Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > автоматизация
Название:
Разработка РТК на базе вертикального консольного фрезерного станка мод. ГФ 2171 с ЧПУ и АСИ с оснащением его напольным ПР и ТНС для обработки детали типа «плита» массой до 15 кг

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: автоматизация

Цена:
0 руб



Подробное описание:

Содержание
Введение……………………………………………………………….4
1. Общая часть проекта ……………………………………………....5
1.1. Анализ работы РТК, характеристики станка, ПР и ТНС аналогичного назначения……………………………………………..5
1.1.1. Анализ работы РТК…………… ………………… ………..5
1.1.2. Анализ ТНС…………..……………………………………...5
1.1.3.Анализ конструкций ПР……………………...……………...8
1.1.4 Анализ компоновок РТК.…………………………………...10
1.1.5 Анализ характеристик станка………………………………11
1.2 Выбор и обоснование первичной характеристики РТК……...11
1.2.1 Выбор и обоснование первичной характеристики станка..11
1.2.2 Техническое описание станка………………………………11
1.2.3 Основные технические данные станка……………………..11
1.2.4 Кинематическая схема………………………………………13
1.2.5 Описание работы основных частей станка………………...15
1.2.6 Выбор и обоснование первичной характеристики робота..20
1.2.6.1 Техническое описание робота «Циклон – 5»…...……....21
1.2.7 Выбор и обоснование первичной характеристики
транспортной системы……………...…………………………………24
2. Технологическая часть проекта……………… …………………..25
2.1 Технологический маршрут обработки детали………………..25
2.2 Расчет припусков……………………………………………….26
2.3 Расчет режимов резания………………………………………...28
3. Проектирование РТК……………………………………………......31
3.1 Выбор и обоснование выбора станка, ПР и ТНС…………..…..31
3.1.1 Выбор и обоснование выбора станка……………….……....31
3.1.2 Выбор и обоснование выбора промышленного робота.…...32
3.1.3 Выбор и обоснование транспортной системы..………….…33
4. Конструкторская часть……………………………………………... 34
4.1. Расчет шпиндельного узла станка……………………………...34
4.2 Расчет редуктора привода шпиндельной головки……………..44
4.2.1 Расчет зубчатой передачи………………………….…….….44
4.2.2 Расчет вала редуктора привода шпиндельной головки…....54
4.2.3 Расчет подшипников качения………………………………..57
4.3 Расчет передачи винт – гайка качения продольного перемещения стола……………………………...............................................................59
4.4 Расчет на износ поступательных направляющих скольжения...66
5. Общие выводы по проекту…………………………………………...72
6. Литература…………………………………………………………….73
7. Приложение1………………………………………………………….75
8. Приложение2………………………………………………………….77

Введение.
Основными задачами автоматизации является рост производительности, снижение себестоимости изготовления деталей, снижение трудоемкости обработки и численности производственного персонала, повышение качества продукции и ритмичности ее выпуска, уменьшение производственной площади, и самое главное, повышение уровня техники безопасности вследствие высвобождения персонала из непосредственного участия в технологическом процессе.
Развитием автоматизации процессов машиностроения является создание и применение станков с УЧПУ, особенно многооперационных с автоматической заменой инструмента; ГАЛ для машиностроения и металлообработки; комплексов машин, оснащенных автоматическими манипуляторами, оборудование для автоматизации сборки изделий и др.
Роботизация производства, помимо перечисленных достоинств, выполняет также социальные функции: высвобождение рабочих от утомительного, монотонного, тяжелого физического труда; с вредных участков производства
Ликвидацию вредных воздействий условий производства.
По сравнению с обычными способами автоматизации механообрабатывающего производства, роботизация способствует развитию унификации средств технологического оснащения и методов управления производственными системами, способствует более широкому применению принципов типизации технологических процессов и операций; обеспечивает большую гибкость производственных систем; снижает затраты на проектирование и изготовление оборудования для автоматизированных производств, т.к. в РТК можно применять универсальные промышленные роботы, серийно выпускаемые промышленностью.

 

1. Общая часть проекта
1.1.Анализ условий работы РТК, характеристики станка, робота, и ТНС аналогичного назначения.
1.1.1. Анализ работы РТК.
Деталь, предназначенная для производства в проектируемой РТК, согласно базового технологического маршрута, имеет две фрезерные операции, выполняемые на вертикально – фрезерном станке. Для снижения себестоимости изделий следует максимально сконцентрировать технологические операции и переходы, поэтому для проектирования РТК следует применить техпроцесс, позволяющий произвести наибольшее количество однотипных деталей при наименьшей их себестоимости. Для применения в РТК целесообразно применение оборудования, оснащенного системами ЧПУ. Промышленный робот для данной РТК минимум должен иметь 4 степени подвижности, из которых 4 – поворот захватного устройства вокруг своей оси для обеспечения переустанова деталей в положение нормальное к исходному согласно маршрута механообработки.

1.1.2.Анализ транспортно – накопительных систем.
Наиболее распространены ленточные (рис.1,а) и цепные (рис.1.,б) конвейеры. Грузонесущим и тяговым органом для перемещения заготовок 3 в таких конвейерах служит лента 4 (обычно металлическая) или втулочно-роликовая цепь 7, которые натянуты на барабаны 1 или звездочки 6, смонтированные в корпусе 5. Для предотвращения их провисания предусмотрены направляющие планки 2. Такие конвейеры применяют для относительно легких заготовок 3, допускающих изнашивание поверхности из-за проскальзывания ленты (цепи) под заготовками. Кроме того, конвейеры с металлической лентой используют для транспортирования стружки .Роликовые конвейеры состоят из роликов 2, укрепленных на осях в корпусе 5 (рис1., в). Роликам сообщается вращение от привода 1 через замкнутую цепь б и звездочки 4, закрепленные на осях роликов. Перемещение заготовок 3 или приспособлений-спутников происходит под действием сил трения, возникающих между образующей роликов и заготовками, что позволяет подавать их с подпором. Ролики посажены на оси с небольшим натягом через фрикционные втулки, запрессованные в ролики, что позволяет им проскальзывать в момент нахождения под остановленными заготовками. Конвейер-распределитель состоит из корпуса 2, внутри которого на звездочках 7 натянута замкнутая цепь 8 с консольно укрепленными (через шаг) пальцами 4, перемещающими детали 3 (кольца, фланцы) по направляющей 5 (рис. 1., г). Заготовки подаются в конвейер через механизм приема 1 (с отсекателем) , а выдаются через механизмы выдачи 6. Такой конвейер применяют для распределения катящихся заготовок между параллельно действующими станками. Двухвалковые конвейеры используют для перемещения с подпором цилиндрических заготовок (рис.1.,д), например, колец, втулок, дисков. При перемещении заготовки вращаются, что позволяет применить указанные конвейеры для загрузки - выгрузки бесцентровых круглошлифовальных станков» Валковые конвейеры имеют разные исполнения в зависимости от формы валков 5. Наиболее распространенной конструкцией является конвейер с коническими валками, с углом конуса при вершине до . Вращение двум валкам, укрепленным в корпусе 4, сообщается от привода 1 через цепную передачу 2 и звездочки 6, установленные на осях валков.

рис. 1. Конвейеры непрерывного действия

Винтовые конвейеры используют для перемещения заготовок поперек и вдоль оси. В первом случае (рис. 1., е) спирали 4 винтов 5, находящихся в корыте 6, расположены так, чтобы заготовка 3 лежала между ними без перекоса. Винтам сообщается синхронное вращение от привода 7 через цепную передачу 1 и звездочки 2. Для перемещения заготовок вдоль оси винты установлены таким образом, чтобы выступы одного винта свободно входили бы во впадины другого. В этом случае заготовка перемещается по наружной поверхности спиралей между винтами. Вибрационные конвейеры используют в тех случаях, когда затруднительно перемещать заготовки 3 другими способами (например, из-за их сцепляемости). Основным недостатком указанных конвейеров является возможность вибрации соседних металлорежущих станков. Конвейер состоит из лотка 2 (рис 1., ж), пружин 1 и основания 6. Лоток получает движение от электромагнитного вибратора 4 (или от эксцентрикового механизма) с упругим звеном 5.Пневматический полусамотечный конвейер (рис. 1., з). Перемещение заготовок 3 в корпусе 4 конвейера, расположенного наклонно под углом, меньшим угла трения, осуществляется сжатым воздухом (давление 0,01 – 0,02 МПа), подаваемым через отверстия 5 или 2, просверленные под углом на опорной 4, а иногда и на боковых 1 поверхностях. Заготовки двигаются в корпусе под действием струй сжатого воздуха, образующих воздушную прослойку толщиной 0,01—0,02 мм между заготовками и поверхностью 4.Лотковые самотечные конвейеры предназначены для гравитационного перемещения заготовок качением по роликам или скольжением по наклонной (в большей части прямой) поверхности длиной 2—5 м и более (рис. 1., и, к). Угол наклона конвейеров устанавливается в зависимости от способа перемещения заготовок, их массы и материала. При перемещении деталей качением  = 5 ... (рис. 1., и), а при скатывании по роликам  = 3 ... (рис. 1., к). Для каждой конкретной заготовки и способа ее перемещения производится подбор угла наклона конвейера с учетом допустимой скорости соударения деталей, при которой на поверхности их (при ударах) не образуются дефекты в виде забоин, вмятин и пр. Конвейер для перемещения заготовок 4 качением состоит из опорной 3 и двух боковых 2 стенок (рис. 1., и). Для предотвращения самопроизвольного выпадания заготовок 4 (особенно при большом угле наклона) предусмотрена предохранительная полоса 1. В конвейерах для перемещения заготовок 4 по свободно, вращающимся роликам 6 (рис. 1., к) последние устанавливают на осях 8, укрепленных в боковых стенках 2, которые между собой жестко соединяют стяжками 7. В качестве ролика используют шарикоподшипник или два шарикоподшипника, запрессованные во втулку. Для уменьшения скорости перемещения заготовок в лотковых конвейерах, применяют амортизаторы 5, свисающие ремни, а также разные конструкции спусков.
Конвейером называют машину для непрерывного транспортирования изделий. Отличительной особенностью многих конструкций конвейеров, наряду с выполнением функций по перемещению заготовок, является возможность образования небольших межоперационных заделов, обеспечивающих независимую работу сложных станков в составе АЛ. Имеются конструкции конвейеров, которые при транспортировании производят распределение заготовок на несколько потоков.
По способу транспортирования конвейеры делят на непрерывного и прерывистого (дискретного) действия.

Пластинчатые конвейеры предназначены для перемещения в горизонтальной плоскости или с небольшим наклоном (до 35°) тяжёлых (500 кг и более) штучных грузов, крупнокусковых, в том числе острокромчатых материалов, а также грузов, нагретых до высокой температуры. Пластинчатые конвейеры, стационарные или передвижные, имеют те же основные узлы, что и ленточные конвейеры. Грузонесущий орган - металлический, реже деревянный, пластмассовый настил-полотно, состоящий из отдельных пластин, прикрепленных к 1 или 2 тяговым цепям (втулочно-роликовым). Настил может быть плоским, волнистым или коробчатого сечения, без бортов или с бортами. Тяговые цепи огибают приводные и натяжные звездочки, установленные на концах рамы. Различают пластинчатые конвейеры общего назначения (основной тип) и специальные. К последним относятся конвейеры с пространственной трассой, разливочные машины для металла, пассажирские эскалаторы и др. Скорость движения груза небольшая - 0,3- 1,0 м/сек. Для увеличения производительности конвейеры с плоским настилом дополняют неподвижными бортами. Типовые пластинчатые конвейеры имеют производительность до 2000 т/ч.
Пластинчатые конвейеры применяются для транспортирования штучных, кусковых и сыпучих грузов, в легкой промышленности œ для транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовых изделий в виде штучных изделий. Грузонесущим и тяговым органом пластинчатого конвейера является цепь, опирающаяся на направляющие и огибающая на концах конвейера приводные и
натяжные звездочки. Передача движения цепи осуществляется от приводных звездочек. Необходимое первоначальное натяжение создается натяжной станцией с помощью винтового или пружинно-винтового натяжного устройства. Привод звездочек пластинчатого конвейера состоит из электродвигателя, соединительной муфты, редуктора. Все конструктивные элементы конвейера монтируются на опорной металлоконструкции (раме) конвейера, закрепленной на фундаменте или несущих частях здания. Металлоконструкции конвейеров выполняются сварными из стандартных прокатных профилей: уголка, швеллера и т.д.

