто, хід поршня силового гідро циліндру L у порівнянні з ходом поршня робочого гідро циліндру l збільшується прямо пропорційно квадрату відношення діаметрів цих циліндрів. При тих же розмірах циліндрів (D = 100 мм та d = 25 мм)

;

Для визначення витрат стиснутого повітря за один цикл затискання необхідно площу поршня пневмоциліндру помножити на йог хід:

Кінцево

V = 0.785D21L,

де: V – витрата стиснутого повітря у см2.

Якщо прийняти l = 2 см, то при тих же діаметрах (D1 = 15 см, D = 10 см та d = 2,5 см) хід поршня пневмоциліндра буде:

а витрата повітря

V = 0.785*152*32 = 5652 см3.

В наслідок цього за кожен цикл затискання у атмосферу викидається близько 5,6 л стиснутого повітря.

Тема № 20  Розрахунок на міцність елементів пристосувань.

Діаметр бовта (шпильки) по заданому зовнішньому зусиллю визначають по формулі:

Перевірочний розрахунок на зріз виконують по формулі:

Розрахунок на міцність валів та осей з метою визначення їх розмірів можливо виконувати по формулам - при навантаженнях на згин (деталі круглого перерізу):

Розрахунок на міцність валів та осей з метою визначення їх розмірів можливо виконувати по формулам - при навантаженнях на згин (деталі кільцевого перерізу):

Розрахунок на міцність валів та осей з метою визначення їх розмірів можливо виконувати по формулам - при навантаженнях на кручення:

Розрахунок на міцність валів та осей з метою визначення їх розмірів можливо виконувати по формулам - при навантаженнях на згин з крученням (деталі круглого перерізу):

Розрахунок на міцність валів та осей з метою визначення їх розмірів можливо виконувати по формулам - при навантаженнях на згин з крученням (деталі кільцевого перерізу):

Тема № 21  Елементи складальних пристосувань. Їх структура, вимоги.

Призначення н класифікація складальних пристосувань

Складальні пристосування (СП) - пристрої, що забезпечують необхідне розташування, фіксацію та з'єднання складальних одиниць і вхідних у них деталей із заданою точністю й жорсткістю, що вимагається конструкції , що збирає. Складальні пристосування, які використовуються для складання вузлів й агрегатів літальних апаратів (ЛА), принципово відрізняються від СП загального машинобудування, що забезпечують зручність розташування деталей відносно один одного, протидія зусиллям різання з метою збереження складального положення [1,2],

Пристосування які використовуються для складання ЛА СП являють собою складну просторову конструкцію високої жорсткості - основне технологічне оснащення (ТЕ) складальних робіт. Підвищення вимог до точності зборки, необхідності підвищення продуктивності з ростом габаритів і тоннажу машин привели до ускладнення СП, перетворенню їх у складні інженерні спорудження, особливо на агрегатній і загальній (остаточної) зборці, що визначило їхні конструктивні особливості й класифікацію [3].

Складальні пристосування прийняте класифікувати по двох основних ознаках:

технологічному - залежно від призначення СП, виду виконуваних з'єднань й операцій, виду складальної одиниці;

конструктивному - залежно від конструктивно-силової схеми й інших конструктивних особливостей: стаціонарні, нероз'ємні, поворотні й т.д.

З погляду універсальності всі СП можна розділити на три категорії:

1.Універсальні (УСП), виділювані іноді в тип сборно-разборных [1]. Для складання літакових конструкцій їх майже не вдається використати;

2.Спеціальні - для складання конкретної складальної одиниці: гермокабіни, відсіку, фюзеляжу, лонжерона, остаточного складання вузла або агрегату;

3.Спеціалізовані (групові) - для складання однотипних по конструктивно-технологічним ознакам складальних одиниць; складаються майже повністю зі стандартизованих і нормалізованих елементів. Такі СП широко використаються для складання шпангоутів, нервюр і т.п.

По призначенню, залежно від виконуваних складальних робіт розрізняють :

1.Пристосування для вузлового складання, у яких роблять складання, наприклад, лонжеронів, нервюр, панелей, кермових поверхонь, засобів механізації й т.д.

2.Пристосування для агрегатного складання - стапелі для складання крила, фюзеляжу, оперення тощо, їхніх відсіків і секцій.

Як перша, так і друга групи СП можуть бути:

1.Операційними - ведеться, наприклад, комплектація вузла або агрегату, установка вхідних деталей й їхнє з'єднання засобами кріплення, свердління, герметизація, випробування й т.п. Знаходять застосування й доцільні при серійному й крупносерийном виробництві;

2.Універсальними - ведеться складання об'єкта (лонжерона, кіля, відсіку фюзеляжу й т.п.) від початку до кінця. Широко використаються при дрібносерійному виробництві.

По ознаці вузькоцільового призначення, що визначають технічні умови (ТУ) на проектування СП, виділяють :

1.Власноо складальні пристосування;

а) для складання-клепки, виконання болтових з'єднань;

б) для складання-склейки;

в) для складання-зварювання.

2.Разділочно-стиковочні стапелі (стенди).

3.Спеціалізовані:

а) для відстиковки й балансування агрегатів;

б) для відпрацьовування кінематики начіпних агрегатів;

в) нивельовочні стенди;

г) складально-монтажні (внестапельні робочі місця);

д) контрольні (контроль обводів) або контрольно-іспитові. 4.Транспортно-під’ємніі - засобу підйому виробів; рами кріплення панелей на клепальному автоматі; візка для внестапельной зборки; стикування; пристосування конвеєрних ліній і т.п.

По конструктивних й експлуатаційних ознаках, використанню СП можуть класифікуватися :

1.Сборно-разборные;

2.Нероз'ємні (зварені, клепані);

3.Стаціонарні, пересувні (переносні);

4.Поворотні;

5.Операційні й багатоопераційні;

6.Комплектувальні;

Т.Комбіновані.

Наведена класифікація говорить про різноманіття варіантів СП залежно від розв'язуваних ними технологічних завдань, що визначає їхню структуру й состав конструктивних елементів.

У виробничих умовах звичайно СП розглядають як стапельно-складальне оснащення, виділяючи:

пристосування для вузлового складання, у тому числі для складання панелей;

пристосування для складання секцій;

пристосування для складання відсіків, агрегатів;

стенди для комплектації секцій, відсіків;

стенди для стикування й відпрацьовування агрегатів;

обробні стенди;

настили до пристосувань, стапелям і стендам.

Структура й елементи складальних пристосувань

По своїй структурі, поза залежністю від розглянутих класифікаційних груп, типові СП складаються з п'яти характерних груп елементів:

1. Несучі (каркасні) - силова частина СП, що гарантує жорсткість конструкції й незмінність положення складальних баз. Несучі елементи (НЕ) або несуча система пристосувань (НСП) включають (мал. 1.1):

а) каркаси і їхні елементи - колони, стійки, балки й т.д.;

б) фундаментні плити, підстави, кронштейни сполучні й опорні тощо.

2. Фіксуючі (базові) елементи (БЕ) або базова система пристосувань (БСП, визначають положення елементів конструкції, що складають, і їхнє розташування щодо конструктивних осей виробу. У цю групу входять ложементи й рубильники, що визначають, в основному, аеродинамічні обводи об'єктів зборки; фіксатори стику, крапок навішення елементів механізації; упори й т.п.

З. Настановні елементи (УЭ) - сполучні ланки між фіксуючими й несучими елементами. У їхній состав входять стакани, вилки або заливальні елементи (ЗЭ).

4.3ажнмні елементи (ЗЭП) - забезпечують надійність фіксації встановлюваних елементів конструкції в заданому кресленням положенні.

5. Допоміжні елементи (ВЭ) - призначаються для створення нормальних умов роботи на СП і підвищення продуктивності праці. До них ставляться системи:

а) обслуговування (робітники площадки, сходи, драбини й т.п.);

б) пересування (транспортні візки, колісні опори, стрічкові конвеєри)

в) механізації (привод рухливих частин пристосувань, спецустановки для свердління й клепки: СЗУ, пневмоскобы, СПА тощо.);

г) електропостачання - електропривод, пневмо-гідромагістралі, по яких подається енергія;

д) контролю правильності положення контуру й роз’ємно - реперні, кондуктори КФО, эквидистантні шаблони тощо.;

е) зберігання - оргоснастка, стелажі, спецплощадки тощо.

