Дипломная работа на тему "Совершенствование технологического процесса изготовления фрез"

ГлавнаяПромышленность, производство → Совершенствование технологического процесса изготовления фрез




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Совершенствование технологического процесса изготовления фрез":


Содержание

Введение

1. Анализ технологического процесса

2. Изменение технологического процесса

2.1 Проектирование поворотной головки

2.1.1 Описание поворотной головки

2.1.2 Расчет на прочность шпинделя

2.1.3 Расчет пружин сжатия

2.1.4 Выбор подшипников

2.1.5 Расчет режимов резания

2.2 Проектирование плиты на станок MAHO 800

2.2.1 Описание конструкции

2.2.2 Прочностной расчет

2.2.3 Расчет сил зажима

2.2.4 Расчет режимов резания

Заказать дипломную - rosdiplomnaya.com

Актуальный банк готовых защищённых студентами дипломных проектов предлагает вам приобрести любые работы по нужной вам теме. Грамотное выполнение дипломных проектов по индивидуальным требованиям в Омске и в других городах России.

2.3 Проектирование планшайбы для круглошлифовальной операции

2.3.1 Описание конструкции и установки деталей

2.3.2 Расчет режимов резания

3. Безопасность и экологичность проекта

3.1 Анализ основных опасных и вредных производственных факторов, присутствующие на производственном участке

3.2 Описание рабочего места, оборудования, выполняемых операций

3.3 Организационные и технические мероприятия по созданию безопасных условий труда с проведением инженерных расчётов

3.4 Антропогенное воздействие объекта на окружающую среду и мероприятия по экологической безопасности

3.5 Безопасность в чрезвычайных и аварийных ситуациях

3.6 Выводы

4. Экономическая часть

4.1 Исходные данные для экономического обоснования сравниваемых вариантов

4.2 Расчет необходимого количества оборудования и коэффициентов его загрузки

4.3 Расчет капитальных вложений (инвестиций) по сравниваемым вариантам

4.4 Расчет технологической себестоимости сравниваемых вариантов

4.5 Калькуляция себестоимости обработки детали по вариантам технологического процесса

4.6 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта техники

5. Исследования в области напыления

Заключение

Список литературы

Приложение. Обоснование необходимости проведения патентного исследования

Введение

Благодаря появлению новых конструкций инструментов стали возможны новые высокопроизводительные способы обработки металлов резанием. Большое влияние на достижения в области конструирования инструментов оказало использование способа сборности. В качестве сменных частей применяются: многогранные неперетачиваемые пластины (МНП); резцовые вставки, кассеты и головки; удлинители и хвостовые (державочные) части.

В отечественной промышленности сборный инструмент с МНП нашел широкое применение, выпуск его постоянно увеличивается как по объему, так и по номенклатуре.

Поиск путей снижения себестоимости изготовления инструмента и повышения гибкости инструментального производства привел к унификации конструкций за счет широкого резцовых вставок, кассет и головок, в которых устанавливаются МНП. Взаимозаменяемость вставок, кассет и головок для различных типов режущих инструментов позволила создать их гаммы по видам и размерам и объединить большие группы инструмента в системы.

В конце 70-х начале80-х годов в отечественном машиностроении в связи с ускоренным развитием легкового и грузового автомобилестроения (ВАЗ, КАМАЗ), а также массовым внедрением сборного инструмента с МНП стала совершенствоваться и технология обработки коленчатых валов.

Специальные фрезы для наружного и внутреннего фрезерования коренных и шатунных шеек и щек коленчатых валов, легковых и грузовых автомашин изготавливают фирмы Sitzmann und Heinlein (ФРГ), Sandvik Coromant (Швеция), Safety (Франция), Hertel (ФРГ). Новым направлением при создании различных типов фрез является модульный принцип. В нем используется один корпус инструмента, в пазы которого могут быть установлены вставки, несущие МНП разных форморазмеров и разной геометрии.

Твердосплавные неперетачиваемые пластины, которые с успехом стали применять на инструменте для обработки коленвалов, потребовали создания специальных фрезерных автоматов с мощностью главного привода до 40-50 кВт и скоростями резания до V=100-140 м/мин. В связи с этим были разработаны станки с двумя фрезерными барабанами, на которых закрепляется набор специальных фрез для одновременной обработки всех коренных шеек и концов вала.

В начале 80-х годов была разработана прогрессивная технология обработки коленвалов и появились первые станки фирм Böehringer (ФРГ), Heller (ФРГ), GFM (Австралия) для охватывающего фрезерования. Прогресс в технологии обработки оснащения станков крупногабаритными специальными сборными фрезами диаметром 900-1100 мм. Централизованное изготовление фрез на специализированном участке или в цехе позволит решить одну из важных проблем оснащения крупнофрезерных полуавтоматов фрезами, не уступающими зарубежным аналогам, и снизить себестоимость их изготовления.

1. Анализ существующего технологического процесса

Краткое описание технологического процесса:

Заготовка получается путем ковки, её поставляют с ВЦМа на ВАЗ уже в разрезанном виде с припуском на обработку 15мм.

