Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
• 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
• 2.1 Описание работы установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников
• 2.2 Разработка конструкции узла радиального нагружения
• 2.3 Разработка каталога разнесённой сборки узла радиального нагружения
• 2.4 Инженерный анализ напряженно-деформированного состояния детали
• 2.5 Модернизация узла радиального нагружения
• 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 3.1 Разработка технологического процесса детали «Прижим»
• 3.1.1 Техническое задание
• 3.2 Описание конструкции и назначение детали
• 3.3 Технологический контроль чертежа детали
• 3.4 Анализ технологичности конструкции детали
• 3.5 Выбор способа изготовления заготовки
• 3.6 Выбор плана обработки детали
• 3.7 Выбор и расчёт припуска на обработку
• 3.8 Предварительное техническое нормирование
• 3.9 Определение типа производства
• 3.10 Выбор технологического оборудования
• 3.11 Выбор режущего инструмента
• 3.12 Выбор средств измерения и контроля
• 3.13 Выбор приспособления
• 3.14 Выбор режимов резания
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ВВЕДЕНИЕ
• Представленная ВКР выполнена на базе Закрытого акционерного общества «Вологодский подшипниковый завод». «Вологодский подшипниковый завод» - предприятие подшипниковой промышленности в России. Этот завод является одним из основных лидеров по изготовлению подшипников всех групп.
• Производственная мощность предприятия составляет более 24 млн. штук подшипников в год, представленных номенклатурой более 1700 типоразмеров, а также изделий в сборе.
• Производство подшипниковой продукции является сложным процессом, который состоит из множества операций. Техническое оснащение «Вологодского подшипникового завода» изготовляют продукции по всему циклу, ибо структура завода имеет собственные заготовительное, шариковое, токарное, кузнечное, сепараторное и шлифовально-сборочное производства.
• Преимуществом для ЗАО «ВПЗ» заключается в качестве производимой продукции, отчего руководство завода, строго относится к реконструкции и совершенствования производственного процесса. Техническое переоснащение завода носит характер системный. Это переоснащение затрагивает все стадии производства от подготовительной операции до маркирования готовой продукции.
• Большой потенциал в исследовании даёт предприятию непрерывно увеличивать номенклатуру своей продукции, изготовлять прецизионные подшипники, а также подшипниковую и иную продукцию по чертежам заказчика.
• Продукция снабжается предприятиям сельхозтехники, автомобилестроения, нефтехимической промышленности, металлургии, горнодобывающей промышленности, электротехники, станкостроения, топливно-энергетического комплекса и другим. Одним из основных направлений повышения качества выпускаемой продукции является автоматизация контрольных операций. На «Вологодском подшипниковом заводе» применяется 2 вида автоматизированного контроля: активный и пассивный. Активный контроль непосредственно влияет на технологический процесс изготовления деталей подшипников, ставится, как правило, на станках автоматах, в частности, на шлифовальных станках.
• Для контроля готовых подшипников применяется пассивный метод контроля для определения различных параметров, в частности, виброакустический контроль, контроль на ожоги.
• В данной работе, используя современные достижения науки и техники, сделана попытка модернизации установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников с целью улучшения их качества.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Подшипник - это узел механизма или машины, являющейся частью опоры, которая поддерживает вал, обеспечивая вращение и линейное перемещение с минимальным сопротивлением, воспринимающий и передающий нагрузку от вала на корпусные детали механизма или машины.

Подшипники качения имеют следующие преимущества:

1. Больше минимальные потери при трении, из чего следует, выше коэффициент полезного действия (до 0,995) и меньше нагрев.

2. При пуске машины получается момент трения меньше до 20 раз.

3. Экономия дефицитных цветных материалов, чаще используется при изготовлении подшипников скольжения.

4. В осевом направлении габаритные размеры меньше.

5. Бесхитростность замены и обслуживания.

6. Меньший расход смазочного материала.

7. Низкая стоимость благодаря массовому производству стандартных подшипников.

К недостаткам подшипников качения относится:

1. Ограниченную выполнимость применения при высоких скоростях и больших нагрузках.

2. Несоответствие требованиям работы при больших ударных и вибрационных нагрузках в силу значительных контактных напряжений и плохом умении демпфировать колебания.

3. Шум во время работы, вызванный погрешностями формы и размеров детали.

4. Порядочные габаритные размеры в радиальном направлении и масса. Сложность установки и монтажа подшипниковых узлов.

5. Повышенную чувствительность к неточности установки в подшипниковый узел.

6. Значительная стоимость при мелкосерийном производстве исключительных по размерам подшипников.

Конструкция подшипников качения состоит из двух колец, тел качения (шариков и роликов) и сепараторов (имеются подшипники и без сепараторов), отделяющего тела качения друг от друга, удерживающего на равном расстоянии и направляющего их движение (рисунок 1).

Рисунок 1 - Устройство радиального шарикоподшипника: 1- внешнее кольцо; 2- шарик (тело качения); 3- сепаратор; 4-дорожка качения; 5- внутреннее кольцо

По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности внешнего кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполнены желоба - дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.

В некоторых узлах механизмов и машин в целях уменьшения габаритов, а также повышения точности и жёсткости применяют совмещённые опоры: дорожки качения в этом случае выполняют непосредственно на валу или на поверхности корпусной детали.

Существуют подшипники качения, изготовленные без сепараторов. Такие подшипники имеют большое число тел качения и большую грузоподъемность. Однако предельные скорости вращения бессепараторных подшипников значительно ниже вследствие повышенных моментов сопротивления вращению.

Закрытые подшипники качения (имеющие закрытые крышки) практически не требуют обслуживания (замены смазки), открытые - чувствительны к попаданию инородных тел, что может привести к быстрому разрушению подшипника и выходу механического оборудования из строя [10].

Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:

1. По виду тел качения: шариковые и роликовые. Последние, в свою очередь, подразделяются на следующие группы: с короткими и длинными цилиндрическими роликами; с витыми; с игольчатыми; с коническими и со сферическими роликами.

2. По типу воспринимаемой нагрузки: радиальные, радиально-упорные, упорно-радиальные, упорные и линейные.

3. По числу рядов тел качения: однорядные, двухрядные, многорядные.

4. По способности компенсировать перекосы валов: самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся.

На рисунках 2 и 3 приведены основные виды подшипников качения:

а. Радиально-упорный шариковый подшипник.

б. Радиально-упорный шариковый подшипник с четырёхточечным контактом.

в. Самоустанавливающийся двухрядный радиальный шариковый подшипник.

д. Радиальный шариковый подшипник для корпусных узлов.

е. Радиальный роликовый подшипник.

ж. Радиально - упорный (конический) роликовый подшипник.

з. Самоустанавливающийся радиальный роликовый подшипник.

и. Упорный роликовый подшипник.

к. Самоустанавливающийся двухрядный радиальный роликовый подшипник с бочкообразными роликами (сферический).

л. Упорный шариковый подшипник.

м. Радиально-упорный роликовый подшипник.

н. Ролики и сепаратор упорного игольчатого подшипника.

Рисунок 2 - Внешний вид Рисунок 3 - Конструкция основных

основных типов подшипников типов подшипников

качения качения

На рисунке 4 приведено сравнение подшипников качения по эксплуатационным характеристикам.



Рисунок 4 - Сравнение подшипников качения по эксплуатационным характеристикам: +++ - очень хорошо; ++ - хорошо; + - удовлетворительно; 0 - плохо; х - непригодно

В настоящее время для осуществления контроля крупногабаритных подшипников в подшипниковой промышлености применяются установки виброакустического контроля.

Установка виброакустического контроля крупногабаритных подшипников, предназначена для измерения в ручном режиме уровня вибрации подшипников наружным диаметром от 110 до 250 мм.

Может эксплуатироваться в цехах основных производств, а также в лабораториях виброконтроля подшипников.

Техническая характеристика:

1. Номенклатура контролируемых подшипников - шариковые радиальные, радиально-упорные, роликоподшипники. Наружный диаметр контролируемых подшипников от 110 до 250 мм шириной до 55 мм.

2. Длительность измерительного цикла - 10…60 с.

3. Высота оси шпинделя - 200 мм.

4. Направление вращения шпинделя - правое.

5. Обороты шпинделя - 1800 об/мин (±50 об/мин).

6. Осевая нагрузка: величина - 100…1200 Н (10…120 кгс), ход нагрузки - 55 мм.

7. Радиальная нагрузка: величина - 30…1200 Н (3…120 кгс), ход нагрузки - 5 мм.

8. Уровень собственных вибропомех:

8.1 Общий уровень помех по виброускорению - 45…60 дБ.

8.2 Собственные помехи по полосам частот, по виброскорости 30…300 Гц - 50 дБ, 300…1800 Гц - 45 дБ, 1800…10000 Гц - 50 дБ.

9 Смазка шпинделя - принудительная.

9.1 Емкость системы смазки - 2,8 л, в том числе ёмкость масляного бака - 2,5 л.

9.2 Масло для смазки шпинделя И-5А (Велосит) ГОСТ 20799-88.

10 Питание:

10.1 Электросеть - 220/380 В, 50 Гц.

10.2 Установочная мощность - 1,5 кВт, в т. ч. Электродвигатель 4А80А4У3, N=1,1 кВт; n=1420 об/мин (общий уровень собственных помех не более 75 дБ).

11 Пневмосеть - 3…6 кг/смІ.

11.1 Расход сжатого воздуха - 0,05 мі/час.

12 Измерительная система - измерительная система заказчика.

13 Условия эксплуатации:

13.1 Температура окружающей среды - 25±5єC.

13.2 Относительная влажность воздуха, в % при +20єC - 65±15.

13.3 Атмосферное давление - 750 мм ртутного столба ±30 мм.

14 Габариты установки: длина - 1015 мм, ширина (с открытой дверцей) - 950 мм (1060 мм), высота - 1473 мм.

15 Масса - 600 кг.

Применение таких установок гарантирует качество и надёжность подшипников.

Однако эта установка имеет ряд недостатков:

1. Низкая производительность.

2. Недостаточная чувствительность применяемого датчика.

Поэтому целью данной работы является модернизация конструкции и технологии изготовления узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить ряд задач:

1. Разработать конструкцию и спроектировать узел радиального нагружения.

2. Провести инженерный анализ напряженно-деформированного состояния детали.

3. Разработать каталог разнесённой сборки узла радиального нагружения.

4. Разработать технологический процесс изготовления детали.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание работы установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников

Принцип работы: измерение вибрации подшипника основан на преобразовании радиальных перемещений наружного кольца, возникающий при вращении внутреннего, в электрические колебания, пропорциональные скорости этих перемещений. Обработка результатов замеров осуществляется измерительной системой заказчика.

Организация цикла измерения осуществляется в ручном режиме работы.

Устройство установки:

Установка имеет станину 10 (смотри рисунок 5), на которой смонтированы шпиндель 1, узел осевого нагружения 2, узел радиального нагружения 3, привод 4, пневмооборудование, система смазки шпинделя и электрооборудование 8. Плита станины, на которой установлен шпиндель 1, и узел осевого нагружения 2, а также плита привода 4, изолированы от каркаса станины резиновыми амортизаторами, поэтому при подключении установки к электросети, плиты должны иметь дополнительное индивидуальное заземление.

Для гашения посторонних шумов (колебаний) от пола цеха и колебаний, передаваемых от привода, узлы осевого и радиального нагружения оснащены специальными амортизаторами. На полу установка стоит на четырёх виброопорах.