Каркаси не мають безпосереднього контакту з елементами які складають складальної одиниці. Це дає можливість для розширення уніфікації й стандартизації. Вони характеризують конструктивну схему СП, що визначається составом елементів каркаса і їхнім компонуванням. Конструктивні й компоновочные схеми СП, елементи їхньої конструкції представлені на мал. 19.2


Типова схема складального
пристосування

А

1 - об'єкт зборки; 2 - колона; 3 - підстава; 4, 5 - верхня й нижня балки; 6 - плита стику; 7 - плита-фіксатор; 8 - рубильники; 9 - ложементи; 10 - настановні елементи (склянки); 11 - заливальні елементи; 12 - блоки колон каркаса; 13 - притиски; 14 - стійка; 15 - сходи; 16 - робоча площадка.

Рис. 19.1

 

Конструктивні схеми й компонування елементів складальних пристосувань

1.Портального типу         2. Консольного типу

                          3. Рамні                                                 4.Безбалкові

5. Многобалочные

б.Эстакадного типу


       7.Стійки.                                     8. Настановні елементи

9. Елементи підйому ложементів та рубильників

 1 - колони; 2 - підстави; 3 - балки; 4 — стійки; 5 - кронштейни; 6 - рубильники; 7 - склянки; 8 - заливальні елементи; 9 - стапельні плити; 10 - ложементи; 11 - механізм повороту; 12 - механізм підйому ложементів і рубильників; 13 - фундаменти.

Рис. 19.2

Аналіз конструктивно-силової схеми складальних пристосувань

Аналіз конструктивно-силової схеми розглядається стосовно до СП і вузлового і агрегатної зборки. При цьому оцінюються :

- призначення СП відповідно до класифікації (операційні, загального складання, комплектувальні тощо);

- конструктивні особливості каркаса (портальної, консольної схеми, стаціонарні або переміщувані тощо), тобто визначається тип СП по його конструктивній схемі;

- склад колон, стійок, балок, настановних і фіксуючих елементів, ступінь їхньої уніфікації й нормалізації, тобто можливості використання в інших аналогічних СП;

- параметри перетинів елементів каркаса, використовуваних на базових підприємствах аналогічних СП, їхня раціональність із позицій оптимальності по металоємності, характеристикам жорсткості, видам кріплення між собою;

- види доцільних кріпильних елементів, їхня кількість; метод базування елементів конструкції об'єктів зборки, їхній вплив на забезпечення заданої точності зборки.

Проведений аналіз дозволить більш ефективно розробити технічні умови (ТЗ) на проектування СП і точніше визначити розрахункову схему; установити оптимальні конструктивні параметри пристосування, якісь не будуть визначатися розрахунком.

Студент на базі такого аналізу має можливість вирішити питання підвищення ступеня уніфікації й нормалізації СП, довівши цей параметр до можливого показника Кса = 0,85...0,9, що характерно для оптимальних конструкцій економічно вигідних пристосувань авіаційної галузі.

Вимоги, пропоновані до складальних пристосувань

Загальні та технологічні вимоги

Основними вимогами до СП, що забезпечують їхнє функціональне призначення є :

- забезпечення заданої точності складання виробу відповідно до ТУ, що визначає точність виготовлення самого пристосування;

- сталість заданих розмірів і положення базових поверхонь (складальних баз) при зміні умов протягом усього періоду експлуатації;

- необхідна жорсткість із метою збереження точності протягом усього періоду експлуатації між регламентними оглядами й ремонтами;

- зручне положення деталей, вузлів при складанні, їхня однозначна фіксація з можливістю розширення механізації й автоматизації складання та економії виробничих площ;

- зниження металоємності при заданій твердості й економічність у виготовленні;

- мінімальна кількість припасувань, промірів, розміток тощо при точному виконанні технології складання;

- можливість і простота контролю розмірів і форм, точності складання;

- можливість виконання всіх необхідних технологічних процесів, у тому числі закладки елементів, що складають, і виїмки готових виробів з оснащення, з урахуванням місця установки оснащення, висоти завдання й вантажопідйомності верхнього транспорту;

- дотримання принципу єдності й сталості баз й осей для побудови всього комплексу оснащення по кожному агрегаті й всьому літаку;

- технологічність оснащення виготовлення деталей і складальних одиниць верстатним устаткуванням і монтаж її універсальними засобами;

- забезпечення температурної компенсації;

- максимальне використання стандартизованих елементів;

- введення конструктивних елементів, що забезпечують раціональний монтаж;

- відповідність вимогам технічної естетики, державним стандартам й іншим нормативам;

- простота забезпечення необхідними видами енергопостачання;

- дотримання вимог безпеки робіт при високій їхній продуктивності.

До конкретних СП, залежно від їхнього призначення, висувається ряд специфічних вимог, обумовлених особливостями виробів, що збирають, що вказується в ТУ (ТЗ) на проектування (по точності, методам базування, ступеня нормалізації й т.п.).

Конструктивні вимоги

Основними з конструктивних вимог є :

- каркас оснащення повинен забезпечувати зручні підходи при роботі й достатні зазори при закладці елементів, що збирають, і виїмці зібраних виробів, забезпечуючи його максимальну твердість і мінімальну металоємність;

- стакани для заливання вилок, кронштейнів й інших фіксаторів, по можливості, не повинні урізатися в балки;

- обводоутворюючі елементи оснащення повинні бути спроектовані під механообробку на верстатах із числовим програмним керуванням (ЧПУ), повинні бути задані кроком (дистанцією) залежно від твердості обшивання й конструктивного набору виробу;

- у випадку складання по фіксуючим отворам (ФО) діаметри ФО й крок між ними визначаються з умови забезпечення необхідної точності геометрії виробу з урахуванням твердості фиксируємих складальних одиниць; діаметр ФО повинен бути, як правило, 10-12 мм;

- фіксатори повинні мати мінімальні вильоти щодо балок і напрямних втулок;

- для підвищення точності фіксації й зменшення люфтів довжина напрямних втулок повинна бути не менш трьох діаметрів (при цьому виліт фіксуючого елемента щодо торця напрямної втулки повинен бути не більше 1,5 довжини втулки);

- посадка фіксаторів й інших валів у напрямних втулках повинна бути не вільніше H9/f9, в основному H7/h6;

- для відкидних або знімних фіксаторів відстані між осями штирів повинні бути порівнянні з вильотом;

- установка каркаса оснащення на асфальтове покриття не допускається, шар асфальту повинен бути знятий;

- оснащення рамного типу в окремих випадках можуть не кріпитися до підлоги; великогабаритне оснащення й оснащення, що складається з роздільного каркаса, повинна кріпитися до підлоги цеху;

- при установці оснащення на монолітну цементно-бетонну підлогу необхідно врахувати питоме навантаження від маси агрегату, оргоснастки тощо. Якщо вона менше припустимої для підлоги, то фундаменти не передбачаються, крім випадку великогабаритного й відповідального оснащення, коли в процесі роботи виникають більші знакозмінні навантаження;

- при перевищенні питомого навантаження по опорах припустимих значень для підлоги необхідно збільшувати кількість опор в оснащенні;

- робоче місце в СП повинне мати стелаж для зберігання знімних елементів пристосування;

- дерев'яні частини стапельно-складального оснащення повинні мати протипожежний захист відповідно до інструкцій: ТИ 687.25000.00073, ТИ 687.25000.00172 тощо.

Проектування стапельно-складального оснащення і її монтаж повинне вестися відповідно до нормативно-технічній документації: РТМ 686, РТМ 688, РТМ 1223, РТМ 1.4.1864-88, ОСТ 1.5.1695-83 тощо.

Типові вимоги до параметрів якості оснащення

Під параметрами якості оснащення варто розуміти :

- всі остаточні й проміжні геометричні параметри, що забезпечують виконання вимог конструкторської й технологічної документації виробу, що складається;

- геометричні, жесткостные й ін. параметри, що забезпечують стабільність геометричних параметрів, названих вище, у часі (протягом експлуатації оснащення);

- вимоги до точності виготовлення деталей, складальних одиниць, пристосувань, що забезпечують виконання заданої точності виготовленого виробу, повинні бути зазначені в кресленні відповідно ДСТУ та ЕСКД;

- технологічні вимоги, виконання яких забезпечує стабільність якості стапельно-складального оснащення, а також її особливо відповідальних конструктивних параметрів у часі, повинні бути записані в технічних вимогах складального креслення;

- вимоги до параметрів якості, що забезпечує точність по обводах, розніманнях, вузлах навішення, стикування, а також вимоги, що забезпечують ув'язування оснащення й виконання особливо відповідальних конструктивних параметрів, повинні бути зазначені в технічних вимогах креслення.

