Заготовок (деталей, сборочных единиц)

Оправки составляют значительную группу станочных
приспособлений для установки заготовок. Они просты по
конструкции, широко распространены в машиностроении и
в большей части используются для обработки заготовок —
тел вращения с центральными отверстиями (втулки, коль-
ца, фланцы, стаканы, гильзы, зубчатые колёса) на токар-
ных, круглошлифовальных, фрезерных, зубообрабатываю-
щих, протяжных, отделочных станках. В данной главе при-
ведены конструкции и методика расчёта оправок.

По конструкции станочные оправки подразделяются на
жёсткие (цельные) и регулируемые (разжимные).

Жёсткие оправки по форме рабочей поверхности подраз-
деляются на конические и цилиндрические. Цилиндричес-
кие оправки могут быть для установки заготовок с зазором и
с натягом (прессовые). Поскольку рабочие части жёстких оп-
равок предназначены для установки заготовок, к ним предъяв-
ляются требования точности, жёсткости, прочности и изно-
состойкости, как к установочно-зажимным элементам при-
способлений. Для обеспечения этих эксплуатационных
требований оправки изготавливаются из сталей 20, 20Х с
химико-термической обработкой (цементация слоя толщиной
1,2...1,5 мм) или из углеродистых и легированных сталей
У8...У12, ХВГ с закалкой до твёрдости 58...64 HRC и отдел-
кой рабочих поверхностей с Ra_cp — 0,4...0,1 мкм. Для эконо-
мии материала жёсткие оправки с рабочим диаметром
D_po > 50 мм могут изготавливаться полыми (пустотелыми).

Регулируемые (разжимные) оправки подразделяются на
кулачковые, с тарельчатыми пружинами, с упругими раз-

жимными шайбами, зубчатые, гидропластмассовые (жидко-
стные) с тонкостенной гильзой, цанговые, с гофрированны-
ми втулками. В таблице 2.1 показана достигаемая на раз-
личных оправках соосность базовой (отверстие) и обрабаты-
ваемой цилиндрических поверхностей заготовок.

Из таблицы 2.1 следует, что наиболее точную обработку
заготовок обеспечивают оправки с тонкостенной гильзой (гид-
ропластмассовые и жидкостные) и гофрированными втулка-
ми. Они используются для изготовления прецизионных де-
талей. Упругие разжимные элементы обычно изготавлива-
ются из легированных рессорно-пружинных сталей марок
55ГС, 65С2В А (табл. 10.1). По способу установки на станках
оправки могут быть центровые (установка в центрах), флан-
цевые (установка фланцами на столах), шпиндельные или

Таблица 2.1
Разновидности оправок и достигаемая точность
обработки заготовок

 

Разновидности оправок	Степени точности соосности
Конические центровые	4...7
Цилиндрические центровые: гладкие	3...5
ступенчатые	4...6
Цилиндрические прессовые для уста- новки заготовок с натягом	2...4
Зубчатые	4...6
Кулачковые	8...10
С тарельчатыми пружинами	8...9
С упругими разжимными шайбами	4...9
Гидропластмассовые и жидкостные с тонкостенной гильзой	3...5
Цанговые	5...10
С разрезным установочно-разжимным элементом	3...4
С гофрированными втулками	1...3

консольные (установка хвостовиками в отверстия шпинде-
лей станков).

На рисунке 2.1 показана фланцевая кулачковая двухме-
стная оправка с независимым зажимом каждой заготовки 3
по отверстию. Заготовки 3 пакетом центрируются и закреп-
ляются по отверстию кулачками 7, 8 при перемещении пол-
зунов 2, 6 под действием пакетов тарельчатых пружин 5, 7.
Одновременно заготовки 3 поджимаются в осевом направле-
нии стаканом 4.

Приспособление пояском А центрируется по отверстию, а
торцом В устанавливается на вращающемся столе зубофре-
зерного станка и закрепляется через отверстия В фланца

Рис. 2.1 Фланцевая кулачковая оправка
для установки двух заготовок зубчатых колес

корпуса 11 к столу посредством его Т-образных пазов. После
нарезания зубьев червячной фрезой 9, вращаемой с часто-
той п и перемещаемой с подачей S, заготовки 3 открепляют-
ся гидроприводом (пневмоприводом) путём перемещения
вверх тяги 10, ввинченной в шток поршня гидро- (пневмо-)
цилиндра, встроенного в стол станка.

