Кинематика процесса сопряжения деталей по гладким цилиндрическим поверхностям

При сопряжении деталей по цилиндрическим поверхностям типа вала и втулки происходит непрерывное изменение положения одной из деталей в пространстве, которое сопровождается непрерывной сменой баз, а также силовым взаимодействием в системе собираемые детали — сборочное устройство, которое часто оказывает решающее влияние на работоспособность сборочного оборудования, а также на качество сборки. Поэтому выявление действующих в процессе сопряжения сил является необходимым условием для построения технологического процесса автоматической сборки.

Большинство исполнительных механизмов сборочных машин основано на прямолинейных перемещениях. Рассмотрим процесс сопряжения деталей по цилиндрическим поверхностям с помощью этих исполнительных механизмов.

Процесс автоматического сопряжения деталей по цилиндрическим поверхностям состоит из следующих этапов:

1. Перемещение одной детали к другой до приведения их в соприкосновение при скорости перемещения и действующей силе пуансона.

2. Скольжение торца вала по фаске неподвижной детали — втулки, сопровождаемое в начальный момент возможной деформацией поверхностей в местах контакта, затем преодоление трения при скольжении и совмещение сопрягаемых поверхностей. Процесс совмещения указанных поверхностей при неправильно выбранных значениях величин перекосов и относительных отклонений от соосности может сопровождаться значительными деформациями как контактируемых поверхностей (фасок), так и сопрягаемых поверхностей.

3. Перемещение одной детали в отверстии другой вдоль оси с преодолением сил трения, возникающих от массы вала при наличии зазора в соединении и с преодолением сопротивления, сопровождаемого деформацией двух деталей при наличии натяга в соединении.

4. Окончание сопряжения. Рассмотрим процесс сопряжения деталей типа вала и втулки с гарантированным зазором, когда они базируются по наружным поверхностям (схема базирования I). Величины отклонений от соосности и относительных поворотов осей определяются размерными цепями. Поскольку базирование происходит в пространстве, то величины замыкающих звеньев на отклонения от соосности и относительные повороты осей сопрягаемых деталей определяются по формуле.

Анализируя эти зависимости, легко установить точность базирования вала относительно втулки. На отклонение от соосности вала и втулки кроме допусков на диаметры сопрягаемых поверхностей влияют отклонения базирующих размеров.

На 1-м этапе вал при свободном падении с высоты h развивает скорость до момента соударения его торца с фаской втулки (ролика) и за счет кинетической энергии, происходит отскок вала. Он займет некоторое перекошенное положение относительно втулки с углом перекоса. Величина этого перекоса зависит от диаметров втулки и вала. Величина отклонения оси вала в точке начала его торца с учетом относительного поворота не должна быть больше суммы величины фаски с втулки и половины зазора.

На 2-м этапе под действием силы пуансона возникает реактивная сила, которая стремится сместить вал (за счет скольжения торца втулки по фаске) втулки до полного совмещения их осей. Таким образом, при приложении осевой силы вал, скользя по фаске втулки, смещается и поворачивается до полного совмещения осей.

На 3-м этапе происходит перемещение вала вдоль образующей втулки и она займет нужное ей положение. Так как втулка находится на технологической базе с зазором между отверстием этого устройства и наружным диаметром втулки, то может оказаться, что в процессе сопряжения втулка смещается, тем самым, способствуя сопряжению.

На 4-м этапе, когда направляющая втулка под вал имеет подпружиненный элемент, перекосы практически отсутствуют и в процессе сопряжения будет происходить параллельное скольжение валика по фаске втулки и одновременное совмещение сопрягаемых поверхностей.

В процессе сопряжения втулка, скользя своей кромкой по фаске вала, отжимает призму вплоть до совмещения образующих вала и втулки. При этом скольжении возникает максимальная сила сборки, затем сила резко уменьшается. Числовое значение силы Р прямо пропорционально погрешности базирования и обратно пропорционально податливости приспособления.

При отсутствии на сопрягаемых деталях фасок, погрешность базирования вызывает жесткое силовое замыкание с возрастанием силы Р сборки, что может приводить к смятию в местах контакта.

Для вертикальной сборки на первом этапе происходит свободное падение вала до момента контакта его торца с фаской втулки. На втором этапе происходит скольжение валика по фаске с одновременным поворотом в пределах перекоса у. Здесь возможно снятие некоторого слоя металла с кромки одной из деталей на ее торце, в результате чего сила Р резко возрастает. На третьем этапе при наличии натяга в соединении происходит возрастание силы запрессовки, а при наличии зазора валик свободно входит в отверстие втулки и сила Р = 0.
Технологии производства:
© 2009-2013 Все права защищены и принадлежат их владельцам. [+]