close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Учебное пособие к лабораторным работам

код для вставкиСкачать
 Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский государственный университет
Филиал в г. Златоусте
Кафедра "Технология машиностроения, станки и инструмент"
681.5(07)
Д369
И.П. Дерябин, И.Н. Миронова
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ
Учебное пособие к лабораторным работам
Челябинск
Издательский центр ЮУрГУ
2010
УДК 658.51(075.8)
Д369
Одобрено
учебно-методической комиссией филиала ЮУрГУ в г. Златоусте
Рецензенты:
В.С. Морозов, Е.В. Кочетков
Д369 Дерябин, И.П.
Моделирование систем: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / И.П. Дерябин, И.Н. Миронова. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - 72 с. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 151001 "Технология машиностроения" и 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств (машиностроение)" для выполнения лабораторных работ по курсам "Математическое моделирование процессов в машиностроении", "Моделирование систем" и "Системы автоматизированного проектирования технологических процессов" (САПР ТП). Приведены основные теоретические положения, методика проведения работ, содержание отчетов, исходные данные. Все работы выполняются на компьютере.
УДК 658.51(075.8)
 Издательский центр ЮУрГУ, 2010
Лабораторная работа № 1
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТОРОИДАЛЬНЫМ РОЛИКОМ
При поверхностном пластическом деформировании деталей, для получения требуемой шероховатости, необходимо обеспечить определенное давление в зоне контакта, которое известным образом [1] зависит от площади пятна контакта.
Цель работы - определить размеры ролика (R и r) и угол его наклона () для обеспечения требуемой площади пятна контакта S при заданном натяге .
Основные положения
При составлении расчетной схемы принимаем (рис. 1), что ролик 1 выполнен тороидальным из абсолютно жесткого материала. Обрабатываемая деталь 2 абсолютно плоская и в момент контакта имеет абсолютную податливость. Площадь контакта рассчитываем в проекции на плоскость, параллельную обрабатываемой поверхности. Для определения координат профиля пятна контакта при принятых упрощениях нетрудно вывести расчетные формулы [1]: ; (1.1)
; (1.2)
; (1.3)
;(1.4)
; (1.5)
; (1.6)
, (1.7)
где , - параметры, характеризующие расстояние от оси симметрии тора до его крайних сечений, контактирующих с плоскостью, мм; r - радиус тора;  - натяг, мм;  - угол наклона торового ролика к плоскости обработки, град; n - число шагов интегрирования (не более 30); R - радиус от центра вращения до оси тора, мм;  - пересчетный параметр, определяющий угловое расстояние от оси у до места контакта торового круга в сечении Ei с плоскостью обработки, град.; Ri - значение радиуса окружности при пересечении тора плоскостью на расстоянии Ei от оси симметрии, мм.
Площадь пятна контакта описывается системой параметрических уравнений (1.6), (1.7), в которых параметром является расстояние от оси симметрии тора до секущей плоскости.
Рис. 1. Расчетная схема
Методика расчета
Для заданного значения натяга необходимо определить угол наклона q0 ролика, обеспечивающего заданное значение площади пятна контакта .
Для вычисления площади пятна контакта, описываемой уравнениями (1.6), (1.7), используется метод трапеций. Площадь пятна контакта определяется по формуле
, (1.8)
где , определяются по уравнениям (1.6), (1.7);
n - число шагов интегрирования или число участков, на которые разбивается площадь пятна контакта.
Изменяя значение угла наклона ролика  от 90° до заданного min с шагом 1-5°, вычисляем площадь пятна контакта по формулам (1.1-1.8) для каждого угла  от 90° до min. В результате получим зависимость площади от угла . Эту зависимость можно проиллюстрировать графиком (рис. 2).
По графику определяется угол 0, обеспечивающий заданную площадь пятна контакта .
Рис. 2. График зависимости от 
Порядок проведения работы
1. Составить алгоритм и программу расчета площади пятна контакта.
2. Для своего варианта по табл. 1 определить значения min, и .
3. Выбрать типоразмер ролика по табл. 2.
4. По вычисленным на ЭВМ значениям для различных углов  построить график (см. рис. 2).
5. По графику определить значения угла , обеспечивающего заданное значение .
6. Если min, то необходимо взять другой типоразмер ролика и повторить расчеты.
Таблица 1
№ вариантаqmin , мм, мм2№ вариантаqmin , мм, мм21600,011818500,016342500,0072819550,06123450,0113020600,028164550,0082621420,015105700,0150,422530,21406750,020,623480,19397600,0253624410,18378550,0122525440,17339700,0183226520,164210400,034027480,154111650,0062028540,142712450,0141029380,132513500,013830460,0552414550,053831490,0482215600,043532510,0672116400,0252933560,0821917450,0342 Таблица 2
ПараметрыТип ролика123456R253020342533r453654 Содержание отчета
1. Алгоритм и программа.
2. Номер варианта, значения. 3. Вариант типоразмера ролика.
4. Вычисленные на ЭВМ значения и при выбранном числе .
5. График зависимости от .
6. Определение 0 по графику. Лабораторная работа № 2
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Цель работы - определение подачи и числа оборотов шпинделя , доставлявших экстремум критерию оптимальности.
Основные положения
Решение задач параметрической оптимизации проходит в три этапа:
1) составление математической модели;
2) определение функции цели;
3) выбор метода решения и решение задачи оптимизации.
На 1 этапе составляется математическая модель решаемой задачи, которая определяет область допустимых значений переменных. Переменные - параметры задачи, оптимальное значение которых нужно найти.
