Development of a special design of an eccentric mandrel

Специальная эксцентричная оправка представляет собой технологическое приспособление, предназначенное для установки, базирования и закрепления заготовки при выполнении токарной обработки деталей, имеющих поверхности со смещённой осью вращения.

Необходимость применения подобных оправок возникает при обработке деталей сложной геометрической формы, у которых отдельные поверхности расположены под углом либо смещены относительно основной оси детали. Использование стандартных цилиндрических оправок в таких случаях не обеспечивает требуемого положения заготовки, что приводит к увеличению количества установов, усложнению технологического процесса и снижению точности обработки.

Разработанная специальная эксцентричная оправка предназначена для токарной обработки детали типа «Ось» и обеспечивает установку заготовки под углом относительно основной оси вращения шпинделя станка. Конструкция оправки позволяет выполнять обработку поверхностей со смещённой геометрической осью без применения дополнительных установов и повторной переустановки детали.

Использование специальной оправки позволяет:

• повысить точность взаимного расположения поверхностей;
• уменьшить погрешность базирования;
• сократить вспомогательное время обработки;
• повысить повторяемость установки заготовки;
• снизить количество технологических переходов;
• повысить стабильность положения детали при обработке.

Особенно эффективным применение эксцентричных оправок является в условиях мелкосерийного и серийного производства, где требуется обеспечение высокой точности обработки при сравнительно небольшой трудоёмкости изготовления технологической оснастки.

Конструктивно оправка представляет собой цилиндрический корпус со смещённым посадочным отверстием под установку заготовки. В конструкции предусмотрены элементы базирования и закрепления, обеспечивающие надёжную работу оправки под действием статических и динамических нагрузок, возникающих в процессе токарной обработки.

Основными элементами конструкции являются:

• корпус оправки;
• посадочное отверстие Ø40,05H8;
• наклонно расположенная ось установки заготовки;
• фиксирующий болт М8×1,25×40;
• прижимной болт М10×1,5×30;
• наружные цилиндрические поверхности корпуса;
• отверстия под крепёжные элементы.

Конструкция оправки разработана таким образом, чтобы обеспечить:

• достаточную жёсткость;
• минимальные деформации при обработке;
• устойчивость к вибрациям;
• надёжную передачу сил резания;
• стабильность положения заготовки.

Корпус оправки является основным несущим элементом конструкции. Он предназначен для восприятия механических нагрузок, возникающих в процессе обработки, а также для передачи крутящего момента и обеспечения общей жёсткости приспособления.

Наружный диаметр корпуса составляет Ø80 мм, диаметр внутренней ступени — Ø70 мм, а общая длина оправки равна 95 мм.

Корпус имеет цилиндрическую форму со ступенчатыми переходами и фасками 5×45°, обеспечивающими:

• снижение концентрации напряжений;
• повышение технологичности изготовления;
• уменьшение вероятности повреждения кромок;
• удобство монтажа и установки.

Увеличенный наружный диаметр корпуса выбран для повышения жёсткости конструкции. В процессе токарной обработки корпус воспринимает:

• силы резания;
• контактные напряжения;
• изгибающие нагрузки;
• крутящий момент;
• динамические нагрузки от неравномерного распределения массы.

Массивность корпуса позволяет уменьшить влияние вибраций и снизить деформации при работе оправки на повышенных оборотах.

Для изготовления оправки принята конструкционная легированная сталь 40Х.

Выбор данного материала обусловлен необходимостью обеспечения:

• высокой прочности;
• достаточной жёсткости;
• устойчивости к динамическим нагрузкам;
• хорошей износостойкости;
• возможности термической обработки;
• стабильности геометрических параметров при эксплуатации.

Сталь 40Х широко применяется при изготовлении технологической оснастки, валов, оправок и других деталей, работающих в условиях переменных нагрузок и повышенных механических напряжений.

К основным преимуществам стали 40Х относятся:

• высокий предел прочности;
• хорошая сопротивляемость усталостным разрушениям;
• высокая прокаливаемость;
• хорошая обрабатываемость резанием;
• возможность получения высокой твёрдости после термообработки.

Использование стали 40Х обеспечивает достаточный запас прочности оправки при работе в условиях токарной обработки.

В центральной части оправки выполнено посадочное отверстие Ø40,05H8 с шероховатостью поверхности Ra 1,6.

Посадочное отверстие является основной базирующей поверхностью оправки и предназначено для установки заготовки детали.

Читать далее…