Материал: книга

3

УДК 744

ББК 30.11 К63

К63 Рукавишников В.А.

Автоматизированное проектирование электронных моделей резьбовых изделий / В.А. Рукавишников, В.В. Халуева, А.Р. Альтапов, В.Н. Сосков. – Казань: гос. энерг. ун-т, 2013.

– 150 с.

Рассмотрены основы автоматизированного проектирования твердотельных геометрических моделей резьбовых соединений на основе программного продукта Autodesk Inventor . Предлагаются различные методы создания геометрических моделей соединений болтом и шпилькой.

Предназначено для студентов всех форм обучения и направлений подготовки энергетической отрасли.

Подготовлено на кафедре инженерной графики.

УДК ББК 30.11

© Казанский государственный энергетический университет

4

ВВЕДЕНИЕ

Вусловиях интенсивного развития компьютерных технологий и интеграции отдельных этапов производства в единый целостный цикл, получивший название жизненного цикла изделия, информационноинтегративной основой которого стали компьютерные трехмерные геометрические модели изделий, особое значение придается освоению студентами технологии трехмерного геометрического моделирования.

Особое место в машино- и приборостроении нашли различные виды соединения деталей, которые принято делить на подвижные, обеспечивающие перемещение одной детали относительно другой, и неподвижные, в которых две или несколько деталей жестко скреплены друг с другом.

Каждый из этих двух типов соединений подразделяют на две основные группы: разъемные и неразъемные.

Разъемными называются такие соединения, которые позволяют производить многократную сборку и разборку сборочной единицы без повреждения деталей. К разъемным неподвижным соединениям относятся резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, а также соединения, осуществляемые переходными посадками. Разъемные подвижные соединения достигаются с помощью подвижных посадок с зазором по цилиндрическим, коническим, винтовым и плоским поверхностям.

Неразъемными называются такие соединения, которые могут быть разобраны лишь посредством разрушения одного из элементов конструкции. Неразъемные неподвижные соединения осуществляются механическим способом (запрессовкой, склепыванием, загибкой, кернением и чеканкой), с помощью сил физико-химического сцепления (сваркой, пайкой и склеиванием). Подвижные неразъемные соединения собирают с применением развальцовки, свободной обжимки. Эти соединения обычно заменяют цельную деталь, если изготовление ее из одной заготовки технологически невозможно или затруднительно и неэкономично.

Вданном учебном пособии мы рассмотрим технологию созда-

5

ния компьютерных геометрических моделей резьбовых изделий, входящих в группу разъемных соединений.

Целью учебного пособия является формирование готовности и способности студентов создавать электронные модели изделий (ЭМИ), содержащих резьбовые соединения.

Основными задачами освоения данного учебного пособия являются изучение:

основных характеристик и классификации резьб и резьбовых изделий;

правил изображения и обозначения резьб;

технологии построения трехмерных геометрических моделей резьбовых изделий на базе системы автоматизированного проектиро-

вания Autodesk Inventor;

технологии построения двухмерных компьютерных геометрических моделей (чертежей) резьбовых изделий на базе системы автоматизированного проектирования Autodesk Inventor;

технологии создания трехмерных компьютерных геометрических моделей резьбовых изделий на базе системы автоматизированного проектирования Autodesk Inventor.

6

1. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Резьбовое соединение – соединение деталей с помощью резьбы, обеспечивающее относительную неподвижность деталей или заданное перемещение одной детали относительно другой.

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении. Они обеспечивают надежность соединения, удобство его сборки и разборки.

Классификация резьбовых соединений:

1)резьбовое соединение при непосредственном скручивании соединяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);

2)резьбовое соединение при помощи дополнительных соединительных деталей, например болтов, шпилек, винтов, гаек и т.д.:

а) болтовое соединение; б) винтовое соединение; в) шпилечное соединение.

Основным элементом всех резьбовых соединений является резьба – поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. На практике в качестве такого контура может выступать резец токарного станка, равномерно движущийся вдоль цилиндра, вращающегося с постоянной скоростью вокруг своей оси (рис. 1.1а).

При нанесении резьбы на токарном станке движение резца строго согласовано с вращением детали. Специально заточенный резец, внедряясь в тело цилиндра, вырезает винтовую канавку, в результате чего на стержне образуется резьба (рис. 1.1б).

Рис. 1.1. Схема образования винтовой линии (а) и образование резьбы на стержне (б)

7

1.1.Классификация резьб

Резьбы классифицируются по следующим признакам:

1.В зависимости от формы поверхности, на которую нанесена резьба, резьбы подразделяются на цилиндрические и конические.