Для однорезцовой токарной операции математической моделью является система неравенств или ограничений по точности, технологическим возможностям оборудования и технико-экономическим показателям [2].
Математическая модель включает следующие ограничения.
1. По точности обработки ,(2.1)
где  - допуск на обрабатываемый размер, мм; СPz, XPz, YPz - коэффициенты сил резания;
t - глубина резания, мм;
KPz - поправочный коэффициент; KPz=KMKKKrKгр - коэффициенты, учитывающие влияние обрабатываемого материала, главного угла в плане, переднего угла, радиуса при вершине резца, группу обрабатываемости;
- жесткость станка, детали и резца, кг/мм2;
k1; k2 - коэффициенты влияния деформации элементов технологической системы на точность обработки, для продольного точения k1 = 1, k2 = 0,05.
2. По шероховатости поверхности
,(2.2)
где для стальных деталей СН = 0,32; y = 0,8; u = 0,5; x = 0,3; z = 0,35; z1 = 0,335;
Rz - высота микронеровностей, мкм;
r - радиус вершины резца, мм;
, 1 - главный и вспомогательный углы в плане в град.
3. По мощности станка , (2.3)
где n - число оборотов шпинделя;
N - мощность станка;
D - диаметр обрабатываемой поверхности.
4. По технологическим возможностям станка: nnmax ;(2.4)
nnmin ;(2.5)
SSmax;(2.6)
SSmin,(2.7)
где nmax, nmin, Smax, Smin - максимальные и минимальные значения чисел оборотов и подач станка по его паспорту.
5. Технико-экономические показатели:
5.1) по стойкости ,(2.8)
где Cv, Yv, Xv, m - коэффициенты стойкости;
Kv - поправочный коэффициент;
Kv= KMдKМи KKKrKо - коэффициенты, учитывающие влияние обрабатываемого материала, материала инструмента, радиуса вершины резца, главного угла в плане, вида обработки;
T - период стойкости резца в мм;
5.2) затраты на режущий инструмент
,(2.9)
где - средняя стоимость станкоминуты, для универсальных станков E= 45 руб.;
tсм - время замены инструмента, в среднем tсм 3 мин;
C - стоимость инструмента, руб.;
Q - допускаемые затраты на инструмент, руб.;
lрез - длина резания, мм;
5.3) производительность , (2.10)
где tоб - допускаемое время обработки в мин.
Если одно из ограничений (2.8), (2.9) или (2.10) является критерием оптимальности, то в систему ограничений оно не входит.
На 2 этапе определяется критерий оптимальности и записывается функция цели.
Критериями оптимальности могут быть:
- производительность обработки
функция цели будет иметь вид так как tоб и lрез= const;
- стойкость инструмента или ;
- затраты на режущий инструмент
или .
На 3 этапе определяется метод решения оптимизационной задачи. Наиболее распространенными методами решения являются геометрический и алгоритмический. При геометрическом методе решение легко получится, если система неравенств будет линейной. Для этого необходимо неравенства, входящие в систему ограничений, а также функцию цели F прологарифмировать. Тогда в системе координат ln(S) - 0 - ln(n) неравенства системы ограничений (2.1)-(2.9) дадут прямые линии (соответственно 1-9), а область допустимых значений представит собой многоугольник (рис. 3).
Заштрихованный многоугольник - область допустимых значений S и n. Для нахождения оптимальной точки в этой области необходимо построить линию пересечения плоскости (линию уровня), заданную уравнением функции цели F и плоскости ln(S) - 0 -ln(n). Для этого задаемся каким-нибудь значением F, например F= 0, и строим линию в плоскости ln(S) - 0 -ln(n) (линии 10 на рис. 3). Затем, передвигая линию 10 параллельно самой себе в сторону от начала координат 0 (или к началу координат, если критерий оптимальности T), находим точку многоугольника, которую последней касается линия 10. Эта точка и дает оптимальные для данного критерия значения S0 и n0. Рис. 3. Геометрический метод
При алгоритмическом методе одним из способов нахождения оптимальных значений S и n является следующий:
1) решаем неравенства (2.1)-(2.10) относительно подачи S, т.е. в левой части остается только подача S; 2) выбираем станок и последовательно от nmin до nmax включаем в неравенства конкретные значения чисел оборотов ni (табл. 4);
3) решая неравенства, находим наименьшее из них значение подачи S; 4) для каждого значения ni определяем Fi;
5) находим значение ni, где Fi будет максимальным или минимальным (в зависимости от критерия оптимальности). Это и даст оптимальные значения n0 и S0. Блок-схема алгоритма решения на ЭВМ показана на рис. 4.
Порядок проведения работы
1. По номеру варианта задания выписать исходные данные (табл. 3).
2. Составить математическую модель.
3. Записать функцию цели.
4. Найти оптимальные значения подачи S и числа оборотов шпинделя n:
4.1) геометрическим методом. Для этого метода значения, заданные интервалами, из табл. 3 выбирать фиксированными;
4.2) алгоритмическим методом. Составить алгоритм, затем программу и реализовать ее на ЭВМ.
Содержание отчета
1. Математическая модель. 2. Геометрическое решение оптимизационной задачи (исходные данные, линеаризованная математическая модель, графики неравенств, оптимальные значения n0 и S0).