Расчёт конических оправок

Конические оправки могут быть с гладкой и шлицевой
рабочими поверхностями для установки заготовок соответ-
ственно по гладким и шлицевым отверстиям. Они использу-
ются при небольших силах резания. Базовые отверстия заго-
товок должны выполняться с точностью не ниже 9-го квали-
тета. При базировании по наружному диаметру шлицевого
отверстия внутренний диаметр шлицевой конической оправ-
ки обычно выполняется на 1 мм меньше внутреннего диа-
метра заготовки, а ширина шлицев оправки на 0,25...0,5 мм
меньше ширины впадин заготовки.

В качестве исходных при расчёте конических оправок
используются следующие данные (рис. 2.2, а):

&з тах-> &з mm ~ наибольший и наименьший диаметры
базового отверстия заготовки, мм;

1₃, 1_з1 — длина базового отверстия и обрабатываемой по-
верхности, мм;

d_{m 3} > d ₃ i — допуски торцового биения на диаметре D_H и
радиального биения по наружному диаметру заготовки, мм;

у — поперечное смещение заготовки от действия ради-
альной составляющей силы резания, мм.

При достаточно хорошем прилегании поверхностей оп-
равки к поверхностям элементов станка (гнезда шпинделя,
центров передней и задней бабок и т.п.) значение у можно
принимать в зависимости от величины отношения L ₀ / D ₀

 

LJD0	1	2	3	4	5
у, мкм	0,43	0,86	4,9	10,4	18,7

Рис. 2.2 Схемы центровых оправок:

а — конической; б — цилиндрической для установки

заготовок с зазором

где L ₀ — длина оправки при установке в центрах или длина
вылета консоли оправки при установке в гнездо шпинделя
станка, мм;

D ₀ — наибольший диаметр оправки, мм.

Расчёт выполняется в следующем порядке.

1. Вычисляется наибольший диаметр оправки:
D ₀ = D _{3 max} + 0,02, мм.

2. Определяется конусность оправки с точки зрения точ-
ности обработки торцов заготовки:

3. Определяется конусность оправки с точки зрения точ-
ности обработки цилиндрической поверхности заготовки (по
биению):

для оправок с конусностью К₀ > 1:15000:

для оправок с конусностью К₀ < 1:10000.

4. За конусность К₀ оправки принимается меньшее из
двух значений К_то и К_ро. Рекомендуется округлять К₀ до
значений из ряда: 1:500; 1:1000; 1:1500; 1:2000; 1:2500;
1:3000; 1:4000; 1:5000, а для особо точной обработки и для
контрольных конических оправок — 1:10000; 1:20000;
1:40000.

5. Выявляется рабочая длина оправки:

где 1_зд — запас длины конусной части оправки со стороны
меньшего диаметра; рекомендуется 1_зд = 10 мм при К₀ > 1:2000;
/„, = 15 мм при К₀ = 1:2500 и 1:3000; 1_зд = 20 мм при
К„ < 1:3500.

6. Диаметры и длины крайних нерабочих шеек (хвосто-
ииков) выбираются, исходя из конструктивных соображений.

7. Общая длина оправки в зависимости от D ₀ не должна
превышать таких значений:

 

1)„, мм	до 10	10...15	15...20	20...25	25...35
/.,„ мм	80	100	150	200	250
/),„ мм	35...45	45...55	55...65	65...80	свыше 80
/.,„ мм	350	410	480	530	580

Ксли длина L_po окажется больше указанных значений,
■ мдует прибегнуть к селективной подборке заготовок по ди-

аметру отверстия и воспользоваться комплектом конических
оправок.

8. Допуск радиального биения 8^ конической оправки от-
носительно оси центров рекомендуется принимать в диапазо-
не 0,003 < 8_ро < 0,15 d_{p 3}, а для особо точных оправок с конусно-
стью К₀ 1:10000 принимается в пределах 0,002 < 8^ < 0,2 d_{p 3}.

2.3 Расчёт оправок
для установки заготовок (деталей) с зазором

Исходными данными расчёта цилиндрических оправок
для установки заготовок с гарантированным зазором явля-
ются (рис. 2.2, б): М_р — момент резания, Нмм; 1₃ — длина
заготовки, мм; D_H — наружный диаметр обрабатываемой
поверхности, мм; 2г — припуск на обработку, мм; D ₃ — ди-
аметр базового отверстия заготовки, мм; 8₃ — допуск на ди-
аметр отверстия, мм: 8_и — допуск на износ рабочей поверх-
ности оправки, мм; п — число заготовок, одновременно ус-
танавливаемых на оправку; е — допуск соосности (эксцент-
риситет) цилиндрических поверхностей заготовки, мм;
/ — коэффициент трения (для сталей принимается / = 0,16).