крупногабаритный подшипник деталь прижим



Рисунок 5 - Установка виброакустического контроля крупногабаритных подшипников

Привод 4 установки оснащён специальным малошумным двигателем типа 4А80А4У3, мощностью 1,1 кВт и ремённой передачей. Собственный уровень шума электродвигателя не превышает 75 дБ.

Привод закрыт защитным виброизоляционным кожухом. Категорически запрещена работа установки без кожуха.

Для создания необходимой осевой нагрузки используется пневмоцилиндр. Перемещение штока пневмоцилиндра осевой нагрузки происходит при включении пневмораспределителя. При его срабатывании воздух подается к масляному насосу системы смазки шпинделя (рисунок 5) и далее через фильтр в верхний штуцер шпинделя 1. Происходит принудительная смазка шпинделя. Излишки смазки через штуцер, расположенный на левой поверхности корпуса шпинделя 1, стесняют в масляный бак системы смазки шпинделя.

Радиальная нагрузка в пределах от 3 до 120 кгс обеспечивается пневмокамерой ш65.

Для доступа к приборам пневмосистемы и системы смазки шпнделя на правой части станины 10 установлены дверцы.

Пульт управления установки позволяет управлять механизмами установки в полуавтоматическом режиме.

Перед началом работы на установке необходимо:

· тумблера на пульте управления установить в исходное положение;

· по специальному маслоуказателю, расположенному на правой поверхности корпуса шпинделя, проверить уровень масла в шпинделе 1 (рисунок 5);

· проверить уровень масла (пластиковой трубке) в масляном баке системы смазки шпинделя, расположенном под плитой станины. При необходимости долить масло И-5А (Велосит);

· проверить уровень масла в маслораспылителе пневмооборудования, при необходимости масло долить (масло И-5А). Слить конденсат с влагоотделителя и коллектора пневмосистемы. Визуально проверить надежность заземления станины установки. При обслуживании системы смазки шпинделя руководствоваться инструкциями;

· тумблера на пульте управления установить в исходное положение.

Работа установки:

В случае использования измерительной системы имеющейся у заказчика, все перемещения рабочих механизмов установки осуществляется переключением соответствующих тумблеров и кнопок в «ручном режиме».

Для проведения измерений выполните следующие действия:

· включите вводной выключатель на боковой стенке электрошкафа, должна загореться сигнальная лампа «СЕТЬ»;

· установите подшипник на оправку шпинделя;

· включите вращение шпинделя нажатием чёрной кнопки SB1 «ШПИНДЕЛЬ» на пульте установки. Внимание: перед включением шпинделя убедиться в том, что съемник оправок (смотрите рисунок 5) снят!

Тумблерами с пульта управления установите механизмы в рабочее положение:

· тумблером SA1 - «НАГРУЗКА ОСЕВАЯ» включите осевую нагрузку подшипника;

· тумблером SA2 - «НАГРУЗКА РАДИАЛЬНАЯ» включите радиальную нагрузку подшипника;

· тумблером SA3 - «ДАТЧИК» - опустите измерительный датчик в положение измерения;

· проведите необходимые измерения в соответствии с указаниями по эксплуатации имеющейся измерительной системы;

· отключите вращение шпинделя нажатием чёрной кнопки SB2 - «ШПИНДЕЛЬ» «СТОП» на пульте установки;

· тумблером SA3 - «ДАТЧИК» - поднимите измерительный датчик в исходное положение;

· тумблером SA2 - «НАГРУЗКА ОСЕВАЯ» снимите осевую нагрузку подшипника;

· тумблером SA2 - «НАГРУЗКА РАДИАЛЬНАЯ» снимите радиальную нагрузку подшипника;

· При нажатии кнопки SB3 - «АВАРИЙНЫЙ ОСТАНОВ» отключаются электромагниты пневмораспределителей - механизмы установки возвращаются в исходное положение. Шпиндель отключается.

2.2 Разработка конструкции узла радиального нагружения

В конструкцию узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников входят:

1. Кронштейн.

2. Кронштейн пневмокамеры.

3. Кронштейн датчика.

4. Пневмокамера.

5. Пневмоцилиндр.

6. Угольник и так далее.

Все детали созданы в программе «Компас 3D».

Программа «Компас 3D» - это такая системы автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной документации и конструкторской документации согласно серии ЕСКД [2].

Эта программа обладает огромными возможностями в неё можно создавать сборки, фрагмент, спецификации, чертежи, модели.

Для произведения 3D модели для начала выбираем «Файл» в левом верхнем углу нажимаем «Создать». В окне «Новый документ» нажимаем «Деталь». Этот процесс показан на рисунке 6.

Рисунок 6 - Окно нового документа

Перед нами появилось рабочее поле. Слева находится «Панель инструментов» нужные для создания детали. «Дерево модели», в котором отображаются операции, произведенные с деталью. Вверху находится «Строка состояния» и «Главное меню». В нём создадим деталь. На рисунке 7 представлено это рабочее поле.



Рисунок 7 - Рабочее поле

На рисунке 8 мы выделяем необходимую нам плоскость.

Рисунок 8 - Выделение плоскости

Нажимаем элемент «Эскиз». Потом мы начинаем создание эскиза детали. Разберём создание детали на примере детали «Прижим», входящую в данную ВКР.

Создаем контур детали «Прижим». Высотой 86 мм и шириной 60 мм и нижнюю часть в виде призмы. Это представлено на рисунке 9.

Рисунок 9 - Создание контура

Нажимаем значок «Выдавить». Выдавить деталь на расстояние 25 мм, согласно чертежу. Это показано на рисунке 10.

Рисунок 10 - Выдавливание прижима

Нажимаем «Создать». Получилась деталь. Дальше нужно просверлить отверстие. Выбираем слева на панели «Простое отверстие» и на верхней плоскости детали отмечаем по центру цилиндрическое отверстие диаметром 12 мм и глубиной 32 мм. Жмём значок «Создать» Этот процесс показан на рисунке 11.

