МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Механический факультет

Кафедра МС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине “Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов”

на тему: Разработка автоматической линии для обработки детали типа «Вал-червяк»

ПК 08.6.090203.50.00.000 ПЗ
Выполнил

ст. гр. МС-04н А.И. Горобец

Принял Л.П. Калафатова

Нормоконтроль В.В. Гусев
Донецк 2008




РЕФЕРАТ
Работа содержит: страниц 47, таблиц  10 , источников 5, рисунков 8, приложений 12.

Объект проектирования: автоматическая линия для изготовления детали типа вал-червяк.

Цель работы: закрепить знания, полученные при изучении курса «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов», приобрести навыки проектирования автоматических линий.

ПЕРЕХОД, ПОЗИЦИЯ, ПОТЕРИ ВНЕЦИКЛОВЫЕ, СТАНКИ ДУБЛЕРЫ, АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ, ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ, АГРЕГАТНЫЙ СТАНОК, СИЛОВАЯ ГОЛОВКА, ФРЕЗЕРНАЯ НАСАДКА, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ.




Задание

Разработать компоновочную схему автоматической линии для изготовления детали типа вал. Рассчитать экономические показатели выбранной линии.

Спроектировать агрегатный станок для фрезерования шпоночного паза.

Исходными данными к курсовому проекту является заданная производительность изготовления детали в условиях автоматизированного производства равная 365шт./смену и чертеж детали представленный в приложении А.


Содержание
Введение

1 Анализ технологичности конструкции детали

2 Технологический процесс изготовления детали для неавтоматезированого производства

3 Расчет технологической производительности процесса

4 Анализ базового операционного процесса по критерию обеспечения заданной сменной производительности

5 Уточненный расчет производительности автоматической линии

6 Выбор транспортно-загрузочной системы

7 Расчет затрат для выбранных вариантов автоматических линий

8 Описание работы спроектированной АЛ

9 Описание конструкции и работы станка

10 Определение режимов обработки

11 Определение усилий и мощности резания

12 Кинематический расчет фрезерной насадки

13 Расчет прогиба шпинделя

14 Расчет жесткости опор качения

15 Расчет жесткости шпинделя

16 Динамический расчет шпиндельного узла

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А Чертеж детали

Приложение Б Карты наладок

Приложение В Чертеж автоматической линии

Приложение Г Циклограмма работы автоматической линии

Приложение Д Чертеж агрегатного станка

Приложение Е Чертеж фрезерной насадки




ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация производственных процессов всегда являлась одним из важнейших направлений развития НТП. В развитых странах в настоящее время автоматизация занимает ведущее место в развитии промышленности, причем наблюдается тенденция к все растущей её глобальности. Несмотря на капитальные затраты, связанные с автоматизацией, она позволяет освободить гораздо больше средств за счет повышения производительности и экономии живого труда. Автоматизация дает толчок в развитии важнейших отраслей промышленности, позволяет снизить себестоимость их продукции.

Курс «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» является основой для изучения процесса проектирования автоматических линий. Его изучение является важным этапом подготовки инженеров-механиков.




1 Анализ технологичности конструкции детали
Деталь (рис. 2.1) является валом-червяком с хвостовиком для соединения с двигателем посредством муфты, с шейками, которые являются посадочными поверхностями для подшипников и с шейкой под уплотнительное маслоудерживающее кольцо. Это накладывает высокие требования к параметрам качества поверхностей цапф: шероховатость цапф под подшипники  достигает величины Ra 0,63; под маслоудерживающее кольцо -  Ra 0,32 мкм, отклонения формы поверхностей под подшипники контролируются в двух плоскостях: радиальное биение цапф, которое не должно превышать 20 мкм и торцевое биение цапф – до 16 мкм. Центрирование вала и ступицы муфты осуществляется скользящей посадкой, крутящий момент передается с помощью шпоночного соединения. Это накладывает дополнительные требования к этой поверхности (шероховатость Ra 1,6 мкм), которая выполнена по 6 квалитету; радиальное биение хвостовика не должно превышать 20 мкм. Так как обработка цапф предусматривает шлифование и полирование, на валу предусмотрены канавки для выхода шлифовального круга, выполненные по наружнему цилиндру и торцу ГОСТ 8820-69 исп.4.

