Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Техническое задание

2. Назначение и требования к модернизируемому станку

3. Анализ чертежа детали и технологического процесса обработки

3.1 Служебное назначение детали

3.2 Анализ технологичности детали

3.3 Анализ применяемой в технологическом процессе заготовки

3.4 Нормоконтроль чертежа и анализ чертежа детали по нормам точности

3.5 Анализ технологического процесса обработки детали

3.5.1 Маршрутная технология

3.5.2 Структура операций

4. Определение основных параметров технической характеристики проектируемого привода

4.1 Расчет режимов резания

4.2 Расчет мощности привода главного движения

5. Разработка кинематической схемы привода главного движения

5.1 Выбор и обоснование вида регулирования

5.2 Обоснование оптимального варианта структурной сетки

5.3 Построение графика частот вращения и определение чисел зубьев

5.4 Расчёт отклонений частот вращения от стандартных значений

6. Обоснование структурной формулы компоновки станка

7. Технические расчёты

7.1 Проектировочный приближённый расчёт всех валов с целью определения минимального значения диаметров валов

7.2 Проверочный расчёт зубчатых колёс

7.3 Проверочный расчет вала на изгиб и кручение

7.4 Проверочный расчет подшипников качения

7.5 Проверочный расчет шпиндельного узла станка на жесткость

8. Выбор схемы смазки

9. Вопросы техники безопасности

Заключение

Список используемых источников



Введение

Обработка представленной детали «Корпус» ведётся преимущественно на токарном станке с использованием различных способов обработки. Станок, рекомендованный в качестве прототипа, - 1П717Ф3 - является патронным многорезцовым полуавтоматом с числовым программным управлением. Он позволяет, используя различные инструменты, обрабатывать наружные цилиндрические поверхности, торцевые поверхности, нарезать резьбу, проводить операции с осевым инструментом, что полностью удовлетворяет требования, представляемые деталью. Скорость вращения шпинделя можно изменять как переключением скоростей автоматической коробки передач станка, так и изменением частоты вращения двигателя главного движения, что позволяет существенно упростить кинематическую схему станка, сократить расход материала на изготовление деталей станка. Такой подход соответствует современным веяниям в области станкостроительной промышленности. Всё вышеизложенное обосновывает выбор именно этого варианта конструкции в качестве образца и отправной точки для технических решений, описанных в курсовой работе.



1. Техническое задание

На базе токарного станка с ЧПУ 1П717Ф3 спроектировать привод главного движения. станок деталь инструмент полуавтоматический

Основные задачи проектирования:

1. Повышение точности обрабатываемых деталей, путем уменьшения вибрации привода и применения новой, более современной схемы подшипников шпиндельного узла.

2. Уменьшение габаритов привода, путем уменьшения количества валов и применения двигателя имеющего регулируемую частоту вращения.

Для определения основных технологических параметров проектируемого привода рассмотрим деталь «Корпус» - деталь представитель, объединяющая в себе основные элементы многообразия деталей, наиболее часто обрабатываемых на станке этого класса.



2. Назначение и требования к модернизируемому станку

Данная курсовая работа направлена на улучшение конструкции привода главного движения многорезцового токарного полуавтомата с ЧПУ 1П717Ф3. Разобрав и проанализировав технологический маршрут обработки цилиндра, принимаем решение на разработку станка, позволяющего производить операции: сверления, рассверливания, зенкерования, точения, растачивания, резьбонарезания. Такому перечню операций соответствует многоцелевой станок с ЧПУ. Предполагаемая область применения проектируемого станка - гибкое автоматизированное производство. Эксплуатационное назначение: Станок работает в условиях мелкосерийного производства в составе ГПС. Перспективность проектируемого станка обусловлена возможностью станка работать в полуавтоматическом режиме, а также возможностью обработки детали сразу несколькими инструментами. Проектируемый станок должен удовлетворять следующим требованиям: конструкция корпусных деталей, а также крепление станка к фундаменту должна предусматривать гашение колебаний, передаваемых станком, а также исходящих извне. Должна быть предусмотрена техника безопасности: защита от вылетания стружки, разбрызгивания СОЖ, а также шумоизоляция. В системе охлаждения самопроизвольное выбрасывание масла наружу не допускается. Особое внимание при разработке станка следует уделить эргономическим показателям и удобству обслуживания станка. Станок должен обладать необходимой производительностью, должна быть обеспечена возможность работы в автоматическом режиме по программе. Предусмотрено устройство автоматической смены инструмента.



3. Анализ чертежа детали и технологического процесса обработки

3.1 Служебное назначение детали

Корпус со штуцерами служит для смешивания различных жидкостей в гидроцилиндре.

Заданную деталь относят к корпусным деталям. Можно выделить основные типы поверхностей: наружная цилиндрическая поверхность (НЦП), внутренняя цилиндрическая поверхность (ВЦП), наружная торцовая поверхность (НТП), резьбовая поверхность (РП), а также неосновные поверхности канавки, фаски.

Деталь имеет поверхности с точностью до 6 квалитета.

Таблица 1 - Виды поверхностей и их характерные особенности.

Виды поверхностей	Определяющие размеры	Характерные особенности обработки и функционального назначения элементов корпуса
НЦП - не основная		Формирует наружную геометрию изделия
НТП1 - основная (левый торец)	l=34,5 мм	Опорная плоскость крепления к гидроцилиндру
НТП3 - основная (правый торец)	l=34,5 мм	Для фиксации изделия к комплектующим шасси
НЦПх2 - основная	М12х1-6е	Вворачивается в шток
ВЦП - основная		Посадочное место цилиндров
Канавка 3- не основная		Для подачи смазывающих жидкостей в рабочую зону через отверстие в канавке
ВЦП - основная		Для обеспечения функциональной стороны детали
ВЦП - основная		Посадочное отверстие
ВЦП - основная		Посадочное отверстие

По поводу геометрической точности из чертежа детали видно следующее:

- отклонение правого торца от перпендикулярности относительно базы А должно быть не более 0,05 мм.

- отклонение конусной поверхности И относительно резьбы М12х1-6е должно быть не более 0,05 мм

Контролируется только торцевое биение правого торца и радиального биения базы И.

3.2 Анализ технологичности детали

Технологичность конструкции детали рассматривается применительно к принятому типу производства и используемому оборудованию.

Принцип технологичности конструкции заключается в достижении удовлетворения эксплуатационных требований, требований рационального и экономического изготовления изделия.

Под технологичностью и технологическая себестоимость изготовления изделия, тем более оно технологично.

Оценим технологичность детали «Корпус» детали понимается - придание ей такой формы и выбор для нее таких материалов, которые обеспечивали бы при повышении качества детали наиболее полное и экономическое изготовление.

Следует заметить, что чем меньше трудоемкость по следующим пунктам:

1. Поверхности детали легко доступны для обработки и измерения, за исключением конусной обработки поверхности И. Также может возникнуть трудность измерения допуска радиального биения относительно резьбы М12х1-6е.

2. К нетехнологическим параметрам данной детали можно отнести канавку, по которой при эксплуатации данного изделия будет произведена подача смазывающих жидкостей, а так же поверхность между двумя штуцерами сложна в обработке и требует специального инструмента (грибковая фреза).

3. Деталь жёсткая: l/d = 55/25 = 2,2.

4. Обработка детали режущим инструментом ведётся на проход и в соответствии с программой.

5. Смежные поверхности классного отверстия разграничены фасками.

6. Размеры на чертеже поставлены рационально. За исключением габаритного размера, определяющего длину.

7. Технические условия требуют внесения дополнений. Так как на исходном чертеже не указаны поля допусков на многие размеры, а указанные требуют перевода, то к техническому требованию чертежа назначаются общие допуски по ГОСТ30893.1-Н14; h14; IT14/2

8. Все перечисленные технологические особенности детали необходимы для выполнения заданных функций и не могут быть изменены.

9. Масса детали (0,126кг) не велика это позволяет легко и быстро закреплять и раскреплять деталь в специальных в приспособлениях.

10. Материал детали 30ХГСА - ВД ГОСТ190085-73 не дефицитен и хорошо обрабатывается резанием.

Эскиз детали с обозначением обрабатываемых поверхностей

Рисунок 1. Эскиз детали с обозначением обрабатываемых поверхностей.



3.3 Анализ применяемой в технологическом процессе заготовки

Заготовка изготавливается из высоколегированной стали 30ХГСА-ВД с последующей закалкой до HRC 229. Детали из стали с МПа при отсутствии окалины и корки легко обрабатываются инструментом из быстрорежущей стали и твердого сплава. Химический состав применяемого материала 30ХГСА-ВД.

Основные компоненты:

С - 0,27-0,34 %

Cr - 0,9-1,2 %

Mn - 1,0-1,3%

Ni - 1,8-2,2%

Si - 0,9-1,2%

Прочие элементы, не более:

Р - до 0,025 %

S - до 0,025 %

Cu - до 0.3 %

В качестве исходной, применяется профилированная заготовка слиток. Получение исходной заготовки производится методом горячей штамповки на КГШП (кривошипных горячештамповочных прессах). Во избежание заклинивания пресса, для изменения расстояния между частями штампа (вставками при его наладке применяют канавки с открытым магазином или помещают прокладки между выступами канавки. Поэтому при штамповке на КГШП предусматривают облой, толщина которого больше, чем при многоударной штамповке на молоте. По технологическим требованиям допускается остаток облоя до 2.4 мм. Штамповка на КГШП выполняется с использованием большего числа ручьёв, чем при штамповке на молоте. Для получения сложных поковок, необходимы 5-6 ручьёв, включая осадку. При наличии в поковке плавных переходов металл хорошо заполняет все полости ручья и фигуру поковки можно получить при первой штамповке.