Таблица 3
№
вар.Исходные данныеMдMи1rtJpJиRzDTCQLptоб10,2Ст.20Р1810...1510...15-15...-100,75125035002025-1218100220,140ХР6М515...3010...12-10...-50,80,5500420010156035-1200,830,1235ХР930...6015...20-5...00,870,840080001060-2030801,540,1150ГТ15К660...9020...250...50,91,145020001045902840120-50,2220ХТ5К1015...2525...300...1011,51000150020901204060200-60,08Ст.50BK810...125...105...101,20,4300220052810062-401,070,14Ст.40Р1230...455...810...121,10,980015001085803040180-80,0715ХP9К1045...5510...2010...1520,62003800515-2532500,790,0630ГТР9К545...6015...1812...151,30,45900360053575304470-100,1838ХAВК330...3520...2215...171,041,2100026001012512050-3002,5110,25АВВК620...3025...2815...201,42,51200480020150406088320-120,3Ст.45ВК445...5030...3220...250,93365050004075-30462801,8130,21Д1ВК1560...7010...2020...231,52,27202800201005038-4003,1140,19Ст.10Т5К1260...6515...30-15...-51,61,8810320020656570100150-150,15Aл4В375...808...12-5...51,70,95800450020487065-901,8160,1630ХГСВОК-6165...8030...350...21,81,3130029002040-80118881,4170,13Ст.35ВК2075...9025...2710...200,850,71500330010110-751153302,9180,26АмГ5ВК-2580...9015...1715...250,953,511002300405611070-1401,6190,28Ст.30ВК4-В5...1020...305...150,5420003600408011590135180-200,23АК4ВК6-В10...2015...200...101,053,21800460040464085123122-210,0845ХР6К515...255...105...100,91,5100050001080-651401251,0220,1550ХТ15К615...3010...15-5...01,31,8700550015859070-1402,2230,1620ХНМВК920...4015...25-10...-51,82,211006000209012075110250-240,09БрАЖ9ВК240...605...100...50,82,39504500595-551202202,1
Окончание табл. 3№
вар.Исходные данныеMдMи1rtJpJиRzDTCQLptоб250,33СЧ24Р9К530...5010...205...101,51,815004000101058065125300-260,31СЧ20Р1220...4015...3010...151,20,81200350015110-801353503,0270,28СЧ18ВК345...5520...4015...201,02,51300300020555085140110-280,22КЧ30Т5К1035...6025...457...121,43,0750250030654090-1200,9290,4ВЧ80Р1825...5030...600...31,52,880060004075309590140-300,36Ст.3Р9К1015...3035...505...81,61,5820520058511060-2202,3310,3518Х12Р950...9040...6010...121,71,694048001080905060160-320,349ХСР6М560...9045...6015...201,81,1105036002092-40551801,0330,33ХВГВК475...9015...208...121,92,61400380030567030105100- 3. Блок-схема алгоритма решения задачи. 4. Программа для ЭВМ.
5. Оптимальные значения n и S и исходные данные.
Примечания:
1. Ми - материал инструмента,
Мд - материал обрабатываемой детали.
2. Размерность исходных данных дана в соответствии с текстом.
3. Для вариантов, где в графах T, Q, tоб стоят прочерки, соответственно они являются критериями оптимальности.
Рис. 4. Блок-схема алгоритма расчета оптимальных режимов
Таблица 4
Паспортные данные станка
JcтКол-во
ступеней оборотовN,
кВтЧисла оборотов шпинделя, об/мин2500231012,5, 16, 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 260, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 Лабораторная работа № 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ
Цель работы - разработать программную модель расчета точности обработки отверстий и определить параметры, при которых достигается заданная точность.
Основные положения
Обработка отверстий мерными лезвийными инструментами описывается системой математических моделей (табл. 5), расчетные схемы которых приведены на рис. 5-9. Эти модели позволяют определить в любой момент времени положение радиус-вектора () режущей кромки инструмента [3, 4]. В математических моделях вычисляется значение (), положение же его определяется в полярных координатах в зависимости от угла поворота  инструмента. Поскольку в математических моделях используются разностные уравнения, то положение () при повороте инструмента на угол  определяется, исходя из его положения пол-оборота назад - -. Зная положение радиус-вектора (), всегда можно определить параметры точности отверстия: расположение оси, точность формы и диаметрального размера. Для выбранной математической модели из табл. 5 необходимо разработать программную модель, позволяющую определить положение радиус-вектора () и графически изобразить положение его конечной точки в поперечном сечении отверстия. Параметры точности отверстия определяются по предельным значениям () в последнем сечении отверстия, т.е. на последнем обороте инструмента. Если параметры точности не достигнуты, то необходимо изменять технологические параметры (подачу, припуск, угол  и т.д.) и повторить расчеты. Порядок проведения работы
1. По заданному варианту из табл. 5 выписать исходные данные.
2. Пo табл. 6 определить математическую модель, соответствующую заданным условиям обработки, исходя из значения Kr.
3. Определить вводимые данные и постоянные параметры процесса обработки. Коэффициенты резания K1 и K2 определяются следующим образом: K1 = 120∙Kg1∙Kj1 ∙Kl1;(3.1)
K2 = 120∙Kg2∙Kj2 ∙Kl2, (3.2)
где K, K , K - коэффициенты, зависящие от углов , , , при этом , , - допуск на угол ; (здесь  = 90 -  в град.);
( в град.); (здесь =15+ в град.).