Техническая характеристика:
Высота от 0,5 м (регулируемая);
Ширина пластин до 700мм;
Привод - червячный или цилиндрический мотор-редуктор;
Длина от 2м;
Возможен реверс;

1.1.3. Анализ конструкций промышленных роботов
Модель “Циклон-5”
Основное назначение – для обслуживания кузнечно-прессового оборудования,
металлорежущих станков.
Номинальная грузоподъемность, суммарная/ на руку, кг…………………6/3
Число степеней подвижности…………………………………………….…..6
Число рук/захватов на руку…………………………………………………2/1
Тип привода………………………………………………….Пневматический
Устройство управления ……………………………Позиционное, цикловое
(ПУР – Ц, УМЦ – 20)
Число программируемых координат………………………………………..3
Способ программирования перемещений ……………………….По упорам
Емкость памяти системы, число команд…………………………………..30
Погрешность позиционирования, мм…………………………………....0,25
Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм…………………….…1500
Масса, кг………………………………………………………..…..........…540
Линейные перемещения, мм:
r (со скоростью 0,6 м/с )……………………………………………….....600
z (со скоростью 0,3 м/с )….………………………………………….……100
Угловые перемещения,
 (со скоростью 0,6 м/с)………………………….……………………….180
 (со скоростью 0,9 м/с)…………………………….………………….…...180
Страна – изготовитель СССР.

Модель RIMP – 402
Основное назначение – для обслуживания кузнечно-прессового оборудования,
металлорежущих станков.
Номинальная грузоподъемность, суммарная/ на руку, кг……………..15/5
Число степеней подвижности…………………………………….………2 - 7
Число рук/захватов на руку……………………………………….…… 1..3/1
Устройство управления ………………………………………….Позиционное
Погрешность позиционирования, мм………………………………-0,01
Масса, кг…………………………………………………………………..…250
Линейные перемещения, мм:
r (со скоростью 1 м/с)……………………………………………….……..630
z (со скоростью 0,5 м/с )….…………………………………………………160
Угловые перемещения, 
 (со скоростью 20 м/с)………………………….…………………………..180
 (со скоростью 360 м/с)………………………………..…………………180
 (со скоростью 180 м/с)………………………………..…………………180
 (со скоростью 120 м/с)……………………………..……………..……….8
Страна – изготовитель КНР

Модель ПРП – 5
Основное назначение – для автоматизации операций загрузки-разгрузки при
обслуживании прессов и другого технологического оборудования.
Номинальная грузоподъемность, суммарная на руку, кг……………..…10/5
Число степеней подвижности…………………………………………….…..4
Число рук/захватов на руку………………………………………..………2/1
Тип привода…………………………………………………...Пневматический
Устройство управления ………………………….……….……Позиционное
Число программируемых координат………………………………….……..3
Средство программирования перемещений ………...Штекерная панель
Масса,кг…………………………………………………………………….200
Линейные перемещения, мм:r (со скоростью 1 м/с )………………… 500
z (со скоростью 0,5 м/с )….……………………………………………150
Угловое перемещение,
 (со скоростью 180 м/с)………………………….………………...……….180
Страна – изготовитель СССР.
1.1.4. Анализ компоновок РТК.

рис 2. Компоновка РТК.
На рисунке 2б) изображена схема возможной компоновки робототехнического комплекса. При данном расположении робот мог бы обслуживать еще один станок находящийся параллельно имеющемуся, но тогда увеличивалось бы время обработки одной детали.
Компоновка на рисунке 2 а) изображена схема возможной компоновки, но такая схема не подходит всилу физических характеристик обрабатываемой детали
Компоновка с двумя транспортерами рис 2 в) устраивает нас по двум параметрам, во-первых для передачи с одного транспортера на станок и после обработки на следующий транспортер, который в свою очередь передает деталь на следующую обработку, а во-вторых, получается выгодно с точки зрения физико-механических свойство детали.
1.1.5. Анализ характеристик станка.
Для применения в РТК требуется использование вертикально – фрезерных консольных станков, оснащенных системами ЧПУ. К ним относятся станки моделей ГФ 2171 и 6Р13Ф3.
1.2.Выбор и обоснование первичной характеристики РТК и его составных частей - станка, ПР и ТНС.
1.2.1. Выбор и обоснование первичной характеристики станка.
Для применения в РТК предварительно выбираем станок Горьковского станкостроительного завода модели ГФ 2171, наиболее полно отвечающему высоким требованиям, предъявляемым к оборудованию, работающему в условиях автоматизированного производства.
1.2.2. Техническое описание станка.

Станок фрезерный консольный вертикальный ГФ 2171 с числовым программным управлением (ЧПУ) и автоматической сменой инструмента (АСИ) предназна¬чен для обработки разнообразных деталей сложного профиля из стали, чугуна, труднообрабатываемых и цветных металлов, главным образом, торцовыми и кон¬цевыми фрезами, сверлами в серийном и мелкосерий¬ном производствах.
Станок оснащен следящерегулируемыми электро¬приводами подач и позиционно – контурной системой ЧПУ, обеспечивающей управление перемещениями рабо¬чих органов одновременно по трем координатным осям:
- продольное перемещение стола с обрабатывае¬мой деталью - ось X;
- поперечное перемещение салазок со столом - ось У;
- вертикальное перемещение ползуна с инстру¬ментом - ось Z.
Условия эксплуатации: категория УХЛ4 по ГОСТ 15150-69.
Питающая сеть:
ток переменный трехфазный
частота тока – 50 +1 % Гц
напряжение – 380 +10 % В

1.2.3.Основные технические данные и характеристики.
Таб.1
Наименование параметров Данные
1 Класс точности станка по ГОСТ 8-82 Н
2 Размеры рабочей поверхности стола по ГОСТ 165 – 81, мм:
Длина
ширина
1600
400
3 Количество Т – образных пазов 3
4 Ширина Т – образных пазов по ГОСТ 1574-75, мм:
Центральный
крайний
18Н8
18Н11
5 Расстояние между пазами по ГОСТ 6569- 71, мм 100
6 Наибольшее перемещение стола, мм не менее:
Продольное (ось Х)
Поперечное (ось Y)
Вертикальное (установочное)
1000
400
250
7 Наибольшее перемещение ползуна (осьZ), мм, не менее 250
8 Скорость быстрого перемещения стола по оси X,Y,
Ползуна по оси Z, мм/мин 6000
9 Конец шпинделя с конусностью 7:24 по ГОСТ 24644-81 50
10 Количество частот вращения шпинделя 18
11 Пределы частоты вращения шпинделя, мин־¹ 40...2000
12 Коэффициент ряда выходных частот вращения шпинделя 1,26
13 Наибольший крутящий момент на шпинделе, кН*м 0,615
14 Электродвигатель главного движения

Тип
Мощность, кВт Переменный
Ток
4AMI32s4Y3
7.5
15 Пределы подач стола, ползуна, мм/мин 3...6000
16 Допустимое усилие подачи, Н:
Оси X,Y
Оси Z
15690
9806
17 Электропривод подач: тип «Mezomatic – A»
18 Электродвигатель привода подач:
Тип
Номинальный момент, Н*м
Номинальная частота вращения, мин ־¹
35НАТ112 –А
17
500
19 Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности
Стола, мм:
Наименьшее
наибольшее

250
500
20 Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих
Станины, мм
500
21 Вылет инструмента от торца шпинделя, мм, не более 250
22 Количество инструментальных гнезд в магазине 12
23 Порядок установки инструмента в магазине Произвольный
24 Наибольшая масса обрабатываемой детали и приспособления,
Устанавливаемых на станке, кг
400
25 Максимальный диаметр инструментов, мм, не более
Фрезы торцовой
Фрезы концевой
сверла
125
40
30
26 Максимальный вес инструмента, кг 15
27 Габаритные размеры станка с электрооборудованием, мм, не более
Длина
Ширина
высота
3710
4010
3150
28 Масса станка (без УЧПУ, гидростанции и электрошкафа), кг 5000
29 Масса станка с УЧПУ, гидро- и электрооборудованием, кг, не более 6130
30 Тип устройства ЧПУ 2С42-61
31 Тип станции гидропривода 5АГ48-22Н
32 Производительность насоса, л/мин 8
33 Тип гидромоторов Г15-21


1.2.4. Кинематическая схема

Кинематическая схема (рис.3) станка характери¬зуется наличием отдельных кинематических групп основного и вспомогательного движений.
Шпиндельная головка имеет свой кинематический узел главного движения с отдельным приводом от асинхронного двигателя. Шпиндель имеет 18 различ¬ных: частот вращения. Изменение частоты вращения главного движения производится за счет переключе¬ния блоков шестерен в кинематической группе короб¬ки скоростей (рис.3).
Кинематические цепи подач осей Х.У,Z имеют индивидуальные механизмы подач от электродвигателей постоянного тока.
Кинематическая цепь установочного перемещения консоли имеет привод от асинхронного электродвига¬теля.
В качестве датчиков обратной связи в станке используются револьверы, встроенные в электродви¬гатели подач. Передаточное отношение от вала электродвигателя к револьверу 1:2,5.

рис.3 Кинематическая схема станка.
Перечень деталей кинематической схемы приведен в приложении №1.

рис.4. График частот вращения шпинделя

1.2.5. Описание работы основных частей станка
1.2.5.1.Станина

Станина [10] является основным базовым узлом, на котором монтируются узлы и механизмы станка. Спе¬реди станина имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается консоль. Для отсчета величины вертикального установочного перемещения консоли служит линейка, закрепленная на станине.
В левой нише станины размещены конечные вык¬лючатели ограничения хода консоли. С левой сторо¬ны станины установлена коробка переключения ско¬ростей. На привалочной плоскости горловины станины закреплена шпиндельная головка. Внутри корпуса станины имеется резервуар для масла. Станина уста¬навливается на основание и крепится к нему болтами.
1.2.5.2.Шпиндельная головка

Шпиндельная головка (рис.5) состоит из са¬лазки , редуктора и ползуна со шпинделем .

рис.5 Шпиндельный узел.
Салазка центрируется в кольцевой выточке гор¬ловины станины и крепится к ней шестью болтами. По прямоугольным направляющим салазки перемещается ползун со шпинделем - ось Z .
Редуктор служит для передачи шпинделю основно¬го (вращательного) движения от коробки скоростей через пару конических и три цилиндрических колеса (I,2,3, 6).
Перемещение ползуна со шпинделем по программе осуществляется от электродвигателя через редуктор привода шпиндельной головки, состоящей из пары ци¬линдрических колес с передаточным отношением 1:2 и передачу "винт-гайка качения" с шагом винта t = 10 мм.
Для осуществления ручного перемещения ползуна на нижней части винта 14 предусмотрен квадратный вывод.
1.2.5.3.Стол и салазки .