Для кожного виробу що випускається стапельно-складальне оснащення повинна мати своє колірне фарбування. Кольори оснащення визначається при запуску виробу розпорядженням головного технолога, погодженим з відділом промислової естетики підприємства. Відповідно до даного розпорядження по закінченні монтажу СП (стапелів) у цеху офарблюються нітрофарбою:

- каркаси складального оснащення (колони, балки, рами, ферми, рами плит);

- каркаси настилів, підлоги й відкидні площадки настилів. Відповідно до існуючої загальнормативної документації необхідно:

- фіксатори, качани, кронштейни, притиски, опори, опорні елементи стійок, стапельні плити - фарбувати в чорні кольори. Перераховані вузли, що мають захисне або декоративне хімічне або гальванічне покриття, - не фарбувати;

- обводоутворюючі елементи (ложементи, рубильники й ін.) - фарбування «серебрянкой» (крім виконаних з алюмінієвих сплавів);

- контрольні елементи пристосувань : фіксатори й притиски, кондуктори реперних крапок, репера-площадки - фарбувати в червоні кольори;

- вузли, що забезпечують виконання особливо відповідальних параметрів - фарбувати в чорно-білу смугу («зебру»);

- неметалічні матеріали, що наклеюють на деталі складального оснащення: перкаль, байка, повсть, фетр, брезент, гума - фарбуванню не підлягають.

Термінологія технологічних отворів

Для встановлення єдиних понять, використовуваних у процесі проектування складальних пристосувань, і у зв'язку з відсутністю в галузі єдиної термінології на ряд елементів конструкції виробів, технологічні процеси й засоби оснащення зборки вузлів й агрегатів широкофюзеляжних літаків з'явилася необхідність узагальнити й визначити таку термінологію технологічних отворів, методів й елементів процесу зборки вузлів й агрегатів, складального оснащення.

У загальному випадку всі технологічні отвори, застосовувані в процесі зборки для установки деталей, вузлів, секцій, як з використанням оснащення, так і шляхом безпосереднього сполучення отворів, є базовими отворами.

У процесі складання можуть мати місце випадки, коли отвору одного призначення виконують функції іншого, але ці явища тимчасового порядку й властиві якомусь одному етапу зборки й практично не міняють істоту, закладена у визначенні терміна. Як приклади можна привести наступні :

а) агрегати по конструктивно-експлуатаційних розніманнях фіксуються в стапелях по спеціальним (стапельним) плитах по стикувальних отворах (З) у профілях, тобто стикувальні отвори виконують роль ФО. Згодом агрегати стикуються між собою по З поза оснащенням;

б)  після складання вузла в оснащенні й виконання ДО вузол розбирається для виробництва підготовчих операцій перед герметизацією, а потім збирається знову по ДО поза оснащенням, тобто ДО є на даному етапі складальними (стикувальними) отворами.

Термінологія методів й елементів процесу зборки вузлів й агрегатів

У використовуваної як навчальної, так і виробничій літературі, у тому числі й у стандартах підприємств, у даному питанні використаються різні підходи й не ідентичні визначення. Прийнята в навчальному посібнику і рекомендова для студентів і фахівців промисловості термінологія приводиться в таблиці 2.2.


Вибір методів складання (базування) визначає структуру технологічного процесу й конструктивно-силову схему засобів оснащення. При цьому необхідно мати у виді, що від прийнятих визначень як виняток бувають і відхилення. Так, при складанні по СО може використатися й спрощене оснащення у зв'язку з недостатньою жорсткістю вузлів, що складаються.

Термінологія складального оснащення

Розглянуті в главі 1 питання структури, класифікації, аналізу конструктивно-силових схем СП базуються на прийнятій термінології, представленої в таблиці 2.3.


Наведена термінологія, безумовно, ураховує державні стандарти, видані більше десяти- п'ятнадцяти років тому, але вносить у них і доцільні корективи, необхідність яких з'явилася відповідно до розробленого в останні роки Остами, стандартами підприємств, РТМ і т.п.

Тема № 22  Проектування складальних пристосувань.

Методи складання вузлів й агрегатів

У виробничих умовах для відкриття замовлення на проектування технологічного оснащення необхідні наступні документи :

- відомість підготовки виробництва;

- технічне завдання на проектування;

- бланки замовлення оснащення;

- відомість плазово-шаблонной оснащення (ВПШО).

Щоб приступитися до розробки технічних умов (технічного завдання), студент зобов'язаний визначити доцільні в даному конкретному випадку методи базування та складання. У курсових проектах за технологією складання і виконанні випускної кваліфікаційної роботи бакалавра ведеться проектування технологічного оснащення для складання вузлів, а в дипломних проектах - для складання агрегатів й їхніх відсіків. Методи, що рекомендують, для основних об'єктів зборки наведені в таблицях 3.1 й 3.2.




У таблиці наведені методи зборки складових частин агрегатів. Самі агрегати : центроплан, кінцева частина крила, стабілізатор і кіль, фюзеляж збирають, використовуючи сполучення вище наведених методів зборки, у стаціонарних стапелях спеціальних або спеціалізованих залежно від стадії освоєння виробів (ЛА) у виробництві.

Вихідні дані для проектування СП   

Для проектування складального пристосування необхідні :

- креслення об'єкта складання й вхідних вузлів;

- технічні вимоги (ТУ) на складання та поставку вхідних деталей і вузлів (карта поставки);

- схема складання й інші директивні технологічні матеріали (ДТМ);

- схема базування, конструктивно-силова схема СП, директивний технологічний процес тощо.;

- технологічний процес складання;

- програма випуску виробів, N;

- технічне завдання на проектування;

- альбоми креслень уніфікованих, стандартизованих елементів СП і типових компонувань пристосувань залежно від призначення об'єкта складання;

- засоби, що забезпечують механізацію процесу складання, номенклатура застосовуваного інструмента й устаткування.

Без ретельного вивчення креслень і ДТМ неможливо спроектувати оптимальної конструкції складальне пристосування. Варто вказати на вплив програми випуску на конструктивні особливості СП. Якщо задана програма відповідає дрібносерійному виробництву, то всі операції зборки, як правило, ведуться в одному пристосуванні, Збільшення N робить економічно доцільним застосування операційних пристосувань, що значно спростить пристосування для загального складання, особливо агрегату.

Порядок розробки технічних умов (технічного завдання)

В умовах виробництва конструктор СП одержує завдання на проектування від технолога, що розробили технологічний процес, а в навчальному проекті студент зобов'язаний виконати дану роботу на самому початку курсового (дипломного) проектування самостійно, погоджуючи з керівником проекту.

Технічні умови (ТУ) установлюють, в основному, вихідні параметри проектованих засобів оснащення процесів складання : наявність і положення складальних баз, положення об'єкта складання в просторі, ступінь заданої точності, металоємність, ступінь уніфікації й нормалізації, умови підходів при зборці, вимоги по співвісності отворів, термообробці й покриттям тощо.

При проектуванні СП для складання вузлів і дрібних агрегатів звичайно обмежуються ТУ. При проектуванні стапелів, стендів, засобів механізації й автоматизації розробляють технічне завдання (ТЗ), що визначає більше широкий обсяг пропонованих до проектованого оснащення вимог.

Якщо призначення пристосування студентові визначає завдання на курсовий (дипломний) проект, то інші умови ТЗ він зобов'язаний конкретизувати й обґрунтувати, використовуючи матеріали лекцій, лабораторних робіт і досвід базового підприємства, із чим він знайомить у період виробничої практики.

Виходячи з конструктивно-технологічних особливостей об'єкта зборки й призначення пристосування, студент установлює наступні пункти ТЗ і погоджує їх з керівником:

- основні складальні бази, які повинні бути використані при складанні;

- положення вузла, що складається (агрегату) у СП, вказівки, які деталі повинні фіксуватися при складанні;

- заданий ступінь точності складання по аеродинамічному контурі й стикових розніманнях;

- способи закладки вузлів й їхнє базування в СП, необхідність переміщення й способи виїмки із пристосування;

- необхідність механізації й автоматизації робіт у СП, що можливо вмонтувати в пристосування (свердлильні головки типу СПА , клепальні скоби тощо);

- способи контролю точності виготовлення вузлів, пристосування і його монтажу на ділянці складання (застосування шаблонів, макетів, еталонів, оптичних і лазерних засобів тощо);

- вимоги до оргоснастки СП (робочим площадкам, трапам, сходам, підводам засобів висвітлення й енергопостачання);

- спеціальні вимоги (по техніці безпеки, температурному режиму, вологості, умовам монтажу й т.п.).

Уточнення ТУ (ТЗ) студент робить у ході проектування СП на консультаціях з керівником проекту. Ретельно пророблені ТУ (ТЗ) скоротять строки й трудомісткість проектування.

