Главная Рефераты по международному публичному праву Рефераты по международному частному праву Рефераты по международным отношениям Рефераты по культуре и искусству Рефераты по менеджменту Рефераты по металлургии Рефераты по муниципальному праву Рефераты по налогообложению Рефераты по оккультизму и уфологии Рефераты по педагогике Рефераты по политологии Рефераты по праву Биографии Рефераты по предпринимательству Рефераты по психологии Рефераты по радиоэлектронике Рефераты по риторике Рефераты по социологии Рефераты по статистике Рефераты по страхованию Рефераты по строительству Рефераты по таможенной системе Сочинения по литературе и русскому языку Рефераты по теории государства и права Рефераты по теории организации Рефераты по теплотехнике Рефераты по технологии Рефераты по товароведению Рефераты по транспорту Рефераты по трудовому праву Рефераты по туризму Рефераты по уголовному праву и процессу Рефераты по управлению |
Курсовая работа: Проектирование вертикально-сверлильного станкаКурсовая работа: Проектирование вертикально-сверлильного станкаКафедра станков КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему: «Проектирование вертикально-сверлильного станка» Аннотация Данный курсовой проект был разработан студентом четвертого курса машиностроительного факультета, группы. Было предложено спроектировать вертикально-сверлильный станок, по следующим данным: - класс точности – нормальный; - наибольший условный диаметр сверления – 18 мм.; - наибольший ход шпинделя – 100 мм.; - материал обрабатываемых изделий – сталь-чугун; Курсовой проект содержит: - пояснительную записку, из 29 листов, в которой было рассмотрено: а) определение основных технических характеристик станка; б) проектирование кинематики станка, выбор компоновки; в) динамические и прочностные расчёты узлов, разрабатываемых конструктивно; г) описание структурной и кинематических схем, настройки станка; д) описание конструкции спроектированных узлов и систем станка; - графический материал, содержащий четыре листа формата А1: кинематическая схема станка, развёртка привода главного движения, свёртка провода главного движения и коробка подач; - спецификация привода главного движения; Содержание Введение. 4 2. Определение основных технических характеристик станка. 8 3. Синтез и описание кинематической структуры станка. 10 4. Выбор и описание компоновки станка. 11 5. Проектирование и описание кинематической схемы станка. 14 5.1 Проектирование кинематики привода главного движения. 14 5.2 Проектирование кинематики привода подач. 17 6. Динамические, прочностные и другие необходимые расчёты проектируемых узлов 22 7. Описание конструкции спроектированных узлов. 35 8. Описание системы смазки спроектированных узлов. 36 9. Описание системы управления станком. 38 10. Заключение. 40 Список использованной литературы.. 41 ВведениеСовременные металлорежущие станки - это высокоразвитые машины, включающие механические, электрические, электронные, гидравлические, пневматические и другие методы осуществления движением и управления циклом. По конструкции и назначению трудно найти более разнообразные машины, чем металлорежущие станки. На них обрабатывают всевозможные детали – от мельчайших элементов часов и приборов до деталей, размеры которых достигают многих метров (турбины), прокатных станов. На станках обрабатывают и простые цилиндрические, и поверхности, описываемые сложными математическими уравнениями или заданные графически. При этом достигаются высокая точность обработки, измеряемая нередко долями микрометра. На станках обрабатывают детали из сталей и чугунов, из цветных, специальных жаропрочных, мягких твердых и других материалов. Современное станкостроение развивается быстрыми темпами. В решениях правительства по развитию станкостроения особое внимание обращено на опережающее развитие выпуска станков с числовым программным управлением, развитием производства тяжелых и уникальных станков. Сверлильные станки предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий, рассверливания, зенкерования, развертывания, растачивания и нарезания резьбы. Сверлильные станки подразделяются на вертикально-сверлильные настольные и наклонные, радиально-сверлильные, для глубокого сверления, центровальные и многошпиндельные. 1. Литературный обзор Общий вид наиболее распространенного универсального одношпиндельного вертикально-сверлильного станка показан на рис. 1. Станок предназначен для работы в основных производственных цехах, а также в условиях единичного и мелкосерийного производства, в ремонтно-механических и инструментальных цехах. вертикальный сверлильный станок кинематический Рис.1 Вертикально-сверлильный станок. На фундаментной плите 1 смонтирована колонна 3 коробчатой формы. В ее верхней части размещена шпиндельная головка 6, несущая электродвиатель 5 и шпиндель 7 с инструментом 8. На вертикальных направляющих колонны установлена шпиндельная бабка 4, внутри которой размещён механизм подачи, осуществляющий вертикальное перемещение шпинделя. Поднимать и опускать шпиндель можно механически и вручную, с помощью штурвала 2. Для установки и закрепления приспособления с обрабатываемыми заготовками имеется стол 9. Его устанавливают на различной высоте, в зависимости от размеров обрабатываемых деталей. Синтез методов и кинематики формообразования поверхностей резанием Кп+Сл Кп+Cл ФV(В1) ФV(В1) ФS(П2) ФS(П2) Уст(П3) Уст(П3)
Кп+Кс ФV(В1) ФS(П2) Уст(П3) Основные технические характеристики вертикально-сверлильных станков, близких по типоразмеру:
В качестве станка-прототипа выбираю вертикально-сверлильный станок 2А150 исходя из анализа его кинематики и технических характеристик. 2. Определение основных технических характеристик станка 1. Выбираем режущий инструмент Спиральное сверло Dmax=18 мм и Dmin=3 мм. Материал режущей части быстрорежущая сталь Р6М5. 2. Назначаем режим резания 2.1 Назначаем подачи Smin=0,1 мм/об Smах=1,6 мм/об 2.2 Стойкость инструмента Т=25 мин 2.3 Определяем допустимую скорость резания при сверлении где
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания; -- поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания -- коэффициент, учитывающий глубину
3.