Таблица 5
№ п/пМетод
обработкиD, L01Сверление10, 400,20,20,08...0,10,1...0,250102Рассверливание20, 600,10,10,06...0,10,2...0,416203Растачивание90, 800,050,050,03...0,050,5...0,88804Зенкерование60, 900,040,060,05...0,080,2...0,5571005Сверление5, 200,10,20.06...0,10,05...0,2056Рассверливание30, 800,180,20,08...0,120,1...0,425607Рассверливание28, 900,170,150,08...0,10,3...0,524508Растачивание80, 900,060,10,05...0,10,1...0,376209Сверление18, 450,30,20,1...0,150,2...0,504010Зенкерование40, 800,10,10,05...0,080,4...0,63610011Растачивание90, 900,080,10,05...0,080,1...0,388012Рассверливание26, 500,150,20,1...0,150,05...0,2204013Растачивание88, 800,060,120,05...0,070,4...0,88620014Сверление15, 600,120,30,1...0,120,05...0,201215Зенкерование50, 900,080,10,05...0,10,1...0,3465516Зенкерование40, 800,070,10,05...0,080,3...0,6364517Сверление6, 200,080,150,07...0,10,05...0,20518Растачивание60, 500,050,10,03...0,050,4...0,858019Растачивание50, 600,040,080,03...0,050,2...0,4498020Сверление7, 300,120,10,060,05...0,10521Сверление8, 600,10,30,02...0,130,02...0,20422Рассверливание10, 600,080,20,05...0,260,05...0,38623Растачивание30, 800,10,10,03...0,10,04...0,2261024Зенкерование16, 400,080,120,05...0,150,1...0,4121825Сверление12, 700,20,30,1...0,30,05...0,30826Растачивание25, 600,10,10,05...0,120,1...0,4221527Зенкерование18, 750,10,20,08...0,20,2...0,5152028Рассверливание16, 700,120,220,1...0,30,1...0,4121429Сверление9, 500,20,30,1...0,30,03...0,20330Растачивание26, 800,10,080,05...0,150,1...0,622031Зенкерование14, 650,120,30,1...0,20,1...0,5101632Рассверливание12, 500,150,20,1...0,30,1...0,49733Сверление4, 300,10,30,05...0,20,02...0,10234Растачивание22, 600,080,10,05...0,150,1...0,518035Зенкерование6, 300,060,20,02...0,120,1...0,44436Рассверливание8,300,080,20,1...0,30,03...0,343 Таблица 6
№ моделиОбласть примененияМатематическая модель1, ;
, ;
;
;
;
;
2,;
, ;
;
;
;
3, ;
, ;
;
;
;
Окончание табл. 6
№ моделиОбласть примененияМатематическая модель4, ;
, ;
;
;
;
5
, ;
, ;
;
; ;
;
6Kr,,>S/2
K1<K2 , D0  0;
J  0;
; ;
- ближайшее целое число;
;
- при расчете увода;
- при расчете разбивки;
- погрешности расположения оси отверстия в заготовке Рис. 5. Модель 1, 6
Рис. 6. Модель 2
Рис. 7. Модель 3
Рис. 8. Модель 4
Рис. 9. Модель 5
Для сверла λ и γ находятся по формулам: ; ;(3.3) ; , (3.4) где и ( и только для модели 2) определяются из табл. 7.
, .
Таблица 7
Модель10,17330,3420,750,380,28160,520,230,230,5650,565--30,130,13--4--5-- Для других инструментов значения j, γ, λ назначать соответствующими заданному аргументу, при этом всегда:
; ;
; ;
.
Рекомендуемые значения:
для сверл , ;
для зенкеров для расточных пластин , Принятые обозначения:
- подача инструмента в мм/об;
- коэффициенты резания;
- диаметр отверстия заготовки в мм;
- осевое биение режущей кромки инструмента в мм;
- жесткость инструмента в H/мм;
;;
где при ; при D0=0;
- угол в плане;
- допуск на заточку угла ;
- диаметр инструмента в мм;
- припуск под обработку в мм;
- количество колебаний шпинделя станка за один оборот;
- осевые биения шпинделя, обычно 0,05...0,1 мм;
- угол поворота инструмента;
- допуск отверстия в заготовке 0,3...0,5 мм;
L - длина отверстия.
4. Составить алгоритм расчета точности обработки отверстия по схеме рис. 10.
5. Методика расчета параметров точности.
5.1. Расчет точности диаметра (разбивка отверстия). Для расчета точности диаметрального размера задаются значения: и .
5.2. Разбивка отверстия определяется для моделей 2, 3, 4 по формуле , т.е. определяется как максимальная сумма пар радиус-векторов на последнем обороте инструмента.
Для моделей 1, 5, 6 - по формуле .
5.3. Расчет точности расположения оси (увод оси). Для расчета увода задаются значения: Os > 0 и .
Увод оси определяется по формуле , т.е. определяется как максимальная разность радиус-векторов на последнем обороте инструмента.
6. Составить программу и набрать её на ЭВМ.
7. Рассчитать точность обработки при заданных условиях и определить параметры процесса, при которых обеспечивается заданная точность диаметра и расположения оси т.е. .
Рис. 10. Блок-схема алгоритма расчета точности обработки
Рекомендации по повышению точности диаметрального размера:
1) увеличить подачу (все модели);
2) увеличить угол j (модели 2, 4);
3) уменьшить угол j (модели 1, 3, 5, 6);
4) уменьшить осевое биение режущей кромки инструмента (все модели). Содержание отчета
1. Выбранная математическая модель и критерии выбора.
2. Расчетная схема. 3. Алгоритм расчета.
4. Программа для ЭВМ.
5. Результаты моделирования.