Рисунок 11 - Построение отверстия ш12

Таким же способом делаем второе отверстие на той плоскости, только уже сквозное и диаметром 8 мм. Жмём значок «Создать». Это представлено на рисунке 12.



Рисунок 12 - Построение отверстия ш8

Затем строим два отверстия с зенковкой диаметром 6мм с метрической резьбой. Глубиной 15 мм. На боковых плоскостях детали «Прижим». После нажимаем «Создать». Всё представлено на рисунке 13.

Рисунок 13 - Построение отверстий с метрической резьбой

Затем на рисунке 14 выбираем верхнюю плоскость детали. Жмём «Эскиз».



Рисунок 14 - Плоскость детали «Прижим»

Создаём контур паза. Длинной 7 мм и шириной 15 мм. После этого нажимаем на значок «Вырезать выдавливание». Вырезаем паз на глубину 17 мм, рисунок 15. И после скругляем этот паз радиусом 8.

Рисунок 15 - Выдавливание паза

Далее делаем скругления для детали. Нажимаем на панели «Скругление». Выбираем грани, указываем радиус 3 и нажимаем «Создать». Процесс показан на рисунке 16.



Рисунок 16 - Построение скруглений

Делаем отверстия в призме детали. 2 отверстия диаметром 9 с метрической резьбой и глубиной 10 мм. Выставляем параметры, указываем места отверстий и жмём «Создать объект». На рисунке 17 представлен процесс создания.

Рисунок 17 - Построение отверстий М9

Далее в верхних плоскостях получившихся отверстий, строим ещё одни отверстия только диаметром 12, насквозь. Указываем параметры и жмём «Создать объект». Как показано на рисунке 18.

Рисунок 18 - Построение отверстий ш12

После этого необходимо создать пазы в получившихся отверстиях диаметром 12. Для этого выбираем нижнюю поверхность отверстия, как показано на рисунке 19. И нажимаем на значок «Эскиз».

Рисунок 19 - Выбор плоскости отверстия

Далее в эскизе создаем контур паза. Как представлено на рисунке 20.



Рисунок 20 - Построение контура паза

Далее нажимаем слева на панели на значок «Вырезать выдавливанием», и нажимаем «Создать». Как показано ниже на рисунке 21. И У нас получится паз, согласно чертежу. Так же проделываем этот процесс и для второго паза с другой стороны детали.

Рисунок 21 - Процесс вырезания выдавливанием паза

Далее производим фаски для детали «Прижим». Нажимаем элемент «Фаска». Выбираем грани, указываем параметры и нажимаем «Создать». Этот процесс показан на рисунке 22.

Рисунок 22 - Создание фасок

Деталь полностью окончена, рисунок 23.

Рисунок 23 - Законченная деталь «Прижим»

Потенциал Компаса 3D даёт создавать чертежи из детали. Это показано на рисунке 24.



Рисунок 24 - Построение чертежа из детали

Впоследствии нажатия на элемент «Создать чертеж из модели» оказываемся в рабочем окне чертежа. Там выбираем вид, масштаб, выставляем нужные размеры, указываем шероховатость и заполняем основную надпись. Пример чертежа представлен на рисунке 25.



Рисунок 25 - Чертеж детали «Прижим»

2.3 Разработка каталога разнесённой сборки узла радиального нагружения

Воображаемые сборки порождаются для того, чтобы проверить разработку конструкторской документации порядком создания контрольных сборок или непосредственно в процессе проектирования конструкции.

Перво-наперво узел радиального нагружения полностью собран. На рисунке 26 показано как он выглядит.



Рисунок 26 - Трехмерная модель узла радиального нагружения

Для того чтобы облегчить наглядность и восприятие сборки применяется разнесённый вид, в ком детали в пространстве расположены.

Параметры разнесённой сборки заполняются в меню «Сервис» - «Разнести компоненты» - «Параметры».

Процедура разнесения сборки производится по шагам. Раскрываем окно «Шаг разнесения» внизу на панели свойств и нажимаем значок «Добавить шаг».

Далее в дереве модели обозначаем компонент, кой необходимо разнести, нажимаем на переключатель «Компоненты» и выделяем «Пневмокамера». Показываем расстояние и направления разнесения компонента. Пример представлен на рисунке 27.



Рисунок 27 - Разнесение компонента

Нажимаем на «Создать» и деталь относится на необходимое расстояние. Пример изображен на рисунке 28.

Рисунок 28 - Создание модели

Затем так же размещаем компоненты под сборки. Пример представлен на рисунке 29.

Рисунок 29 - Размещение компоненты под сборки

В итоге узел радиального нагружения должен быть весь разобран на единичные компоненты. Разнесённая сборка узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников показана на рисунке 30.

Рисунок 30 - Разнесённая сборка узла радиального нагружения

Затем создаётся каталог разнесённой сборки.

Каталог разнесённой сборки, узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников, представлен на рисунке 31.

Рисунок 31 - Каталог разнесённой сборки узла радиального нагружения

2.4 Инженерный анализ напряженно-деформированного состояния детали

Инженерный анализ напряженно-деформированного состояния создаём для детали «Прижим».

В этой главе затрагивается метод конечных элементов. Этот метод заключает предельное применение для разрешения инженерных задач.

В данный момент МКЭ представляется результативным прямым методом приближенного решения прикладных задач механики.

В базе находится представление объекта исследования в виде набора некоторых простых с геометрической точки зрения фигур, называемых конечными элементами, взаимодействующими между собой только в узлах. Расположение обусловленным образом и фиксироваться в соответствии с граничными условиями конечные элементы, форма которых определяется определенным особенностями моделируемого объекта, позволяет описать всё многообразие механических конструкций и деталей.