У виробничих умовах ТЗ узгоджується із провідним технологом, начальником конструкторського бюро (КБ) і затверджується начальником відділу, що займається проектуванням даного оснащення.

На технічно складне й відповідальне оснащення ТЗ затверджується головним технологом підприємства (головним фахівцем).

Технічне завдання є документом, що визначає основні вимоги, якими зобов'язаний керуватися конструктор-розроблювач оснащення. ТЗ варто розробляти у всіх випадках поза залежністю від підстави проектування.

Етапи та порядок проектування технологічного оснащення процесів складання

Залежно від завдання й об'єкта складання студентові може бути запропоноване проектування кожного з перерахованих у главі 1 засобів технологічного оснащення (ТЕ) складальних процесів. У курсовому проекті звичайно розробляються пристосування для вузлової зборки, рідше стапелі загальної зборки агрегату, стенди із групи контрольно-іспитового встаткування (КИО), засобу механізації й автоматизації й спецоснастка для виконання найбільш відповідальних і складних у технологічному відношенні операцій. У дипломному проекті - оснащення для зборки агрегатів, відсіків й їхніх секцій.

Етапи навчального проектування не відрізняються від тих, що доводиться конструкторові виконувати в умовах виробництва. Система ЕСКД передбачає етапи проектування :

1.Розробка ескізного проекту (ЭП);

2.Виконання технічного проекту (ТП);

З.Деталювання робочих креслень.

Ескізний проект передбачає рішення принципових питань й їхнє узгодження. Саме ЭП становить основну частину курсового проекту. При цьому робота проводиться в наступній послідовності :

- вивчення й аналіз вихідних даних, виданих у завданні на курсовий проект і даних аналога СП;

- пропрацювання та вибір схеми базування й состава базових елементів;

- рішення питань ув'язування всього технологічного оснащення по контурі й розніманням;

- вибір системи координат СП й оптимального положення об'єкта складання в просторі;


- розрахунок точностних параметрів при обраних способах базування й схемі вв'язування;

- вибір і розробка конструктивної схеми пристосування;

- розрахунок елементів конструкції на твердість і міцність, виходячи з розрахункової схеми.

У процесі проектування студент зобов'язаний провести аналіз вихідних даних, розрахунок точностних параметрів складання й прочностні розрахунки, погодити їх з керівником проекту. У пояснювальній записці курсового проекту (ГО) весь хід ескізного проектування повинен бути відбитий.

Технічний проект - детальне пропрацювання всіх вузлів та елементів СП. Використання уніфікованих, стандартизованих і нормалізованих елементів конструкції значно скорочує трудомісткість проектування, а тому в цьому плані потрібна скрупульозна робота. Для оригінальних деталей і вузлів ведеться їхнє креслення з усіма необхідними видами, розрізами й перетинами.

При конструюванні СП середніх і малих розмірів ескізне й технічне проектування сполучають із розробкою креслень загальних видів, що робиться й на виробництві, і в навчальному проекті.

Властиво проектування студент починає з розробки конструктивної схеми СП (ТЕ). Вибравши базові осі, щодо яких координується розташування всіх вузлів пристосування, що відповідає масштаб, вичерчують контур об'єкта зборки. У якості базових приймають конструктивні осі побудови виробів : вісь симетрії, будівельна горизонталь, площина хорд крила й т.п., дотримуючи три основних принципи базування : єдності, сталості й збігу баз.

Принцип сталості баз - дотримання спільності базових осей для всіх видів СП, що ставляться до даного об'єкта складання;

єдності - загальні базові осі СП і виробу; збігу баз - єдність баз при виготовленні деталей та складання з них вузлів. Навколо контуру об'єкта складання 1 вибудовують у сітці n x 50 (n x 100) елементи конструкції СП (мал.4.1), відповідно до обраного при ескізному проектуванні конструктивній схемі, максимально використовуючи уніфіковані й стандартизовані колони 2, підстави 3, балки 4 тощо.

На виконуваному кресленні розміщають положення фіксаторів 5 (їхньої осі), кількість яких визначають із умов точності складання, ескізно їх проробляють разом з настановними елементами 6, використовуючи досвід проектування пристосування - аналога.

У першу чергу проробляють контурні (обводоутворюючі) фіксатори. Їх звичайно встановлюють по осях силових елементів каркаса об'єкта складання, але для забезпечення доступу при підготовці отворів, клепці й т.д. роблять зсув на 150-200 мм. Одночасно проробляються кількість і конструкція затискних пристроїв 7.


Схема й параметри складального
пристосування, прийняті при проектуванні

 

1 - об'єкт складання; 2 - колони; 3 - підстави; 4 - балки; 5 - формотворні фіксатори (рубильники); 6 - настановні елементи; 7 - затискні пристрої; 8 - стапельна плита; 9 - А, Б, В, Г - відстані між об'єктом зборки й НСП

Рис.4.1


Після вибору й розміщення фіксуючих і затискних пристроїв

можна приступитися до виконання технічного проекту. На аудиторних практичних заняттях у студентів їсти можливість проробляти конструктивну схему СП і погодити неї з викладачем. Доробка конструктивної схеми СП - основна частина технічного проекту при курсовому проектуванні. При цьому в прийнятій координатній сітці визначають положення елементів СП, забезпечуючи відстані А, Б, В, Г. Їх задають виходячи з наступних положень:

1 Можливості доступу до місць установки, фіксації деталей, підготовки отворів, постановки кріплення й виконання з'єднань.

2.Можливості установки деталей і складальних одиниць, виїмки зібраного об'єкта зборки зі СП (особливо важливо при зборці агрегатів).

3.У чету габаритів настановних і заливальних елементів.

Доробка конструктивної схеми закінчується кресленням елементів НСП у перетинах, розрізах, видах і т.д., конструктивні розміри яких визначаються з умов прочностних розрахунків.

Як й у виробничих умовах, студент у процесі проектування виконує у встановленому обсязі складальне креслення СП на одному або декількох аркушах, яким привласнюється одне загальне для всіх аркушів позначення. Як правило, на першому аркуші креслиться загальний вид (одна, дві проекції) з необхідною кількістю перетинів, розрізів, видів і виносних елементів, які повинні повністю відбити вв'язування всіх складальних одиниць оснащення, їхнє компонування, дати подання про конструкцію, габарити, підходи до виробу, засобах забезпечення взаємозамінності й т.д., а також мінімальне число позицій складальних одиниць, деталей, стандартних елементів, матеріалів.

Формат першого аркуша визначається розмірами зображення загального виду. На ньому повинні бути записані технічні вимоги й необхідні технологічні вказівки, дана розбивка зон по аркушах (при позначенні зон) і вказівка про наявність пристосування дзеркально-вудображеного виду.

На наступних аркушах проекту вичерчують зображення перетинів, розрізів, видів і виносних елементів із вказівкою позицій складальних одиниць, стандартних елементів конструкції, інших виробів і матеріалів, не позначених на першому аркуші. Бажане креслення робити на аркушах формату А1 (24 формат).

Креслення виконуються відповідно до вимог ЕСКД. При цьому довідкові розміри між осями конструктивних елементів виробу (шпангоути, нервюри, балки, перегородки й т.д.) і від базових осей до цих елементів давати без допусків і виносок.

Паралельно із проектуванням складального оснащення у виробничих умовах ведеться проектування необхідного оснащення другого порядку (макети, шаблони й ін.) При навчальному проектуванні таку роботу студентові нерідко доводиться виконувати в дипломному проекті.

Тема № 23 Навантаження та деформації елементів складальних пристосувань.

Діючі навантаження й допущення при розрахунках

                                                                                                                             

При розрахунках на міцність потрібно визначити твердість елементів конструкції, що гарантує їхньої деформації не вище припустимих, і міцність елементів кріплення несучої системи пристосувань. Таким чином, розрахунку підлягають каркаси СП.