Рекомендации по снижению увода оси отверстия: 1) уменьшить подачу (модели 2, 4);
2) увеличить подачу (модели 1, 3, 5, 6); 3) уменьшить осевые биения шпинделя Оs (все модели);
4) уменьшить угол j.
Лабораторная работа № 4
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВРЕЗАНИЯ
ИНСТРУМЕНТА ОДНОСТОРОННЕГО РЕЗАНИЯ
Целью работы является определение режимов обработки и параметров инструмента одностороннего резания, удовлетворяющих требованиям точности обрабатываемых отверстий. При направлении инструмента одностороннего резания по предварительно обработанному отверстию в начальный момент врезания вследствие торцевого расстояния h под действием неуравновешенных сил резания инструмент смещается с оси отверстия (рис. 11). При вхождении в отверстие выглаживающих кулачков инструмент кроме осевой подачи совершает обратные радиальные перемещения. Эти перемещения являются причиной появления позиционных отклонений осей обработанных отверстий. Модель захода инструмента одностороннего резания в отверстие можно представить в виде D - Е  f , (4.1)
где Е=D -D0 - припуск;
D0 - диаметр засверленного отверстия; D - диаметр инструмента;
 - текущий радиус получаемого отверстия;
 - радиус отверстия, полученного полоборота назад; ,
где S - подача на оборот; - угол заточки кулачка в плане. При наличии осевого биения шпинделя величина подачи определяется из выражения , (4.2)
где S - амплитуда осевых колебаний шпинделя. Решение уравнения (4.1) показывает, что в общем случае форма отверстия представляет собой кривую постоянной ширины и состоит из чередующих отрезков дуг окружностей и спиралей Архимеда (рис. 11а). Самый неблагоприятный случай будет тогда, когда инструмент зайдет в деталь за нечетное число полуоборотов, т. е. при . При этом поперечное сечение состоит (рис. 11б) из двух спиралей Архимеда. Рис. 11. Процесс врезания: а - схема направления инструмента; б - заход за нечетное число оборотов; в - общий случай захода
Расстояние между центром О1 вписанной окружности и центром О засверленного отверстия есть позиционное отклонение оси обработанного отверстия , диаметр вписанной окружности - диаметр обработанного отверстия, наибольшее расстояние между вписанной окружностью и контуром отверстия - погрешность формы . Расчет этих параметров точности производится следующим образом. 1. После расчета радиусов i восьми последних точек обработанного отверстия при врезании инструмента определяются координаты этих точек в прямоугольной системе координат: .
2. Определяются диаметры и расположение центров вписанных окружностей, проходящих через 3 точки из 8 рассчитанных во всех возможных сочетаниях по известным соотношениям:
,
где Xj1, Xj2, Xj3, Yj1, Yj2, Yj3 - координаты трех расчетных точек;
Xoi, Yoi - координаты центра центра окружности;
Ri - радиус окружности.
Исходя из соотношения , получим систему из трех уравнений с тремя неизвестными, которая решается известными математическими методами.
3. После определения параметров каждой окружности проверяется наличие точек профиля внутри данной окружности. Для этого необходимо определить радиус-векторы каждой расчетной точки и произвести сравнение: Ri  Rj.
Если это неравенство не выполняется, то эта окружность в дальнейшем не рассматривается. Из оставшихся окружностей за вписанную принимается окружность с наибольшим радиусом R0.
4. Определяются координаты (х0, у0) центра этой окружности и находятся его смещение, т.е. позиционное отклонение от оси засверленного отверстия: 5. Погрешность формы просверленного отверстия определяется по наибольшей разности между точками наибольшей вписанной окружности и профиля просверленного отверстия по формуле
,
где х0, у0, R0 - координаты центра и радиус наибольшей вписанной окружности; xi, уi - текущие значения координат точек профиля просверленного отверстия.
Порядок проведения работы
1. Для своего варианта по табл. 8 определить исходные данные: D - диаметр инструмента, D0 - диаметр засверленного отверстия, D1 - допуск на диаметр засверленного отверстия, Smin и Smax - минимально и максимально допустимые подачи, ∆S - осевые колебания шпинделя, - угол заточки кулачка в плане (любое значение из заданного интервала). 2. Разработать алгоритм и программу и ввести исходные данные в ЭВМ. 3. Поскольку на отверстие в заготовку есть допуск D1, то угол j и число оборотов сверла, за которые происходит процесс врезания, будут колебаться от максимального до минимального. ЭВМ рассчитывает и выводит максимальное и минимальное число полуоборотов инструмента за время врезания. Так как наибольшая погрешность возникает при нечетном числе полуоборотов, то необходимо ввести в ЭВМ наибольшее нечетное число из рассчитанного интервала. 4. При различных подачах на экран дисплея выводится значения увода оси отверстия Δ (позиционное отклонение), координаты центра оси (х0, у0), радиус полученного отверстия Rо и погрешность формы . 5. По вычисленным значениям построить два графика зависимости погрешности формы и увода оси от подачи. 6. По графику определить подачу S, при которой погрешность формы и увода оси будут меньше допустимых (соответственно δ и Δ в табл. 8). 7. Если при данных условиях заданная точность обработки не обеспечивается, то нужно изменить угол  и ввести его значения в ЭВМ.
