Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ II
1.1. Характеристика проблемы использования магнитных плит в механообработке II
1.2. Силовая характеристика магнитной плиты IB
1.3. Особенность закрепления заготовок значительными отклонениями от плоскостности установочных поверхностей на магнитных плитах 22
1.4. Предпосылки автоматизации проектирования магнитных плит 24
1.5. Задачи исследования 26
2. МЕТОДИКА ВРОВЦДЕНЙЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 28
2.1, Методика экспериментальных исследований геометрической формы опорных поверхностей заготовок 28
2.1.1. Общая характеристика исходных заготовок • 28
2.1.2. Выбор измерительной базы 35
2.1.3. Исследовательский измерительный комплекс. 37
2.1.4. Гармонический анализ профилей исходных заготовок 43
2.2. Методика теоретических и экспериментальных исследований закрепления заготовок на
магнитных плитах 46
2.2.1. Оборудование и оснастка экспериментальных исследований 46
2.2.2. Методика исследований устойчивости движения технологической системы 48
2.2.3. Планирование многофакторных экспериментов
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ
ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОПОРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЗАГОТОВОК НА СИЛУ МАШИННОГО ПРИТЯЖЕНИЯ 52
3.1. Понятие силовой характеристики магнитной, учитывающей плоскостность базы заготовки 52
3.2. Приведение реального рабочего зазора к равномерному 56
3.3. Экспериментальное исследование приведенного зазора опорных поверхностей заготовок 60
3.4. Выводы по разделу 66
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ ТОРЦОВОГО ® ЕЗЕР0ВАНИЯ ИСХОДНЫХ. ЗАГОТОВОК НА МА1БИТНЫХ ШШТАХ 69
4.1. Задача обеспечения закрепления заготовок на магнитных плитах 69
4.2. Условия статического равновесия закрепленных на магнитной плите заготовок при механообработке
4.2.1. Равновесие заготовки, установленной на магнитной плите в упор 70
4.2.2. Условия равновесия заготовок, имеющих значительную погрешность установочной базы 78
4.3. Моделирование на ЭШ закрепления заготовок на рабочей поверхности магнитной плиты 85
4.3.1. Определение координат точек контакта заготовок о рабочей поверхностью магнитной плиты 85
4.3.2. Деформация заготовок при закреплении их на магнитных плитах 90
4.3.3. Вывод зависимости для расчета проекций сил резания на координатные плоскости при торцовом фрезеровании пакета заготовок
4.3.4. Разработка укрупненной блок-схемы расчета на ЭШ условий установки заготовок на рабочей поверхности магнитной плиты Ш2
4.4. Динамическая устойчивость колебательной системы "заготовка - магнитная плита" III
4.5. Выводы по разделу 119
5. МЕТОДИКА И СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАГНЙТНЬК ШИТ ДЛЯ ВДЕРНЫХ ОПЕРАВДЙ НА ЭШ 121
5.1. Методика проектирования магнитных плит на ЭШ • 121
5.2. Рабочие модули системы проектирования магнитных плит на базе микро-ЭВМ 124
5.2.1. Программные модули расчета элементарной магнитной системы (ЭМС) магнитных плит
и ее силовой характеристики 124
5.2.2. Программный модуль расчета режимов фрезерования заготовок на магнитных плитах 129
5.2.3. Программный модуль расчета оптимальной геометрии ЭМС магнитных плит 135
5.3. Выводы по разделу 139
6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПЕРАВДЙ ТОРЦОВОГО ЗАГОТОВОК 140
6.1. Постановка задачи 140
6.2. Расчет штучно-калькулявдонного времени фрезерования заготовки по вариантам 141
6.3. Полная себестоимость торцового фрезерования заготовок 143
6.4. Расчет затрат, обусловленных дополнительными капитальными вложениями 146
6.5. Народнохозяйственный экономический эффект и экономическая эффективность внедрения магнитных плит на фрезерных операциях 147
6.6. Выводы по разделу 353
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 154
ЛИТЕРАТУРА 156
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Введение к работе
Техническое перевооружение народного хозяйства, перевод его на интенсивный путь развития выдвигают исключительно серьезные задачи перед машиностроением. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до I9S0 года указано, что повышение эффективности машиностроения осуществляется и... за счет совершенствования его технологии, углубления специализавди, улучшения структуры парка металлообрабатывающего оборудования" /I/.
Частью этого оборудования является станочная технологическая оснастка, в которой приспособления занимают одно из ведущих мест. Необходимость постоянного повышения производительности и точности механической обработки требует разработки и внедрения прогрессивных видов станочных приспособлений.
Опыт ряда заводов, а также научные исследования, проводимые у нас в стране и за рубежом показывают, что механическую обработку деталей с плоскими базовыми поверхностями эффективно осуществлять на магнитных плитах (МП), представляющих собой станочное приспособление с магнитным силовым воздействием на закрепляемую заготовку. Их внедрение позволяет сократить как основное время на обработку за счет многоместности оснастки, так и вспомогательное время на установку и снятие заготовок.