Синтез и описание кинематической структуры станка
|
Z | Диаметры, мм |
Число зубьев колёс |
Ширина зубчаты венцов, мм |
Отношение b/d |
||
d |
da |
df |
||||
1 | 40 | 44 | 35 | 20 | 20 | 0,5 |
2 | 80 | 84 | 75 | 40 | 15 | 0,18 |
3 | 50 | 54 | 45 | 25 | 20 | 0,4 |
4 | 70 | 74 | 65 | 35 | 15 | 0,21 |
5 | 60 | 64 | 55 | 30 | 20 | 0,33 |
6 | 60 | 64 | 55 | 30 | 15 | 0,25 |
7 | 38 | 42 | 33 | 19 | 25 | 0,65 |
8 | 106 | 110 | 101 | 53 | 20 | 0,19 |
9 | 72 | 76 | 67 | 38 | 25 | 0,32 |
10 | 72 | 76 | 67 | 38 | 20 | 0,26 |
11 | 50 | 55 | 43,75 | 20 | 25 | 0,5 |
12 | 200 | 205 | 193,75 | 80 | 20 | 0,1 |
13 | 200 | 205 | 193,75 | 80 | 25 | 0,125 |
14 | 50 | 55 | 43,75 | 20 | 20 | 0,4 |
3. Предварительный расчёт валов
Для валов выбираем материал: Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Т – крутящий момент, Н∙мм
[τк] – допускаемое напряжение при кручении, МПа
[τк]=20...25
Выходной конец вала электродвигателя dI=28 мм
мм
Принимаем dII=25 мм
мм
Принимаем dIII=25 мм
мм
Принимаем dIV=30 мм
мм
Принимаем dV=35 мм
Термическая обработка: закалка + высокий отпуск НВ 230¸285.
4. Основной расчёт валов
Для проверки возьмём вал IV, на котором размещен блок из двух колёс и два одиночных колеса.
Окружное усилие в зацепление
Н
Н
Радиальное усилие в зацеплении
Fr1=107,08∙0,36=38,55 Н
Fr2=375,72∙0,36=135,26 Н
5. Проектный расчёт вала:
Вычисляем реакции в опорах А и В в плоскости XOZ
Вычисляем реакции в опорах А и В в плоскости YOZ
Вычисляем суммарные изгибающие моменты Миз в характерных участках вала Ми=, Н·м с построением эпюры изгибающих моментов Ми. рис.6.
На рис. 8 представлена эпюра крутящих моментов Т, Н·м, передаваемых валом.
Вычисляем эквивалентные изгибающие моменты Мэкв, Н·м в характерных точках
где a=s-1и/4·sои=280/4·480=0,146
Проверяем вал на усталостную прочность
Анализируя линию сечений вала, где приведённые напряжения равны допускаемым, можно сделать вывод, что потенциально слабым сечением вала является сечение с Ми=16,65 Н·м и Т=107,8 Н×м.
Выбираем тип концентратора напряжений и выбираем значение коэффициентов концентрации напряжений по изгибу и по кручению
ks=2,5; kt=1,8
Коэффициент запаса прочности вала по нормальным напряжениям
Ss=s-1/(sa·ksд)
s-1=280 МПа
sa=su=Mu·103/w
w=p·d3/32=3,14·253/32=1533
sa=su=16,65·103/1533=10,86
ksд=(ks/kd+1/kf-1)1/kv
kd=0,98
kf=0,89
kv=1,6
ksд=(2,5/0,98+1/0,89-1)1/1,6 =1,09
Ss=280/(10,86·1,09)=23,65
Коэффициент запаса по касательным напряжениям
St=t-1/(ta·ktд+yt·tm)
t-1=170 МПа
ta=tm=Т·103/2wp
wp=pd3/16=3,14·253/16=3068 МПа
tа=tm=107,8·103/2·3068=17,57
ktд=(kt/kd+1/kF-1)1/kv
kd=0,98
kF=0,89
kv=1,6
ktд=(1,25/0,98+1/0,89-1)1/1,6=0,87
yT=0
St=170/(17,57·0,87+0)=11,12
Общий запас сопротивления усталости
S=Ss·St/>Smin=1,5
условие выполняется
Рис. 8 Эпюры изгибающих моментов.