Таблица 8
№ вариантаD, ммD0, ммD1, ммSmin , Smax, град.ΔS, мм/обΔδ12019,500,050,02; 0,430...600,050,0140,01522524,500,10,015; 0,535...550,020,0120,01533029,500,120,01; 0,6040...600,030,0150,01541817,500,060,02; 0,6030...500,10,0120,01251615,500,080,05; 0,6035...650,080,0120,01263231,500,110,03; 0,4040...700,0250,0160,0187109,500,070,01; 0,235...600,060,020,0281514,500,090,02; 0,335...650,070,0180,01691313,600,040,05; 0,445...600,040,0250,025101918,400,0130,06; 0,335...500,150,030,03111110,600,030,04; 0,2530...650,20,0220,035122221,300,10,07; 0,3540...700,120,0240,017132727,200,130,08; 0,4530...600,090,0350,022143232,300,140,08; 0,4535...550,110,040,032 Содержание отчета
1. Исходные данные.
2. Блок-схема алгоритма расчета.
3. Программа для ЭВМ.
4. Результаты расчета и графики зависимости погрешности формы и увода оси от подачи.
5. Найденные значения подачи S и угла .
Лабораторная работа № 5
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММЫ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ
Порядок проведения работы
1. Для своего варианта из табл. 9 составить массив типовых решений (МТР).
2. Составить схему механической обработки.
3. Разработать комплекс условий применимости (КУП).
4. Разработать математическую модель выбора станка. 5. Составить алгоритм выбора.
6. Разработать программу выбора оборудования.
7. Сдать отчет по работе.
Содержание отчета
1. Описание МТР.
2. Схема механической обработки.
3. Математическая модель выбора.
4. Алгоритм.
5. Программа.
Таблица 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияТокарные станки16Т02А16Б04А16Б05А16Б016А16Б16Т116Л2016К201Наибольший диаметр
обрабатываемой детали75115145180125210220Наибольшая длина обрабатываемой заготовки25035050075075015001000Наибольшее перемещение:
продольного суппорта; поперечного суппорта
65
60
300
100
540
160
700
210
700
210
1440
240
645
300Мощность электродвигателя, кВт0,271,11,54,67,16,3112Вертикально-сверлильные станки6Н106П2М1122Н1182Н125Л2Н1252Н1352Н150Наибольший диаметр
сверления6121825253550Рабочая поверхность стола200200250250320360400400400450450500400710Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола250400650700700750800Наибольший ход шпинделя50100150150200250300Мощность двигателя0,40,61,51,52,247,53Горизонтально-расточные станки2М1652620ГФ12636Ф12637ГФ12622ВФ12А620Ф12А622Ф1Диаметр шпинделя809012516011090110Размеры стола9001000112011501600180016001800112011501120115011201150Наибольшая масса обрабатываемой заготовки, кг1500300080008000300040004000Мощность двигателя6,78,319198,31111 Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияКруглошлифовальные станки3У10В3А110В3М1503Э110М3М1533М1513У12В4Наибольшие размеры заготовки: диаметр;
длина
100
160
140
200
100
360
140
200
140
500
200
700
200
500Наибольший диаметр шлифования15304530506060Наибольшая длина шлифования160160340180450700450Мощность двигателя1,12,2437,5105,55Бесцентрово-шлифовальные полуавтоматы3Д1603М182А3Ш182Д3М184И3Ш184Д3М184А3М185Размеры обрабатываемой заготовки: диаметр;
длина
0,2...12
60
0,8...25
170
0,8...25
290
3...80
250
3...80
270
3...80
250
8...160
320Мощность двигателя1,55,55,830911226
Наибольший диаметр заготовкиЗубодолбежные автоматы511151225122Б5122В51405М1505М161802002002005008001250Наибольшая ширина зубчатого венца20503050100160160Наибольший модуль154,54,581212Диаметр стола1002502502505008001000Номинальный диаметр долбяка40100100100100200200Мощность двигателя1,13,03,73,04,57,57,5
Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияТокарные многорезцовые полуавтоматы1716Ц1Н7131П717Ф317191П752М1Б7321Б732Ф37Наибольшие размеры заготовки: диаметр
длина
200
750
250
500
400
100
300
1000
250
600
320
2000
400
2000Наибольшее перемещение:
поперечного суппорта;
продольного суппорта
100
820
200
350
160
420
138
1250
350
1035
161
985
200
1025Мощность двигателя18,558,5402255408
Диаметр нарезаемой резьбыРезьбонарезные полуавтоматы5991599359942054М20562Е0565Б63М4-М6М12-М42М24-М76М6М18М18М80Шаг резьбы0,75...21,75...43...60,4...1,2513,50,5...35Наибольшая длина резьбы10020035080120150400Мощность двигателя125280400125200230500Фрезерные станки6Т1046Р106Р116Р126Р136Р11Ф36Р13Ф39Размеры рабочей поверхности стола: ширина
длина
160
630
160
800
250
1000
320
1250
400
1600
250
1000
400
1600Наибольший угол поворота шпинделя454545454500Наибольшее перемещение стола: продольное;
поперечное;
вертикальное
400
160
320
500
160
300
630
200
350
800
260
420
1000
300
420
1530
300
350
1000
400
380Мощность двигателя2,235,57,5115,57,5
Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияСтрогальные станки711071127116721072127216722810Наибольшие размеры заготовки: длина
ширина
900
1000
1120
1250
1400
1600
900
1000
1120
1250
1400
1600
2240
3150Наибольшая масса заготовки45008000120004500800012 00070 000Размеры рабочей поверхности стола: длина
ширина
900
3000
1120
4000
1400
6000
900
3000
1120
4000
1400
6000
2800
8000Мощность двигателя751001007510010012511Протяжные станки7Б557Б5547Б567Б5697Б56СА97Б577Б58Номинальная тяговая сила100100200200200400800Размер поверхности стола450´450450´450450´450450´450450´450560´560560´560Диаметр отверстия в планшайбе125100160160130200250Наибольшая длина хода салазок125012501600160016002000200012
Наибольший диаметр заготовкиЗубофрезерные полуавтоматы5303ПГ5303П5304В5К301П53А105К31053А20205080125125200200Наибольшие размеры нарезаемых колес: модуль;
длина зуба;
угол наклона зубьев
1
50
20
1
50
20
1,5
100
30
2,5
100
30
2,5
140
45
4
200
45
6
180
45Мощность двигателя1,11,11,52,23,848,5
Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияЗубошевинговальные полуавтоматы57015702В5Б703ВС-603Б5А9135А91513Наибольшие размеры обрабатываемого колеса: модуль;
диаметр;
длина зуба
0,3...1,5
125
40
1,5...6
320
100
2...10
500
150
1,5...8
550
140
8
320
120
12
500
150 Наибольший угол поворота шевера303530202530 Мощность двигателя0,933,23,233,214Вертикально-фрезерные станкиЛФ2006К116К12ЛФ320УВМ127МFSS-315ГФ 4612Размеры рабочей поверхности, мм250´500250´1000320 ´1250250´1200400´1600315´12501250´320Частота вращения шпинделя, мин-110-275016-160016-160040-200016-16028-140050-3150Конус шпинделя, ISO40505040505050Мощность электродвигателя, кВт0,555,55,57,5155,5815Вертикально-фрезерные с крестовым столомГФР 166Д10НФ630-01ЛТ260МФ3СФ16-04653265А90Ф4-11Диаметр устанавливаемых фрез, мм, не более16804010040100125Частота вращения шпинделя, мин-110-202100-160080-3550100-400090-280040-16005-2000Перемещение рабочей поверхности, мм175´500560´200800´500320´630500´200800´5002000´1000Мощность электродвигателя, кВт2,11,5115,51,312,516 Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияГоризонтально-фрезерные станки6Т82ГЛФ320ШFU-315FW-4006Т83ГFW-315ЛР523Ф416Размеры рабочей поверхности, мм1250´3201250´320315´1250400´16001600´400315´12503150´2500Частота вращения шпинделя, мин -131,5-160040-200028-140028-140031,5-160028-140016-1600Конус шпинделя, ISO50405050505050Мощность электродвигателя, кВт7,57,55,5111183717Копировально-фрезерные станки6А4646Е463ЛФ250Ф36465ЛТ260К6А454ЛТ250КЧастота вращения шпинделя, мин-1800-125001250-20000560-1000080-2000031,5-1600800-2000080-2000Перемещение стола, мм200´400300´200320´250180´300500´320200´400250´320Мощность электродвигателя, кВт0,370,250,552,240,454,518Продольно-фрезерные станки66К12Ф466К14Ф466К35ПМФ4УФ5221УФ52026М61ОФ11-206718Размеры рабочей поверхности стола, мм1250´40001600´40003550´120001250´40002000´60003150´100028000´4500Частота вращения шпинделя, мин -15-20005-20004-50032-32056-56010-200020-2500Конус шпинделя, ISO50506060605050Мощность электродвигателя, кВт404012045753740 Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудованияГоризонтально-фрезерные широкоуниверсальные станкиИРФ 2506К81ШСФ 326Т82ШОРША-Ф32ШFU-400ApUG6Т83Ш19Размеры рабочей поверхности стола, мм250´630250´1000630´2501250´3201400´320400´16001600´400Частота вращения шпинделя, мин-1205-238531,5-140090-140031,5-160025-200028-140031,5-1600Перемещение стола, мм220´400250´710500´250800´320840´320345´8401010´400Мощность электродвигателя, кВт1,51,51,37,52,2111120?АТ-220САТПР2М12НЦАТ-320С1П756ДФ3АТ600ВНЦДиаметр обрабатываемо-го изделия, мм не более220210320630800Количество инструментов в магазине, шт1212121216Частота вращения шпинделя, мин -111-280070-178010-20008-16002,5-710Усилие резания, кН161618222521?1П426ДФ31М4251Е365БП500VT450 VT1В340Ф30Диаметр обрабатываемой детали, мм6517065350160200Класс точности по ГОСТ 8-82ПНПНННЧастота вращения шпинделя, мин-115-250063-160024-150020-400020-400010-2500Мощность электродвигателя, кВт301315161215 Продолжение табл. 9
№
вар.ПараметрыМодель оборудования?1S540CNC1S550CNC1S563CNC15121D532CNC1Л53222Диаметр обрабатываемой заготовки, мм не более6300-80008000-1000010000-12500125032002500Масса заготовки, кг не более10000016000025000063005000016000Частота вращения шпинделя, мин-10,63-630,45-450,32-326,3-3150,66-62,11,25-63Мощность электродвигателя, кВт90100140301255523?ТВ-9ТВ-7ТВ-9М1Д655Ф3АР-83МСТ1620МДиаметр обрабатываемой детали, мм2005-11022080080225Крутящий момент, кНм1,111,1331,25,5Частота вращения шпинделя, мин-160-97560-100060-11001-16016-140010-2000Мощность электродвигателя, кВт1,10,751,110013/95,524Трубонарезные станкиСА665РССА665Ф3РТ772Ф3СА983Ф33СА983СА987РТ783Диаметр обрабатываемой трубы, мм не более400330114400450750840Длинна обрабатываемого изделия, мм, не более 30003000200300030003000320Частота вращения шпинделя, мин -112,5-63012,5-400
40-100060-50010-4008-3554,5-20011,25-215
Продолжение табл. 9
№
