Реферати українською » Промышленность, производство » Проектування модуля головного руху верстата свердлильно-фрезерно-розточний групи


Реферат Проектування модуля головного руху верстата свердлильно-фрезерно-розточний групи

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Курсова робота

Тема: Проектування модуля головного руху верстатасверлильно-фрезерно-расточной групи


Зміст

 

1 Визначення технологічного призначення верстата, аналіз схем обробітку грунту і методів формоутворення поверхонь деталей

1.1 Визначення технологічного призначення верстата

1.2 Аналіз оброблюваних поверхонь деталі

1.3 Відомості про технологічному процесі виготовлення деталі

1.4 Визначення методів формоутворення поверхонь

2 Визначення функціональних підсистем проектованого модуля й розробка його структури

3 Визначення основних технологічних характеристик модуля

3.1 Основні технологічні умови використання проектованого верстата

3.1.1 Види переходів

3.1.2 Характерні поєднання технологічних умов обробки (з урахуванням технологічного процесу)

3.2 Визначення граничних режимів роботи верстата

3.2.1 Визначення граничних значень режимів різання

3.2.2 Визначення граничних частот обертання шпинделя

3.3 Технічні характеристикистанков-аналогов

4 Визначення компоновок верстати й модуля

5 Розробкакинематической схеми модуля

5.1 Вибір електродвигуна

5.2 Визначення діапазонів регулювання із постійною потужністю й постійним моментом

5.2.1 Визначення діапазону регулювання частот обертання

шпинделя

5.2.2 Визначення діапазонів регулювання із постійною потужністю і під постійним моментом

5.3 Визначення низки регулюванняпереборной коробки

5.3.1 Попереднє визначення низки регулюванняпереборной коробки

5.3.2 Уточнення знаменника низки регулювання коробки і діапазонів регулювання

5.4 Уточнення характеристик електродвигуна

5.5 Вибір типу приводу

5.6 Упорядкування структурної сітки приводу

5.7 Побудова графіка частот обертання шпинделі

5.8 Визначення передатних відносин шпинделі

5.9 Визначення чисел зубів передач

6Расчети й розробка конструкції модуля із застосуванням ЕОМ

6.1Расчет потужності на валах

6.2 Вибіррасчетной ланцюга

6.3Расчет максимальних моментів на валах

6.4Расчет валів проектний

6.5Расчет зубчастих передач проектний

6.6Расчет шпиндельного вузла

6.6.1 Розробка конструкції шпиндельного вузла

6.6.2 Розрахунок шпиндельного вузла нажесткость

7Проверочние розрахунки

7.1Проверочний розрахунок валу

Список використаної літератури


1 Визначення технологічного призначення верстата, аналіз

схем оброблення і методів формоутворення поверхонь деталей

1.1 Визначення технологічного призначення верстата

Розроблюваний верстат є багатоцільовим верстатом з комп'ютерним управлінням. Він призначений в обробці корпусних деталей з конструкційних матеріалів, легких сплавів.

На даному верстаті можна виконувати свердління,зенкерование, розгортання,растачивание точних отворів, помел по контуру з лінійної та круговоїинтерполяцией, нанизанняметчиками.

Наявність поворотного столу, установлюваного з точністю, розширює технологічні можливості верстата, дозволяє оброблятисоосние отвориконсольним інструментом.

Пристрій автоматичної зміни інструменту інструментальним

магазином барабанного типу монтується на верхньому торці стійки.

1.2 Аналіз оброблюваних поверхонь деталі

Якдетали-представителя був обранийФланецмаслонасосаТА6.021.001.Изготавливается на чотири цеху ФГУП “>Гидравлика”.

Матеріал заготівлі алюмінієвий сплавАК6.Материал-заменитель деталі сплавАК9ЧГОСТ1583-93.

У геометрії деталі мають місце як плоскі, і циліндричні поверхні, обробляти які краще всього такими інструментами:сверла, фрези. Відомості про технологічному процесі виготовлення деталі наведені у пункті 1.3.

>Рис 1. Ескіз деталі

1.3 Відомості про технологічному процесі виготовлення деталі

Таблиця 1

Відомості про технологічному процесі виготовлення деталі

Найменування операції Модель устаткування

20

45

60

75

95

100

110

120

125

135

>Координатно-расточная

>Сверлильная

>Сверлильная

>Сверлильная

>Сверлильная

>Сверлильная

>Координатно-расточная

>Координатно-расточная

>Фрезерная

>Фрезерная

>2Д450

>КМЦ-600

>КМЦ-600

>КМЦ-600

>НС-12

>НС-12

>2Д450

>2Д450

>6Н81

>6М12П


Після більшості верстатних операцій проводяться слюсарні операції (напилок, верстак), й у окремих випадках промивні, і навіть контрольні. Передбачається усі фінансові операції, крім токарних виконати на проектованому верстаті.

1.4 Визначення методів формоутворення поверхонь

Методи формоутворення поверхонь розглянемо з прикладудетали-представителя.

Передбачається усі фінансові операції, крім токарних виконати на проектованому верстаті.

Найменування переходів, склад виконавчих рухів, і навіть методи лікування й схеми обробки поверхонь наведені у таблиці 2.

Таблиця 2

Основні схеми обробітку грунту і методи формоутворення


2 Визначення функціональних підсистем проектованого

модуля й розробка його структури

Верстат має забезпечити ширший діапазон частот із постійною потужністю (постійним моментом). У цілому нині має забезпечити можливість роботи з економічних швидкостях різання щодо різноманітних типів деталей, можливість швидкого переналагодження за умов гнучкого виробництва.

Таблиця 3

>Подсистеми забезпечення параметрів виконавчих рухів та його особливостей

Найменування підсистем

2 рівня

>Подсистеми 3 рівня

найменування

позначення

>Обеспечения пуску і зупинки (ПО) пуск П
безступінчастий прискорення УБ
безступінчастий гальмування ТБ
зупинка Про

>Обеспечения швидкості

руху (СД)

настроювання швидкості

>бесступенчатая

НБ

зміна швидкості

у процесі опрацювання

ІВ
стабілізація швидкості СП

>Реверсирования

руху (РД)

ПО
вибір напрями >ВН

відповідності режимів

збесступенчатим зміною

РБ

>Обеспечения

переміщення (ЛМ)

ПО
РД
СД
величини переміщення ВП

>Проектируемиймехатронний верстат має забезпечити високу точність переходів. Тому пропонується застосувати датчик температури, щоб контролювати зміна швидкості різання залежно через зміну температури різання. Задля реалізації роботи підсистемНБ11 іСТ23 з метою підвищення жорсткості механічної характеристики двигуна і точності регулювання застосовується датчик швидкості.

Інтелектуальна система зпрограммно-адаптивним управліннямИС23. Розроблюваниймехатронний верстат матиме безступінчастий регулювання прискорення (і гальмування). Верстат має забезпечити необхідні показники якості, продуктивність обробітку грунту і необхідні параметри виконавчих рухів. Для узгодження швидкостей і переміщень застосуємо систему узгодження параметрів, визначальних швидкість величину переміщення (система СК 14). Для більшу тривалість роботи різців і попередження їх передчасного зносу, і навіть для максимально можливої економії енергії (тривалість роботи устанкочасах) верстат має забезпечити переважають у всіх операціях роботу в економічних швидкостях різання.

Таблиця 4.

Порівняльна характеристика функціональних підсистем для проектованогомехатронного верстати й для верстата – аналога

З урахуванням функціональних підсистем проектованого модуля будуємо його блок-схему і структуру (>Рис 2,Рис 3).

>Рис 2.Блок-схема проектованого модуля

 

>Рис 3. Структура проектованого модуля


3 Визначення основних технологічних характеристик модуля

 

3.1 Основні технологічні умови використання проектованого верстата

 

3.1.1 Види переходів

На проектованому верстаті робитиметься такі види переходів:

а)Контурное помел

б)Фрезерование площині

в)Сверление

р)Нарезание різьби

Характер обробки: попередня і чистова

>Обрабативаемий матеріал:АК6.

3.1.2 Характерні поєднання технологічних умов обробки (з урахуванням технологічного процесу)

>Сверление:

Максимальний діаметр обробкиdmax=18 мм

Мінімальний діаметр обробкиdmin=4 мм

>Фрезерование:

Максимальна ширина контактуdmax=40 мм

>Нарезание різьби:

Максимальний діаметр обробкиdmax=16 мм

Мінімальний діаметр обробкиdmin=6 мм

Для перебування граничних режимів різання необхідно визначити максимальні мінімальних обертів шпинделя. Максимальні обертів виходять під час використання інструменту найменшим діаметром. Мінімальні під час використання інструменту найбільшим діаметром. Як інструментів вибираємо фрезуSANDVIKR252.44 (тв. Сплав з покриттям) і мітчик по ГОСТ 3266-81.