Расчёт оправок осуществляется в приведённой ниже пос-
ледовательности.

1. Выбирается гарантированный зазор s_r для свободной
установки заготовки на оправку. Обычно принимается по-
садка H7/h6. Более точно s_r можно определить, исходя из
требований к точности обработки заготовки, по формуле:

где у — поперечное смещение заготовки под действием силы
резания (значения у принимаются по данным, приведённым
в расчёте конических оправок), мм;

е_оп — допуск соосности рабочей поверхности и поверхно-
стей оправки, контактирующих со станком (рекомендуется
принимать по 8-й степени точности по ГОСТ 24643-81);

S ₀ — допуск на диаметр рабочей поверхности оправки
(рекомендуется принимать по h6), мм;

8_и — допуск на износ рабочей поверхности оправки (ре-
комендуется принимать 0,01...0,02), мм.

2. Вычисляется номинальное значение диаметра D_po ра-
бочей поверхности оправки:

D_po = D₃ -s_r.

3. Находится длина L_po рабочей шейки оправки:

4. Выявляются наружные диаметры опорного бурта D ₆ и
нажимной быстросъёмной шайбы D_m:

D ₆ = D_m = D ₃ -2 z - (2...5).

5. Определяется толщина к_ш нажимной шайбы:

к_ш > 0,2 D_m.

6. Вычисляется момент трения М_тр, создаваемый при
зажиме заготовки в оправке:

М_тр = k ■ М_р,
где k — коэффициент запаса (принимается k = 2...3 или вы-
числяется по методике, изложенной в подразделе 9.1).

7. Вычисляется потребная сила зажима заготовок:

8. По силе W расчётом определяется диаметр резьбы d_p
хвостовика и округляется в большую сторону до ближай-
шего стандартного значения. При этом следует соблюсти ус-
ловие

d_p < D_po - (0,2...0,3), мм.

2.4 Расчёт оправок
для установки заготовок с натягом

На эти оправки заготовка устанавливается по отверстию
с натягом. Они используются для обработки толстостенных
заготовок с базовым отверстием, как правило, не ниже 7-го
квалитета точности. Оправки с буртом (рис. 2.3, а) позволя-

ют точно фиксировать заготовку вдоль оси и используются
для обработки наружной цилиндрической поверхности и сво-
бодного торца заготовки. Оправки без опорного бурта
(рис. 2.3, б) применяются для обработки наружной цилинд-
рической поверхности и обоих торцов заготовки, однако для
точной осевой фиксации заготовки необходимо при запрес-
совке использовать упорные кольца.

Рис. 2.3 Центровые оправки

для установки заготовок с натягом:

а — с открытым буртом; б — без бурта;

в — расположение полей допусков

В качестве исходных при расчёте оправок для установки
заготовок с натягом используются следующие данные:

l ₃, D ₃, D _{3 max}, D _{3 min} — длина, номинальный, наибольший
и наименьший диаметры базового отверстия заготовки, мм;

D_H — наружный диаметр заготовки, мм;

Е₃, Е₀ — модули упругости материалов заготовки и оп-
равки, МПа;

/л₃, /л₀ — коэффициенты Пуассона материала заготовки
и оправки;

М_р — момент резания, Нмм;

Р₀ — осевая составляющая силы резания, Н;

f — коэффициент трения (для стальной пары принима-
ется / = 0,16).

Расчёт производится в такой последовательности.

1. Вычисляется длина рабочей шейки оправки, мм:
с буртом:

L_po ⁼ h ~ (1 — 5)»
без бурта:

L_po = l ₃ - (1...10).

Меньшая длина оправок без бурта обусловлена тем, что

оба торца заготовки должны выступать за пределы рабочей

поверхности оправки для обеспечения их обработки.

2. Находятся крутящий момент и осевая сила, передачу
которых должна обеспечивать проектируемая оправка (мо-
мент и сила трения):

М_тр = k - М_р,

где k — коэффициент запаса, определяется по методике, из-
ложенной в подразделе 9.1.

F_mp и соответствующее давление р вычисляются для прес-
совых оправок без бурта, а также для оправок с буртом, если
осевая составляющая силы резания Р₀ направлена в обрат-
ную сторону от бурта. М_тр определяется в случае, если в
отверстии заготовки нет шпоночного паза, а на оправке не
предусмотрена шпонка. В противном случае передачу вра-

щения заготовке обеспечивает шпоночное соединение, а не I
момент трения в паре заготовка-оправка (рис. 2.3, б).

3. Определяется давление в соединении отверстие заго-
товки — рабочая поверхность оправки, необходимое для на-
дёжного закрепления заготовки.

Из условий действия М_тр:

Из условий действия Р:

Для дальнейших расчётов за давление р принимается
большее значение из р' и р".

4. Рассчитывается номинальный диаметр рабочей повер-
хности оправки, мм:

 (2.1)

где X — коэффициент, значения которого принимаются в
зависимости от отношения l ₃ / D ₃:

 

IJD3	0,025	0,05	0,075	0,10	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40	0,45
X	0,2	0,3	0,36	0,42	0,52	0,61	0,67	0,73	0,77	0,80	0,83
IJD,	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95	1,00
X	0,86	0,88	0,90	0,92	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99	1,00

при l ₃ / D ₃ > 1 значение X соответствует 1; t ₃ — отношение
D ₃ / D_H; t ₀ — отношение dJD_p, оно вычисляется только для
пустотелых оправок с диаметром внутреннего отверстия d ₀.

Рекомендуется принимать

Отклонение (допуск) наружного диаметра D_po рабочей
поверхности оправки рекомендуется назначать по гб, а от-
клонение внутреннего диаметра d_Q пустотелой оправки — по
Н9. Допуск соосности отверстия и рабочей поверхности пус-
тотелой оправки принимается в пределах 9, 10-й степеней
точности.

5. Вычисляются размеры D ₀ и 1_Н направляющей (правой
на рис. 2.3, а) поверхности оправки, мм:

**о ~ -^з лил»

Отклонение диаметра D ₀ направляющей поверхности при-
нимается по е8.

'•*• 6. Определяется диаметр бурта (для оправок с опорным
буртом):

2>„ = Л_К -(1...10).

Допуск диаметра D6 принимается по h9. При проектиро-
вании оправки без опорного бурта диаметр левой поверхнос-
ти (рис. 2.3, б) принимается равным диаметру направляю-
щей поверхности с отклонением по hll.

7. Выявляются размеры D_n и 1_п проточки между рабочей
и направляющей поверхностями оправки, мм:

D_n = D ₀ - (2...3),

l_n > l ₃ - L_po + (3...5).

"* Отклонение диаметра D_n принимается по h9.

При проектировании оправки без опорного бурта разме-
ры проточки между рабочей и левой поверхностями прини-
мается аналогично.

8. Определяется длина оправки, мм:

L_po < (5...7) D_{p 0}.

9. Вычисляется потребная сила Р_п, Н для запрессовки
заготовки на оправку (значение Р_п необходимо знать для
подбора пресса):

  (2.2)

где i_min — диаметральный гарантированный натяг (значение

¹ тт ^{= D} po - ^D s max)> ^MM5

5_U — допуск на износ рабочей поверхности оправки (для
оправки диаметром D ^ < 80 мм рекомендуется 8_и = 0,01...0,015),
мм;

8₀ — допуск на диаметр D_po (принимается по гб), мм.
Поля допусков целесообразно располагать так, как показано
на рисунке 2.3, в.

10. Для сплошных оправок (t ₀ = 0) и наиболее распростра-
нённых значений для сталей Е₀ = Е₃ = 2,1 • 10 МПа и д, = ц₃ = 0,3
формулы (2.1) и (2.2) принимают вид:

11. Торцовое биение опорного бурта оправки следует за-
давать в пределах 6, 7-й степеней точности. Радиальное бие-
ние 8_ро рабочей поверхности принимается:

для сплошных оправок: 8^ = 8_рз - 2у,

для пустотелых оправок:

где 8_рз — допуск радиального биения обработанной поверх-
ности заготовки, мм;

у — упругое поперечное смещение заготовки под дей-
ствием радиальной составляющей силы Р обработки (при-
нимается в таких же пределах, как и при расчёте коничес-
ких оправок).

2.5 Расчёт гидропластмассовых оправок
с тонкостенной гильзой

На рисунке 2.4 показана шпиндельная оправка с упру-
гой гильзой, разжимаемой изнутри гидропластмассой (на-
пример, состав гидропластмассы марки СМ в % по массе:
полихлорвиниловая смола марки М (20), дибутилфталат (78),
стеарат кальция (2); температура плавления 413 К, темпе-
ратурный режим эксплуатации 278...333 К). При закручи-
вании винта 5 в корпус 1 гидропластмасса 2 сжимается и
разжимает тонкостенную гильзу 3. Таким образом выбира-
ется зазор между гильзой и заготовкой 4 и последняя ока-
зывается сбазированной (сцентрированной) и закреплённой
на оправке. Схема расчёта тонкостенной гильзы представ-
лена на рисунке 2.5.

Рис. 2.4 Схема шпиндельной гидропластмассовой оправки

Исходными данными для расчёта гидропластмассовых вту-
лок являются: 1₃ и D ₃ — длина и диаметр базового отверстия
заготовки, мм; М_р — крутящий момент от сил резания, Нмм;

Р₀ — осевая составляющая силы резания, Н. Значения р_г, р_к,
Wp» 21, Smax принимаются по таблице 2.2. Расчёт оправок осу-
ществляется в следующей последовательности.

Рис. 2.5 Схема для расчёта тонкостенных гильз:
положение в свободном (а)
а рабочем (б) состояниях

1. По диаметру D ₃ отверстия заготовки в соответствии с
таблицей 2.2 определяются геометрические размеры: наруж-
ный диаметр D; внутренний диаметр й^ тонкостенной гиль-
зы; диаметры d_n поясков буртов; толщина t_n круговой поло-
сти для размещения гидропластмассы (этот размер необхо-
дим для выполнения круговой канавки на корпусе оправки,
формирующей круговую полость оправки); длина буртов 1_б
тонкостенной гильзы.

2. Принимается значение давления р_г гидропластмассы в
полости оправки. По таблице 2.2 в соответствии с принятым
давлением р_г находятся значения: удельного давления р_к в
зоне контакта тонкостенной гильзы с заготовкой; величина W_y;
суммарная длина 21 нерабочей (неконтактирующей) зоны тон-
костенной втулки.

Таблица 2.2
Данные для расчёта тонкостенных гильз
гидропластмассовых оправок

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр	D	dx	d „
заготовки D, с до- пусками, мм	(до- пуск поп8)	(до- пуск по Н7)	(до- пуск по Н8)	t.	Ч	Рг, МПа	Рк, МПа	Н/мм	2/, мм	МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
						16	0,75	5	14	600
28Н5Н6						19 23	3,8 7,35	10 15	12 11	700 800
	27,98	26,66	18			27	11,35	20	10	900
28Н7						22	2,6	10	13	800
				7	8	25	5,85	15	11,5	900
28Н8						24	1,55	8	14	900
						16	1,1	7	16	600
32Н5(Н6)	31,98	30,42	22			19,5 23 27	4,2 7,8 12	13 20 25	13,5 12 11,5	700 800 900
32Н7						22 25	2,8 6	10 18	14,5 13	800 900

Продолжение таблицы 2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
						17	4,5	28	29	600
71Н8						21	8,3	42	26	700
	70,975	67,45	57			30	17,8	70	22,5	900
						16	2	20	33	600
71Н9						20 28	5,3 13,4	30 60	29 25	700 900
71Н10						24	1,45	20	3,	900
						14	6,1	30	28	450
80Н5(Н6)						21,5	14	60	24	600
					10,5	27,5	20	75	22	700
						13	3,7	25	32	450
80Н7						19	10	50	26	600
	79,975	76,075	66			24	15	65	24	700
						12,2	1,1	15	38	450
80Н8						17,6	6,3	40	30	600
				12		21,5	10,6	55	27	700
80Н9						17	3,75	30	33,5	600
						20	7,4	45	30	700
80Н10						24,5	4	35	36	900
						14	6,1	35	31	450
90Н5(Н6)						21,5 27,5	13,7 20	65 85	26 24	600 700
						12	0,8	15	43	450
						13 17,5	3,5 5,9	26 40	35 33 5	450 600
90Н8	89,972	85,672	74		11,5	19 21,5 24	9,8 10 15	52 57 70	29 30 27	600 700 700
90Н9						16,5	з,з	30	38	600
						20	6,9	45	34	700
9ОН10						24,4	3,1	35	40,5	900
						14,5	7,9	45	33	450
100Н5(Н6)	99,972	95,092	84		12	23	16,5	80	28	600
						30,5	24	100	25,5	700