Долгое время магнитные плиты имели узкую область применения в основном, на операции плоского шлифования. Сравнительно новым является применение МП на фрезерных операциях, что стало возможным благодаря значительному повышению силовых характеристик этого вида оснастки. Такие преимущества магнитных плит, как универсальность, простота управлением плиты, возможность обработки заготовок за один проход открывают широкий путь для автоматизации процесса механообработки.
Несмотря на отмеченные преимущества МП, внедрение их в производство сдерживается рядом факторов. Так, использование МП на фрезерных операциях, в том числе черновых, предполагает обработку заготовок со значительными отклонениями от плоскостности установочных поверхностей. Механообработка таких заготовок на рабочей поверхности МП связана с определенными трудностями, заключающимися в расчете и обеспечении их надежного закрепления в процессе обработки.
При внедрении магнитной оснастки для закрепления заготовок на технологических операциях важным является вопрос назначения режимов обработки. В настоящее время отсутствует надежная методика по определению режимов резания с учетом специфики закрепления заготовок силами магнитного притяжения.
Цель работы. На основании исследования влияния геометрических характеристик установочных поверхностей заготовок на силу их магнитного притяжения на МП и решения задач статического и динамического равновесия разработать комплекс технологического обеспечения фрезерных операций с использованием магнитных плит.
Методика исследований. Теоретические исследования в работе выполнены на базе научных основ технологии машиностроения с применением вероятностно-статистических методов анализа, теории резания металлов, теоретической механики и вычислительной математики.
При проведении экспериментальных исследований применялась современная контрольно-измерительная аппаратура. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с использованием ЭВМ. В экспериментальных исследованиях использованы методы планирования многофакторных экспериментов.
Научная новизна. В работе предложена новая силовая характеристика, учитывающая плоскостность установочных баз заготовок. Введено понятие приведенного зазора в контакте между заготовкой и рабочей поверхностью МП, представляющего собой равномерный зазор, эквивалентный по магнитной проводимости реальному воздушному зазору. Выведены зависимости для определения приведенного зазора.
Разработана математическая модель технологической системы, включающей магнитную плиту в качестве станочного приспособления. На основании этой модели определены режимы фрезерования для принятых технологических параметров станка, МП, инструмента и заготовок, а также решена задача выбора оптимальной геометрии магнитной системы МП для фрезерных операций.
Выявлены закономерности появления неустойчивого положения равновесия на рабочей поверхности МП, обусловленного случайным расположением точек контакта заготовок на установочной базе.
Практическая ценность. Настоящая работа является частью исследований по расширению области использования магнитной технологической оснастки в механообработке, осуществляемых на кафедре "Технология машиностроения" ЛЕИ им. М.И. Калинина.
В результате проведенных исследований определены силовые характеристики МП, которые могут быть использованы при решении технологических вопросов применения МП на операциях механической обработки.
Разработан комплексный метод анализа геометрических характеристик погрешности формы установочных баз заготовок. Создана система автоматизированной подготовки данных об анализируемой поверхности для непосредственного ввода и обработки результатов на ЭВМ.
Предложены инженерные методики по расчету режимов резания на операциях торцового фрезерования с использованием МП. Даны практические рекомендации по учету влияния погрешности формы установочных баз заготовок на силу их магнитного притяжения.
Разработана система автоматизированного проектирования МП на базе микро-ЭВМ "CM-3B00". Система включает пакет прикладных программ по определению силы притяжения и силовой характеристики МП в виде/?УДг{(б) на основании конструкции магнитной системы, расчету режимов торцового фрезерования заготовок, закрепленных на МП, технико-экономическому обоснованию использования МП на фрезерных операциях, расчету оптимальной геометрии магнитной системы МП с учетом технологических параметров фрезерной операции.
Результаты работы могут быть использованы на предприятиях и в организациях, внедряющих МП на операциях механической обработки, а также на предприятиях, занимающихся проектированием и производством МП.
Промышленная реализация. Полученные в работе результаты и рекомендации использованы в НТО "Спецтехоонастка" Минтракторо-сельхозмаш СССР (г. Одесса) и ВСЮ "Станкозавод" Минстанкопром СССР (г. Вологда). Технико-экономический анализ результатов работы показал высокую эффективность их внедрения в промышленности.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-технической конференции "Обеспечение роста производительности труда и качества деталей на основе применения прогрессивной технологии, оснастки и инструмента" (г.Ленинград, ЗЭ82г.); на научно-технической конференции "Современная технология и организация группового производства в машиностроении" (г.Ленинград, 3983 г.); на областном семинаре "Состояние, опыт и направление работ по комплексной автоматизации производства на основе гибких автоматизированных производств, робототехнических комплексов и промышленных роботов" (г. Пенза, 1984 г.); на зональной научно-технической конференции "Эффективность комплексного применения оборудования с ЧШГ и САШ в машиностроении" (г. Курган, ЕЭ84 г.); на научных семинарах кафедры "Технология машиностроения" ЛЕИ им. М.И. Калинина.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано пять печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит 135 страниц основного текста, 42 рисунка, 5 таблиц, список литературы из 139 наименований и приложение.