З погляду будівельної механіки каркаси СП є просторовими багаторазово статично невизначеними системами, розподіл зусиль у яких залежить як від зовнішніх навантажень, так і від жорсткості складових елементів

Розрахунок каркасів ведеться по статичних навантаженнях. Динамічні навантаження що виникають від ударного інструмента при клепці ні по величині, ні по характері впливу не можуть зробити істотного впливу на жорсткість конструкції і ними звичайно зневажають

У загальному випадку на елементи конструкції СП можуть діяти наступні навантаження, що викликають деформації :

1. Власна маса блоку з настановними й заливальними елементами Мб;

 2. Маса стапельних плит, ложементів й інших елементів, що у процесі експлуатації СП не знімаються, Мпл

З. Маса колон, кронштейнів, поперечних балок й інших нез’ємних елементів, що входять у конструкцію каркаса СП, Мк

4. Маса деталей і вузлів, які знімаються при експлуатації СП, Мск;

5. Маса виробу, що складається, (об'єкта складання) , Mос; |

б. Маса людей, що працюють у агрегаті що складається, або які перебувають на балках СП, Мр

7.  Зусилля розпору й притиску елементів виробу, що складається, до елементів стапеля, Рр

8.   Маса допоміжного оснащення, що опирається на елементи каркаса ОД (помости, сходи, підвісний інструмент, привод рухливих елементів СП тощо), Мво

Діюче навантаження прийнято ділити на постійну Рпос у яку входять перші три вище зазначених, і змінну Рпр, що включає всі інші можливі види навантаження. Основним розрахунковим навантаженням є Рпр.

Власна маса балок Мб може не враховуватися, тому що при їх монтажу у інструментальному стенді (ИС) балки перебувають у робочому стані, і їх розташовані в тих же місцях, на яких балки опираються у пристосуванні. Прогин балок враховує сам монтаж.                                                                                                                               

Міцність стиків колон, кронштейнів з колонами перевіряють по сумі навантажень РΣ = Рпос + Рпр. Виходить, що діють навантаження треба розглядати конкретно, відповідно до прийнятої розрахункової схеми. Важливо правильно розподілити розрахункове навантаження.

У процесі розрахунку на твердість при курсовому проектуванні звичайно йдуть двома шляхами:

1.По заданих припустимих деформаціях визначають необхідні перетини елементів каркаса;

2.При обраних раніше на базі аналогів перетинах елементів конструкції каркаса СП перевіряють, чи не виходять прогини цих елементів за межі припустимих.

В обох випадках доводиться при строгому дотриманні розрахунку реальних конструкцій розкривати їхню статичну невизначеність того або іншого ступеня, що не завжди, наприклад, у курсовому проекті виявляється можливим. Ускладнює розрахунки й невизначеність характеру закладення кінців балок, тому що їх у реальних конструкціях не можна віднести ні до класичних шарнірів, ні до умов твердого закладення.

З метою полегшення практичних розрахунків використаються спрощені розрахункові схеми із впровадженням ряду допущень, що приводять до деякого додаткового запасу твердості. При цьому весь каркас СП розчленовують на найпростіші елементи : балки, рами, кронштейни тощо, для яких можна використати розроблені розрахункові таблиці й графіки. Основні допущення зводяться до наступного:

1. Багато прольотні нерозрізні балки заміняють системою однопрольотних на двох шарнірних опорах (мал. 5.1,а);

2. При всіх варіантах конструкції опор двухопорних балок вони приймаються шарнірними;

З. Кінці балок уважають затисненими, якщо вони закріплюються зверху на колоні або на нижній опорі, при кріпленні балок до бічної сторони колони не менш, ніж по двох площинах (до колони й кронштейна) (мал. 5.1,6);

4. Якщо нерозрізна балка закріплена на декількох проміжних опорах по одній площині на кожній опорі, то закладення вважається затисненої для сусідніх із цими опорами прольотів (мал. 5.1,в);

5. У випадку опирання балки на короткі нижні опори (стійки, тумби) або колони, жорсткість яких ЕІоп значно перевищує жорсткість балки ЕІб, деформаціями опор зневажають. При сумірності ЕІоп  та ЕІб їх розраховують спільно.

6.Якщо дві балки зв'язані між собою незнімними ложементами (мал.5.1,г) , то їх уважають працюючими спільно.

7. Якщо розрахункове навантаження Рпр важко розподілити між балками, то кожну розраховують по всієї Рпр.

При проведенні практичних занять студент уже повинен мати дані для визначення розрахункового навантаження й при обраній конструктивній схемі СП погодить із викладачем розподіл навантаження по елементах конструкції, прийняті допущення й розрахункові схеми, а потім самостійно приступає до розрахунків.



Припустимі деформації елементів складальних
пристосувань

Складальні пристосування являють собою як би нормальні калібри для виробів, що складають у них. Але для калібрів точність виготовлення роблять на порядок вище, ніж виробу, які ними перевіряють, а зробити те ж саме для СП практично неможливо через складність форми й габаритів.

Виробничий досвід показує, що частка похибки СП у сумарній похибці виробів, що складають, залежно від прийнятих засобів ув'язування й методів базування становить 30...50%. З огляду на допуски на обводи сучасних ЛА залежно від їхнього призначення й функціонального призначення об'єкта зборки в межах δЛА = 1,0...1,5 мм, можна встановити сумарну погрішність СП, рівну

У розрахунках точності сумарну похибка СП представляють виразом:

де: δfk – похибка, що залежить від деформації каркаса пристосування;

    δfр - похибка, що виникає від деформації рубильників;

    δр - сумарна похибка виготовлення обводоутворюючих фіксаторів (рубильників, ложементів).

Причому δр залежить від похибки виготовлення обводоутворюючих фіксаторів δр виг, і похибки їхньої установки в СП δр уст. Обидві наведені похибки величини випадкові й незалежний один від одної і величина δр може бути визначена

Сучасне виробництво, як показано в роботах , забезпечує виготовлення робочих поверхонь рубильників (ложементів) з похибкою ±0,1 мм і не вище 0,2мм. Їхня установка в СП з використанням ИС виробляється з похибкою, що не перевищує 0,2-0,3мм.

Тоді величина δр буде в межах

а припустима погрішність від деформації елементів СП залишається не більше

Похибка від деформації визначається величиною зсуву в даному напрямку крапки конструкції під впливом деформації. Якщо fк - зсув, викликаний деформацією каркаса, fp - зсув, викликаний деформацією рубильників, то

Варто врахувати, що зсув у заданому напрямку, викликаний деформацією каркаса fк визначається зсувом від деформації поздовжньої балки f1, від деформації поперечної балки f2 і від деформації колон f3

Якщо розглянути типову конструктивно-силову схему складального пристосування (мал. 5.2) і його навантаження в загальному випадку розподіленим навантаженням q при реальному співвідношенні розмірів СП, то можна визначити значення складових fк і припустимі деформації елементів конструкції.

У більшості СП розмірів l1, l2, l3 одного порядки й у першому наближенні можна прийняти l1=l2=l3=l. Навантаження на один проліт поздовжньої балки буде ql, на поперечну балку також ql, а на колону - . Прогини поздовжніх й поперечних балок при прийнятому співвідношенні розмірів й однакових закладень кінців можна прийняти y1y2.

Деформація стиску колон буде значно менше деформацій вигину балок, які приймемо відповідно усж та уиз.  Їх значення в межах пружної деформації можна записати.

де: Рсж =, Pиз=ql - відповідно, сили стискаючу колону СП і згинаючу поздовжню балку;

F - площа поперечного переріза колони;

J  - момент інерції поперечного переріза балки;

Е - модуль пружності першого роду;

А - коефіцієнт, що залежить від виду навантаження й опор.

Співвідношення розглянутих переміщень  визначиться з урахуванням (5.5):

Для розглянутих завдань величина А (табл. 5.1) не може бути менше А = 5/384 та , думаючи перетини балки й колони однакових розмірів, виконаних зварюванням із двох швелерів (мал.5.2,б), можемо встановити граничну величину деформацій СП.

З (5.6) очевидно, що  збільшується зі збільшенням  J/F та зменшенням довжини балки. Як правило, швелери для виготовлення балок використаються з Н < 300 мм. Для такого профілю при Н = 300мм маємо

При l = 300 см, що є звичайно найменшою довжиною балки, одержуємо з (5.6)

Виходить, деформація стиску колони практично на порядок менше, ніж балки. З огляду на те, що напрямок деформацій збігається з напрямком зсувів ( по вертикалі ) , величини в й / будуть аналогічними. Тому f2 = f1 а f3 = 0.12f1.

Переміщення від деформації рубильників можна прийняти порівнянними з деформацією поздовжньої балки fр f1.


Тоді
повний зсув, викликаний деформацією (5.3)

Таким чином, f1 = (yиз)тах = 0,1мм. І щоб забезпечити необхідну точність обводів ЛА, геометричні розміри (перетину, довжина) поздовжніх балок не повинні допускати під навантаженням прогин f = 0,1мм, що й приймається у всіх розрахунках складальних пристосувань на жосткість.

Обстеження крутильних деформацій балок показало, що кут закручування не перевищує 15 град. Переклад у лінійну деформацію дає переміщення порядку 0,01...0,02 мм при радіусі R=300 мм. Тому при навантаженні балок з невеликим ексцентриситетом, що відповідає їхнім дійсним умовам роботи, крутіння в розрахунку можна не враховувати.