3.2 Визначення граничних режимів роботи верстата

 

3.2.1 Визначення граничних значень режимів різання

За каталогом “>Станкин” швидкість різання прифрезеровании алюмінію фрезою діаметромd=40тв. сплавний з покриттям, приS=0.2,V=1100м/мин.

З допомогою пакета програм “>Станкин” [7] розраховуємо складові сил різання, максимальні початок і потужність:

>Dф=40 мм
>Рx, М 264
>Рy, М 211
>Рz, М 528
М,Нм 10,561
>Nеф, кВт 9491

Принарезании різьби швидкість різання приймаємо покаталогу“Станкин”V=12,6м/мин іV=12,6м/мин при обробці сталиметчикомd=6мм іd=16мм відповідно.

>Dс=6 мм >Dс=16 мм
>Рx, М 34,8 1058,4
>Рy, М 223,7 1446,7
>Рz, М 655,7 3126,3
М,Нм 1,107 18,298
>Nеф, кВт 0,076 1,139

3.2.2 Визначення граничних частот обертання шпинделя

>Частоту обертання шпинделі розраховуємо за такою формулою:


 , (1)

Прифрезерованииn=9000 об./хв.

Принарезании різьбиn=35,5 об./хв.

3.3 Технічні характеристикистанков-аналогов

Технічні характеристикистанков-аналогов наведені у таблиці 5.

Таблиця 5

Технічні характеристикистанков-аналогов

Модельстанка-аналога >nmax, про хв >nmin, про хв N, кВт
>КМЦ-600 3000 21.2 14
>2Д450 4000 40 3
>6Н81 4000 40 7.5

Порівнюючи значення технічних характеристик проектованого модуля істанков-аналогов, доходимо висновку, що розроблюваний модуль відрізнятиметься невідь що широким діапазоном регулювання у сфері завищених частот. Потужність електродвигуна доцільно прийняти рівноїN=8,5 кВт.


4 Визначення компоновок верстати й модуля

У процесі складання компонування верстата приймаємо до уваги типові компонування з прикладустанков-аналогов. Найприйнятнішою представляється компонування з умонтованим приводом, що дозволяє скоротити кількість складових частин 17-ї та деталей верстата.

>Рис 4. Загальна компонування верстата

>1-шпиндель

>2-шпиндельная баба

>3-поворотний стіл

>4-електродвигатель

>5-продоьлние стрибун

>6-станина

>7-колонна


5 Розробкакинематической схеми модуля

 

5.1 Вибір електродвигуна

 

З даних (>п.3.2.2.):

>nmax =9000 об./хв

>nmin =35,5 об./хв

>N=8,5кВт.

>Mеmax=18 Нм,

із запропонованого переліку двигунів вибираємо електродвигун1PH7103-NG (двигун постійного струму збесступенчатим регулюванням).

>Nном, кВт 8,5
>nедmax об./хв 7500
>nном об./хв 2000
M,Нм 33

5.2 Визначення діапазонів регулювання із постійною потужністю і під постійним моментом

 

5.2.1 Визначення діапазону регулювання частот обертання шпинделі

Діапазон регулювання електродвигуна визначаємо за такою формулою:

 (2)


5.2.2 Визначення діапазонів регулювання із постійною потужністю й постійним моментом

Діапазон регулювання із постійною потужністю визначаємо за такою формулою:

 (3)

деb=4 для багатоцільових верстатів.

З урахуванням знайдених параметрів технічних характеристик та певного типу приводу

Діапазон регулювання з їх постійним моментом визначаємо за такою формулою:

 (4)

5.3 Визначення низки регулюванняпереборной коробки

 

5.3.1 Попереднє визначення низки регулюванняпереборной коробки

Спочатку знаменник низки, приймається рівним діапазону регулювання двигуна із постійною потужністю (>RЭР), і бути менше нього, принаймні п'ять%.

 (5)

 (6)

5.3.2 Уточнення знаменника низки регулювання коробки і діапазонів регулювання

При округленні числа щаблів коробки у велику бік фактичний знаменник низки зменшується. Необхідно уточнити його значення.