Операция 010 Токарная 4110 - заготовка подвергается обдирке на токарно-карусельном станке с припуском 10мм.

008 Контроль 0200 - После чего её контролируют на наличие недоливов, трещин, посторонних включений.

010 Токарная 4110 - заготовку отправляют на черновую токарную обработку, точат предварительно с припуском 5мм по чертежу.

012 Контроль 0200 окончательно контроль на наличие недоливов, трещин, посторонних включений.

015 Термообработка 5130 Поле того, как её проверили, заготовку отправляют на предварительную термообработку, где она проходит закалку и высокий отпуск HRC 29…33 единицы.

018 Контроль 0200- контролируют твердость, геометрию – поводки более 0,5мм недопустимы.

020 Токарная 4110 Заготовку отправляют на токарную обработку, на этой операции точат торцы, наружный диаметр, базовые поверхности с припуском 0,3мм на сторону, а остальное по чертежу.

022 Контроль 0200 Контролируют размеры.

025 Старение 5150 Далее идет термообработка – старение, для снятия внутренних напряжений после черновой и получистовой обработки нагрев до температуры 550 – 570°С, выдержка 12 часов, охлаждение со скоростью 30°С/ч и контролируют поводки, более 0,1мм недопустимы.

030 Плоскошлифовальная операция 4133 шлифуют торцы и поверхности с чистотой 1,6 с припуском 0,2мм на сторону.

032 Круглошлифовальная операция 4131 – шлифуют по наружному диаметру с припуском 0,2мм на сторону на круглошлифовальном станке.

035 Контроль 0200 Контролируют шероховатости и размеры

040 Фрезерная 4260 Заготовку отправляют на фрезерную операцию, где она проходит предварительную обработку по программе на станке MAHO 800, с припуском 0,2…0,3мм на сторону.

065 Слесарная 0108 На слесарной операции притупляют кромки и прочищают заготовку от стружки и заусенцев.

070 Контроль 0200 Контроль размеров.

075 Старение 5150 Далее идет термообработка – старение, для снятия внутренних напряжений после предварительной обработки нагрев до температуры 550 – 570°С, выдержка 12 часов, охлаждение со скоростью 30°С/ч

085 Контроль 0200 Контролируют поводки, более 0,1мм недопустимы.

090 Плоскошлифовальная операция 4133 На плоскошлифовальной операции шлифуют оба торца и базовые поверхности в размер, с чистотой Ra 1,6 и отправляют на круглошлифовальный станок.

095 Круглошлифовальная операция 4131 заготовку шлифуют по наружному диаметру в размер.

100 Контроль 0200 Контроль размеров.

110 Фрезерная операция 4260 окончательно фрезеруют по программе в размер и отправляют заготовку на контроль.

120 Слесарная операция 0108 Притупить кромки прочистить

125 Контроль 0200 Контроль осуществляет машина, она записывает в паспорт контроля фактические размеры под азотирование.

130 Азотирование 5182 Заготовку азотируют на глубину 0,3…0,5мм, при этом достигается твердость HRC 52…53, резьбы от азотирования защищают оловом или жидким стеклом.

135 Слесарная 0108 Притупить кромки, калибровать резьбы, прочистить.

140 Контроль 0200 Фрезу окончательно контролируют, заполняют паспорт контроля и отправляют её на склад.

Описание термообработки

Азотирование

Азотированием называют процесс насыщения поверхностного слоя стали азотом при нагреве её до 500-650 С в аммиаке.

Азотирование повышает твердость поверхностного слоя детали, его износостойкость, предел выносливости, и сопротивление коррозии в атмосфере воде и паре и т. д.

Заготовка под азотирование предварительно проходит термическую обработку. Эта операция состоит из закалки и высокого отпуска сталь для получения повышенной прочности и вязкости в сердцевине изделия. Отпуск проводят при высокой температуре 600-675 С, повышающей максимальную температуру последующего азотирования и обеспечивающей получение твердости, при которой сталь можно обработать резанием. Структура стали после отпуска – сорбит.

После термообработки заготовку подвергают механической обработке, а также шлифованию, которое придает окончательные размеры детали.

Защита участков, не подлежащих азотированию, нанесением тонкого слоя (10…15) мкм олова электролитическим методом или жидкого текла. Олово при температуре азотирования олово расплавляется, на поверхности стали в виде тонкой не проницаемой для азота пленкой.

Далее идет само азотирование. Азотирование изделий сложной конфигурации из стали 38Х2МЮА рекомендуется выполнять при 500-520 С. Длительность процесса зависит от требуемой толщины азотированного слоя чем выше температура азотирования тем твердость азотного слоя. Обычно при азотировании желательно иметь слой толщиной 300-600 мкм. Процесс азотирования при температуре 500-520 С в этом случае является продолжительным и составляет 24-60 часов.

В процессе насыщением азотом изменяется, но очень мало, размеры изделия вследствие увеличения объема поверхностного слоя, деформация при повышении температуры азотирования и толщины слоя возрастает.