Співвідношення припустимих деформацій і напруг

При розрахунку СП на твердість, як правило, перевірочні розрахунки не ведуться. Це припустимо при певних співвідношеннях напруг і деформацій. З (5.5) максимальний прогин балок при поперечному вигині силою Р: , а максимальні напруги у їхньому перетині  

Для балок з різним видом навантаження й опор Мmax можна представити у вигляді Мmax =k*P*l, а момент опору - у вигляді W =J/a , тоді:

У наведених формулах :

A, kкоефіцієнти, що залежать від виду навантаження й опор балок (приводяться в табл. 5.1);

l    - довжина балки;

Е   - модуль пружності першого роду;

J   - момент інерції перетину;

а   - відстань від нейтральної осі до найбільш вилученого контуру

перетину.

Щоб визначити довжину балки l , у якої при припустимому прогині удоп  напруга не перевершить припустимих значень σmax  σдоп, запишемо співвідношення

Для прийнятих умов вираз (5.8я) прийме вигляд:

              

Тому що величина прогину пропорційна довжині балки в 3-й ступеня, а напруга - в 1-й ступеня, то при l, меншої, чим обчислена по формулі (5.8) (при тім же припустимому прогині), напруга в балці виявиться більше припустимого. Виходить, щоб «σ» не перевищили σдоп, повинне дотримуватися умова:

При виконанні умови (5.9) розрахунок балок можна вести тільки на твердість. Можна встановити значення lmin для розрахунку НСП в умовах Удоп= 0,1мм, що прийнято для всіх розрахунків на жорсткість, і стали 3, з якої звичайно виготовляють каркаси пристосувань. Тоді σдоп =120 МПа, Е = 2*105Н/мм2 (МПа).

Чим більше  ,тим більше значення lmin при заданих удоп, σдоп будемо мати. з табл. 1 = 12- найбільша величина й одержимо з формули (5.9)

Для інших випадків навантаження, коли <12 при тих же параметрах та довжині, напруги будуть менше припустимих. Практично балки СП мають висоту Н від 100 до 400 мм. Для таких балок lmin одержимо в межах:

                

З огляду на, що балки СП завжди мають більшу довжину, чим отримані значення lmin, їх можна розраховувати тільки на прогин, без розрахунку міцності.

Розподіл навантаження по елементах пристосуванні

Основними розрахунковими деформаціями СП є деформації від вертикальних навантажень у вертикальній площині. Можливі горизонтальні навантаження й створювані ними горизонтальні деформації звичайно не враховують. Виключення можуть становити навантаження від розпору обшивань, у зв'язку із труднощами забезпечення їхньої поверхні відповідно до аеродинамічному контуру й необхідності притиску до робочих поверхонь обводоутворюючих фіксаторів, як показано на мал. 5.3.

Навантаження рубильника від зусиль розпору й розрахункова схема

апрогин f обшивання щодо поверхні рубильника; б - розрахункова схема; 1 - обшивання; 2 - рубильник; А, Б - крапки торкання поверхонь обшивання й рубильника

Рис.5.3

Відхилення обшивань від робочого контуру рубильника звичайно f= 1,0...2,0 мм, а lk перебуває в межах від 400 до 1000 мм. Для представленої схеми прогин/визначається формулою

звідки інтенсивність розподіленого навантаження (q) запишеться

Виникаюче при цьому додаткове внутрішнє напруження Δσ мало і їм зневажають. Лише у випадку монолітних обшивань, особливо вафельної конструкції, зусилля притиску потрібні значної величини й Δσ варто враховувати.

Розподіл вертикальних навантажень по несучих елементах СП повинне відбивати реальний додаток сил, що робить розрахунок поперечного вигину балки громіздким. Для спрощення розрахунків зосереджені сили від рубильників і ложементів заміняють розподіленим навантаженням з інтенсивністю (q) постійної або змінної величини залежно від конструктивної схеми СП (мал. 5.4). Так при зборці панелей крила, оперення, хвостової частини фюзеляжу верхня балка СП (стапеля) нахилена, маса рубильників (ложементів) з елементами ЗЭП Мр змінюється пропорційно їхній довжині (у першому наближені). Навантаження балок приймають відповідно мал. 5.4,а , тобто за трапецієподібним законом, а інтенсивність розподіленого навантаження підраховують як показане на мал. 5.4,6.

Якщо m1, l1- відповідно маса й довжина найменшого рубильника, mk, lk - маса й довжина найбільшого рубильника при довжині балки l між опорами, інтенсивність навантаження q на прямокутній ділянці схеми

де n - число вхідних у навантаження рубильників.

На трикутній ділянці

Розподіл вертикального навантаження між елементами складальних пристосувань

1 - верхня балка; 2 - нижня балка; 3 - рубильники; 4 - колона; 5 - ложемент; 6 - бічні рубильники

Рис.5.4

А найбільша інтенсивність q K визначиться

При наявності в прольотах балок рубильників із установленими на них ЗЭП, маса яких істотно більше інших, навантаження від них приймають зосереджену що значно ускладнює розрахунки балок.

Подібно попередньому розподіляється навантаження від маси вузла, що складається (агрегату). При цьому інтенсивність навантаження приймають пропорційної площам поперечних перерізів конструкції, що складається. Для спрощення, з огляду на, що наведена товщина обшивання по довжині об'єкта складання міняється незначно, можна значення q прийняти пропорційно периметрам П и висотам перетинів Н.

Розподіл навантаження між балками СП роблять так, щоб їхні прогини при цьому були найбільшими з можливих, і залежать від схеми розташування балок і типу підвіски рубильників (ложементів).

Для стапелів двухбалочної схеми (мал.5.4,в) приймають :

а) при розрахунку верхньої балки 1 - масу рубильників Мр , масу об'єкта складання Мос із працюючими в ньому людьми, а також масу встановлених на ній фіксаторів;

б) при розрахунку нижньої балки 2 - також масу рубильників Мр , Мос із працюючими, масу фіксаторів, установлених на нижній балці.

Для стапелів трехбалочної схеми (мал.5.4,г) :

а) при розрахунку верхніх балок ураховують масу правих і лівих рубильників. Масу Мос звичайно не враховують;

б) при розрахунку нижніх балок ураховують масу бічних рубильників своєї сторони, половину маси Мос і половину маси нижніх рубильників (ложементів).

Для стапелів чотирьохбалочних схем, що має місце при проектуванні ТО складання відсіків фюзеляжу (мал.5.4,д) :

а) при розрахунку верхніх балок - масу бічних рубильників, прикріплених до балки, і половину маси верхніх рубильників. Масу об'єкта зборки, як правило, не враховують;

б) при розрахунку нижніх балок ураховують масу прикріплених бічних рубильників, половину маси ложементів, половину маси агрегату, що складається.

Безумовно, заміна зосереджених сил розподіленим навантаженням вносить у розрахунки певні похибки, але в навчальному проектуванні можливо цим зневажити. У дійсності, заміна однієї зосередженої сили, прикладеної в середині прольоту балки, рівновеликим розподіленим навантаженням, приводить до зменшення прогину в 1,6 рази й він становить 0,625 дійсного. У випадку додатка до балки 8-10 зосереджених сил розрахунковий прогин становить 85-90% від дійсного, що є припустимим для навчальних розрахунків.

Тема № 24 Розрахунок елементів складальних пристосувань на жорсткість.

Порядок прочностных розрахунків складальних пристосувань

В умовах виробництва, насамперед при відсутності аналогів, а також при дипломному проектуванні, існує наступний порядок розрахунку СП.

1.По обраній конструктивній схемі, з огляду на прийняті допущення, вибирають розрахункову схему пристосування.

2.Визначають розрахункові навантаження, розподіляють їх між елементами СП.

3.З умов припустимих прогинів знаходять потребные перетини балок і рубильників стапеля.

4.Роблять уточнення конструкції й навантажень, як зазначено п.5.1.

5.По уточнених навантаженнях роблять уточнений розрахунок перетинів балок і вносять необхідні корективи.

б.Проводять перевірочний розрахунок прогинів балок.

Т.Визначають навантаження, що діють на колони й фундаменти.

8.Виконують розрахунок колон і фундаментів.

При курсовому проектуванні, як було зазначено в п.5.1, розрахунки ведуться з деяким відступом від вищенаведеного порядку.

Для визначення діючого навантаження студент вибирає матеріал елементів конструкції й підраховує їхню масу, використовуючи обрані параметри СП. Розрахунки починають із визначення прогину поздовжніх балок yиз= f fdon.

