Быстрый поиск

Дипломная работа: Технологический процесс сборки матрицы штампа холодной объемной штамповки корпуса внутреннего шарнира ВАЗ 2108

2.5 ЛИНЕЙНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ на токарной операции

Задача раздела определить оптимальные режимы резания на одном из технологических переходов токарной операции путем графического построения системы ограничений режимов.

Исходные данные

1) обрабатываемый материал – сталь Р6М5;

2) предел прочности материала инструмента ;

3) диаметр обрабатываемой поверхности – Æ83,6-0,14 мм;

4) режущий инструмент – проходной резец (ОСТ 2И10-1-83); материал режущей части – Т5К10:

5) глубина резания t = 0,3 мм;

6) оборудование – токарный с ЧПУ Quick Turn-10N:

6.1) мощность электродвигателя = 15 кВт;

6.2) Подача минимальная (минутная) = 3 мм/мин;

Подача максимальная (минутная) = 1200 мм/мин;

6.3) Частота вращения шпинделя минимальная = 36 об/мин;

Частота вращения максимальная = 3600 об/мин.

Операционный эскиз

Рис. 2.5.1

Расчет ограничений

1) Ограничение по кинематике станка

а) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между расчетной подачей и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:

> , мм/об; (2.5.1)

; ; , мм/об; ; ; ; ;

б) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между скоростью резания и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:

, (2.5.2)

; , ;

Ограничение по кинематике станка

Рис. 2.5.2

2) Ограничение по мощности привода главного движения

(2.5.3)

(2.5.4)

(2.5.5)

Ограничение по мощности привода главного движения

Рис. 2.5.3

3) Ограничение по температуре в зоне резания

(2.5.6)

Ограничение по температуре в зоне резания

Рис. 2.5.4

4) Ограничение по прочности инструмента

где – напряжения, возникающие в процессе обработки;

– предел прочности материала инструмента

, (2.5.7)

где Ks - коэффициент концентрации напряжений, Ks = 1.

Ограничение по прочности инструмента

Рис. 2.5.5

5)Ограничение по шероховатости поверхности

, (2.5.8)

где r – радиус при вершине резца, r = 1,5 мм.

Ограничение по шероховатости поверхности

Рис. 2.5.6

Целевая функция

Решение графическим методом

Система ограничений:

На графике лист 05М15.277.81 построим систему ограничений и целевую функцию.

Найдем оптимальную точку, т.е. ту, в которой целевая функция Z будет максимальной. Рассмотрим точки фигуры, наиболее удаленные от начала координат – точки А и В.

Определим их координаты:

т. А:

т. B:

т. C:

Найдем значение целевой функции в этих точках:

ZВ®max Þ т. В – оптимальная.

Рассчитаем скорость резания и подачу, используя полученные данные:

Отсюда:

В ходе моделирования процесса точения были определены подача S = 0,52 мм/об и скорость резания V = 9,44 м/мин, которые являются оптимальными при заданных условиях. Полученные значения свидетельствуют о том, что чем больше подача, тем выше производительность, что не всегда соответствует реальным фактам.

В [9] оптимальная подача намного ниже полученной:

Sопт = 0,43÷0,49 мм/об, соответственно скорость резания будет выше.

В выполненном моделировании учитывались только такие факторы как прочность инструмента, температура в зоне резания, мощность привода главного движения станка и его кинематика. Не вводились в качестве ограничений точность обработки, качество поверхности (шероховатость), стойкость инструмента и др. Поэтому определенные значения скорости резания и подачи отличаются от справочных.

Увеличить скорость резания, понизить подачу можно:

- улучшая геометрические параметры резцов: увеличить значение переднего угла g;

- снижая стойкость инструмента за счет уменьшения радиуса скругления.

2.6 Проектирование приспособления для контроля пространственных отклонений

Задача раздела спроектировать приспособление для контроля внутренних цилиндрических поверхностей вставки нижней относительно наружной цилиндрической.

Исходные данные

На рис. 2.6.1 представлена схема контроля требуемого параметра радиального биения:

Схема контроля

Рис. 2.6.1

Описание конструкции приспособления

Приспособление предназначено для контроля радиального биения внутренних поверхностей вставки нижней. Приспособление содержит:

плиту 1, которая устанавливается на ножках 9; призму 3, в которую устанавливается вставка нижняя; планку 2 для вращения детали во время проведения контроля, которая крепится к плите винтами 11 и гайками 14; щуп 4, передачу рычажную 5, держатель индикатора 6, крепящийся к передаче рычажной винтом 15, пружину сжатия 12 и индикатор 7, при помощи которых происходит измерение и снятие данных; передача рычажная 5 крепится к опоре 8 винтами 13, опора в свою очередь прикреплена к плите при помощи винтов 11 и гаек 14. Приспособление работает следующим образом: деталь вставка нижняя устанавливается в призму 3, при помощи щупа 4 происходит контроль радиального биения всех внутренних поверхностей детали за счет вращения вставки нижней вручную и передвижения щупа 4, которое обеспечивается перемещением опоры 8 по Т-образным пазам плиты 1, данные измерений контролер считывает с индикатора часового типа 7. Чертеж приспособления представлен на листе 05.М15.277.52.000СБ.

2.7 Патентные исследования повышения стойкости шлифовального круга

Задача раздела – на базе патентного поиска предложить прогрессивное техническое решение (ТР) в целях усовершенствования технологической операции и сделать вывод о возможности его использования.

Обоснование необходимости патентных исследований

В качестве объекта усовершенствования операции 40 шлифовальной как технологической системы примем применяемый в базовом техпроцессе режущий инструмент. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу усовершенствованного объекта, можно в результате патентного исследования достигнутого уровня вида техники. Использовать усовершенствованный объект можно только в том случае, если он обладает патентной чистотой в странах, где предполагается его использование. Установить, обладает ли усовершенствованный объект патентной чистотой, можно в результате его патентной экспертизы. Для решения этих задач проведем исследования достигнутого уровня вида техники и экспертизу патентной чистоты усовершенствованного объекта.

На базовом предприятии на операции 40 шлифовальной применяют круг шлифовальный ПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1А ГОСТ 2424-83.

Это режущий инструмент, рабочая часть которого содержит классифицированные частицы абразивного материала. Твердость абразивного материала превышает твердость обрабатываемого материала. Круг состоит из связки и зерен абразивного материала. Связка влияет на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента, износ абразивного инструмента и параметры шероховатости обработанной поверхности. В процессе обработки каждое абразивное зерно срезает небольшой слой металла, в результате чего на поверхности детали остается царапина ограниченной длины и весьма малой площади поперечного сечения. Обработанная шлифованием поверхность детали образована совокупностью множества царапин – следов резания всех абразивных зерен, расположенных на режущей поверхности шлифовального круга.

Объект патентных исследований

Рис. 2.7.1

Исследование достигнутого уровня техники

Недостатком применяемого объекта является низкая стойкость круга, причинами этого могут быть:

- условия резания;

- недостаточная жесткость абразивных сегментов;

- износ вершин абразивных зерен;

- низкая прочность связки.

Таким образом, целью исследования уровня вида техники является устранение указанного недостатка путем устранения какой-либо причины, вызывающей его.

Составление регламента поиска №1

Регламент поиска определяет перечень исследуемых технических решений (ИТР), их рубрику по Международной классификации изобретений (МКИ) и индекс Универсальной десятичной классификации изобретений (УДК), страны поиска, его ретроспективность (глубину), перечень источников информации, по которым предполагается провести поиск.

Объект исследования – шлифовальный круг. Он характеризуется формой элементов, их взаимным расположением и взаимосвязью, соотношением размеров элементов. Это все признаки устройства. Следовательно, как объект патентного исследования шлифовальный круг представляет у с т р о й с т в о.

Объект содержит следующие технические решения:

1) улучшение качества обрабатываемой поверхности;

2) повышение прочности круга;

3) повышение точности профиля круга;

4) повышение стойкости круга.

Из выявленных ТР выбираем ИТР – такие ТР, совершенствование которых может обеспечить достижение сформулированной выше цели – повышения стойкости круга.

Для определения рубрики МКИ определяем ключевое слово. «Шлифовальные круги». По «Алфавитно-предметному указателю» [18] для ключевого слова определяем предполагаемую рубрику МКИ - B24 D5.

По «Указателю к МКИ» т.2 [19 ] уточняем рубрику МКИ.

В24 D5/00 – абразивные круги с цементированными вставками или круги со вставленными абразивными брусками для обработки изделий своей периферийной частью;

B24 D5/02 - сплошные круги;

B24 D5/04 – с усиливающими элементами;

B24 D5/06 –со вставными абразивными брусками;

B24 D5/08 - с усиливающими элементами;

B24 D17- не относящиеся к вышеперечисленным кругам.

Индекс УДК определяем по «Указателю к универсальной десятичной классификации» [20];

621.9 обработка резанием;

621.9.02 режущие инструменты;

621.922.079 шлифование и полирование.

В качестве стран поиска выбираем ведущие страны в области машиностроения Россию (СССР), Японию, США, Германию, Великобританию, Францию.

Ретроспективность (глубину) поиска устанавливаем в 7-10 лет, полагая, что наиболее прогрессивное ТР содержится в изобретениях, сделанных за последние 7-10 лет.

В качестве источников информации принимаем патентные описания, бюллетень изобретений, реферативный сборник «Изобретения стран мира» соответствующих выпусков, реферативный журнал 14А «Резание металлов. Станки и инструменты», технические журналы и книги в области мехобработки.

Данные заносим в табл. «Регламент поиска».

Таблица 2.7.1.