Станок фрезерный широкоугольный

деталь_9.dwg

Неуказанные предельные отклонения по ГОСТ 6033-80
Т3.МРС.08.18.00.01.000

Шпиндель_9.dwg

Фрез гол 1111_9.dwg

ТЗ.МРС.08.23.00.00.000.СБ
ТЗ.МРС.08.23.00.00.001
ТЗ.МРС.08.23.00.00.002
ТЗ.МРС.08.23.00.00.003.
ТЗ.МРС.08.23.00.00.004
ТЗ.МРС.08.23.00.00.005
ТЗ.МРС.08.23.00.00.006
ТЗ.МРС.08.23.00.00.007
ТЗ.МРС.08.23.00.00.008
ТЗ.МРС.08.23.00.00.009
ТЗ.МРС.08.23.00.00.010
ТЗ.МРС.08.23.00.00.011
ТЗ.МРС.08.23.00.00.012
ТЗ.МРС.08.23.00.00.013
Винт М6х23 ГОСТ 1491-80
Винт М8х35 ГОСТ 1491-80
Винт М10х1х45 ГОСТ 1491-80
Гайка М40 ГОСТ 2526-70
Гайка М8 ГОСТ 11871-88
Мaнжета 1-62х54 ГОСТ 14896-84
Подшипник 236000К ГОСТ 832-78
Подшипник 366000 ГОСТ 832-78

Вид общий.dwg

Т3.МРС.08.23.00.00.000 ВО
широкоуниверсальный.
Технические характеристики.
Размеры рабочей поверхности основного
Частота вращения шпинделя
Высота центров делительной
Частота вращения быстроходной
Мощность электродвигателя
привода главного движения
Технические требования
Срок службы станка до 1 капитального ремонта
при 2-х сменной работе не менее 6 лет.
Кнопка "Пуск" углублена на 8 мм
приподнятый не менее 5 мм
краями не менее 60 мм.
Движение столов и супортов на всех режимах и
рабочих скоростях должно быть без рывков.
Станок относится к классу точности Н
допустимая перегрузка не более номинальной
мощности привода в течение 15 сменного
Направляющие должны иметь тьвёрдость не
Класс прочности бетона для фундамента не
менее В15 по ГОСТ 18105-86
соединений и уплотнения не допускается.
Осевой люфтшпинделя при нагрузке 625Н не
Резурс точности станка 18500

кинематика_9.dwg

ТЗ.МРС.08.19.00.00.000.КЗ
широкоуниверсальный.
хема кинематическая

Курсовая по МРС.doc

По дисциплине «Металлорежущие станки»
Пояснительная записка
Техническое задание .3
Фрагментальный бизнес план .6
Патентно-лицензионный обзор ..8
Технологическая часть ..16
Системный анализ и выбор прототипа станка 16
Определение класса точности станка ..17
Расчёт режимов резания 19
Выбор марки двигателя .20
Выбор фрезы для обработки заданной поверхности ..21
Структурная схема ТП ..22
Конструкторская часть ..24
1. Компоновка конструктивной проработки и описания станка ..24
2. Кинематический расчёт 24
3. Анализ и расчёт механизма главного движения 25
4. Выбор подшипников 26
5. Формирование посадок и определение допусков на размер 27
6. Определение эксцентриситета 28
7. Расчёт времени безотказной работы станка 28
8 Техника безопасности 29
9. Описание сборочного чертежа фрезерной головки 29
Исследовательская часть .31
1 исследование технического уровня .31
2 Блок-схема динамического расчёта .35
3. Динамический расчёт. .36
Список используемой литературы .39
Федеральное агентство образования Российской Федерации
Сибирский государственный аэрокосмический университет
им. академика М.Ф. Решетнева
на разработку курсового проекта по дисциплине
“Металлорежущие станки”
студенту группы Т- 42 АКФ Бугров А. А.
Разработка специального фрезерного широкоуниверсального станка С №23
Комплексная деталь Т3.МРС.08.18.00.001. Программа - 100.000
РТМ: ГОСТ 8 ГОСТ7035 ГОСТ7599 ГОСТ12.1.012 НТиЖ типовые режимы и припуски КИМ=046
Справочные: станок 676П
Пояснительная записка: Титул аннотация введение информационно-поисковая часть технологическая часть конструктивная часть научно-исследовательская работа заключение.
Чертежи: ВО СБ РЧ НИР спецификация.
Шифр проекта ТЗ.МРС.08.23.00.00.000
Дата выдачи: 2 сентября 2007г.
