Проект автоматической линии для обработки детали Вал-выходной (стр. 6 из 6)

где

=10мм – диаметр шариков шарикового радиально-упорного подшипника 36214;

КR - вспомогательный коэффициент податливости.

Податливость посадочных поверхностей:

где k=0,01 – коэффициент податливости;

d – диаметр внутреннего кольца подшипника, d=70 мм;

D - диаметр наружного кольца подшипника D=125 мм;

В – ширина подшипника, В=44 мм.

Окончательная жесткость для ЗО:

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 =0,5;

а – длина вылета (консольной части) шпинделя, а=60 мм;

l – расстояние между опорами шпинделя, используя программу принимаем оптимальное l=250 мм;

F=Pу=1291,5 Н.

Определим суммарный угол поворота от статической и динамической нагрузки:

.

Таким образом при диаметре фрезы 22мм и глубине шпоночного паза 9мм, данный ШУ может применятся на данном фрезерном станке при обработке шпоночного паза, исходя из допуска на глубину шпоночного паза

, углубление (увод) оси фрезы при фрезеровании не должен превышать , в данном случае углубление составит:

, что меньше допустимого значения.

16. Динамический расчет шпиндельного узла

Для получения частотных характеристик шпиндельного узла разобьем его на участки и рассчитаем их осевые моменты инерции и массу:

Рисунок 16.1 – Чертеж шпиндельного узла

Рисунок 16.2 – Разбиение шпиндельного узла на участки

Используя пакет КОМПАС-3D V8 и 3D модель данного узла рассчитаем необходимые параметры:

Жесткость Cr и коэффициент демпфирования h опор (согласно пункту 15):

Cr1=635000 Н/мм

Cr2=508000 Н/мм

где

– относительное рассеивание энергии на шариковой радиально-упорной сдвоенной опоре; – относительное рассеивание энергии на роликовой радиально сдвоенной опоре; а=60 мм – вылет; l=250 мм – межопорное расстояние h1,2=0,11

Полученные данные заносим в программу и на основании нижеперечисленных формул получаем графики частотных характеристики узла. Передаточная функция УС шпинделя

Рисунок 16.3 – Графики амплитудно-частотных характеристик

Таким образом собственная частота 90 с-1, что входит в интервал 63-117рад/с рабочей частоты шпиндельного узла, поэтому использовать эту частоту вращения шпинделя и близкие к ней не рекомендуется. Для этого следует увеличить рабочую частоту привода.

Заключение

В курсовой проекте исследован технологический процесс обработки детали в неавтоматизированном производстве, произведен синтез и анализ двух компоновок автоматических линий, выбран наиболее рациональный вариант автоматической линии по критерию обеспечения заданной производительности и минимума приведенных затрат, разработана циклограмма работы выбранного варианта автоматической линии.

Также была спроектирована станочная система на базе шпоночно-фрезерного станка. Спроектирован шпиндельный узел данного станка. Произведен динамический расчет шпиндельного узла, режимов и мощности резания, в условиях фрезерования данного шпоночного паза.

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

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя В 3-х т. Т1./ Под. Ред. И.Н. Жестковой: М. Машиностроение 2001.-920с.