варПараметрыМодель оборудования24Мощность электродвигателя, кВт151518,5301518,57125Малогабаритные станкиSAMAT 20K1Е812С1ТН-150ТД-180ТШЗ-01СКТ100-01ВШ-028Диаметр обрабатываемого изделия, мм не более250360150180150150200Длинна обрабатываемой заготовки, мм не боле600600340360400250350Частота вращения шпинделя, мин -12-1151-5650-400050-4000200-3200200-3200250, 500, 1000, 2000 Мощность электродвигателя, кВт11110,750,750,370,550,7526Настольно-сверлильные станкиЗИМ 1330.00ЗИМ 1330.02КС-8-01МП8-1655ОД71МЕ-418С02ЧС112Диаметр сверления, мм,
не более6121012121616Частота вращения шпинделя, мин-11250-12500630-3000710-2800280-3750450-1400450-4500650-2800Размеры рабочего стола, мм250´250250´250200´200250´320350´335250´250260´260Мощность электродвигателя, кВт0,550,750,750,80,50,550,7527Вертикальные сверлильно-фрезерно-расточные станки250VF3ГС5206Д10СФРС-02400VСФ32800VF6Диаметр фрезерования, мм, не более6340806380100100
Продолжение табл. 9
№
варПараметрыМодель оборудования250VF3ГС5206Д10СФРС-02400VСФ32800VF6Частота вращения шпинделя, мин-115-3000100-1800100-160085-272080-800090-14008-8000Размеры рабочего стола, мм250´630500´200800´200630´160900´400630´2501600´800Мощность электродвигателя, кВт1,50,751,50,555,51,315Обрабатывающие центрыГДВ500ГДВ500-15630VHИР320ПМФ4РИ1250ПМФ4ИР1400ПМФ4ИС500ПФ428Размеры рабочей поверхности стола, мм500´1000500´1000630´630300´3001400´12502000´16001000´800Конус шпинделя, ISO404040404050АТ550Частота вращения шпинделя, мин-120-600020-500028-800013-50008-22505-16008-4500Мощность электродвигателя, кВт98,557,5-1140522229Горизонтально-расточные станкиИР-600-602614Ф12620Ф12А620Ф1ИР1250Ф402А636Ф12А637Ф1Диаметр шпинделя, мм60809090110125160Скорость вращения шпинделя, мин-1100-1600200-160012,5-160010-16008-22506,3-12505-1000Грузоподъемность стола, кг100015003000400050001200012000Мощность электродвигателя, кВт5,54,57,511302236 Продолжение табл. 9
№
варПараметрыМодель оборудованияКоординатно-расточные станки2Е440А2440СФ42Л450А2А450АФ102Е460АФ12Е470АФ12Е450АФ3030Размеры рабочей поверхности стола, мм400´700400´800630´1120630´11201000´16001400´2240630´1120Перемещение стола
продольное
поперечное
630
400
640
400
1000
630
1000
630
1400
1000
2000
1400
1000
630Частота вращения шпинделя, мин-150-20006,3-400010-200010-200010-200010-20002500Мощность электродвигателя, кВт4,55,57,248,58,57,231Продольно фрезерно-расточные станки6М610Ф116М310Ф116М610Ф46М612Ф46М616Ф46М610МФ46М616МФ4Размеры рабочей поверхности стола, мм1000´31501125´40001000´31501250´40001600´50001000´31501600´5000Ход стола, мм500500500500600500600Частота вращения шпинделя, мин-110-200010-200010-200010-200010-200010-200010-2000Мощность электродвигателя, кВт37374040454545Горизонтальные расточно-фрезерные станки2А656Ф112В622Ф42В622Ф4-1ЛР521Ф4ЛР521Ф42В622Ф11-1ЛР521Ф1132Диаметр расточного шпинделя, мм160110130160160130160Размер рабочей поверхности, мм4500´45001250´12501250´16002800´24001600´8001600´16001600´800Частота вращения шпинделя, мин-17,5-9506-20006-20002-20002-20006-25002-2000Мощность электродвигателя, кВт18,5202055502055 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Свидерский, Э.А. Решение технологических задач в машиностроении с применением микрокалькуляторов / Э.А. Свидерский. - М.: Машиностроение, 1987. - 160 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т./ под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - Т. 2. - 496 с.
3. Дерябин, И.П. Математическое моделирование процессов обработки отверстий: учебное пособие / И.П. Дерябин, А.В. Козлов, А.Г. Схиртладзе. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. - 214 с.
4. Дерябин, И.П. Исследование процессов формообразования отверстий мерными инструментами: монография / И.П. Дерябин, А.В. Козлов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. - 251 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Лабораторная работа № 1. Математическое моделирование поверхностного пластического деформирования поверхностей тороидальным роликом ........ 3
Лабораторная работа № 2. Оптимизация режимов резания ........................ 6
Лабораторная работа № 3. Проектирование операций обработки отверстий ...13
Лабораторная работа № 4. Моделирование процесса врезания инструмента одностороннего резания ................................................................... 19
Лабораторная работа № 5. Разработка алгоритма и программы выбора оборудования ............................................................................... 26
Библиографический список ............................................................. 38
3
40
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
314
Размер файла
2 267 Кб
Теги
работа, учебно, пособие, лабораторная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа