Привод главного движения горизонтально фрезерного станка 6Д81Ш

Борькин вал 2-ой).cdw

График радиальных сил в верт. пл.
График радиальных сил в гориз. пл.
График изгибающих моментов в верт. пл.
График изгибающих моментов в гориз. пл
График крутящих моментов

Best of the best of the best.cdw

горизонтально-фрезерный.
Коробка скоростей(развертка).

Борькина Ведомость.spw

КП КИМ-053010-ДО-2009
УО "ПГУ" г.Новополоцк
КП КИМ-053009-ДО-2009.
Пояснительная записка
Станок горизонтально-фрезерный
Схема кинематическая
Коробка скоростей(развертка)
Коробка скоростей(свертка)

Борькин вал 1-ый).cdw

График радиальных сил в верт. пл.
График радиальных сил в гориз. пл.
График изгибающих моментов в верт. пл.
График изгибающих моментов в гориз. пл
График крутящих моментов

Вал 2.frw

Фрагмент.frw

Вал 1.frw

Борис.doc

Определение технических характеристик станка 7
1.Технические характеристики ..8
2.Основные узлы станка .9
Разработка и описание компоновки станка .11
Кинематический расчет привода ..13
Динамические и прочностные расчеты узлов .17
1.Определение крутящих моментов .18
2.Расчет зубчатых передач 20
3.Расчет валов на прочность .37
4.Расчет подшипников 62
5.Подбор шпоночных соединений 66
6.Подбор шлицевых соединений 69
Описание конструкции и системы смазки
проектированных узлов .72
Список используемой литературы 77
Курсовое проектирование – важная часть учебного процесса. В ходе курсового проектирования мы приобретаем опыт самостоятельного решения практических задач изуч
Эффективность производства его технический прогресс качество выпускаемой продукции во многом зависит от опережающего развития производства нового оборудования машин станков аппаратов от всемерного внедрения методов технико-экономического анализа. Существующий парк станков насчитывающий в настоящее время около четырех тысяч различных моделей не удовлетворяет все расширяющиеся запросы потребителей. Следовательно в будущем разнообразие станков будет все время увеличиваться и обновляться. В общем количестве станков кроме количественных происходят и качественные изменения. В современных станках широко используются как механические так и электрические гидравлические пневматические и другие устройства что приводит к усложнению их конструкции. В конструкции машин необходимо соблюдать требования технической эстетики. Машины должны иметь красивый внешний вид изящную строгую отделку.
Первоначальной базой той или иной конструкции станка является кинематическая структура станка выражаемая кинематической схемой так как назначением станка является создание относительных движений режущего инструмента и заготовки необходимых для получения в процессе резания заданных поверхностей. Следовательно и при конструировании и при эксплуатации нужно прежде всего знать кинематическую структуру станка.
Развитие производственного оборудования предполагает решение вопросов выбора и оптимизации технических характеристик станка проектирования кинематической схемы станка и его узлов обоснование выбранных конструктивных вариантов. Проектируя машину конструктор должен добиваться всемерного увеличения ее рентабельности и повышения экономического эффекта за весь период работы. Данный проект направлен на решение таких задач.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТАНКА
Основные сведения о горизонтально-фрезерном станке методах обработки и применяемом инструменте анализ способов формообразования обрабатываемых поверхностей
Горизонтально фрезерный станок 6Д81Ш (6Р81Ш) предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ цилиндрическими торцевыми концевыми фасонными и другими фрезами. Применяются для обработки горизонтальных и вертикальных плоскостей пазов рамок углов зубчатых колес спиралей моделей штампов пресс-форм и других деталей из стали чугуна цветных металлов их сплавов и других материалов.
Высокая жесткость станков позволяет применять фрезы изготовленные из быстрорежущей стали а также инструмент оснащенный пластинками из твердых и сверхтвердых синтетических материалов. Большая мощность привода главного движения и тяговое усилие продольной подачи стола позволяют производить за один проход обработку широких горизонтальных поверхностей набором цилиндрических или фасонных фрез установленных на горизонтальной оправке.
Технологические возможности станков могут быть расширены за счет применения накладной фрезерной делительной и долбежной головок круглого поворотного стола. Станки выпускаются в различных исполнениях по напряжению и частоте питающей сети. Поставляются запасные части.
1 Технические характеристики горизонтально-фрезерного станка 6Р81Ш
Размеры рабочей поверхности стола мм
Наибольшее перемещение стола мм
Поворот стола в обе стороны град
Расстояние от оси горизонтального шпинделя до рабочей поверхности стола мм
Пределы частот вращения шпинделя мин -1
Диапазон подач стола мммин:
- продольных (бесступенчато регулируемый)
- поперечных (бесступенчато регулируемый)
- вертикальных (бесступенчато регулируемый)
Ускоренное перемещение стола мммин:
Мощность электродвигателей приводов КВт
- основного шпинделя
Конус шпинделя по ГОСТ 30064-93
Максимальная масса обрабатываемой детали с приспособлением кг
Максимальное тяговое усилие приводов стола Н:
- продольное и поперечное
Габаритные размеры мм:
Масса станка с электрооборудованием кг
2 Основные узлы станка
Базовым узлом станка является станина на которой монтируются все остальные узлы и механизмы станка. Станина жестко закреплена на основании внутренние полости которого служат резервуаром для охлаждающей жидкости.
В станине смонтирована коробка скоростей которая представляет собой пятиваловый механизм с тремя подвижными зубчатыми блоками колес на 18 ступеней скорости. Переключение скорости осуществляется селективной системой управления позволяющей выбрать требуемую скорость шпинделя без последовательного включения промежуточных ступеней.
Осмотр коробки скоростей можно произвести через окно с правой стороны станка. Для поддержания конца фрезерной оправки станок имеет хобот и кронштейны . Хобот и кронштейн могут перемещаться и закрепляться - хобот в направляющих станины кронштейны на направляющих хобота.
С передней стороны станина имеет вертикальные направляющие типа «Ласточкин хвост» для консоли .
В консоли смонтирована коробка подач на 18 ступеней скорости с селективной системой управления а также ряд валов зубчатых колес и муфт передающих движение от коробки подач в трех направлениях - к винтам продольной подачи стола поперечной подачи салазок и вертикальной подачи консоли механизм включения быстрого хода стола и электродвигатель подач.
Стол станка может быть повернут вокруг вертикальной оси что позволяет ему перемещаться не только перпендикулярно или параллельно оси шпинделя но и под различными углами к ней. Это дает возможность фрезеровать на станке винтовые канавки и нарезать зубчатые колеса с винтовыми зубьями.
РАЗРАБОТКА (ИЛИ ВЫБОР) И ОПИСАНИЕ КОМПОНОВКИ СТАНКА
Станок модели 6Т82Г по кинематической структуре относится к классу точности П и состоит из нескольких частных структур . Каждая из этих структур содержит кинематические группы для двух исполнительных движений:
- движения резания ФV(В) и движения подачи - продольной ФS1 (П2) поперечной ФS2 (П3) или вертикальной ФS3(П4).
Кинематическая группа движения резания ФV(В1) - простая. Ее внутренняя связь состоит из одной кинематической вращательной пары между шпинделем фрезы и станиной. Внешняя кинематическая связь с органом настройки iV находится между источником движения Д1 и шпинделем.
Кинематическая группа движения продольной подачи ФS1 (П2) - простая с внутренней связью в виде поступательной кинематической пары между столом и поперечными салазками и внешней кинематической связью: источник движения Д2 iS4 М15ходовой винт с t1.
Кинематическая группа движения поперечной подачи Ф S2 (П 3) - тоже простая с внутренней связью в виде поступательной кинематической пары между поперечными салазками и консолью и внешней кинематической связью: источник движения Д2 iS4 М26ходовой винт с t2.
Кинематическая группа движения вертикальной подачи ФS3(П 4) - простая с внутренней связью в виде поступательной кинематической пары между консолью и станиной и внешней кинематической связью: источник движения Д2 iS4 М37ходовой винт с t3.
Рис. 1 Структурная схема горизонтального консольно-фрезерного универсального станка
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
Определяем диапазон регулирования скорости исполнительного органа по формуле
Определяем количество ступеней скорости исполнительного органа по формуле:
Пользуясь ОСТ2.Н11-1-75 принимаем значения ряда ступеней скоростей:315;50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250;1550; 2000.
Оптимальная структура привода для Z=18 запишется в виде
Проверяем возможность применения простой множительной структуры. Простая множительная структура возможна при условии для последней в порядке переключения группы: Для нашего варианта: следовательно вариант осуществим.
По полученной формуле структуры строим структурную сетку привода – рис.6.
Рис. 2 Структурная сетка привода
В соответствии с компоновкой привода руководствуясь структурной сеткой рисуем кинематическую схему привода – рис.7.
Рис. 3 Кинематическая структура привода
Рис.4 График частот вращения привода
ДИНАМИЧЕСКИЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ УЗЛОВ РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Подбор чисел зубьев колёс
1. Определение крутящих моментов
Определяем угловые скорости вращения валов
Определяем мощности на валах привода
Определяем крутящие моменты
2 РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
2.1 Выбор материала и проверка на прочность зубчатых колес
Для получения сравнительно небольших габаритов и невысокую стоимость коробки выбираем для изготовления колес и шестерен недорогую сталь 45 (поковка). Характеристики смотри в приложении.
Расчёт зубчатой передачи 1
Модуль передачи должен удовлетворять условию
где km – вспомогательный коэффициент km=13 для прямозубых колёс; M1F – исходный расчётный крутящий момент на шестерне; kF – коэффициент нагрузки для шестерни kF =15; YF1 – коэффициент учитывающий форму зуба YF1=36; z1=48; bm – отношение ширины колеса b к модулю m bm=25; FP1 – допускаемое напряжение для материала шестерни МПа.
Допускаемое напряжение на изгиб (МПа)
kFL – коэффициент режима нагружения и долговечности учитывающий влияние режима нагружения на длительный предел выносливости при изгибе kFL=1
Следующие расчеты производим с помощью пакета KOMPAS-SHAFT 2D V6
Расчёт зубчатой передачи 2
где km – вспомогательный коэффициент km=13 для прямозубых колёс; M1F – исходный расчётный крутящий момент на шестерне; kF – коэффициент нагрузки для шестерни kF =15; YF1 – коэффициент учитывающий форму зуба YF1=36; z1=31; bm – отношение ширины колеса b к модулю m bm=25; FP1 – допускаемое напряжение для материала шестерни МПа.
Расчёт зубчатой передачи 3
где km – вспомогательный коэффициент km=13 для прямозубых колёс; M1F – исходный расчётный крутящий момент на шестерне; kF – коэффициент нагрузки для шестерни kF =15; YF1 – коэффициент учитывающий форму зуба YF1=36; z1=22; bm – отношение ширины колеса b к модулю m bm=25; FP1 – допускаемое напряжение для материала шестерни МПа.
Расчёт зубчатой передачи 4
3. Расчет валов на прочность.
Расчет первого вала.
Предварительно определяем диаметр вала.
Со стороны муфты действуют силы
- окружное усилие Н;
- диаметр расположения в муфте элементов передающих крутящий момент;
В зацеплении со стороны шестерни действуют силы:
Расстояние между опорами и закрепленными на валу деталями:
где W – ширина стенки корпуса в месте посадки подшипника выбирается в зависимости от передаваемого момента.
Определяем длину и диаметр ступицы мм:
Построение эпюр нагружения и изгибающих моментов произведем с помощью пакета KOMPAS-SHAFT 2D V6.
Принимаем следующий материал вала: сталь 45 ГОСТ 1577-93 термическая обработка – нормализация отпуск твердость – 285 НВ допускаемое напряжение при контакте допускаемое напряжение при изгибе предел прочности предел текучести .
Схема нагружения выглядит следующим образом:
Выполним расчет. Графики распределения сил:
Графики распределения моментов:
Рисунок 5. Графики распределения моментов
Эквивалентный момент :
Определяем допускаемое напряжение для материала вала по формуле :
где =077 =0.95 K=2.15 s=3.
Диаметр вала в опасном сечении:
Принимаем диаметр 20 мм.
Принимаем посадочный размеры по ГОСТ 6636-69.
Расчет второго вала.
В зацеплении со стороны колеса действуют силы:
W – ширина стенки корпуса в месте посадки подшипника выбирается в зависимости от передаваемого момента.
Схема нагружения второго вала
Эквивалентный момент в первой точке:
где =077 =095 K=215 s=3.
Принимаем диаметр 30 мм.
Эквивалентный момент во второй точке:
Принимаем диаметр 25 мм.
Принимаем посадочный размеры по ГОСТ 6636—69
Расчет третьего вала.
Принимаем диаметр 35 мм.
Расчет четвертого вала.
Принимаем диаметр 40 мм.
6 Расчёт шпиндельного вала
Выбираем шпиндельныё вал с диаметром конца равным 45мм и диаметром под колесом 79 расчёт произведём с помощью программы mrs.
Выбранный вал проходит по жёсткости.
4. Расчет подшипников
Расчеты подшипников производим с помощью пакета KOMPAS-SHAFT 2D V6
5 Подбор шпоночных соединений
Принимаем материал шпонки Сталь 45 с
Для соединения этого вала со шкивом подбираем шпонку по с размерами b × h = 7 × 7 t1 = 4 – глубина паза вала.
Принимаем по СТ СЭВ 189-75 для соединения вала 1 с муфтой призматическую шпонку 8 × 7 × 22 мм
Для соединения этого вала подбираем шпонку по с размерами b × h = 10 × 8 t1 = 5 – глубина паза вала.
Принимаем по СТ СЭВ 189-75 для соединения вала 2 с колесами призматическую шпонку 14 × 9 × 36 мм.
Для соединения этого вала подбираем шпонку по [5 табл. 9.12 стр. 123] с размерами b × h = 10 × 8 t1 = 5 – глубина паза вала.
Для соединения этого вала подбираем шпонку по с размерами b × h = 14 × 9 t1 = 55 – глубина паза вала.
Принимаем по СТ СЭВ 189-75 для соединения вала с колесами призматическую шпонку 22 × 14 × 56 мм
6 Подбор шлицевых соединений
Для соединения этого вала подбираем шлицевое соединение по с размерами z × d × D = 8 × 32 × 36
Для соединения этого вала подбираем шлицевое соединение по с размерами z × d × D = 8× 42× 46
Для соединения этого вала подбираем шлицевое соединение по с размерами z × d × D = 10 × 72 × 78
Описание конструкции и системы смазки спроектированных узлов.
В современных станках как правило существуют две специальные гидравлические системы – смазки и охлаждения. Система смазки должна обеспечить надежную смазку всех основных трущихся сопряжений станка. Благодаря этому резко снижается износ механизмов уменьшается шум при работе станка и возрастает его к.п.д. Охлаждение режущего инструмента и обрабатываемой заготовки значительно повышает стойкость инструмента и влияет на точность обработки уменьшая тепловые деформации заготовки и узлов станка. Чем совершеннее системы смазки и охлаждения станка тем более длительное время он сохраняет свою точность.
Смазка трущихся поверхностей станков устраняет их непосредственный контакт благодаря чему не только значительно уменьшаются силы трения но и создаются условия для устранения или резкого уменьшения износа поверхностей. В сопряжениях станков имеют место различные виды трения.
Жидкостное трение наиболее желательное может быть обеспечено двумя основными методами – гидродинамическим и гидростатическим (подача смазки под давлением). Жидкостное трение в сопряжениях станков хотя и желательно но обладает рядом недостатков: во – первых оно связано с существенным усложнением конструкции системы смазки во – вторых наличие масляного слоя между поверхностями величина которого зависит от нагрузки может нарушить точность перемещения узла.
В качестве смазочных материалов в станках применяются жидкие минеральные масла и густые (консистентные) мази. Преимущественное распространение получили минеральные масла которые лучше подходят для смазки ответственных быстроходных сопряжений и позволяют более легко осуществлять централизованную смазку с её циркуляцией и очисткой от загрязнения.
Выбор того или иного сорта смазки зависит в первую очередь от скоростей относительного скольжения и нагрузок действующих в сопряжениях. При прочих равных условиях чем выше скорость относительного скольжения и чем меньше давление в сопряжении тем меньшей вязкости должна быть выбрана смазка.
В станках выбор сорта смазки осложняется тем что имеется большое разнообразие пар трения работающих при различных скоростях и нагрузках. Применение разных смазок неоправданно усложнило бы конструкцию смазочной системы и затруднило эксплуатацию такого станка.
В станках применяются разнообразные системы смазок. Наиболее совершенна централизованная смазка которая надежно обеспечивает смазку всех основных узлов станка.
Особое значение для станков имеет смазка шпинделей направляющих скольжения. Для смазки направляющих которая способствует значительному увеличению их долговечности применяются разнообразные методы. Простейшими но менее совершенными являются смазка ручным способом и при помощи индустриальных масленок. Непрерывная подача масла может осуществляться специальными роликами помещенными в масляных карманах станины при помощи насоса или при наличии масляной ванны. Для распределения масла по всей поверхности трения на направляющих выполняют специальные смазочные канавки.
Смазка шпинделей должна обеспечить жидкостное трение для подшипников скольжения и тонкий слой масла – для подшипников качения. Если система смазки циркулярная то масло выполняет также функции охлаждения. Смазка шпинделей настолько ответственна что для этой цели часто применяют специальную систему которая обеспечивает подачу к шпиндельным подшипникам того масла которое соответствует условиям их работы. Для быстроходных шпиндельных современных станков все чаще начинают применять смазку масляным туманом. Масляный туман образуется путем раздробления или распыления механическим или пневматическим способом струи или капли масла. При этом некоторые частицы масляного тумана достигают 2 мкм в диаметре. При помощи воздушного потока (струи) частицы тумана при подаче их к трущимся парам передвигаются через систему трубопровода на расстоянии нескольких десятков метров. Чем меньше распылены частицы масла тем дальше они переносятся воздушной струей.
Для распыления масла применяются пульверизаторы инжекторы или эжекторы. Подача масла к трущимся парам в виде масляного тумана имеет то преимущество что воздух уносит тепло возникающее в результате трения а расход масла незначителен (не превышает 10-6 м3с на 1 м2 трущейся пары). Кроме того масло через зазоры практически не течет что дает возможность сократить количество уплотнительных устройств до минимума. Подача распыленного масла к трущимся парам осуществляется через влагоотделитель осушитель и маслораспределитель.
При работе смазочных систем большое значение имеет надежная фильтрация масла чтобы инородные частицы и продукты износа при его циркуляции не попадали на трущиеся поверхности так как это приведет к их интенсивному износу.
Для снижения тепловой напряженности процесса резания применяются смазывающе-охлаждающие вещества (СОВ). Чаще всего применяют жидкости- эмульсии и масла с добавками твердых смазывающих веществ (графит парафин сернистый молибден и др.). Необходимо чтобы жидкость наряду с высокими охлаждающими свойствами обладала хорошей маслянистостью и вымывающей способностью была безвредна для рабочих и оборудования.
Охлаждающе-смазочная жидкость может быть подведена в зону резания различными способами наиболее простой – полив свободно падающей струей. Однако в этом случае смазывающее действие жидкости ничтожно так как она почти не попадает в зону контакта инструмента с заготовкой и со стружкой. Кроме того возникает сильное разбрызгивание жидкости. Лучший эффект дает подача жидкости под давлением причем струя направлена в зону резания. Находит применение также подвод жидкости под давлением через отверстия в инструменте. Хороший эффект дает как правило охлаждение жидкостью распыленной при помощи струи сжатого воздуха.
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 110 мм а число оборотов составляет 1440 мин-1
Также значение имеет вязкость чем она меньше тем выше окружная скорость т.к. в спроектированной коробке скоростей окружная скорость не превышает 25 мс то принимаем масло цилиндровое 24 (вискозин).
Учёт маслянистости при выборе масла обеспечивает минимальный износ зубчатых передач т.к. удельное давление при скорости 25-5 мс составляет 1-5 кгмм2 то выбранный сорт масла цилиндровое 24 (вискозин) удовлетворяет нашим условиям.
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.
При выполнения данного курсового проекта я изучил подробно назначение горизонтально-фрезерного станка его структуру область применения овладел методами моделирования и оптимизации а также научился анализировать его достоинства и недостатки и делать собственные выводы.
Список используемой литературы:
Металлорежущие станки Под. ред. Тепинкиевича. М:. Машиностроение 1973.-472 с.
Металлорежущие станки Под. ред. Пуша. М. Машиностроение 1985.-256 с.
Станки с числовым программным управлением Под. ред. Лещенко. М:. Машиностроение 1988
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. В 2-х частях –М.: Машиностроение1974 ч.1 - 406 с. ч.2 – 200 с.
Свирщевский Ю.Н. Макейчик Н.П. Расчет и конструирование коробок скоростей и подач. – Минск: Вышэйшая шк.1976 – 590 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя М:. Машиностроение т.11980 – 728 с. т.2 1981 – 559 с. т.3 1982 – 557 с.
Ничипорчик. Детали машин в примерах и задачах М:. Машиностроение 1981.
Кузьмин. Расчеты деталей машин. М:. Машиностроение 198

(мастерская).cdw

горизонтально-фрезерный.
Коробка скоростей(развертка).

Борькин вал 3-ий).cdw

График радиальных сил в верт. пл.
График радиальных сил в гориз. пл.
График изгибающих моментов в верт. пл.
График изгибающих моментов в гориз. пл
График крутящих моментов

Борина спецификация.spw

горизонтально-фрезерный.
Станок горизонтально-фрезерный.
Коробка скоростей(развертка)
Станок горизонтально-фрезерный
Коробка скоростей(свертка)
Кольцо уплотнительное
Подшипник 204 ГОСТ 8338-75
Подшипник 205 ГОСТ 8338-75
Подшипник 206 ГОСТ 8338-75
Подшипник 208 ГОСТ 8338-75
Подшипник 8212 ГОСТ 7882-89
Шайба пружинная 6 ГОСТ 6402-70
Манжета ГОСТ 8752-79
Шайба пружинная 12 ГОСТ 6402-70

Борькин вал 4-ый.cdw

График радиальных сил в верт. пл.
График радиальных сил в гориз. пл.
График изгибающих моментов в верт. пл.
График изгибающих моментов в гориз. пл
График крутящих моментов

Борькин 3-ий.cdw

Вал 4.frw

Вал 3.frw

Борькин 1-ый.cdw

горизонтально-фрезерный.
Схема кинематическая
График частот вращения
Структурная сетка коробки скоростей