книги / Основы проектирования сборочно-сварочных приспособлений

щаться с действием изгиба балки. Балка нагружена крутящим моментом, равномерно приложенным по всей ее длине (рис. 9.3, в):

Mкр = p·l0 = 20·32 = 640 кгс·см на 1 пог. см.

Для консольной балки трубчатого (в том числе и трапецеидального) сечения, нагруженной на свободном конце крутящим моментом Мкр, напряжение и деформация определяются по известным формулам теории упругости. Напряжение

угол закручивания балки на ее свободном конце

Здесь F – площадь, ограниченная срединной (штриховой) линией (рис. 9.3, a); s – длина этой линии; δ – толщина стенки; G = = 800 000 кгс/см2 – модуль сдвига; l – длина консоли.

Из условия симметрии рассматриваемой балки и симметрии нагрузки на кручение следует, что эта двухопорная балка длиной L для расчета на кручение может быть заменена эквивалентной консольной балкой длиной 0,5L, заделанной в своей опоре и нагруженной равномерно распределенным крутящим моментом, равным mкр = p·l0, где l0 – поперечное плечо силы р относительно центра тяжести сечения балки (см. рис. 9.3, а).

Наибольшее касательное напряжение кручения будет в месте заделки (на опоре), где действует наибольший крутящий момент:

Подставляя это значение Мкр в формулу (9.1), получаем выражение для наибольшего напряжения кручения:

Наибольший угол закручивания балки α в ее середине определится формулой

131

Пользуясь расчетными формулами (9.4), (9.5) и размерами балки (см. рис. 9.3, а), найдем численные значения τ (в опоре) и наибольшего угла закручивания α:

= 20 32 7002 152 32 14402 800000 1,6 = 0,0056 рад.

Ввиду малости напряжения кручения τ им можно пренебречь, тем более что оно не совпадает по сечению балки с наибольшим нормальным напряжением изгиба σи. Однако наибольшая деформация кручения α совпадает (по сечению) с наибольшим прогибом балки посредине пролета. Поэтому необходимо суммировать ее деформативное действие с действием изгиба.

Максимальное отклонение конца электрода (точка А), (см. рис. 9.3, а) по вертикали и горизонтали при совместном действии изгиба и кручения будет в момент нахождения аппарата на середине балки. Отклонение конца электрода А вверх по вертикали будет равно прогибу балки, f = 4,3 мм. В результате скручивания балки конец электрода (точка А) отклонится еще вверх по дуге окружности, описанной радиусом R из центра кручения (приближенно – из центра тяжести сечения балки) (см. рис. 9.3, а), и это перемещение

По размерам на рис. 9.3, а можно определить вертикальную jв и горизонтальную jг составляющие перемещения: jв = 365α = = 365·0,0056 = 2 мм; jг = 270α = 270·0,0056 = 1,5 мм.

Суммарное вертикальное перемещение электродного мундштука вверх и соответствующее увеличение вылета электрода hв = f + jв = 4,3 + 2 = 6,3 мм. Горизонтальное смещение электрода от оси свариваемого стыка hг = jг =1,5 мм.

132

Эти отклонения близки к предельным, поэтому для их уменьшения или полного устранения рекомендуется устанавливать и закреплять направляющие рельсов для сварочного автомата на балке при включенном зажимном устройстве, т.е. при рабочем, изогнутом, состоянии балки. Именно при таком упру- го-деформированном состоянии опорной балки следует выверять прямолинейность и строгую параллельность направляющих относительно оси свариваемого стыка (по вертикали и горизонтали) путем постановки соответствующих прокладок.

9.3.Расчет нижней опорной балки на прочность и жесткость

Встационарных зажимных устройствах, установленных на полу цеха, нижняя продольная балка 9 (см. рис. 9.2) укрепляется на жестком основании, и поэтому ее деформации и напряжения практически могут быть сведены к нулю путем соответствующего усиления фундамента.

Если же нижняя балка устанавливается не на сплошном фундаменте, а на отдельных опорах, то ее расчет на прочность и жесткость необходим. В этом случае ее надо рассматривать как балку, опертую по концам и нагруженную равномерно распре-

деленной нагрузкой q = 2р + gн, значительно превосходящей нагрузку верхней балки.

Расчетный изгибающий момент в нижней балке и прогиб

где р – погонное усилие одного ряда клавишей, кгс/см; gн – собственный погонный вес нижней балки, кгс/см.

В рассматриваемом примере зажимного устройства нижняя балка имеет коробчатое сечение со следующими размерами: вы-

133

сота балки 700 мм, ширина 300 мм, толщина стенок 16 мм; толщина поясов 24 мм. Момент инерции сечения I = 239 000 см4, момент сопротивления W = 6800 см3. По формуле (9.7) определяем изгибающий момент и соответствующее напряжение изги-

ба: Ми = [(2·20 + 4)·7002]/8 = 2,7·106 кгс·см;

σи = Ми/W = 2,7·106/6800 = 397 кгс/см2.

По формуле (9.8) находим прогиб балки посредине:

Определим, чему равно изменение вылета электрода в результате упругого деформирования верхней и нижней балок.

Суммарное изменение вылета электрода равно сумме прогибов верхней и нижней балок плюс вертикальная составляющая отклонения электрода в результате скручивания верхней балки: hэл = = 4,3 + 2,7 + 2,0 = 9 мм. Эта величина должна быть меньше величины допускаемой по технологии сварки. При автоматической сварке под флюсом допускается отклонение вылета электрода от номинала ±5 мм, суммарно 10 мм. Таким образом расчетная величинаотклонения электрода не превышает допустимого.

9.4. Вспомогательные устройства и элементы

Они служат для расширения технологических возможностей, повышения быстродействия приспособлений, удобства управления ими и их обслуживания. К вспомогательным относятся поворотные и делительные устройства с дисками и фиксаторами; различные выталкивающие устройства (выталкиватели); быстродействующие защелки и откидные винты для крепления откидных элементов приспособлений; подъемные механизмы станочных приспособлений, обеспечивающие выполнение специальных приемов: тормозные и прижимные устройства; рукоятки; сухари; шпильки; маховички; крепежные идругие детали.

134

С помощью поворотных, делительных и подъемных устройств, применяемых в приспособлениях, заготовке придаются различные положения относительно других деталей или, чаще всего, изделия относительно сварочного инструмента. Делительные устройства в сборочно-сварочных приспособлениях чаще используются для поворота изделия на угловой шаг. Одно из таких устройств – делительная голова – показано на рис 9.4. Делительные устройства состоят из дисков, закрепляемых на поворотных частях приспособлений, и фиксаторов (рис. 9.5).

Рис. 9.4. Делительная головка

Делительная головка обеспечивает поворот шпинделя 6 и имеет делительное устройство, состоящее из диска 8, фиксатора 5, эксцентрикового устройства 4 вывода фиксатора из паза делительного диска. Поворот шпинделя 6 во втулке 7 контролируется по лимбу 1. Кроме того, для разгрузки делительного механизма от крутящего момента и исключения вибрации при обработке заготовок предусмотрено, прижимное устройство 3 с рукояткой 2. После поворота на необходимый угол и фиксации шпинделя вращением гайки 3 торцы делительного диска 8, закрепленного на фланце шпинделя, и лимба 1 плотно прижимаются к поверхностям корпуса 9.

135

Наиболее просты в изготовлении, но наименее точны в работе шариковые фиксаторы. Фиксаторы кнопочного типа с цилиндрическими пальцами могут воспринимать значительные усилия. Наиболее точными являются фиксаторы с коническими пальцами реечного типа. Для повышения износостойкости стальные пальцы и втулки фиксаторов выполняют с закалкой или цементацией и закалкой до твердости HRC 56...61.

Рис. 9.5. Фиксаторы: а – шариковый; б – конический реечный; в – цилиндрический; г – для диска с пазами

Для придания углового положения детали, изделию относительно вертикальной оси в сборочно-сварочных приспособлениях аналогично делительной головке применяются пневматические поворотные тиски (рис. 9.6). Зажим детали осуществляется с помощью подвижной губки, перемещающейся от пневмопоршня. Требуемыйугловойповорот задается иконтролируется по лимбу.

Рис. 9.6. Универсальныеповоротныетискиспневмоприводом: 1 – корпус; 2 – подвижная губка; 3 – рычаг; 4 – шток; 5 – поршень; 6 – неподвижная губка; 7 – воздушный кран; 8 – лимб с угловыми делениями

136

Выталкиватели (рис. 9.7) используются для ускорения выемки небольших изделий изприспособления послесборки илисварки.

а)

б)

б

в)

ав

Рис. 9.7. Выталкиватели: а – пружинный;

б– рычажный; в – кнопочный

Вкачестве вспомогательных устройств в приспособлениях используются устройства для контроля правильности установки детали, узла, конструкции. Для проверки радиального или осевого биений применяют поворотные устройства; для контроля соосности цилиндрических деталей применяют приводные механизмы для их вращения. Многие из этих устройств выполняют аналогично соответствующим устройствам станочных приспособлений.

Специфичными являются передаточные устройства между контролируемым изделием и отсчетным или предельным измерителем (индикатором, электроконтактным датчиком). Пример простейшейконструкции этогоустройства показан на рис. 9.8, а.

а)

а

в)

Рис. 9.8. Вспомогательные устройства контроля

137

Измеритель может быть вынесен в удобное место, что предохраняет его от случайных повреждений в процессе работы, так как благодаря ограничивающим упорам ход штифта меньше предела измерения индикатора. Для изменения направления линейного перемещения и передаточного отношения служат рычажные передачи (рис. 9.8, б). Преимуществом двух последних конструкций является возможность регулировки зазоров, возникающих в процессе износа. Применяется также подвеска рычагов на плоских стальных пружинах толщиной 0,2–0,3 мм (рис. 9.8, в). Эта система не требует регулировки, так как в процессе ее работы износа не наблюдается. Если измерительное устройство мешает установке и снятию контролируемых изделий, то его снабжают рычажком для отвода (рис. 9.8, г) или выполняют в виде поворотного (отводимого) узла.

Контрольные вопросы к главе 9

1.Какие требования предъявляются к корпусу приспособ-

ления?

2.Какие функции выполняет корпус приспособления?

3.Какие материалы используются для изготовления кор-

пусов?

4.Какие способы применяют для изготовления корпусов приспособления?

5.Назовите вспомогательные устройства и элементы приспособления.

6.Для чего предназначена делительная головка в приспособлении?

7.Какие типы фиксаторов применяют в приспособлениях? Их назначение.

8.Назначение устройств контроля в приспособлении.

138

ГЛАВА 10. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Эффективность применения приспособлений оценивается следующими основными техническими показателями:

–снижение процента брака;

–улучшение качества продукции, повышение точности изготовления;

–облегчение условий труда на операции;

–исключение или уменьшение объема тяжелого ручного

труда.

Помимо технических показателей, эффективность применения технологической оснастки может оцениваться двумя методами:

1) согласно ГОСТ 14.305 – 73 путем сопоставления фактических затрат (по результатам внедрения) с плановыми;

2) путем сопоставления показателя экономии от применения приспособления с затратами на его изготовление и эксплуатацию. В этом случае условие эффективного использования приспособления выражается формулой

где Э – ожидаемая экономия от применения приспособления в анализируемый период; Зmах – максимальные затраты на приспособление в тот же период.

Ожидаемая экономия может быть определена по формуле

где Тшт – штучно-калькуляционное время выполнения операции без приспособления или в существующем приспособлении, нормо-часы; Тштп – ожидаемое штучно-калькуляционное время

139

на операции после внедрения проектируемого приспособления, нормо-часы; ам – средняя стоимость одного нормо-часа производственного рабочего, руб.; N – планируемая месячная программа (количество повторов операций), шт.; Р – процент накладных расходов на зарплату, %; k – коэффициент годовых расходов,

где i – срок амортизации или срок использования приспособления в годах (для простых приспособления i равен одному году, для сложных i равен двум годам); q – часть общих накладных расходов, связанная с применением приспособления (наладка, содержание, ремонт и пр.), %.

Максимальная стоимость приспособления подсчитывается по упрощенной схеме, применяемой в заводской практике. Величину Зmах можно при предварительной калькуляции определить как сумму стоимости материалов, потребных для его изготовления и стоимости изготовления, т.е.

где Зм – стоимость материалов, затраченных на изготовление приспособления, руб.; аи – стоимость одного нормо-часа рабочего инструментального цеха, руб; t – количество нормо-часов, затраченных на изготовление приспособления. Величина t для ориентировочных расчетов может быть определена исходя из сложности чертежа приспособления:

где tср – средняя трудоемкость в нормо-часах, установленная на основе статистических данных о трудоемкости изготовления уже внедренных приспособлений средней сложности на данном предприятии, в данной отрасли; kc – коэффициент, характеризующий сложность чертежа приспособления.

140