Обоснование технической характеристики проектируемого станка

Цель и задачи курсового проектирования

 

Курсовой проект (КП) по дисциплинам "Оборудование автоматизированного производства", "Расчет и конструирование станков" является завершающим этапом изучения соответствующих дисциплин. Эта творческая работа позволяет студенту развить ранее приобретенные конструкторские навыки, овладеть общей методикой проектирования станков, пополнить знания в конкретной области станкостроения. Курсовое проектирование предполагает максимум самостоятельности студентов в рассмотрении всех задач и принятии эффективных решений.

Успешное выполнение КП невозможно без углубленного изучения вопросов, относящихся ко всему металлорежущему станку.

В соответствии с этим основными задачами проектирования являются:

выработка ответственности за самостоятельно принимаемые решения. Проектирование должно быть основано на максимальном использовании последних оригинальных технических решений. Всякое решение должно иметь обоснование;

грамотное и корректное использование при проектировании ГОСТов, ОСТов, нормалей и типовых конструкций;

квалифицированное применение полученных знаний по дисциплинам: сопротивление материалов, теория механизмов и машин, детали машин, основы конструирования, материаловедение, взаимозаменяемость, стандартизация итехнические измерения, теория резания, конструирование и расчет САПР станков и станочных комплексов.

Курсовое проектирование также служит подготовительным этапом и дипломному проектированию;

закрепление и углубление навыков работа на ЭВМ;

развитие умения графического представления полученных решений;

приобретение навыков публичной защити своей работы.

Задача руководителя КП заключается в ориентировании работы студента, но не в подмене его при решении конкретно поставленных вопросов расчета и конструирования. Руководитель следит также за тем, чтобы работа над КП выполнялась в срок в соответствии с графиком и была окончена к установленному сроку. Студент несет полную ответственность за принятые в КП конструктивные решения, правильность и точность расчетов, соответствия ГОСТам графического оформления и пояснительной записки.

 

 

Тематика курсовых проектов

 

Одним из основных направлений развития современного станкостроения является создание универсального металлообрабатывающего оборудования на базе стандартных и унифицированных узлов и станков с ЧПУ, в том числе многоцелевых станков [1,2,4,5,6]. Учитывая это положение, тематика курсового проектирования предусматривает проектирование привода или станка в целом, или его целевых узлов заданного технологического назначения.

В отдельных случаях темы КП могут быть связаны с научно-исследо-вательскими работами кафедры или назначаться по заданию промышленных предприятий. Выполнение реальных КП может быть поручено только хорошо успевающим студентам или имеющим опыт конструкторской работы. Возможна выдача комплексных проектов, рассчитанных на 2-х…3-х студентов, но с четким распределением объема работы между ними.

Количество оригинальных тем определяется уровнем подготовка студентов и устанавливается руководителем курсового проектирования.

 

Объем и содержание курсового проекта

 

КП включает в себя две взаимосвязанные части: графическую и расчетную. Объем графической части составляет 3…4 лиcта формата А1, выполненных в соответствии с ГОСТ 2.301-68, 2.312-84, 2.401-68, 2.701-84, 2.797-81. Содержание зависит от темы проекта, в общем случае графическая часть должна содержать кинематическую схему станка (I лист), чертежи общего вида станка (если темой является проектирование станка) и узла, являющегося предметом основной разработки (1…2 листа), чертеж оригинальной детали или механизма управления (I лист). Все чертежи должны иметь количество видов, разрезов и сечений, достаточное для полного понимания конструкции. Расчетно-пояснительная записка должна иметь объем 40…50 страниц рукописного текста формата II ГОСТ 2.105-79, включая приложения.

Разделы пояснительной записки компонуются в следующем порядке:

Титульный лист.

Задание.

Содержание.

1 Введение.

2Техническое задание.

3 Обоснование технической характеристики проектируемого станка, (узла).

4 Кинематический расчет приводов.

5 Прочностной расчет приводов, узлов и деталей.

6 Разработка компоновки станка.

7 Проектирование и расчет системы управления.

8 Проектирование и расчет системы смазки.

9 Техника безопасности на проектируемом станке.

10 Список использованной литературы.

11 Спецификация.

12 Приложения.

В зависимости от особенностей задания отдельные разделы, допускается объединять или исключать, а также вводить новые. Изменение объема или содержания КП обязательно согласуется с руководителем курсового проектирования.

 

Применение стандартов при проектировании станков

 

Стандартизацией охвачено большинство основных параметров МС, МРС, размерные ряды узлов, деталей и их элементы (двигатели, подшипники, валы, зубчатые колеса, крепежные изделия, концы шпинделей и т.д.). Принципы стандартизации распространяются и на проектно-конструк-торскую документацию. ЕСКД устанавливает единый порядок разработки оформления чертежей и текстовой документации.

Соблюдение стандартов (С) является законом не только для инженеров и конструкторов, но и для каждого студента. Большая часть С, полезных для курсового проектирования, приведена в литературе [7,8,9,28,53,63].

При необходимости для поиска нужного С можно воспользоваться справочной литературой [20,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,34,44,48,66].

В ходе курсового проектирования следует стремиться к сокращению применяемых типоразмеров деталей, материалов, видов термической обработки, к использованию в конструкции ранее разработанных деталей и узлов из других МРС. Количество оригинальных деталей должно быть сведено к минимуму, что позволит сократить время курсового проектирования и повысить качество КП.

 

Введение

 

Во введении расчетно-пояснительной записки к КП дается краткое описание назначения, области применения и специфических особенностей станка или его узлов. Итогом введения должна быть обобщенная формулировка требований, предъявляемых к проектируемому станку или узлу. Обоснование актуальности проектирования станка или узла, формулирование задач проектирования. Положения, включенные во введение, должны базироваться на обзоре литературы по теме КП. Литература по КП может быть двух родов:

1) по общим вопросам, относящимся к станкам любого типа;

2) специальная - по станкам данной группы и типа, а также по их отдельным узлам и деталям.

В качестве литературы первого рода пригодны все учебники и монографии основоположников станкостроения: Н. С. Ачеркана, И. Н. Кучера,

В. Э. Пуша, Н. С. Колева, Д. А. Локтева и др. [1, 22, 23, 33, 39, 44, 49]. Необходимо также использовать справочные издания и нормативные документы - ГОСТы, нормали, руководящие технические материалы (РТМ), в которых освещены вопросы конструирования деталей машин любого назначения, в том числе и МРС.

К литературе второго рода относятся справочники, стандарты и другие источники только по МРС, технические описания (чертежи, расчеты), паспорта, каталоги и альбомы конструкций станков, узлов и механизмов. Без специальной литературы невозможно полноценно выполнить КП. В то же время не следует бездумно копировать существующие решения. Литература должна бать лишь базой для принятия собственных творческих решений.

При анализе существующих конструктивных решений целесообразно вычленять главное - принцип решения - и сопоставлять его с заданием. В расчетно-пояснительной записке в ссылках на литературу и выдержках на различные источники следует приводить самую суть, не допуская общих фраз и всем известных положений.

Полезно перед началом работы над КП ознакомиться с общей методологией проектирований [5,6,7,8,9,18,19], где изложены общие принципы решения технических задач.

Во введении расчетно-пояснительной записки к КП дается краткая библиографическая справка по прототипам проектируемого станка или узлам. Освещаются вопросы основных направлений развития станкостроения, автоматизации и механизации.

 

Техническое задание

 

Техническое задание оформляет в соответствия с общими требованиями к текстовым и конструкторским документам по ГОСТ 2.105-68 и ГОСТ 15.001-88. При его составлении студент разрабатывает разделы, предусмотренные ОСТ 2 Н02-1-73.

3.2.1. Предлагает условное обозначение станка, дает краткую характеристику области его применения, общую характеристику объекта, на котором планируется использовать станок.

3.2.2. Наименование документа, на основании которого разрабатывается станок, наименование иусловное обозначение темы разработки.

3.2.3. Формирует эксплуатационное и функциональное назначение и перспективность проектируемого станка.

3.2.4. Обосновывает необходимость проведения разработки станка в целом или отдельных его узлов.

3.2.5. Формулирует требования и нормы, определяющие показатели качества и эксплуатационные характеристики станка с учетом действующих стандартов и норм.

3.2.6. Обосновывает экономическую эффективность и срок окупаемости затрат на разработку станка. Определяет годовую потребность в станке, приводит экономические преимущества разрабатываемого станка по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными образцами.

3.2.7. Намечает стадии разработки и этапы работ, ориентируясь на ОСТ Н02-3-76 (ГОСТ 2.103-68).

3.2.8. Перечисляет перечень конструкторских документов, подлежащих согласованию, утверждению и защите на отдельных стадиях разработки в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД.

3.2.9. Оговаривает мероприятия по технике безопасности, промсанитарии и эргономике, (ОБЖД), охране окружающей среды, которые должны найти свое отражение в проектируемом станке.

 

Обоснование технической характеристики проектируемого станка

 

Начальная стадия проектирования предусматривает анализ исходных данных об обрабатываемых заготовках_: инструменте, режимах резания, точности и качестве обрабатываемых на станке деталей, требованиях, предъявляемых к проектируемому станку или узлу. При этом не следует упускать из вида тип производства, в котором должен использоваться проектируемый станок с тем, чтобы принять правильные конструктивные решения.

Техническую характеристику рекомендуется разрабатывать в следующей последовательности:

3.3.1. Составляют таблицу основных технических характеристик 3-х…4-х станков, аналогичных проектируемому (как отечественных, так и зарубежных). В таблице указывают: модель станка, основные размеры, пределы частот вращения шпинделя, количество частот вращения шпинделя, пределы величин подач, мощность двигателей главного и вспомогательных движений и др. [20,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34].

3.3.2. Перечисляют и обосновывают основные операции, которые должны выполняться на проектируемом станке [20,28,44,48,49,50].

 3.3.3. В соответствии с областью использования проектируемого станка перечисляют и обосновывают номенклатуру обрабатываемых материалов с учетом прутковых и штучных заготовок.

3.3.4. Выбирают типы инструментов и назначают материал их режущей части со ссылками на ГОСТы [50,52,62,75,76].

3.3.5. Определяют максимальный и минимальный размеры обрабатываемых деталей или обрабатываемых инструментов [20,28,30,48, 49,53,62]. Для определения диапазона диаметров можно воспользоваться табл. I [20,29,50,53].

 

 

Коэффициенты вариации базового размера

Таблица I

 

Токарные и токарно- винторезные	Токарно- револьвер- ные	Карусель- ные	Фрезерные		Сверлиль- ные и рас точные	Зубофре- зерные
			верт.	гор. и конс.
3…5; 10	2…2,5	2…4	1,5…2	2…4	3…4	1,5…2,5

 

Рассчитывают предельные режимы резания и эффективную мощность для принятых видов обработки [75]. Следуя рекомендациям,  рассчитывают для чистовой операции при обработке мягкого материала  –для черновой обработки труднообрабатываемых материалов. Эффективную мощность рассчитывают для случая черновой при предельной глубине и подаче обработки стали 45 стандартным инструментом с пластинкой твердого сплава Т15К6. Вычисляют , . Полученные результаты представляют в виде таблицы.

3.3.6. Составляют таблицу нормативных, режимов резания для обоснованных ранее операций, обрабатываемых и инструментальных материалов, п. 3.3.2…п. 3.3.4 [71,72]. По выработанным скоростям резания определяют частоты вращения шпинделя.

3.3.7. На основе анализа частот вращения шпинделя станков прототипов, рассчитанных аналогически и выбранных по нормативам, а также с учетом рекомендаций [20,48,49,53], обосновывают наименьшую и наибольшую частоты вращения шпинделя.

3.3.8. Выбирают знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя, предпочтительный для проектируемого типа оборудования [49,53].

3.3.9. Корректируют с учетом выбранного знаменателя ряда геометрической прогрессий и нормали Н 21-5 значения минимальной и максимальной частот вращения шпинделя. При n_мах больше 3000 мин^-I делают заключение о типе привода главного движения на шпиндель.

3.3.10. Определяют диапазон регулирования частот вращения шпинделя  [20,28,49,50,53,62]. Полученное значение округляют до ближайшего целого числа.

3.3.11. Для выбранного  и подсчитанного  проверкой устанавливают возможность применения нормальной множительной структуры, что соответствует условию, /  ≤ 64 [20,28,53,62].

3.3.12. Рассчитывают число ступеней привода [20,28,49, 53,62]. Полученное значение округляют до ближайшего целого числа. Делают заключение о целесообразности использования привода с перекрытием, выпадением частот или со ступенями возврата. Устанавливают ряд частот вращения шпинделя и сравнивают эти значения со значениями нормали Н 11-1 или Н 21-5.

3.3.13. Предварительно определяют мощность электродвигателя, сравнивают с мощностью двигателей, установленных на станках данного типоразмера. Подбирают двигатель, устанавливают его мощность, частоту вращения и к.п.д. [68,77,78].