День защиты: 21 мая 2008г.
Руководитель проекта - Е.В. Раменская
Даны теоретические и экономические обоснования конструкторско-технологические разработкипосозданию металлообрабатывающего оборудования типа М.08.23.00.00.000.
Могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства имеющих основные и вспомогательные цеха по обработке металлов. Экономический эффект миллион рублей.
Записка табл. ист. черт.
There are given theoretical and economical grounded engineering-technological development for design metal working equipment type M.08.23.00.00.000.
It can be used in different broacher of national economy producing and service shop for working of metal and arborous materials. Rated economical effect is million rubles.
Note tables source drawings .
Металлорежущий станок и станочный модуль являются основой для построения современных технологических систем и производств.
Трудно представить себе более разнообразные машины по размерам конструктивному оформлению техническим характеристикам и принципам действия чем металлорежущие станки. При их создании используются все достижения машинно - и приборостроение электротехники и электроники автоматики и информатики.
Постоянный поиск новых решений для достижения позиционности производительности надежности экономичности и других требований приводят к частой смене моделей станков к непрерывному появлению конкурирующих конструкций.
Станкостроение базовая отрасль машиностроения.
Металлообрабатывающее образование определяет производственно-технический и экономический потенциал машиностроительного комплекса.
Станки машины и оснасткапроизводимые станкостроением составляют
примерно 60% активной части промышленно-производственных фондов машиностроения.
Недооценка необходимости опережающего развития станкостроения ведет к низкому уровню производительности труда. Неудовлетворительному качеству продукции дефицит рабочей силы медленного темпа обновления продукции и ее высокой стоимости. Поэтому создатели новой техники должны использовать все достижения науки о станках минимизировать тенденции развития станкостроения широко применять автоматизированные методы расчета и проектирования владеть методами позволяющими принимать правильные решения для достижения проставленных целей и использовать накопленный опыт оперативно применять справочные материалы и стандарты находить оптимальные пути для достижения высших технических характеристик создаваемых моделей станков и в первую очередь их качества надежности и производительности при наименьших затратах времени и рациональном использовании средств.
Для достижения цели курсовой работы необходимо выполнить исследовательскую конструкторскую и технологическую части.
Бизнес-план научно-технического проекта
Наименование проекта: разработка специального оборудования для фрезерования деталей АКТ. Краткое наименование организации: ТМС СибГАУ гр. Т42.
Основные технические параметры: габариты станка в пределах 1285х1215х1780 мощность привода 3 кВт.
Назначение НТП: вертикально-фрезерный станок для производства изделий АКТ. Потребители НТП: металлообрабатывающая промышленность.
Оценка создаваемого НТП: НТП как создаваемое целое представляющее улучшенную технологию изготовления деталей в мелкосерийном производстве с использованием ресурсосберегающих способов резания металлов.
Форма реализации НТП: Реализация в виде товарного изделия услуги в освоении технологии силового резания монтажа и запуска в производство.
Состояние работ по проекту: имеется тех.документация для опытного образца степень технологической проработки: имеется по режимам резания мощности приводов жесткости.
Технико-экономическое обоснование проекта.
Цели и задачи проекта:
Разработка конструкторской документации и технических требований станка для фрезерования разработка чертежей ВО СБ РЧ освоение выпуска фрезерных станков.
Реализация проекта производится кафедрой ТМС.
Генеральная цель проекта – изготовление и внедрение станков.
Характеристика: Станок отвечающий предъявляемым требованиям позволяющим быть конкурентоспособным аналогичным моделям производства.
Ожидаемый результат: документальное обеспечение изготовления и внедрение станка новой модификации.
Организационная форма реализации проекта: Демонстрация на региональных выставках; изготовление и распространение рекламных проспектов с описанием технических характеристик станка.
Прогноз платежеспособного спроса
Рынки сбыта: Машиностроительная техника автомобильная промышленность.
Динамика спроса: круглогодичная – постоянная. При реализации проекта ресурсные затраты учитывают согласно финансовому плану.
Эффективность предпринимательского проекта
Социальная эффективность: развитие технологий и общества.
Анализ долговременных последствий проекта: увеличение сбыта станков; улучшение технических характеристик станка.
Неблагоприятные последствия: изготовления специализированных станков с ограниченным спектром действий.
Патентно-лицензионный обзор.
Виды работ по патентным исследованиям
Формирование плана исследования
Серийное производство
Прогноз развития техники перспективы планирования
Обоснование заявки на разработку техники планирования
Выбор направления НиР
Теор. и экспермент. НиР
Обобщение и оценка результатов НиР
Разработка проектной документации
Разработка рабочей документации и испытание опытных образцов
Постановка на производство
Аттестация продукции
Экспорт продажа изделий
Снять с производства
Исследование технического уровня обоснование техуровня
Анализ научно-технической деятельности ведущих фирм
Анализ тенденций развития вида техники
Анализ патентолицен-
зионной деятельности фирм мира на рынке
Техникоэкономический анализ изобретения
Исследование новизны разработанного объекта
Обоснование правовой защиты продажа лицензий
Патентное исследование.
по данным на 07.04.2008 - действует
(11) Номер публикации
(19) Страна публикации
(24)начала отсчета срока действия патента
(516) Номер редакции МПК
(51) Основной индекс МПК
(56) Список документов цитированных в отчете о поиске
Политехнический словарь. Изд. 2-е. - М.: Советская энциклопедия 1980 с.571. SU 1117146 А 07.10.1984. SU 1323326 A1 15.07.1987. SU 1627370 A1 15.02.1991.
Сарветкин В.А. (RU)
Ковалевский И.В. (RU)
(73) Патентообладатель(и)
Ростовский вертолетный производственный комплекс - Открытое акционерное общество "Роствертол" (ОАО "Роствертол") (RU)
Изобретение относится к области станкостроения обработке длинномерных или коротких деталей. Станок содержит станину для закрепления обрабатываемой детали и фрезерного модуля с фрезой размещенного на суппорте имеющем возможность перемещения вдоль и поперек обрабатываемой детали. Для повышения точности обработки за счет уменьшения влияния сил резания на обрабатываемую деталь поглощения возникающих в системе температурных напряжений и обеспечения высоких параметров микронеровностей на станине размещены роликовые упоры для установки изготовленной из упругого материала рабочей оболочки с заформованной в нее обрабатываемой деталью. Во фрезерном модуле по обе стороны фрезы размещены регулируемые по высоте опорные лыжи находящиеся в контакте с упругими опорными площадками рабочей оболочки детали. Фрезерный модуль закреплен на одном конце штанги качающейся в шарнирной опоре суппорта а на втором конце штанги установлен противовес на регулируемом от опоры расстоянии. 1 ил.
“Станок специальный фрезерный ФБ-02” Руководство по эксплуатации 34892 РЭ “НПО “Экспериментальный завод” г.Реж 1998. SU 471957 А 10.09.1975. RU 2201318 С2 27.03.2003. US 3559530 A 02.02.1971.
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Экспериментальный завод" (ООО "НПО "Экспериментальный завод") (RU)
Изобретение относится к области станкостроения ремонту буксовых проемов рамы боковой тележки грузового вагона в условиях вагонного депо. Станок содержит станину с горизонтальными направляющими раму жестко соединенную со станиной ползун со шпиндельной головкой в которой вертикально установлен шпиндель с фрезой привод станка привод вертикальной фрезы и устройство для позиционирования с прижимами для фиксации обрабатываемого изделия установленное на раме. Для повышения производительности шпиндельная головка дополнительно снабжена двумя параллельными горизонтальными шпинделями с приводом причем на каждом горизонтальном шпинделе с противоположных сторон ползуна установлено по одной фрезе.
SU 1490819 A1 07.07.1986. SU 509353 А 06.05.1976. SU 560706 А 09.09.1977. SU 1013128 А 05.04.1983. US 3543635 А 01.12.1970.
Милехин Евгений Степанович (RU)
Еремин Николай Владимирович (RU)
Коротков Анатолий Николаевич (RU)
Кирилин Александр Николаевич (RU)
Родин Николай Петрович (RU)
Иванова Людмила Васильевна (RU)
Кузов Вячеслав Александрович (RU)
7018 Москва 3-й пр-д Марьиной рощи 40 ГП "НПО"ТЕХНОМАШ" отд.803 пат.пов. А.В. Корнилову рег.№ 213
Изобретение относится к области обработки металлов резанием изготовлению корпусных деталей малой жесткости например с ячеистым фоном. Станок содержит две станины на одной из которых с возможностью осевого перемещения и поворота смонтирован инструментальный блок выполненный в виде двух пар разнонаправленных активной и пассивной скоб на консолях каждой из которых друг напротив друга смонтированы фрезерные головки и опоры слежения а на второй станине с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном направлению перемещения инструментального блока - приспособление для установки подлежащей обработке детали ее вращения и поворота относительно вертикальной оси. Для повышения производительности обработки за счет увеличения виброустойчивости консоли пассивных скоб соединены демпфирующими устройствами. Каждое демпфирующее устройство может быть выполнено в виде двух втулок с отбортовками по одному из их торцов стакана имеющего по торцам отбортовки причем стакан с возможностью перемещения размещен на втулках а между отбортовками каждой втулки и стакана размещены упругие элементы. При этом стакан соединен с втулками крепежными элементами установленными на стакане и проходящими через пазы выполненные во втулках. В каждой втулке демпфирующего устройства может быть установлена оправка одна из которых зафиксирована в инструментальном шпинделе а другая - в гнезде размещения опоры слежения. 2 з.п. ф-лы 4 ил.
ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК
по данным на 07.04.2008 - может прекратить свое действие
(43)публикации заявки
ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК
SU 644620 А 30.01.1979. SU 677915 А 05.08.1979.
Государственное унитарное предприятие МПС РФ Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт"
4005 г.Омск ая 3919 ГУП Центр "Транспорт" МПС РФ
Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для обработки внутренних кромок оконных рам железнодорожных пассажирских вагонов. Станок содержит захваты заготовки суппорт установленный на направляющих станины шпиндельную головку сочлененную с первым приводом сменный фасонный копир с эквидистантными направляющими поверхностями ролики и второй привод. Станок позволяет получить гладкую поверхность обработки точность и эстетичность переходов от одного к другому сочленяемым брускам рамных изделий что проявляется при изготовлении фасонных рам окон витрин или картин. 1 з.п.ф-лы 1 ил.
Забайкальская железная дорога
Фрезерный станок содержащий шпиндельную головку закрепленную в верхней части станины с возможностью вертикального перемещения и рабочий стол установленный в направляющих станины подвижно в горизонтальном направлении относительно шпиндельной головки и несущий предметную плиту установленную с опорой на стол и с возможностью углового поворота отличающийся тем что предметная плита выполнена вытянутой прямоугольной формы с размерами не менее размеров обрабатываемого изделия типа крестовины железнодорожного стрелочного перевода и установлена на рабочем столе посредством оси расположенной в математическом центре обрабатываемого изделия и закрепленной в корпусе рабочего стола посредством ходового винта с возможностью перемещения по линии перпендикулярной его продольной оси при этом предметная плита снабжена элементами позиционирования обрабатываемой крестовины железнодорожного стрелочного перевода относительно ее математического центра.
Фрезерный станок по п. 1 отличающийся тем что позиционирующий элемент выполнен в виде Т-образного упора и расположенной на его шейке прижимной планки закрепленных общим болтом который расположен в продольном сквозном пазу выполненном в предметной плите по ее продольной оси симметрии и установлен по одной из рисок нанесенных на предметной плите относительно математического центра.
Технологическая часть
1 Системный анализ аналогов и выбор прототипа
[11]Для анализа и выбора прототипа берём станки: 6712В 6712П 6Б75В 6Б75ВФ1 676П 6Б76ПФ2
Для того чтобы станок обладал высокими техническими характеристиками необходимо чтобы его показатели качества (индекс точности радиальное биение шпинделя виброскорость и др.) находились в требуемых пределах в течении всего периода эксплуатации и обеспечивали изготовление продукции заданной точности. Поэтому необходимо оценить начальные (статические) показатели качества станков.
Размер рабочей поверхности стола
Наибольшие перемещения:
Гильзы вертикальной головки
Наибольший угол поворота вертикальной головки°
Расстояние до рабочей поверхности горизонтального стола:
-От оси горизонтального шпинделя
-От торца вертикалього шпинделя
Частота вращения шпинделей обмин:
Продольная поперечная и вертикальные подачи с бесступенчатым регулированием мммин
Скорость быстрого перемещения стола и шпиндельной бабки мммин
Размеры рабочей поверхности углового универсального стола
Диаметр рабочей поверхности круглого стола
Высота центров делительной головки
Частота вращения быстроходной головки обмин
Наибольшее перемещение резца подрезной головки
Число двойных ходов в минуту долбёжной головки
Наибольшая длина нарезаемой спирали спирально-фрезерным приспособлением
Мощность электродвигателя привода главного движения кВт
Для сравнения станков используются такие важные параметры как: частота вращения шпинделя мощность электродвигателя главного движения ресурс точности – время в течении которого станок сможет поддерживать необходимую точность без настройки; и другие параметры. Сравнивая параметры предложенных станков с нашим станком делаем выводы о пригодности станка 676П по выбранным параметрам сравнения.
2. Определение класса точности станка
[8]Требуемый класс точности МРС для обработки деталей заданной точности принимается на основании расчетов и анализа.
Первый параметр R рассчитывается по данным рабочего чертежа по наиболее точному размеру и качеству поверхности.
где - шероховатость детали
- допуск на размер определяем по наиболее точному размеру и качеству поверхности определяем для размера 30Н7
сравниваем с табличным ближайшим для соответствующего класса точности станка по таблице 2
Принимаем класс точности станка – Н
Определяем значение радиального биения для шпинделя
3. Расчет режимов резания
Расчет силы резания[11]:
B=5 мм( полный съём достигается за 4 прохода по 5 мм)
Поправочный коэфициент kmp для стали учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости:
Значение коэфициента Ср и показателей степени в формуле окружной силы Рz при фрезировании.
Обработка конструкционной углеродистой стали концевой фрезой из твёрдосплавной стали.
Cp =125; y=075; u=1; q=073; w=-013
Скорость резания[11]:
Значение коэфициента Сv и показателей степени в формуле скорости резания при фрезировании. Обработка конструкционной углеродистой стали концевой фрезой из Т15К6:
Сv =234 q=044 x=024 y=026 u=01 p=013 m=037
Поправочный коэффициент учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резание:
Поправочный коэффициент учитывающий влияние состояние поверхности заготовки на скорость резания:
KПV =1 (поверхность заготовки без корки)
Попровочный коэфициент учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания:
KИV =1(конструкционной углеродистой стали материал инструмента Т15К6)
Период стойкост Т=100мин( концевая фреза диаметром 30мм)
Ширина фрезирования:
Глубина фрезирования:
Мощность резания[11]:
Nрез =РZ V=1126 193 =2173Вт=2173кВт
Приведенная мощность:
Определение КПД[12]:
Подшипники (7) – 0.98
Зубчатые конические передачи (1) – 0.97
Зубчатые цилиндрические передачи (5) – 0.98
Ременные передачи (1) – 0.96
4. Выбор марки двигателя.
По приведенной мощности выбираем двигатель 5А100S4У3 [12].
P =3кВт n=1500обмин
nа= = (1-s)= (1-004)=1440 обмин
Габаритные размерымм
Установочно- присоединительные размеры мм
[11]Концевая фреза ГОСТ 17026 – 71
Главный центральный момент инерции фрезы усиленного сечения
Ima Imax=00358*=28998 Hм
Im Imin=00062*=5022Нм
Главный центральный момент инерции фрезы нормального сечения
Ima Imax=00338*=27378 Нм
Im Imin=00039*=3159 Нм
F=038; F=038*=342мм2
Расчет критической силы по Эйлеру
-коэффициент приложения нагрузки в зависимости от того как ведет себя фреза
Pкр для усиленного сечения
Pкр для нормального сечения
i-радиус инерции фрезы
Для усиленного сечения
Для нормального сечения
Гибкость фрезы для усиленного сечения
Гибкость фрезы для нормального сечения при =2
λ60 необходимо произвести расчет фрезы на прочность
для усиленного сечения
Для твёрдосплавных сталей []=1800Нмм2 рассматривая значения полученные для описываемого инструмента видим что меньше [] как для усиленного сечения так и для нормального сечения следовательно данная фреза выдержит нагрузку и нам подходит.
6. Структурная схема технологического процесса
[813] По ГОСТ 7599–82Е пункт 2.2 предусмотрено ужесточение сдаточных норм на 40% на заводе изготовителе для повышения конкурентоспособности
где - отклонение температуры участка;
кВт - мощность механизма главного движения;
75 обмин – частота вращения шпинделя
Рисунок 2. Структурная схема технологического процесса
Конструкторская часть
1 Компоновка. Конструктивные проработки
[5] Компоновка – это составление целого механизма из множества узлов для координации движений формообразования и контроля.
Компоновки станков бывают: горизонтальные вертикальные комбинированные звёздообразные.
Существует единая система координат по ISO 841–74 в которой ось Z – ось вращения инструмента ось Х – всегда горизонтальная ось Y – взаимосвязана с X и Z.
Базовая компоновка широкоуниверсального фрезерного станка выбрана на основе конструкторского опыта как наиболее рациональная для данного типа МРС и определяется в основном компоновкой прототипа.
Координатную компоновку разрабатываемого станка можно записать следующей структурной формулой: XYOZB т. е. стол несущий заготовку перемещается в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных плоскостях (X и Y); шпиндельный узел с приводом перемещается в вертикальной плоскости (Z); также имеет место вращательное движение инструмента (главное движение резания) вокруг оси Z.
Конструкционная компоновка выполнена с учётом обеспечения лёгкости доступа к органам управления станка. Эргономика станка соответствует требованиям и рекомендациям ГОСТа. Компоновка шпиндельного узла – вертикальная. Размеры рабочей поверхности стола 190х360 обусловлены габаритами целевых деталей.
2. Кинематический расчет.
От электродвигателя мощностью 3 кВт через клиноременную передачу 85-170 приводится в движение вал 1 коробки скоростей на котором находятся два двойных передвижных блока шестерен Б1 и Б2 обеспечивающих валу 2 II при различных включениях четыре различные скорости вращения.
При положении блоков Б1 и Б2указанном на схеме движение от вала 1 передается валу II шестернями 18-39. При смещении блока Б1 вправо вол II приводится в движение через шестерни 22-35. При нейтральном положении блока Б1 валу II сообщаются еще две скорости вращения блоком Б2: при левом его включении через шестерни 32-25 а при правом включении – шестернями 27-30. От вала II вращение сообщается валу III через двойной подвижный блок шестерен Б3 который удваивает количество скоростей вала II.
Левый венец блока Б3 находится в постоянном зацеплении с широкой шестерней 38 сидящей на валу IV свободно. Эта шестерня выполнена широкой потому что она должна находиться в постоянном зацеплении с зубчатым колесом 54 жестко закрепленным на горизонтальном шпинделе V при поперечном перемещении шпиндельной бабки. Всего таким образом шпинделю может быть сообщено восемь различных скоростей вращения.
Структурная формула z=8=P1[x0]*P2[x1]=4[1]*2[4] где
х01 – характеристики показывающие сколько скоростей можно получить на следующем валу.
Р12 – число передач в каждой двухваловой группе.
Расчет φ: Исходя их формулы находим φ зная максимальную и минимальную частоты вращения.
Находим отсюда все восемь частот:
Строим структурную сетку и график частот вращения (МРС.08.23.00.00.00.КЗ.)
3. Анализ и расчет механизмов главного движения
[11] Для шпинделя разработанного станка принимаем конструкционную легированную хромистую сталь 40Х ГОСТ 4543-71 с поверхностной закалкой до твёрдости 48 56 HRC.
а) По условию жесткости:
- мощность резания кВт
– число оборотов шпинделя
б) По условию прочности
=40 мм. Берём из стандартного ряда по ГОСТ 832-78.
Длина между опорами
Зная длину шпинделя находим вылет консоли:
Расстояние от второй опоры
Проверяем соотношение La=1607992=2
4. Выбор подшипников. Расчет долговечности подшипников
В шпиндельном узле будут использоваться:
Первая опора – сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники с распорным кольцом установленные по схеме 2О;
Вторая опора –сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники установленные по схеме 2Х.
Выбор серии подшипников производится на основе сравнения нагрузки на опоры с динамической грузоподъёмностью подшипника. Выбор конкретного типа определяется также диаметром вала.
Нагружение опоры вычисляется по формуле:
где m – вращающая масса;
е – эксцентриситет оси;
w – угловая скорость
Массу шпинделя с приспособлениями определяем приближённо зная длину шпинделя (360мм) усреднённый диаметр (375 мм) и плотность железа ():
Поскольку количество подшипников – 4 вычисляем нагружение на каждый из них (416 Н) и выбрав предварительно подшипники радиально-упорные сдвоенные ГОСТ 832-78 подходящие по посадочным диаметрам оценим значение нагрузки на них зная их динамическую грузоподъемность (14500 Н и 7800 Н соответственно) [2]:
следовательно нагрузка легкая и подшипники подходят.
Левая опора: сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники ГОСТ 832-78.
Угол контакта равный углу между линией действия результирующей нагрузки на тело качения и плоскостью перпендикулярной оси подшипника равен 12°.
Правая опора: сдвоеный радиально-упорный шариковый подшипник ГОСТ 832-78.
5. Формирование посадок и определение допусков на размер шпинделя
Посадки колец подшипников выбираются по ГОСТ 3325-85 [4]; значения предельных отклонений на размеры колец подшипников класса точности 4 и 2 взяты из [4]:
Левая опора 4 класс точности:
Правая опора 4 класс точности:
Плотность посадок обеспечивает минимальный износ деталей в результате биений и в конечном итоге большую точность обрабатывания поверхности детали.