Продолжение таблицы 2.2

 

 

 

 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
						13,5	5,15	40	37	450
100Н7						20,5 26	12,3 18	70 90	31 28	600 700
						12,5	2,4	25	43	450
100Н8						18	8	50	35	600
	99,972	95,092	84	12	12	23	13	75	32	700
						12	0,5	10	50	450
100Н9						17 21	5,4 9,5	40 6	39 35	600 700
100Н10						25	6,2	60	41	900

3. Длина Ь_г тонкостенного участка гильзы выбирается по
конструктивным соображениям с учётом длины 1₃ отверстия
заготовки из условия:

1₃>Ь_г> 21.

4. Определяется момент, передачу которого за счёт созда-
ния сил трения может обеспечить оправка с тонкостенной
втулкой выбранных параметров, Нмм:

где f — коэффициент трения между заготовкой и гильзой
оправки (для сталей принимается / = 0,16).

5. Проверяется условие

где k — коэффициент запаса.

Для создания в случае необходимости больших момен-
тов М_тр следует либо увеличить длину Ь_г тонкостенного
участка гильзы оправки в пределах, указанных в пункте 3
данного расчёта, либо принять по таблице 2.2 следующее
по величине значение р_г и соответствующие новые значе-
ния W_y и 21.

6. По окончательно выбранному значению р_г в соответ-
ствии с таблицей 2.2 определяется наибольшее напряже-
ние <У_тах, возникающее в материале гильзы, по которому
выбирается материал для тонкостенной гильзы:

 

при отак, МПа	600	750	900	1300	1500
стали	65Г, 55ГС	50ХФА 50ХГФА	50С2, 60С2	60С2ХА,	60С2ХФА, 65С2ВА

Радиальное биение тонкостенной гильзы относительно оси
вращения шпинделя станка принимается в пределах 2, 3-й
степеней точности.

7. При использовании пневмо- и гидроприводов диаметр d ^
мм плунжера гидропластмассовой оправки определяется по
формуле:

где D ₄ — диаметр цилиндра привода, мм;

р_ц — давление в цилиндре привода, МПа.

При использовании ручного привода (рис. 2.4) рекомен-
дуются значения d_nA = 14; 15; 16; 17; 18; 19 мм.

Необходимая осевая сила ручного привода Р_пл, Н нахо-
дится по формуле:

Необходимое осевое перемещение Z ^ (ход) плунжера мож-
но определить по формуле

где д₃ и 8_г — поля допусков соответственно на диаметры D ₃
заготовки и D тонкостенной гильзы, мм.

Плунжеры гидропластмассовых оправок изготовляются
из сталей марок 18ХГТ и 20 ХС с цементацией слоя толщи-
ной 1,0...1,2 мм и закалкой до твёрдости 57...61 HRC ₉. После
изготовления плунжер притирается по отверстию корпуса

оправки с выдерживанием диаметрального зазора в преде-
лах до 0,01 мм.

8. Сопряжение рабочих поясков диаметром d_n буртов
гильзы с корпусом оправки рекомендуется выполнять по
посадке Н7/и7. Для удобства запрессовки можно увеличи-
вать на 0,1 мм диаметр d_n пояска левого бурта тонкостен-
ной гильзы и соответствующей поверхности корпуса оп-
равки.

2.6 Расчёт оправок с гофрированными втулками

На оправках с гофрированными втулками рекомендует-
ся обрабатывать заготовки с базовыми отверстиями, выпол-
ненными по 6...9-му квалитетам точности. Высокая точность
центрирования заготовок на оправках может снижаться за
счёт неравномерного изнашивания гофрированных втулок
(износ составляет в среднем 1 мкм на каждые 10000 закреп-
лений).

На рисунке 2.6 показана центровая оправка для шлифо-
вания наружной цилиндрической поверхности диаметром
90 мм рейки поршня рулевого управления автомобиля. Заго-
товка 3 базируется и закрепляется двумя гофрированными
втулками 4 по отверстию диаметром 30Н8. Между гофриро-
ванными втулками 4 установлена проставка 5. Осевая сжи-
мающая сила Р₀ на втулках создаётся гайкой 7 и передаётся
через нажимное кольцо 6. Вращение оправки обеспечивается
посредством поводка 1.