Подбор подшипников качения:
Диаметры шеек вала IV под подшипники были определены в предварительном расчёте валов и приняты d=25 мм.
1. Осевые составляющие от радиальных нагрузок в опорах Б и В, Н для подшипников:
Foc б(в)=е·Fr б(в)
Frб= Н
Frв= Н
Foc б=0,19·116,58=22,15 Н
Foc в=0,19·168,93=32,09 Н
2. Определяем величину и направление результирующей осевой силы,
2.1 Для схемы «в распор» подшипником В, Н осевая нагрузка которого
В этом случае осевая нагрузка для подшипника Б, Н.
Fаб=22,15 Н; Fав=22,15+32,09=54,24 Н
3.Для каждой опоры определяют соотношение
Fаб/(V·Frб)=22,15/(1·116,58)=0,19<e
Fав/(V·Frв)=54,24/(1·168,93)=0,32>е, то Х=0,41 и Y=0,87
4. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка, Н
Рrб=[X·V·Frб+Y·Faб]·kt·kб=[1·1·116,58+1·22,15]·1·1=138,73 Н
Рrв=[X·V·Frв+Y·Faв]kt·kб=[0,41·168,93+0,87·54,24]·1·1=116,45 Н
5. Эквивалентная динамическая радиальная нагрузка с учётом изменения внешней нагрузки привода, Н
Рrср=Рr·k
k=[S(Tk/T1)3(tk/Lh)](1/p); p=3,33
k=90001/3,33=15,39;
Рrср=2135 H
6. Расчётная долговечность работы подшипника, час
Lhрасч=106·(С/Рrcp)p/(60·n)=106·(21000/2135)3,33/(60·630)=53530
Исходя из этих расчётов выбираем роликовый радиально-упорный подшипник 7205А и 7206А по ГОСТ 27365-87.
На верхнем конце шпинделя нарезаны шлицы, которыми он входит внутрь втулки, получая от неё вращение. Нижний участок его смонтирован на подшипниках в пиноли. Конструкция узла такова, что шпиндель, свободно вращаясь, не имеет осевого смещения относительно пиноли. Последняя, получая вертикальную подачу от реечного колеса, увлекает за собой шпиндель. Когда при сверлении шпиндель перемещается вниз или вверх, возвращаясь в исходное положение, шлицевый участок его скользит в шлицах втулки без нарушения кинематической связи. Сила подачи при сверлении воспринимается упорным подшипником, смонтированным в нижней части пиноли, а сама пиноль перемещается в круговых направляющих корпуса шпиндельной бабки.
Нижний конец шпинделя имеет коническое отверстие определенного стандартного размера. В него вводится хвостовик инструмента и удерживается там силой трения. Шпиндель имеет отверстие, в которое вводится клин для выталкивания инструмента. В случае необходимости закрепления в шпинделе инструмента различных диаметров с хвостовиками, меньшими размера гнезда, применяют переходные втулки.
Основное назначения системы смазки коробки скоростей и коробки подач сводится к уменьшению потерь мощности на трение, сохранению точности работы, предотвращению вибрации, снижению интенсивности износа трущихся поверхностей, а также к предохранению их от заедания, задирав и коррозии.
В качестве смазочных материалов для подшипников возможно применение масла индустриального 20 (веретенное 3) или турбинного 30 (турбинное УТ), т.к. диаметры валов под подшипники не превышают 60 мм, а число оборотов составляет 2000 мин-1.
В качестве смазочных материалов для зубчатых передач применяют жидкие минеральные масла. Выбор сорта минерального масла производится в зависимости от условий работы коробки скоростей и коробки подач, передаваемой мощности, окружной скорости в зацепление, а также температуры масла в картере коробок.
Также значение имеет вязкость, чем она меньше, тем выше окружная скорость т.к. в спроектированной коробке скоростей окружная скорость не превышает 2,5 м/с, то принимаем масло цилиндровое 24 (вискозин).
Кроме вязкости масла на выбор смазки зубчатых колёс большое влияние оказывает его маслянистость – способность образовывать на поверхности трение прочные абсорбированные плёнки с пониженным сопротивление сдвига.
Учёт маслянистости при выборе масла обеспечивает минимальный износ зубчатых передач, т.к. удельное давление при скорости 2,5-5 м/с составляет 1-5 кг/мм2, то выбранный сорт масла цилиндровое 24 (вискозин) удовлетворяет нашим условиям.
Все передачи и подшипники, расположенные в общем корпусе, целесообразно обслуживать от одно централизованной системы смазки, что позволяет применить один и тот же смазочный материл.
В спроектированном станке применяем картерную систему смазки, когда масло из общей ванны увлекается и разбрызгивается зубчатыми передачами, образующийся при этом туман смазывает размещённые внутри коробки подшипники и передачи. Кроме того, масло, стекая по стенкам корпуса, также попадает на подшипники качения. Зубчатое колесо, разбрызгивающее масло, не должно быть слишком глубоко погружено в ванну, т.к. излишне высокий уровень заливки масла приводит к потерям мощности и перегреву всей системы. Зубчатые цилиндрические колёса достаточно нагружать в масло наполовину высоты зуба.
Главным движение в станке является вращение шпинделя, которое он получает от электродвигателя мощностью №7 кВт через клиноременную передачу и коробку скоростей. Вращение шпинделя, с определённой частотой вращения, осуществляется за счёт переключения блоков зубчатых колёс при помощи двух рычагов. Осуществляется принцип управления с предварительным набором скоростей (преселективная система). Первый рычаг осуществляет передвижении первого блока колёс, второй рычаг – двух остальных. Исходя из этого, первый рычаг имеет три положения, второй четыре. И что бы получить необходимую частоту вращения шпинделя необходимо поставить рычаги в определённое положение.
Таблица 2. Управления коробкой скоростей.
Частота вращения шпинделя, об/мин |
Положение первого рычага | Положение второго рычага | Зацепление колёс |
1000 | I | I | 30/30→38/38→80/20 |
900 | I | II | 25/35→38/38→80/20 |
800 | I | II | 20/40→38/38→80/20 |
710 | I | IV | 30/30→19/53→80/20 |
630 | II | I | 25/35→19/53→80/20 |
560 | II | II | 20/40→19/53→80/20 |
450 | II | III | 30/30→38/38→20/80 |
355 | II | IV | 25/35→38/38→20/80 |
250 | III | I | 20/40→38/38→20/80 |
180 | III | II | 30/30→19/53→20/80 |
125 | III | III | 25/35→19/53→20/80 |
22,4 | III | IV | 20/40→19/53→20/80 |
По такому же принципу осуществляется переключения коробки подач. Она имеет один рычаг, который передвигает два зубчатых колёс.
Таблица 3. Управления коробкой подач.
Подача шпинделя, мм/мин |
Положение рычага | Зацепление колёс |
1,6 | I | 1 об.ш.→30/30→60/30→1/52→30/6 |
1,12 | II | 1 об.ш.→25/35→60/30→1/52→30/6 |
0,80 | III | 1 об.ш.→20/40→60/30→1/52→30/6 |
0,56 | IV | 1 об.ш.→30/30→30/60→1/52→30/6 |
0,40 | V | 1 об.ш.→25/35→30/60→1/52→30/6 |
0,28 | VI | 1 об.ш.→20/40→30/60→1/52→30/6 |
0,20 | VII | 1 об.ш.→30/30→19/76→1/52→30/6 |
0,14 | VIII | 1 об.ш.→25/35→19/76→1/52→30/6 |
0,1 | IX | 1 об.ш.→20/40→19/76→1/52→30/6 |
Перемещение шпинделя также можно осуществлять в ручную.
Вертикально-сверлильные станки классифицируются по основным размерам: наибольшему диаметру обрабатываемого отверстия D.
По точности различают станки нормальной точности – Н, повышенной точности – П, высокой точности – В, особо высокой точности – А, особо точные – С.
Станком-прототипом данного спроектированного станка является вертикально-сверлильный станок модели 2А150.
На спроектированном станке могут выполняться следующие операции:
• сверление глухих, сквозных и ступенчатых отверстий;
• зенкерование отверстий;
• развёртывание отверстий;
• нарезание внутренней резьбы метчиком;
1. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ по МРС, ч. I и II. Москва. Машиностроение. 1974 г.
2. Данилов В.А.”Методические указания к курсовому проекту по курсу МРС”, 1977 г.
3. Кузьмин”Конструирование деталей машин”
4. Государственный стандарт ЕСКД.
5. Свирщевский Ю.И.”Расчет и конструирование коробок скоростей и подач.” 1976 г.
6. Анурьев В.И.”Справочник конструктора-машиностроителя”. Москва. Машиностроение. 1974 г.
7. Кучер А.М.”МРС. Основы конструирования и расчет.”Ленинград. 1970 г.
8. Режимы резания металла. Справочник. Москва. 1972 г.