8 Разработка и оформление общего вида конструкции приспособления
При разработке конструкции приспособления стремятся как можно больше использовать нормализованных деталей и полуфабрикатов. В настоящее время количество нормализованных деталей составляет 30-80% от общего числа деталей в приспособлении. Это позволяет сократить трудоемкость проектирования примерно на 25% и уменьшить стоимость изготовления приспособления на 20-30%.
Размеры и формы остальных (специальных) деталей приспособления определяются на основании прочностных расчетов или выбираются из конструктивных соображений.
Чтобы обеспечить надежную работу конструкции, все нагруженные детали – рычаги, оси, валики, шпиндели, зубчатые колеса, зажимные планки и т.д. – должны удовлетворять условиям прочности. А корпуса, кондукторные плиты и другие детали, деформация которых непосредственно влияет на точность обработки и на вибрацию технологической системы СПИД, должны быть не только прочными, но и жесткими. Расчеты на прочность и жесткость производят по методикам, изложенным в курсе «Детали машин».
При конструировании многошпиндельных сверлильных головок, многоместных фрезерных приспособлений с непрерывной подачей, копировальных устройств производят необходимые кинематические расчеты.
Разработка конструкции приспособления выполняется в определенной последовательности. Обычно сначала тонкими линиями вычерчивают контур обрабатываемой заготовки в требуемом количестве проекций. Проекции располагают на таком расстоянии друг от друга, чтобы было достаточно места для размещения на них соответствующих элементов приспособления. Затем к проекциям заготовки вычерчивают установочные и зажимные элементы, а если приспособление имеет направляющие или делительные элементы, то их тоже наносят на чертеж. После этого оформляют конструкцию корпуса приспособления. При создании корпуса приспособления необходимо стремиться к более простой конструкции, чтобы изготавливать его можно было бы из стандартных заготовок. Затем вычерчивают вспомогательные и другие недостающие детали. Общий вид приспособления вычерчивают, как правило, в масштабе 1:1.
На чертеже общего вида проставляются габаритные, координирующие, посадочные размеры, размеры направляющих элементов и размеры, связывающие приспособление со станком. Кроме того, назначаются технические требования, которые определяют точность сборки приспособления и его монтажа на станке, условия эксплуатации, сроки контроля точностных параметров приспособления и др.
К общему виду чертежа прилагается спецификация.
Оформление чертежа общего вида конструкции приспособления, простановка размеров, написание технических требований, составление спецификации должны строго соответствовать Государственным стандартам Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и Единой системе допусков и посадок.
9 Конструкционные материалы для деталей приспособлений
При выборе конструкционного материала руководствуются общими положениями, которые основываются в первую очередь на том, что механические свойства материала должны соответствовать условиям работы детали в приспособлении. Большинство деталей (корпуса, зажимы, цапфы, валики, шпиндели, зубчатые колеса и др.) воспринимают значительные нагрузки и должны быть достаточно жесткими и прочными. Для целого ряда деталей (направляющих, установочных, делительных и самоцентрирующих) приспособлений основным критерием при выборе материала является износостойкость, так как износ этих элементов непосредственно влияет на точность параметров обрабатываемых заготовок.
Поскольку приспособления обычно работают в эмульсионной среде и всегда испытывают воздействие стружки, а в условиях серийного и мелкосерийного производства часто подвергаются монтажу и демонтажу, все это может привести к коррозии и механическим повреждениям поверхностей (царапины, забоины и т.п.). Следовательно, выбранный материал должен противостоять коррозии и механическим повреждениям, а само приспособление должно иметь эстетичный вид. Для этого, как правило, все стальные детали приспособления подвергаются соответствующей термической обработке.
Важным показателем при выборе материала является и его стоимость. Известно, что по механическим свойствам могут удовлетворять различные марки стали и других материалов, но выбирать нужно только те, которые удовлетворяют всему комплексу требований, предъявляемых к конструкциям приспособлений.
Практика авиадвигателестроительных заводов показала, что для изготовления деталей различных приспособлений можно использовать сравнительно небольшое количество марок материала. Для каждой марки материала установлены определенные условия и режимы механической и термической обработки.
Рекомендации по выбору конструкционных материалов для изготовления деталей приспособлений приведены в табл.2, а характеристики механических свойств в табл. 3, 4.
