Учебно-методическое пособие для выполнения курсового проекта по дисциплине "Металлорежущие станки" по специальности 1201 "Технология машиностроения"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И Г АЗА им. И. М. ГУБКИНА

Кафедра "Технолоi'ИН rюонсфтПIIОI'О ~ашиностроения"

ЛИЗОГУБ В. А.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ "МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ"' ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ "'ТЕХНОЛОГИЯ МАIПИНОСТРОЕНИЯ ~,

Москва

2006

1201

УДК

621.9.06. Л 55 Рецензент

к.т.н., доцент кафедры «Технологическая информатика и технология машиностроения» МГАПИ Сергеев Ю .А.

Л55

Лизагуб В. А. Учебно-методическое пособие для выполнения курсового проекта по дисциплине «Металлорежущие станки» по специальности

1201

«Технология машиностроению>. М.: РГУ нефти и газа им. И. М.

Губкина,

2006.- 49с.

Излагаются методические материалы по последовательности выполнения проекта, а также содержание и правила оформления графической и мето­ дика выполнения расчетной части проекта.

УДК

©

Лизагуб В. А.,

2006

Издательство РГУ нефти и газа им. ©И.~.Губкина,2006

2

621.9.06.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр. Введеие...

... ............ ....................................... ... ............... ....................

Содержание и объем курсового проекта...

4

.. . ... . .. .. ............. ... ......... ...... .. .. .. . ...

5

1. 1

Содержание и объем графической части проекта .......................................... .

5

1.1.1

Чертеж общего вида.................................................................................

5

1. 1.2

Обозначения на чертеже..

. ............................ .. ....... .. ... .. ...... ... ...................

5

1.1.3

Спецификация ........................................................................................

б

1.1.4

Упрощение на чертежах сборочных единиц...................................................

6

1.1.5

Содержание чертежа общего вида проекта.....................................................

7

1.1.6

Чертежи деталей.....................................................................................

7

1.1. 7

Выполнение схем.....................................................................................

8

1.2

Содержание и объем пояснительной записки...

1.2.1

Общие положения по оформлению...............................................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 8

1.2.2

Построение текста....................................................................................

2

Указания по методике выполнения расчетной части проекта..

2.1

Расчет режимов резания.............................................................................

2.2

Методика расчета кинематики электромеханического привода главного движения станка с ЧПУ..

9 9.

........ ... .. .. . ... .. . . . . . . .. ! 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . .

J

1

12

2.3

Методика расчета кинематики бесступенчатого привода подач станков с ЧПУ.......

17

2.3 .1

Методика расчета кинематики привода с шаговым электродвигателем.................

J8

2.3.2

Методика расчета кинематики привода подач с вентильным электродвигателем....

20

2.3.3

Методика расчета и проектирования шпиндельного узла...................................

21

2.3.4

Методика расчета направляющих................................................................

22

2.3.5

Методика расчета передачи винт-гайка привода подач.....................................

23

2.3.6

Расчет гидро-- (пневмо) привода...................... ... . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

3

Вопросы безопасности (БЖД) в курсовом проекте...... ..... .... ..... ...... . .. .............

25

4

Технико-экономическое обоснование проекта ............................................... .

25

Список использованных источников............................................................

27

Приложепия...........................................................................................

28

3

ВВЕДЕНИЕ

Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования 1щя размерной обработки деталей различных машин, приборон, устройств.

Непрерывно повышающиеся требования по производительности, точности и надеж­ ности металлорежущего оборудования ставят перед разработчиками станков задачи созда­ Rать и применять новейшие результаты научно-исследовательских работ различных областей

:шаний, а также обобщать и использовать мировой опыт в области конструирования метал­ лорежущих станков.

Данные методические указания выполнены на основе ЕСКД и содержат методику вы­ полнения курсового проекта по дисциплине «Металлорежущие станки», включающую мето­ дики выполнения основных расчетов необходимых для конструирования, методику выпол­

нения и примеры графической части проекта и требования по оформлению проекта. Методические указания предназначены для повышения качества и ускорения сроков выполнения проекта студентами специальности

4

1201

«Технология машиностроения».

1

СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1.1

Содержание и объем графической части проекта

Курсовой проект посвящен разработке одного из основных узлов современного станоч­

ного оборудования (шпиндельная бабка, стол с приводом, инструментальный магазин с при­ водам, силовая бабка или стол агрегатного станка, револьверная головка с приводам и др.). Проект содержит чертеж общего вида проектируемого узла с разрезами, выполненными

на стадии технического проекта по ГОСТ

2-118-73--2.120-73*

и рабочий чертеж одной из де-

талей узла, указанной преподавателем, выполненный по ГОСТ

1.1.1

2.109-73 *

см. приложения.

