Проектирование сварочного приспособления

Торец заготовки опирается на три сферические опоры. Сверху на тягу одевается прижимной диск, имеющий продольный паз для уменьшения вспомогательного времени на установку и снятие заготовки. Диск прижимается к заготовке затяжкой двух гаек с помощью ключа.


Рисунок 2.1 – Конструкция приспособления
Закрепление заготовки осуществляется при помощи гидропривода. В верхнюю полость цилиндра подается рабочая жидкость (масло) под давлением 6,3 МПа в гидросистеме. Шток перемещается вниз. За ним движется соединенная с ним тяга, передавая усилие закрепления на прижимной диск.
По окончании обработки масло подается в нижнюю полость гидроцилиндра, шток перемещается вверх и ослабляет заготовку. Оператор станка ослабляет гайки, снимает шайбу и прижимной диск. После чего убирает обработанную деталь.
2.2. Конструирование установочной системы приспособления.
2.2.1 Разработка схемы базирования заготовки в приспособлении
Для базирования задействованы установочная база (3 степени свободы) и центрирующая база (2 степени свободы). Возможность вращения заготовки относительно вертикальной оси исключена за счет прижимного усилия на прихвате механизма закрепления (1 степень свободы).
Схема базирования и установки заготовки в приспособлении приведены на рисунках 2.2 и 2.3.

Рисунок 2.2 – Схема базирования в приспособлении
Таким образом, суммарное количество лишаемых степеней свободы шесть, что соответствует ГОСТ 21.495-76, и узел можно считать полностью определенным в пространстве.
2.2.2. Расчет погрешности базирования
При расчете погрешности базирования заготовки в приспособлении используем обобщенную теоретическую схему «Установка по отверстию с зазором с односторонним прижатием заготовки». Приведенная схема полностью соответствует рассматриваемой операции.

Рисунок 2.3 – Расчетная схема установки в призмах
Данная схема имеет четыре случая рассмотрения. В случае зубофрезерования следует вести расчет по схеме контроля размера Н4. Для данной операции Н4 – радиус (диаметр) основной окружности зубчатого венца. Допуск на радиус 140 мм составит 0,04 мм.
Выполним расчет погрешности базирования:

где δ1 – допуск на диаметр отверстия,
δ2 – допуск на диаметр оправки.

Сверим полученные данные с величиной допуска на размер:

Из чего делаем вывод, что установка возможна, так как вероятная величина погрешности базирования меньше, чем допуск на выдерживаемый размер.
2.3 Размерный анализ
При анализе размерной цепи сварной конструкции необходимо учесть следующие предельные отклонения: отклонения по толщине стенки деталей, отклонения размеров по длине деталей после механической обработки по OCT 26.260.758-2003, отклонения величины зазора в сварном соединении по ГОСТ 14771-76. На рисунке 2.4 представлена схема конструкции и размерная цепь, которую необходимо рассчитать.



Рисунок 2.4 - Схема и размерная цепь сварной конструкции
Необходимо решить обратную задачу, поскольку по известным номинальным значениям, допускам и отклонениям составляющих звеньев необходимо определить номинальное значение, допуск и предельные отклонения замыкающего звена АΔ. Решать данную задачу будем с помощью метода максимума-минимума с использованием уравнений номиналов и предельных значений.
Из уравнения (1) определяем номинальное значение замыкающего звена:
(2.1)

Из уравнения (2) находим допуск замыкающего звена:
(2.2)

Определяем наибольшее и наименьшее значения замыкающего звена из уравнений (3), (4):
(2.3)
(2.4)


Таким образом, получили:

2.4. Конструирование элементов приспособления
Наиболее нагруженными в данном приспособлении будет винтовая пара, за счет которой и производится преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное и на которую будут действовать основные нагрузки.
Расчет ведется определение среднего диаметра резьбы, которая выдержит необходимую нагрузку, силу закрепления. Резьба рассчитывается на смятие.
Ксм = W/(d2H) ≤ [] (МПа)
[] =0.9=0,9*640=576 МПа
= W/(рПd2Н)
d2- средний диаметр резьбы;
Н – высота профиля резьбы, Н=0,866р;
р- шаг резьбы, р=1, тогда Н=0,866*1=0,866мм,
d2 = d - 2Н=16-(19*0,866)/8=11,9432 мм;
= 114 МПа

<[], что удовлетворяет заданному условию и, значит, данная резьбовая пара будет удовлетворять требованиям приспособления по прочности.