Расчёт оправок сводится к определению геометрических
размеров гофрированных втулок (рис. 2.6, б) и определению
сил привода оправки. Под действием осевой сжимающей си-
лы Р₀ гофрированные втулки упруго деформируются. При
;»том наружные их диаметры увеличиваются, а внутренние
уменьшаются. По внутреннему диаметру каждая втулка цен-
трируется и закрепляется на цилиндрической поверхности
корпуса 2 (рис. 2.6, а) оправки, а по наружному — центри-
рует и закрепляет заготовку 3. Контакт гофрированной втул-

ки с корпусом оправки и заготовкой показан на рисунке 2.6, е.
В местах контакта кольца с заготовкой и корпусом оправки
действуют постоянные по углу поворота кольцевые силы W_x,
W ₂ и W_z.

В качестве исходных при расчёте оправок с гофриро-
ванными втулками принимаются следующие данные:
l ₃ nD ₃ — длина и диаметр базового отверстия заготовки, мм;
8₃ — допуск на диаметр D ₃, мм, М_р — крутящий момент от
сил резания, Нмм; s_e — гарантированный зазор между базо-
вым отверстием заготовки и наружной цилиндрической по-
верхностью гофрированных втулок оправки. Рекомендуется
принимать:

при 20 < D ₃ < 29 мм s_r = 10 мкм;

при 29 < D ₃ < 53 мм, s_g = 20 мкм;

при 53 < D ₃ < 80 мм, s_e = 30 мкм;

при D ₃ > 80 мм, s_e = 40 мкм.

Данные по геометрическим размерам гофрированных вту-
лок и расчётным коэффициентам представлены в таблице 2.3
[1, 3, 14].

Расчёт оправок с гофрированными втулками производится
в следующей последовательности.

1. По диаметру базового отверстия заготовки по табли-
це 2.3 находятся основные геометрические размеры гофри-
рованной втулки (рис. 2.6, б): диаметр D_x буртов; наруж-
ный диаметр D ₂ внутреннего пояска; толщина h кругового
рабочего пояска; диаметр d_l выточек: диаметр d ₂ отверстия
втулки; длина L втулки; длина (ширина) I гофры: расстоя-
ние li от торца втулки до боковой поверхности гофры; дли-
на (ширина) 1₂ буртов; длина (ширина) /₃ внутренней про-
точки втулки.

2. Вычисляется диаметр наружной рабочей поверхности
втулки, мм

D = D ₃ - з_г.

3. Вычисляется диаметр центральной расточки гофриро-
ванной втулки (гофры):

d = D - 2 h.

4. Вычисляется приращение наружного диаметра гоф-
рированной втулки для центрирования и закрепления заго-
товки:

где 8_д — допуск на наружный диаметр гофрированной втул-
ки (обычно принимается по h6), мкм.

5. Вычисляется потребная осевая сжимающая сила, Н:

где X — коэффициент, принимается по таблице 2.3.

6. Вычисляется наибольшее напряжение а_тах, МПа, воз-
никающее в материале гофрированной втулки при её нагру-
жении силой Р₀, Н:

где у/ — коэффициент, принимается по таблице 2.3.

7. По сг_тах в соответствии с рекомендациями подразде-
ла 2.5 подбирается материал гофрированных втулок.

8. Вычисляется момент М_тр, Нмм, создаваемый оправ-
кой с выбранными гофрированными втулками при силе воз-
действия Р₀:

где п_в — количество гофрированных втулок оправки.

При этом должно соблюдаться условие, когда передавае-
мый оправкой момент должен быть больше момента М_р ре-
зания, умноженного на коэффициент запаса, т.е.

9. Допуск на разностенность по толщине h тонкостенно-
го участка гофрированной втулки следует принимать в пре-
делах 3, 4-й степеней точности; допуск биения торцов втул-
ки относительно отверстия — в пределах 4-й степени точно-
сти; допуск радиального биения наружной рабочей поверх-
ности диаметром D относительно отверстия диаметром d₂
(рис. 2.6, б) — в пределах 1, 2-й степеней точности.

Рис. 2.6 Оправка цент- ровая с гофрированны- ми втулками и ручным приводом (а), гофриро- ванная втулка (б) и схема действия сил в контакте втулки с корпусом оправки и заготовкой (в)

 

„:                                         Таблица 2.3

Размеры гофрированных втулок и расчётные коэффициент