Установка для наплавки шлицевых пазов валов (конструкторская часть дипломного проекта)

Для реализации процесса наплавки шлицевых пазов необходимо разработать установку. На рисунке 3.3 представлена схема установки для наплавки шлицевых валов.

Рисунок 3.3 - Схема установки

1–электродвигатель; 2 –редуктор; 3–клиноремённая передача; 4–приводная стойка; 5 –подвижная стойка; 6–деталь; 7–стойка виброголовки; 8 –ванна для флюса; 9–передача винт-гайка; 10–катушка с проволокой; 11 – делительное устройство; 12 – крепёжное устройство; 13 – флюсоподающее устройство; 14- виброголовка; 15 – рельсы; 16 – самоходная тележка.
Как видно из данной схемы, подача проволоки осуществляется через подающий механизм, перемещение стойки осуществляется через пару винт - гайка. Деталь 6 устанавливается в крепёжных приспособлениях 12 передней и задней стоек вращателя (кантователя). После заплавления одного шлицевого паза головка перемещается влево, восстанавливаемый вал поворачивается на величину зуба ( угол β = 360 ̊ /n, где n – количество шлицев), и осуществляется следующая заплавка шлицевого паза.
Устройство для закрепления изделия на планшайбе вращателя (рисунок 3.4) состоит из сварного корпуса 7 с тремя направляющими пазами, трёх рельсов 4 с переставными кулачками 5, двух конических передач 2 и 3, последняя из которых имеет три ведомых шестерни, связанных ходовыми винтами 6 с рельсами 4.



Рисунок 3.4 – Съёмное крепёжное приспособление

Задняя стойка установки (рисунок 3.5) состоит из: 1 – корпус стойки; 2 – вращающийся центр; 3 – рукоять фиксации положения пиноли; 4 – выдвижная пиноль; 5 – зажимный ходовой винт; 6 – рукоять фиксации положения стойки; 7 – штурвал для выдвижения пиноли; 8 – тяга; 9 – фрикционный стопор положения стойки; 10 – направляющая; 11 – регулировочный болт; 12 – регулировочная муфта; 13 – гайка; 14 – болт.
Последовательность действий при подготовке изделия к наплавке на установке для наплавки шлицевых валов следующая. Прежде всего, изделие фиксируется в крепёжном устройстве на передней стойке вращателя. Затем, ко второму концу изделия придвигается задняя стойка. После расположения задней стойки в нужном месте, её положение фиксируется поворотом рукояти 6. При этом тяга 8 поднимает фрикционный стопор 9 и прижимает стойку к направляющим устройства. С помощью штурвала 7 выполняется выдвижение пиноли и прижатие вращающегося центра 2 к изделию. Положение пиноли фиксируется рукоятью 3.

Рисунок 3.5 – Конструкция задней стойки

Для того чтобы установка работала, необходимо подобрать редуктор после расчетов режима наплавки.
Для реализации процесса восстановления изношенной поверхности шлицевых валов, необходимо разработать установку в которой, вал закреплен на установке и в процессе наплавки находится неподвижно.
Вибродуговая головка перемещается вдоль оси шлицевого вала. Скорость перемещения соответствует скорости наплавки.
После заплавки одного паза, вал вручную поворачивается в положение, при котором можно заплавлять следующую впадину. Точность поворота гарантируется универсальным делительным устройством.
Процесс идет до тех пор, пока не будут восстановлены все изношенные шлицы.









3.2.2 Патентный поиск

В течение дипломирования была изобретена установка для наплавки шлицевых валов. Полезная модель относится к разделу машиностроения, связанного с ремонтом изношенных поверхностей методом восстановления – электронаплавкой.
 Задачей, на решение которой направлена модель, является качественная наплавка изношенных шлицевых соединений.
Предложенная модель предназначена для наплавки шлицевых пазов, в частности, вибродуговой наплавки под флюсом.
Данная установка упрощена, имеет малую металлоёмкость, а, следовательно, и меньшую себестоимость.
Был произведен патентный поиск, в результате которого было найдено 8 аналогов полезной модели. Далее из них выбран аналог и прототип для данной полезной модели.
Известен кантователь для сварки и наплавки (рисунок 3.11), содержащий станину, установленную на ней с возможностью вращения сварочную камеру, снабженную центрами, один из которых жестко закреплен, а другой подпружинен, откидной крышкой и электрододержателем с электродом. Также он снабжен дополнительной камерой, жестко связанной с первой и отделенной от нее сеткой для просеивания флюса и выдвижной заслонкой, удерживающей флюс, причем каждая камера снабжена механизмом прижима электрода, содержащим установленный в торцевых стенках камеры валик с подпружиненными пластинами на нем и рукоятку управления. Данный кантователь является аналогом для полезной модели.
Сварочные камеры 1 подвижно укреплены на станине 2 с помощью двух стоек 3 и полой оси 4. Сварочные камеры 1 жестко связаны и разделены сеткой и заслонкой 5. Каждая камера снабжена откидной боковой крышкой 6 и механизмом крепления изделия, состоящего из неподвижной втулки 7, цилиндра 8, штока с прижимным центром 9, пружиной 10 и установочного центра 11.
На торце неподвижной втулки нанесены по окружности деления для контроля угла поворота детали при наплавке. Привод поворота детали выполнен в виде сменного хомутика 12, закрепленного на конце скользящего цилиндра 8. При переходе к наплавке детали другой конструкции хомутик заменяется. Каждая камера снабжена также механизмом прижима электрода, который состоит из валика 13 с ручкой управления, медных планок 14 и прижимных пружин 15.
Кантователь работает следующим образом.
Для осуществления наплавки шлицевого вала определенной конструкции в одну из камер кантователя на скользящий цилиндр устанавливают соответствующий хомутик 12 и фиксируют его, затем на центры 9 и 11 устанавливают вал. В другую камеру засыпают флюс выше уровня центров. Камеры 1 поворачивают в положение, при котором камера с флюсом находится вверху. В нижней камере открывают боковую крышку 6, в электрододержателе 16 закрепляют электрод 17 с электропроводящим покрытием на конце для обеспечения зажигания дуги и вводят его через отверстие в камеру, укладывают на полку шлица электрод, задвигают заслонку, включают сварочный ток и производят наплавку полки шлица.
Во время процесса наплавки в нижней камере в верхней оператор устанавливает второй вал, как описано выше. После окончания наплавки одного вала в нижней камере кантователь поворачивает камеры на 180 ̊, и верхняя камера без флюса оказывается внизу. После укладки электрода открывают заслонку, и флюс просыпается сквозь сетку вниз, засыпая нижний вал.
Наплавка всех полок шлицев двух установленных в кантователе валов производится поочередно, пока не будут наплавлены все шлицы. При этом соблюдают определенную последовательность положения валиков для уменьшения коробления вала.


Рисунок 3.11 – Кантователь для наплавки
За прототип принят станок для наплавки фрез (рисунок 3.12), имеющий подвижную сварочную головку для автоматической наплавки под флюсом, шпиндель с патроном для установки наплавляемой фрезы и копирное устройство, имеющее копирные линейки, установленные на подвижной тележке, связанной со сварочной головкой, и копировальный палец, установленный на зубчатой рейке так, что под действием движущихся копирных линеек, установленных под углом к направлению их перемещения при сварке, зубчатая рейка с копирным пальцем перемещается, взаимодействует с зубчатым колесом, установленным на шпинделе, и непрерывно проворачивает шпиндель с фрезой в процессе наплавки. С целью облегчения процесса настройки станка копирные линейки снабжены механизмом поворота, содержащим зубчатый червячный сектор, связанный с копирными линейками, и червяк, находящийся в зацеплении с сектором и снабженный маховичком со шкалой углов поворота.
На рисунке 3.13 изображена подвижная тележка с копирами, на рисунке 3.14 – разрез по А-А на рисунке 3.13.
Станок для наплавки фрез состоит из станины 1, подвижной сварочной головки 2, задней бабки 3, подвижной тележки 4, делительной головки 5 со шпинделем 6 и патроном 7 для установки наплавляемой фрезы 8.
Фреза 8 зажимается патроном 7 и зажимается центром 9 бабки 3, после чего начинает перемещаться по направляющим 10 сварочная головка 2, вместе с которой по направляющим 11 движется тележка 4, связанная с головкой 2 тягой 12. В паз 13 между копирными линейками 14 тележки 4 входят ролик 15, вращающийся на пальце 16, установленном на зубчатой рейке 17. Благодаря тому, что линейки 14 установлены наклонно, при перемещении тележки 4 эти линейки 14 заставляют ролик 15 вместе с пальцем 16 и линейкой 17 двигаться в вертикальном направлении. Рейка 17 через зубчатую передачу 18 взаимодействует с зубчатым колесом 19, установленным на шпинделе 6. Таким образом, вертикальное перемещение зубчатой рейки 17 преобразуется во вращательное движение шпинделя 6 с патроном 7 и укрепленной в нем наплавляемой фрезой 8, согласованное с продольным перемещением сварочной головки 2.
Настройка станка для наплавки фрез 8 различных типов и размеров производится передвижением задней бабки 3 и изменением угла наклона копирных линеек 14 в соответствии с углом наклона спиральной канавки фрезы 8. С этой целью вращением маховичка 20 поворачивают червяк 21, сцепленный с сектором 22, насаженным на палец 23 поворотной плиты 24, на которой смонтированы линейки 14. Для отсчета углов служит шкала 25.
Описываемый станок позволяет повысить производительность труда, снизить эксплуатационные расходы и получать продукцию высокого качества.