Розрахунок на жорсткість поздовжніх балок

Визначення величини деформацій (прогину f) виробляється в загальному випадку методом і по формулах опору матеріалів. При цьому

де: Aі - коефіцієнт, що враховує характер розподілу навантаження та вид опор (див. табл. 5.1);

Рі - величина кожного і-го навантаження, Н;

l - довжина балки між опорами в см (м);

Е - модуль пружності першого роду в Н/см2 (МПа);

Jx - момент інерції перетину балки щодо осі Х-Х у см4(див.мал. 5.2,б);

E*JX - твердість профілю, Н-см2 (Н-м2).

Методикою, розробленою кафедрою «Виробництво літальних апаратів» КуАИ, для практичних розрахунків виконаний ряд графічних залежностей основних розрахункових схем для визначення коефіцієнта А, виходячи з найпростішого випадку, коли балка вільно лежить на двох опорах, а Р діє в середині балки, і А = 1 .

Як зазначено в табл.5.1 для даного найпростішого випадку

значить зроблена заміна коефіцієнта 1/48 на коефіцієнт А = 1, що дає можливість перерахувати коефіцієнти для будь-яких випадків.

Для шарнирноопертих балок такі залежності наведені на мал. 6.1, для затиснених - на мал. 6.2, для рамних конструкцій - на мал. 6.3. При цьому інтенсивність навантаження q показана без стрілок

У випадку розрахунку елемента конструкції при дії тільки власної маси, рівномірно розподіленої по довжині l , маємо

Задавшись припустимим значенням f = fdon = 0,1 мм, вдалося побудувати криві залежностей А*Рпр, l та EJ. У розрахунках основним навантаженням є змінна Рпр (мал. 6.4,а,б). Тут у координатах l та А*Рпр  побудовані кубічні параболи для тих значень твердості балки, які відповідають прогину f = 0,1 мм, при навантаженні балки Рпр посередині прольоту (А = 1). По цих графіках, знайшовши А *Рпр при заданої l , знаходимо необхідну жорсткість балки або рами EJnomp. По табл. 6.1 відповідно EJ потр підбираємо розміри перетинів нормалізованих балок (див. мал. 5.2,б) [21].





Графіки для підбора перетинів балок і рам складальних пристосувань


О

 

 а-при довжині l 0…5м ; б - при довжині  l = 5...10м

Рис.6.4


Дійсна жосткість балки повинна бути не менш розрахункової. При визначенні коефіцієнта А необхідно спочатку задатися відношенням  (см. мал.6.3), що вибирають на підставі досвіду або методом послідовних наближень.

Приклад розрахунку. Стапель зборки панелі має поздовжню балку з відстанню між опорами l = 2000 мм, зварену з 2 швелерів № 14 з накладками S = 10 мм (мал. 6.5). Навантаження балки : маса рубильників, установлених із кроком 500 мм, і  панелі що складається, шириною В = 1500 мм.

Конструктивно приймаємо: довжина рубильника 1р =2000 мм; ширина рубильника b — 200мм; товщина рубильника Sp= 30мм; приведена товщина панелі (з урахуванням перетину стрингерів fстр) Snp - 8 мм.


Визначаємо
 величину зовнішнього навантаження

Маса рубильників Рр = Мр*п, де кількість рубильників п визначиться:

 (5 пар), а маса одного рубильника з дюралюмінієвоїплити Мр (масова щільність р = 2,8 г/см3)

Тоді Рр= 34-10 = 340 кг,

Маса  панелі що складається

Змінне навантаження Рпр=Рр+Рп= 340 + 67 = 4070 Н, інтенсивність рівновеликого розподіленого навантаження на балку

 

Підбираємо перетин балки. Відповідно до розрахунковій схемі (див. мал. 6.1, схема 2) установлюємо коефіцієнт А = 0,625. Тоді розрахункове навантаження р = А*Рпр =0,625*4070 = 2544,Н. По діаграмі (див. мал. 6.4) для l= 2,0 м знаходимо необхідну жорсткість EJ. По табл.6.1 приймаємо балку потрібних розмірів перетину Н х В.

Приклад розрахунку. Конструктивна й розрахункова схема СП для складання кермової поверхні представлена на мал. 6.6. Відстань між колонами l = l1 = 3600мм. Маса об'єкта зборки МОС =  200кг, число пар рубильників - 10, середня маса пари рубильників - 30 кг, загальна маса рубильників Мр = 300 кг.

Тоді змінне навантаження Рпр визначиться

Рпр = 200 + 300 = 500кг = 5000Н,

яку приймаємо умовно рівномірно розподіленої (мал.6.6,б) і однаково між верхньою й нижньою балками.

При підборі перетину нижньої балки до змінного навантаження Рпр для використання наведених графіків визначимо поправочний коефіцієнт за схемою 23 (див. мал. 6.2) при а/l = 0,1 , що буде А = 0,145. Одержимо розрахункове навантаження А*Рпр/2 = 0,145 • 2500 = 363Н. За графіком мал. 6.4 для l = 3,6м  встановлюємо необхідну жорсткість EJ = 0,47*107,H2, а по таблиці 6.1 підбираємо перетин балки   зі   зварених   швелерів   №   4   твердістю   EJX =0,5*107,Н*м2;  Н х В=180 х 148, мм.


                  
При підборі перетину верхньої балки приймаємо схему 28 (мал. 6.3). Поправочний коефіцієнт А к змінному навантаженню визначиться

За розрахунковою схемою 11 мал. 6.1 при а/l = 0,1 маємо Асх11 = 0,745. За розрахунковою схемою 27 мал. 6.3, прийнявши твердості балки EJб і колон EJK однаковими EJS =EJK =1,75*107,Н*м2 (пер,7, табл. 6.1) при середній висоті колон hср=1,9 м, вильоті балок щодо колон l2 = 600 мм, одержимо

у результаті АСХ27 = 16 + 48*æ = 16 + 48*3,17 = 168.

Можливі два варіанти перетинів балки тип I і тип II (див. мал. 6.6), Варіант 1

1. У першому наближенні задаємося EJ1б= 1,34 * 107 , Н * м2 , як шарнірноопертої і більше навантаженої, чим затиснена нижня балка, і визначимо

Поправочний коефіцієнт буде АСХ28= 0,745+0,00072/2*168 = 0,805.

2. Розрахункове навантаження А*Рпр = 0,805 * 2500 = 2013,Н.

3.  По графіках (див.мал.6.4) визначаємо необхідну жорсткість балки EJпотр= 1,08 * 107 , Н * м2

Таким чином, прийнята жорсткість балки й тип перетину задовольняють розрахунковим даним. Необхідність розрахунку по другому варіанті відпадає. Приймаємо перетин 6 (див. табл. 6.1) з розмірами 240x190 мм.

За наведеною методикою ведуть розрахунок і поперечні балки.

У ряді випадків з'являється необхідність розрахунку на стійкість стиснуто-навантажених елементів оснащення типу стійок настилів і сходів, домкратів гвинтових регульованих ложементів, притисків тощо. При цьому досить скористатися формулою Эйлера для визначення критичної сили Ркр стислих стрижнів  .

де: μ*l = lпр - наведена довжина стрижня;

     l  - фактична довжина стрижня;

     μ  - коефіцієнт приведення довжини.

При розрахунку, наприклад, шарнірно закріплених ложементів, навантажених стиском, μ = 1,0; для стислого гвинта домкрата вважаємо один кінець затисненим, а інший вільно обпертим μ = 2; або μ = V2, коли один кінець жорстко закріплений, а другий приймаємо шарнірно обпертим.

Таким розрахунком, найчастіше перевіряємо правильність підбора перетину за значеннями EJmin.

Підбор перетинів рам (балок) по розрахункових навантаженнях

У конструкторських підрозділах відділів клепально-складальних робіт (ОКСР) підприємств галузі при проектуванні СП використають таблиці, розроблені відповідно стандартам підприємства (СТП). У них врахована група складності й компоновочная схема (додаток 3); габаритні розміри : довжина L, кількість вхідних роздільних рам n x l = L, висота H, розміри перетину Нб х Вб (балки, рами); розрахункові параметри перетину : площа F, момент інерції Jx тощо. (табл. 6.2).

У таблиці 6.2 наведені розміри перетинів рам (балок) стосовно до конструктивної схеми пристосувань для зборки агрегатів і вхідних у них подсборок, з обвідними (теоретичними) поверхнями, а також для лонжеронів, що мають силові вузли систем керування (мал.6.7).