2.В зависимости от расположения резьбы на поверхности стержня или отверстия резьбы подразделяются на наружные и внут-

ренние.

3.В зависимости от формы профиля различают резьбы тре-

угольного, прямоугольного, трапецеидального, круглого и других про-

филей.

4.По эксплуатационному назначению резьбы делятся на:

крепежные, обеспечивающие полное и надежное неподвижное соединение деталей при статических и динамических нагрузках и различном температурном режиме (метрические и дюймовые);

крепежно-уплотнительные, обеспечивающие герметичность соединения при различном температурном режиме (трубные и кони-

ческие);

ходовые (кинематические), служащие для преобразования вращательного движения в прямолинейное с восприятием больших усилий при сравнительно малых скоростях движений (трапецеидаль-

ные, упорные, прямоугольные, круглые резьбы и т. д.).

5. В зависимости от направления винтовой поверхности различают правые и левые резьбы (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Пример левой (а) и правой (б) резьбы

8

6.По числу заходов резьбы подразделяются на однозаходные и многозаходные (двух-, трехзаходные и т.д.) (рис. 1.3).

7.Кроме того, все резьбы, используемые в практике, разделяются на две следующие группы:

стандартизованные – резьбы с установленными стандартом параметрами: профилем, шагом и диаметром;

нестандартизованные, или специальные (резьбы, параметры которых не соответствуют стандартизованным). К числу нестандартизованных (специальных) относятся также прямоугольная и квадратная резьбы.

Рис. 1.3. Резьба с разным числом заходов: а – одним; б – двумя; в – тремя

1.2.Основные параметры резьб

Косновным параметрам резьбы относятся:

профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось;

угол профиля – угол между боковыми сторонами профиля; шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными бо-

ковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы

(рис. 1.3);

ход резьбы h – расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы

9

(рис. 1.3); ход резьбы – величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот;

наружный диаметр резьбы (d – для болта, D – для гайки) – диа-

метр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы;

внутренний диаметр резьбы (d1 – для болта, D1 – для гайки) –

диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы;

средний диаметр резьбы (d2 – для болта, D2 – для гайки) – диа-

метр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, который пересекает витки резьбы таким образом, что ширина выступа резьбы и ширина впадины (канавки) оказываются равными. Средний диаметр резьбы является основным элементом, определяющим характер резьбового соединения и, главное, условие взаимозаменяемости соединяемых на резьбе деталей. Размеры на наружный и внутренний диаметры задаются таким образом, чтобы исключить возможность касания и зацепления по вершинам и впадинам резьбы. Сопряжение резьбового соединения должно происходить только по сторонам (образующим) резьбового профиля.

1.3.Конструктивные элементы резьбы

Косновным конструктивным элементам резьбы (ГОСТ 10549-

80)относятся (рис. 1.4):

сбег резьбы – участок резьбы неполного профиля, получаемый по технологическим причинам в зоне перехода резьбы изделия к цилиндрической поверхности; чем крупнее профиль резьбы, тем больше величина сбега;

проточка резьбовая – кольцевой желобок на стержне или кольцевая выточка в отверстии, выполняемые по технологическим причинам перед резьбонарезанием для выхода нарезающего инструмента: делается с целью получения одинакового профиля резьбы на всем нарезанном участке без сбега;

10

недорез – участок изделия, включающий сбег и недовод резьбы; под недоводом понимается величина ненарезанной части детали между концом сбега и опорной поверхностью детали;

фаска – срезанная в виде усеченного конуса кромка цилиндрического стержня или отверстия. Этот элемент обеспечивает удобство сопряжения деталей, улучшает внешний вид изделия, способствует ликвидации острой режущей кромки, получающейся по технологическим причинам на торцах деталей, предохраняет резьбу от забоя и т.д. На концах резьбовых деталей выполняются фаски конической и сферической формы. Радиус сферической фаски равен номинальному диаметру резьбы. Высота конической и сферической фасок определяется в зависимости от шага резьбы: она должна быть (по ГОСТ 10549-80) вдвое больше шага резьбы. Например, если шаг резьбы на стержне (в отверстие) Р = 1 мм, то высота фаски должна быть 2 мм.

Рис. 1.4. Конструктивные элементы резьбы

Конструктивные элементы резьбы присутствуют на основных видах крепежных изделий.