Для ускорения процесса азотирования не редко применяют двух ступенчатый процесс: сначала азотирование проводят при 500-520С а затем при 540-560С при двухступенчатом процессе сокращается продолжительность процесса, при этом сохраняется высокая твердость азотированного слоя.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 1 Модель корпуса фрезы (вид спереди)

Охлаждение после азотирования производят вместе с печью в потоке аммиака (до 200 С) во избежание окисления поверхности.

После азотирования окончательное шлифование и доводка изделия.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2 Модель корпуса фрезы (вид сзади)

В дипломном проекте я хочу усовершенствовать технологический процесс изготовления корпуса фрезы.

На базе поворотной головки для сверления отверстий спроектирую поворотную головку, которая будет применяться для нарезания резьбы метчиком, это позволит исключить слесарную операцию, на которой резьба нарезается в ручную, оснащу головку устройством типа трещотка, для того чтобы при нарезании резьбы не произошло её срезание, и механизмом осевого компенсатора который компенсирует движение шпинделя для того чтобы не испортить резьбу.

Модернизирую стол, на котором крепится заготовка, это позволит исключить фрезерную операцию, на которой сверлят и растачивают технологические отверстия для крепления заготовки, все эти операции будут происходить на одном оборудовании.

Спроектирую планшайбу для круглошлифовальной операции взамен старой. К старой планшайбе заготовка крепилась через втулки внутри которых проходили шпильки и крепили заготовку к планшайбе. В проекте я предлагаю крепить фрезу не на втулки, а на саму планшайбу для этого необходимо поменять её конструкцию. Данная конструкция планшайбы обеспечит большую жесткость по сравнению со старой конструкцией, а значит и шлифованная поверхность заготовки будет более качественной.

Место крепления фрезы к станку буду упрочнять, нанося на него защитное покрытие.

Вот основные направления, по которым я хочу построить свой дипломный проект.

2. Изменение технологического процесса

2.1 Проектирование поворотной головки

2.1.1 Описание поворотной головки

Необходимость проектирования поворотной головки нужна была, для того чтобы исключить одну слесарную операцию, на которой нарезают резьбу.

Для нарезании резьбы вручную использовали машинный метчик т. к. применять слесарные метчики в коротком глухом отверстии было невозможно. Но применение машинных метчиков при нарезании резьбы в ручную опасно тем, что он имеет малую заходную часть, по этому метчик может не сцентрироваться произойти перекос, что может привести к дефекту резьбы, к тому же для нарезания резьбы машинным метчиком нужны усилия больше чем при нарезании слесарными метчиками. Разработанная мною конструкция даёт возможность нарезания резьбы на фрезерном обрабатывающем центре MAHO 800. Я взял за основу поворотную головку предназначавшийся для сверления отверстий, пришлось значительно увеличить в диаметре шпиндель поворотной головки, чтобы туда можно было разместить конструктивные элементы, но в тоже время нельзя было увеличивать межосевое расстояние т. к. это бы привело к увеличению габаритных размеров головки. По этому пришлось поменять переднюю опору в связи с увеличением диаметра шпинделя, а вот посадочный диаметр зубчатого колеса остался прежним, а заднюю опору оставил без изменений. Головка имеет на шпинделе компенсатор типа трещотка, которая в случае заклинивании метчика будет проворачиваться, что не даст испортить резьбу и метчик. Плюс к этому есть еще у головки выдвижной шпиндель, который компенсирует движение подачи по оси как в одну сторону, так и другую, что практически полностью исключает заклинивание резьбы во время обработки.

Поворотная головка крепиться к шпинделю фрезерного станка за штревель, который шпиндель втягивает. А базируется головка по двум отверстиям, в которые входят конические фиксаторы, и по двум фиксатором которые входят в два отверстия шпинделя станка. Крутящий момент от шпинделя головка получает через оправку, в которой есть два паза, за которые головку вращает шпиндель. Оправка в головке сидит на двух радиально опорных подшипниках. От оправки крутящий момент передается водило, которое сидит на шестерне. Шестерня передает крутящий момент под углом 90 градусов на зубчатое колесо, которое сидит на шпинделе. Шпиндель имеет две опоры, в передней опоре стоит игольчатый подшипник ГОСТ 4657-82 обозначение 4024105, в задней два радиально упорных подшипника ГОСТ 831-75 обозначение 36202. Со шпинделя крутящий момент передается на водило через шлицевое соединение, а с водила на шарик, который передает вращение на корпус патрона с корпуса через квадратное отверстие на инструмент, а базируют инструмент прижимные шарики находящихся на втулке.

Принцип работы компенсирующих устройств.

Поворотная головка имеет компенсацию движений, как от крутящего момента, так и в осевом направлении.

Компенсация крутящего момента необходима на тот случай, когда заклинит метчик, так как крутящий момент, подаваемый со шпинделя достаточно большой по этому, если его не компенсировать метчик просто сорвет резьбу и возможно испортится инструмент. Для компенсации крутящего момента служит механизм типа трещотка.

Принцип работы трещотки.