Табл.6.2 можливо використати при розрахунку на твердість пристосувань для складання лонжеронів без силових вузлів різних систем і для зборки панелей з більшою кількістю незнімних ложементів (більше 3-х) при L > 5,0м.

При цьому номер швелера необхідно брати на один менше зазначеного в табл. 6.2. Розрахункові значення навантажень і твердість балок не приводяться.

У навчальному проектуванні також можна скористатися даними табл. 6.2, особливо у випадку розробки оснащення складальних процесів за завданням підприємства для вище наведеного призначення пристосування.

Тема № 25  Розрахунок на міцність елементів складальних пристосувань.

Розрахунок колони

Найбільше часто колони СП навантажуються стискаючими силами Р (мал. 7.1,а) або стискаючими силами й згинальним моментом Миз (мал. 7.1,6). Тому що розміри перетинів нормалізованих колон досить великі, деформації їхнього стиску практично незначні, а тому розрахунок на чистий стиск не проводиться. Не перевіряються колони й на поздовжню стійкість. При внецентровому стисканні (див. мал.. 7.1 б) можливе переміщення точки продольної балки в результаті згину колони

тут Рк - діюче на колону вертикальне навантаження;

Н - розрахункова висота колон;

е - ексцентриситет діючого навантаження;

Е - модуль пружності матеріалу колони.

Для залізобетонних колон найнебезпечніші напруги розтягання, тому що можуть викликати тріщини. Виникаючі напруги розтягання можуть бути підраховані по формулі

де: Рк - діюче навантаження;

      е - ексцентриситет навантаження;

     Wnp- наведена (до бетону) площа перетину колони.

Розрахунок виробляється по методиках, викладеним у курсах «Опір матеріалів» й « Деталі механізмів і машин».

Необхідно також зробити розрахунок на виривання болтів при кріпленні кронштейнів до стінок залізобетонних колон і розрив болтів при кріпленні до металевих колон (мал.7Л, в).


25.2. Розрахунок фіксуючих елементів

Фіксатори, їхнє з'єднання в УЭ піддаються навантаженню, пов'язаної з деформацією об'єкта складання в основному від напруг, викликаних клепкою. Практично визначити ці навантаження неможливо, тому що впливаючими виявляються численні фактори. Задають розрахункові навантаження з умов експлуатації СП, виходячи з того, щоб напруги в деталях не перевершували границя текучості σТ 02).

Для фіксаторів типу «вуха-вилка» Ррасч визначається з умов роботи на зріз ср ] або зминання см ] — для рухливих з'єднань.

де: fб - площа перетину болта (штиря);

τсрграниця текучості матеріалу на зріз, прийнятий рівним 0,6...0,7 границі текучості матеріалу на розтягання. Для таких випадків прогин

При вертикальній схемі складання й можливому прогині верхньої балки необхідна перевірка рубильників на стійкість при поздовжньому вигині як шарнірноопертого стислого стрижня по методиках, викладеним у курсі «Опір матеріалів».

Розрахунок елементів кріплення кронштейнів

У випадках застосування СП консольного типу (див. рис 1.2) поздовжні балки кріпляться до кронштейнів, а вони до колон болтовим з'єднанням (мал.7.2).

Болти кріплення 1 (схема « а») розраховуються на зріз від діючої сили Рб і на відрив від діючого моменту М = Рб

де: d та dmin - відповідно діаметри гладкої частини й западин різьблення болта;

     п  -  кількість болтів у з'єднанні.

Отримані значення τср та σр рівняються з допустимими напругами, , τср ≤[ τср], σр ≤ [ σ].

Завершення роботи з проектування пристосування

Перевіривши розрахунками прийняті варіанти конструкції елементів пристосування (НСП), закінчують креслення загального виду й проробляють конструкцію фіксаторів і притисків. При цьому спочатку розглядають забезпечення пристосування стандартизованими елементами, ураховують питання, викладені в п. 1.4, тобто оцінюють й обґрунтовують конструктивно-силову схему СП.

Найбільші труднощі при детальному проробленні СП представляє вибір оптимальних параметрів фіксаторів формотворних (контурних) і стику, які стандартизувати неможливо. Одночасно вирішуються питання вибору матеріалу.

Так, наприклад, литі рубильники й ложементи (сплав АЛ9) (мал. 8.1, в, г) мають товщину S не менш 20 мм, ширину b = 50...80 мм при довжині l <1,0 м та b = 100...180 мм при довжині l = 1,0...2,5 м. Шорсткість поверхні від Ra 1,6 до Rz 12,5. Можуть бути цільними (мал.8.1, в) і із закінцівками (мал.8.1, д). Рубильник збірної конструкції (мал.8.1, г) представляє дві щоки (лист із Д16Т), з'єднані клепкою із профілем, і вкладиш. Їхня робоча поверхня може бути обклеєна перкалью.

Стапельні плити (мал. 8.1, е) можуть бути без каркаса (l <1,0 м) і з каркасом. При l < 500мм мають товщину S = 20...25мм, при більшій довжині - S = З0...35мм, можуть виконуватися зі сталі 3.

Ряд елементів конструкції СП і параметрів приймається конструктивно, виходячи з вимозі технологічності, забезпечення умов підходу при проведенні складальних робіт тощо. Проводячи компонування СП, розглядають можливість механізації й автоматизації складання : підйом рубильників, установка свердлильних агрегатів (СПА), клепальних скоб, висувних робочих площадок тощо. (див.мал.1.1;4.1).

Всі прийняті конструктивні рішення необхідно обґрунтувати, що при проектуванні СП у дипломних проектах є обов'язковим.


а - ложемент носика крила (оперення); б - профільний фіксатор - упор; в - рубильник СП для зборки панелі фюзеляжу; г - робочі поверхні контурних фіксаторів : 1 - малкованные литі, 2 - малкованные клепані, 3 - немалкованные, 4 - з фіксуючим обводом, 5 - рубильник ножової; д - рубильники СП для зборки рулячи; е - фіксатор стику - стапельна плита.

Рис.8.1


Таблиця для підпору перерізів балок рамних пристосувань

Довжина L, м

Кількість роздільних рам

Довжина рами l, м

Висота рами

Н, м

Кількість жорстких зв’язків у рамі

Тип, розміри перерізу рами (балки)

Розрахункові параметри перерізу

Тип перерізу

№ швелера

Нб,

мм

Вб,

мм

F1,

см2

Jx,

см4

Маса 1 м

кг

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

22 – 26

4

6 - 7

Більш 1,5

-

І

22

220

164

53,4

4220

42,0

1-2

20а

200

160

50,4

3340

39,6

Менше 1,5

-

20а

200

160

50,4

3340

39,6

1-2

20

200

152

46,8

3040

36,8

18 - 22

3

7 – 8

Більш 2,0

-

ІІ

22а

240

210

99,6

78,0

1-2

20а

220

160

82,4

64,6

Менше 2,0

-

І

22а

220

174

57,6

4660

45,2

1-2

22

220

164

53,4

4220

42,0

16 – 18

3

6 – 7

Більш 1,5

-

І

22

220

164

53,4

4220

45,2

1-2

20а

200

160

50,4

3340

39,6

Менше 1,5

-

20а

200

160

50,4

3340

39,6

1-2

20

200

152

46,8

3040

36,8

14 – 16

2

7 – 8

Більш 2,0

-

ІІ

22а

240

1-2

20а

220

Менше 2,0

-

І

22а

220

174

57,6

4660

54,2

1-2

22

220

164

53,4

4220

42,0

12 – 14

2

6 – 7

Більш 1,5

-

І

22

220

164

53,4

4220

42,0

1-2

20а

200

160

50,4

3340

39,6

Менше 1,5

-

І

20а

200

160

50,4

3340

39,6

1-2

20

200

152

46,8

3040

36,8

10 - 12

2

5 - 6

Більш 1,5

-

І

20

200

152

46,8

3040

36,8

1-2

18а

180

148

44,4

2380

34,8

Менше 1,5

-

18а

180

148

44,4

2380

34,8

1-2

18

180

140

41,4

2180

32,6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

8 – 10

2/1

4 – 5

8 – 10

ІІ

24

260

24

260

7 – 8

1

7 – 8

Більше 2,0

-

ІІ

22а

240

1 - 2

20а

220

Менше 2,0

-

І

22а

220

174

57,6

4660

45,2

1 - 2

22

220

164

53,4

4220

42,0

6 – 7

1

6 – 7

Більше 1,5

-

І

22

220

164

53,4

4220

42,0

1 - 2

20а

200

160

50,4

3340

39,6

Менше 1,5

-

І

20а

200