Разработка агрегатного станка для обработки детали «Корпус»

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерациии

Южно-Уральский Государственный Университет

Кафедра: Станки и инструмент

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу

Металлорежущие станки

Тема

Разработка агрегатного станка для обработки детали «Корпус»

Разработал: студент гр. ТМ-551

Высоцкий С.Ю.

Челябинск 2000

Техническое задание на курсовой проект

Содержание выполняемой работы на агрегатном станке:

1. Сверление отверстий:

4х отв. 13 мм. на l=57 мм.

4х отв. 4,5 мм. на l=20 мм.

2. Нарезание резьбы М50,5 на глубину 15 мм. в 4х отв.

Исходные данные:

Производство крупносерийное.

Точность станка нормальная.

Тип обрабатываемой детали КОРПУС.

Давление сжатого воздуха 4…6 атм.

Анализ технического задания /обоснование выбора агрегатного станка/

Необходимо разработать агрегатный станок для обработки детали КОРПУС.

Агрегатные станки наиболее удобно и рационально использовать в условиях серийного и массового производства при обработке деталей, имеющих значительное количество гладких, ступенчатых и резьбовых отверстий. Поэтому для обработки детали КОРПУС применяю агрегатный станок для выполнения операций :

Сверление 4х отверстий 13 мм. на l=57 мм.;

Сверление 4х отверстий 4,5 мм. на l=20 мм.;

Нарезание резьбы М50,5−7Н на l=15 мм.

Применяю четырехпозиционный агрегатный станок. На этом станке, кроме данной детали с заменой сверлильных и резьбонарезных головок, можно обрабатывать аналогичные детали других размеров.

Применение агрегатного станка при обработке детали КОРПУС обеспечивает:

Повышение производительности труда по сравнению с обработанной деталью на универсальном станке /одновременно обрабатывается три детали/.

Повышается качество обработки /обработка детали ведется при неизменном ее положении/.

Облегчение труда рабочих, т.к. требуется меньше переустановок детали.

Снижение себестоимости продукции.

Анализ технического задания на разработку и проектирование агрегатного станка

Технологический маршрут обработки детали:

000-заготовительная;

заготовка — штамповка;

00Б

0010 — токарная;

015 — фрезерная;

020 — фрезерная;

025 — фрезерная;

030 — сверлильная;

035 — сверлильная;

040 — сверлильная;

045 — резьбонарезная;

050 — контрольная.

Для агрегатной обработки выбираю операции: 035;040;045.

Сверление 4х отверстий 13 мм. на l=57 мм.;

Сверление 4х отверстий 4,5 мм. на l=20 мм.;

Нарезание резьбы в 4х отверстиях М50,5−7Н на l=15 мм.

Данную операцию можно выполнять на 4х позиционном агрегатном станке.

Поз I — загрузочная;

Поз II — сверление 4х отверстий 13 мм. на l=57 мм.;

Поз III — сверление 4х отверстий 4,5 мм. на l=20 мм.;

Поз IV — нарезание резьбы в 4х отверстиях М50,5−7Н на l=15 мм.

На Поз II — установлена вертикальная силовая головка;

На Поз III — установлена вертикальная силовая головка;

На Поз IV — установлена вертикальная силовая головка;

1. Технологическая компоновка станка

1.1 Обоснование схемы базирования и закрепление заготовки Выбор схемы базирования и закрепления детали на агрегатном станке определяется геометрической формой детали, расположением обрабатываемых поверхностей и их координатной увязкой между собой по отношению к необрабатываемым поверхностям. Учитывая сложность заготовки, возможность ее надежного закрепления и выбирают места ее прижима к базам.

При выборе баз необходимо пользоваться определенными правилами:

Выбранная схема базирования должна обеспечивать выполнение заданных размеровпри обработке, обеспечивать устойчивое и жесткое положение заготовки, обеспечивать условие неотрывности заготовки от опор после закрепления заготовки;

При установке заготовки на опоры не должен возникать опрокидывающий момент;

При выборе установочных элементов необходимо, чтобы они были жесткими, при закреплении;

Для уменьшения погрешности установки следует совмещать теднологические и измерительные базы.

Выбор технологической базы всегда связан с задачей достижения необходимой точности взаимного расположения поверхностей, поэтому технологическая база обрабатывается с точностью в 2…3 раза выше точности обрабатываемых поверхностей;

Выбранные технологические базы должны обеспечивать простую конструкцию приспособления при соблюдении вышеперечисленных требований.

1.2 Разработка схемы обработки

Для каждой поверхности при группе одинаковых поверхностей назначаем технологические переходы, последовательность их выполнения, определяем припуски на обработку, промежуточные размеры и допуски на них.

Технологический маршрут обработки детали КОРПУС следующий:

Сверление 4х отверстий 13 мм. на l=57 мм.;

Сверление 4х отверстий 4,5 мм. на l=20 мм.;

Нарезание резьбы в 4х отверстиях М50,5−7Н на l=15 мм.

Разработка схемы обработки Таблица 1

1.3 Выбор режущего инструмента

Выбор режущего инструмента, его вид, конструкции, размер в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качеством обрабатываемой поверхности заготовки.

При выборе режущего инструмента необходимо стремиться применять стандартный инструмент. Когда целесообразно следует применять специальный комбинированный инструмент, фасонный, позволяющий совмещать обработку нескольких поверхностей.

Правильный выбор режущего инструмента имеет большое значение для повышения производительности труда и снижения себестоимости обработки.

Материал детали КОРПУС На IIой позиции (Шпиндель № 1) применяем сверло 13 мм. из быстрорежущей стали Р6М5 — 4штуки.

На IIIей позиции (Шпиндель № 2) применяем сверло 4,5 мм из быстрорежущей стали Р6М5 — 4 шт.

На IVой позиции (Шпиндель № 3) применяем метчик М50,5 из быстрорежущей стали Р6М5 — 4 шт.

1.4 Структура технологической компоновки агрегатного станка для обработки детали КОРПУС

Таблица 2

2. Расчет режимов резания, силовых параметров и нормирования

заготовка режим силовой узел

2.1 Сверление 4х отверстий 13 мм. на l=57 мм.

Длина рабочего хода конструкции

Назначаем подачу на один сторон шпиндель

Глубину резания

Стойкость сверла

Скорость резания

Определяем обороты шпинделя станка

Принимаю обороты шпинделя ng=355 об/мин;

Действительная скорость резания

Определяем осевую силу

Мощность резания

Крутящий момент

Машинное время

2.2 Сверление отверстия 4,5 l=20мм.

Длина рабочего хода инструмента

Назначаем подачу на один оборот шпинделя

Глубина резания

Стойкость сверла

Скорость резания

Определяем обороты шпинделя станка

Принимаем обороты шпинделя

Действительная скорость резания

Определяем осевую силу

Мощность резания

Крутящий момент

Машинное время

Нарезание резьбы нарезание резьбы в 4х отверстиях М50,5−7Н на l=15 мм

Длина рабочего хода инструмента ;

Подача Р — шаг резьбы;

Глубина резания

Стойкость метчика

Скорость резания

Определяем обороты шпинделя станка

Принимаю

Действительная скорость резания

Крутящий момент

Мощность резания

Основное время

2.4 Нормирование операций Определяем штучное время на самом продолжительном технологическом переходе

Тц = время цикла;

Ту = время на установку;

То=0, т.к.время на установку перекрывается машинным временем Тg = 0,2мин — дополнительное время.

Определяем штучную производительность станка шт/час;

Кп — коэффициент загрузки (использование) станка Кп = 0,7…0,9; Принимаем Кп=0,8.

Тшт — штучное время, за которое станок сделает одну единицу детали

Данные по расчету режимов резания сведем в таблицу № 3.

Сводная таблица по расчету режимов резания Таблица № 3

3. Разработка конструктивной компановки станка Основными агрегатами, предопределяющими эффективность работы агрегатных станков, являются силовые узлы, обеспечивающие рабочие и установочные перемещения рабочих инструментов.

Основными требованиями, характеризующими использованиясиловых узлов являются: соответствие технологическому назначению, необходимая степень универсальности и переналаживаемости для агрегатовобеспечение требуемых режимов резания, обеспечение удобства и минимум трудоемкости регулирования для переналаживаемых агрегатов, соответствие установленной мощности, режимов резания, обеспечение необходимой производительности, полная автоматизация цикла, высокая надежность, соответствие требованиям техники безопасности.

1. Принимаем силовые головки типа: 1УХ4035;

Их использую для компановки с вертикальными и горизонтальными шпинделями.

Техническая характеристика силовой головки 1УХ4035.

Класс точности н, п;

Мощность электродвигателя, кВт 1,1…3,0;

Максимальный ход пиноли, м 83;

Максимальная осевая сила, Н с обгонной муфтой 3500

без обгонной муфты 4000;

Пределы пода на обороты шпинделя, мм/об 0,005…1,785;

Осевая, н/м 25 000;

Условный диаметр сверления по стали (= 600…700 Мпа), 16;

Частота вращения шпинделя, мин-1 72…3170;

с зубчатым приводом 72…3170;

с ременным приводом 355…3980;

продолжительность цикла работы, с 5…460;

Нестабильность реверсирования шпинделя при нарезании резьбы, мм 0,2;

Нестабильность остановки шпинделя в крайнем положении, мм 0,015;

Максимальный крутящий момент, нмм для шпинделя 70 000;

для приводного вала 27 000;

Габаритные размеры с направляющей плитой, мм с зубчатым приводом 980 250 425;

с ременным приводом 685 250 708;

Силовая головка является самостоятельным узлом станка и предназначена для вращения рабочих шпинделейи осуществления продольной подачи инструмента.

2. Многопозиционные поворотные столы

Предназначены для транспортирования обрабатываемых заготовок между рабочими позициями станка и точной фиксации их относительно заранее установленных в этих позициях режущих инструментов.

Применяем поворотный стол с электромеханическим приводом мальтийским механизмом поворота внутреннего зацепления.

Принимаю стол модели УХ2035П.

Основные параметры поворотного стола:

Диаметр планшайбы, мм 630;

Наибольшая масса устанавливаемых

приспособлений, кг 400;

Число позиций 2…12;

Время поворота на одну позицию Угловая 10;

Линейная 0,012;

Станина предназначена для компановки на ней многопозиционных штапмов.

Применяем круглую станину модели: 2УХ1232;

Стойки предназначены для установки в вертикальном положении головок с выдвинутой пинолью. Принимаем модель типа: 1УХ1535.010.

4. Проектирование специальных узлов станка

4.1 Устройство 4х шпиндельной головки

Для одновременного сверления 4х отверстий 13 мм., в детали КОРПУС применяю 4х шпиндельную сверлильную головку. Головка крепится в шпинделе силовой головки агрегатного станка.

Принцип 4х шпиндельной сверлильной головки следующий: вращение от шпинделя силовой головки передается на хвостовик центрального (ведущего) шпинделя головки.

В отверстиях рабочих шпинделей установлены подвижные шпиндели, имеющие конические отверстия, в которые устанавливаются режущие инструменты — сверла для обработки отверстий.

Данные шпиндели могут выдвигаться в осевом напряплении, что необходимо при наладке станка.

4.2 Кинематический расчет шпиндельной сверлильной головки Кинематический расчет 4х шпиндельной головки, заключается в определении диаметра тела зубьев и модуля при заданных значениях межцентрового расстояния .

Конструктивно применимо:

где d1 — делительный диаметр центральной шестеренки;

d2 — делительный диаметр рабочих шестеренок.

Нормальный модуль зацепления рекомендутся принимать в пределах:

при твердости зубьев

Принимаю m=2мм по ГОСТ 9563–80;

Ведущая шестерня — 1

Делительный диаметр d1=50мм; m=2,0 мм; число зубьев

Внутренний диаметр

Наружный диаметр

Ведомая шестерня Делительный диаметр

Число зубьев

Внутренний диаметр

Наружный диаметр

Определяем передаточное число зубьев

Число оборотов рабочих шпинделей n=355мин-1;

Число оборотов шпинделя силовой головки

4.3 Расчет шпинделей 4х шпиндельной головки.

Исходные данные:

где — КПД головки

цп — КПД цилиндрической пары =0,98;

п — КПД пары подшипников = 0,99;

п — кол-во пар зубчатых колес п=4;

к — кол-во пар подшипников к=5;

Определяем силы действующие в зацеплении

радиальные силы

Определяем диаметр вала в зоне установки подшипников Ведущий шпиндель

где []кр — кривая прочности при кручении

— показатель степени, для конических подшипников = 0,3;

цилиндрических = 3;

Принимаем dп2=30мм;

Диаметр вала под шестерню dк=30мм;

Подшипник типа 206 ГОСТ 8338–75

d=30мм; D=62мм; В=16мм; С=11,5 мм;

Принимаем dп1=30мм;

dk1=30 мм;

Подшипник ГОСТ 8338–75 типа 206

d=30мм; D=62мм; В=16мм; С=19,5 мм;

Расчет ведущего шпинделя головки Определяем реакции от силы Fz2.

Определяем опорные реакции от силы Ft2

Суммарные опорные реакции

4.4 Расчет ведущего вала на статическую прочность Определяем моменты, действующие в наиболее опасном сечении шпинделя.

Суммарный изгибающий момент

Находим действительные значения эквивалентного напряжения в опасном сечении.

где [] - предел прочности =78,5 Мпа.

Проверка необходимости, расчет шпинделя на выносливость.

где — фактор выносливости;

-1 — предел выносливости при изгибе;

Материал шпинделя сталь 45 в=850 Мпа;

К — коэффициент концентрации напряжений К=1,65;

N — запас прочности n1,5; принимаю n=2,0;

Поэтому уточненного расчета на выносливость не требуется.

4.5 Проверка работоспособности подшипников качения по динамической грузоподъемности

Подшипники пар, А и В воспринимают внешнюю нагрузку FRa=RA=1545н; FRb=Rb=1545н;

Эквивалентная динамическая нагрузка для вида:

К=1,0; y=0; V=1 (вращается внутреннее кольцо);

К — коэффициент безопасности = 1,2…1,3;

Kt — температурный коэф. при t100С; Kt=1.0;

Динамическая грузоподъемность подшипника.

— числовой коэф. для роликовых подшипников = 0,3; для шаровых = 3;

Lh — срок службы подшипников Lh=20 000…36 000час.;

Условие подбора выполняется.

4.6 Проверка работоспособности шпоночного соединения Для соединения ведомого вала шпинделя с ведомой применяю призматическую шпонку с закругленными краями по ГОСТ 23 360–78. Для вала диаметром d=30 мм размеры шпонки: b=8 мм; h=7 мм; t1=4.0 мм; lшп=30 мм.

Основным уравнением расчета шпоночных соединений является проверка работоспособности на смятие.

где Т2 — предельный вращающий момент на смятие, нм;

dв — диаметр вала, мм;

lp;h;t;b — размеры шпонки;

[]см — предел прочности шпонки на смятие. Для стали 45 с пермализацией []см = 100Кпа.

Условие прочности выполняется Шпонка bhl=8720 ГОСТ 23 360–78

Система управления агрегатного станка

Агрегатные станки представляют собой сложные машины, состоящие из большого числа унифицированных и оригинальных агрегатов имеющие между собой электрические, пневматические, гидравлические связи, обеспечивающие управление этими узлами и их правильное функционирование.

Указанные связи в числе с аппаратами, вырабатывающими, передающими или преобразующими сигналы управления, и исполнительными механизмами образуют систему управления механизмов и устройств агрегатного станка возможна только при рациональной системе управления.

Основной частью этой системы является электрическая система. Этому способствует относительная прочность и универсальность, гибкость электрических средств управления. В агрегатных станках электрическая система управления дополняется пневматической или гидравлической системами. Большинство пневматических и гидравлических устройств также управляются электрическими аппаратами (электромагнитами). В некоторых случаях в агрегатных станках присутствуют и взаимодействуют все три системы. Высокая производительность агрегатных станков требует большего числа переключений аппратов и, чтобы оьеспечить надежную работу станка они должны иметь необходимое быстродействиеи обеспечивать требуемую частоту срабатывания. Система пневмопривода применяется для зажима заготовки, разгрузки и прижима планшайбы и для вспомогательных перемещений. В агрегатных станках пневматика применяется не только в силовых цепях, но и в системах управления, например, для контроля целостности режущего инструмента.

Гидропривод в агрегатных станках обеспечивает возможность бесступенчатого регулирования скорости подачи и осевой силы на шпиндель, а также зажимных приспособлений и управления работой станка.

6. Вспомогательные механизмы агрегатного станка

В агрегатных станках кроме системы управления имеются и другие, вспомогательные системы.

1. Система смазки. В агрегатных станках применяется комбинированная система смазки: индивидуальная смазка агрегатов, централизованная импульсная система направляющих многошпиндельных насадок, кондукторов, направляющих силовых столов.

Система смазки агрегатного станка состоит из бака, плоской установки, фильтров, трубопроводов с кранами, клапанов и других элементов.

2. Система охлаждения должна обеспечивать подачу смазочно-охлаждающей жадкости (СОЖ) по всем режущим инструментам одновременно в количестве необходимом для данного инструмента и соответствующего качества.

Объем бака СОЖ должен обеспечивать не менее чем пятиминутную работу насосов.

СОЖ выбирается в зависимости материала детали, способа, вида и режимов резания.

Наиболее универсальным является эмульсия «Укринол — 1», применяемый при обработки деталей из сталей и чугуна.

3. Система удаления стружки. Своевременное удаление стружки из зоны резания улучшает условия резания, уменьшает вероятность поломки инструмента и выхода бракованных деталей.

Надежное удаление мелкой стружки и металлической пыли из базирующих, зажимных и других устройств способствует повышению точности обработки и предупреждает износ рабочих поверхностей станка.

Стружка из несквозных отверстий удаляется выдуванием сжатым воздухом. Уборка стружки предусматриват: удаление стружки из зоны резания; транспортирование в цеховые приемники; очистка от СОЖ и шлака, переработку в брикеты, удовные для перевозки и переработки.

7. Техника безопасности при работе на агрегатном станке.

При работе на агрегатных станках во избежании несчастных случаевнеобходимо строго соблюдать правила техники безопасности труда.

Прежде чем приступить к работе, налачики, операторы, слесари, электромонтерыи другие рабочие должны пройти обучение требованиям безопасности трудасогласно ГОСТ 12.004−79.

Все рабочие должны проходить производственный инструктаж безопасности труда через каждую 1…4 недели в зависимости от специальности.

Правила безопасности труда делятся на общие для всех работающих специально составленные применительно к каждой группе специальностей.

Специальные требования к безопасности труда работающих на агрегатных станках. Во время работы не наклоняться близко к шпинделю и режущему инструменту. Надежно устанавливать обрабатываемую заготовку в приспособлении, чтобы была исключена возможность ее вылета во время обработки.

Не применять при работе приспособлений с выступающими стопорными винтами, болтами. Если есть выступающие части необходимо их оградить.

Обрабатываемые заготовки, приспособления надежно крепить на станине или столе станка.

При установке режущих инструментов следить за надежностью и прочностью их крепления и правильности центровки.

Установку инструментов производить при полной установке станка. При смене инструментов опустить шпиндель. Мену инструментов при работе станка допустимо производить только при наличии быстросменного патрона. Не пользоваться инструментом с изношенными конусными хвостовиками.

При установки в шпиндель сверла, развертки, зенкера и других инструментов с конусными хвостовиками остерегаться пореза рук о режущую кромку инструмента.

В случае поломки инструмента, немедленно выключить станок. При обработки на станке хрупких материалов если нет на станке защитныхустройств от стружки, надевать защитные очки или предохранительный щиток из прозрачного материала.

Удалять стружку с детали или стола только тогда когда станок выключен. При сверлении отверстий в вязких материалах применять сверла со стружко-дробящими канавками.

Не останавливать включенный станок нажатием руки на шпиндель.

Не прикасаться к сверлу или другому инструменту до полной остановки станка.

Проектирование агрегатных станков. Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию. П. Г. Мазеин, Челябинск, ЧГТУ, 1991,163стр.

Узлы и оснастка агрегатных станка. Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию. П. Г. Мазеин, Челябинск, ЧГТУ, 1993,86стр.

Агрегатные станки средних и малых размеров. Ю. В. Тимофеев и др., М., Машиностроение., 1985.

Приспособления для металлорежущих станков. А. К. Горошкин., М., Машиностроение., 1979.

Конструкция агрегатных станков. А. И. Дащенко и др. В.ш., 1982.

Наладка агрегатных станков. А. И. Дащенко и др. В.ш., 1982.

Справочник технолога-машиностроителя. 2х под ред. А. Г. Косиловой М., Машиностроение, 1985.

СТП ЧПИ 03−85; 04−85. Стандарт предприятия. Курсовые и дипломные проекты. Челябинск ЧПИ, 1976.

Основы конструирования приспособлений. В. С. Корсаков М., Машиностроение, 1988.

Режимы резания металлов. Справочник. Под ред. Ю. В. Барановского М., Машиностроение, 1972.

.ur