5 Определение эксцентриситета[8]
Определяем эксцентриситет оси вращения шпинделя осью проходящей через центр вращающихся масс по ГОСТ 22061-76 для 4го класса точности балансировки при частоте
Находим по таблице удельный статистический дисбаланс шпинделя наименьший и наибольший
- выбираем из таблицы для наибольшего и наименьшего значения
Дисбаланс шпинделя не более 336 мкм при частоте вращения шпинделя n=1875 обмин.
7. Расчет времени безотказной работы станка
[8]Вероятность безотказной работы станка:
где Rt – ресурс точности станка;
Р(х) – вероятность безотказной работы станка Р(х)=085 – для станков класса точности Н
t – время безотказной работы станка.
8. Техника безопасности
Необходимо соблюдать все общие правила техники безопасности при работе на металлорежущих станках:
Периодически проверять правильность работы блокировочных устройств;
Не допускать к работе на станке рабочего не освоившего технику управления станком;
Проверить исправность заземления;
Не включать вводный автомат при открытой дверке электрошкафа;
Не приступать к работе на станке не убедившись что инструмент установлен правильно и надежно закреплен;
Перед пуском необходимо установить предохранительный кожух соответствующий форме и размерам места работы и необходимому виду работ;
Перед началом работы инструмент установленный на станок должен быть подвергнут кратковременному вращению вхолостую на рабочей скорости не менее 5 мин;
Не работать на станке при снятом кожухе;
Не допускается во время работы производить регулировку механизмов станков;
Чистку и обтирку станка а также подналадку производить только во время полной остановки станка при этом станок должен быть отключен от электросети;
Не оставлять на работающем стенке посторонние предметы;
Рабочее место у станка должно быть чистым и не загроможденным.
При работе на станке следует строго соблюдать требования правил и норм безопасной работы.
9. Описание сборочного чертежа шпинделя
Составные части сборки
[5]Корпус установки инструмента состоит из шайб прижимных шайбы уплотнительной шайбы и винта в котором устанавливается инструмент.
Шпиндельный узел со шкивом состоит из корпуса шпиндельного вала шариковых радиально-упорных двухрядных подшипников двух постановочных колец одной манжетыдвух ступичных крышек восьми болтов двух стопорных колец шпонки призматической плоскоременного приводного шкива винта и шайбы.
Передача крутящего момента
Передача крутящего момента осуществляется в следующем порядке: крутящий момент передается через ремень на шкив со шкива он передается на шпонку со шпонки в свою очередь он передается на шпиндель и с него на режущий инструмент.
Шкив плоскоременной приводной устанавливается на коническом конце вала с помощью призматической шпонки шкив перед сборкой балансируется. После сборки контролируется отклонения относительно расположения рабочих поверхностей шкива. Приводной плоский ремень устанавливается на шкив в ручную в напряжённом состоянии не применяя никаких инструментов.
Шпонку устанавливают на вал после пригонки ступицы. Шкив садится на коническую поверхность вала напрессовывают на конец вала с небольшим натягом с помощью винта. Вращением винта создаётся осевое давление передаваемое на шкив. После закрепления шкива на валу проверяется радиальное и торцевое биение. Вал при этом устанавливают в центрах на подшипниках то есть он уложен в корпус. Подшипники на валу закрепляют механическим прессованием перед монтажом подшипники предварительно нагреть в масляной ванне до 80-90°С с выдержкой 10-15 мин. Во избежание перекосов деталей при запрессовке используют приспособления с механизмами и элементами обеспечивающий правое направление сборки.
После установки подшипников проверяют плотность прилегания колец подшипников к торцам соприкасающихся деталей а также производят контроль и регулирование радиального и осевого зазора затем устанавливают стопорные кольца для фиксации подшипников на валу.
Для повышения жёсткости опор и снижения торцевого и радиального биения валов в них создают предварительный натяг для чего путём приложения постоянной осевой нагрузки принудительно смещают одно из колец подшипника на соответствующую этому натягу величину в результате ликвидируется осевой зазор и создаётся начальная упругая деформация в местах контакта рабочих поверхностей колец с телами качения.
После сборки подшипники наполняют смазкой УС-1 ГОСТ 1033 – 90 на 13-23 объема ступицы манжеты устанавливают крышки крышки затягивают болтами и проводят испытания сборочного узла проверяя его нагрев и бесшумность.
Исследовательская часть.