Таблица 2 – выбор материалов для изготовления деталей приспособлений
Марка материала |
Область применения различных деталей |
Детали приспособлений |
1 |
2 |
3 |
Сталь 3 ГОСТ 380-71 |
Работающих с малой нагрузкой, без термической обработки |
Болты, винты, ручки, крышки, кожухи, ребра, шплинты, сварные корпуса… |
Сталь 6 ГОСТ 380-71 |
Средненагруженных |
Болты, штифты, шпонки, штыри, державки, валики, планки… |
Продолжение таблицы 2
Сталь 20 ГОСТ 1050-74 |
Малонагруженных простой конфигурации, работающих на истирание, и деталей с высокой поверхностной твердостью (после цементации и закалки) |
Валики, втулки, сварные корпуса, упоры, установочные элементы, призмы, фиксаторы, эксцентрики… |
Сталь 35 ГОСТ 1050-74 |
Подвергающихся небольшим нагрузкам |
Тяги, серьги, траверсы, оси, диски, ободы, балки, рычаги, втулки, болты, винты, гайки… |
Сталь 45 ГОСТ 1050-74 |
Работающих на истирание |
Валы, шпонки, рабочие шпиндели, вилки, делительные диски, кронштейны, цилиндры, стаканы, корпуса, зажимные элементы… |
Сталь 65Г ГОСТ 14959-69 |
Обладающих упругими свойствами |
Зажимные и подающие цанги, пружины плоские, круглые, прижимные шайбы, кольца, упругие втулки, мембраны, тарельчатые пластины… |
Сталь 38ХА ГОСТ 4543-71 |
Требующих повышенной прочности |
Болты, винты, валики, шпиндели, арматурные детали, зажимные элементы УСП… |
Продолжение таблицы 2
Сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71 |
Ответственных как сварных, так и механически обрабатываемых |
Стержни, камертоны, упругие втулки, установочные элементы... |
Сталь У7А ГОСТ 1435-74 |
Подвергающихся ударам и толчкам при умеренной твердости и большой вязкости |
Пальцы, втулки, промежуточные, установочные элементы небольших размеров, втулки делительных устройств, фиксаторы, цанги, мембраны, установы… |
Сталь У8А ГОСТ 1435-74 |
Подвергающихся ударам, при повышенной твердости и достаточной вязкости |
Эксцентрики, кулачки, камеры, ролики, призмы, копиры, цанги, оправки центровые, установочные пальцы, втулки фиксаторов... |
Сталь У10А ГОСТ 1435-74 |
С повышенной твердостью и износостойкостью, не подлежащих ударам |
Цанги, кондукторные втулки, центра, установочные пальцы… |
Сталь У12А ГОСТ 1435-74 |
Не подлежащих ударам |
Направляющие и кондукторные втулки |
Сталь 20Х ГОСТ 4543-71 |
С повышенной поверхностной износостойкостью |
Прихваты, эксцентрики, опоры, призмы, установочные пальцы, втулки, установы… |
Продолжение таблицы 2
1 |
2 |
3 |
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 |
С повышенной износостойкостью |
Рабочие шпиндели, зубчатые колеса, валы, втулки, оси, муфты, направляющие шпонки, резьбовые втулки… |
Сталь ХВГ ГОСТ 5950-73 |
При закалке малодеформирующихся |
Пальцы, втулки, калибры, шаблоны… |
Сталь 12Х18Н9Т ГОСТ 5632-72 (Х18Н9Т) |
Работающих при высоких давлениях, температурах в условиях влажной и агрессивной среды |
Штуцера, ниппели и т. п., а также детали приспособлений для электрохимической обработки |
Сталь 25Л ГОСТ 977-75 |
Сложной формы, при требовании повышенной прочности и жесткости по сравнению с чугунным литьем |
Шкивы, штурвалы, траверсы, кронштейны, рычаги, корпуса… |
Сталь 35Л ГОСТ 977-75 |
Сложной формы, при требовании повышенной прочности и жесткости по сравнению с модифицированным чугуном |
Рычаги, кронштейны, планшайбы, корпуса… |
Сталь 45Л |
С более высокими требованиями к прочности и твердости поверхности |
То же |
Окончание таблицы 2
СЧ 15-32 ГОСТ 1412-70 |
С невысоким требованием к износостойкости (малоответственное литье) |
Крышки, плиты, стойки, корпуса, заготовки (болванки) для других деталей… |
СЧ 18-36 ГОСТ 1412-70 |
Работающих при средних нагрузках на износ (ответственное литье) |
Для аналогичных деталей, как и СЧ 15-32 |
СЧ 24-44 ГОСТ 1412-70 |
С толщиной стенок 10 – 30 мм (ответственное литье) |
Корпуса, плиты, шестерни… |
АЛ4, АЛ9, АК5М2 |
С облегченным весом, работающих с малой нагрузкой |
Крышки кондукторов, корпуса многошпиндельных сверлильных головок… |
Таблица 3 – Механические свойства конструкционных сталей
Марка материала |
Термообработка |
кгс/мм2 |
кгс/мм2 |
НВ кгс/мм2 |
HRC |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Сталь 3 |
В состоянии поставки |
38…49 |
21 |
143 |
|
Сталь 6 |
В состоянии поставки Нормализация |
60 |
30 |
156…217 |
|
Сталь 20 |
В состоянии поставки Цементация, закалка, Отпуск |
42 |
25 |
не более 163 |
56…60 |
Продолжение таблицы 3
Сталь 35 |
В состоянии поставки Закалка, отпуск |
54 100 |
32 65 |
207 |
30…35 |
Сталь 45 |
В состоянии поставки Закалка 830-850о С, отпуск 180-200оС. Закалка 830-850оС, отпуск160-180оС. |
60
120
90 |
32
95
65 |
не более 229 |
40…45
30…35 |
Сталь 65Г |
В состоянии поставки
Улучшение |
100
150 |
80
125 |
не более 241 |
40…48 |
Сталь 38ХА |
В состоянии поставки
Улучшение |
95 |
80 |
не более 207 |
30…37 |
Сталь 30ХГСА |
В состоянии поставки
Улучшение |
110 |
85 |
не более 229 |
34…39 |
Сталь У7А |
В состоянии поставки Закалка, отпуск. |
63 |
39 |
не более 187 |
40…45 56…60 |
Сталь У8А |
В состоянии поставки Закалка, отпуск. |
75 |
|
187 |
40…45 56…60 |
Сталь У10А |
В состоянии поставки Закалка, отпуск. |
65 |
|
200 |
56…64 |
Окончание таблицы 3
Сталь У12А |
В состоянии поставки (отжиг) Закалка, низкий отпуск. |
60
127 |
33 |
207 |
58…64 |
Сталь 20Х |
В состоянии поставки (улучшение) Цементация, закалка, отпуск. |
80 |
60 |
220…240 |
50…55 |
Сталь 40Х |
В состоянии поставки (улучшение) Поверхностная закалка |
100 |
80 |
240…280 |
40…45 |
Сталь ХВГ |
В состоянии поставки
Закалка, низкий отпуск. |
|
не более 255 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
12Х18Н9Т Х18Н9Т |
В состоянии поставки |
55 |
20 |
|
56…60 |
Сталь 25Л |
В состоянии поставки |
45 |
24 |
124…150 |
|
Сталь 35Л |
В состоянии поставки Закалка, отпуск. |
50 60 |
28 40 |
137…166 |
30…35 |
Сталь 45Л |
В состоянии поставки Закалка, отпуск. |
55 75 |
32 40 |
153…179 |
30…35 |
Таблица 4 – Механические свойства литья из чугуна и алюминиевого сплава
Марка материала |
Термообработка |
кгс/мм2 |
кгс/мм2 |
НВ кгс/мм2 |
СЧ15-32 |
Отжиг низкотемпературный (искусственное старение) |
15 |
32 |
163…229 |
СЧ18-36 |
Отжиг низкотемпературный (искусственное старение) |
18 |
36 |
170…229 |
СЧ24-44 |
Отжиг низкотемпературный (искусственное старение) |
24 |
44 |
170…241 |
АЛ4, АЛ9 АК5М2 |
Без термообработки Закалка и старение |
15 21 |
|
50…60 65…75 |
Примечания. 1. Отжиг низкотемпературный (нагрев до 500-550оС и медленное охлаждение вместе с печью) для чугунного литья. Предназначается для снятия внутренних напряжений, повышения прочности, вязкости, исключения короблений и трещин при механической обработке и в эксплуатации.
2. Для предохранения от коррозии литье из АЛ4, АЛ9 и АК5М2 подвергают анодированию.