3.4 Нормоконтроль чертежа и анализ чертежа детали по нормам точности

Нормоконтроль чертежа детали выполняется согласно ГОСТ 2.111

1. Диаметральные размеры по ГОСТ 6636-69

Таблица 2 - Ряды нормальных диаметральных размеров по ГОСТ 6636-69

диаметр	Ra5	Ra10	Ra20	Ra40
Ш25	25	25	25	30
Ш27	25	25	25	30
Ш3,7	2,5	3,5	3,6	3,8
Ш20	16	20	22	24
Ш20,12	16	20	22	24
Ш20,145	16	20	22	24
Ш23,2	20	20	22	24
Ш3,7, Ш27, Ш20,12, Ш20,145, Ш23,2 -отсутствуют в рядах предпочтительных чисел

2. Линейные размеры по ГОСТ6636-69

Таблица 3 - Ряды нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-90

Линейный размер	Ra5	Ra10	Ra20	Ra40
5,5	4	5	5	5,6
13	10	12	12	13
4	4	5	5	5,6
11,5	10	10	11	11,5
34,5	25	32	32	34
5	4	5	5	5,6
55	40	50	50	56
17	16	16	16	17
30,5	25	25	28	30
12	10	12	12	12
9	6,3	8	9	9
5,5; 34,5;55;30,5 - отсутствуют



3. Углы на чертеже

Имеются на чертеже 74?, 30?, 45? - углы скоса фасок

Нормальные углы по ГОСТ 8908-81

Ряд 1 - углы: 0,5,15,20,30,45,60,90,120

Ряд 1 предпочтительнее ряда 2 , ряд 2-ряда 3 .Все углы выбираем из ряда 1.

4. Обозначение полей допусков.

На чертеже поля допусков указаны по системе полей допусков ЕСДП (в соответствии с классом точности по ОСТ-3 и 4), необходимости переводить в другие системы нет.

Указание предельных отклонений и полей допусков размеров на чертеже в соответствии с ГОСТ 2.307 для серийного производства рекомендуется указывать смешанным способом, а в нашем случае указаны лишь предельные отклонения, либо только классом точности.

5. Сответствие точности обрабатываемых поверхностей и шероховатости.

Необходимо отметить, что на чертеже указана Ra-средне арифметическое отклонение профиля.

Таблица 4 - Корректировка шероховатостей поверхностей по чертежу

Ra по чертежу	IT	Точность по чертежу	Ra расчётная	сравнение	корректирование
0,4	6	Ш20,12Н6	0,6	0,6>0,4	0,4
0,2	7	Ш20,145H7	0,8	0,8>0,2	0,2
0,2	7	Ш20G7	0.8	0,8>0,2	0,2
0,1	7	Ш20F7	0,8	0,8>0,1	0,1

Корректировку можно считать правильной, а шероховатость рациональной, так как расчётные значения получились больше указанных на чертеже [1, с. 9]. Из расчёта и сравнения видно несоответствие точностей обработки поверхностей и их шероховатости, но так как заготовка получена методом штамповки высокой точности, из стали, то есть возможность получения точности отделочных этапов после чистового этапа.

6. Соответствие точности формы и точности взаимного расположения поверхностей.

По технологическим условиям правого торца согласно ГОСТ 2.308 допуск радиального или торцевого биения в заданном направлении относительно оси отверстия 095мм (0.5*190), что соответствует 11степени точности и при этом допуск составляет 190 мкм. Следовательно, правильно было бы задать мм.

А - нормальная степень точности.

Все требования ЕСКД согласно ГОСТ выполнены. На чертеже детали имеются выше названные отступления.

3.5 Анализ технологического процесса обработки детали

3.5.1 Маршрутная технология

Основными задачами анализа маршрутного технологического процесса являются выявление структур операций, анализ применяемого оборудования, рабочих приспособлений и различных видов операций.

3.5.2 Структура операций

Анализ маршрутного технологического процесса начинается с выявления структур операций. В технологической документации производственного исполнения часто не уделяется должного внимания четкому выделению элементов технологического процесса: установ, позиция и переход. Для облегчения ссылок на чертеж детали на последнюю вычерчивается эскиз с обозначениями обрабатываемых поверхностей. Маршрутная карта технологического процесса представлена в таблице 7.

Наименование детали: Корпус Чертёж № 5.41.5305.0160.98 Материал детали 30ХГСА-ВД. Вид заготовки штамповка