1. Исследование технического уровня
Аналоги выявленные разработчиком
Гипотетическая модель (ЛМ)
Разрабо-танный проект
Частота вращ. шпинделяобмин
Мощность электрдвигателя главного движения аВт
Категории ремонтной сложности мех.частт
Радиальное биение шпинделя мкм
Матрица весовых коэффициентов для новой разработки
Частота вр. шпинделя обмин
Мощность электродвигателч главного движения кВт
Категории ремонтной сложности мех.части
Весовой коэффициентКоэффициент уровня
где =45Р- новая разработка Рг-гипотетическая модель
где n-количество основных показателей.
Определение технологического уровня разработки. Сравнение разработки с мировыми аналогами.
Величина произведения db – коэффициента уровня и весового коэффициента
004312 0окоэффициента
Совокуный показатель уровня
Усредненный коэффициетн уровня
Показатель сравнения
Совокупный показатель уровня Q=Σqb
Усредненный коэффициент уровня К=Qn
Показатель сравнения ΔК=Кn-Ка где Кn-УКУ проекта Ка-УКУ аналога
2. Блок-схема динамического расчета по программе Vibro
Рисунок 5. Алгоритм вычисления компонентов вибрации
3. Динамический расчет
Координаты центра тяжести пролета с
Расстояние между опорами L
Приведенный диаметр консоли b
Приведенный диаметр пролета L
Приведенный диаметр консоли а
Приведенная масса консоли b кг
Приведенная масса пролета L кг
Приведенная масса консоли а кг
Наружный диаметр передней опоры мм
Внутренний диаметр передней опоры мм
Наружный диаметр задней опоры мм
Внутренний диаметр задней опоры мм
Радиальное биение передней опоры мкм
Радиальное биение задней опоры мкм
Число тел качения в одном ряду передней опоры
Число тел качения в одном ряду задней опоры
Диаметр тела качения передней опоры мм
Диаметр тела качения задней опоры мм
Виброскорость : в ИЭТ - Vsp
Виброскорость : в ЛСТ - Vmp
Виброскорость : в ЛНТ - Vlp
Виброускорение: в ИЭТ - Asp
Виброускорение: в ЛСТ - Amp
Виброускорение: в ЛНТ - Alp
Первая критическая частота
Вторая критическая частота
Третья критическая частота
На основе системного анализа разработана конструкция и КТД для постановки на производство на конкурентной платформе. Расчеты подтверждают возможность выполнения бизнес – плана. Работоспособность подтверждена расчетами на прочность жесткость. Ресурс по точности ТО – 195ч. Безопасность эксплуатации обеспечена конструкция механизмов сборкой по чертежу затяжкой всех крепежных и защитных элементов согласно ГОСТу и ТУ заземление выполнена по ТТ и ГОСТу пусковая и защитная электроаппаратура выбрана по рекомендациям и ГОСТ 7599 двигатели выбраны по функциональным критериям. Станок обеспечивает детали изделий по 7 квалитету. ТО отвечает требованиям СС БТ России евростандартам серии СЕ С550М3.
Список использованных источников
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.1. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1980. – 728с. ил.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.2. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1980. – 559с. ил.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. Т.3. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1979. – 557с. ил.
Бейзельман Р.Д. Подшипники качения [Текст] Р.Д. Бейзельман. –М.: Машиностроение 1967. – 556с.
Дунаев П.Ф. Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. Пособие для техн. спец. вузов. – 6-е изд. исп. – М.: Высш.шк. 2000. – 447с. ил.
Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч.В.Д Мягков М.А.Палей А.Б.Романов. –6-е изд. перераб. и доп. – Л.:Машиностроение. Ленингр. отд-ние 1982. – Ч-1. 543 с. ил.
Допуски и посадки: Справочник. В 2-х ч.В.Д Мягков М.А.Палей А.Б.Романов. –6-е изд. перераб. и доп. – Л.:Машиностроение. Ленингр. отд-ние 1982. – Ч-2. 448 с. ил.
Металлорежущие станки и промышленные роботы: Метод. Указания конрольные задания и рабочая программа для студентов заочной формы обучения спец. 120100 Сост. Ю.А.Филипов Л.В.Ручкин З.С.Дроздова В.Д.Утенков; САА. Красноярск 2002. 84 с.
Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков.- М.: Машиностроение 1977.-390с. ил.
Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т. Т.1Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. - М.:
Машиностроение 1985. – 656с. ил.
Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т. Т.2Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение 1986. – 496с. ил.
Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков.- 3-е изд. перераб. и доп.-М.: Машиностроение 1980. – 288с. ил.
Проектирование машиностроительного производства: справ.-учелб.пособие для студентов техн.спец. Ю.А. Филиппов Н.А. Амельченко; СибГАУ. Красноярск 2004.88с.