Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. курсовые работы > станки
Название:
Конструювання спеціального фрезерно-центрувального верстата-автомата

Тип: Курсовые работы
Категория: Тех. курсовые работы
Подкатегория: станки

Цена:
0 руб



Подробное описание:


Зміст

Вступ……………………………………………………………………………6
1 Аналіз завдання на проектування……………………………………….7
1.1 Аналіз завдання на проект і обґрунтування напрямків
роботи……………………………………………………………………………7
2 Формування вихідних даних на проект…………………………………9
2.1 Розрахунок режимів різання по операціях і переходах…………….9
3 Оптимізація схем формоутворення……………………………………...11
3.1 Аналіз конструктивно - технологічних властивостей деталі……11
3.2 Аналіз схем формоутворення та вибір комплексу рухів………....12
3.3 Розробка структурно - кінематичної схеми верстата……………..15
4 Конструювання верстатного обладнання……………………………..16
4.1 Конструювання свердлильної головки………………………………16
4.1.1 Опис конструкції та принципу роботи вузла……………………..16
4.1.2 Вибір двигуна………………………………………………………16
4.1.3 Кінематичний розрахунок вузла…………………………………...17
4.1.4 Розрахунок осьової жорсткості шпиндельного вузла……………20
4.2 Конструювання фрезерної головки…………………………………..21
4.2.1 Опис конструкції та принципу роботи вузла……………………21
4.2.2 Вибір двигуна……………………………………………………...21
4.2.3 Кінематичний розрахунок вузла……………………………………22
4.2.4 Характеристики вузла……………………………………………….25
4.2.5 Вибір конструктивної схеми шпиндельного вузла ……………...26
4.2.6 Вибір геометричних характеристик шпиндельного вузла ……..26

4.2.7 Розрахунок оптимальної міжосьової віддалі……………………….27
4.2.8 Розрахунок радіальної жорсткості шпиндельного вузла ………..31
4.3 Конструкція та принцип роботи привода……………………………..36
Висновки …………………………………………………………………………37
Перелік посилань ……………………………………………………………….38
Додатки

 

 

 

 

 

Вступ
Машинобудування є основою науково - технічного прогресу в галузях народного господарства. Безперервне вдосконалення і розвиток машинобудування пов'язані із прогресом верстатобудування, оскільки МРВ разом із іншими видами технологічних машин забезпечують виготовлення будь-яких нових видів обладнання.
В даний час і в майбутньому необхідне створення нових моделей верстатів, штучних виробничих систем, тому майбутні спеціалісти верстатобудівники повинні володіти основами конструювання верстатів і найважливіших вузлів. Для успішного застосування обчислювальної техніки при конструювання необхідно добре знати зміст процесу проектування всіх видів верстатного обладнання, володіючи методами його моделювання і оптимізації.
В сучасних верстатах використовують велику кількість засобів вимірювання, деколи дуже точних, наприклад, лазерні інтерферометри і т. д.
Сучасні, металорізальні верстати забезпечують виключно високу точність виконання оброблювальних деталей.

1 АНАЛІЗ ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ
1.1 Аналіз завдання на проект і обґрунтування напрямків
роботи.
Метою даного проекту є розробка конструкції спеціального фрезерно-центрувального верстата-автомата. Вихідними даними на проект є:
- робоче креслення деталі;
- технічні умови на виготовлення деталі;
- орієнтований тип виробництва.
Виходячи з програми випуску серійного виробництва і визначаємо ступінь автоматизації верстата.
Робоче креслення деталі дає нам уявлення про поверхні деталі та їх взаємне розміщення. Виходячи з конструкції деталі ми можемо визначити, як буде розміщуватись деталь на верстаті та способи її базування і закріплення. При обробці валів послідовно з двох сторін необхідно здійснювати переустановку деталі. Це призведе до здійснення похибки базування. Тому при розробці верстата доцільно використати одночасну обробку торців з незмінним закріпленням вала як при фрезеруванні гак і при центруванні. Виходячи з цього ми можемо орієнтовно намітити компоновку верстата.
Фізичні властивості матеріалу деталі будуть визначати спосіб обробки і застосовуваний ріжучий інструмент. Звідси ми визначаємо режим різання і пропонуємо технологічний процес механічної обробки. Виходячи з режимів різання проводимо кінематичний розрахунок верстата та силовий розрахунок окремих вузлів.
Для аналізу уже розроблених на теперішній час верстатів та встановлення їх можливостей проводимо огляд спеціальної літератури. На основі аналізу проведеного в попередньому пункті за базовий верстат приймаємо фрезерно-центрувальний напівавтомат мод. МРТ1-М. Технічна характеристика
Діаметр оброблюваної заготовки, мм 25-125
Довжина оброблюваної заготовки, мм 200-500
Число швидкостей шпинделя фрези 6
Межі чисел обертів шпинделя фрези , об/хв 125-712
Найбільший хід фрезерної головки, мм 220
Межі подач, мм/хв 20-40
Число швидкостей свердлильного шпинделя 6
Межі чисел обертів свердлильного шпинделя, об/хв 238-1125
Хід свердлильної головки, мм 75
Межі робочих подач свердлильної головки, мм/хв 20-300
Тривалість холостих ходів, хв 0,3
Потужність електродвигунів, кВт:
- фрезерної головки 7,5/10
- свердлильної головки 2,2/3
Габарити верстата, мм
- довжина - ширина 3140-1630
Категорія ремонтоскладності 7

2 Формування вихідних даних на проект.
2.1 Розрахунок режимів різання по операціях і переходах.
Розрахуємо аналітично режими різання для першого переходу операції 005.
Операція 005
1. Фрезерувати торці вала в розмір 1
Інструмент - торцеві фрези з встановленими ножами з швидкоріжучої сталі ГОСТ 26695-85.
Розміри фрези; D=100мм; d=50мм; В=50мм; t=8.
Період стійкості фрези 180 хв.
• Глибина різання: В=50мм;
• Ширина: t=5мм;
• Довжина робочого ходу Lрх =230мм;
• Подача St=0,15мм, [2, с.23 ]
Швидкість різання визначаємо за формулою:
[2, с.35 ]
де Сv,g, у,m - коефіцієнт і показники степенів;
х = 0,1; р = 0; u = 0,15; Сv= 142;
е = 0.25; у =0.4; т = 0.2; [2, с. 29 ]
D - діаметр фрези, мм;
Т - період стійкості фрези, хв;
Z - кількість зубів фрези;
Кv =0,89 - коефіцієнт, що враховує умови різання
V = ((142-10000,25)/(1800,2•50,1 •0,150,4•500'15)) • 0,89 = 143 м/хв
- Число обертів шпинделя:
n= (1000•V)/(π•D) = (1000•143)/(3,14•100) = 456 об/хв
- Сила різання визначається за формулою:

 

Рz = ((10•Ср •tх•Szy Вzy•z)(Dg•nw))•Кмр ,
де Ср=82,5; х = 0,95; у = 0,8;
n=1,1; g=1,1; w = 0
n - частота обертів фрези, об/хв.
Рz= ((10• 82,5 •50,95 •50 1,1 • 8 •0,150,8)/(100 1,1 • 4560))• 0,75 = 2335Н
- Крутий момент:
Мкр = (Рz•V)/(1020 • 60) = (2335 •100)/(1020 • 60) = 1168 Н•м
- Потужність різання визначаємо за формулою:
N = (Рz•V)/(1020 • 60) = (2335 •143)/(1020 • 60) = 5,3кВт

Таблиця 2.1 - Зведена таблиця режимів різання
№ Назва операції t, мм Lp.x,
мм Т1, хв n1
об/хв V1,
м/хв S,
мм/об Sх мм/хв Т0 хв Nріз,
кВт Nдв,
кВт
005 Фрезерно- 1 2 230 180 456 143 0,72 322 0,13 5,3 5,5

центрувальна 2 2 13 15 1125 14,1 0,18 202,5 0,18 0,5 1,1
010 Токарно-револьверна 1 8 155 60 270 13,6 0,35 95,5 1,6 1,9 4
015 Токарно-
револьверна 1 8 155 60 270 13,6 0,35 95,5 1,6 1,9 4
020 Токарно-
револьверна 1 2,5 293 80 272 18,0 0,35 95,5 3,2 1,9 4
025 Токарно 1 2 8 50 168 18,5 руч - 0,5 0,8 4

револьверна 2 2 8 50 168 18,5 руч - 0,5 0,8 4
030 Токарна 1 3,7 39 60 575 64,3 0,4 230 0,27 4,8 7,5
035 Токарна 1 4,7 135 80 575 90,3 0,4 230 1,31 5,9 7,5
040 Шліце¬фрезерна 1 5 50 300 80 17,8 0,63 50,4 1,57 5,6 7,5
045 Шпоночно-фрезерна 1 1,8 128 120 315 17,8 0,79 250 3,2 1,6 2,3
050 Кругло-шліфувальна 1 0,3 35 100 120 17 0,26 31,2 1,13 3 6,5
060 Кругло-шліфувальна 1 0,3 28 100 90 15,5 0,26 23,4 1,13 3 6,5
065 Кругло-шліфувальна 1 0,3 47 100 90 17 0,26 23,4 1,13 3 6,5

 