Со шпинделя на водило передаётся крутящий момент, а с водила на шарик который находится в отверстии корпуса. Шарик прижимается к водилу и корпусу патрона втулкой, которая находится под действием набора тарельчатых пружин. Когда крутящий момент превышает допустимый, шарик вытесняет втулку и сам выходит из отверстия корпуса. Корпус останавливается, а водило с шариками обкатываются по нему до тех пор, пока крутящий момент не станет допустимым. Допустимый момент можно регулировать с помощью гайки, которая натягивает набор тарельчатых пружин. Но для нарезании резьбы недостаточно компенсировать один лишь крутящий момент ведь обрабатывающий центр еще и включает подачу, которую тоже необходимо компенсировать.

Принцип работы осевого компенсатора.

Если заклинил метчик и шпиндель продолжает подавать в лево тогда метчик будет жать на корпус патрона а корпус будет давить на гайку которая будет сжимать пружину по большему диаметру пока не закончится подача. Теперь рассмотрим тот случай, когда метчик заклинил на выходе, то есть застрял в отверстии. Шпиндель уходит в право метчик остается на месте через крепящие шарики корпус будет увлекаться за метчиком сжимая с другого конца корпуса пружину.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 3 Модель поворотной головки

2.1.2 Расчет на прочность шпинделя

Расчет прочности шпинделя в опасном сечении.

Для расчета максимального крутящего момента нужно учитывать тот фактор, что при работе поворотной головки предназначенной для нарезания резьбы, в её конструкции предусмотрен компенсатор, типа трещотка, который при заклинивании инструмента, при определенном крутящем моменте, срабатывает трещотка. По этому будем считать, что крутящий момент будет возрастать до тех пор, рока не сработает трещотка.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,1)

Мкр=Мтр=10 Н·м

Для конической передачи

Окружная сила

Рокр=2М/d=2·10/0.032=625Н (2,2)

Где М - крутящий момент, d - диаметр вала на который сажается зубчатое колесо.

Найдем осевую составляющую

Росев=Рокр·tg α·sin δ=625·tg20·sin33=123,8H (2,3)

Где Рокр- окружная сила, α- угол профиля, δ- угол спирали в середине зубчатого венца

Радиальная составляющая

Рr=Pокр·tgα·cosδ=625·tg20·cos33=190,7H (2,4)

Построим эпюры растяжений и крутящих моментов

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.1 Эпюра изгибающих моментов

Построим эпюры изгибающих моментов.

Так как в передней опоре стоит игольчатый подшипник, а в задней два радиально упорных, нужно считать что шпиндель (далее в расчетах будем называть его – балкой не равного сечения находящейся в заделке где запрещается прогиб в месте стояния подшипников т. е. с двух сторон. По этому система получается статически неопределимая 2-а раза.

Все расчеты буду делать в приложении MathCAD

Построим исходную систему

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.2 Эпюра изгибающих моментов

От исходной системы переходим к основной системе, откидываем одну опору и заменяем её силами. Построим эпюру изгибающих моментов, и эпюры моментов от ед. силы и ед. момента.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.3 Эпюра изгибающих моментов

Составим систему уравнений

X1×d11+X3×d13+D1F=0 (2,5)

X1×d31+X3×d33+D3F=0

Где d11,d33,d13=d31 - перемещения найдем перемножая единичные эпюры друг на друга (все размеры в метрах).

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.(2,6)

Где k - коэффициент учитывающий диаметры сечений вала, Пользуясь формулой Симпсона для нахождения d11,d33,d13=d31

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Зная единичные перемещения от единичного вектора d11, еденичного вектора и единичного момента d13, единичного момента d33, единичного вектора и грузовой эпюры D1F, единичного момента и грузовой эпюры D3F найдем силы приложенные в точке где мы убрали опору для раскрытия статической неопределимости. Для этого подставим d11 d13 d33 D3F D1F в систему уравнений (1)

X1×d11+X3×d13+D1F=0 (2,6)

X1×d31+X3×d33+D3F=0

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Сократим на Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. тогда получится

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Найдем из этого уравнения Х1 и Х3

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

X1=14,998H

X2=0.62 Н×м

Построим эпюру с учетом этих сил

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.4 Эпюра изгибающих моментов

Построим эпюры от крутящего момента и определим 2-ю статическую неопределимость

Построим эпюру изгибающих моментов, и эпюры моментов от ед. силы и ед. момента.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис. 2.5 Эпюра изгибающих моментов

Составим систему уравнений

X2×d22+X4×d24+D2F=0 (2,7)

X2×d41+X4×d44+D4F=0

Пользуясь формулой Симпсона для нахождения d22,d44,d24=d42

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Зная единичные перемещения от единичного вектора d22, еденичного вектора и единичного момента d24, единичного момента d44, единичного вектора и грузовой эпюры D2F, единичного момента и грузовой эпюры D4F найдем силы приложенные в точке где мы убрали опору для раскрытия статической неопределимости. Для этого подставим d22 d24 d44 D4F D2F в систему уравнений (2)

X2×d22+X4×d24+D2F=0 (2,7)

X2×d41+X4×d44+D4F=0

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Сократим на Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. тогда получится

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Найдем из этого уравнения Х2 и Х4

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Построим эпюру с учетом этих сил

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.6 Эпюра изгибающих моментов

Все сечения вала испытывают плосконапряженное состояние, найдем сечение с максимальным напряжением для этого необходимо найти эквивалентный момент.

Эквивалентный момент по третьей гипотезе прочности равен

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,8)

Судя по эпюрам нас будет интересовать 2-а наиболее нагруженных сечения:

1 сечение возле заделки

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

2 сечение, где находиться шпонка

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Как видно из выше приведенных расчетов максимальный момент будет в первом сечении, по этому найдем максимальное напряжение именно для этого сечения.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,9)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.м3

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Сравним максимальное напряжение с допустимым, с учетом динамики.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,10)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Условие прочности в опасном сечении соблюдается.

2.1.3 Последовательность расчета пружин сжатия

Исходными величинами для определения размеров пружин являются силы Р1 и Р2, рабочий ход h, наибольшая скорость V0 перемещения подвижного конца пружины при нагружении или лил при разгрузке, заданная выносливость N и наружный диаметр пружины D (предварительный). Если задана только сила Р2, то вместо рабочего хода h назначают прогиб F2 соответствующей заданной силе.

С учетом заданной выносливости N предварительно определяют принадлежность пружины к соответствующему классу по таблице 116.

По заданной силе Р2 и крайним значениям инерционного зазора δ по формуле (1) вычисляют граничные значения силы Р3.

По вычисленным величинам Р3, пользуясь таблицей 117, предварительно определяют принадлежность пружины к соответствующему разряду в выбранном классе.

По таблице 120 параметров пружин в соответствии со стандартом отыскивают строчку, в которой наружный диаметр витка близко совпадает с предварительно заданным значением D. Из этой же строки берут соответствующие величины Р3 и диаметр проволоки d.

По таблице 117 определяют напряжения τ3 вычисляют с учетом временного сопротивления σв по ГОСТ 9389-75

По полученным значениям Р3 и τ3, а также по заданной силе Р2 по формуле (2) находят критическую скорость Vкр и отношение Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., с помощью которого проверяют принадлежность пружины к предварительно установленному классу. Несоблюдения условия Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. для пружин 1 и 2 классов означает, что при скорости V0 выносливость, обусловленная в таблице 116, может быть не обеспечена. Тогда пружина должна быть отнесена к последующему низшему классу или должны быть изменены исходные условия с таким расчетом, чтобы после повторных вычислений в указанном порядке удовлетворялось требование Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.. Если это выполнить нельзя, то назначают запасные комплекты пружин.

С учетом установленного класса и разряда в соответствии со стандартом по таблице 120 выбирают величины Z1 и f3, затем вычисляют размеры пружины.

Расчет первой пружины

Сила пружины при предварительном перемещении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Сила пружины при рабочем перемещении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Рабочий ход - Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении и разгружении

Примем подачу метчика S=3мм/об.

Обороты шпинделя n=1.5об/с.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,1)

Выносливость N - число циклов до разрушения

N=5·106 (3,2)

Наружный диаметр пружины D=22.

Относительный инерционный зазор пружины сжатия δ = 0.01

Сила пружины при наибольшем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,3)

силу Р3 уточняем по таблице 120, Р3=115,758Н, диаметр проволоки d=2мм, жесткость одного витка Z1=19.620Н, наибольший прогиб одного витка f3= 5.9, временное сопротивление, σв=2100, наибольшее напряжение при крученииЄ Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Мпа (3,4)

Критическая скорость пружины сжатия

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,5)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,6)

Условие соблюдается

Жесткость пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,7)

Число рабочих витков

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,8)

Число опорных витков Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.. Полное число витков

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,9)

Средний диаметр пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,10)

Индекс пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,11)

Предварительное перемещение

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,12)

рабочее перемещение

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,13)

Наибольшее перемещение

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,14)

Высота пружины при наибольшем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,15)

где n3=1.5 число шлифованных витков

Высота пружины при наибольшем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,16)

Высота пружины при предварительном перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,17)

Высота пружины при рабочем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,18)

Шаг пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,19)

Длина развернутой пружины ( без учета зацепов пружины растяжения)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм (3,20)

Масса пружины в КГ

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,21)

Объем W занимаемый пружиной, мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,22)

Расчет второй пружины

Сила пружины при предварительном перемещении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Сила пружины при рабочем перемещении Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле..

Рабочий ход Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении и разгружении

Примем подачу метчика S=3мм/об.

Обороты шпинделя n=1.5об/с.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,23)

Выносливость N - число циклов до разрушения таб. 116 N=5·106

Наружный диаметр пружины D=12

Относительный инерционный зазор пружины сжатия δ=0.01

Сила пружины при наибольшем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,24)

силу Р3 уточняем по таблице 120, Р3=61,120Н, диаметр проволоки d=1,2мм, жесткость одного витка Z1=16,147Н, наибольший прогиб одного витка f3= 3,645, временное сопротивление σв=2100, наибольшее напряжение при кручении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Мпа (3,25)

Критическая скорость пружины сжатия

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,26)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Условие соблюдается

Жесткость пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,27)

Число рабочих витков

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,28)

Число опорных витков Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Полное число витков

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,29)

Средний диаметр пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,30)

Индекс пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,40)

Предварительное перемещение

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,41)

рабочее перемещение

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,42)

Наибольшее перемещение

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,43)

Высота пружины при наибольшем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,44)

где n3=1.5 число шлифованных витков

Высота пружины при наибольшем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,45)

Высота пружины при предварительном перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,46)

Высота пружины при рабочем перемещении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,47)

Шаг пружины

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,48)

Длина развернутой пружины ( без учета зацепов пружины растяжения)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.мм (3,49)

Масса пружины в КГ

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,50)

Объем W занимаемый пружиной, мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,51)

2.1.4 Выбор подшипников

Для подшипников с частотой вращения кольца Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.основной характеристикой служит статическая грузоподъемность С0; при большей частоте вращения – динамическая грузоподъёмность С.

По ГОСТ 18855 – 73 динамической грузоподъёмностью радиальных и радиально – упорных подшипников называют величину постоянной радиальной нагрузки, которую группа идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом может выдержать в течение 1 млн. оборотов внутреннего кольца. Под номинальной долговечностью понимают срок службы подшипников, в течение которого не менее 90% из данной группы при одинаковых условиях должны проработать без появления признаков усталости металла.

Расчетную долговечность L в млн. оборотов или Lh в часах определяют по динамической грузоподъемности С и величине эквивалентной нагрузки Рэ.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,1)

где m=10/3 – для роликоподшипников.

Для любых подшипников

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,2)

где n – частота вращения подшипника, об/мин.

Полученный по этой формуле результат должен соответствовать долговечности редукторов 360 000 ч. – для зубчатых редукторов. Эквивалентная нагрузка РЭ для однорядных радиальных роликоподшипниках

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,3)

где X – коэффициент радиальной нагрузки X=0.56

V – Коэффициент учитывающий вращение колец. V =1

Fr – радиальная нагрузка Fr=190.7 H

Y – Коэффициент осевой нагрузки Y =2.30

Fa – Осевая нагрузка Fa = 123.8 Н

Кт – Температурный коэффициент Кт =1.05

Кб – Коэффициент безопасности Кб =1.2

C – Динамическая грузоподъёмность С=25000 Н

n – частота оборотов n = 90 об/мин

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Найдем расчетную долговечность

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,4)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Полученный по этой формуле результат соответствует долговечности 360 000 ч.

2.1.5 Расчет режимов резания

Резьба М6, Шаг 1 мм, инструмент метчик Р18.

Подача S=1мм/об

Скорость резания

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (5,1)

где Сv – постоянная величина для данных условий Сv = 64.8, d – Диаметр резьбы d = 6 мм, qv = 1.2, yv = 0.5, m = 0.9, T – Стойкость инструмента Т = 90 мин.

Поправочный коэффициент Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., где коэффициенты Кмv, Кuv, Kmv – учитывают обрабатываемый и инструментальный материалы и точность нарезаемой резьбы соответственно их значениям, приведенными в [таб. 47]

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Ранее были рассчитаны сила Pz = 1000 Н и крутящий момент М=9,164 Н·м. Определим мощность резания

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (5,2)

Расчет штучного времени для нарезания резьбы

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (5,3)

Найдем машинное время

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (5,4)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

ТВ – вспомогательное время, время на быстрое перемещение инструмента и стола

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Определим штучное время на нарезание резьбы в одном отверстии

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

В заготовке 24 отверстия тогда

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

В данном случае заготовка уже установлена по этому в данном случае машинное время равно штучному.

2.2 Проектирование плиты на стенок МАНО 800

2.2.1 Описание конструкции плиты на станок MAHO 800

Приспособление – плита предназначено для фрезерной обработки фрезы охватывающего фрезерования типа GFM на обрабатывающем центре MAHO 800.

На плиту ставятся четыре опоры, опора базируются по двум взаимно перпендикулярным шпонкам и крепятся к плите на четыре винта. К опоре крепится прижим на четыре винта, прижим можно перемещать вдоль направляющих. На прижиме есть отверстие с резьбой под болт, им перемещают и закрепляют заготовку с четырех сторон по окружности фрезы. К опоре крепится прихват и винтом прижимает заготовку к опоре. С другой стороны к опоре крепится индикаторная стойка, она служит для выверки фрезы относительно центра.

2.2.2 Прочностной расчет прижима

Прижим представляет собой изогнутый стержень с прямоугольным сечением, к нему приложена сила 5300 Н

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.1 Расчетная схема

Прижим крепится к стойке на винт и на две шпильки по этому будем считать что в этом месте у нас будет жесткая заделка.

Построим эпюру момента действующего от силы P на плечо L=30мм

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.2 Эпюра моментов

Момент получился равен Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.. Этот момент будет загибать стойку.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.3 Эпюра моментов

А сила Р будет вытягивать стойку. Построим силовую эпюру.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 2.4 Эпюра моментов

Все сечения испытывают плосконапряженное состояние, найдем сечение с максимальным напряжением для этого необходимо найти эквивалентный момент.

Эквивалентный момент по третьей гипотезе прочности равен

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2.1)

Судя по эпюрам нас будет интересовать сечение на изгибе

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

найдем максимальное напряжение именно для этого сечения.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,2) Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.м3 (2,3)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,4)

Сравним максимальное напряжение с допустимым, с учетом динамики.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (2,5)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Условие прочности в опасном сечении соблюдается.

2.2.3 Расчет сил зажима

В процессе обработки заготовки на нее действует система сил. С одной стороны действуют составляющие силы резания, которые стремятся нарушить ориентацию заготовки, с другой - силы зажима, препятствующие этому. Из условия равновесия этих сил и с учетом коэффициента запаса, определяется необходимое усилие зажима. При проектировании приспособления необходимо разработать схему закрепления используя следующее правила: - схема закрепления, приложенные усилия, не должны нарушать ориентацию детали. - не должно возникать деформаций детали и элементов приспособления, приводящих к уменьшению точности обработки, или повреждению ее поверхности. - по возможности использовать силы резания для закрепления детали. Так как сила резания и сила закрепления имеют случайный характер и их действительные значение зависят от целого ряда факторов. С целью исключения влияния этих факторов на показатели надежности закрепления в расчеты вводится коэффициент запаса.

К=К0*К1*К2*К3*К4*К5*К6 (35) (3,1)

К0=1.5 - гарантированный коэффициент запаса.

К1 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки.

при чистовой - К1=1.0.

К2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления инструмента. (См. таблицу).

Значение коэффициента К2

--------------------------------------------------
Метод обработки | Материал заготовки | Составляющая силы резания | Коэффициент К2 |
---------------------------------------------------------
Черновая обработка | Сталь | Pz | 1.0 |
---------------------------------------------------------
Py | 1.4 |
---------------------------------------------------------
Чугун | Pz | 1.0 |
---------------------------------------------------------
Py | 1.2 |
---------------------------------------------------------
Чистовая обработка | Сталь | Pz | 1.0 |
---------------------------------------------------------
Py | 1.05 |
---------------------------------------------------------
Чугун | Pz | 1.05 |
---------------------------------------------------------
Py | 1.4 |
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------

К2=1,05 для силы Ро и М

Где Ро – осевая сила

М – момент

К3 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании.

К3=1.2 - при прерывистом резании

К4 - коэффициент, характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом.

Для механизированных приборов К4=1,0.

К5 - коэффициент, характеризующий разброс усилий рабочего на рукоятке немеханизированного зажимного механизма (эргономический).

К5=1 - для механизированного зажима.

К6 - коэффициент, учитывающий случайность площади соприкосновения опорных поверхностей с базовыми.

К6=1.2 - при базировании плоскости по штыри.

С учетом сказанного расчетная сила резания :

Pо расч.=К*М.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

при сверлении технологических отверстий

Сила Ро при сверлении

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,2)

крутящий момент М рассчитывается

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,3)

Найдем значения коэффициентов и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении

См=0,041 qм=2,0 YМ=0,7 СР=143 qp=1.0 yp=0.8

D – диаметр отверстия (D=14).

Коэффициент - Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. учитывающий механические свойства обрабатываемого материала.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,4)

Зная все необходимые коэффициенты найдем значения силы Ро и крутящего момента М

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,5)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,6)

РО расчит = РО·К=18·1,512=27,216кНт (3,7)

Приложенные к заготовке силы должны предотвратить возможный отрыв заготовки от установочных элементов, сдвиг или поворот ее под действием сил резания и обеспечить надежное закрепление в течение всего времени обработки. Силы зажима не следует завышать, так как при этом увеличивается деформация заготовки в местах приложения сил, а также размеры, масса и стоимость зажимных устройств и всего приспособления. Занижение сил зажима недопустимо, поскольку не будет обеспечен надежный зажим заготовок. Поэтому при проектировании станочных приспособлений силы закрепления рассчитывают; их расчетные величины являются основой для прочностных расчетов элементов зажимных устройств и силовых приводов с требуемыми характеристиками. Расчет сил закрепления обычно направлен на обеспечение равновесия заготовки под действием приложенных к ней внешних сил. Внешними силами являются силы резания, силы закрепления, реакции опор и силы трения. Поэтому для расчета нужно знать условия обработки в проектируемом приспособлении: величину, направление и место приложения сил резания, сдвигающих заготовку, а также определить схему базирования и закрепления для нахождения места приложения сил закрепления и сил трения, препятствующих сдвигу заготовки. Величину сил резания и их моментов определяют по формулам теории резания или по данным нормативных справочников, исходя из твердости обрабатываемого материала, режимов резания, геометрии режущих инструментов и других факторов. При этом учитывают наиболее неблагоприятные условия обработки, когда силы резания будут максимальными.

Условия равновесия произвольной пространственной системы сил

В общем случае условия равновесия произвольной пространственной системы сил выражаются системой уравнений:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,8)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

т. е. необходимыми и достаточными условиями равновесия являются равенства нулю сумм всех сил на 3 координатные оси сумм моментов всех сил относительно тех же осей.

Трение скольжение. Явление самозаклинивания.

Проиллюстрировать действие сил трения можно с помощью следующего опыта. Тело приводится в движение по горизонтальной плоскости посредством сдвигающей силы P, значение которой монотонно возрастает, начиная с нуля. Сила, препятствующая скольжению, это и есть сила трения. Опыт показывает, что скольжение начинается только по достижении некоторого предельного значения сдвигающей нагрузки, т. е. при условии P > Pпред.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

При P ≤ Pпред. Тело остается неподвижным.

Так были получены общие закономерности, которым подчиняются трение скольжения (законы Кулона):

1. Сила трения скольжения в покое численно равна сдвигающей силе, противоположна ей по направлению, но не может превысить некоторой предельной величины, т. е. изменяется в пределах

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,9)

2. Значение предельной силы трения прямо пропорционально нормальной реакции:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,10)

где ƒ0– так называемый коэффициент трения скольжения в покое.

Представление о величине коэффициента ƒ0 дают следующие данные: при трении стали по стали (без смазки) ƒ0 =0,20…0,30.

Величина коэффициента зависит от качества обработки трущихся поверхностей, их твердости, наличия или отсутствия смазки, качества смазки и многих других факторов.

3. Сила трения скольжения при движении направлена в сторону, противоположную скорости, и ее значение пропорционально нормальной реакции:

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,11)

где коэффициент трения скольжения при движении. Этот коэффициент зависит от той же совокупности факторов, что и ƒ0, кроме того, от скорости движения. Обычно с увеличением скорости величина ƒ сначала убывает, а затем сохраняет почти постоянное значение или возрастает

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 3.1 Расчетная схема

На рисунке показана схема расположения сил при сверлении технологических отверстий в заготовке.

Будем рассматривать эту систему как сумму двух плоских систем.

перенесем силу Ро на линию АБ но от этой силы останется момент который будет равен Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рис 3.2 Расчетная схема

Составим систему уравнений.

Учитывая, что в данном случае прижимные силы будут необходимы только где реакция N будет отрицательной.

При условии Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,8)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

отсюда легко найти N1 и N2

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Результаты означают, что в первой опоре дополнительные силы прижима не нужны, а второй требуется сила F2=-N чтобы прижать заготовку.

Но это мы нашли силу прижима для крепления заготовки на мнимой опоре на самом деле опоры будет две и силы прижима распределятся на них, в лучшем случае равномерно на обе опоры в худшем вся нагрузка ляжет на одну опору. В данной конструкции прижимать фрезу будут болты, т. е. по расчетам получается что нагрузку в 5,3 кН будут держать резьбовые соединения, что вполне допустимо. Теперь рассмотрим, как будет действовать крутящий момент на заготовку. Определим силы трения в опорах А и Б, ведь именно они будут препятствовать сдвигу заготовки. У нас в первой опоре получилось значение 33,07, кН но так как мы брали мнимую опору на самом деле их две и по этому силы распределятся на эти опоры. Но в этом случае можно предположить что они разделятся примерно одинаково ведь обработка будет вестись на небольшом участке примерно по средине.

Силы трения будут равны

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (3,11)

Крутящий момент М равен 88,2 Н·м он достаточно мал по этому в данном случае им можно пренебречь по этому делаем вывод, что такое закрепление заготовки для сверления в ней отверстий вполне допустимо.

2.2.4 Расчет режимов резания

Скорость резания

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,1)

Сv=313 qv=0.65 Xv=0.32 yv=0.28 uv=0.18 pv=0.23 m=0.5 t=20мм B=12мм Т=60мин s=0.06

Поправочный коэффициент Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле., где коэффициенты Кмv, Кuv, Kmv – учитывают обрабатываемый и инструментальный материалы. Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,2)

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,3)

частота вращения фрезы будет находиться из выражения

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,4)

Сила резания

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле. (4,5)

Где Ср=12,5 xp=0.85 yp=0.75 up=1.0 wp=0 qp=0.73

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Объём одного кармана V=17510 мм3

Площадь среза концевой фрезой A=t×B=20×12=240 мм2

Длина пути которое нужно пройти фрезе Рисунок убран из работы и доступен только в оригинальном файле.

Подача на зуб фрезы

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Совершенствование технологического процесса изготовления фрез". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 525

Другие дипломные работы по специальности "Промышленность, производство":

Технология и организация производства молока

Смотреть работу >>

Изготовление фужера 150 мл методом литья под давлением

Смотреть работу >>

Расчет и конструирование лифтов и комплектующего их оборудования

Смотреть работу >>

Выбор электродвигателя установки и его назначение

Смотреть работу >>

Техническое обслуживание и ремонт холодильного шкафа ШХ-0,8 м

Смотреть работу >>