Поскольку для конструкторской базы принята ось детали (прил. А), то для механической обработки детали целесообразно использовать технологические центровые отверстия В4 ГОСТ 14034-74, которые будут являться технологической  и измерительной базами. На валу выполнен паз, который производится врезанием концевой фрезы и продольным фрезерованием, что нетехнологично. Технологичным является выполнение сегментного шпоночного паза дисковыми фрезами, но в этом случае уменьшается сечение вала, что снижает его долговечность, поэтому выполнение данного шпоночного паза необходимо с такой конфигурацией, которая показана на чертеже.

Для установки подшипников, ступицы муфты, предусмотрены заходные фаски 2,5х45⁰. Для исключения травматизма острые кромки притуплены фасками 1х45⁰.

 В качестве материала из которого изготовлен вал принята конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-88 c содержанием углерода 0,45%. Для повышения износостойкости вала в качестве термообработки принята закалка зубьев на установке ТВЧ.

 Для контроля допуска на погрешность направления зубьев вала допускается заменить его проверкой пятна контакта с сопряженным колесом. При чем пятно контакта по высоте - не менее 40%.

Определим жесткость детали используя отношение длины к приведенному диаметру.

Вал является жестким, так как отношение длины к диаметру , что меньше 12. Поэтому при механической обработке детали можно назначать интенсивные режимы резания.

 Таким образом, конструкция детали является технологичной.


2 Технологический процесс изготовления детали для неавтоматизированного производства


Рисунок 2.1- Изготавливаемая деталь
На рисунке 2.1 указаны позиции обрабатываемых поверхностей. Далее приведем технологический процесс обработки детали в условиях неавтоматизированного производства.

005 Заготовительная

010Термическая (улучшение)

020 Фрезерно-центровальная

А. Установить и снять заготовку

1. Фрезеровать торцы поверхность 1, 25

2. Сверлить центровочные отверстия

030 Токарно-винторезная

А. Установить и снять заготовку

1. Точить поверхность 7 начерно

2. Точить поверхность 3 начерно

3. Точить поверхность 9 начерно

Б. Переустановить заготовку

4. Точить поверхность 23 начерно

5. Точить поверхность 15 начерно

6. Точить поверхность 19 начерно

7. Точить поверхность 11 начерно

040 Токарно-винторезная

А. Установить и снять заготовку

1. Точить поверхность 3 и торец поверхность 5 начисто

2. Точить фаску поверхность 2

3. Точить фаску поверхность 6

4. Точить канавку поверхность 4

Б. Переустановить заготовку

5. Точить поверхность 23 и торец поверхность 21 начисто

6. Точить поверхность 19 и торец поверхность 17 начисто

7. Точить поверхность 15 и торец поверхность 13 начисто

8. Точить фаску поверхность 24

9. Точить фаску поверхность 16

10. Точить фаску поверхность 12

11. Точить фаску поверхность 20

12. Точить канавку поверхность 22

13. Точить канавку поверхность 18

14. Точить канавку поверхность 14

050 Вертикально-фрезерная

А. Установить и снять заготовку

1. Фрезеровать шпоночный паз поверхность 26

060 Универсально-фрезерная

А. Установить и снять заготовку

1. Фрезеровать зубья предварительно

2. Фрезеровать зубья начисто

070 Термическая (ТВЧ)

080 Круглошлифовальная

А. Установить и снять заготовку

1.Шлифовать поверхность 3 предварительно

Б. Переустановить заготовку

2. Шлифовать поверхность 23 предварительно

3. Шлифовать поверхность 19 предварительно

4. Шлифовать поверхность 15 предварительно

090 Круглошлифовальная

А. Установить и снять заготовку

1.Шлифовать поверхность 3 окончательно

Б. Переустановить заготовку

2. Шлифовать поверхность 23 окончательно

3. Шлифовать поверхность 19 окончательно

4. Шлифовать поверхность 15 окончательно

100 Червячно-шлифовальная

А. Установить и снять заготовку

1.Шлифовать зубья

110 Контрольная
На основании базового техпроцесса обработки произведем расчет машинного времени обработки каждой конкретной поверхности и результат занесем в таблицу 2.1.

Наименование рабочей операции	Наименование холостой (обеспечивающей) операции
010 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
020 Токарно-винторезная	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
030  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

п\п	Наименование инструмента	, мин	, мин	, мин	, мин	, мин
1	Фреза торцовая Т5К10	0,22	180	5	0,12	0,0063х2
2	Сверло центровочное Р18	0,08	25	1	0,12	0,0036х2
3	Резец Т5К10 (установ А, черновая обработка)	0,54	60	1,5	0,2	0,0153
4	Резец Т5К10 (установ А, черновая обработка)	0,94	60	1,5	0,2	0,0266х2
5	Резец Т5К10 (установ Б, черновая обработка)	0,7	60	1,5	0,2	0,0198
6	Резец Т5К10 (установ А, чистовая обработка)	0,2	60	3,0	0,18	0,0106
7	Резец Т5К10 (установ Б, чистовая обработка)	0,55	60	3,0	0,18	0,0292
8	Фреза концевая Р18	0,35	80	1,0	0,27	0,0056

п\п	Наименование инструмента	, мин	, мин	, мин	, мин	, мин
1	Фреза торцовая Т5К10	0,22	180	5	0,12	0,0063х2
2	Сверло центровочное Р18	0,08	25	1	0,12	0,0036х2
3	Резцы Т5К10 (установ А, черновая обработка, многорезцовая наладка)	0,74	60	1,5	0,2	0,021
4	Резцы Т5К10 (установ А, черновая обработка, многорезцовая наладка)	0,74	60	1,5	0,2	0,021
5	Резец Т5К10 (установ Б, черновая обработка)	0,7	60	1,5	0,2	0,0198
6	Резец Т5К10 (установ А, чистовая обработка)	0,2	60	3,0	0,18	0,0106
7	Резец Т5К10 (установ Б, чистовая обработка)	0,55	60	3,0	0,18	0,0292
8	Фреза концевая Р18	0,35	80	1,0	0,27	0,0056

Операция	Наименование механизма		Время простоев на 100 мин. , мин	Время работы j-ого нормализованного узла , мин	Простои конкретных механизмов , мин
Фрезерно-центровальная	Узел подачи и зажима		0,55	0,3	0,00165
	Фрезерная бабка		0,04	0,22	0,00009
	Сверлильная бабка		0,03	0,08	0,00002
	Гидравлическое оборудование		0,2	0,3	0,0006
	Электрооборудование		0,5	0,3	0,0015
	Система охлаждения		0,08	0,3	0,00024
	Транспортер стружки		0,24	0,3	0,00072
Токарная  черновая Установ А	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,54	0,00297
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,54	0,00097
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,08	0,000056
	Узел продольных суппортов		0,06	0,54	0,000324
	Гидравлическое оборудование		0,20	0,54	0,00108
	Электрооборудование		1,43	0,54	0,007728
	Система охлаждения		0,08	0,54	0,000432
	Транспортер стружки		0,24	0,54	0,001296
Токарная  черновая Установ А (Х2)	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,94	0,00517х2
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,94	0,001692х2
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,15	0,000105х2
	Узел продольных суппортов		0,06	0,94	0,000564х2
	Гидравлическое оборудование		0,20	0,94	0,00188х2
	Электрооборудование		1,43	0,94	0,013442х2
	Система охлаждения		0,08	0,94	0,000752х2
	Транспортер стружки		0,24	0,94	0,002256х2
Токарная черновая Установ Б	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,7	0,00385
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,7	0,00126
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,1	0,00007
	Узел продольных суппортов		0,06	0,7	0,00042
	Гидравлическое оборудование		0,2	0,7	0,0014
	Электрооборудование		1,43	0,7	0,01001
	Система охлаждения		0,08	0,7	0,00056
	Транспортер стружки		0,24	0,7	0,00168
Токарная чистовая Установ А	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,2	0,0011
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,2	0,00036
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,03	0,000021
	Узел продольных суппортов		0,06	0,2	0,00012
	Гидравлическое оборудование		0,2	0,2	0,0004
	Электрооборудование		1,43	0,2	0,00286
	Система охлаждения		0,08	0,2	0,00016
	Транспортер стружки		0,24	0,2	0,00048
Токарная чистовая Установ А		Узел подачи и закрепления заготовки	0,55	0,55		0,003025
		Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения	0,18	0,55		0,00099
		Узел поперечных суппортов	0,07	0,08		0,000056
		Узел продольных суппортов	0,06	0,55		0,00033
		Гидравлическое оборудование	0,2	0,55		0,0011
		Электрооборудование	1,43	0,55		0,007865
		Система охлаждения	0,08	0,55		0,00044
		Транспортер стружки	0,24	0,55		0,00132
Вертикально-фрезерная	Узел подачи и зажима		0,55	0,35	0,00195
	Фрезерная  бабка		0,04	0,35	0,00021
	Силовой стол с гидроприводом		0,24	0,35	0,000805
	Электрооборудование		1,43	0,35	0,005005
	Система охлаждения		0,08	0,35	0,00028
	Транспортер стружки		0,24	0,35	0,00084
					0,121