 (7)

>Диапазони регулювання слід уточнити по прийнятому остаточно значенням знаменника.

 (9)

 (10)


5.4 Уточнення характеристик електродвигуна

З зменшенням знаменника низки частот коробки діапазон регулювання приводу полем то, можливо зменшений до значенняjК, тому максимальна частота обертання електродвигуна знижується:

 (11)

Мінімальна частота обертання електродвигуна визначається діапазоном регулювання приводу з їх постійним моментом.

5.5 Вибір типу приводу

 

Для заданого числа щаблів коробки кращим є використання вмонтованого приводу із автоматичноюпереборной коробкою з допомогою рухливих блоків коліс переміщуваних з допомогою кулачкового механізму. У разі прийнятний варіант, із нормальної структурою: 1*2*2=4.

 

5.6 Упорядкування структурної сітки приводу

Для обраної структури приводу головного руху вибирається прямий кінематичний порядок приводу: 1*2*2=4.

Відповідно до цим структурна сітка приводу матиме такий вигляд:

Остаточно приймаємо таку кінематичну схему.Кинематическая схема приводу модуля головного руху показано малюнку 6.


>Рис. 5 Структурна сітка

>Рис 6.Кинематическая схема приводу модуля головного руху

5.7 Побудова графіка частот обертання шпинделя

 

>Рис 7. Графік частот обертання шпинделя

5.8 Визначення передатних відносин шпинделя

З допомогою графіка частот (>Рис 7.) визначаємо все передавальні відносини.

5.9 Визначення чисел зубів передач

З значень передатних відносин, визначимо числа зубів передачтабличним методом.

Сумарна число:

   

   


6Расчети й розробка конструкції модуля із застосуванням ЕОМ

 

6.1Расчет потужності на валах

Потужність наi-том валу:

де - коефіцієнт втрати потужності дляi-того валу.

Коефіцієнти приймаються згідно з рекомендаціями [2]

Для першого валу:

;

де - ККД пари підшипників, рекомендують ; ;

 - ККД звичайною зубчастою постійної передачі, рекомендують;;

Для другого валу:

Для третього (держак) валу:


6.2 Вибіррасчетной ланцюга

За розрахункову ланцюг приймаємо нижню гілку графіка номінальної частоти обертання двигуна. Як розрахункових частот визначення максимальних моментів на валах приймемо:

>n1=1120 об./хв

>n2=560 об./хв

>n3=140 об./хв

 

6.3 Розрахунок максимальних моментів на валах

 

Момент наi-том валу:

 (

де - розрахункова частота обертанняi-того валу.

6.4 Попередній розрахунок валів

Як матеріалу для валів вибираємо Сталь45Х ГОСТ 4543-71.

Попередній розрахунок валів веду на крутіння по допустимим напругам.

Діаметр вихідного кінцяi-того валу придопускаемом напрузі крутіння:

;

Дляданногослучая:

6.4.1 Ескізи валів

 

>Рис. 9 Ескіз вхідного валу

 

>Рис.10 Ескіз проміжного валу

>Рис.11. Ескіз шпинделя

Як очевидно з ескізів валів все діаметри збільшуються до однієї бік, тобто. умова складання забезпечуються.

6.5Расчет зубчастих передач проектний

Розрахунок ведеться за самої навантаженої передачіi1. Як очевидно з графіка максимальний момент на валах виникає під час роботи двигуна на номінальною частоті, отже, в цій частоті і ведемо розрахунки.

Для колісZ1-Z4 приймаємо сталь 45,240-280HB, зт.о. поліпшення. Для колісZ5-Z8 приймаємо сталь35хм,45HRC, зт.о. гарт.

З уніфікації деталей, інструментів, і використовуваних матеріалів, необхідно виготовляти колеса вже з матеріалу, у своїй бажано лише у групі мати один модуль. Тому проводимо розрахунок самої навантаженої передачі. За результатами обчислень, для менш навантажених передач, призначимопараметри(модуль, матеріал коліс тощо.)

