Проект двух стороннего агрегатного сверлильного станка для обработки шести отверстий

 

Содержание

	Введение
1.	Расчёт  режима резания
Конструкторская часть
2.	Выбор электродвигателя
3.	Разработка  схемы объединения валов и  шпинделей
4.	Расчёт  зубчатых колёс
5.	Предварительный расчёт валов
6.	Конструктивные  размеры шестерни и корпуса
7.	Выбор подшипников  и шпонок
8.	Уточнённый  расчёт валов
9.	Проверка  подшипников на долговечность
10.	Расчёт  системы смазок
11.	Система охлаждения
	12.Заключение
	13.Список литературы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

   В автоматизированном массовом производстве изготавливают детали узкой номенклатуры. В таком типе производства часто применяют агрегатные станки и автоматические линии.

   Главными  плюсами агрегатного оборудования являются: высокая производительность обработки основных деталей, низкая себестоимость, сравнительно не высокая квалификация рабочих, минимальный производственный цикл, высокая надёжность, ремонтопригодность.

   В настоящее время ставится вопрос о минимизации участия человека в производственном процессе. Таким  образом, на пути технического прогресса можно выделить два основных этапа решения данной проблемы, это механизация производства и его автоматизация. Последний, в свою очередь, имеет большее значение, чем первый. Прежде всего, это связано с требованиями, которые предъявляются к изготовлению изделий. Точность детали, сроки её изготовления, её количество и другие факторы приводят современное производство к механическому прогрессу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

             
 
 

1. Расчёт режима  резания

   1.1 Определение скорости  резания и частоты вращения

   Исходные  данные для расчётов: D = 5 мм – диаметр отверстий; сталь 40х – обрабатываемый материал; P18 – материал инструмента; форма заточки сверла – двойная, с подточкой поперечной кромки и ленточки (ДПЛ); 2φ = 118˚; ψ = 55˚; α = 11˚; 2φ_о = 70˚; w = 30˚; σ_в = 570 МПа; L = 10 мм – длина отверстия.

   Глубина резания [12]: t = 10 мм; для сверления стали с σ_в = 58 кгс/мм² сверлом диаметром 5 мм рекомендуемая подача S_o = 0,09 ÷ 0,13 мм/об. при L < 5D ó (10 < 5) мм ó (10 < 25) мм. Поправочные коэффициенты равны 1.

   Определяем  скорость резания. Принимаем среднее  значение диапазона подач: S_o = 0,11 мм/об. Скорость резания [12]: , где С_v – коэффициент скорости; D – диаметр отверстий (мм); S_o – подача (мм/об); Т – временной период стойкости сверла (мин.); qv, m, yv, xv – степенные коэффициенты; К_v – общий поправочный коэффициент.

    , где  ; показатель nv при сверлении -0,9; С_м – коэффициент обрабатываемости, равный 1; ; K_lv = 1,0; K_uv = 1,0; K_v = 0,026·1,0·1,0 = 0,026; C_v = 3,6; qv = 0,65; xv = 0; yv = 0,7; m = 0,2; для сверла диаметром 5 мм из быстрорежущей стали для обработки конструкционной стали T = 20 (мин.).

   Скорость  резания [12]:

   Частота вращения [12]:

   При значении φ = 1,58 по нормали 11-1 выбираем n = 1600 (об/мин), тогда значение скорости резания [12]:  

   1.2 Определение крутящего  момента и осевой  силы

   Крутящий момент [12]: М_кр = 10 · C_м · D^qm · S_o^ym · K_р , где С_м = 0,0345; qm = 2; ym = 0,8; K_р = K_мр = (530/750)^0,75 = 0,81

   М_кр = 10 · 0,0345 · 16² · 0,38^0,8 · 0,77 = 3,22 (Hм).

   Осевая  сила [12]: Р_о = 10 · С_р · D^qp · S_o^yp · K_p , где С_р = 68; qp = 1; yp = 0,7; K_p = K_мр; np =0,75; K_мр = (σ_в/750)^np = (570/750)^0,75 = 0,81

   Р_о = 10 · 68 · 16 · 0,38^0,7 · 0,77 = 1398 (H). 

   1.3 Определение мощности резания

   Мощность  резания [12]: , где М_кр – крутящий момент; n – частота вращения; М_кр = 3,22 (Н); n = 1600 (об/мин), тогда .

Конструкторская часть

Разработка  кинематической схемы  многошпиндельной коробки

Кинематическая  схема шпиндельной сборочной  единицу отражает связь каждого  шпинделя с приводом, т.е. всю совокупности кинематических элементов, которая  обеспечивает необходимую частоту и направление вращения, передачу крутящего момента шпинделя, а также необходимые при этом прочность и долговечность. В конструкторской практике такая кинематическая схема называется «раскаткой».

Для оптимального выполнения «раскатки» необходимы следующие условия:

все шпиндели должны вращаться в одну сторону. Если смотреть со стороны инструментов, то против часовой стрелки. Исключение составляют особооговоренные случаи;

передаточные  отношения должны быть не менее 0,25 и  не более 2,5: выполнение первого условия позволяет избежать чрезмерного больших диаметров ведомых зубчатых колес и увеличения радиальных габаритов передач; выполнение второго условия необходимо для обеспечения кинематических характеристик узла; несоблюдение этого условия вызывает повышенный шум при работе передачи.

действительные  числа оборотов не должны отличаться от заданных более чем на 5%;

при окружной скорости на зубчатом колесе свыше 6 м/с его  необходимо изготовлять по 6-ой степени  точности;

частота вращения вала ручного проворота шпинделей должна находиться в интервале 400÷600об/мин;

частота вращения вала насоса смазки находится в пределах 450÷750 об/мин;

все детали должны удовлетворять условиям прочности, жесткости и заданной долговечности; для подшипников долговечность  L_h=10000 ч, для зубчатых колес L_h=20000 ч; прогиб шпинделей под колесами не должен превышать 0,015 мм, прогибы валов не более 0,03 мм;

не допускается  использование шпинделя меньшего типоразмера  для передачи вращения шпинделю большего типоразмера;

расстояние от наружного диаметра любого зубчатого  колеса до внутреннего контура литых  корпусных деталей должно быть не менее 12 мм, в противном случае необходимо произвести подрезку контура;

при необходимости  подрезки внутреннего контура литых  корпусных деталей радиус подрезки принимают на 3 мм больше наружного радиуса колеса;

зазор между  наружными диаметрами любого зубчатого  колеса и поверхностью любой детали (кроме чашки лабиринта шпинделя) комплекта шпинделя или вала должен быть не менее 0,5 мм;

зазор между наружными диаметрами любого зубчатого колеса,  расположенного в пулевом ряду, и чашкой шпинделя должен быть не менее 5 мм (для установки между ними маслоотражательного щитка);

толщины перемычек  в корпусе между двумя расточками под подшипники зависят от диаметров расточек и должны быть не менее величин, определенных экспериментально для отдельных сочетаний шпинделей и валов;

максимальный  диаметр зубчатого колеса, расположенного во внутреннем ряду, должен быть на 10мм меньше размера наибольшего монтажного окна корпуса заданного габарита;

координаты центра привода должны располагаться в  зоне, обеспечивающей выполнение условий, при которых крепежные элементы узла привода не выходят за контур литых корпусных деталей, а наружные поверхности привода отстоят  от контура упорного угольника не менее чем на 10 мм.

При проектировании «раскатки» и при назначении передаточных отношений следует придерживаться следующих рекомендаций:

наиболее важным моментом при выборе способа «раскатки» являются этап разделения шпинделей на группы возможного объединения, который основан на многообразии возможных вариантов «раскатки»; а так как главным является проектирование «раскатки» с наименьшим числом валов, то следует стремиться связать одним валом как можно большее число шпинделей, учитывая, что нагрузка на вал при этом возрастает;

при большой  мощности привода (7 кВт) желательно отводы мощности производить по нескольким направлениям, что необходимо для  уменьшения нагрузок на центральном  валу и для сокращения числа валов  в цепи; кинематическая цепь шпиндельной коробки должна иметь наименьшее число, промежуточных валов;

при назначении передаточных отношений следует  стремиться не только к уменьшению габаритов зубчатых колес, но и к  сокращению их числа, поэтому, если на валу есть отводы по нескольким направлениям, следует предпринять попытку съема мощности в одной плоскости;

диаметр вала, мм, предварительно определяется по формуле: 

где N – мощность на валу, кВт;n – число оборотов вала, об/мин.

величина коррекции  зубчатого колеса не должна превышать 0,25 модуля;

для снижения нагрузок на промежуточные валы и, следовательно, уменьшения металлоемкости узла максимальное снижение частоты вращения следует  осуществлять на шпинделе или в непосредственной близости от него. Желательно выполнять «раскатку» внутренними рядами зубчатых зацеплений. Консольные ряды используют лишь в случаях:

недостаточности рядов расположения зубчатых колес;

пересечения зубчатыми  колесами внутренних рядов соседних валов при применении больших  передаточных отношений;

необходимости обеспечения изменения частот вращения шпинделей путем замены колес  в нулевом ряду.

При предварительном  назначении модуля зацепления необходимо пользоваться следующими правилами:

m = 3мм при диаметре вала меньше 50 мм и m =4мм при диаметре вала 50 мм и более;

при малых передаваемых мощностях (менее 3 кВт) и близко расположенных  шпинделях нужно использовать модуль m =2мм, т.к. он обеспечивает установку колеса большего диаметра во внутреннем ряду.

«Раскатку» начинают с объединения шпинделей в «пучки», т.е. в группы, объединенные одним групповым валом. Рассматривая групповые валы как шпиндели, объединяют их, в свою очередь, промежуточными валами, пока промежуточные валы не соединяться с приводом.

Привод может  быть расположен в любой точке задней плиты, но при этом должна обеспечиваться его пространственная совместимость с другими приводами, упорным угольником и другими элементами шпиндельной коробки.

В сложных кинематических цепях зубчатые колеса располагаются  в нескольких параллельных плоскостях, которые называются рядами. В унифицированных конструкциях шпиндельных коробок серии УНЕ зубчатые колеса могут располагаться в 4 рядах.

Проектирование  «раскатки» - задача многовариантная, т.к. нельзя заранее рассчитать число  валов и зубчатых колес и объединить шпиндели в «пучки». Требуется многократное прочерчивание и поиск наилучшего варианта с учетом вышеприведенных рекомендаций. Однако, существуют типовые случаи расположения шпинделей.

Два шпинделя можно  объединить, если: суммарная мощность на шпинделях меньше 7 кВт и частота вращения каждого шпинделя больше 100 об/мин, в противном случае размер группового вала может оказаться больше максимального вала, предусмотренного стандартным рядом и его выбору следует уделить особое внимание;