Размер пневмоцилиндра в качестве привода:
(мм)
Размер гидроцилиндра в качестве привода:
(мм)
Ради снижения массивности сварочного приспособления выбираем использование гидропривода.
Ближайшее стандартное значение по ГОСТ 6540-68 – 100 мм.
Исходя из данного условия параметры приспособления:
(Н).

Применение приспособления для сборки-сварки позволит избежать перепада кромок, увода деталей при сварке и позволит добиться требуемой геометрической формы.
Разработанная конструкция приспособления позволяет:
1) уменьшить трудоемкость работ; 2) повысить производительность труда; 3) сократить длительность производственного цикла работ; 4) облегчение условий труда; 5) повышение точности работ; 6) улучшение качества продукции; 7) сохранение заданной формы свариваемых изделий путем соответствующего закрепления их в целях уменьшения деформаций при сварке.

2.5. Силовой расчет приспособления
Ходовой винт тисков при работе в любом положении подвергается деформациям кручения моментом МР и растяжения силой Q (рис. 21). Поэтому целесообразно провести проверку резьбы по напряжениям растяжения из условия:

где d1 – внутренний диаметр резьбы винта ходового; [(р] – допускаемое напряжение при растяжении.
Допускаемые напряжения в долях от предела текучести указаны в табл. 11, а основные размеры трапецеидальной резьбы в табл. 6.

Таблица 2.1 Отношение [(Р]/(Т для резьбовых соединений Сталь При постоянной нагрузке и диаметре резьбы d, мм При переменной нагрузке от 0 до максимальной и диаметре резьбы d, мм 6 – 16 16 – 30 6 – 16 16 – 30 Углеродистая
Легированная 0,20 – 0,25
0,15 – 0,20 0,25 – 0,40
0,20 – 0,30 0,08 – 0,12
0,10 – 0,15 0,12
0,15
Принимаем согласно табл. 7 отношение [(Р]/(Т =0,2 (материал винта и гайки легированная сталь 40Х). Предел текучести (Т = 883 МПа определяем по [1, с.38]. Тогда [(Р] = 0,2((Т = 0,2(883 ( 177 МПа.


Условие выполняется.



Заключение
В ходе выполнения курсовой работы была разработана конструкция специального зажимного приспособления для сборочно-сварочной операции.
В пояснительной записке приведены расчет погрешности базирования заготовки в приспособлении, расчет составляющих сил, а также подробный расчет зажимного усилия приспособления. В качестве привода применяется гидравлический цилиндр двустороннего действия.
Применение специальных зажимных приспособлений в качестве сварочной оснастки позволяет радикально сократить вспомогательное время на установку, выверку и закрепление узла под сварку, а следовательно – в значительной мере повысить производительность труда и облегчить задачу по выполнению сборочно-сварочных операций.





Литература
Марочник сталей и сплавов/ Под ред. В.Т. Сорокина – М.: Машиностроение, 1989 -640 с.
Сварка и свариваемые материалы: В 3 т. Свариваемость материалов. Справоч. изд./ Под ред. Э.Л. Макарова. - М.: Металлургия, 1991. Т. 1. – 528 с.
Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. – М.: Машиностроение, 1974. – 238 с.
Попков А.М. Расчет параметров режима сварки и технологических характеристик дугового разряда в углекислом газе. // Свароч. пр-во. 1989. №8. С. 16.
А.Г. Косилова и Р.К.Мещерякова "Справочник технолога-машиностроителя" в 2-х томах, изд. Москва "Машиностроение" 1986г.
Н.Ф.Мельников "Технология машиностроения" изд. Москва "Машиностроение" 1977г.









28