Стол получает движение по оси X от электродви¬гателя через одноступенчатый редуктор (рис.14) с передаточным отношением 1 = 1:2 и передачу "Винт-гайка качения" 3 (рис.13 [10]). с шагом винта t = 10 мм.
Ходовой шариковый винт для продольного переме¬щения стола вращается в подшипниковых опорах, смон¬тированных с левой стороны в кронштейне, а с правой - в корпусе редуктора. Смазка опор осуществляется через масленки 26, 27 (см.рис.2б [10]).
Перемещение стола по оси У осуществляется от привода, смонтированного в консоли. Ходовой шарико¬вый винт поперечного перемещения стола установлен в корпусе консоли 3 (рис.15 [10])
Для ручного перемещения стола имеется квадрат¬ный вывод 2.
Зазор в направляющих стола и салазок выбирает¬ся клиньями. Регулирование зазора см. в разделе "Регулирование".
1.2.5.4.Механизм смены инструмента.

Механизм автоматической смены инструмента (по¬казан на рис.19 [10]) выполнен отдельным узлом и состоит из автооператора 2 и магазина инструментов барабан¬ного типа вместимостью двенадцать инструментов I.
Выбор инструмента производится в любой после¬довательности. Автооператор осуществ¬ляет подачу инструмента из магазина в шпиндель и возврат отработанного инструмента из шпинделя в магазин.
В процессе смены инструмента автооператор обеспечивает отвод его за пределы рабочей зоны станка, что способствует сокращению максимального рабочего пространства и исключает возможность по¬падания стружки на рабочие поверхности инструмен¬тальных оправок.
Манипулятор и магазин инструментов расположе¬ны в зоне, удобной для обслуживания станка.

1.2.5.5. Механизм крепления инструмента .[10]
Механизм обеспечивает автоматическое крепление оправки с режущим инструментом в шпинделе станка.
Механизм смонтирован в шпиндельной головке и состоит из шомпола 7 с цанговым зажимом 10; усили¬тельного устройства с втулкой 5, шариком 4, втулкой 6 и толкателем 3; пакета тарельчатых пружин I; гид¬равлического цилиндра 8 я устройства контроля.
Усилие зажима инструмента, равное 15680 Н (1600 кгс), создается пакетом предварительно сжатых тарельчатых пружин, имеющих рабочий ход 1,5 мм.
Конструкция механизма позволяет демонтировать механизм шпиндельной головки, отвернув четыре наруж¬ных крепежных винта.
Смена инструментов в шпинделе станка происходит в следующей последовательности:
- после останова шпинделя, его ориентации и подведения захвата автооператора к инструментальной оправке подается команда гидрозолотнику на подачу масла в нижнюю полость гидроцилиндра 8; верхняя по¬лость гидроцилиндра соединяется со сливом; втулка 9, выполняющая роль поршня переме¬щается в нижнее положение, передвигая тем самым на¬ходящиеся в ней детали 2, 3, 5, что дает возможность шарикам 4 выйти из рабочей зоны на цилиндрическую поверхность детали 6 и тем самым, высвободив тарель¬чатые пружины, снять усилие зажима со штока 7;
- шток 7, перемещаясь, раскрывает цанговый за¬жим 10 и выталкивает инструментальную оправку из конуса шпинделя. Величина выталкивания оправки 0,8 мм;
- при этом конечным выключателем II контроли¬руется положение "Отжато" и подается команда на заме¬ну инструмента.
После того как захват автооператора вставит новую инструментальную оправку в конус шпинделя, по¬дается команда гидрозолотнику на подачу масла в верхнюю полость гидроцилиндра и происходит зажим инструмента в шпинделе станка.
Конец цикла, положение "Зажато" контролируется конечным выключателем I, который разрешает включе¬ние привода главного движения.

 


1.2.6. Выбор и обоснование первичной характеристики робота.
Наличие нескольких рук у промышленного робота значительно экономит время обработки одной детали. Так как все представленные выше модели обладают данной характеристикой, обращая внимание на быстроту перемещений промышленного робота, предварительно выбираем промышленный робот модели «Циклон-5».
1.2.6.1. Техническое описание робота «Циклон – 5».
Промышленные роботы типа «Циклон-5» предназначены для авто-матизации процессов холодной штамповки в условиях серийного и мелкосерийного производств, а также для загрузки и разгрузки тех-нологического оборудования, межстаночного транспортирования и меж-операционного складирования в механических, заготовительных и дру¬гих цехах.
Промышленный робот «Циклон-5» (cм.лист 63 [5]) состоит из манипу-лятора 1 (исполнения 1 и 2) и устройства 2 циклового программного управления типа УЦМ-30.
Для установки манипулятора на требуемой высоте от уровня пола используются винтовые домкраты 3.
ПР «Циклон-5.02» (исполнение 3) дополнительно оснащен модулем сдвига, увеличивающим размер зоны обслуживания в горизонтальном направлении (лист 63).
Конструктивная и принципиальная гидропневматическая схемы ПР типа «Циклон-5» приведены на листе 64 [5]. При поступлении команды от устройства УЦМ-30 включаются в определенной последовательности электромагниты У1, У2, ..., У22 воздухораспределителей. Воздухораспре-делители открывают доступ воздуху в пневмоцилиндры механизмов привода, и рука совершает движение. При установке руки в заданное положение срабатывают конечные выключатели S1 S2, ..., S8, контро-лирующие выполнение соответствующего перемещения и дающие раз-решение на начало следующего движения. Поворот кисти руки, зажим-разжим схвата, а также установка упоров поворота в нужные точки контролируются не по перемещению, задаваемому конечными выключа-телями, а по времени. На выполнение этих движений отводится опре-деленный интервал времени (0,2—1,8 с) с дискретностью задания 0,2с. Манипулятор является исполнительным механизмом ПР и включает в себя следующие основные сборочные единицы: 1) рука (или две ру¬ки); 2) механизм подъема и поворота рук; 3) пневмосистема.
Рука манипулятора выполнена в виде унифицированной конструк¬ции, предназначенной для захвата, удержания и ориентации в прост¬ранстве заготовок, деталей или технологической оснастки массой до 5 кг (см. лист 65 [5]).
Для осуществления указанных выше операций механизм руки вклю¬чает в себя приводы выдвижения и поворота кисти, а также захватное устройство (схват) с приводом зажима.
Захват и зажим объекта манипулирования производится губками 1, установленными на шарнирах в корпусе, который крепится к флан¬цу 4, сидящему на шлицевом хвостовике вала 3.
Размеры и конфигурации губок могут быть разнообразными в за-висимости от формы и массы детали; в случае необходимости допус¬кается замена всего схвата.
Зажим и разжим схвата осуществляется сжатым воздухом, который через штуцер 22 и отверстие во втулке 15 подводится во внутреннюю полость валов 17 и 3, а затем поступает в рабочую полость пневмоцилиндра 2. Под давлением воздуха шток-поршень пневмоцилиндра 2 перемещается влево и при помощи закрепленного на штоке водила и рычагов сжимает губки схвата. Разжим схвата происходит под дей¬ствием пружины при выключении давления воздуха в пневмоцилиндре 2.
Привод поворота схвата состоит из двух пневмоцилиндров 23, рас-положенных на корпусе 14. При подаче сжатого воздуха в рабочую полость одного из цилиндров (например, левого) поршень 24 вместе с рейкой 26 движется вправо, приводя во вращение шестерню 27, ва¬лы 17 и 3. Полость правого цилиндра при этом сообщается с атмо¬сферой.
Для поворота схвата в противоположную сторону, сжатый воздух подается в правый цилиндр. Угол поворота схвата регулируется вин¬тами-ограничителями 25.
Для обеспечения равномерной скорости поворота схвата имеется гидродемпфер 16, который крепится к корпусу 14. Лопасть 28 демпфе¬ра установлена на валу, кинематически связанном с валом 17. При повороте вала лопасть 28 выжимает масло из полости К. в полость Л через дроссель 29, с помощью которого регулируется скорость пово¬рота схвата.
Привод выдвижения руки представляет собой пневмоцилиндр, сос¬тоящий из трубы 10 с приваренными на концах фланцами 13 и 18. Внутри трубы размещен полый шток-поршень 11, на переднем конце которого закреплен схват. К фланцам крепятся два корпуса: 14 и 19.
В корпусе 19 запрессована бронзовая втулка 20, которая является направляющей штока 11. На штоке жестко закреплен хомут 5, к кото¬рому крепится штанга 6 с двумя упорами 7 и 12, предназначенными для ограничения хода штока. Передвигая упоры по штанге, можно регу-лировать ход руки. Положение упоров фиксируется винтами 21. Штан¬га 6 одновременно служит для удержания шток-поршня 11 от проворота относительно продольной оси руки.
Штоковая полость пневмоцилиндра 10 постоянно находится под давлением. Для выдвижения руки сжатый воздух подается в противо-положную полость этого пневмоцилиндра: шток 11 вследствие разности эффективных площадей поршня начинает перемещаться влево вместе со штангой 6 и упорами 7, 12, осуществляя выдвижение руки до со-прикосновения упора 12 в подпружиненный палец 8 датчика 9 поло¬жения.
Датчик выдает сигнал в систему управления о срабатывании меха¬низма выдвижения. Для втягивания руки давление в бесштоковой по¬лости сбрасывается, и поршень под действием давления воздуха в штоковой полости начинает движение назад.
Для увеличения скорости втягивания руки в магистрали подвода воздуха из сети устанавливается клапан быстрого сброса (поз. 26 на на листе 64).
В корпусе 19 (лист 65) расположен сдвоенный гидродемпфер, ко¬торый обеспечивает торможение руки при ее движении вперед или назад при подходе к точке позиционирования.
Движущаяся вместе со штоком рука воздействует на упоры: упор 12 (при выдвижении руки) или упор 7 (при обратном ходе), которые нажимают на выступающие штоки золотников 32, утапливая их в кор¬пусе. Масло при движении золотника 32 вытесняется из полостей М (или Н) через кольцевое отверстие, образованное коническим хвосто¬виком золотника и сверлением в корпусе. При перемещении золотника сечение отверстия уменьшается, плавно увеличивая сопротивление дви¬жению руки: происходит торможение руки. Эффективность (время) торможения можно регулировать дросселем. Масло, вытесненное при движении золотника 32, частично перетекает в полость К и перемещает поршень 30 в правую сторону, преодолевая давление постоянно пода¬ваемого через штуцер 31 воздуха.
При обратном движении руки упор 12 (или 7) отходит от хвосто¬вика золотника, и масло из полости К под действием давления воздуха в полости Л открывает обратные клапаны, перетекает в полость М (или Н) и возвращает золотник в исходное положение.
Механизм подъема и поворота предназначен для осуществления перемещения рук вдоль вертикальной оси манипулятора и поворота вокруг этой оси (лист 66).
Рука (или руки) крепятся на торце подвижного пневмоцилиндра который является приводом подъема. В устройство подъема рук входит также шток 2 с поршнем 3, установленный на подшипниках 4 в корпусе 6 и неподвижно закрепленный на стойке станины кл: тормозной 7 с дросселем.
Для подъема руки сжатый воздух через сверления в крышке 8 штоке 2 подается в бесштоковую полость цилиндра 1. Верхнее положение цилиндра с закрепленными на нем руками определяется упором 9, который, упираясь в корпус тормозного клапана , препятствует дальнейшему перемещению цилиндра 1.
При подъеме рук упор 9 цилиндра подъема нажимает на шток 10 золотника, который, поднимаясь, вытесняет масло из полости П в по¬лость К. через дроссель 11 и кольцевое отверстие переменного сечения. Эффективность торможения определяется временем перетекания масла и регулируется посредством дросселя 11. При этом дроссель настраивают так, чтобы обеспечивался безударный останов подвижного цилиндра в верхнем положении.
При опускании рук (при отходе упора 9) возврат штока-золотни¬ка 10 в исходное положение осуществляется сжатым воздухом, постоянно подаваемым из сети в полость И, отделенную от полости К поршнем 36. Для ускорения возврата золотника масло в полость П перетекает через обратный клапан 12.
Интенсивность торможения при опускании рук регулируется дросселем 13. Плавность хода и регулировка скорости подъема и опускания рук осуществляется с помощью двух гидродемпферов 14. Корпус 1 гидродемпферов крепится к стойке станины, а шток 15 соединен с коллектором 16. При подъеме и опускании цилиндра 1 вместе со штоком масло выжимается из полости М в полость Н через дроссель 17, с помощью которого регулируется скорость движения. 5 нижнем положении цилиндра 1 поршень 3 упирается в заглушку . В заданном положении цилиндра срабатывает бесконтактный путевой датчик 19, в паз головки которого входят флажки 20, закрепленные на скалке 21. Датчик сигнализирует о выполнении заданного перемещения.
Устройство поворота (лист 66) состоит из двух малых 22 и двух больших 23 пневмоцилиндров. Штоки 24 поршней 25 выполнены в виде . В полости поршней находятся бесконтактные путевые датчики 26. Задние концы штоков 24 служат плунжерами полостей гидроцилиндра 27 торможения при повороте руки. На штоках 28 больших гидроцилиндров 23 закреплены планки 29, которые, упираясь в регулируемые упоры 30, ограничивают перемещение этих штоков. Штоки 23 и 24 зацепляются с шестерней 31, закрепленной на штоке 2. Пере¬дача вращающего момента со штока на подвижный цилиндр осуществляется посредством скалки 32, которая укреплена на кронштейне 33, и приводит в движение водило 34, жестко связанное с подвижным цилиндром 1.
Для осуществления поворота рук сжатый воздух подается в бесштоковую полость одного из пневмоцилиндров 22: шток-рейка, перемещаясь под давлением воздуха до упора в шток 28, приводит во вращение шестерню 21 и связанный с ней подвижный цилиндр 1 с закрепленными на нем механическими руками.
Для уменьшения сопротивления при повороте сжатый воздух в гидроцилиндры 22 подается через клапаны быстрого выпуска воздуха 5, принцип действия которых аналогичен описываемому выше, Фиксация любых четырех точек в зоне обслуживания робота при повороте рук осуществляется путем последовательной подачи сжатого воздуха в соответствующие полости пневмоцилиндров 22 и 23. Сжатый воздух для привода рук подается из воздухораспределителя 10 гибким трубкам в нижний коллектор 16, имеющий возможность только вертикального перемещения, и далее по каналам в подвижном цилиндре — в верхний коллектор (см. схему на листе 64 [5]).