3. ОПТИМІЗАЦІЯ СХЕМ ФОРМОУТВОРЕННЯ
3.1 Аналіз конструктивно - технологічних властивостей деталі.
Деталь, вал КС6В 120916018, виготовляється з сталі 40Х ГОСТ 4543-81. вихідною заготовкою для виготовлення деталі є штамповка. Діаметри шийок вала за виключенням Ø45к6 зменшується до торця вала. В конструкції даної деталі немає фланців з великими перепадами діаметрів по відношенню до основної частини.
В конструкції вала передбачено шпонковий паз на шийці Ø60к6 на яку встановлюється зубчасте колесо. Також передбачена шліцева поверхня -
Д: 45х2,59р ГОСТ 6033-80.
Для забезпечення необхідної твердості треба провести термообробку. Щоб забезпечити шорсткість поверхонь 1,25 і 3,2 необхідно здійснити шліфування цих поверхонь.
Деталь є досить високої точності так як є велика кількість ділянок з 6-м квалітетом. Вал є досить жорстким, що дозволяє забезпечити необхідну точність.
З точки зору технологічності дану деталь можна вважати технологічною.
Конструкція вала не має поверхонь, для обробки яких необхідно було б використовувати дороге обладнання. Обробку поверхонь вала можна проводити прохідними різцями.
Так як діаметри шийок вала зменшуються до торця вала, то є можливість проводити обробку на гідрокопірувальних або багаторізцевих напівавтоматах. Використання цього високопродуктивного обладнання дозволяє зменшити час на обробку поверхонь, тобто збільшити продуктивність.

Даний вал використовується в редукторі для передачі крутного моменту.
Основні механічні властивості матеріалу:
границя текучості = 80кг-с/мм2;
границя витривалості =100 кг-с/мм2.

3.2 Аналіз схем формоутворення та вибір комплексу рухів.
Будь-яку поверхню можна уявити у вигляді сукупності декількох простих: плоских, циліндричних, конічних, сферичних, торових, евольвентних, гвинтових.
Кожна поверхня уявляється як слід руху однієї лінії (твірної) по іншій (направляючій). Ці лінії називають відтворюючими.
Для виконання будь-яких поверхонь необхідно здійснити формоутворюючі рухи, тобто рухи інструмента і заготовки узгоджені між собою.
Проаналізуємо, які методи формоутворення можна використати для утворення торцевих поверхонь деталі і центрових отворів.

1. Фрезерування торців вала.

 

 

 

 

Рисунок 3.1 - Схема обробки торцевими фрезами з рухомою (б) і нерухомою (а) заготовкою

 

 

 

 

Рисунок 2.2. - Схема обробки циліндричними фрезами з рухомою (б) і нерухомою (а) заготовкою

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.3 - Схема обробки конічними фрезами з рухомою (<5) і нерухомою (а) заготовкою

 

 

 

 


Рисунок 3.4 – Схема обробки прохідними різцями


2. Обробка центрових отворів

 

 

 

 

Рисунок 3.5 - Схема обробки центрувальними свердлами з рухомою (б) і нерухомою (а) заготовкою

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.6 - Схема обробки циліндричними свердлами з рухомою (б) і нерухомою (а) заготовкою

 

 

 

 

Рисунок 3.7 - Схема обробки методом пластичної деформації

Проаналізувавши приведені вище схеми обробки вала і центрових отворів, а також враховуючи рекомендації, вимоги до оброблюваних поверхонь призначаємо обробку по схемах рис. 3.1(а) і рис. 3.5 (а).
Визначимо набори виконавчих рухів.
1. Фрезерування.
Технологічний модуль ТМ=ОСУ
Модульний комплект МК=ОСУw
Матриця можливих компоновок по ТМ
А={ОСУ}

 

 


1 - твірна. Метод формоутворення - дотику, Ф=2 (Ф1(О1), Ф5(П2)).
2 - направляюча . Метод формоутворення - сліду, Ф=1 (Ф5(П2)).
2. Центрування.
Технологічний модуль ТМ= ОСZ Модульний комплект МК=ОС2W
Матриця можливих компоновок по ТМ
А={ОС2}

 

 

1- твірна. Метод формоутворення - копіювання, Ф=0, (Вр(П2))
2- направляюча. Метод формоутворення - сліду, Ф=1 (Ф4(Оі)).


3.3 Розробка структурно - кінематичної схеми верстата.
У відповідності з вибраними схемами обробки та необхідними наборами виконавчих рухів складаємо структурно-кінематичну схему верстата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 3.8 - Структурно-кінематична схема.

 

4 КОНСТРУЮВАННЯ ВЕРСТАТНОГО ОБЛАДНАННЯ

4.1.1 Опис конструкції та принципу роботи вузла

Свердлильні головки з самостійними вузлами і змонтовані зверху на коробках приводу. Шпинделі свердлильних головок приводяться в обертання від індивідуальних фланцевих електродвигунів змінного струму. Шпиндель свердлильної головки має 6 ступенів чисел обертів в межах 238 - 1125 об/хв. Зміна швидкостей обертання шпинделя здійснюється змінними зубчастими колесами, розміщеними в торці задньому свердлильної головки.
Подача пінолей здійснюється від гідроциліндрів і забезпечує цикл роботи, що включає швидкий підвід, робочий хід і швидкий відвід. Зміна здійснюється від своїх гідропанелей. Центрувальні свердла затискуються в самоцентруючі затискні цанги.
4.1.2 Вибір двигуна
По розрахованій потужності по каталогу вибираємо двигун А02-21-4,
для якого N = 1,1 кВт, n = 1400 об/хв, η = 0,87.
Проведемо перевірку двигуна по нагріву методом еквівалентної
потужності.

 

 

 

 


Рисунок 4.1.1 – Графік потужності

 


Потужність холостих ходів:

Робоча потужність Р3 = 0,5 кВт
Потужність врізання Р2 = 1,4•Р3 = 1,4 •0,5 = 0,7 кВт.
Еквівалентна потужність - Р0
[3,с.375]
Ре<Р0 , отже двигун вибрано вірно.

4.1.3 Кінематичний розрахунок вузла.
На даному верстаті передбачається обробляти центрові отвори свердлами 4x11 - 6x15 мм. Тому для розрахунку приймаємо:
Dmax = 6 мм, dmin = 4 мм. Тоді швидкості різання Vmax = 14,1 м/хв, Vmin=4,5м/хв..
Мінімальна частота обертання свердлильної головки визначаються за формулою :
[7,с.9О]

Максимальна частота обертання:

 

 

Діапазон регулювання частот обертання:


Для визначення числа ступеней частот обертання шпинделя
приймаємо φ = 1,26. Тоді:


де t - число ступеней швидкості різання.
Для переналадки верстата на інший режим буде використовуватись гітара змінних коліс, так як верстат спеціальний. Виходячи з цього будуєм структурну сітку.

 

 

 

 

 

 


Рисунок 4.1.2 - Структурна сітка.

Так як сітка симетрична, то кожна пара коліс може використовуватись
два рази: як прискорююча і як сповільнююча.


З структурної сітки:
i1; i2¬; i3; i4; i5; i6 = φ

тоді і3 = φ = 1,26; і2 = φ2 = 1,58; і1 = φ3 = 2,0;
і4 = 1/φ = 1/1,26; і5 = 1/φ2 = 1/1,58; і6=1/φ3 =1/2.
Вибрані значення передаточних віношень задовольняють умову
1/4 ≤ і ≤ 2. Приймаємо іо= 1/φ4 = 1/1,26.
Для визначення чисел зубів знаходимо по таблиці таку суму Z, яка б задовольняла три передаточних відношення: і1(і6), і3(і5), i3(i4) Σ=108
Для передаточного відношення іо Σz=111
Результати вибору чисел зубів коліс зводимо в таблицю 4.1.1:

Таблиця 4.1.1 - Числа зубів коліс
I іо=1/1,26 і1 =2,0 і2=1,58 і3=1,26 і4=1/1,26 І5=1/1,58 і6=1/2
Z1 ; Z2 30:84 74:34 62:40 57:51 51:57 42:66 34:74
Σz 111 108 108 108 108 108 108


Маючи числа зубів будуємо графік чисел обертів:

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1.3 - Графік чисел обертів.

4.1.4 Розрахунок осьової жорсткості шпиндельного вузла

 

 

 


Рисунок 4.1.4 - Схема навантаження

Проаналізувавши проведену вище схему бачимо, що гілка К6, К8, К9 розвантажується, тобто осьове зусилля сприймається гілкою К1, К2, К3, К5, К6, К7. Осьова деформація шпинделя визначається за формулою:

де Р – осьова сила, Н;
К – жорсткість стику;
N – кількість стиків.
Осьова жорсткість шпиндельного вузла

Обчислимо податливість кожного стику. Для плоских нерухомих стиків 1, 2, 4, 5, 7 лінійна податливість:

де Сδ = 1,9•10-9 - для контакту сталь-сталь;
Р - осьова сила, Н; Р = 200 Н;
F - площа контакту, мм2.
Площі стиків: F1 = 1500 мм2; F2 = 1688 мм2; F4 = 1394 мм2;

F5 = 1825 мм2; F7= 1320 мм2.
Підставляючи значення в формулу для визначення податливості отримаємо: ; ; ;
; ;
Для підшипника 3 лінійна податливість
, де Ку = 1,5•10-6 - коефіцієнт контактної податливості для упорного підшипника.
Осьова жорсткість шпиндельного вузла :

4.2 Конструювання фрезерної головки

4.2.1 Опис конструкції та принципу роботи вузла.
Фрезерні головки змонтовані на направляючих коробках привода і при допомозі шліцевого вала, шестерні і рейок отримують рух від одного гідроциліндра. Шпинделі фрезерних головок приводяться в рух від індивідуальних фланцевих двигунів змінного струму. Ліва фрезерна головка вздовж станини не переміщається. Переміщення правої головки проходить разом з коробкою привода. Зміна швидкостей обертання шпинделів здійснюється змінними шестернями, які розміщені біля заднього торця. Цикл роботи головки забезпечується системою електромагнітів та кінцевих вимикачів і включає швидкий підвід, робочий хід і швидкий відвід.

4.2.2 Вибір двигуна.

По розрахованій потужності по каталогу вибираємо двигун. А02-42-4, для якого N = 5,5 кВт; n = 1440об/хв; η= 0,87.
Проведемо перевірку двигуна по нагріву методом еквівалентної потужності. Графік потужності зображений на рисунку 4.6.

 

 

 

 

Рисунок 4.2.1 – Графік потужності
.
Потужність врізання:
Р2=1,4• Р3=1,4•5,5 = 7,7кВт
Робоча потужність Р3=5,5кВт.
Еквівалентна потужність згідно [3,с.315]
Pe =1,1• кВт
Ре< Рпом, отже двигун вибрано правильно.

4.2.3 Кінематичний розрахунок вузла.

На даному верстаті передбачається обробляти заготовки діаметром від 25 мм до 80 мм. Тому приймаємо розміри фрез:
Dmах=130м i Dmin = 90мМ.
Тоді швидкості різання Vmin =110 м/хв, Vmax = 354 м/хв.
Мінімальну частоту обертання визначаємо за формулою:
nmin= (1000•Vmin)/(π•Dmax) , [7, с.90]
де nmin - мінімальна частота обертання, об/хв;
Dmax - максимальний діаметр фрези, мм.
nmin= (1000•110)/(3,14•130)=270 об/хв.


Максимальна частота обертання:
nmax= (1000•Vmax)/(π•Dmin) [7, с.90]
nmax= 1250 об/хв.

де nmax - максимальна частота обертання, об/хв;
Vmax - максимальна швидкість різання, м/хв;
Dmin - мінімальний діаметр фрези, мм.
Діапазон регулювання частот обертання:
Rn=nmax/nmin =1250/270 = 4,63
Для визначення числа ступеней частот обертання шпинделя приймаємо =1,26
Тоді Z=1 + (lgRn/lg ) = 1 + (lg4,6/lg1,26) = 7,
де Z - число ступеней швидкості різання.
Для переналадки верстата на інші режими буде використовуватись гітара змінних коліс, так як верстат спеціальний. Виходячи з цього будуємо структурну сітку.

 

 

 

 

 

Рисунок 4.2.2 – Структурна сітка

Так як сітка симетрична, то кожна пара коліс може використовуватись два рази: як прискорююча так і сповільнююча.


З структурної сітки:
і1; і2; і3; і4; і5; і6; і7=
і4 = 1, тоді із = = 1,26; і2 = 2 = 1,58; і1 = 3 = 2,0; і5 = 1/ 2 = 1/1,26;
і6 = 1/ 2 = 1/1,58; і7=1/ 3 =1/2.
Вибрані значення передаточних відношень задовольняють умову 1/4≤і≤2.
Приймаємо іо та і6 рівними 1/ 2 =1/1,58
Для визначення чисел зубів знаходимо по таблиці таку суму Z. Яка задовольнила б три передаточних відношення: і2(і6), і3(і5), і4. ΣZ= 82. Для передаточних відношень і0 та і8, ΣZ= 59 і ΣZ= 101, для відношення і1(і7) ΣZ= 81.
Результати вибору чисел зубів коліс зводимо в таблицю 4.2.1
Таблиця 4.2.1 - Числа зубів коліс.
І i0=1/1,58 i1=2,0 i2=1,58 i3=1,26 i4=1 i5=1/1,26 i6=1/1,58 i7=1/2 i8=1/1,58
Z¬1:Z2 23:36 54:27 50:32 46:36 41:41 36:46 32:50 27:54 39:62
ΣZ 59 81 82 82 82 82 82 81 101

Маючи числа зубів будуємо графік чисел обертів

 

 

 

Рисунок 4.2.3 - Графік чисел обертів.

4.2.4 Характеристики вузла.
а) Точність .
Для спеціальних верстатів точність обертання залежить від необхідної
точності обробки :Δ=ΔД/3,
Де Δ- биття шпинделя;
ΔД - допуск на лімітуючий розмір виробу
Для нашого випадку ΔД =0,5/2 = 0,25 мм
Тоді Δ= 0,25/3 = 0,083 мм.
б) Жорсткість.
Жорсткість шпиндельного вузла визначається по деформації шпинделя під навантаженням. При цьому жорсткість на передньому кінці шпинделя, Н/мкм.
J=F/Y,
де F - сила прикладена на передньому кінці шпинделя
Y – прогин переднього кінця шпинделя.
При визначенні жорсткості шпинделя виходячи з вимог до точності обробки, визначаю прогин Y від сил різання і моменту привода при відповідних режимах обробки. Він обмежуються допуском на лімітуючий розмір деталі:
Y=ΔД/3=0,083мм.
Виходячи з нормальної роботи підшипників, жорсткість на ділянці між опорами лежить в межах 250-500 Н/мкм.
в) Вібростійкість.
Дана характеристика також справляє значний вплив на якість обробки. Вібрації, які виникають в шпиндельному вузлі, негативно позначаються на точності і чистоті обробки, стійкості інструмента і продуктивності верстата. Згідно рекомендації [1, с.209], власна частота коливань шпинделя повинна бути не нижче 400-600 Гц

г) Теплостійкість.
Тепловиділення і температурні деформації шпиндельного вузла необхідно зводити до мінімальних значень, так як вони впливають на точність обробки і роботоздатність опор. Допустимий нагрів на зовнішньому кільці підшипника складає 70°С.
4.2.5 Вибір конструктивної схеми шпиндельного вузла.
Для створення шпиндельного вузла у вигляді окремих агрегатних модулів, зменшення трудоємкості конструювання, виготовлення і експлуатації шпиндельних вузлів і експлуатації шпиндельних вузлів доцільно використовувати типові конструктивні схеми, їх особливістю є те, що осьове навантаження сприймається передньою опорою, задня опора при цьому плаваюча, тобто не закріплена в соьовому напрямку. Це підвищує радіальну жорсткість вузла, зменшує теплові деформації переднього кінця шпинделя.


d

Рисунок 4.2.4 - Конструктивна схема шпиндельного вузла.
4.2.6 Вибір геометричних характеристик шпиндельного вузла.
Діаметр шпинделя в передній опорі приймаємо d = 80 мм.
Міжопорна відстань l = 270 мм.
Діаметр переднього кінця шпинделя dк = (1 - 1,2) d = 90 мм.
Діаметр шпинделя в задній опорі dк = (1 - 0,8) d = 70 мм.
Діаметр шпинделя в міжопорній частині dм = (1 - 0,9) d = 75 мм.
Виліт шпинделя С = (1 - 2,1) d = 75 мм.

4.2.7 Розрахунок оптимальної міжопорної відстані.
Конструктивні параметри шпиндельного вузла в значній мірі впливають на його жорсткість. Для отримання оптимальних жорсткісних характеристик вузла необхідно зробити раціональний вибір цих параметрів. При наближених проектних розрахунках шпиндель заміняють балкою на двох опорах з силою F, прикладеною до консолі, тобто на відстані С від передньої опори.

 

Рисунок 4.2.5 - Розрахункова схема.


Радіальну деформацію робочого кінця шпинделя можна представити в вигляді:
YΣ =Yшп+ Yоп+ Yзс ,
де Yпш - зміщення викликане прогином тіла шпинделя;
Yоп - зміщення викликано податливістю опор;
Yзс - зміщення зсуву від дії поперечних сил.

 

 

Рисунок 4.2.6 - Схема деформації шпинделя


Так як зміщення у = (3 - 6) у1•YΣ , то при наближених розрахунках не враховуємо. Сумарну деформацію визначаємо за формулою [5,с.92]

де Е - модуль пружності матеріалу шпинделя;
I1, І2 - осьовий момент інерції січення шпинделя на консолі і між опорами;
k1, k2 - податливість передньої і задньої опор;
ξ3- коефіцієнт защемлення
Загальна податливість шпиндельного вузла:
Оптимальне значення міжопорної відстані визначаєм з рівняння:

Розв’язок кубічного рівняння дає значення оптимальної міжопорної відстані 10ПТ. Розрахунки здійснені з допомогою ЕОМ.
Вихідні дані для розрахунку представлені в таблиці 4.2.2.

 

 

Таблиця 4.2.2 - Вихідні дані для розрахунку.

Назва величини
Ідентифікатор Позначення Величини Одиниці виміру
Діаметр шпинделя в міжосьовій частині DM D 75 мм.
Діаметр отвору в шпинделі DOT dот 30 мм.
Діаметр кінця шпинделя DK dк 80 мм.
Модуль пружності EPR E 2•105 Н/мм2
Податливість передньої опори POD1 k1 7,1•10-7 мм/Н
Податливість задньої опори POD2 k2 0,9•10-7 мм/Н
Виліт робочого кінця шпинделя C C 75 мм.
Коефіцієнт защемлення l опори ES ξ3 0,3-0,44 ----

 

 

Таблиця 4.2.3 - Результати розрахунку

Назва величини
Ідентифікатор Позначення Величини Одиниці виміру
Розрахункова між опорна відстань RASDL lр 270 мм
Оптимальна міжопрна відстань OPLD lорт 270 мм
Жорсткість шпиндельного вузла YSP Cшу 269 020 мм
4.2.8 Розрахунок радіальної жорсткості шпиндельного вузла.
Радіальну жорсткість даного шпиндельного вузла визначимо як для статично-визначеної системи, прийнявши пару підшипників передньої опори за одну опору, центр якої знаходиться на осі першого підшипника.

 

Рисунок 4.2.7 - Розрахункова схема.

Як бачимо зі схеми даний вал складений з трьох ділянок з різними моментами інерції. Так як перепади 6у то всі моменти інерції можна звести до приведеного з формулою:

 

 

Момент інерції окремої ділянки знаходимо за формулою:
,
де D - зовнішній діаметр, мм;
d - діаметр отвору в шпинделі, мм.
I1 = 3,14(704- 304)/64 = 1 138 250 мм4 ;
I2 = 3,14(754- 304)/64 = 1 512 627,5 мм4;
I3= 3,14(804 - 304)/64 = 1 969 859,5 мм4.

Тоді Іпр= (4553 • 104 + 27984 • 104+ 26593 • 104)/360 = 164,2 • 104мм4

Для визначення зміщення викликаного прогином тіла шпинделя необхідно представити систему як пружну балку на жорстких опорах:

 


Рисунок 4.2.8 - Розрахункова схема.
Зміщення кінця шпинделя знаходимо за правилом Верещагіна:

Wi – площа ділянки епюри моментів від заданої сили
МІ - координата центру ваги на епюрі від одиничної сили для відповідної ділянки.
Необхідні епюри представлені на рис. 4.2.9

 

 

 

 

Рисунок 4.2.9 - Епюри моментів.
М1 = Р • 75 = 910 • 75 = 68250 Н•мм
W1 = 2/3 • 75 • lH = 50 Н•мм
R2 = (Р • 75) 270 = (1 • 75)/270 = 0,277 Н
Тоді W2 = R2 • 2/3 • 270 = 0,277 • 2/3 • 270 = 50 Н•мм Обчислимо значення δшп:

δшп=1,79•10-3мм
Визначення зміщення викликаного податливістю опор представимо систему як жорстку балку на пружних опорах.
Р = 910Н; 1 = 2070 мм; а =75 мм.

 


Рисунок 4.2.10 - Розрахункова схема.

Як бачимо із схеми
(δоп+δ2)/(δ1+δ2) = (1 + а)/1 .
звідси δ0П = ((1 + а)/1)(δ1+ δ2) - δ2 = ((1 + а)/1) + (а/1) δ2
Користуючись законом Гука знайдемо зміщення в передній і задній опорах (δ1 і δ2)
δ1=Rі/Кі; δ2 = R2/К2.
Реакція в опорах : R1 = Р(1 + а)/1; R2 = Ра/1.
Тоді δ1 = (Р(1 + а)/1)С1; δ2 =( Ра/1)С2,
де СI - податливість і-ї опори.
Отже

Прогин шпинделя знаходимо сумуючи δ0П і δщп
δΣ=δоп+ δшп=1,79•10-3+1,68•10-3=3,4•10-3мм.
Жорсткість шпиндельного вузла:
Кшп=Р/δΣ = 910/3,4•10-3 = 267,6 Н/мкм.
Обчислимо податливість кожного стику.
Для плоских нерухомих стиків 2, 3, 5, 6, 10 лінійна податливість:

де Сδ = 1,9-10-9 - для контакту сталь-сталь;
Р - осьова сила, Н; Р = 200 Н;
F - площа контакту, мм2.


Площі стиків: F2 = 1460 мм2; F3 = 1055 мм2; F5 = 4082 мм2;
F6 = 4082 мм2; F10 = 2120 мм2.
Підставляючи значення в формулу отримаємо:
e^2 = 1,76•10-6 ; e^3 = 2,1•10-6 ; e^5 = 1•10-6 ; e^6 = 1•10-6; e^10 = 1,5•10-6;
Для плоского затягнутого стику 1 лінійна податливість:
де Сδ=1,5•10-12 м3 •H1
Лінійна податливість : е^1 = 1,25•10-12
Для підшипника 4 лінійна податливість е^ = Кр ,
де Кр=2•10-6 - коефіцієнт контактної податливості для роликових
підшипників.
Осьова жорсткість шпиндельного вузла :
.

4.3 Конструкція та принцип роботи привода.
Ліва і права коробки привода встановлюються на направляючих
станинах.
Ліва коробка закріплюється жорстко, а права може переміщуватись
вздовж станини в залежності від довжини оброблюваної деталі.
Переміщення здійснюється вручну з допомогою гвинта. Кріпиться
коробка в потрібному положенні за допомогою гвинтів і планок.
В розточках правої і лівої коробок встановлений шліцевий вал, який
служить опорою двом тригранним барабанам. З допомогою
гідроциндрів, розміщених в коробках привода, здійснюється фіксація,
затиск, розфіксація і розтиск барабанів.
В лівій коробці привода розміщений сферичний мальтійський хрест, за
допомогою якого через додаткову пару шестерень здійснюється поворот барабанів. Приводом служить окремий електродвигун. Керування двигуном забезпечує система кінцевих вимикачів та електромагнітів.
В розроблюваній коробці привода використовується електродвигун
А041-4, частота обертів вала n = 1450 об/хв, потужність 1,7 кВт.

ВИСНОВКИ

Даний курсовий проект дає можливість детальніше ознайомитись із усіма станами проектування металорізальних верстатів.
Проектування складних агрегатів, якими являються сучасні металорізальні верстати, проводиться як правило на основі наявних прототипів чи конструкторських рішень. При створенні нового верстату використовують відпрацьовані і всесторонньо випробувані конструкції майже всіх його вузлів.
Конструювання верстату починається з підбору необхідних для виконання проекту креслень, технічних описів і архівних матеріалів.
Однією з основних вимог, які ставляться до сучасних металорізальних верстатів, являється точність їх роботи. Під цим розуміється стабільність забезпечення верстатом заданої геометричної форми оброблюваної деталі, якість її поверхні і точність розмірів, які визначають основні параметри форми.
В цьому курсовому проекті:
1. Проведено аналіз схем формоутворення та запропоновано оптимальну структурно-кінематичну схему.
2. Проведено кінематичний розрахунок свердлильної головки, шпиндельного вузла та запропоновано оптимальну кінематичну схему.
3. Проведено силовий розрахунок шпиндельного вузла на жорсткість. Запропоновано оптимальну конструкцію шпиндельної головки.

Перелік посилань

1. Кочергин А.И. Конструирование и розчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк., 1991. – 382 с.
2. Справочник технолога – машиностоителя в 2-х томах. Под ред. Р.К. Мещерякова и А.Г. Косиловой. М., «Машиностроение» 1984 – 495с.
3. Ф.М. Абрамов „довідник по обробці деталей різанням” К. Техніка, 1982.
4. Дубиняк С. А. Нагорняк С. Г. Дубецький І.Д „Шпинделі МРВ”, Тернопіль, 1980.
5. Иванов И. М. „Детали машин”, М. Вища школа, 1971.
6. Дубиняк С. А. Нагорняк С. Г. Дубецький І.Д „Розрахунок передач валів, муфт МРВ” Тернопіль, 1980.
7. Дубиняк С. А. Нагорняк С. Г. Дубецький І.Д „Основи кінематичного розрахунку верстатів”, Тернопіль, 1980.
8. Металлорежущие станки и автоматы: ученик для машиностроительных втузов /под ред. А.С. Проникова. – М.: Машиностроение, 1981. – 479с.
9. Металорежущие станки под ред. Н.С. Ачеркана в 2т. - М.: Машиностроение, 1965.
10. Металорежущие станки под ред. В.Э. Пуша. - М.: Машиностроение, 1986. – 576с.
11. Н.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин. - Металорежущие станки. - М.: Машиностроение, 1980. – 500с.

 


12. Детали и механизмы металорежущих станков, том 1 под редакцией Д.Н. Решетова. – М.: Машиностроение. – 664с.
13. Анурьєв А. М. Справочник конструктора – машиностроителя в 3-ох т. М.: Машиностроение, 1978.
14. С.А. Чернавский, и др.. Курсовое проетирование деталей машин – 2-е узд., перераб и доп. – М.: Машиностроение, 1988. 416с.
15. Підшипники кочення: Справ очник-каталог /под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского. – М.: Машиностроение, 1984. – 280с.
16. Режимы резания металлов. Справочник. Под ред. Ю.В. Барановського. М., «Машиностроение»1972.-260с.
17. Б.Л. Богуславский, А.Н. Малов, М.П. Новиков и др. Справочник металлиста в 5 томах, т.2 М.: Машиностроение 1976. – 720с.
18. В.Т. Павлище Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Київ «Вища школа» 1993. – 560с.
19. С.А. Дубиняк, С.Г. Нагорняк И.В. Луців и И.Д. Дубецький „Расчет деталей и узлов металорежущих станков с использованием ЭВМ”. Киев. УМКВО 1989.
20. Курсовое проектирование по технологии машинистроения под общей редакцией А.Ф. Горбацевича. Издательство «Высшая школа» Минск 1975.
21. Дипломное проектирование по технологии машинистроения под общей редакцией В.В. Бабука. Издательство «Вышэйшая школа» Минск 1975.
22. М.Е. Егоров, В.И. Дементьев, В.И. Дмитриев Технология машиностроения. Москва «Высшая школа» 1976.
23. Единая система допусков и посадок СЭВ в машиностроении и приборостроении. Справочник в 2 томах. Москва «Издательство стандартов» 1989.
24. С. Посацький Опір матеріалів – Видавництво Львівського університету, 1973.

 

 

 

 


Додатки




Комментарий:

Курсовая работа полная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы