Требования к графической части работы

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Курганский государственный университет

Кафедра “Технология машиностроения,

металлорежущие станки и инструменты”

Методические указания

к выполнению курсовой работы по дисциплине “ Металлорежущие станки ”

для студентов специальности151001(«Технология машиностроения»)

Курган, 2012

Курдюков Владимир Ильич

Андреев Андрей Анатольевич

Методические указания

к выполнению курсовой работы по дисциплине “ Металлорежущие станки ”

для студентов специальности151001(«Технология машиностроения»)

Кафедра «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»

Дисциплина «Металлорежущие станки»

Составили: профессор, докт. техн. наук В.И. Курдюков

доцент, канд. техн. наук А.А. Андреев

Утверждены на заседании кафедры : протокол № « » марта 2012 г

Рекомендованы методическим советом университета

«___» ____________ 2012 г

ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВой

Работы

Выполнение курсовой работы по дисциплине “ Металлорежущие станки ” для студентов специальности 151001 («Технология машиностроения») служит закреплению знаний и приобретению практических навыков по анализу конструкций станков различного назначения, расчету их кинематических цепей, расчету настроек станков на обработку типовых деталей, разработке технического предложения по совершенствованию привода главного движения, исходя из требования задания

Теоретической базой для выполнения курсового проекта являются знания, полученные в курсе "Металлорежущие станки" и в ранее изученных учебных дисциплинах: теория механизмов и машин, теоретическая механика, сопротивление материалов, резание материалов, детали машин и основы конструирования, металлорежущий инструмент.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Тематика курсовых работ разрабатывается кафедрой «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» . Предусматриваются курсовые работы типовые и специализированные.

Типовые задания посвящены:

- анализу структуры и конструкции одного из приводов станка с ЧПУ какой- либо группы;

-разработке технического предложения на модернизацию привода главного движения или привода подач станка.

Специализированные задания учитывают интересы студента, его будущую специализацию могут переходить в другие курсовые проекты или являться частью дипломного проекта . Специализированные задания выдаются, как правило, студентам, обучающимся по индивидуальны планам. По согласованию с преподава

-3-

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель выполнения курсового проекта

2. Примерная тематика, объем и содержание проекта

3. Содержание графической и расчетной части проектов и требования к их оформлению.

3.1. Содержание графической части.

З.2. Требования к графической части проекта..

3.3. Расчетно-пояснительная записка.

4. "Анализ структуры привода

главного движения".

4.1. Производственно- технологическая характеристика станка.

4.2. Расчет коэффициента полезного действия привода

главного движения.

4.3. Кинематический и силовой расчет привода главного

движения ставка.

-24-

9. Кочергин А. И. Конструирование и расчет, металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для вузов,- Мн.:Выш. ШК., 1991.- 382 с., ил.

10. Подшипники качения. Справочник/ Под ред. Р.Д. Бейзельмана.М.:Машиностроение, 1975. - 507с.

-23-

телем студент может сам предложить тему, связанную с научны

ми интересами студента или темой его будущего дипломного проекта.

Курсовая работа состоит из двух - трех листов графической части, объемом 2,5 - 3 листа формата А1, отображающей конструктивные решения проекта и пояснительной записки на 30 – 40 страницах ( формат А4 ), содержащей описательную и расчетную часть проекта.

При выполнении курсовой работы студенты должны руководствоваться материалами <<Проекты ( работы ) дипломные и курсовые >> ( Изд –во КГУ, 2001г

Расчеты и графическую часть работы рекомендуется выполнять, используя современные программные комплексы ( Компас – график, MathCAD и др.)

Для успешной выполнения работы по теме первого типа студент должен иметь в своем распоряжении кинематическую схему, общий вид, развертку коробки скоростей, чертеж шпиндельного узла станка – прототипа.

На первом этапе студент изучает устройство станка – аналога, его технические характеристики и технологические возможности, а затем проводит анализ конструкции станка включающий: декомпозицию на составляющие элементы; описание функционального назначения отдельных элементов; построение производственно-технологической характеристики станка; анализ кинематической схемы и конструкции привода главного движения; определение потерь на трение в приводе главного движения в зависимости от частоты вращения шпинделя и т.д.

По результатам анализа студенту необходимо найти пути улучшения характеристик привода главного движения. Критериями при этом служат производственные характеристики станка, диапазон регулирования, потери мощности на преодоление сил трения и т.д.

В пояснительной записке дается описание назначения станка, анализируются операции, выполняемые на нем, ведется описание основных узлов станка, их функционального назначения.

-4-

Разрабатывается производственно-технологическая характеристика станка, строится график потерь мощности в приводе главного движения, график частот вращения шпинделя, график мощностей и моментов. Намечаются пути совершенствования привода главного движения. Для нового (предложенного) варианта привода разрабатывается кинематическая схема, строятся графики частот, мощностей и моментов, рассчитываются модули зубчатых передач, диаметры валов. Разрабатывается конструкция коробки скоростей определяются габариты привода главного движения (коробки скоростей, шпиндельной бабки)

Для выполнения работы на тему: "Разработка технического предложения на модернизацию привода главного движения станка". студент должен располагать кинематическими схемами различных станков данной группы, отличающихся по своей конструкции.

В пояснительной записке дается описание назначения станков, анализируются технологические переходы, выполняемые на нем, ведется описание основных типовых узлов станков,их функционального назначения. Анализируется кинематические схемы приводов главного движения нескольких близких по параметрам станков. Для них разрабатываются производственно-технологические характеристики, графики потерь мощности, графики частот вращения шпинделя, графики мощностей моментов.

Выбирается вариант наиболее подходящий для дальнейшей разработки. На основе выбранного варианта привода разрабатывается кинематическая схема и развертка коробки скоростей и/или шпиндельной бабки, приводятся все необходимые расчеты.

В отличие от первого варианта проекта в этом варианте студентам придется самостоятельно решать ряд проектных задач при разработке развертки привода, выборе конструкции шпиндельного узла, его опор и т.д. Усложнение проектной части работы может компенсироваться уменьшением объема работ при выполнении дипломного проекта, частью которого станет данный курсовой проект. Объем и содержание курсового проекта по специальной тематике, связанной с индивидуальным планом обуче-

-5-

6. ЛИТЕРАТУРА

1. Режимы резания металлов: Справочник/Под ред.Ю.В.Барановского.- 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 407 с.

2. Проников А.С. Расчет и конструирование станков. - М.: Высшая школа, 1967. - 431 с., ил.

3. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлорежущим станкам "Расчет основных технических характеристик металлорежущих станков"/ Иванов В. К., Рохин В.Л.-Курган, 1983.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлорежущим станкам и промышленным роботам "Расчет на ЭВМ основных характеристик токарных станков" /Иванов В.Н. ,Душников И.Н. Курган, 1989.

5. Металлорежущие станки: Учеб. пособие для втузов. Н.С. Колев, Л.В. Красниченко, Н.С. Никулин и др.- 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980. - 500 с.

6. Методические указания к выполнению курсового проекта по металлорежущим станкам "Кинематический расчет привода главного движения"/ Иванов В.Н., Рохин В. Л.- Курган, 1984.

7. Металлорежущие станки и автоматы: Учебник для машиностроительных втузов/ Под ред. А. С. Проникова. - М. :Машиностроение, 1981.- 479 с., ил.

8. Свирщевский Ю.И., Мокейчик Н.Н. и др. Расчет и конструирование коробок скоростей и подач.- Мн.: Выш. шк., 1976.-590 с.,ил.

-22-

(16)

где Т_расч - расчетный крутящий момент на валу, Нcм (14);

[t] - условное допускаемое напряжение на кручение, Н/см² (для стальных колес [t] =150 Н/см²). -

Подшипники на валах коробки скоростей необходимо выбирать легкой серии по справочнику [10] или принять из базового варианта.

Шпиндельный узел привода расчету не подлежит, его конструкцию принять из базового варианта коробки скоростей. В работе необходимо разобраться с конструкцией узла, дать характеристику подшипникам передней и задней опоры, способам их регулировки и смазки.

Для вновь спроектируемого привода построить зависимость h =f(Рэ,n) и сделать выводы.

-21-

ния студента, определяется с учетом структуры этого плана.

СОДЕРЖАНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ И РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ИХ ОФОРМЛЕНИЮ

Содержание графической части

Конкретное содержание графической части проекта определяется ее темой. Примерный перечень листов графической части:

-общий вид станка со спецификацией основных узлов и механизмов ................................................................. 0,5 - 1 лист; - кинематическая схема базового варианта станка, выполненная в

соответствии с ГОСТ 2.703-2011 «Правила выполнения кинематических схем» -………………………………………0,25-0,5 листа;

- производственно- технологическая характеристика базового варианта станка, графики мощностей, моментов и потерь на трение для двух вариантов привода главного движения, базового и проектируемого…………………………………….. 0,25 – 0,5 листа; - кинематическую схему привода главного движения для проектируемого варианта…………………………………….. 0,5 -1 лист;

- эскиз развертки коробки скоростей и/или шпиндельной бабки проектируемого варианта -1 лист.

Итого .................................………………………………2,5- 3 листа.

Требования к графической части работы

Все чертежи выполняются на компьюторе с соблюдением правил и условностей в соответствии с требованиями ЕСКД на машиностроительное черчение. Масштаб чертежей должен обеспечивать четкое изображение всех деталей узла, характер каждого соединения. Предпочтение отдается масштабу 1:1 или 1:2.

-6-

Для чертежей общего вида станка рекомендуется масштаб 1:10 или 1:15. Общий вид станка достаточно вычерчивать в двух проекциях (спереди и сбоку или спереди и в плане). Данный чертеж необходим для того, чтобы показать компоновку станка, рациональность увязки всех узлов в единую комплексную конструкцию с законченным внешним оформлением. На общем виде станка следует указать габаритные размеры и основные технические характеристики базового варианта станка.

Сборочные чертежи (развертка коробки скоростей, шпиндельной бабки и т.д.) должны содержать столько проекций, разрезов и сечений, чтобы была понятна работа механизма в целом, способы сборки и регулирования отдельных узлов механизма, и возможность разработки рабочих чертежей деталей механизма. На сборочных чертежах проставляются: числа зубьев и модули зубчатых колес, межосевые расстояния, величины хода подвижных элементов (блоков зубчатых колес, штоков гидроцилиндров и т.д.).

Сборочные чертежи изготовляются на уровне эскизного проектирования, поэтому на них не требуется проставлять посадки сопряжений, рассматривать вопросы сборки узлов, смазки и регулирования подшипниковых опор, муфт и др. элементов.Спецификация на сборочные и чертежи общих видов станков выполняется в соответствии с ГОСТ 2.108-68. Спецификация определяет составные части изделия, необходимые для его изготовления, комплектования конструкторских документов и планирования запуска в производство. Спецификацию составляют на отдельных листах формата А4. В графе "обозначение" указывают: в строках ниже слова "документация" обозначение чертежей, например, 1-го листа сборочного чертежа шпиндельной бабки - ШБ01-СБ1, 2-го листа - ШБ01-СБ2, расчетно-пояснительной записки - ШБ01-РПЗ: в строке "сборочные единицы" - обозначения частей шпиндельной бабки, например, электромагнитной муфты - ШБО1-001 (номер позиции муфты на чертеже 1); в строке "де

-7-

Р - мощность вала, на котором расположено меньшее (ведущее) колесо, кВт (13);

n - расчетная частота вращения ведущего колеса, при которой передается полная мощность, об/мин;

Z - число зубьев шестерни (малого, ведущего колеса):

i - передаточное число (принимается i>=1) т. е. для понижающих передач берется величина обратная передаточному отношению:

Y₀=b/d_ш -коэффициент ширины зуба шестерни (Y₀=0,7... 1,6 при симметричном расположении шестерни м жестких валах (Y₀₌ 0,4.. .0,6 при консольном расположении шестерни);

к - коэффициент нагрузки. При предварительных расчетах можно принять к=1,2..1.4.

По поверхностному модулю m_пов находят габариты колес (D_нар, D_вн, D_д и ширину зубчатого венца). Зная размеры колес, можно расчитать габариты всей коробки скоростей. Для определения осевых габаритов коробки необходимо решить вопрос о способе управления ею. При ручном способе управления переключение передач осуществляется рукоятками, перемещающими подвижные зубчатые блоки вдоль вала. При автоматическом способе управления возможны два варианта. Первый - с помощью электромагнитных муфт серии ЭТМ [9]. В этом случае все колеса находятся в постоянном зацеплении, даже те, которые не передают в это время крутящий момент. Поэтому считается что потери на трение в этом случае выше, чем при использовании подвижных блоков зубчатых колес. Второй вариант похож на ручной способ с той разницей, что переключение подвижных блоков осуществляется здесь гидроцилиндрами, следовательно КПД таких коробок скоростей выше, чем у приводов, управляемых электромагнитными муфтами, но осевые габариты больше. Поэтому при разработке конструктивного варианта коробки скоростей необходимо учитывать как потери на трение в трущихся парах, так и осевые габариты.

Диаметры валов, (см) (кроме шпинделя) предварительно можно определить по условному расчету на кручение:

-20-

ведется подбор чисел зубьев колес, используя для этого табличный метод [7]. В заключение кинематического расчета строится кинематическая схема проектируемого привода, используя рекомендации ГОСТ 2.770-68 [7]. На схеме валы пронумеровать римскими цифрами, включая вал электродвигателя, проставить числа зубьев колес и диаметры шкивов ременных передач.

Вторым этапом расчета проектируемого привода является силовой расчет, целью кoторого является определение габаритов коробки скоростей.

Для этого на каждом валу привода рассчитываются мощности и крутящие моменты [8]. Например: ; ; , и т.д.

где h_рп - КПД ременной передачи (h_рп=0,985):

h_подш - КПД подшипниковой пары (h_подш=0,995):

h_зп - КПД зубчатой передачи (hзп= 0,95).

Моменты на валах: ; ; и т.д. (14)

В формуле (14) используется расчетная частота вращения вала, определяемая из графика частот вращения шпинделя. Для ее определения необходимо воспользоваться формулой (5).

Далее рассчитываются модули зубчатых колес (2). Причем определяется поверхностный модульm_пов, см, т.к. зубья колес при работе испытывают знакопеременные контактные нагрузки.

(15)

где s_пов- допускаемые напряжения по усталости поверхностных слоев, Н/см² (для - стальных закаленных колес s_пов=(1700...2100)НRC);

-19-

тали" - обозначения основных конструкторских документов (чертежей) на детали. Обозначение состоит из букв вида конструкции (шпиндельная бабка - ШБ, привод подач - ПП, автоматическая коробка скоростей - АКС и т.п.), номера задания (если номера нет, то записывают 00) и номера деталей.