Рисунок 3.12 – Станок для наплавки фрез

Рисунок 3.13 – Подвижная тележка с копирами

Рисунок 3.14 – Разрез по А-А на рисунке 19

Недостатком этого станка является сложность конструкции механизмов и большая металлоёмкость.
На рисунке 3.15 изображена принципиальная схема установки для наплавки шлицевых валов.
Привод установки состоит из электродвигателя 1, реверсивного редуктора 2, передачи винт-гайка 3. Установка для наплавки шлицевых валов содержит переднюю неподвижную 4 и заднюю 5 опоры, на которых установлены шпиндели. Шпиндель передней опоры имеет привод с делительным устройством, позволяющим проворачивать деталь при каждом повороте на угол β = (1/n)×360 ̊ , где n – количество шлицев, т.е. на величину зуба. Делительное устройство состоит из диска 6 с одним отверстием, соединённым с рукояткой привода 7, диска 8 с двадцатью четырьмя отверстиями, соединённого с наконечником шпинделя, и подпружиненного фиксатора 9. На шпиндельном наконечнике расположен зажим 10 для детали. Между опорами размещены направляющие 11 с самоходной тележкой 12, имеющей вертикальную стойку 13, на которой подвижно установлена с возможностью углового перемещения сварочная виброголовка 14 с устройствами подачи проволоки 15 и флюса 16.
Тележка может перемещаться вдоль оси вала со скоростью наплавки. Управление ходовой разъёмной гайкой производится при помощи рукоятки.
Последовательность действий при подготовке изделия к наплавке на данной установке следующая. Прежде всего, изделие закрепляется захватом в делительном устройстве на передней опоре. Затем, ко второму концу изделия придвигается задняя опора.
Включаем установку. Электродвигатель 14 через реверсивный редуктор и передачу винт-гайка начинает смещать тележку в сторону зоны наплавки. Заплавляем первый шлицевый паз, проворачиваем деталь вручную с помощью делительного устройства на угол β. Затем переключаем редуктор на реверс и тележка возвращается в исходное положение. Далее включаем очередной режим наплавки и заплавляем следующий паз и т.д.
Таким образом, было достигнуто уменьшение металлоёмкости и упрощение установки для наплавки шлицевых валов, а, следовательно, и уменьшение себестоимости изготовления.
Формула полезной модели
Установка для наплавки шлицевых валов, содержащая шпиндели, один из которых имеет привод с делительным устройством, установленные на передней неподвижной и задней опорах, между которыми размещены направляющие с самоходной тележкой, имеющей вертикальную стойку, на которой подвижно установлена с возможностью углового перемещения сварочная виброголовка с устройствами подачи проволоки и флюса, отличающаяся тем, что она дополнена наконечником с зажимом, установленным на приводном шпинделе, имеющим возможность вращения вокруг него; упомянутый привод выполнен ручным и делительное устройство выполнено в виде двух соосно установленных дисков, на одном из которых равномерно расположены по окружности 24 отверстия под фиксатор, и он соединён с упомянутым наконечником, а на другом – одно, с подпружиненным фиксатором, и он соединён с рукояткой привода.



Рисунок 3.15 – Принципиальная схема установки для наплавки шлицевых валов