МКЭ можно использовать для решения задач стационарной и нестационарной теплопроводности, расчета полей статического электричества и скоростей без вихревого течения жидкости и т.д.

Практического использование МКЭ зависит от уровня развития компьютерной техники и качества программного обеспечения. Программное обеспечение для решения поставленных задач методом конечных элементов должно включать в себя следующее: редактор разбивки наконечные элементы, ядро, непосредственно обеспечивающее решение, и визуализатор для демонстрации полученных результатов.

Нужно отметить, что метод конечных элементов - это достаточно самостоятельный раздел механики сплошной среды, который достаточно быстро развивается и совершенствуется.

Расчет напряженно-деформированного состояния детали «Прижим» в Solid Works Simulation.

Для начала нужно создать твердотельную модель детали в среде Solid Works. Осуществляем исследование напряжённо-деформированного состояния, имитируя работу под действием сил, действующим на деталь со стороны поверхности призмы, где деталь максимально соприкасается с поверхностью другой детали.

Расчет детали «Прижим» производится с помощью модуля Simulation. Этот модуль предназначен для расчета напряженно-деформированного состояния стержневых, пластинчатых, оболочечных и твердотельных конструкций.

Модуль Simulation организован так, что в его рамках можно рассчитать всё многообразие конструкций, собирая их из вышеперечисленных элементов. Внешняя нагрузка и условия закрепления конструкции, могут быть произвольными как по характеру, так и по местоположению.

Модуль Simulation позволяет решать следующие задачи:

1. Тип анализа и их особенности.

2. Линейный динамический: модальный, случайные колебания, гармонический.

3. Нелинейный динамический.

4. Нелинейный с учётом геометрической и физической нелинейности.

Свойства материалов:

1. В нелинейном динамическом анализе для тел и оболочек: пластические по Мизеру, гиперупругие по Муни-Ривлину и Огдену, вязкоупругие, с эффектом памяти формы.

2. В статическом нелинейном анализе - так же, плюс ещё добавляется материалы с ползучестью. Поддерживается модель больших перемещений и больших пластических деформаций.

3. В линейных динамических моделях можно определить коэффициент демпфирования материалов.

Граничные и начальные условия, параметры настройки:

1. Для статического нелинейного анализа - история нагружений.

2. Для динамической модели в дополнение к статической и в зависимости от типа динамического анализа - перемещения, скорости, ускорения, спектр возбуждений, параметры гармонического нагружения.

Виртуальные соединители:

1. Болты с предварительным натягом, соединяющие тела, оболочки.

2. Штифты с конечной бесконечной жесткостью.

3. Пружины, «сосредоточенные» и «распределённые», в том числе и с предварительным натягом. Пружины, соединяющие концентрические грани с радиальной и тангенциальной жесткостью.

4. Шариковые и роликовые подшипники.

5. Точки контактной сварки.

6. Жесткая связь граней.

7. Жесткий стержень.

Сетки:

1. Многослойные анизотропные плоские и криволинейные оболочки с назначенным углом армирования для каждого слоя.

2. Трёхслойные сэндвич - панели.

Результаты:

1. Доступны параметры, присущие динамическим эффектам: скорости, ускорению.

2. Абсолютное большинство результатов доступно в зависимости от времени.

3. Для большинства всех типов можно получить кривые отклики.

4. Анимация динамических эффектов.

Проведём расчет и инженерный анализ напряжённо-деформированного состояния детали «Прижим».

Прикладываем силу к поверхностям призмы. Закрепление производим в отверстиях, где непосредственно крепиться деталь. Пример показан на рисунке 32.

Рисунок 32 - Модель детали «Прижим»

Для расчета организовываем сетку конечных элементов. Сетку конечных элементов производят без промежутков между элементами.

Сетка конечных элементов для детали «Прижим» изображена на рисунке 33.



Рисунок 33 - Сетка конечных элементов

Эпюра напряжений детали «Прижим» - демонстрирует распределение величины нагрузки на тело.

Эпюра напряжений для детали «Прижим» изображена на рисунке 34.

Рисунок 34 - Эпюра напряжений

Эпюра перемещений - демонстрирует перемещение силы реакции.

Эпюра перемещений для детали «Прижим» изображена на рисунке 35.



Рисунок 35 - Эпюра перемещений

По разноцветной полоске, расположенной рядом с рисунком, позволено найти максимальные значения того или иного параметра и выработать выводы о прочностных характеристиках детали «Прижим». Эпюра запаса прочности изображена на рисунке 36.

Рисунок 36 - Эпюра запаса прочности

По полученным результатам, определили, что деталь «Прижим» работоспособна, это видно по тому, что минимальный коэффициент запаса прочности равен 20,27.

2.5 Модернизация узла радиального нагружения

В автоматизированных системах управления чаще всего используют преобразование измерительного импульса в электрический сигнал, который удобен для преобразования и управления исполнительными органами машин и агрегатов.

В данный момент, подшипники качения представляются одними из важных деталей в технике. Анализ подшипников их технического состояния на этапе цикла эксплуатации и при производстве на заводе и при контроле на предприятии всегда было серьёзной проблемой.

В настоящее время, в современной промышленности практически все установки виброакустического контроля подшипников качения используют единые пути к диагностике на основании уровня вибрации.

Модернизация конструкции заключается в том, что заменить имеющийся датчик более точным. Это способствует устранению недостатков.

В предлагаемой конструкции узла радиального нагружения, используется датчик виброскорости. В принципе метода измерения вибрации лежит преобразование механических колебаний в электрические сигналы. Электродинамический принцип применят именно в таких датчиках вибрации как датчики виброскорости. Этот принцип основан на явлении электромагнитной индукции. Электродвижущая сила, возникающая в катушке проводника, движущейся относительно магнита, пропорциональна скорости перемещения.

Данный метод позволяет выявлять, наряду с диагностикой подшипников, большое количество других дефектов оборудования.

Данный датчик вибрации соответствует ряду требованиям, а именно следующим:

1. Вибродатчик необходимо расположить в непосредственной близости к нагруженной зоне подшипника.

2. Подшипник обязан быть нагружен усилием близким к номинальному усилию.

3. В механизме не должно быть других источников вибросигналов с частотой, равной частоте дефектов.

4. Дефектная зона обязана периодически проходить через зону нагрузки подшипника.

Только с выполнением всех этих условий работы подшипника и установки датчика можно диагностировать «пропуски» дефектов или «ложного определения» дефектов.

Результаты диагностики поступают на подключенный к установке компьютер и могут быть показаны в виде октавного диапазона частот или же в виде трёх диапазонов частот с общим уровнем вибрации.

Используя данный датчик виброскорости, установка виброакустического контроля допускает вовремя найти скрытые дефекты подшипников и из этого следует, что это помогает миновать возможные последствия от нарушения от работы подшипников. Виброакустический контроль в настоящее время есть самый эффективный и широко распространенный способ диагностики шариковых подшипников. Введение как раз таких установок виброакустического контроля подшипников именно с такими датчиками виброскорости даёт возможность повысить уровень качества выпускаемой продукции, что точно будет одним из главных условий дальнейшего успешного развития подшипниковой промышленности.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса детали «Прижим»

3.1.1 Техническое задание

Разработать рабочий технологический процесс изготовления детали «Прижим» применительно к условиям Закрытого акционерного общества «Вологодский подшипниковый завод».

Срок проектирования: 19.01.2017 г. - 30.03.2017 г.

Исходные данные:

1. Конструкторский чертёж разработан лично мною. Пример чертежа представлен на рисунке 37.

2. Годовая программа изготовления: 100 шт.

3. Сведения для проектирования.

В действующем производстве имеются:

а. Кузнечно-штамповочное производство для изготовления заготовки.

б. Металлорежущее оборудование: вертикально-фрезерные станки, вертикально-сверлильные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, плоскошлифовальные станки.

в. Термическое оборудование: закалочная электропечь.

г. Слесарное оборудование для притирочных работ.

д. Станочные приспособления.

е. Инструментальные приспособления: резцедержатели, оправки шлифовальных кругов.

ж. Режущие инструменты: торцевые фрезы, дисковые фрезы, свёрла, метчики, концевые фрезы, шлифовальные круги.

з. Средства измерения: угломеры, штангенциркуль, накладные приборы.

и. Рабочие-станочники высокой квалификации.

Специальная технологическая оснастка не требуется.

Рисунок 37 - Конструкторский чертёж детали «Прижим»

3.2 Описание конструкции и назначение детали

Деталь - «прижим», это призма с глухими и сквозными отверстиями. Имеются точные поверхности. В сборе представляет собой деталь, которая необходима для подачи радиальной нагрузки. Для крепления в узле в детали предусмотрено сквозные отверстия. Прижим изготовлен из материала сталь 20Х (конструкционная легированная сталь), химический состав которой приведён в таблице 1, механические свойства в таблице 2 [7].

Таблица 1 - Химический состав стали 20Х

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0,17 - 0,23	0,17 - 0,37	0,5 - 0,8	до 0,3	до 0,035	до 0,035	0,7 - 1	до 0,3

Сталь 20Х имеет лучшие механические свойства, чем конструкционные стали обычного качества. Цементируемая деталь ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и точность, а так же высокая поверхностная твердость, работающая под действием нагрузок [4].

Таблица 2 - Механический состав стали 20Х

Сортамент	Размер	Напр.	Sв	ST	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Трубы, ГОСТ 8731-87			431		16
Пруток, ГОСТ 4543-71	Ш 15		780	635	11	40	590	Закалка и отпуск

Возможна замена стали 20Х сталью 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ.

3.3 Технологический контроль чертежа детали

Технологический контроль рабочего чертежа детали выполнен мной лично, содержит всю необходимую информацию для технологического проектирования. В соответствии с требованиями ЕСКД [2].

Приведенное изображение конструкции детали «Прижим» адекватно.

Материал соответствует условиям эксплуатации.

Конструкторский чертёж выполнен на А3 1:1, другие масштабы дают искаженное представление.

Выполнил технологический контроль исходного до модернизации конструкторского чертежа детали.

Вносим в чертёж все необходимые дополнения, дающие полное представление о детали.

После внесения дополнений на чертеже находятся все проекции, разрезы, чётко поясняющие её конфигурацию и вероятные виды производства заготовки. В чертеже обозначены все параметры с нужными отклонениями, необходимая шероховатость и точность обрабатываемой поверхности. Чертёж имеет всю нужную информацию о материале детали «Прижим». Рабочий чертёж отвечает актуальным на данный момент стандартам.

3.4 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологичности конструкции выполнен по следующим элементам:

1. Материал технологичен. Материал имеет существенные преимущества. Материал хорошо обрабатывается лезвийным инструментом. Сталь 20Х с термическим упрочнением и хорошей обрабатываемостью [5].

2. Формы поверхностей простые (плоские и внутренние цилиндрические, паз).

3. Жесткая деталь, позволяет не опасаться за упругие деформации. Позволяет использовать высокие режимы резания.

4. Точность нормальная, на уровне 14 квалитета. С точностью проблем нет.

5. Наклонное расположение осей отверстий не технологично, но использовано на станке с ЧПУ. На многокоординатном станке мы сможем повернуть деталь правильно.

6. Контроль: угол призмы, шероховатость, отклонения от перпендикулярности, от симметрии. Контроль возможен при использовании специальных приборов.

3.5 Выбор способа изготовления заготовки

Выбор заготовки связан с исходными комплексами.

При выборе заготовки учитывается:

1. Материал.

2. Возможные изменения (технологичность материала).

3. Размеры заготовки.

4. Соотношение размеров.

5. Жёсткость конструкции.

6. Тип производства.

7. Точность и требуемая точность заготовки.

8. Наличие в действующем производстве необходимого оборудования заготовительного производства.

Варианты заготовок, это грубый кирпич или точный, подковка.

Экономическое обоснование заготовки. Выполняется методикой с уточняющими коэффициентами. Выполнять расчет в условных единицах.

C=A+B=a·m·k₁·k₂+b·m·k₃·k₄·k₅,(1)

где C - себестоимость заготовки;

A - изготовление заготовки;

B - механическая обработка;

m - масса;

k₁ - сложность;

k₂ - точность;

b - соотношение;

k₃ - точность заготовки;

k₄ - точность обработки;

k₅ - не обрабатываемые участки.

C₁=1·1·1·1+5·1·1·1·1=6

C₂=1,2·0,8·1,2·1,2+5·0,8·0,8·1·1=4,5824

C₃=2·0,6·1,7·1,3+5·0,6·0,6·1·1=5,452

Размеры заготовки изображены на рисунке 38.



Рисунок 38 - Эскиз заготовки

3.6 Выбор плана обработки детали

С учётом формы поверхностей выбираем следующий технологический маршрут обработки.

Заготовка: ковка.

1. Вертикально-фрезерная операция: отфрезеровать основные поверхности в размер.

2. Вертикально-фрезерная операция: отфрезеровать торцы в размер.

3. Вертикально-фрезерная операция: отфрезеровать торцы в размер.

4. Горизонтально-фрезерная операция: отфрезеровать паз, выдерживая размеры.

5. Вертикально-сверлильная с ЧПУ: сверлить глухое отверстие диаметром 12 по программе; сверлить сквозное отверстие диаметром 8 по программе. Вертикально-сверлильная с ЧПУ: сверлить 2 глухих отверстия диаметром 6 по программе; нарезать 2 резьбы М6 по программе.

6. Фрезерная с ЧПУ: фрезеровать поверхность призмы по программе.

7. Фрезерная с ЧПУ: фрезеровать 2 паза по программе, сверлить 2 сквозных отверстия диаметром 9 по программе, нарезать 2 резьбы М9 по программе.

8. Вертикально-фрезерная операция: фрезеровать паз, выдерживая размеры.

9. Слесарная операция: зачистить деталь.

10. Цементация: h0,8…1,2.

11. Закалка: в масле 58…62 HRC.

12. Плоскошлифовальная операция: шлифовать поверхности детали.

13. Контрольная операция.

3.7 Выбор и расчёт припуска на обработку

Главным значением в процессе проектирования операций технологических механической обработки деталей обладают припуски. Грамотный выбор припусков на обработку, включает экономию трудовых ресурсов и материала, качество выпускаемой продукции. Размер припусков для обработки и допуски на размеры заготовок зависят от следующих факторов:

1. Материал заготовки.

2. Конфигурации и размеров заготовки.

3. Вида заготовки и способов её получения.

4. Требования в отношении механической обработки.

5. Технических условий касательно класса и качества шероховатости поверхности, точности параметров заготовки.

Из этого следует, что размер общего припуска обуславливается от толщины слоя дефектного, который снимут, припусков на промежуточные операции, погрешности установки, шероховатости поверхности [1].

Общий припуск на обработку:

Z_общ = Z_1ном + Z_2ном = 1,5 + 0,5= 2 мм,(2)

где Z_1ном - номинальный межоперационный припуск на первой операции;

Z_2ном - номинальный межоперационный припуск на вторую операцию.

3.8 Предварительное техническое нормирование

Продолжительность выполнения операций от 2 до 5 минут (максимально 10 минут) основные и холостые ходы.

3.9 Определение типа производства

К₃=(Т^ср_шт·N)/(60·F_g)=(5·100)/(60·2000)=0,0047,(3)

где Т^ср_шт - штучное время на каждой операции;

F_g - число рабочих дней в году;

N - выпуск деталей в год.

Тип мелкосерийное производство, т.к. годовая программа производства 100 шт [8].

3.10 Выбор технологического оборудования

Подбор станков приводится посредством таких условий, как точность обработки, метод обработки, габаритные размеров заготовки, метод обработки, расположение размеров обрабатываемых поверхностей, эффективность работы станка по времени, мощность, численность инструментов в наладке станка [3].

В ходе обработки детали применялись такие виды станков как:

· вертикально-фрезерный станок: 6Р12;

· вертикально-сверлильный станок с ЧПУ: 2Р135Ф2;

· фрезерный станок с ЧПУ: Matsuura H.Plus-300;

· плоскошлифовальный станок: 3Л722А.

3.11 Выбор режущего инструмента

Подбор режущих инструментов происходит в зависимости от метода обработки, размеров и формы обрабатываемой поверхности, шероховатости, её точности, от материала, от заданной производительности.

Режущий инструмент обязан обладать стабильной размерной стойкостью при высоких режимах резания, обеспечить вероятность быстрой и комфортной замены, наладки в процессе работы [6].

В таблице 3 указаны параметры режущего инструмента.

Таблица 3 - Выбор режущего инструмента

Операция и переход	Режущий инструмент	Мат-ал режущей части	ГОСТ инструмента
1	2	3	4
Вертикально-фрезерная	Фреза торцевая	Р6М5	ГОСТ 9304-69
Вертикально-фрезерная	Фреза торцевая	Р6М5	ГОСТ 9304-69
Вертикально-фрезерная	Фреза торцевая	Р6М5	ГОСТ 9304-69
Горизонтально-фрезерная	Дисковая фреза	Р18	ГОСТ 16229-81
Вертикально-сверлильная с ЧПУ	Сверло ш12	ВК8	ГОСТ 17274-71
	Сверло ш8	Р18	ГОСТ 10902-77
Вертикально-сверлильная с ЧПУ	Сверло ш6	ВК8	ГОСТ 17274-71
	Метчик М6	Р6М5	ГОСТ 17929-72
Фрезерная с ЧПУ	Фреза концевая	ВК8	ГОСТ 18948-73
Фрезерная с ЧПУ	Фреза концевая	ВК8	ГОСТ 18948-73
	Сверло ш9	ВК8	ГОСТ 22735-77
	Метчик М9	Р6М5	ГОСТ 17929-72
Вертикально-фрезерная	Фреза концевая	ВК8	ГОСТ 18948-73
Плоскошлифовальная	Шлифовальный круг	Электро-корундул белый	ГОСТ 2424-83

3.12 Выбор средств измерения и контроля

Подбираем инструмент контроля и измерения размеров, который зависит от вида производства, размера допуска параметра, контролируемого для каждой операции. Такими средствами контроля являются Микрометр МК 100 ГОСТ 6507-10, штангенциркуль, индикаторный нутромер, микрометрический нутромер, индикаторный глубиномер.

3.13 Выбор приспособления

Станочное приспособление подбираем с требованиями, для обеспечения нужного надежного закрепления и базирования детали на операциях, сильную жёсткость поставленной на станке детали.

Приспособлениями являются тиски, прижимы.

3.14 Выбор режимов резания

Расчет производится при помощи программного продукта «Вертикаль».

Расчет режимов резания при фрезеровании поверхностей изображен на рисунке 39.

Рисунок 39 - Режим резания при фрезеровании поверхностей

Расчет режимов резания при фрезеровании торцов показан на рисунке 40.

Рисунок 40 - Режим резания при фрезеровании торцов

Расчет режимов резания при фрезеровании паза изображен на рисунке 41.

Рисунок 41 - Режим резания при фрезеровании паза

Расчет режимов резания при сверлении представлен на рисунке 42.

Рисунок 42 - Режимы резания при сверлении

Расчет режимов резания при сверлении и нарезании резьбы представлен на рисунке 43.

Рисунок 43 - Режимы резания при сверлении и нарезании резьбы

Расчет режимов резания при фрезеровании поверхности призмы показан на рисунке 44.

Рисунок 44 - Режим резания при фрезеровании поверхности

Расчет режимов резания при фрезеровании, сверлении, нарезания резьбы изображен на рисунке 45.

Рисунок 45 - Режимы резания при фрезеровании, сверлении и нарезания резьбы

Расчет режимов резания при шлифовании представлен на рисунке 46.

Рисунок 46 - Режим резания при шлифовании

3.15 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

Управляющая программа для станка с ЧПУ 2Р135Ф2 разрабатывается для обработки детали «Прижим».

Текста управляющей программы станка с ЧПУ для сверлильной операции:

1. %

2. (DIS, «PRIZ - SV.D12»)

3. М00

4. G71 G91 G95 G97 X0Y0Z0

5. T1.1 M06 S1000 M13

6. G00 G43 H5 X30.Y12.5Z97

7. G81 R100Z-38 F0.1

8. G80

9. X30.Y12.M05

10. T2.2 M06 S398 M13

11. G00 G43 H6 X30.Y12.5Z97

12. G81 R100 Z - 46 F0.12

13. G80

14. X30.Y12.M05

15. (DIS, TIM)

16. M30

17. %

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной выпускной квалификационной работе произведена модернизация конструкции и технологии изготовления узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников.

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы по модернизации конструкции и технологии изготовления узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников был произведен следующий ряд мероприятий: была разработана конструкция и спроектирован узел радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников, сделана разработка и анализ моделей и чертежей сборочной единицы, узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников, произведена разработка каталога разнесённой сборки узла радиального нагружения установки виброакустического контроля крупногабаритных подшипников, проведен инженерный анализ напряженно-деформированного состояния детали «прижим», разработан технологический процесс изготовления детали «прижим», разработана управляющая программа на станок с ЧПУ для сверлильной операции.

В технологическом разделе был составлен маршрут обработки, подобран режущий инструмент, выбраны станочные и инструментальные приспособления, рассчитаны режимы резания, средства измерения и контроля для изготовления детали «Прижим».

В части имитационного моделирования был произведен расчет сил и его анализ на прочность с помощью системы автоматического расчета и проектирования - «Solid Works Simulation».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Безъязычный, В.Ф. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов / В.Ф. Безъязычный. - Москва: Машиностроение, 2013. - 568 с.

2. ГОСТ 2.610 - 2006. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения эксплуатационных документов. - Введ. 01.09.2006. - Москва: Стандартинформ, 2006. - 35 с.

3. Кондаков, А.И. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А.И. Кондаков. - Москва: КНОРУС 2012. - 400 с.

4. Марочник сталей и сплавов / под ред. Ю. Г. Драгунова, А. С. Зубченко. - Москва: Машиностроение, 2015. - 1201 с.

5. Никифоров, В. М. Технология металлов и конструкционных материалов: учебник 9-е изд., / В. М. Никифоров. - Санкт-Петербург: Политехника, 2009. - 382 с.

6. Режущий инструмент: учебник изд. 4-е переработанное и дополненное / Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников, С.В. Кирсанов [и др.]. -Москва: Машиностроение, 2014. - 520 с.

7. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 2 / под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - Москва: Машиностроение, 1973. - 496 с.

8. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - Москва: Машиностроение, 1973. - 656 с.

9. Методические рекомендации по оформлению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов/работ для студентов очной, очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения / сост.: А.Н. Тритенко, О.В. Сафонова, Н.В. Дурягина. - Вологда: ВоГУ, 2016. - 95 с.

10. Шкарин, Б. А. Основы систем автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций и технологических процессов: учеб. пособие / Б. А. Шкарин. - Вологда: ВоГУ, 2011. - 127 с.

Размещено на Allbest.ru