Таблица 5 - Маршрутная карта технологического процесса

№ операции	Наименование и краткое содержание операции	Тип оборудования	Приспособление	Базы
005	Заготовительная	-	-	-
010	Заготовительная	ПДБ (штамп)	тиски	-
015	Слесарная	Верстак слесарный	Патрон 3-х кулачковый	-
020	Токарная с ЧПУ Установ А Позиция 1 (1,1,2)	Mazak integrex 200 iv	Патрон трехкулачковый, центр
025	Токарная с ЧПУ Установ А Позиция 1 (3,3,4,4)	Mazak integrex 200 iv	Патрон 3-х кулачковый
030	Токарная Установ А Позиция 1(9,9,8,5,7,11,10,5)	Mazak integrex 200 iv	УСП - 63126-1033
035	Моечная по ИОТ№39-98	Мойка струйная	-	-
040	Контрольная марки материала	Стилоскоп СЛ-13	Плита контрольная	-
045	Контрольная БТК по ТТК-10	Плита контрольная	Плита контрольная	-
050	Слесарная	Верстак слесарный	Тиски	-
055	Термическая обработка	Термообработка по технологии	-	-
060	Пескоструйная операция	Пескоструйный аппарат	-	-
065	Магнитный контроль	Плита магнитная	-	-
070	Контрольная. Наличие клейм	-	-	-
075	Токарная Установ А Позиция 1(2)	Mazak QTN 100 - II MY	Патрон трехкулачковый
080	Комплексная с ЧПУ УстановА(3,4,12) по программе №9333 - 12	Mazak QTN 100 - II MY	Патрон трехкулачковый
085	Слесарная (изоляция на штуцерах)	Верстак слесарный	Тиски	-
090	Координатно - расточная Установ А Позиция 1 (8)	КР - 2	Тиски
095	Слесарная	Верстак слесарный	Тиски	-
100	Гравировальная	Гравировальная установка	Тиски	-
105	Шлифовальная Установ А Позиция 1 (4)	VOUMARD	Тиски
110	Термическая обработка (низкий отпуск)	Термообработка по технологии	-	-
115	Токарная Установ А Полировать фаски и радиусы (16,17)	Т - 2	Патрон 3-х кулачковый
120	Доводочная Установ А Позиция 1 (4)	Доводочная головка	УСП
125	Моечная	Моечное отделение	-	-
130	Контрольная	Плита контр.	Плита контрольная
135	Покрытие	Хромирование	-	-
140	Шлифовальная Установ А Позиция 1(4) по хрому	VOUMARD	Тиски
145	Моечная	Моечное отделение	-	-
150	Термическая (низкий отпуск)		-	-
155	Токарная (полировать фаски и радиусы)	Т - 2	Патрон трехкулачковый
160	Моечная	Мойка струйная	-	-
165	Контрольная (толщина хрома)	Плита контрольная	-
170	Токарная Установ А Позиция 1 (15)	Т - 2	Патрон трехкулачковый
175	Координатно - расточная Установ А Позиция 1 (13)	КР 0 2	Тиски
180	Токарная Установ А Позиция 1 (1,2,14,14,)	Mazak QTN 100 - II MY	Патрон трехкулачковый
185	Слесарная	Верстак слесарный	Тиски	-
190	Доводочная Установ А Позиция 1 (4)	Доводочная головка	Патрон трехкулачковый
195	Моечная	Мойка струйная	-	-
200	Магнитный контроль	Магнитная плита	-	-
205	Моечная	Мойка струйная	-	-
210	Контрольная БТК по ТТК - 9	Плита контрольная	-	-
215	Покрытие		-	-
220	Токарная Установ А Позиция 1 (4)	Т - 2	Патрон трехкулачковый
225	Моечная	Мойка струйная	-	-
230	Контрольная БТК по ТТК - 16	Плита контрольная	Плита контрольная	-

4. Определение основных параметров технической характеристики проектируемого привода

4.1 Расчет режимов резания

Smaxоб = 0,3 мм/об, Sminоб = 0,097 мм/об.

Smaxм = Smaxоб *nmax,

Sminм = Sminоб *nmin.

nmax = 1600 об/мин, nmin = 83 об/мин.

Так как у станка прототипа диапазон частот вращения шпинделя больше чем получившийся по технологии, принимаем nmin = 16 об/мин, nmax = 2000 об/мин.

Smaxм = 0,3*2000 = 600 мм/мин, Sminм = 0,097*16 = 1,5 мм/мин.

Rs = Smax/Smin = 600/1,5 = 400,

Rs - диапазон регулирования подач.

Предельные значения nmax и nmin мы уже рассчитали в предыдущем пункте. nmin = 16 об/мин, nmax = 2000 об/мин.

Диапазон регулирования

Rn = nmax/nmin = 2000/16 = 125

Определяем предельные скорости резания. Vmax = 321.8 м/мин, Vmin = 10.4м/мин.

Nдв = Nэфф/гл,



где Nэфф - полезная мощность резания для наиболее эффективного режима, гл - КПД цепи главного движения.

Для станков с вращательным главным движением гл - 0,7...0,85. Примем гл - 0,8.

Nэфф = (Pz*V)/1020*60 [кВт],

где Pz - наибольшая сила резания, V - скорость резания при наибольшем Pz.

Pz = Pzтабл*К1*К2,

Pzтабл = 850 кН, К1 = 0,85, К2 = 1,0.

Pz = 850*0,85*1,0 = 722,5 кгс, V = 321,8 м/мин.

Nэфф = (722,5*321,8)/1020*60 = 3,8

Nрез = 3,8*0,8 = 3,04 кВт.

4.2 Расчет мощности привода главного движения

Значение гл можно определить только после изготовления станка, для предварительных расчетов можно принять гл = 0,75-0,85 для станков с вращательным главным движением. Допускается перегрузка на 25 %.

Nдв = Nэф/(1,25*/гл) = 3,04/(1,25*0,7) = 3,47 кВт.



5. Разработка кинематической схемы привода главного движения

5.1 Выбор и обоснование вида регулирования

nmin = n1=16, nmax = n1*k-1 = 2000.

С учётом того, что станок оснащён системой ЧПУ, принимаем решение о проектировании привода главного движения с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя.

5.2 Обоснование оптимального варианта структурной сетки

1) Диапазон регулирования = 125. Выбираем электродвигатель 4ПФ112S, такой двигатель позволяет повысить производительность станка благодаря точной настройки оптимальной скорости резания и ее регулированию в процессе выполнения цикла обработки.

Частота вращения такого двигателя регулируется в двух областях. От минимальной частоты его вращения до номинальной nн регулирование осуществляется изменением напряжения в цепи якоря, при этом на валу двигателя поддерживается постоянный крутящий момент. Выше nн регулирование частоты вращения производится изменением поля возбуждения, и мощность двигателя остается постоянной. Pном = 5 кВт, nmax/nmin = 6000/545.

2) Диапазон регулирования электродвигателя с постоянной мощностью

Ддв = nmax/nmin = 6000/545=11.

3) Определяем число ступеней коробки скоростей.

z = lgДшп/lgДдв = lg 125/ lg 11= 2.09/1.04 = 2.

4) Принимаем 1,26.

5.3 Построение графика частот вращения и определение чисел зубьев

Принимаем z=2, строим график частот вращения с знаменателем ряда . Для упрощения конструкции принимаем минимальную частоту вращения шпинделя не 16, а 25 об/мин.

Рисунок 2 - График частот вращения



Строим кинематическую схему привода главного движения.

Рисунок 3 - Кинематическая схема привода главного движения

Определяем передаточные отношения.

i2 = i4 = 1/6 = 1/1.266 = 1/4, i3 = 3 = 1,263 = 2.

Определяем передаточные числа.

U1 = 6000/4000 = 545/400 = 1,5, U2 = U4 = 1/i2 = 4, U3 = 1/i3 = Ѕ.

Определяем числа зубьев шестерён между II и III валами.

z = 80, z1 = 16, z2 = 64.

Определяем числа зубьев шестерён между III и IV валами.

z = 95, z4 = 32, z3 = 63, z5 = 19, z6 = 76.

Определяем диаметры шкивов между I и II валами.

Под расчетное передаточное отношение ближе всего подходят шкивы с диаметрами Д1 = 63, Д2 = 90.

5.4 Расчёт отклонений частот вращения от стандартных значений

Проверку правильности подбора зубьев шестерёнок целесообразно выполнить для кинематических цепей с наибольшей частотой вращения электродвигателя.

n2000 = 6000*0,985*63/90*16/64*63/32 = 2067 об/мин, = (2067-2000)/2000 = 3,1 % ,

n250 = 6000*0,985*63/90*16/64*19/76 =262.5 об/мин, = (262,5-250)/250 = 5 %.

Необходимо внести изменения в числа зубьев. z4 = 33, z3 = 63, z5 = 19,

z6 = 77.

n2000 = 6000*0,985*63/90*16/64*63/33 = 1974,4 об/мин, = (1974,4-2000)/2000 = 1,2% ,

n250 = 6000*0,985*63/90*16/64*19/77 =255,2 об/мин, = (255,2-250)/250 = 2%.

Повторный расчёт показывает , что теперь они не выходят за пределы 2,6%.

Значения чисел зубьев сведем в таблицу.

Таблица 6 - Числа зубьев колес

z1	z2	z3	z4	z5	z6
16	64	63	33	19	77



6. Обоснование структурной формулы компоновки станка

Внешний облик станка представляет его компоновка. Определение компоновки начинается с выявления его структуры, которая зависит от технологического маршрута обработки детали и состава формообразующих и установочных движений. Проектируемый станок отнесем к токарной группе станков, так как это соответствует форме обрабатываемой детали и маршруту ее обработки.

Вид технологической операции	Инструмент	Формообразующее движение	Вспомогательное движение
1 Растачивание отверстий	Резец в оправке	COZ	x,z
2 Сверление	Сверло	COZ	x,z
3 Развертывание	Развёртка	COZ	x,z
4 Нарезание резьбы	Метчик, резец	COZ	x,z
5 Подрезка торцев	Резец	COX	x,z
6 Точение	Резец	COZ	x,z

Для проектирования выбираем обрабатывающий центр с ЧПУ. Кинематика станка должна обеспечивать следующие движения: С - вращательное движение шпинделя; X, Z - поступательные движения станочных узлов по этим координатам с рабочей подачей. Конструкция приводов станков с ЧПУ позволяет объединить поступательные рабочие и установочные движения по одной координате, т. е. одним станочным узлом выполнять движения Х и х (Y и y), аналогично для Z и z.

Выберем наиболее оптимальный вариант из: ChOZXB, ChОXZB, ChOZYB, ChOYZB. Из этих предложенных вариантов выбираем компоновку такую же как и у прототипа (1П717Ф3) проектируемого станка ChOZYB.



7. Технические расчёты

7.1 Проектировочный приближённый расчёт всех валов с целью определения минимального значения диаметров валов

Определяем межосевое расстояние между валами:

A=K(U+1)(M/U)^(1/3), мм,

где К=8 - коэффициент, учитывающий твёрдость зубьев, М - момент.

М1 = 9750 (Nдв/nдв)*??, ? - КПД подшипников первого вала.

Выбираем минимальную частоту вращения двигателя, т.к. при неизменной передаваемой мощности при малых оборотах вал будет испытывать больший скручивающий момент.

М1 = 9750(2/545)*0,99 = 35,4 Н*м, U1 = 1,5, М1 = 0,95 - для ремённой передачи, М2 =0,99 - КПД подшипников.

М2 = 35,4*1,5*0,95*0,99 = 49,94 Н*м, М3 = 49,94*4*0,97*0,99 = 191,8 Н*м,

М4 = 191,8*4*0,97*0,99 = 733,66 Н*м.

Межосевые расстояния:

А1 - межосевое расстояние ремённой передачи, находится конструктивно, А2 = 8*(4+1)(191,8/4)^(1/3) = 145,1 мм, А3 = 8*(4+1)(733,66/4)^(1/3) = 226,87 мм.