1.2.7. Выбор и обоснование первичной характеристики транспортной системы.
Для применения в проектируемой РТК предварительно выбираем цепной пластинчатый транспортер, предназначенный для перемещения в горизонтальной плоскости, имеющий большую прочность, нежели ленточный. Обладает удобством крепления деталей, несущих груз.
Предварительно выбранная транспортная система имеет следующие структурные параметры: спутниковая, несинхронная, несквозная, неветвящаяся, с принудительным движением спутников
ТНС имеет систему управления подключенную к системе управления технологическим оборудованием.
Сигнал на запуск оборудования подает ТНС, а сигнал на останов или запуск ТНС подает оборудование.

2.Технологическая часть проекта.
2.1.Технологический маршрут обработки.
005. Заготовительная. Отрезать заготовку
010. Кузнечная
015. Термическая обработка.
020. Фрезерная
Переход 1. Фрезеровать плоскость заготовки в размер 25 мм предварительно.
Переход 2. Фрезеровать противоположную поверхность предварительно.
Переход 3. Фрезеровать поверхность в р-р 612 предварительно.
Переход 4. Фрезеровать плоскость по переходу 1 окончательно.
Переход 5. Фрезеровать плоскость по переходу 2 окончательно.
Переход 6. Фрезеровать поверхность в р-м 612окончательно.
025.Перевернуть деталь на 180.
030.Фрезерная.
Переход 1.Фрезеровать второй торец в р-р 612 предварительно.
Переход 2. Фрезеровать торец по переходу 1 окончательно.
035.Перевернуть деталь на 90.
040.Агрегатная.
Переход 1. Фрезеровать боковую плоскость в р-р 43 предварительно.
Переход 2. Сверлить три отверстия под штифт Ø11.
Переход 3. Зенкеровать три отверстия Ø18 на глубину 10 мм.
Переход 4.Нарезать резьбу М 11.
Переход 5.Фрезеровать плоскость по переходу 1 окончательно.
045.Перевернуть деталь на 180.
050.Фрезерная.
Переход 1. Фрезеровать плоскость в р-р 43 предварительно.
Переход 2. Фрезеровать плоскость по переходу 1 окончательно.
055.Промывка детали.
060.Технический контроль.

2.3.Расчет режимов резания.
Операция 020.Агрегатная.
Переход1. Фрезеровать плоскость в р-р 25.
Расчет длины рабочего хода L р.х., мм (см. стр 73 [8])
Глубина резания t = 2 мм.
L р.х. =Lрез+y+Lдоп (1)
Lрез=612 мм; Y=24мм Lдоп=100 мм (стр 303 [8])
Где Lрез – длина резания,
Y- длина подвода, перебега инструмента
Lдоп=2*Rфрезы
L р.х. =612+24+100=736 мм
2) Определение рекомендуемой подачи на зуб Sz, мм/зуб
Sz=0,2 мм/зуб
1) Определение стойкости инструмента Тр, мин
Тр=Кф*Тм*λ (2)
Где λ – коэффициент времени резания инструмента; λ=0,92
Кф=1; - коэффициент, учитывающий количество инструментов в наладке
Тм=120 мин
Тр=1*120*0,92=110 мин
4) Расчет режимов резания
а) Рекомендуемая скорость резания Vтаб=110 м/мин
V = Vтаб*К1*К2*К3 , где (3)
К1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
К2 – от стойкости и марки твердого сплава;
К3 – от вида обработки.
К1 = 1; К2 = 1; К3 = 0,99
Vтаб. =109 м/мин
V = 110*1*1*0,99=109 м/мин;
б) расчет числа оборотов шпинделя
n=1000*V/π*D=1000*109/3.14*100=350 мин־¹ (4)
D – диаметр торцевой фрезы;
По паспорту станка выбираем ближайшее значение n=400 мин־¹
в) уточнение скорости резания
V= π*D*n/1000= π*100*400/1000=126 м/мин;
5) Расчет минутной подачи по принятому значению числа оборотов шпинделя Sм
Sм= Sz*Zu*n; (5)
Sм=0.2*10*400=800 мм/мин
6) Расчет основного машинного времени tм, мин
tм= L р.х/ Sм (6)
tм=736/800=0.92 мин
7) Выявление подачи на зуб фрезы Sz, мм/зуб по принятым режимам резания
Sz= Sм/ Zu*n=800/400*10=0,2 мм/зуб
8) Проверочные расчеты по мощности резания (см. стр.292 [3])
Nрез≤1,2Nдв.*η=1,2*5,95*0,8=5,712 кВт
Где Nдв – мощность двигателя; η – к.п.д. станка;
(7)
кВт
Nрез<N станка.

9) Определение сил резания. (cтр.291 [3] )
Nрез=4,91 кВт.
Pо=60*102*Npez / V=60*102*4.91/126=239,3 кг= 2393 Н. (8)
Где Pо- средняя окружная сила (суммарная Px+Py)
Рx=0,35*Pо=84
Py=0.9* Pо=215.4 кг =2154 Н.
Pz=0,5* Pо=119,7 кг =1197 Н.


Операция 040.Агрегатная.
Переход2. Сверлить отверстие Ø 11мм.
1)Расчет длины рабочего хода суппорта
Lp.x. =Lpeз.+у+ Lдоп;
где Lpeз=24 - длина резания;
у - подвод. врезание и перебег инструмента
У = 5
Lp-x.=24+5=29
2). Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя So в мм/об
So = 0,18мм/об
3). Определение стойкости инструмента по нормативам Тр
Тр = Тм Х λ
где Тм - стойкость машинной работы станка;
λ- коэффициент времени резания
λ = Lpeз / Lp.x. = 24 /29 = 0,8
Тр = Тм* λ =0,8*50=40мин.

4). Расчет скорости резания V В м/мин и числа оборотов шпинделя n в мин.
а) определение рекомендуемой скорости резания по нормативам
V=Vтa6 *Kl*K2 *K3
где V таб - табличное значение скорости;
К1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала,
К2 - от стойкости и марки твердого сплава;
КЗ - от вида обработки.
V = 24*1,058=25,4 м/мин
б) расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя станка:
n=1000*V/(π*d) =1000*25,4/( π*10)=809

 

Выводы: Итогом расчетов можно считать получение значений параметров резания, наиболее полно отвечающих условиям изготовления деталей высокого качества с учетом применения современного инструмента и выбора его оптимальной стойкости.

 


3.Проектирование РТК.
3.1Выбор и обоснование выбора станка, ПР и ТНС.
При проектировании производственного модуля был принят во внимание ряд особенностей, связанных с возможностью изготовления на данной РТК ряда типовых корпусных деталей. Это связано с тем, что в условиях рыночной экономики даже мелкосерийное и серийное производство должно обладать необходимой технологической гибкостью, должно обеспечивать возможности быстрой переналадки с наименьшими затратами. В данном курсовом проекте разрабатывается Гибкий РТК позволяющий производить обработку корпусных деталей массой до 5 кг. Однако возможна обработка деталей массой до 10 кг. при условии замены захвата ПР «Циклон-5» на вариант с двумя руками.
Наиболее рационально применение данного ГРТК для обработки корпусных деталей со следующим примерным технологическим маршрутом изготовления:
1. подготовка заготовок в заготовительном цехе
2. вертикально – фрезерная обработка
3. горизонтально – фрезерная обработка
4. шлифовальная обработка
5. промывка деталей. Сушка
6. технический контроль ОТК


3.1.1. Выбор и обоснование выбора станка.
3.1.1.1. Краткое описание применяемого станка.
Станок фрезерный консольный вертикальный ГФ 2171 с числовым программным управлением (ЧПУ) и автоматической сменой инструмента (АСИ) предназна¬чен для обработки разнообразных деталей сложного профиля из стали, чугуна, труднообрабатываемых и цветных металлов, главным образом, торцовыми и кон¬цевыми фрезами, сверлами в серийном и мелкосерий¬ном производствах.
Станок оснащен следящерегулируемыми электро¬приводами подач и позиционно – контурной системой ЧПУ, обеспечивающей управление перемещениями рабо¬чих органов одновременно по трем координатным осям:
- продольное перемещение стола с обрабатывае¬мой деталью - ось X;
- поперечное перемещение салазок со столом - ось У;
- вертикальное перемещение ползуна с инстру¬ментом - ось Z.
Условия эксплуатации: категория УХЛ4 по ГОСТ 15150-69.
Питающая сеть:
ток переменный трехфазный
частота тока – 50 +1 % Гц
- напряжение 4, выталкивания оправки 0,8 мм;
- при этом – 380 +10 % В

3.1.1.2.Обоснование выбранной модели станка.
Преимуществом выбранного для РТК вертикально-фрезерного станка мод. ГФ 2171 по сравнению с моделью-аналогом 6Р13Ф3 можно считать установленный на станке магазин инструмента, имеющий 12 позиций и автооператор, позволяющий автоматически производить замену инструмента по требованию техпроцесса. Его наличие позволяет сокращать вспомогательное время обработки детали и тем самым повышать производительность РТК в целом. Повышение производительности достигается за счет возможности поиска станком последующего инструмента во время обработки предыдущим инструментом.