Операция	Наименование механизма		Время простоев на 100 мин. , мин	Время работы j-ого нормализованного узла , мин	Простои конкретных механизмов , мин
Фрезерно-центровальная	Узел подачи и зажима		0,55	0,3	0,00165
	Фрезерная бабка		0,04	0,22	0,00009
	Сверлильная бабка		0,03	0,08	0,00002
	Гидравлическое оборудование		0,2	0,3	0,0006
	Электрооборудование		0,5	0,3	0,0015
	Система охлаждения		0,08	0,3	0,00024
	Транспортер стружки		0,24	0,3	0,00072
Токарная  черновая Установ А многорезц. (Х2)	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,47	0,002585х2
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,47	0,000846х2
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,07	0,000005х2
	Узел продольных суппортов		0,06	0,47	0,000282х2
	Гидравлическое оборудование		0,20	0,47	0,00094х2
	Электрооборудование		1,43	0,47	0,006721х2
	Система охлаждения		0,08	0,47	0,000376х2
	Транспортер стружки		0,24	0,47	0,001128х2
Токарная черновая Установ Б	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,7	0,00385
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,7	0,00126
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,1	0,00007
	Узел продольных суппортов		0,06	0,7	0,00042
	Гидравлическое оборудование		0,2	0,7	0,0014
	Электрооборудование		1,43	0,7	0,01001
	Система охлаждения		0,08	0,7	0,00056
	Транспортер стружки		0,24	0,7	0,00168
Токарная чистовая Установ А	Узел подачи и закрепления заготовки		0,55	0,2	0,0011
	Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения		0,18	0,2	0,00036
	Узел поперечных суппортов		0,07	0,03	0,000021
	Узел продольных суппортов		0,06	0,2	0,00012
	Гидравлическое оборудование		0,2	0,2	0,0004
	Электрооборудование		1,43	0,2	0,00286
	Система охлаждения		0,08	0,2	0,00016
	Транспортер стружки		0,24	0,2	0,00048
Токарная чистовая Установ А		Узел подачи и закрепления заготовки	0,55	0,55		0,003025
		Шпиндельный блок с механизмом фиксации и приводом вращения	0,18	0,55		0,00099
		Узел поперечных суппортов	0,07	0,08		0,000056
		Узел продольных суппортов	0,06	0,55		0,00033
		Гидравлическое оборудование	0,2	0,55		0,0011
		Электрооборудование	1,43	0,55		0,007865
		Система охлаждения	0,08	0,55		0,00044
		Транспортер стружки	0,24	0,55		0,00132
Вертикально-фрезерная	Узел подачи и зажима		0,55	0,35	0,00195
	Фрезерная  бабка		0,04	0,35	0,00021
	Силовой стол с гидроприводом		0,24	0,35	0,000805
	Электрооборудование		1,43	0,35	0,005005
	Система охлаждения		0,08	0,35	0,00028
	Транспортер стружки		0,24	0,35	0,00084
					0,0796

Кинематическая схема насадки

Исходя из условия ось вращения электродвигателя горизонтальная, а ось вращения фрезы – вертикольна, следовательно необходимо использовать коническую передачу для изменения оси. Расчитаем передаточное число передачи:

Принимаем U=1,25

Приближенный расчет модуля передачи

Этот расчет проводят для основного выбора механических свойств материала зубчатых колес. Приближенное значение модуля определяют при усредненных параметрах для передач (мм):

Где: , [Н×мм] – крутящий момент на шестерне;

, [МПа] – предварительные допустимые напряжения при изгибе.

 Н*м

Принимаем заготовку колеса из стали 40Х, ТО – улучшение . При этом - =580 МПа

Предварительные допустимые напряжения при расчете зубьев на изгибную прочность для нереверсивных передач определяют по формуле:
 МПа

 мм

Проектный расчет зубчатых передач на контактную прочность зубьев

Диаметр наружной  делительной окружности колеса (на внешнем дополнительном конусе):
,
где  – коэффициент ширины зубчатого венца по внешнему конусному расстоянию.

 - допустимые напряжения при расчете на контактную прочность, их определяют по формуле:
,
где =710 МПа - граница контактной прочности;

 - допустимый коэффициент запаса прочности по контактным напряжениям.  - для зубчатых колес с однородной структурой материала

=1- коэффициент долговечности

МПа

 - для конічних прямозубих колес

мм

Модуль передачи определяют по расчитанному диаметру колеса, приняв  и .

мм

Полученное значение модуля округляем до стандартного мм

мм

Ширина зубчатого венца колеса:
=0,3*56=16,8мм
Принимаю мм

Основные геометрические размеры колес (рис. 12.1) определяют по формулам табл.12.1.
Таблица 12.1 - Основные размеры колес передач

Диаметры окружностей:
делительных		70/87,5
впадин		63,44/82,25
вершин		75,46/91,87
Фактический средний модуль		1,95
Межосевое (конусное) расстояние		56
Углы делительных конусов:
шестерни		38,66
колеса		51,34
Среднее конусное расстояние		47
Ширина зубчатого венца:
шестерни		18
колеса		18

Рис. 12.1 – Основные размеры конических передач
Высота зуба на торце допольнительного конуса:
=6.43 мм
Высота головки и ножки зубьев на торце дополнительного конуса:

=3,5 мм

=2,23 мм

=2,93 мм

=4,2 мм

Углы головки и ножки зубьев:

=3,58⁰

=4,29⁰

Углы конуса вершин

=42,24⁰

=54,92⁰

Углы конуса впадин

=34,37⁰

=47,05⁰

13 Расчет прогиба шпинделя
Для расчета будем использовать программу автоматического расчета прогиба шпнделя. Исходными данными расчета являются:

- номер расчетной схемы;

- составляюшие усилий резания:

·                                           P_z=2583H;

·                                           P_y=1531.5H;

·                                           P_o=369H;

- диаметр конца шпинделя Dm=70мм;

- диаметр отверстия в шпинделе Dot=17мм;

- диаметр шпинделя между опорами Dk=45мм;

- угол между усилием резания и окружным усилием Gm=0,465 Рад.

Выходными данными программы являются:

- FR1, FR2 – реакции в передней и задней опорах, Н;

- У – прогиб рабочего конца шпинделя, мкм;

- Теtа – угол поворота шпинделя в передней опоре, Рад.

После расчета программа выдала следующие значения:

FR1=4,96,17Н;

FR2=-1571,09Н;

У=35,4922мкм;

Теtа=0,00003918Рад.
14 Расчёт жёсткости опор качения
Жёсткость опоры:
 ;
где  - упругое сближение тел качения и колец подшипника, мм;

- контактные деформации на посадочных поверхностях подшипника, шпинделя и корпуса мм;

где =15,88мм – диаметр шариков шарикового радиально-упорного подшипника 36212;

К_R - вспомогательный коэффициент поддатливости, зависящий от коэффициента K_F и отношения F_r/C₀.

Определим K_F по графику (МУ№125 рис. 3.4),  зная угол контакта шарика и кольца подшипника  и отношение силы осевого предварительного натяга к статичексой грузоподъемности подшипника F_а/C₀:

Сила осевого предварительного натяга:



С₀=39300 Н; F_а/C₀=911,5/39300=0,02

K_F=0,08; F_r/C₀=4096/39300=0,05  => К_R=0,01




;
где k=0,0025 – коэффициент поддатливости;

d – диаметр внутреннего кольца подшипника, d=60 мм;

D - диаметр наружного кольца подшипника  D=110 мм;

В – ширина подшипника, В=44 мм.

Жесткость опор:

Н/мм

Н/мм

Анализируя полученные данные, делаем вывод, что хотя подшипники передней опоры более жёсткие по сравнению с подшипниками задней опоры, прогибы в передней опоре всё равно на порядок выше из-за больших сил, возникающих на торце шпинделя при фрезеровании.
15 Расчёт жёсткости шпинделя
Радиальное перемещение переднего конца шпинделя:
;


где  - перемещение, вызванное изгибом тела шпинделя;

 - перемещение, вызванное податливостью (нежёсткостью опор);

 - перемещение, вызванное сдвигом от действия поперечных сил.


Рисунок 15.1 – Перемещения переднего конца шпинделя
Применим известные формулы сопромата и пренебрегая величиной ,  которая для реальных размеров шпинделей, имеющих центральное отверстие, не превышает 3-6 процентов, запишем:


где Е – модуль упругости материала шпинделя,  Е=2*Па;

- осевые моменты инерции сечения шпинделя соответственно на консольной части и между опорами;





 и  - соответственно податливость передней и задней опор шпинделя;




 - коэффициент, учитывающий наличие в передней опоре защемляющего момента, =0,1….0,2. Принимаем  =0,15;

а – длина вылета (консольной части) шпинделя, а=64,5 мм;

l – расстояние между опорами шпинделя, l=143,5 мм;

F=P_у=1291,5 Н.

Определим оптимальную величину межопорного расстояния используя программу:

16 Динамический расчет шпиндельного узла
Для получения частотных характеристик шпиндельного узла разобъем его на участки и расчитаем их осевые моменты инерции и массу:






Рисунок 16.1 – Разбиение шпиндельного узла на участки
Используя пакет КОМПАС-3D V8 и 3D модель данного узла рассчитаем необходимые параметры:

M1 = 1,47 кг

Jx1 = 0,000915 кг*м²

M2 = 1,4 кг

Jx2 = 0,000523 кг*м²

L2=103 мм

М2_пог=1,4*1/0,103=13,56 кг*м_пог

M3 = 1,2 кг

Jx3 = 0,00109 кг*м²

M4 = 0,731 кг

Jx4 = 0,000211  кг*м²

L4=68 мм

М4_пог=0,731*1/0,068=10,63 кг*м_пог

Жесткость Cr и коэффициент демпфирования h опор (согластно пункту 14):

Cr1=360000 Н/мм

Cr2=215000 Н/мм

где =0,42 – относительное рассеивание энергии на шариковой радиально-упорной сдвоенной опоре;

а=64,5 мм – вылет;

l=143,5 мм – межопорное расстояние

h_1,2=0.18

Полученные данные заносим в программу и на основании нижеперечисленных формул получаем графики частотных характеристики узла

Передаточная функция УС шпинделя





Таким образом: податливость системы 0,8*10^-5, динамическая жесткость 2,8*10^-4 собственная частота 340 с^-1, что значительно выше рабочей частоты, равной 182 с^-1


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовом проекте исследован технологический процесс обработки детали в неавтоматизированном производстве, произведен сравнительный анализ компоновок автоматических линий,  выбран наиболее рациональный вариант автоматической линии по критерию обеспечения заданной производительности и минимума приведенных затрат, разработана и описана циклограмма работы выбранного варианта автоматической линии. Производительность скомпонованной автоматической линии с учетом внецикловых потерь составляет 386 шт/см, при этом время цикла обработки заготовки 57с.

Также был спроектирован агрегатный станок, предназначенный для фрезерования шпоночного паза. Станок компоновался из  нормализованных узлов. Произведен расчет режимов и мощности резания, по которым выбирались исполнительные узлы станка, и проводился их кинематический расчет для обеспечения требуемых режимов резания, произведен статический и динамический расчет шпиндельного узла. Результатами расчетов являются: жесткость опор качения – 360000 и 215000 н/мм; рабочий прогиб шпинделя у=7,67 мкм; податливость системы 0,8*10^-5  ; динамическая жесткость системы 2,8*1,^-4    собственная частота фрезерной головки 340 с^-1.




Список литературы

1.       Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова 4-е изд-. М.: Машиностроение, 1985.-496с.

2.       Методические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине «Теория проектирования автоматизированных станочных комплексов» №774.Сост.:Л.П. Калафатова, А. Д. Молчанов Донецк ДонНТУ 2003. 47с.

3.       Нормализованные узлы и детали агрегатных станков и автоматических линий. Каталог – справочник М.: Науч.-исслед. Ин-т информации по машиностроению 1972г

4.       Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных поцессов.-М.: Машиностроение, 1987. -288с.

5. Методические указания к самостоятельной работе над курсовым проектом по деталям машин. Раздел 3 «Эскизный проект» и «Технический проект» проектирование зубчатых и червячных передач (для студентов технических специальностей)/ Сост. В.С.Горелик, В.С.Исадченко, В.И.Проскурин и др. – Донецк: ДПИ, 1992. 84 с.