Модули: между II и III валами

m = 2*A/(z1+z2) = 2*145,1/(16+64) = 3,62 мм(4 мм),

между III и IV валами m = 2*226,87/(19+77) = 4,72 мм(5 мм).

Тогда А2 = 4(16+64)/2= 160 мм, А3 = 5(19+77)/2 = 240 мм.

Определяем окружные скорости колёс по выражению

V=(mzn)/(1000*60).

V1 = (3.14*4*16*4000)/60000 = 12.12 м/с,

V2 = (3.14*4*64*1000)/60000 = 12.12 м/с,

V3 = (3.14*5*63*1000)/60000 = 15,56 м/с,

V4 = (3.14*5*33*2000)/60000 = 15.56 м/с,

V5 = (3.14*5*19*1000)/60000 = 4.69 м/с,

V6 = (3.14*5*77*250)/60000 = 4.69 м/с,

Vр1 = (3.14*63*6000)/60000 = 19.78 м/с,

Vр2= (3.14*90*4000)/60000 = 18.84 м/с.

При таких окружных скоростях допустимо использовать для колёс 1-4 шлифованные прямозубые колёса, а для колёс 5-6 нешлифованные прямозубые. Окружная скорость на всех кинематических парах привода главного движения ниже допустимых значений.

Определяем диаметры валов.

d > 10*(M/(0.2[]))^1/3.

[]= 0.025*[в], [в] = 900 МПа для стали 30ХГСА-ВД.

[]= 0.025*900=22,5 МПа,

d1 > 10*(35.4/(0.2*22.5))^1/3 = 19.8(20) мм, d2 > 10*(49.94/(0.2*22.5))^1/3 = 23.1 (25) мм, d3 > 10*(191.8/(0.2*22.5))^1/3 = 34.8(40) мм,

d4 > 10*(733,66/(0.2*22,5))^1/3 = 54,5(55) мм.

7.2 Проверочный расчёт зубчатых колёс

Геометрические параметры зубчатых передач

где di - диаметр делительной окружности, мм;

zi - числа зубьев колес;

m - модуль.

d1 = 4*16 = 64мм, d2 = 4*64 = 256мм, d3 = 5*63 = 315мм, d4 = 5*33 = 165мм,

d5 = 5*19 = 95мм, d6 = 5*77 = 385мм.

где dаi - диаметр окружности вершин зубьев, мм.

dа1 = 64+2*4 = 72мм, dа2 = 256+2*4 = 264мм, dа3 = 315+2*5 = 325мм, dа4 = 165+2*5 = 175мм, dа5 = 95+2*5 = 105мм, dа6 = 385+2*5 = 395мм.

где dfi - диаметр окружности впадин, мм

df1 = 64-2.5*4 = 54мм, df2 = 256-2.5*4 = 246мм, df3 = 315-2.5*5 = 302.5мм, df4 = 165-2.5*5 = 152.5мм, df5 = 95-2.5*5 = 82.5мм, df6 = 385-2.5*5 = 372.5мм.

bw=b2=ba·aw

где - bw ширина зубчатого венца, мм;

ba - коэффициент ширины венца (ba=0,2);

аw - межосевое расстояние, мм

b1=1,12·b2

где b1 - ширина зубчатого венца шестерни, мм;

b2 - ширина зубчатого венца колеса, мм

ширина зубчатого венца шестерни/колеса	Принимаем:
	b2=32мм;
	b1=36мм;
	b4=48мм;
	b3=54мм;
	b6=48мм;
	b5= 54мм;

Проводим расчет для зубчатой передачи:

Допускаемые контактные напряжения

[8, с.13]

где - базовый предел контактной выносливости;

SH - коэффициент запаса прочности;

ZN - коэффициент долговечности;

ZR - коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев;

Zv - коэффициент, учитывающий окружную скорость передачи;

ZL - коэффициент, учитывающий влияние смазки;

Zx - коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса.

Следует принять ZR· Zv· ZL· Zx=0,9

МПа - для шестерни;

Материал колес сталь 40Х ГОСТ4543-71 ТВЧ HRCЭ 45...50

МПа - для колеса;

SH=1,2;

ZN=1

МПа; МПа;

==524 МПа.

Допускаемые напряжения при расчете на сопротивление усталости при изгибе

, [8, с.14]

где - базовый предел выносливости зубьев;

SF - коэффициент запаса прочности;

YN - коэффициент долговечности;

Y - опорный коэффициент;

YR - коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности;

Yx - коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса.

=550 МПа;

SF=1,7;

YN=1;

Y=1,082-0,172lg m=1,082-0,172 lg2,5=1,01;( m-модуль)

YR=1,2;

Yx=1

=(550·1·1,01·1,2·1)/1,7=392 МПа

Расчет на сопротивление контактной усталости

, [8, с.5]

где Ft=2000М/d - окружная сила на делительном диаметре, Н;

КН - коэффициент нагрузки;

U - фактическое передаточное число;

bw - рабочая ширина зубчатого венца, мм;

d1 - диаметр делительной окружности шестерни, мм;

- расчетное допускаемое контактное напряжение, Мпа (см.п.4.4.1)

ZЕ - коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных зубчатых колес;

ZH - коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей;

Z - коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий.

ZЕ=190МПа1/2;

ZH=1;

Z=0,86;

Ft=2000·191.8/256=1498 Н;

КН=1,8;

U=4;

bw=32 мм;

d1=64 мм.

524МПа)

Условие контактной выносливости рабочей поверхности зуба выполняется.

Расчет на сопротивление изгибной усталости

,

где КF - коэффициент нагрузки при изгибе;

YFS - коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений;

Y - коэффициент, учитывающий наклон зубьев;

Y - коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев.

YFS1=3,47+13,2/24=4,02;

YFS2=3,47+13,2/48=3,75;

Y=1;

=99,5

=106,7

Расчет следует вести для того зубчатого колеса, у которого меньше.

Условие изгибной выносливости выполняется.

7.3 Проверочный расчет вала на изгиб и кручение

Проводим расчет второго вала.

Определим окружное усилие в зацеплении

Р=,

где М - крутящий момент на валу, Нм;

m - модуль;0

Z - числа зубьев.

Р2==1498 Н;

Р3==1218 Н;

Определим радиальную силу в зацеплении



FR= Р·tg,

где =200 - угол зацепления

FR2=1498·tg200=545 Н;

FR3=1218·tg200=438 Н;

FY=RAY+ FR2 - FR3+RBY=0;

МАY=0;

FR2·0,199-FR3·0,16+RBY·0,25=0

RBY=Н;

RAY=-FR2+ FR3- RBY=-545+438+153,5=46,5Н;

МАX=0;

Р2·0,199- Р3· 0,16+ RBX · 0,25=0

RBX=Н

FX= 0;

RАX+Р2- Р3+ RBX=0

RАX=1498-1218+412,8=692,8 Н;



Определим изгибающий момент:

Мизг===234,6 Нм;

Определим эквивалентный момент:

МЕ=,

где Мкр - крутящий момент на валу, Нм

МЕ==234,8 Нм

Эквивалентное напряжение

Е===55,81 Мпа

при перегрузках Еmax=Кп·Е=2·55,81=111,62 МПа (Кп - коэффициент перегрузок).

Предел текучести для стали 40Х т=750 МПа,

допускаемое напряжение []=т /Sт=750/1,5=500 МПа

Еmax[] (111,62500)

Условие статической прочности для вала выполняется.



7.4 Проверочный расчет подшипников качения

Принимаем шариковые радиальные однорядные подшипники качения.

Обозначение 307 (на втором валу)

Сr = 33,2 кН;

С0r = 18,0 кН;

где Сr - базовая динамическая грузоподъемность подшипника;

С0r - базовая статическая грузоподъемность подшипника.

Проверим подшипники на статическую грузоподъемность. При расчете на статическую грузоподъемность проверяют, не будет ли радиальная или осевая нагрузка на подшипник превосходить статическую грузоподъемность.

Так как статическая нагрузка состоит из радиальной Fr и осевой Fa составляющих, то определяют эквивалентную радиальную статическую нагрузку.

Эквивалентная радиальная статическая нагрузка

Р0r=X0Fr+Y0Fa ,

где X0 - коэффициент радиальной нагрузки;

Y0 - коэффициент осевой нагрузки;

Fr - радиальная сила, кН;

Fa - осевая сила, кН.

Fr=0,6 кН;

Fa=1,2 кН;

X0=0,6;

Y0=0,5.

Р0r=0,6·0,6+0,5·1,2=0,96 кН.

Р0r С0r - условие выполнено.

7.5 Проверочный расчет шпиндельного узла станка на жесткость

Одной из главных характеристик шпинделя является его жесткость. Поэтому необходимо провести расчет шпинделя на жесткость. При этом определяют упругое перемещение шпинделя в сечении его переднего конца.

Расчет производится по схеме, представленной на рисунке 4.

Рисунок 4 - Схема к расчету шпинделя на жесткость



Упругое перемещение переднего конца шпинделя рассчитывают по формуле:

Где l = 180 - расстояние между опорами, мм;

a = 90 - вылет шпинделя, мм;

с = 60 - расстояние до приводного элемента, мм;

=0,55 - коэффициент защемления;

=3,2*106 мм4 - среднее значение осевого момента инерции сечения консоли, мм4;

2,6*106 мм4 - среднее значение осевого момента инерции сечения шпинделя между опорами, мм4;

jA = 1,145 - радиальная жесткость передней опоры;

jB = 1,2 - радиальная жесткость задней опоры;

E = 2105 - модуль упругости, МПа;

Pz = 1500 - сила резания, Н.

Подставив численные данные, получим:



Расчетную жесткость получаем из уравнения:

,

Где = 2,610-3 - прогиб шпинделя, мм;

Pz = 1500 - сила, действующая на шпиндель, Н.

.

Рассчитаем обратную величину жесткости - податливость j:

Таким образом, условие жесткости выполняется.



8. Выбор схемы смазки

Смазка станка обеспечивается циркуляционной системой смазки привода главного движения и шпиндельной головки и периодической системой смазки приводов подач.

Смазка станка обеспечивается следующими системами:

централизованная система смазки зубчатых колес, подшипников коробки скоростей и механизмов шпиндельной головки;

периодическая (циркуляционная) система смазки направляющих стола, салазок и механизмов подач.

Система смазки привода главного движения включает в себя резервуар, расположенный в станине, фильтр и плунжерный насос.