Визначення що допускаються контактних напруг

 (9)

де- межа витривалості матеріалу, приймаємо за таблицею 8.9 [9]

=720МПа для стали 45 240…280HB

=965МПа для стали35ХМ 45HRC

- коефіцієнт безпеки, приймаємо за таблицею 8.9 [10]

=1,1

- коефіцієнт довговічності, приймаємо =1

>МПа

>Мпа

>МПа

>МПа

Визначення що допускаються напруг вигину

 (10),

де - межа витривалості зубів по напругам вигину, приймаємо за таблицею 8.9 [9]

=400МПа для стали 45 240…280HВ

=650МПа для стали35ХМ 45HRC

-коефіцієнт безпеки, приймаємо за таблицею 8.9 [9]

 =1,5 для стали 45 240…280HВ

=1,75 для стали35ХМ 45HRC

- коефіцієнт, враховує вплив двостороннього докладання навантаження

=1 для односторонньої навантаження

- коефіцієнт довговічності, приймаємо =1

>МПа

>МПа

>МПа

>МПа

 


(11),

де u - передатне число передачі

- приведений модуль пружності,МПа всім сталей

- момент на відомому валу

- коефіцієнт концентрації навантаження по контактним напругам, приймається за графіком ([9], рис. 8.15) при - коефіцієнт ширини колеса щодо його діаметра

Це коефіцієнт ширини колеса щодомежосевого відстані.

За рекомендацією ([9], стор. 93) приймаємо

>Межосевое відстань визначають для найбільштяжелонагруженних пар коліс, котрим передатне число найбільше, а число оборотів колеса найменше. Такими парами єz1z2 і .

>Межосевое відстань між I і II валом

мм

>Расчетний модуль мм

По ГОСТ 9563-60 приймаємо = 2 мм

Уточненнямежосевого відстані

мм

>Межосевое відстань між II і III валом

мм

>Расчетний модуль мм

По ГОСТ 9563-60 приймаємо = 3 мм

Уточненнямежосевого відстані.

мм

По [9], стор. 138

мм

мм

Для полегшення перемикання зубчасті віденці виконуються збочкообразной формою робочих торців зубів.

Через війну робоча довжина зуба зменшується приблизно величину (див. Малюнок 12), де h- висота зуба

мм

мм

мм

 мм


Малюнок 12. Зуб

Тому остаточна ширина вінців зубчастих коліс буде

мм

мм

А, аби виконати перевірочні розрахунки передач досить зробити перевірочний розрахунок самої навантаженої передачі. У найбільш несприятливі погодні умови перебувають зубчасті колеса , міцність яких перевіримо з допомогою програмного забезпечення, розробленого в «>СТАНКИНе».Результати перевірки наведено малюнку 13.

Малюнок 13. Результати перевірки


За результатами перевірочного розрахунку можна дійти невтішного висновку,проверяемая передача працездатна, оскільки діючіизгибние і контактні напруги менша допустимих.

6.6Расчет шпиндельного вузла

 

6.6.1 Розробка конструкції шпиндельного вузла

Розрахунок шпиндельного вузла виробляємо з допомогою автоматизованої підсистемирасчетно-конструкторских робіт «>Шпиндель» (розробник-СТАНКИН).В ролі переднього кінця шпинделя вибираємо стандартний кінець для фрезерних верстатів зконусностью 7:24 ГОСТ 836-72. Використовуючи значення ширини робочого столу (для даного типорозміру деталей приймаємо ширину столу рівної 200 мм), отримуємо розміри переднього кінця шпинделі. Вводячи максимальні обертів шпинделі, визначаємо параметрбистроходности, і визначаю схему опор шпинделя. Ескіз переднього кінця шпиндельного вузла, отриманий з допомогою автоматизованої підсистеми, представленийРис.14.

>Рис.14. Конструкція переднього кінця шпинделі


>Подшипники нижньої опори поміщаємо в склянку, закріплений в корпусі.Опору фіксуємо в обох осьових напрямах за схемою «Х». Згори підшипники затягуємо гайкою.

>Радиальний зазор в опорах регулюється гайкою і завтовшки набору тонких металевих прокладок між кришкою і склянкою.

6.6.2 Розрахунок шпиндельного вузла нажесткость

Використовуючи пакет програм “>Станкин” [7] отримуємо такі результати:

>Рис.15 Результати розрахунку жорсткість

Необхідна жорсткість шпинделя забезпечується, оскільки його значення перебуває у діапазоні від 200 до 500Н/мкм.


7Проверочние розрахунки

 

7.1Проверочний розрахунок валу

 

Перевіряємо проміжний вал,т.к. він є навантажений.

>Проверочний розрахунок проміжного валу, і навіть підшипників

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація