Заготовка болта

 Количество  дефектов, образующихся при прокатке, зависит также от степени износа  валков. По мере износа на поверхности ручьев прокатных валков появляются надрывы металла, выступы, углубления и т. д. Эти неровности отпечатываются на горячем металле и закатываются на последующих переходах, что приводит к нарушению сплошности металла.

 Поверхностные дефекты могут образоваться при калибровке металла перед штамповкой. К таким дефектам относятся риски и царапины, имеющие иногда большую протяженность по длине. Устранению этих дефектов способствуют: качественное травление (при неудовлетворительном трав-лении на металле остаются частицы окалины, способ-ствующие образованию рисок и царапин на волочильном инструменте и металле); применение волок с правильной геометрией рабочего канала; применение качественной смазки при

калибровке.

Рисунок 5. Схема  установки детали                   

 

Пластичность  стали, во многом определяется ее химическим составом. Так, увеличение содержания углерода в стали снижает ее пластичность, деформируемость, приводит к увеличению прочностных характеристик. Стали с содержанием углерода ^0,25i% необходимо отжигать для увеличения пластичности. Практически стали с содержанием углерода C 0,5% можно штамповать только после предварительного подогрева.

 

 

 

9 Проектирование  и расчет технологической оснастки (продолжение).

9.1 Разработка расчетной схемы приспособления с учетом величин и направления действия составляющих сил резания. Определение необходимой силы зажима.

Расчет болтов, нагруженных осевой силой затяжки и моментом трения в резьбе, ведут по эквивалентным  напряжениям, определяемым четвертой энергетической теорией прочности

                                         ,                         

где s_Р – напряжение растяжения от осевой силы затяжки болта,  

;

t_к – напряжение кручения от момента трения в резьбе болта,

.

                           

Рисунок 6. Болт, нагруженный осевой силой затяжки и моментом в резьбе

 

Расчет по формуле для стандартной метрической резьбы показывает, что эквивалентное напряжение на 30 % больше напряжения растяжения, т. е.

                                                  .                                  

Это позволяет определять диаметр  болта по зависимости по эквивалентной  силе, которая на 30 % больше осевой силы затяжки

                                          .                                 

 

 

Расчет болтов, нагруженных  осевой силой затяжки при перекосе опорных поверхностей под гайку  или головку винта.

При этом винт получает дополнительную изгибную деформацию (рис. 5). Напряжение растяжение в стержне болта при F_о = Q соответствует

 

                                         .               

                      

Напряжение изгиба при x = 0.5×D_г = d₁ примет вид

 

                                          .                               

 

Отношения напряжений изгиба и растяжения составляет

 

                                         .

 

 

                      

Рис. 6.1. Расчетная схема болта при не параллельности опорных                                                  поверхностей

 

Таким образом, напряжения изгиба почти  в 8 раз превышают напряжения растяжения. Для уменьшения напряжений изгиба повышают точность изготовления узла или применяют специальные конструкции – сферические шайбы.

 

9.2 Силовой  расчет приспособления.

Расчёт обычно проводят на основе двух условий: условия  прочности соединения и условия  плотности соединяемого стыка. Разрушение соединения происходит, как правило, в виде среза или смятия витков резьбы, а также в виде разрушения болтов и шпилек по резьбовой части и по сечению под головкой болта. Обеспечение герметичности соединения, нераскрытия стыка, а также неподвижности соединения с установленными с зазором болтами достигается предварительной затяжкой болта.

Порядок расчёта  такого соединения следующий:

1. Определяются  силы, действующие на наиболее нагруженный болт. Эти силы зависят от числа болтов, конструкции соединения, характера его нагружения и назначения. Действующая на болт сила Fб может быть разложена на две составляющие:

возникающую от внешней силы Fа и обусловленную  затяжкой болта Fз:

 

Fб = Fа + Fз.

 

     Составляющая  от внешней силы, действующая  на каждый болт нагруженного  перпендикулярно плоскости стыка силой F соединения (сила проходит через центр тяжести стыка), определяется по формуле:

 

Fa = F/z,

 

где z – число болтов соединения. Сила Fa в этом случае проходит по оси

болта. При нагружении соединений силой F, лежащей в плоскости  стыка и проходящей через центр его тяжести, составляющая от внешней силы, приходящаяся на каждый устанавливаемый без зазора болт и нагружающая его на срез, определяется по той же формуле. В случае же постановки болтов с зазором сдвигающая соединение внешняя сила должна уравновешиваться силами трения в стыке, которые обеспечиваются предварительной затяжкой болта с силой

 

Fз= F К/ (i f),

 

 

где i - число  стыков, стягиваемых винтами, f- расчётный  коэффициент трения в стыке. При  сухом трении стальных поверхностей f= 0,1 - 0,15, при наличии масляной плёнки f=0,06; К=1,2-1,5 – коэффициент запаса сцепления.

     При  нагружении соединения с круглым  стыком внешним моментом Т,  действующим в плоскости стыка,  на каждый болт, устанавливаемый  без зазора на одинаковом расстоянии DO от центра тяжести площади сечения стыка, действует сила

F=2T/(DOz).

 

 

     При  установке болтов с зазором  необходима затяжка болта, нагружающая  его осевой силой,

 

Fз=2 Т К / (i f DOz).

 

     При  расчёте болтовых соединений  плит и станин с фундаментом  принимается, что болты устанавливаются с зазором и сила трения, развиваемая между стойкой и фундаментом, должна уравновешивать силу, стремящуюся сдвинуть стойку. Полная осевая сила, приходящаяся на наиболее нагруженный болт (рис. 21),

 

где Q – сила, действующая на стойку,

α – угол наклона силы к горизонту;

z – количество болтов;

f – коэффициент трения в стыке (f = 0,2-0,3),

h – плечо опрокидывающей силы;

l – расстояние между крайними болтами;

F1,F2,F3 – составляющие действующего на болт усилия: F1- уравновешивающая вертикальную силу; F2-сила, обусловленная затяжкой болта и препятствующая сдвижке стойки; F3-сила, препятствующая опрокидыванию стойки, пропорциональна расстоянию от точки её приложения до центра тяжести площади сечения стыка соединения.

     Рассмотрим вид нагружения болтов, при котором предварительно затянутый для обеспечения герметичности болт дополнительно нагружен внешней осевой растягивающей силой. Под действием силы затяжки болт растянут, а стык соединения сжат.

 

10 Проектирование и расчет технологической оснастки (продолжение).

10.1 Расчет приспособления на точность.

Для обеспечения  необходимой точности обрабатываемой детали при конструировании приспособления необходимо выбрать такую схему, при которой будет соблюдено  условие:

ε ≤ ε_доп,

где ε - действительное значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении; ε_доп - допускаемое значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении. Допускаемое значение погрешностей базирования заготовки в приспособлении ε_доп ориентировочно рассчитывается по формуле:

ε_доп = δ - ω,

 

где δ - допуск выдерживаемого размера;

ω - точность обработки, получаемая при выполнении данной операции.

При отсутствии обоснованных данных о точности обработки, получаемой при выполнении данной операции, может приниматься средне-экономическая точность обработки по табл. 136-154.

Действительное  значение погрешностей базирования  заготовки в приспособлении ε  определяют из геометрических связей, свойственных схеме базирования. Формулы  расчета ε для наиболее часто  встречающихся схем базирования приведены в табл. 69.

Расчетная суммарная  погрешность приспособления Δ_пр определяется по формуле:

Δ_пр ≤ δ - (k₁ε + Δ_уст + k₂ω),

 

где δ - допуск на обрабатываемой детали;

k₁ - коэффициент, равный 0,8-0,85;

k₂ - коэффициент, равный 0,6-1,0;

ω - точность обработки  на данной операции;

Δ_уст - погрешность установки.

Погрешность установки  Δ_уст - это смещение заготовки при закреплении. Она зависит от типа приспособления и, главным образом, от характера зажима и не зависит от схемы базирования и метода обработки.

Значения погрешности  установки Δ_уст даны в табл. 70-73.

Рассчитав погрешность  базирования е и определив  по таблицам погрешность установки  Δ_уст и точность обработки со, рассчитывают суммарную погрешность приспособления Δ_пр, которую затем распределяют по отдельным составляющим звеньям размерной цепи.

Суммарная погрешность  приспособления Δ_пр состоит из следующих погрешностей составляющих звеньев размерной цепи:

 

Δ_пр = Σδ_и + δ_у + δ_з + δ_п,

 

где δ_и - погрешность изготовления деталей приспособления;

δ_у - погрешность установки приспособления на станке;

δ_з - погрешность вследствие конструктивных зазоров, необходимых для посадки на установочные элементы приспособления;

δ_п - погрешность перекоса или смещения инструмента, возникающая из-за неточности изготовления направляющих элементов приспособления, если направляющие отсутствуют, погрешность δ_п не учитывается.

 

10.2 Проверочный  расчет на прочность.

Расчет болтовых соединений на прочность. В большинстве  случаев для приборов болтовые соединения на прочность не рассчитывают, так как выбранные конструктором болты (винты) из наиболее употребляемых металлов по своим прочностным характеристикам.

 Однако в  некоторых случаях расчет болтовых  соединений на прочность необходим,  чтобы убедиться в надежности  и долговечности работы деталей прибора или узла при их минимальных массе и размерах.

Основной недостаток резьбовых соединений — концентрация напряжения в резьбе, снижающая их прочность, особенно при циклических  нагрузках.

 Причиной  выхода из строя резьбовых  соединений является, как правило, разрушение стержня болта (винта, шпильки) или резьбы.

 Стандартные  резьбовые соединения (за исключением  применения низких гаек) рассчитывают  по наименее прочному элементу  — стержню болта (винта, шпильки). По найденному диаметру болта d подбирают другие детали резьбового соединения: гайки, шайбы и др. Длину болта принимают в зависимости от толщины соединяемых деталей.

 Расчет болтов  зависит от характера нагружения  и технологических особенностей  сборки резьбовых соединений (затянутые, незатянутые, с зазором между болтом и отверстием соединяемых деталей и без зазора). По характеру нагружения болты подразделяют на статически или циклически нагружаемые, воспринимающие осевую или поперечную (сдвигающую детали в стыке) нагрузку.

Расчет статически и повторно-статически нагруженных болтов.

При осевом нагружении условие прочности на растяжение:

 

Тогда расчетный  внутренний диаметр резьбы:

 

 где Fp — расчетное усилие в стержне болта; [σ] — допустимое напряжение растяжения для болта:

 

Здесь σt — предел текучести материала болта); St — коэффициент запаса прочности, зависящий от материала, характера нагрузки и диаметра резьбы d, которым в начале расчета ориентировочно задаются.

 

11 Проектирование  и расчет технологической оснастки (окончание).

11.1 Технико-экономическое  обоснование эффективности разработанного  приспособления.

Технико-экономическое  обоснование (ТЭО) - это документ, который  разрабатывается для вновь создаваемых  и реконструируемых предприятий  и подтверждает экономичность проектирования и работы будущего предприятия. В  процессе ТЭО устанавливается производственная мощность предприятия, потребности его в материалах, сырье, полуфабрикатах и источниках их получения, уточняется место размещения нового предприятия, решаются транспортные вопросы, определяется себестоимость продукции и общие затраты на ее производство, необходимые капитальные вложения и их экономическая эффективность. От качества ТЭО зависит не только решение кратковременных проблем, связанных с капитальным строительством и вооружением завода новой техникой, но и эффективность его дальнейшей деятельности - его будущее как производителя. В связи с этим очевидна необходимость в исследовательской работе на тему "Технико-экономическое обоснование целесообразности строительства нового предприятия".