Таблица 7. Карта смазки многоцелевого станка с ЧПУ модели 1П717 Ф3

Объект смазки	Смазочный материал (наименование, марка, номер стандарта или ТУ)	Способ смазки
Коробка скоростей и шпиндельная головка		Плунжерный насос
Направляющие и привода подач стола		Фильтр сетчатый Насос смазки ВГ11-11А
Подшипники шпинделя шпиндельной головки	ОКБ 122-7 или ЛКС-2	Пресс-масленка 1.3 Ц6 ГОСТ 19853-74
Гайки передачи «винт-гайка качения» продольного перемещения стола	ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74	То же
Подшипники ходового винта поперечного перемещения стола	То же	Пресс-масленка 2.3.45 Ц6 ГОСТ 19853-74
Залив масла в резервуар станины	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	Вручную
Шестерни коробки скоростей	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	Автоматически
Направляющие шпиндельной бабки	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	То же (1 капля в 1-2 мин)
Червяк червячной передачи в поворотном столе	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	То же (1 капля в 1-2 мин)
Подшипники червячного вала в столе	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	То же (1 капля в 1-2 мин)
Подшипники вертикального винта	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	То же (1 капля в 1-2 мин)
Винт поперечной подачи	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	То же (1 капля в 1-2 мин)
Подшипники винта продольного перемещения стола	Масло И-30А ГОСТ 20799-75	То же (1 капля в 1-2 мин)



9. Вопросы техники безопасности

Безопасность работы обслуживающего персонала механообрабатывающих цехов обеспечивается различными средствами путём их рационального размещения. К ним относятся защитные и предохранительные устройства станков, системы электрической и пожарной безопасности, различного рода сигнализации и др. Безопасность работы также обеспечивается рациональной планировкой оборудования, размещением режущего и вспомогательного инструмента, приспособлений.

Защитные устройства используют предотвращения опасного соприкосновения персонала с движущимися элементами станка и режущим инструментом, а также для ограждения опасных зон, куда отлетают стружка и СОЖ, а при шлифовании и искры горячего металла (ГОСТ 12.2.009-99).

Для обеспечения безопасности труда рабочая часть металлорежущих инструментов должна быть выполнена прочной, износостойкой, должна образовывать стружку, имеющую форму, удобную для её удаления со станка и дальнейшей транспортировки. Корпус инструмента должен быть прочным и жёстким.

Станочное приспособление должно отвечать следующим требованиям:

- простота конструкции;

- жёсткость;

- быстродействие и удобство в обращении;

- удобство и надёжность соединения крепёжных элементов со станком и сменными наладочными элементами;

- надёжность крепления заготовки в процессе её обработки механизмом зажима приспособлений.

Электробезопасность обеспечивается применением технических средств и способов (защитное заземление, зануление, электрическое разделение сетей, изоляция токоведущих частей, индивидуальные средства защиты и т. д.)

Хорошая освещённость рабочих поверхностей оборудования и помещения является одним из условий обеспечения безопасности труда. Освещённость на рабочих поверхностях станков класса Н и П должна быть не ниже 2000 лк при освещении помещения люминесцентными лампами и 1500 лк при освещении лампами накаливания.

Не допускается обрабатывать на станках заготовки, масса которых превышает массу, указанную в паспорте станка.

Нарушение правил безопасности может привести к появлению опасных ситуаций в рабочих зонах оборудования и повлечь несчастные случаи.



Заключение

В ходе данной работы был разработан привод главного движения станка 1П717 Ф3. Привод главного движения и шпиндельный узел станка прототипа были полностью переработаны. Был проведен анализ возможных компоновок станка 1П717 Ф3 и выбран наилучший вариант (исходная компоновка станка). Был разработан и вычерчен модифицированный шпиндель станка и привод главного движения.

Перспективность проектируемого станка обусловлена возможностью станка работать в автоматическом режиме, а также возможностью обработки детали несколькими инструментами одновременно.



Список используемых источников

1. Режимы резания металлов: Справ./ Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман и др. - М.:Машиностроение, 1972.

2. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование:Учеб.пособие для вузов. - Мн.:Высшеиш.шк., 1991. - 382с.

3. Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков. - М.:Машиностроение, 1980. - 288с.

4. Металлорежущие станки / Под ред. В.Э. Пуша. - М.:Машиностроение, 1986.-576с.

5. Альбом станочного оборудования и автоматизированных производств. Кинематические схемы, конструкции, компановки станков, станочных модулей и станочных комплексов. Ч.1 и 2./Станкин. - М.: ВНИИТЭМР, 1991.

6. Оборудование машиностроительного производства: Метод. указания к курсовой работе для студентов спец. 120100-Технология машиностроения, 120200-Металлорежущие станки и комплексы / НГТУ; Сост.:В.А. Колюнов. Ю.Н. Гондин. - Н.Новгород.2002.22с.

7. Кинематика станков в примерах и задачах: Учеб. пособие /

В.Н. Евстигнеев, Т.А. Неделяева; НГТУ. Нижний Новгород, 2004.213с.

8. Зубчатые и червячные передачи. Ч.2: Проверочный расчет. Силы в зацеплениях: Метод указания к курсовому проекту по деталям машин. / НГТУ; Сост.: А.А. Ульянов и др. - Н.Новгород, 2001. - 24с

Размещено на Allbest.ru