3.1.2.Выбор и обоснование выбора промышленного робота.
В качестве ПР для проектируемой РТК окончательно выбираем ПР «Циклон – 5», предназначенного для авто¬матизации технологических процессов в условиях серийного и мелкосерийного производств, в частности для загрузки и разгрузки тех¬нологического оборудования [5]. Решающим фактором выбора этого робота стало повышенное его быстродействие, качественно отличающих его от аналогичных моделей промышленных роботов.
ПР “Циклон-5”
Основное назначение – для обслуживания металлорежущих станков.
Номинальная грузоподъемность, суммарная/ на руку, кг…………………6/3
Число степеней подвижности…………………………………………….…..6
Число рук/захватов на руку…………………………………………………1/1
Тип привода………………………………………………….Пневматический
Устройство управления ……………………………Позиционное, цикловое
(ПУР – Ц, УМЦ – 20)
Число программируемых координат………………………………………..3
Способ программирования перемещений ……………………….По упорам
Емкость памяти системы, число команд…………………………………..30
Погрешность позиционирования, мм…………………………………....0,25
Максимальный радиус зоны обслуживания R, мм…………………….…1500
Масса, кг………………………………………………………..…..........…540
Линейные перемещения, мм:
r (со скоростью 0,6 м/с )……………………………………………….....600
z (со скоростью 0,3 м/с )….………………………………………….……100
Угловые перемещения,
 (со скоростью 0,6 м/с)………………………….……………………….180
 (со скоростью 0,9 м/с)…………………………….………………….…...180
Страна – изготовитель СССР.


3.1.3.Транспортная система.
Для данной РТК применяется пластинчатая цепная транспортная система [7] со следующими структурными параметрами: спутниковая, несинхронная, несквозная, неветвящаяся, с принудительным движением спутников
ТНС имеет систему управления подключенную к системе управления технологическим оборудованием.
Сигнал на запуск оборудования подает ТНС, а сигнал на останов или запуск ТНС подает оборудование. Преимуществом данной транспортной системы можно считать объединения РТЯ в РТК при минимальном наличии дорогостоящих промышленных роботов, повышенную надежность по сравнению с аналогичными транспортными системами.

Техническая характеристика:
Высота от 0,5 м (регулируемая);
Ширина пластин до 700мм;
Привод - цилиндрический мотор-редуктор;
Длина от 2м;
Возможен реверс;


4. Конструкторская часть проекта.
4.1.Расчет шпинделя выполнен с помощью программы САПР - Spin.
Параметры шпиндельного узла

Участок N 1 Стержень:
Длина (mm.)=3.900e+001
Наружний диаметр (mm.)=1.280e+002
Внутренний диаметр (mm.)=6.200e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 2 Стержень:
Длина (mm.)=1.600e+001
Наружний диаметр (mm.)=9.400e+001
Внутренний диаметр (mm.)=5.200e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 3 Радиальный рол.подшипник:
Ширина кольца (мм.) = 3.700e+001
Число рол. в 1 ряду = 5.400e+001
Геом.зазор (натяг) (мм.) = -1.000e-003
Радиальная нагрузка (Н.) = 3.004e+003
Число рядов тел качения = 2.000e+000
Эф.длина ролика (мм.) = 1.100e+001
Стат.нес.способность (Н.) = 2.130e+006
Дин.нес.способность (Н.) = 1.460e+006
Нар.диаметр кольца (мм.) = 1.300e+002
Вн.диаметр кольца (мм.) = 8.500e+001
Диаметр ролика (мм.) = 1.100e+001

Участок N 4 Стержень:
Длина (mm.)=3.800e+001
Наружний диаметр (mm.)=9.400e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.099e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 5 Рад.упорный подшипник:
Ном.угол контакта (град)=3.600e+001
Число шар. в 1 ряду =2.100e+001
Диаметр шарика (мм.)=1.429e+001
Диаметр нар.кольца (мм.)=1.300e+002
Диаметр вн.кольца (мм.)=8.500e+001
Cтат.нес.способность (Н.)=4.590e+004
Дин.нес.способность (Н.)=4.740e+004
Натяг (Н.)=2.000e+003
Ширина(мм.)=2.200e+001

Участок N 6 Стержень:
Длина (mm.)=5.100e+001
Наружний диаметр (mm.)=9.000e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.000e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 7 Рад.упорный подшипник:
Ном.угол контакта (град)=3.600e+001
Число шар. в 1 ряду =2.100e+001
Диаметр шарика (мм.)=1.429e+001
Диаметр нар.кольца (мм.)=1.300e+002
Диаметр вн.кольца (мм.)=8.500e+001
Cтат.нес.способность (Н.)=4.590e+004
Дин.нес.способность (Н.)=4.740e+004
Натяг (Н.)=1.000e+003
Ширина(мм.)=2.200e+001

Участок N 8 Стержень:
Длина (mm.)=5.100e+001
Наружний диаметр (mm.)=9.000e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.000e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 9 Стержень:
Длина (mm.)=1.600e+001
Наружний диаметр (mm.)=9.000e+001
Внутренний диаметр (mm.)=3.900e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 10 Стержень:
Длина (mm.)=2.000e+001
Наружний диаметр (mm.)=9.000e+001
Внутренний диаметр (mm.)=5.000e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 11 Стержень:
Длина (mm.)=8.500e+001
Наружний диаметр (mm.)=8.500e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 12 Стержень:
Длина (mm.)=3.600e+001
Наружний диаметр (mm.)=8.500e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.099e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 13 Радиальный ш.подшипник:
Диаметр шарика (мм.) = 1.349e+001
Число шар. в 1 ряду = 2.100e+001
Геом.зазор (натяг) (мм.) = 1.000e+003
Радиальная нагрузка (Н.) = 8.490e+002
Число рядов тел качения = 1.000e+000
Стат.нес.способность (Н.) = 4.590e+004
Дин.нес.способность (Н.) = 4.740e+008
Нар.диаметр кольца (мм.) = 1.300e+002
Вн.диаметр кольца (мм.) = 8.500e+001
Ширина (мм.) = 2.200e+001

Участок N 14 Стержень:
Длина (mm.)=3.750e+001
Наружний диаметр (mm.)=8.500e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.099e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 15 Радиальный ш.подшипник:
Диаметр шарика (мм.) = 1.349e+001
Число шар. в 1 ряду = 2.100e+001
Геом.зазор (натяг) (мм.) = 1.000e+003
Радиальная нагрузка (Н.) = 8.490e+002
Число рядов тел качения = 1.000e+000
Стат.нес.способность (Н.) = 4.590e+004
Дин.нес.способность (Н.) = 4.740e+008
Нар.диаметр кольца (мм.) = 1.300e+002
Вн.диаметр кольца (мм.) = 8.500e+001
Ширина (мм.) = 2.200e+001

Участок N 16 Стержень:
Длина (mm.)=3.750e+001
Наружний диаметр (mm.)=8.500e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.099e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 17 Стержень:
Длина (mm.)=5.200e+001
Наружний диаметр (mm.)=8.500e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 18 Стержень:
Длина (mm.)=2.330e+002
Наружний диаметр (mm.)=8.500e+001
Внутренний диаметр (mm.)=4.500e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 19 Стержень:
Длина (mm.)=7.800e+001
Наружний диаметр (mm.)=6.800e+001
Внутренний диаметр (mm.)=5.000e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003

Участок N 20 Стержень:
Длина (mm.)=2.200e+001
Наружний диаметр (mm.)=6.800e+001
Внутренний диаметр (mm.)=5.000e+001
Диаметр шихты (mm.)=0.000e+000
Плотность (кг/m**3)=7.850e+003
Модуль Юнга (н/m**2)=2.100e+011
Mодуль упp.для шихты=2.100e+010
Плотность шихты (кг/m**3)=7.850e+003


Статический расчет:

-----------------------------------------------------------
| N оп. | Ос.жестк. | Рад.жестк. | Уг.жестк. |
| | н/мкм | н/мкм | н*мкм/рад |
-----------------------------------------------------------
| 1 | 0.000e+000 | 5.442e+003 | 0.000e+000 |
| 2 | 2.754e+002 | 2.482e+002 | 3.978e+011 |
| 3 | 2.170e+002 | 1.983e+002 | 3.134e+011 |
| 4 | 0.000e+000 | 1.171e-003 | 0.000e+000 |
| 5 | 0.000e+000 | 1.171e-003 | 0.000e+000 |
----------------------------------------------------------
Pадиальная и осевые жесткости (н/мкм): 4.575e+002 2.750e+002
Осевая и радиальная нагрузки: (Н) 8.500e+001 2.154e+003
Осевое и радиальные смещения: (мкм) 4.708e+000 3.091e-001

Расчет долговечности:
Исходные данные:
Число режимов=1
-------------------------------------------------
| N реж.| Длител. () |Част.(об/мин)| Ос.сила (Н)|
-------------------------------------------------
| 1 | 1.000e+002 | 2.000e+003 | 8.500e+001 |
-------------------------------------------------
Исходные распределения нагрузок:
--------------------------
| Режим 1 |
--------------------------
| Сила (Н) !Момент (Н*м)|
--------------------------
| 2.154e+001 ! 2.154e+002 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
| 0.000e+000 ! 0.000e+000 |
--------------------------
Результат:
-----------------------------------------
| N опоры | Долгов.(час) | Долг.(млн.об)|
-----------------------------------------
| 1 | 8.800e+009 | 1.060e+009 |
| 2 | 8.230e+004 | 9.870e+003 |
| 3 | 1.330e+005 | 1.600e+004 |
| 4 | 1.680e+031 | 2.020e+030 |
| 5 | 1.180e+031 | 1.410e+030 |
-----------------------------------------

Тепловой расчет:

Исходные данные:
Вязкость (сCт.) = 5.000e+001
Частота вращения (об/мин) = 2.000e+003
Осевая нагрузка (Н.) = 8.500e+001
Способ смазки - Циркуляционная

Распределение нагрузок:
----------------------------------------
| N cеч. | Сила (Н) | Момент (Н*м) |
----------------------------------------
| 1 | 2.154e+001 | 2.154e+002 |
| 2 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 3 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 4 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 5 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 6 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 7 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 8 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 9 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 10 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 11 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 12 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 13 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 14 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 15 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
| 16 | 0.000e+000 | 0.000e+000 |
----------------------------------------

Результат теплового расчета:
--------------------------------------------
| N опоры | Потери (квт)| Температура (Гр.)|
--------------------------------------------
| 1 | 5.190e-001 | 1.260e+001 |
| 2 | 1.960e-001 | 1.030e+001 |
--------------------------------------------

Критические частоты:

----------------------------------------
| N гарм.| Част. ( Гц )| Част.(об/мин)|
----------------------------------------
| 1 | 1.009e+002 | 6.054e+003 |
| 2 | 6.766e+002 | 4.060e+004 |
| 3 | 1.941e+003 | 1.164e+005 |
| 4 | 3.803e+003 | 2.282e+005 |
| 5 | 4.201e+003 | 2.521e+005 |
----------------------------------------

Опасные (по точности вращения) частоты (Об/мин):
2.498e+002 2.018e+003 3.027e+003 1.349e+004
Собственная частота осевых колебаний = 5.045e+002

Изгибная линия:

---------------------------------------------------------------
| N сеч.| Сила (Н) | Момент (Н*м)| Смещение(м) | Угол (рад)|
---------------------------------------------------------------
| 1 | 2.154e+001 | 2.154e+002 | 7.448e-006 | 1.286e-004 |
| 2 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | 2.495e-006 | 1.254e-004 |
| 3 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | 5.266e-007 | 1.206e-004 |
| 4 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -3.887e-006 | 1.126e-004 |
| 5 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -9.490e-006 | 1.084e-004 |
| 6 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -1.502e-005 | 1.084e-004 |
| 7 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -1.675e-005 | 1.084e-004 |
| 8 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -1.892e-005 | 1.084e-004 |
| 9 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -2.813e-005 | 1.084e-004 |
| 10 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -3.204e-005 | 1.084e-004 |
| 11 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -3.610e-005 | 1.084e-004 |
| 12 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -4.017e-005 | 1.084e-004 |
| 13 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -4.580e-005 | 1.083e-004 |
| 14 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -7.105e-005 | 1.084e-004 |
| 15 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -7.951e-005 | 1.084e-004 |
| 16 | 0.000e+000 | 0.000e+000 | -8.190e-005 | 1.084e-004 |

рис. 6. Расчет долговечности по усталости.



рис. 7. Тепловыделение опор


рис.8. Спектр системы


рис.9. АЧХ шпинделя

 

рис. 10. Изгибная линия

Выводы: Результаты расчетов показывают что под воздействием максимальной нагрузки показатели шпинделя находятся в пределах, требуемых для изготовления годных деталей. Радиальное отклонение конца шпинделя составляет 4,7 мкм, а осевое 0,3 мкм. Опасные (по точности вращения) частоты не входят в ряд частот вращения шпинделя, АЧХ и спектр колебаний шпинделя показывают, что шпиндель пригоден для эксплуатации.

4.2. Расчет редуктора привода шпиндельной головки.
4.2.1.Расчет зубчатой передачи шестерен 20 и 23 редуктора привода шпиндельной головки.
Расчёт зубчатых передач на изгибную прочность выполнен с помощью программы САПР - normCAD.
Исходные данные:
Прочностные характеристики шестерни:
(легированная конструкционная сталь; Ст. 40Х ГОСТ 4543-71 (Н)):
- sт1 = 630 МПа;
- sв1 = 330 МПа;
Коэффициенты смещения:
- x1 = 0 мм;
- x2 = 0 мм;
Угловые параметры передачи:
- b = 0 Град;
- a = 20 Град;
Основные параметры передачи:
- Z1 = 42 ;
- Z2 = 41 ;
- m = 4 мм;
- Lh = 5000 ч;
Прочностные характеристики колеса:
(легированная конструкционная сталь; Ст. 40Х ГОСТ 4543-71 (Н)):
- sт2 = 630 МПа;
- sв2 = 330 МПа;
Параметры циклической нагрузки:
- NFlim = 100 ;
Упругие характеристики материала:
- E1 = 210000 МПа;
- G1 = 78500 МПа;
- E2 = 210000 МПа;
- G2 = 78500 МПа;
- n1 = 0,3 ;
- n2 = 0,3 ;
Допуски и отклонения:
- fKE = 50 мкм;
- fpb1 = 50 мкм;
- fpb2 = 50 мкм;
- Fb = 50 мкм;
Моменты:
- T1 = 208 Нм;
- T1max = 227 Нм;
Частоты вращения:
- n1 = 250 Об/мин;
- n1max = 2000 Об/мин;
Геометрические размеры зубчатых передач:
- b1 = 32 мм;
- b2 = 30 мм;
Результаты расчета:
1) Расчёт зубьев на прочность при изгибе
Расчёт основных геометрических размеров зубчатых передач
bw = min(b1 ; b2)=min(32;30) = 30 мм . (1)
at = arctg(tg(a p/180)/cos(b )) =
=arctg(tg(20 • 3,14159/180)/cos(0)) = 0,34907 Рад . (2)
По табл. 16 в зависимости от at
invat = 0,0149 .
invatw = 2 (x1+x2) tg(a p/180)/(Z1+Z2)+invat = (3)
=2 • (0+0) • tg(20 • 3,14159/180)/(42+41)+0,0149 = 0,0149 .
По табл. 16 atw = 0,34903 Рад .
aw = (Z1+Z2) m/(2 cos(b )) cos(at)/cos(atw) = (4)
=(42+41) • 4/(2 • cos(0)) • cos(0,34907)/cos(0,34903) = 165,99758 мм .
bb = arcsin(sin(b ) cos(a p/180)) = (5)
=arcsin(sin(0) • cos(20 • 3,14159/180)) = 0 Рад .
d1 = m Z1/cos(b )=4 • 42/cos(0) = 168 мм . (6)
d2 = m Z2/cos(b )=4 • 41/cos(0) = 164 мм .
db1 = d1 cos(at)=168 • cos(0,34907) = 157,86812 мм . (7)
db2 = d2 cos(at)=164 • cos(0,34907) = 154,10936 мм . (8)
da1 = d1+2 m (1+x1)=168+2 • 4 • (1+0) = 176 мм . (9)
da2 = d2+2 m (1+x2)=164+2 • 4 • (1+0) = 172 мм . (10)
aa1 = arccos(db1/da1)=arccos(157,8681/176) = 0,45791 Рад . (11)
aa2 = arccos(db2/da2)=arccos(154,1094/172) = 0,46015 Рад . (12)
ea1 = Z1 (tg(aa1)-tg(atw))/(2 p) = (13)
=42 • (tg(0,45791)-tg(0,34903))/(2 • 3,14159) = 0,86176 .
ea2 = Z2 (tg(aa2)-tg(atw))/(2 p) = (14)
=41 • (tg(0,46015)-tg(0,34903))/(2 • 3,14159) = 0,85943 .
ea = ea1+ea2=0,86176+0,85943 = 1,72119 . (15)
Zv1 = Z1/(cos(b ))3=42/(cos(0))3 = 42 . (16)
Zv2 = Z2/(cos(b ))3=41/(cos(0))3 = 41 . (17)
v = p d1 n1/60000=3,14159 • 168 • 250/60000 = 2,19911 м/с . (18)
vmax = p d1 n1max/60000=3,14159 • 168 • 2000/60000 = 17,59292 м/с . (19)
u = Z2/Z1=41/42 = 0,97619 . (20)
FFt = 2000 T1F/d1=2000 • 208/168 = 2476,19048 Н . (21)
FFtmax = 2000 T1max/d1=2000 • 227/168 = 2702,38095 Н . (22)
2) Определение параметров твёрдости
Параметры твёрдости шестерни - определяются по пределу текучести.
По табл. HHB1 = 187,5 .
По табл. HHO1 = 90,05 .
По табл. HK1 = 187,5 .
Параметры твёрдости колеса - определяются по пределу текучести.
По табл. HHB2 = 187,5 .
По табл. HHO2 = 90,05 .
По табл. HK2 = 187,5 .
FFt = 2000 T1F/d1=2000 • 208/168 = 2476,19048 Н .
fpbe = ; fpb12+fpb22 =; 502+502= 70,71068 . (23)
3) Определение коэффициента КА
Режим нагружения ведомой машины - Со средней неравномерностью.
Режим нагружения двигателя - Со средней неравномерностью.
По табл. 21 KA = 1,75 .
Режим нагружения ведомой мащины при пиковой нагрузке - Со средней неравномерностью.
Режим нагружения двигателя при пиковой нагрузке - Со средней неравномерностью.
По табл. 21 KAmax = 1,75 .
4) Продолжение расчета по табл. 13
Т.к. HHv r 350 :
Вид зубьев шестерни - Прямые, без модификации головки.
По табл. 8 dH = 0,006 .
Т.к. b = 0 град :
Прямозубая передача - без модификации головки.
dF=0,16 .
Степень точности по нормам плавности по ГОСТ 1643-81 - 6.
По табл. 9 в зависимости от m
g0 = 4,2 .
wFv = dF g0 v ; aw/u =0,16 • 4,2 • 2,19911 • ; 165,9976/0,97619= 19,27081 Н/мм . (24)
wFvmax = dF g0 vmax ; aw/u= (25)
=0,16 • 4,2 • 17,59292 • ; 165,9976/0,97619= 154,16682 .
wHv = dH g0 v ; aw/u =0,006 • 4,2 • 2,19911 • ; 165,9976/0,97619= 0,72266 Н/мм . (26)
wHvmax = dH g0 vmax ; aw/u=
=0,006 • 4,2 • 17,59292 • ; 165,9976/0,97619= 5,78126 . (27)
Т.к. v Z1/1000=2,19911 • 42/1000=0,09236 < 1 и b =0 = 0 :
vH = wHv bw d1/(2000 T1 KA)=0,72266 • 30 • 168/(2000 • 208 • 1,75) = 0,005 .
vHmax = wHvmax bw d1/(2000 T1max KAmax) =
=5,78126 • 30 • 168/(2000 • 227 • 1,75) = 0,03667 . (28)
KHv = 1+vH=1+0,005 = 1,005 . (29)
KHvmax = 1+vHmax=1+0,03667 = 1,03667 . (30)
vF = wFv bw d1/(2000 T1 KA)=19,27081 • 30 • 168/(2000 • 208 • 1,75) = 0,13341 .
KFv = 1+vF=1+0,13341 = 1,13341 . (31)
vFmax = wFvmax bw d1/(2000 T1max KAmax) =
=154,1668 • 30 • 168/(2000 • 227 • 1,75) = 0,97797 . (32)
KFvmax = 1+vFmax=1+0,97797 = 1,97797 . (33)
c' = 1/(0,05139+0,1425/Zv1+0,186/Zv2-0,01 x1-0,1027 x1/Zv1+0,00455 x2+0,3762 x2/Zv2+0,00734 x12-0,00054 x22) =
=1/(0,05139+0,1425/42+0,186/41-0,01 • 0-0,1027 • 0/42+0,00455 • 0+0,3762 • 0/41+0,00734 • 02-0,00054 • 02) = 16,85788 Н/(мм мкм) . (34)
cg = c' (0,75 ea+0,25)=16,85788 • (0,75 • 1,72119+0,25) = 25,97618 Н/(мм мкм) . (35)
mred = 3,25 10 (-9) d22/(u2+1) =
=3,25 • 10 (-9) • 1642/(0,976192+1) = 0,000044759 кг . (36)
nE1 = 30/(p Z1) ; cg bw/mred=
=30/(3,14159 • 42) • ; 25,97618 • 30/0,000044759= 948,70278 Об/мин . (37)
fpb = max(fpb1 ; fpb2)=max(50;50) = 50 мкм . (38)
5) Определение предела контактной выносливости шестерни
Способ химической и термической обработки шестерни - Закалка при нагреве ТВЧ.
sHlim1 = 17 HHO1+200=17 • 90,05+200 = 1730,85 МПа . (39)
NK1 = 60 n1 Lh=60 • 250 • 5000 = 75000000 . (40)
Структура шестерни - однородная.
SH1=1,1 .
NHlim1 = 30 HHB12,4=30 • 187,52,4 = 8557054,69008 . (41)
Т.к. NK1=75000000 > NHlim1=8557055 :
ZN1 = (NHlim1/NK1) (1/20)=(8557055/75000000) (1/20) = 0,89715 . (42)
Параметры шероховатости шестерни - выбираются по таблице в зависимости от класса точности.
Класс шероховатости поверхности шестерни - 7.
По табл. Ra1 = 1,25 мкм .
По табл. Rz1 = 6,3 мкм .
Т.к. Ra1=1,25 мкм t 1,25 мкм и Ra1=1,25 мкм < 2,5 мкм :
ZR1=0,95 .
Т.к. HK1 r 350 :
Zv1 = 0,85 v0,1=0,85 • 2,199110,1 = 0,91969 . (43)
ZL=1 .
ZX1 = ; 1,07-10 (-4) d1 =; 1,07-10 (-4) • 168= 1,02626 . (44)
Т.к. d1 < 700 мм :
ZX1=1 .
ya1 = 160/sHlim1 fpb=160/1730,85 • 50 = 4,62201 мкм . (45)
6) Определение предела контактной выносливости колеса
Способ химической и термической обработки колеса - Закалка при нагреве ТВЧ.
sHlim2 = 17 HHO2+200=17 • 90,05+200 = 1730,85 МПа . (46)
NK2 = 60 n1 Lh Z1/Z2=60 • 250 • 5000 • 42/41 = 76829268,29268 . (47)
Структура колеса - однородная.
SH2=1,1 .
NHlim2 = 30 HHB22,4=30 • 187,52,4 = 8557054,69008 . (48)
Т.к. NK2=76829270 > NHlim2=8557055 :
ZN2 = (NHlim2/NK2) (1/20)=(8557055/76829270) (1/20) = 0,89607 . (49)
Параметры шероховатости колеса - выбираются по таблице в зависимости от класса точности.
Класс шероховатости поверхности колеса - 7.
По табл. Ra2 = 1,25 мкм .
По табл. Rz2 = 6,3 мкм .
Т.к. Ra2=1,25 мкм t 1,25 мкм и Ra2=1,25 мкм < 2,5 мкм :
ZR2=0,95 .
Т.к. HK2 r 350 :
Zv2 = 0,8 v (0,1)=0,8 • 2,19911 (0,1) = 0,86559 . (50)
ZL=1 .
ZX2 = ; 1,07-10 (-4) d2 =; 1,07-10 (-4) • 164= 1,02645 . (51)
Т.к. d1 < 700 мм :
ZX2=1 .
ya2 = 160/sHlim2 fpb=160/1730,85 • 50 = 4,62201 мкм . (52)
7) Продолжение расчета по табл. 13
fpbeff = fpb-ya=50-4,62201 = 45,37799 мкм . (53)
ya = (ya1+ya2)/2=(4,62201+4,62201)/2 = 4,62201 мкм . (54)
Т.к. b = 0 рад :
h = 2 m/ea=2 • 4/1,72119 = 4,64795 . (55)
NF = (b/h)2/((b/h)2+b/h+1) =
=(30/4,64795)2/((30/4,64795)2+30/4,64795+1) = 0,84822 . (56)
fkZ = 0,5 Fb=0,5 • 50 = 25 мкм . (57)
fky0 = fKE+fkZ=50+25 = 75 мкм . (58)
Т.к. eb = 0 :
Ze = ; (4-ea)/3 =; (4-1,72119)/3= 0,87155 . (60)
KHb0 = 1+(0,4 bw fky0 c' cos(at))/(FFt Ze2 KA KHv) =
=1+(0,4 • 30 • 75 • 16,85788 • cos(0,34907))/(2476,19 • 0,871552 • 1,75 • 1,005) = 5,30981 . (61)
KHw = 1-20/((0,01 HHv+2)2 (v+4)0,25) =
=1-20/((0,01 • 187,5+2)2 • (2,19911+4)0,25) = 0,15588 . (62)
KHb = 1+(KHb0-1) KHw=1+(5,30981-1) • 0,15588 = 1,67181 . (63)
KFb = (KHb) (NF)=(1,67181) (0,84822) = 1,54636 (формула (42); табл. 13 ).
Т.к. HHv < 350 :
aa=0,2 мкм .
Т.к. b = 0 рад :
KFa=1 .
Zv1 = Z1/(cos(b ))3=42/(cos(0))3 = 42 . (64)
Zv2 = Z2/(cos(b ))3=41/(cos(0))3 = 41 . (65)
Тип фрезы, используемый для нарезания - без протуберанца.
YFS1 = 3,47+13,2/Zv1-29,7 x1/Zv1+0,092 x12 =
=3,47+13,2/42-29,7 • 0/42+0,092 • 02 = 3,78429 . (66)
YFS2 = 3,47+13,2/Zv2-29,7 x2/Zv2+0,092 x22 =
=3,47+13,2/41-29,7 • 0/41+0,092 • 02 = 3,79195 . (67)
Т.к. b = 0 град :
Yb=1 .
Т.к. b = 0 рад :
Ye=1 .
qF1=6 .
qF2=6 .
NK1 = 60 n1 Lh=60 • 250 • 5000 = 75000000 . (68)
NK2 = 60 NK1 Z1/Z2=60 • 75000000 • 42/41 = 4609756097,56098 . (69)
YN1 = (NFlim/NK1) (1/qF1)=(100/75000000) (1/6) = 0,10491 . (70)
Т.к. YN1 < 1 :
YN1=1 .
YN2 = (NFlim/NK2) (1/qF2)=(100/4609756000) (1/6) = 0,05281 . (71)
Т.к. YN2 < 1 :
YN2=1 .
Параметры выносливости - определяются.
8) Табл. 14. Определение параметров sFlim0, Yg, Yd и SА для цементированных зубчатых колёс.
Концентрация углерода на поверхности шестерни - 0,75 - 1,1%, достигается при контроле и автоматическом регулировании углеродного потенциала карбюризатора и закалочной атмосферы.
Тип стали шестерни - Содержащая никель более 1% и хром 1% и менее (например марок 20ХН, 20ХН2М, 12ХН2, 12ХН3А; 20ХН3А, 15ХГНТА по ГОСТ 4543 - 71).
sFlim10=950 МПа .
Отсутствие шлифовочных прижогов или острой шлифовочной ступеньки на переходной поверхности шестерни - гарантированно.
Yg1=0,75 .
Дополнительная механическая обработка шестерни - электрохимическая обработка.
Yd1 = 1,0 =1 .
SF1=1,55 .
9) Определение параметров sFlim0, Yg, Yd и SА для цементированных зубчатых колёс.
Концентрация углерода на поверхности колеса - 0,75 - 1,1%, достигается при контроле и автоматическом регулировании углеродного потенциала карбюризатора и закалочной атмосферы.
Тип стали колеса - Содержащая никель более 1% и хром 1% и менее (например марок 20ХН, 20ХН2М, 12ХН2, 12ХН3А; 20ХН3А, 15ХГНТА по ГОСТ 4543 - 71).
sFlim20=950 МПа .
Отсутствие шлифовочных прижогов или острой шлифовочной ступеньки на переходной поверхности колеса - гарантированно.
Yg2=0,75 .
Дополнительная механическая обработка колеса - электрохимическая обработка.
Yd2 = 1,0 =1 .
SF2=1,55 .
10) Продолжение расчета по табл. 13
Тип заготовки шестерни - поковка или штамповка.
YZ1=1 .
Тип заготовки колеса - поковка или штамповка.
YZ2=1 .
YA=1 .
YT1=1 .
YT2=1 .
sFlim1 = sFlim10 YT1 YZ1 YA Yg1 Yd1 =
=950 • 1 • 1 • 1 • 0,75 • 1 = 712,5 МПа . (72)
sFlim2 = sFlim20 YT2 YZ2 YA Yg2 Yd2 =
=950 • 1 • 1 • 1 • 0,75 • 1 = 712,5 МПа . (73)
Способ термообработки - отжиг и улучшение.
gA=0,35 .
Yd = 1,082-0,172 log(m)=1,082-0,172 • log(4) = 0,97845 . (75)
Способ механической обработки шестерни - шлифование, зубофрезерование (Rz = 40 мкм).
YR1=1 .
Способ механической обработки колеса - шлифование, зубофрезерование (Rz = 40 мкм).
YR2=1 .
YX1 = 1,05-0,000125 d1=1,05-0,000125 • 168 = 1,029 . (76)
YX2 = 1,05-0,000125 d2=1,05-0,000125 • 164 = 1,0295 . (77)
11) Напряжение изгиба в опасном сечении
KF = KA KFv KFb KFa=1,75 • 1,13341 • 1,54636 • 1 = 3,06715; (78)
sF1 = FFt/(b1 m) KF YFS1 Yb Ye =
=2476,19/(32 • 4) • 3,06715 • 3,78429 • 1 • 1 = 224,53985 (79)
sF2 = FFt/(b2 m) KF YFS2 Yb Ye =
=2476,19/(30 • 4) • 3,06715 • 3,79195 • 1 • 1 = 239,99397 (80)
12) Допускаемое напряжение изгиба на переходной поверхности зуба, не вызывающее усталостного разрушения материала
sFP1 = sFlim1 YN1/SF1 YR1 YX1 Yd =
=712,5 • 1/1,55 • 1 • 1,029 • 0,97845 = 462,81474 (81)
sFP2 = sFlim2 YN2/SF2 YR2 YX2 Yd =
=712,5 • 1/1,55 • 1 • 1,0295 • 0,97845 = 463,03963 (82).
13) Продолжение расчета по п. 2
sF1=224,5399 r sFP1=462,8147 (48,51616% от предельного значения) - условие выполнено (83).
sF2=239,994 r sFP2=463,0396 (51,83012% от предельного значения) - условие выполнено (84 ).
Тип закалки ТВЧ шестерни - Сквозная до переходной поверхности.
sFS1t0=1800 МПа .
Тип закалки ТВЧ колеса - Сквозная до переходной поверхности.
sFS2t0=1800 МПа .
Зубошлифование шестерни - присутствует.
Режим зубошлифования шестерни - черновой.
Yg1St=0,95 .
Зубошлифование колеса - присутствует.
Режим зубошлифования колеса - черновой.
Yg2St=0,95 .
Деформационное упрочнение шестерни - имеется.
Зубошлифование шестерни - имеется.
Yd1St=0,95 .
Деформационное упрочнение колеса - имеется.
Зубошлифование колеса - имеется.
Yd2St=0,95 .
qF = max(qF1 ; qF2)=max(6;6) = 6 .
sFS1t = sFS1t0 Yg1St Yd1St=1800 • 0,95 • 0,95 = 1624,5 МПа . (85)
sFS2t = sFS2t0 Yg2St Yd2St=1800 • 0,95 • 0,95 = 1624,5 МПа . (86)
Т.к. qF = 6 :
YNmax=4 .
SY=1,75 .
SFSt1 = YZ1 SY=1 • 1,75 = 1,75 . (87)
SFSt2 = YZ2 SY=1 • 1,75 = 1,75 . (88)
14) Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой
sF1max = FFtmax/(bw m) KFv KFb KFa YFS1 Yb Ye =
=2702,381/(30 • 4) • 1,13341 • 1,54636 • 1 • 3,78429 • 1 • 1 = 149,3645 МПа (89).
sF2max = FFtmax/(bw m) KFv KFb KFa YFS2 Yb Ye =
=2702,381/(30 • 4) • 1,13341 • 1,54636 • 1 • 3,79195 • 1 • 1 = 149,66684 МПа (90 ).
YRSt=1 .
15) Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой
sFP1max = sFS1t/SFSt1 YRSt YX1 =
=1624,5/1,75 • 1 • 1,029 = 955,206 МПа (91 ).
sFP2max = sFS2t/SFSt2 YRSt YX2 =
=1624,5/1,75 • 1 • 1,0295 = 955,67014 МПа (92 ).
16) Продолжение расчета по п. 2
sF1max=149,3645 r sFP1max=955,206 (15,63689% от предельного значения) - условие выполнено (93 ).
sF2max=149,6668 r sFP2max=955,6702 (15,66093% от предельного значения) - условие выполнено (94 ).

Вывод: Результаты расчета показывают, что зубчатая передача отвечает требованиям точности и жесткости. Обладает запасом прочности на весь срок эксплуатации станка и применима в условиях автоматизированного производства.

4.2.2.Расчет вала 6 на прочность редуктора привода шпиндельной головки
Исходные данные:
Ft=2476 H; Fx=43 H; Fr=0.25Ft=619 H; FR=250 H; Lh=10000 час;

рис. 11. Схема распределения нагрузок вала.
М=0,6 ; n=250 мин־¹ ;
Горизонтальная проекция [9]
Внешняя нагрузка
НА*144+FR*34+Ft*34=0
(1)

Исправляем направление реакции опоры НА
∑МА=0; -FR*110-Ft*110-Hc*144=0;
(2)
Исправляем направление
∑F=∑H; 2476+3605=4645+1435
6080=6080
в вертикальной плоскости
Fr; Н*мм; (3)
∑Мс=0; VA*144-Mx-Fr*34=0; (4)

(5)


∑МA=0; -VC*144-Mx+Fr*110=0; (6)
(7)
∑F=∑V;
619=448+171;
Опасное сечение в т.Б
Мин=0,1Т=0,1*208000=20800 Н*мм
Миv=0
Ми= Н*мм
Т=208 Н*м
Напряжение в опасных сечениях
МПа (8)
МПа (9)
Проверочный расчет.
Проверка на статическую прочность
Кп=2,0; Сталь 45, НВ 240 ... 270; МПа; МПа;
МПа
МПа
МПа
Коэффициенты чувствительности для стали

Запасы прочности по пределу текучести
(10)
(11)
n= (12)
Условие прочности выполняется.

Выводы: Вал применим в данной РТК, т.к. запас прочности по пределу текучести в несколько раз превосходит требуемый запас прочности.

4.2.3.Расчет подшипников качения для вала 6 редуктора привода шпиндельной головки.
- коэффициент режима работы;
Lh=10000 час; n= 250 об/мин;
Расчетная схема узла подшипника.

рис.12 Схема нагрузок подшипника.
[9] (1)
(2)
Fx=43 H.
Fea=0.83*e*Fra=495 H. (3)
Fec=0.83*e*Frc=1646 H. (4)
e=0.41 – параметр осевого нагружения;
Расчетно – динамическая нагрузка на подшипники
FR=(xVFr+yFa)*Kб*Кт*Кн (5)
Кб=1,4 – коэффициент безопасности;
Кт=1 - температурный коэффициент;
Кн= - коэффициент нагрузки;
V=1 – коэффициент вращения кольца подшипника;
Fa – расчетная осевая сила
Х – коэффициент радиальной нагрузки;
У – коэффициент осевой нагрузки;
Сумма осевых сил, нагружающих опору
∑А=Fec+Fx-Fea=1646+43-495=1194 H (6)
∑C=Fea-Fx-Fec=495-43-1646=-1194 H (7)

FaA=Fec+Fx=1689 H; FaC=FeA-Fx=452 H; (8)
<e=0.41

1.16>e=0.41 x=1 ; y=0
x=0.4 y=0.6
FRA=2067 H. FRC=4267 H.

 

 

Наиболее нагружена опора С и дальнейший расчет ведется для опоры С.
Требуемая динамическая грузоподъемность
(9)
(10)
Стр=4247*4,5=19111 Н < [C]r=21300 Н.

Выводы: Подшипник мод. 6 – 46208 Е 6 класса точности удовлетворяет условиям эксплуатации и имеет запас по условию требуемой динамической грузоподъемности.
4.3.Расчет передачи винт – гайка качения продольного перемещения
стола.
Введение.
Привода подач станков с ЧПУ должны обеспечивать высокую жесткость, точность позиционирования и минимальную зону нечувствитель¬ности. Это предъявляет повышенные требования к каждому элементу привода: двигателю, передаточным звеньям, передаче винт-гайка каче¬ния, опорам ходового винта и т.д.
Передачи винт-гайка качения (ВГК) является одним из основных элементов приводов подач современных станков с ЧПУ. На стадии проек¬тирования передачи ВГК весьма важно не только выбрать ее размеры, но и рассмотреть возможные варианты конструкции, выбрать из этих вари¬антов оптимальный, обладающий хорошими эксплуатационными параметрами при наименьших расходов материалов на изготовление.

4.3.2 Расчет передачи винт – гайка качения.
Исходные данные:
Q=5010 Н Q=Kn*Pх+F
L=1700 мм F=(Pz+2Py+p)*f
L1=1000 мм F=(2393+2*840+7000)*0.15=1660 H
t= 10 мм Q=1.4*2393+1660=5010 H
nmax=600 мин־¹
nmin=3 мин ־¹
где Q – наибольшая осевая нагрузка;
Кп- коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента, возникающего вследствие несимметричного приложения силы подачи;
Px- cоставляющая силы резания действующая в направлении подачи;
F- сила трения в направляющих;

Производим предварительный выбор размеров передачи:
а0, а, t, r1,r2, dкв.
В соответствии с нормалью станкостроения Н23-7 принимаем:
а0= 70 мм; а=45º; t=10 мм; r1: r2=3,0:3,12=0,96; dкв=65,76 мм.
λ=2º36¹
1) Допустимая статическая нагрузка:
на один шарик [p]см
[p]см=20(d1)²= 20*(2*3,0)²=720 Н
d1=2 r1
d1- диаметр шарика, мм
на винт [Q]см при отсутствии натяга
Zрасч=0,7*Z- расчетное число шариков
Z=3Zi=3((π*do/d1)-5);
Z- число шариков в одном рабочем витке
Z=3Zi=3((π*70/6)-5)=94,9=95
Zрасч=67 шариков;
[Q]см= Zрасч*[p]см*sina*cosλ , H
[Q]см= 67*720*sin45*cos2=34077 H
2) Коэффициент долговечности К

n= мин־¹
n – расчетная частота вращения;
Число циклов нагружения за один оборот винта Сi
Ci=0.5*Zi*(1+(r1/r0)*cosa)
Ro=0.5do=0.5*70=35 мм;
Ci=0.5*95*(1+(3,0/35)*cos45)=50,4
Т – расчетный срок службы передачи; Т=5000 час;
Kq=0.6; Kq- коэффициент переменности нагрузки

3) Допустимая нагрузка при отсутствии натяга и долговечности Т=5000 час.
На один шарик [P]
H
на винт [P]
Н
Q≤[Q]
5010 H ≤[7408] H
4) Допустимая сила натяга
, Н
Н
Н
Н
Фактическая сила натяга в передаче должна лежать в пределах от Рнмин до Рнмах.
5) Относительное осевое перемещение бн двух гаек, необходимое для создания натяга.
мкм
где d1- 6 мм; Pн1- 53; 65,5 Н
мкм
мкм
6) Осевое перемещение гайки относительно винта в результате контактной деформации при нагрузке Q=5000 H.
При наличии предварительного натяга
, мкм
мкм ; мкм;
7) К.П.Д. передачи при наличии натяга и нагрузке Q=5010 H.
; =0,1º
Н
Для Рн мин



Момент холостого хода передачи:
, н*см;
Н*см;
Для Рн мах



Момент холостого хода передачи:
, н*см;
Н*см;
Выводы: В ходе расчета был произведен выбор конструкции передачи винт – гайка качения привода продольного перемещения стола и ее расчет, который показал, что передача имеет высокий К.П.Д. ,и небольшое сопротивление передаче крутящего момента от редуктора привода к непосредственно силовому столу.

 


4.4.Расчет на износ поступательных направляющих скольжения силового стола.
4.6.1.Введение.
Износ, возникающий при трении сопряжённых поверхностей, является наиболее характерным видом повреждения большинства машин и механизмов.
Изнашивание - это процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и его остаточной деформации. При контакте двух сопряжённых поверхностей и их относительном перемещении в поверхностных слоях возникают механические и молекулярные взаимодействия, которые в конечном итоге и приводят к разрушению микрообъёмов поверхностей, т.е. к их износу.
Для расчёта и прогнозирования работоспособности станков при их износе, для выбора рациональных материалов, размеров и конструкций сопряжений при заданных условиях их работы необходимо знать основные закономерности изнашивания рабочих элементов станков. Только численная оценка степени износа сопряжений станков позволяет решать указанные выше задачи.
Показателями износа в соответствии с общим методическим подходом по оценке степени повреждения являются :
* линейный износ U (мкм) - изменение размера поверхности при её износе, измеренное в направлении, перпендикулярном к поверхности трения;
* скорость изнашивания у = dU /dt (мкм/ч) - отношение величины износа ко временя, а течение которого он возникает;
* интенсивность изнашивания j=dU/ds - отношение величины износа к относительному пути трения (s), на котором проходило изнашивание; эта величина будет безразмерной, если линейный износ и путь трения измеряются в одних единицах.


4.6.2.Расчет на износ поступательных направляющих скольжения силового стола.
Исходные данные:
L=1000 мм – максимальный ход стола;
L0=1600 мм – длина направляющих скольжения;
Px=2393 H ; Py=2154 H; Pz= 1197 H; Rфр=0,05 мм;

Уравнения системы сил, действующих на направляющие. [1]
Х = Px+Qx-(A+C)*μ=0; (1)
Y= Px*Rфр-A*sinα-Py=0; (2)
Z= C +A*cosα-Pz-G=0; (3)
Mx=CYc- A*sinαYA=0; (4)
My=CXc+ A*cosαXA=0; (5)
Mz=-Px*Rфр+ A*sinαXA-CμYc=0; (6)
μ=0,1
Qx=5010 H – вес стола;
а=0,04 м; - ширина грани А; с=0,079 м; - ширина грани С;

 

Схема сил действующих на силовой стол.


рис. 19. Схема сил действующих на направляющие А, С.
(7)
(8)
Метод определения формы изношенной поверхности направляющих стола.

 


рис.20
Определение размеров участков 1,2,3.
L/L0 участок Пределы участка L1 L2
‹1
1
2
2 0 x L
L x L0
L0 x L0+L 0
x-L
X-L X
X
L0

Пределы интегрирования при расчете износа. Таб.4

 


Величина удельных давлений Р1 (МПа) по длине направляющих:
(9)
(10)
Коэффициент изнашивания К=1,3*10 ;
Средняя скорость изнашивания
Расчет и построение формы изношенной поверхности U(x) граней А, С направляющих консоли после 5 лет эксплуатации станка
L0=1,6 м; L=1 м; а=0,04 м; с=0,079 м.
S=N*Фр*Т*n*Scp*60*10 , км (11)
Где: Фр – годовой фонд рабочего времени (Фр=2060 ч) , Т – сменность работы (Т=2), n – коэффициент использования станка (n= 0,7), Scp – средняя скорость подачи, мм/мин;
S=5*2060*2*0.7*800*60*10 , км
Рис. 21.Форма изношенной поверхности грани А консоли станка.


рис. 22. Форма изношенной поверхности грани С консоли станка.

Выводы: В результате проведения расчета было установлено, что направляющие после 5 лет эксплуатации станка имеют максимальный износ 240 мкм, однако износ будет ниже, т.к. нагрузки, используемые в расчете имеют максимальную величину, на практике станок подвергается нагрузкам, имеющим меньшие средние значения, поэтому можно сделать вывод о том, что после 5 лет эксплуатации станок будет изготовлять детали, соответствующие требованиям качества.

6. Литература.
1)Авдеев В.Б. Методические указания №1552 «Расчет на износ поступательных направляющих скольжения». М.,МГТУ «МАМИ»,2001
2)Авдеев В.Б. Методические указания №1575 «Расчет и проектирование передач винт-гайка качения. М.,МГТУ «МАМИ»,2000
3)Аршинов В.А., Алексеев Г.А. «Резание металлов и режущий инструмент», М.:Машиностроение,1968 г.
4)Козырев Ю.Г. «Промышленные роботы». Справочник., М.:Машиностроение,1988 г., 392 с.
5)Промышленные роботы в машиностроении. Альбом схем и чертежей. Под ред. Соломенцева Ю.М,.-М.:Машиностроение,1986 г. 140 стр.
6)Пуш А.В. «Промышленные роботы в станкостроении». Учебное пособие №63. М.,МГТУ «МАМИ»,1980
7)Пуш А.В., Толстов Н.П. «Однооперационные манипуляторы в станкостроении». Учебное пособие №62. М.,МГТУ «МАМИ»,1982
8)Режимы резания металлов. Справочник. Барановский Ю.В. Изд.3-е,перераб. и доп. М.,»машиностроение», 1972
9)Решетов Д.Н. «Детали машин». М. ;Машиностроение; 1989 г.
10)Руководство по эксплуатации станка ГФ 2171.Часть1 ГФ2171.00.000 РЭ
11)Справочник технолога – машиностроителя под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова в 2 – х томах.Т1. М.; Машиностроение; 1985 г.
12)Справочник технолога – машиностроителя под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова в 2 – х томах.Т2. М.; Машиностроение; 1985 г.
13)Программа САПР-Spin лицензия N

 




Комментарий:

Дипломная работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы