Дипломная (вкр): Модернизация клещей автоматических для транспортировки одного рулона листовой стали с грузоподъемностью тридцать пять тонн

 мм =700 мкм,

 мм =1570 мкм.

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

, мкм, (3.8)

, мкм,

=770 мкм.

Определяем номинальный размер заготовки:

 , мм, (3.9)

 мм.

.7 Выбор металлорежущего оборудования

Таблица 3.6 - Металлорежущее оборудование

Выбор оборудования осуществляется на основании таких данных, как метод обработки, точность обработки, расположение размеров обрабатываемых поверхностей, габаритных размеров заготовки, количества инструментов в наладке станка, обеспечение заданной производительности, эффективность использования станка по времени, по мощности и др.

.8 Выбор станочных приспособлений

Исходные данные:

. вид обработки;

. технологические базы;

. точность обработки;

. возможность или необходимость применения того или иного силового привода;

. тип производства.

Для всех операций кроме вертикально-фрезерной применяется поводковый патрон.

Для вертикально-фрезерной применяются тиски переналаживаемые универсальные ГОСТ 21168-75. Применяют для закрепления различных по форме и размерам заготовок, устанавливаемых на рабочей поверхности обеих губок, несущих сменные наладки. Диаметр зажимаемой заготовки, мм 155…290

Зажимающий ход губки=18мм

.9 Выбор режущего инструмента

Выбор режущих инструментов для основных переходов при обработке детали выполнен по методике, изложенной в [3].

Исходные данные:

1.      Вид обработки

2.      Форма поверхности

.        Расположение поверхности

.        Точность поверхности, размеров

.        Шероховатость

.        Материал детали

.        Тип производства

Режущие инструменты и их техническая характеристика приведены в таблице 3.7:

Таблица 3.7 - Применяемые режущие инструменты и средств измерения

.10 Выбор инструментальных приспособлений

Исходные данные:

1.      Размеры и форма инструмента

2.      Конструкция посадочного места инструмента

.        Конструкция посадочного места станка

.        Точность обработки

.        Тип производства

Выбранные инструментальные приспособления приведены в таблице 3.8:

Таблица 3.8 - Применяемые инструментальные приспособления

.11 Определение режимов резания (табличный метод)

Токарная операция

При черновом (предварительном) точении назначаем подачу в зависимости от выбранной глубины резания и жесткости системы.

S=0,5 мм/об. Допускаемая скорость резания составляет V - 90-110 м/мин.

При чистовом точении назначаем подачу в зависимости от требуемой шероховатости и радиуса скругления на вершине резца.

Подача S=0,25 мм/об. Допускаемая скорость резания V - 120-160 м/мин.

Фрезерная операция

Фрезерование лысок осуществляется концевой фрезой.

Подача на зуб Sz=0,31 мм/зуб. Глубина резания t=3 мм. Скорость резания находится в диапазоне V - 12-16 м/мин.

.12 Техническое нормирование времени операций. Расчет нормы времени

Норма времени рассчитывается для основных станочных операций с учетом типа производства:

, мин, (3.10)

где t0 - основное время рассчитывается по законам механического движения

tв - вспомогательное время оценивается по продолжительности вспомогательных приемов и ходов

tтех - 10% от основного времени

tорг - организационное время 10%( t0+ tв)

tп - время перерывов 2,5%( t0+ tв)

tп.з - подготовительное заключительное время 30 мин на одну партию.

Составляющие и полные нормы времени приведены в таблице 3.9:

Таблица 3.9 - Составляющие и полные нормы времени

4. Исследование напряженно-деформированного состояния детали траверса

.1 Решение линейных задач теории упругости методом конечных элементов

Точное аналитическое решение возможно только для очень ограниченного круга задач теории упругости. Поэтому для инженерной практики огромное значение имеют приближенные методы. Важность этих методов особенно возрастает в связи с активным внедрением в теорию и практику проектирования вычислительной техники и новейших информационных технологий.

В данной главе мы рассмотрим метод конечных элементов (МКЭ), имеющий наибольшее применение для решения прикладных инженерных задач.

Характерной особенностью МКЭ, относящегося к так называемым прямым методам, является то, что процедуры для отыскания числовых полей неизвестных функций в теле (таких как перемещения, напряжения, силы) строятся на основе вариационных принципов механики упругого тела без непосредственного использования дифференциальных уравнений. Заметим, что в настоящее время МКЭ является самым эффективным прямым методом приближенного решения прикладных задач механики.

В основе МКЭ лежит представление объекта исследования в виде набора некоторых простых с геометрической точки зрения фигур, называемых конечными элементами, взаимодействующими между собой только в узлах. Расположенные определенным образом (в зависимости от конструкции объекта) и закрепленные в соответствии с граничными условиями конечные элементы, форма которых определяется особенностями моделируемого объекта, позволяют описать все многообразие механически конструкций и деталей.

Например, плоскую форменную конструкцию можно смоделировать набором плоских стержневых фигур, рамную - набором объемных стержневых элементов, различного рода пластины и оболочки - множеством плоских треугольников или прямоугольников. Геометрически объемные тела удобно представлять в виде совокупности элементарных пирамид, параллелепипедов и призм, и т. д. На рисунке 4.1 показан пример разбивки пластины на конечные элементы - треугольники.

Рисунок 4.1- Сеть конечных элементов

Рамные конструкции, как правило, моделируются набором стержневых конечных элементов. Различного рода пластины и оболочки удобно моделировать набором плоских треугольных, либо прямоугольных элементов, а в отдельных случаях и набором более сложных элементов. Геометрически объемные тела удобно представлять в виде совокупности элементарных пирамид, параллелепипедов и призм.

Такое представление рассматриваемого объекта позволяет решать задачи расчета напряженного и деформированного состояний тела, устойчивости и динамики, нахождения частот и амплитуд собственных и вынужденных колебаний. Кроме того, МКЭ можно с успехом использовать для решения задач стационарной и нестационарной теплопроводности, расчета полей статического электричества и скоростей безвихревого течения жидкости, и т. д.

Практическое использование этого метода во многом зависит от уровня развития компьютерной техники и качества программного обеспечения, реализующего этот метод. Программное обеспечение для решения задач методом МКЭ должно включать в себя следующие элементы: редактор разбивки на конечные элементы, ядро, непосредственно обеспечивающее решение, и визуализатор для демонстрации полученных результатов.

Следует отметить, что МКЭ - это достаточно самостоятельный раздел механики сплошной среды, который динамично развивается и совершенствуется. Для подробного ознакомления с ним можно воспользоваться специальной литературой. Здесь же будут рассмотрены лишь физические основы этого метода на примере решения плоской задачи теории упругости - расчета напряженного состояния тонкой пластины произвольной формы. В качестве конечного элемента примем плоский элемент треугольной геометрической формы.

Рассмотрим конечный элемент, координаты узлов которого равны  и  в соответствии с рисунком 4.2:

Рисунок 4.2 - Конечный элемент

После приложения внешней нагрузки тело деформируется, и каждая внутренняя точка этого элемента с координатами х,у занимает новое положение, перемещаясь в направлении координатных осей х и у соответственно на расстояния и(х,у) и v(x,y), причем в пределах одного конечного элемента эти перемещения представляются в виде линейных функций координат:

 (4.1)

, (4.2)

; ;

.

Необходимо отметить, что задание перемещений в виде линейных функций (4.1) обеспечивает сшивку этих функций на границах соседних элементов. Действительно, линейность перемещений в узлах означает и их линейность везде вдоль границы элемента.

Подставляя в (4.2) координат узловых точек, получаем:

,

 , (4.3)

где .

В системе уравнений (4.3) в качестве неизвестных можно рассматривать постоянные коэффициенты . Разрешая (4.3) относительно  с помощью формул Крамера, имеем

 (4.4)

Здесь  - определитель матрицы системы, численно равный площади конечного элемента:

Заметим, что тот же самый результат (4.4) получается и другим способом:

поскольку определитель матрицы отличен от нуля, то единственное решение системы (4.3) есть произведение обращенной матрицы системы и вектора

Подстановка (4.4) в (4.3) приводит к выражению для определения поля перемещений произвольной точки данного конечного элемента:

 (4.5)

где а остальные коэффициенты находятся путем циклической перестановки индексов 2 и 3. В матричной форме (4.5) переписывается как