МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Механический факультет
Кафедра ТМ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Теория проектирования станочных комплексов»
на тему: Разработка автоматической линии для обработки детали типа «Вал»
Выполнил
ст. гр. МС-02н К.А.Кореньков
Принял Л.П. Калафатова
Нормоконтроль В.В. Гусев
Донецк 2006
РЕФЕРАТ
Работасодержит: страниц, таблиц, 5 источников, приложений.
Объектпроектирования: автоматическая линия для изготовления детали типа вал-шестерня.
Цель работы: закрепить знания,полученные при изучении курса «Теория проектирования автоматизированныхстаночных комплексов», приобрести навыки проектирования автоматических линий.
Вкурсовой работе разработан технологический процесс обработки детали внеавтоматизированном производстве, произведен синтез и анализ компоновокавтоматических линий, выбрана оптимальный вариант автоматической линии покритерию минимума приведенных затрат, а также разработана циклограмма дляоптимального варианта.
ПЕРЕХОД,ПОЗИЦИЯ, ПОТЕРИ ВНЕЦИКЛОВЫЕ, АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ, ГИБКАЯ СВЯЗЬ.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯПОДГОТОВКА
1.1. Анализтехнологичности
1.2. Разработкамаршрутного технологического процесса
1.3. Нормированиетехнологического процесса
1.4. Определениеперечня холостых операций
1.5 Анализ базового операционногопроцесса по критерию обеспечения заданной сменной производительности
2. СИНТЕЗ ВАРИАНТОВКОМПОНОВОК АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ С ЖЕСТКОЙ СВЯЗЬЮ
2.1. Синтез вариантовкомпоновок АЛ обеспечивающие заданную производительность
2.2. Выбор транспортнозагрузочной системы для вариантов компоновок АЛ
3. АНАЛИЗ ВАРИАНТОВКОМПОНОВОК АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
3.1. Разработкаструктур технологических процессов для разных вариантов компоновок АЛ
3.2. Уточненноеопределение производительности линий
3.3. Определение значениявнецикловых потерь
4. РАСЧЕТ ЗАТРАТ ДЛЯВЫБРАНЫХ ВАРИАНТОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
5. ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛОГРАММЫРАБОТЫ ЛИНИИ
6. РАСЧЕТ СИЛОВОГО СТОЛАКООРДИНАТНО-РАСТОЧНОГО СТАНКА
6.1 Расчет передачивинт-гайка
6.2 Определениепараметров зубчатых колес
6.3 Приближенный расчетвала
7. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТСИЛОВОГО СТОЛА
7.1 Расчет моментовинерции и податливостей силового стола
7.2 Расчет парывинт-гайка качения, ходового винта и его опор
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизацияпроизводственных процессов всегда являлась одним из важнейших направленийразвития НТП. В развитых странах в настоящее время автоматизация занимаетведущее место в развитии промышленности, причем наблюдается тенденция к всерастущей её глобальности. Несмотря на капитальные затраты, связанные савтоматизацией, она позволяет освободить гораздо больше средств за счетповышения производительности и экономии живого труда. Автоматизация дает толчокв развитии важнейших отраслей промышленности, позволяет снизить себестоимостьих продукции.
Курс«Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» является однимиз завершающих в системе профилирующих дисциплин. Его изучение является важнымэтапом подготовки инженеров-механиков.
1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯПОДГОТОВКА
1.1 Анализ технологичности
Детальявляется вал-шестерней с двумя хвостовиками с уменьшающимися диаметрами отсередины к краям детали. Она изготавливается из стали 40ХН ГОСТ 4543-89. Этоконструкционная легированная сталь, содержащая 0,4 % углерода, до 1,5% хрома, до1,5% никеля.
Начертеже (приложение А) указана твёрдость поверхностей детали послетермообработки НВ 260…300. В качестве термообработки принято улучшение. Вкачестве конструкторской, технологической и измерительной базы принята осьцентров детали, что является технологичным, так как не нарушается принципединства баз.
Начертеже детали имеются все виды, сечения и разрезы необходимые для того, чтобыпредставить конструкцию детали.
Заменитьдеталь сборным узлом или армированной конструкцией представляется нецелесообразным.
Дляоблегчения установки подшипников на детали выполнены заходные фаски. Жёсткостьдетали определим по формуле:
/>
гдеl – длина детали, l = 1401 мм;
/> — приведённыйдиаметр детали:
/>
где/>, /> -соответственно, диаметр и длина i-той ступени детали;
n– количество ступеней детали.
Тогда
/>
Тогда
/>
Таккак жёсткость детали значительна и не превышает критического значения, равного10, то для обработки детали не требуются люнеты, а режимы резания могут бытьмаксимально возможными.
Всеповерхности детали доступны для обработки и измерений. Возможно использованиевысокопроизводительного оборудования и стандартной технологической оснастки.
Кдвум поверхностям детали ø159 и ø180U8, предъявляются особыетребования по величине радиального биения относительно оси детали. Его величинане должна превышать 0,04 мм. При выдерживании этих требований технологическихтрудностей не возникает.
Наиболееточными поверхностями детали являются поверхности ø160H6 и ø180U8.Обеспечение этой точности требует обработки абразивным инструментом.
Нетехнологичнымиэлементами являются:
1. Различные позначению радиусы скруглений (R1, R2, R3) между участками детали с разнымидиаметрами.
2. Разные углынаклона фасок (/>и />).
3. Выполнение пазапод шпонку шпоночной фрезой. Технологичным является выполнение этого пазадисковой фрезой, но в этом случае основание паза будет иметь радиус скривлениядисковой фрезу, хотя по конструкции это допустимо.
Несмотряна указанные недостатки деталь в целом технологична.
Заготовка– штампованная поковка.
Группастали – М2;
Степеньсложности – С2;
Классточности – Т4;
Исходныйиндекс – 14.
Методполучения заготовки – штамповка в закрытых штампах.
Анализпоказывает возможность частичной автоматизации.
1.2 Разработкамаршрутного технологического процесса
Вданном разделе разрабатывается технологический процесс, предназначенный дляреализации в неавтоматизированном производстве. Разработка технологическогопроцесса ведется с ориентацией на универсальное оборудование иодноинструментальную обработку.
05Заготовительная
Горячаяштамповка
10Фрезерно-центровальная
А.Установить и снять заготовку
1. Фрезеровать торцывыдерживая размер 1401 мм
Центроватьотверстия В4
15Термическая
20Токарная
А.Установить и снять заготовку
1. Точитьповерхность 3 Ø120 на l=180 мм предварительно
2. Точитьповерхность 4 Ø160 на l=235 мм предварительно
3. Точитьповерхность 5 Ø175 на l=275 мм предварительно
4. Точить поверхность6 Ø159 на l=270 мм предварительно
5. Точитьповерхность 3 Ø120 на l=180 мм окончательно
6. Точитьповерхность 4 Ø160 на l=235 мм окончательно
7. Точить поверхность6 Ø159 на l=270 мм окончательно
8. Точить фаску 2×45ºна поверхности 3
Б.Переустановить заготовку
1. Точитьповерхность 10 Ø160 на l=104 мм предварительно
2. Точитьповерхность 9 Ø175 на l=287 мм предварительно
3. Точитьповерхность 8 Ø159 на l=283 мм предварительно
4. Точить поверхность7 Ø180 на l=320 мм предварительно
Точить2 фаски 2×30º на поверхности 7
25Вертикально-фрезерная
1. Фрезеровать паз32Н11
30Радиально-сверлильная
А.Установить и снять заготовку
1. Сверлить 4отверстия на глубину l=38 мм под резьбу М16
2. Зенковать 4 фаски2×45°
3. Нарезать резьбу М16на длину l=30 мм в четырех отверстиях
Б.Переустановить заготовку
4. Сверлить 4отверстия на глубину l=27 мм под резьбу М12
5. Зенковать 4 фаски1,6×45°
6. Нарезать резьбуМ12 на длину l=20 мм в четырех отверстиях
25Горизонтально-расточная
А.Установить и снять заготовку
1. фрезеровать паз15А5 в размер 116
30Зубофрезерная
А.Установить и снять заготовку
1. Фрезеровать зубьялевой спирали m=6, z=21.
2. Фрезеровать зубьяправой спирали m=6, z=21.
40Кругло-шлифовальная
А.Установить и снять заготовку
1. Шлифоватьповерхность 4 Ø160Н6
2. Шлифоватьповерхность 10 Ø160Н6
3. Шлифовать поверхность7 Ø 180U8/>
1.3 Нормированиетехнологического процесса
Нормируютсятолько те операции, которые подлежат автоматизации. В составленном вышетехнологическом процессе целесообразно автоматизировать фрезерно-центровальную,токарную и вертикально-фрезерную операции, так как эти операции наиболее близкипо длительности и не прерываются другими операциями.
Нормированиетехнологического процесса состоит в назначении режимов обработки и определениирабочего времени переходов. Для каждого перехода по [2, с.36-379] былиназначены и рассчитаны по известным зависимостям подача, скорость резания,частота вращения шпинделя, величины перебегов и врезания, рабочее времяпереходов. Результаты сведены в таблицу [Приложение А].
Наосновании нормирования технологического процесса определим технологическуюпроизводительность для неавтоматизированного процесса:
/> шт/мин
где/>– машинноевремя выполнения составной операции;
/>0,153 + 22,789+ 1,126 = 24,568мин.
1.4 Определениеперечня холостых операций
Перечень холостых операций назначен сусловием того, что токарные операции будут производиться на одном однопозиционномтокарном станке с ЧПУ, а фрезерные – на одном однопозиционном вертикально-фрезерномстанке.
Таблица1– Перечень холостых операцийНаименование рабочей операции Наименование холостой (обеспечивающей) операции 10 Фрезерно-центровальная 1.1 Ориентировать деталь 1.2 Подать деталь в рабочую зону 1.3 Закрепить деталь 1.4 Подвести фрезы на быстром ходу 1.5 Отвести фрезы на быстром ходу 1.6 Подвести центровочные свёрла на быстром ходу 1.7 Отвести центровочные свёрла на быстром ходу 1.8 Раскрепить деталь 1.9 Удалить деталь из рабочей зоны 15 Токарная 2.1 Ориентировать деталь 2.2 Подать деталь в рабочую зону 2.3 Закрепить деталь 2.4 Подвести резец на быстром ходу 2.5 Отвести резец на быстром ходу 2.6 Раскрепить деталь 2.7 Закрепить деталь 2.8 Подвести резец на быстром ходу 2.9 Отвести резец на быстром ходу 2.10 Раскрепить деталь 2.11 Удалить деталь из рабочей зоны 20 Вертикально-фрезерная 3.1 Ориентировать деталь 3.2 Подать деталь в рабочую зону 3.3 Закрепить деталь 3.4 Подвести инструмент на быстром ходу 3.5 Отвести инструмент на быстром ходу 3.10 Раскрепить деталь 3.11 Удалить деталь из рабочей зоны
1.5 Анализ базовогооперационного процесса по критерию обеспечения заданной сменнойпроизводительности
Определиможидаемую производительность системы технологического оборудования за смену длянеавтоматизированного производства:
/> шт/см;
где/>– коэффициент использования линии,принимаем />=0,75
Требуемаясерийная производительность:
/> шт/см.
Таккак заданная (требуемая) суточная производительность Qтр=72 шт/см, тонеобходимо синтезировать вариант АЛ которая позволила бы обеспечить заданнуюпроизводительность.
2.СИНТЕЗ ВАРИАНТОВ КОМПОНОВОКАВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ С ЖЕСТКОЙ СВЯЗЬЮ
2.1Синтез вариантов компоновок АЛ обеспечивающих заданную производительность
Еслине менять техпроцесс, а просто базовое оборудование объединить в линию (здесьчисло позиций q=2) (рис.1), то можно повысить производительность:
/> шт/см.
/>
Рисунок1 — Схема АЛ состоящая из базовых станков q=3
Производительностьтакой линии немного возросла, но она не удовлетворяет требуемой.
Еслиувеличить число параллельных потоков p=2, то производительность линии увеличиваетсясоответственно в 2 раза (рис. 2).
QАЛ2=2*QАЛ1=2*13=26 шт/см.
/>
Рисунок2 — Схема АЛ состоящая из двух потоков m=2, q=3
Производительностьтакой линии также не удовлетворяет требуемой.
Попробуемприменить к первому варианту АЛ метод дифференциации операций.
Разобьемтокарную операцию на токарную в которой осуществляется Установ А и на токарную,в которой осуществляется Установ Б, имеем q=4.
/>
Рисунок3 — Схема АЛ, в которой m=0, q=4
Производительностьтакой АЛ будет определятся:
/> шт/см.
Лимитирующейоперацией является токарная, Установ А. Дифференцируем её:
/>
Рисунок4 — Схема АЛ, в которой m=1, q=5
/> шт/см.
Дифференцируемтокарную операцию Установ Б:
/>
Рисунок5 — Схема АЛ, в которой m=2, q=6
/> шт/см.
/>
Рисунок6 — Схема АЛ, в которой m=3, q=8
/> шт/см.
Даннаяпроизводительность удовлетворяет требуемой:
/>
Разобьёмтокарную операцию на токарную черновую и токарную чистовую.
/>
Рисунок7 — Схема АЛ, в которой m=0, q=6
Производительностьданной а. л.:
/> шт/см.
Лимитирующейоперацией являются токарные операции, поэтому поставим на данные позиции станки-дублёры.
/>
Рисунок8 — Схема АЛ, в которой m=1, q=10
/> шт/см.
Даннаяпроизводительность удовлетворяет требуемой:
/>
Вдальнейшем будем рассматривать два варианта АЛ, которые удовлетворяют условию
Qз
1.6 Выбор транспортнозагрузочной системы для вариантов компоновок АЛ
Результатывыбора транспортно загрузочной системы приведены на рисунках 10, 11.
3 АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ КОМПОНОВОКАВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
3.1Разработка структур технологических процессов для разных вариантов компоновокАЛ
Основойдля разработки технологического процесса в автоматизированном производствеявляется технологический процесс, предназначенный для реализации наоднопозиционной машине при одноинструментальной обработке. Новыйтехнологический процесс разрабатывается на основании применения метода совмещенияопераций за счет дифференциации наиболее длительных операций.
3.2Уточненное определение производительности линий
/>,
гдеtPmax – время обработки на позиции, которая лимитирует,
tX – время не совмещенных холостыхходов цикла,
∑tинi – время потерь по инструменту,
∑tобi – время потерь по оборудованию,
Кзаг – коэффициент загруженности АЛ.Принимаем Кзаг =0,9
3.3Определение значения внецикловых потерь
Потерипо оборудованию:
Для каждого механизма потери времениопределяются:
/>, мин
где/> - средняядлительность простоев, приходящихся на 100 мин работы
механизма;
/> - время работымеханизма;
/> - числоодинаковых механизмов, работающих одинаковое время.
Результатырасчёта потерь по оборудованию приведем в таблицах [Приложение В]. Потери поинструменту:
/>; мин
где /> - время работы />-го инструмента;
/> - время, необходимое на заменуинструмента при его износе;
/> - средняя длительность простоевиз-за случайных неполадок и
поломок инструмента, приходящаяся напериод стойкости;
/> - стойкость /> — гоинструмента.
Таблица2 — Потери по инструменту вариант №1п\п Наименование инструмента
/>, мин
/>, мин
/>, мин
/>, мин
/>, мин 1 Фреза торцовая Т15К6 0,5 180 6 0,12 0,017*2 2 Сверло центровочное Р18 0,153 25 1 0,18 0,0072*2 3 Резец проходной упорный отогнутый Т15К6 10,553 50 1,5 0,18 0,3588*3 4 Резец проходной упорный отогнутый Т15К6 12,236 50 1,5 0,18 0,416*3 5 Фреза шпоночная Р18 1,126 20 1,5 0,18 0,0945
Дляварианта №2 структура оборудования изменилась только для токарной операции,поэтому потери по инструменту при фрезерно-центровальной и вертикально-фрезернойоперациях остались неизменными как и при варианте №1.
Таблица3 — Потери по инструменту вариант №2№ п\п Наименование инструмента
/>, мин
/>, мин
/>, мин
/>, мин
/>, мин 1 Фреза торцовая Т15К6 0,5 180 6 0,12 0,017*2 2 Сверло центровочное Р18 0,153 25 1 0,18 0,0072*2 3 Резец проходной упорный отогнутый Т15К6 4,627 50 1,5 0,18 0,1555*2 4 Резец проходной упорный отогнутый Т15К6 5,926 50 1,5 0,18 0,1991*2 5 Резец проходной упорный отогнутый Т15К6 5,216 50 1,5 0,18 0,1753*2 6 Резец проходной упорный отогнутый Т15К6 7,02 50 1,5 0,18 0,2358*2 7 Фреза шпоночная Р18 1,126 20 1,5 0,18 0,0945
Такимобразом, реальная производительность варианта АЛ №1 с учётом затрат наинструмент и оборудование:
/>
Каквидим после уточнённого расчёта, производительность АЛ снизилась до 45 шт/смпри требуемой 60 шт/см.
Используемгибкую межагрегатную связь введя в линию накопитель и тем самым повысимпроизводительность АЛ.
/>где /> — число участков, на которыеразделена линия />=2;
W —коэффициент увеличения простоев лимитирующего участка, вследствие неполнойкомпенсации затрат накопителями W=1,1 [МУ, с18].
Привведении в линию двух накопителей:
/>
Реальнаяпроизводительность варианта АЛ №2 с учётом затрат на инструмент и оборудование:
/>
Привведении в линию одного накопителя:
/>
4.РАСЧЕТ ЗАТРАТ ДЛЯ ВЫБРАНЫХ ВАРИАНТОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ
Расчетприведенных затрат осуществляется по формуле:
ЗПРИВЕДЕННЫЕ=0,35*(КСТАНКОВ+КТРАНСПОРТНО_ЗАГРУЗОЧНОЙСИСТЕМЫ);
гдеКСТАНКОВ – стоимость основного оборудования,
КТРАНСПОРТНО_ЗАГРУЗОЧНОЙСИСТЕМЫ – стоимостьтранспортно-загрузочной системы.
Результатырасчета приведенных затрат приведены в таблице.
Изтаблицы видно, что выгодным вариантом автоматической линии является вариант №1.Для этого варианта приведено построение циклограммы, разработан общий вид линиии приведены карты наладок.
5 ПОСТРОЕНИЕЦИКЛОГРАММЫ РАБОТЫ ЛИНИИ
Циклограмма работы автоматическойлинии является графическим отображением работы механизмов, входящих в линию.
Времярабочих ходов определяется по таблице. Циклограмма позволяет определитьреальную производительность автоматической линии.
6ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВОГО СТОЛА КООРДИНАТНО-РАСТОЧНОГО СТАНКА
6.1Расчет передачи винт-гайка
Исходнымиданными данного расчета являются:
-размерстола 1250х200 мм
-массадетали 200 кг
Поконструктивным соображениям назначудлину винта l=1350 мм.
Определюмассу стола:
М=ρ*V=/>кг
гдеρ – плотность стола;
V– объем стола
Тогдамасса перемещаемых частей:
/>
где/> - массадетали
/> - масса стола.
Определяемзначение диаметра винта
/>
гдеL – диаметр винта, см
/>-диаметр винта,см
Принимаемпо табличным данным нормали Н23-7
/>=4,5 />0,5 t=0.8 где
/>диаметр шарика
t –шаг винта
Проверимполученные значения на соблюдение условия:/>
/>/> где
m– масса перемещаемых частей механизма подачи
/> — длина винта
/>
/>, условиевыполняется.
Рассчитаемнеобходимое число шариков в передаче
/>/>
/>/>/>
Такимобразом получим следующие расчетные данные:
Диметрвинта />=4,5см
Шагвинта t=0.8 см
Диаметршарика />0,5см
Числошариков /> шт
6.2Расчет параметров зубчатых колес
Исходнымиданными расчета являются:
— тип двигателя: 2ПБ-112LГ
/>
/>
— общее передаточное U=1
Прирасчете зубчатых колес коробки скоростей модуль рассчитывается для каждой изпередач в отдельности исходя из прочности зубьев на изгиб, а также исходя изконтактной прочности зубьев.
Принимаем:материал колеса — сталь 40Х, термообработка – закалка объемная, твердость 45-52HRC (450B).
Числозубьев колеса принимаем равным 24.
Определиммодули для всех передач по наиболее нагруженной цепи.
Длястальных прямозубых колес формула для определения модуля исходя из прочностизубьев на изгиб имеет вид:
mизг=/>,
гдеМкр — расчетный крутящий момент на валу шестерни,
z- число зубьев шестерни,
yн — коэффициент формы зуба;
yн= 0,37;
ψm= 6;
κи-коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки на передачу по сравнению сноминальной.
κи= κп κdи κнр.и,
где
κп — коэффициент перегрузки,
κп= 1;
κdи — коэффициент динамичности нагрузки, учитывающий дополнительныединамические нагрузки на зубья колес вследствие погрешностей ее изготовления имонтажа, а также деформацией зубьев под нагрузкой;
κdи=1;
κнр.и — коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба;
κнр.и= 1,15;
κи=1*1*1,15= 1,15.
/> - допускаемоенапряжение на изгиб,
Гдеσид — длительный предел выносливости зубьев при расчете наизгибную прочность;
σид= 1,9*108 Н/м2 [5, с.22];
κшл — коэффициент, учитывающий влияние режима шлифования зубьев на величинудопускаемого изгибного напряжения;
κшл= 1,2;
κи.реж — коэффициент переменности режима работы, учитывающий благоприятноевлияние переменного режима работы универсального станка на величинудопускаемого напряжения;
κи.реж= 1,3 [5, с.23];
/>.
/>=/>.
Определиммодуль передачи по контактным напряжениям
/>.
Определиммодуль первой передачи.
z1=24;
Мкр=18,5 Нм;
ψm=6;
i- передаточное число (принимается i≥1, т. е. берется величина обратнаяпередаточному отношению).
i1=1
kk– коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки на передачу по сравнению сноминальной вследствие неравномерного характера процесса резания в работепривода.
kk=kп+ kdk+ kнр.к ;
kп=1 – коэффициент перегрузки;
kнр.к= 1,15 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине зуба;
kdk=1– коэффициент динамичности нагрузки;
kk=/>
/> — допускаемоенапряжение на контактную прочность, Н/м2;
/>=/>Н/м2 — длительный предел выносливости зубьев при расчете на контактную прочность;
/>= 1,3 – коэффициентпеременного режима работы;
/>=/>Н/м2=1230Па.
/>мм.
Модульпо контактным напряжениям превышает модуль по изгибным напряжениям.
Принимаеммаксимальное значение модуля для всех передач m.= 2 по ГОСТ 9563-80.
6.3Определение геометрических параметров зубчатых колес
Косновным параметрам зубчатых колес относят модуль, межосевое расстояние, шириназубчатых колес, диаметр делительной окружности, диаметр вершин зубьев, диаметрвпадин зубьев, ширина зубчатых колес.
Межосевоерасстояние определяется по формуле:
/>
где
m– модуль зубчатой передачи
/> суммарноечисло зубьев
Диаметрделительной окружности определяется по формуле:
/>=2*24=48
Диаметрвершины зубьев:
/>
Диаметрвпадин зубьев:
/>
Шириназубчатых колес
/>
6.4Приближенный расчет вала
Определениедиаметра вала по пониженным напряжениям кручения
/>
где
/>допускаемоенапряжение кручения, мПа
Принимаем/>20 />
Принимаемстандартное значение диаметров валов 16мм.
7ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИЛОВОГО СТОЛА КООРДИНАТНО РАСТОЧНОГО СТАНКА
7.1Расчет моментов инерции и податливостей элементов силового стола
Большаячасть вращающихся деталей силового стола имеет цилиндрическую форму, поэтомудля вычисления моментов инерции таких деталей можно воспользоваться формулой
/>
где/>плотностьматериала детали, />
l,d – длина и диаметр участка, м.
Дляопределения /> деформируемыйучасток винта разбиваем на 5 участков равной длины. Приведенный момент инерциидеформируемого участка винта рассчитываем по формуле Релея:
/>
Рассчитанныезначения /> и/> приведеныв таблице 4Обозначение Наименование элемента
Момент инерции, />
натуральный/>
приведенный/>
/> Якорь двигателя ПБВ112L
/>
/>
/> Ведущая шестерня
/>
/>
/> Промежуточная шестерня
/>
/>
/> Ведомая шестерня
/>
/>
/> Ходовой винт
/>
/>
/> Ползушка
/>
/>
Таблица4 – Расчет моментов инерции
/>
Податливостьвала рассчитаем по формуле:
/>
Контактнуюподатливость в зубчатом зацеплении, приведенную к валу двигателя, определим поформуле
/>
где
/>-упругаядеформация пары зубьев при действии единичного нормального давления,приложенного на единицу ширины зуба; b – ширина колеса, /> — угол зацепления; R –радиус начальной окружности зубчатого колеса.
Изгибпромежуточного вала определим по формуле сопротивления материалов:
/>
гдеР – сила, соответствующая единичному моменту, приложенному к зубчатой передаче,
/>
/>
здесьd – средний диаметр промежуточного вала.
Податливостьопор определим по формуле:
/>
гдеi – суммарная жесткость двух шарикоподшипников, i = />
Такимобразом, деформация промежуточного вала:
/>
Изгибучастка вала, несущего ведомую шестерню, который рассматривается как балка надвух опорах, рассчитаем по формуле:
/>
Податливостьопор вала в радиальном направлении с учетом жесткости подшипников /> составляет:
/>
Тогдасуммарную податливость винта определяют как сумму найденных податливостей:
/>
Относительноерадиальное смещение шестерен в зубчатой передаче
/>
Приведем/> ккрутильной податливости:
/>
Тогдаполучим, что приведенная податливость вала:
/>
гдеМ – единичный момент, М=1.
Приприложении крутящего момента к ходовому винту рассчитаем податливость телавинта на скручивание, принимая закрепление винта в гайке жестким:
/>
7.2Расчет пары винт-гайка качения, ходового винта и его опор
Эквивалентнуюосевую жесткость ползушки с учетом заданных значений осевой жесткостиподшипников /> и пары винт-гайка/>найдем так:
/>
где/> -жесткость тела винта на растяжение,
/>
Осеваяжесткость ползушки является важнейшим параметром, определяющим точность иустойчивость привода. При монтаже и регулировках эта величина может отличатьсяот принятых на основании чертежных и нормативных данных значений.
Сцелью оценки влияния изменений осевой жесткости ползушки на динамическоекачество привода, может быть принято несколько значений:
/>;/>;/>
Определимсуммарную жесткость ползушки:
/>
/>/>
/>
где/>-передаточноеотношение пары винт-гайка.
Тогдаэквивалентная крутильная податливость ползушки составит:
/>38,46 />
/>
/>
Расчетпарциальных частот /> производится для каждого моментаинерции по формуле
/>
Результатрасчета сведем в таблицуЭлемент кинематической схемы
Парциальная частота />, Гц Ведущая ш-ня 665 Промежуточная ш-ня 987 Ведомая ш-ня и приводная часть винта 763 Ходовой винт 527 Ползушка 23
Таблица5 – расчет парциальных частот
7.3Расчет кинематического зазора
Зазорвыбирают в шариковой винтовой паре, в соединениях зубчатых колес с валами иодной из зубчатых передач за счет смещения крышки редуктора. Выборка зазора взубчатой передаче не может быть полной, иначе передача станетнеработоспособной.
Примемсопряжение в зубчатой передаче с уменьшенным боковым зазором, которомусоответствует />.
Угловойзазор определяется по формуле
/>
ВЫВОД
Вкурсовой работе разработан технологический процесс обработки детали внеавтоматизированном производстве, произведен синтез и анализ компоновокавтоматических линий, выбрана оптимальный вариант автоматической линии покритерию минимума приведенных затрат, а также разработана циклограмма дляоптимального варианта. Также был спроектирован силовой столкоординатно-расточного станка и проведен его динамический расчет.
ПЕРЕЧЕНЬССЫЛОК
1. Л.П. Калафатова,О.Д. Молчанов Методические указания к выполнению курсового проекта дисциплины «Теорияпроектирования станочных комплексов» Донецк ДонНТУ 2003.
2. Справочниктехнолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. 656 с., ил.
3. Обработка металловрезанием: Справочник технолога / А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.;Под общ. ред. А. А. Панова. – М.: Машиностроение. 1988. – 736 с.: ил.
4.Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживаниерабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормированиястаночных работ. Серийное производство, Издание 2, Москва, Машиностроение, 1974г