Чертеж общего вида

Чертеж общего вида

-

проектный конструкторский документ, определяющий конст­

рукцию изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип

работы изделия. Чертеж общего вида должен давать полное представление об устройстве из­

делия и о форме каждой детали (за исключением покупных и стандартных), т.е. давать воз­ можность выполнения по нему рабочих чертежей всех деталей и сборочных единиц. Чертеж общего вида должен содержать:

1)

изображения изделия (виды, разрезы, сечения), текстовую часть и надписи, необхо­

димые для понимания конструктивного устройства изделия, взаимодействия его составных

частей и принципа работы;

2)

наименования, а также обозначения (если они имеются) тех составных частей, для

которых необходимо указать данные (технические характеристики, количество, указания о материале и др.);

3)

размеры габаритные, присоединительные, посадочные, установочные и справоч-

4)

схему, если она требуется;

ные;

5) технические

характеристики;

б) технические требования к изделию (выполнение сборки и контроля, применение определенных покрытий, методов сварки и др.). Технические характеристики и технические

требования к изделию размещаются на чертеже общего вида над основной надписью.

1.1.2

Обозначения на чертеже

Наименования и обозначения составных частей изделия на чертежах общего вида ука­ зывают в таблице, размещаемой на одном листе с изображением изделия, или выполненной

5

•а отдельных листах формата А4 в качестве последующих листов чертежа общего вида. За­ :шсь составных частей сборочной единицы в таблицу рекомендуется производить в следую­ ·~~й последовательности: -заимствованные изделия;

- покупные

изделия;

- вновь разрабатываемые

изделия.

На полках линий-выносок указывают номера позиций составных частей, включенных

:~таблицу. Пример оформления чертежа общего вида приведен в приложении Б.

Спецификация

1.1.3

Спецификация является основным конструкторским документом для сборочной еди­ ':нцы и составляется на отдельных листах формата А4. Форма и порядок заполнения специ-

tткации регламентированы ГОСТ

2.108-68 *.

В чертежах курсовых проектов допускается размещать спецификацию на одном листе .:о сборочным чертежом над основной надписью. Спецификация в общем виде состоит из разделов, которые располагаются в следую­ ·~i-i последовательности:

- доку.ментация

(сборочный чертеж, принципиальная электрическая схема, тех-

.иУ:еские условия и др.);

- комплексы; - сборочные

единицы;

-детали;

-стандартные изделия (изготовленные согласно требованиям государственных, республиканских и отраслевых стандартов); -прочие изделия (изготовленные по техническим условиям);

-материалы (пластмассы, провода и др.); -комплекты (комплекты сменных и запасных частей, инструмента и т.д.). Спецификация прикладывается к записке.

1.1.4

Упрощения в чертежах сборочных единиц

Чертежи общего вида и сборочные чертежи при курсовом проектировании выполня­ ются, как правило, с упрощениями согласно требованиям стандартов ЕСКД: ГОСТ

/ J ... ' гост

2.109-

2.119-73 *' гост 2. 120-73 *.

Допускается не показывать: фаски, скрутления, проточки, углубления, рифления и другие мелкие элементы.

Если имеются одинаковые по размерам и форме составные части, например, винты, шпильки и т.п., то вычерчивается только один элемент, а остальные изображаются упрощен­ но или в виде осевых линий.

1.1.5

Содержание чертежа общего вида проекта

Чертеж общего вида узла студенческого проекта включает в себя: вид спереди и вид сбоку узла, продольный разрез узла, поперечный разрез узла. При необходимости выполняются се­

чения и другие разрезы (см. приложе ни е Б). Формат чертежей выбирает сам студент. Желательно продольный и поперечный раз­ резы выполнять в масштабе

1: 1.

Объем графической части проекта не более

1.1.6

3

листов формата А] ГОСТ

2.301-68.

Чертежи деталей

Чертежи деталей выполняются на основе чертежа общего вида. Чертеж детали- основной конструкторский документ, содержащий изображения де­ тали с минимальным и достаточным числом проекций, разрезов и сечений, а также все раз­ меры и технические требования, необходимые для её изготовления и контроля. На каждую деталь выполняется отдельный чертеж, требования, к выполнению юло-

рого регламентированы ГОСТ

2.109-73 *.

Чертеж детали должен иметь основную надпись, в которой наименование детали 3а­ писывается в именительном падеже единственногп числа и согласно принятой терминоло­ гии, например: «шкив>>, «валик», «каркас», а если наименование детали состоит из несколь­

ких слов, то на первом месте пишут имя существительное, например: «колесо зубчатое».

На чертеже детали должны быть указаны:

1) размеры 2)

и их предельные отклонения в соответствии с ГОСТ

2.307-68*;

предельные отклонения формы и взаимного расположения поверхностей по ГОСТ

2.308-79*; 3) шероховатость поверхности по ГОСТ 2.309-73 * с изменениями Межгосударствен­ ного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол

4)

N!!2l

от 28.05.2002г.);

обозначение покрытий, термической и других видов обработки, твердости материа-

ла по ГОСТ

2.310-68*.

Технические требования на чертеже детали указываются в правой части листа над ос­ новной надписью.

В основной надписи приводят обозначение материала детали, его марку и номер стан­ дарта на материал, например:

7

Сталь

35

ГОСТ

1050-88,

Сталь 1ZX18H9T ГОСТ 5632-72. Если в условное обозначение материала по стандарту входит его сокращенное наиме­ нование, например, Ст, СЧ, Бр и др., то полное наименование не записывают, например, Ст5

ГОСТ

380-94,

СЧ

20

ГОСТ

1412-85, Бр04Ц4С 17 ГОСТ 613-79.

Для деталей, изготовляемых

из сортового материала определенного профиля и размера, материал детали записывают в соответствии с присвоеиным ему в стандарте на сортамент обозначением:

К

40ГОСТ1133 -71'

руг У10ГОСТ1435 -99.

Чертежи пружин, зубчатых колес и ряда других деталей имеют специфику оформления, которая отражена в стандартах ЕСКД классификационной группы

4 (ГОСТ 2.401-68

и т.д.).

Например, чертежи зубчатых и червячных колес, зубчатых реек отличаются тем, что пара­ метры конструктивных элементов указываются в специальной таблице, размещаемой над

основной надписью, согласно ГОСТ

1.1.7

2.402-68.

Выполнение схем

При выполнении схем следует руководствоваться стандартами седьмой группы ЕСКД (ГОСТ

2.701-84

и др.).

При оформлении схем тех видов, которые не охвачены стандартами ЕСКД, республи­ канскими или отраслевыми стандартами, правила оформления регламентируются методиче­ скими указаниями кафедр по дипломному и курсовому проектированию.

Примеры выполнения графической части проекта приведены в приложениях.

1.2

Содержание н объем пояснительной записки

Пояснительная записка выполняется с соблюдением требований ГОСТ гост

2.105-95

и

7.32-2001. Объем пояснительной записки до

20

страниц печатного текста.

Пояснительная записка включает следующие разделы:

Титульный лист.

2

Задание (см. приложение А).

3

Содержание.

4

Введение

-

кратко излагаются технологические задачи, стоящие перед станко­

строением и пути их решения в проекте

(0,5- 1 стр.).

5

Обзор и анализ конструкций узлов станков аналогов (до

6

Описание проектируемого узла станка (до

8

1 стр.).

2 - 3 стр. ).

Расчетная часть записки включает расчет режимов резания, сил резания и мощно­

7

сти привода, кинематический расчет, выбор параметров и расчет элементов конструкции на прочность, жесткость, точность, долговечность, надежность, оптимизационные расчеты, ди­

намические расчеты, анализ экономической эффективности разработки (до

8

Заключение- приводятся основные выводы по проекту

9

Список использованных источников.

1О

15

стр.).

(0,5- 1 стр.).

Приложения.

1.2.1

Общие положения по оформлению

Текстовые документы (титульный лист, задание на проектирование, пояснительная

записка) должны выполняться на листах белой бумаги формата А4

2.301-68 (297

х

(21 О

х

297

мм) по ГОСТ

на одной стороне листа. Допускается применение отдельных листов формата АЗ

420

мм) в последующих страницах текста. Слева, сверху, снизу оставляются поля

мм, справа-

20

1Омм.

Титульные листы пояснительных записок должны выполняться в соответствии с тре­

бованием кафедр. Пояснительная записка должна быть сброшюрована в папку формата А4, на которую должна быть наклеена этикетка или сделана надпись. Текстовые документы, в том числе и заголовки разделов пояснительной записки вы­

полняются на принтере черными чернилами кегль цифр не менее

2-2.5

13

через

1,5

интервала (высота букв и

мм.). Разрешается для акцентирования внимания на определенных за­

головках, терминах, формулах применять шрифты разной гарнитуры. Страницы пояснительной записки нумеруются арабскими цифрами, проставляемыми в основной надписи или в центре нижней части листа без точки. Первым листом пояснитель­ ной записки является титульный лист, который включается в общую нумерацию листов за­ писки, но номер на нем не ставится.

Основная надпись для первого листа текста размещается на первом листе раздела

«Введение)), где начинается текст пояснительной записки. Допускается последующие листы

текста записки оформлять без основной надписи и рамки.

1.2.2

Построение текста

Текст разделяют на разделы (подразделы, пункты, подпункты) и оформляют их в со­ ответствии с ГОСТ

2.105-95

и ГОСТ

7.32-2001.

Разделы должны иметь порядковые номера в пределах всего документа, обозначен­

ными арабскими цифрами без точки.

9

Подразделы должны иметь порядковые номера в пределах каждого раздела. Номера

подразделов состоят из номеров раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела точка не ставится.

Разделы, как и подразделы, могут состоять из одного или нескольких пунктов.

Пример обозначения разделов (подразделов, пунктов):

1

Обзор конструкций станков

1.1

Состояние вопроса

( 1.1 -

(1

-нумерация первого раздела);

нумерация первого подраздела первого раздела);

1.1.1 1.1.2

(нумерация пунктов первого подраздела первого раздела)

1.1.3

1.2

(нумерация второго подраздела первого раздела).

Содержащиеся в тексте пункта или подпункта перечисления требований, указаний,

положений обозначают арабскими цифрами со скобкой, например:

1), 2), 3),

и т.д.

Каждый пункт, подпункт и перечисление записывают с абзаца. Разделы и подразделы текста должны иметь заголовки. Заголовки разделов, подразделов и пунктов пишут симметрично тексту с прописной

буквы без точки в конце не подчеркивая. Заголовки записывают с абзацного отступа. Пере­ носы слов в заголовках и на титульных листах не допускаются. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой.

Расстояние между заголовками и последующим текстом строкой текста и последующим заголовком

15

1О

мм, а между последней

мм.

Разделы «Содержание» «Введение», «Заключение», «Список использованных источни­ ков» не нумеруются.

Иллюстрации должны иметь порядковый номер, наименование (пример: Рисунок

Детали прибора), а при необходимости, также поясняющие данные

-

1-

подрисуночный текст.

Иллюстрационные материалы, выполняемые на кальке и полученные в процессе про­ ектирования с выходов ЭВМ, контрольно-измерительных приборов, а также фотографии, могут быть наклеены на листы.

На электрических схемах около каждого элемента должны быть приведены его пози-

ционные обозначения в соответствии с требованиями ГОСТ

2.702-75*.

Условные буквенные обозначения механических, химических, математических и дру­

гих величин, а также условные графические обозначения должны соответствовать установ­

ленным стандартам. Иллюстрации доЛжны быть выполнены по ЕСКД. В тексте записки перед обозначением параметра дают его пояснение, например: «Временное сопротивление разрыву

cr8 ». 10

Расчетные формулы должны записываться в общем виде. Затем в формулы подстав­ ляются значения входящих параметров в той последовательности, в какой они приведены в

формулах, и, наконец, приводится результат вычисления.

Пояснения значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непо­ средственно под формулой в той же последовательности, в какой они даны в формуле. Зна­

чение каждого символа и числового коэффициента следует давать с новой строки. Первую

строчку объяснения начинают со слова «где», без двоеточия после него. Для всех символов и коэффициентов должны быть указаны их размерности в системе СИ. Уравнения и формулы следует выделять из текста свободными строчками. Выше и ниже каждой формулы должно быть оставлено не менее одной строки. Если уравнение не умещается в одну строку, оно должно быть перенесено после знака равенства(=) или после знаков плюс(+), минус(-), умножения (х) или деления(:).

Цифровой материал, как правило, оформляют в виде таблиц, руководствуясь требова­ ниями ГОСТ

2.105-95

и ГОСТ

7.32-2001

(пример: Таблица 1-Исходные данные).

Список использованных источников должен быть составлен в соответствии с требо­ ваниями ГОСТ

7.1-84

(пример ссылки на источник

[12,

с.

68-70].

Распечатки с ЭВМ должны соответствовать формату А4 (должны быть разрезаны). Они включаются в общую нумерацию страниц. Расчеты в общем случае должны содержать:

-

задачу расчета (с указанием, что требуется определить при расчете);

-

эскиз или схему рассчитываемого изделия (может быть выполнена в произволь-

нам масштабе, обеспечивающем четкое представление о рассчитываемом изде­ лии);

-

данные для расчета;

-

расчеты (для выбора основных конструктивных параметров изделия, кинематические, тепловые, на прочность, жесткость, точность, оптимизационные, эконо­

мической эффективности и др.);

-

заключение (с выводами по полученным результатам).

2 УКАЗАНИЯ ПО МЕТОДИКЕ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТ А

2.1 При

проектировании

Расчет режимов резания

узла

универсального

станка составляется

процесс для типовых деталей, подлежащих обработке на этом станке.

11

технологический

При проектировании узла специального или специализированного станка разрабатыва­ ется технологическая операция для обработки детали на проектируемом станке. Технологиче­ ская операция (операции) анализируется и выявляются режимы обработки, требующие:

наибольшей скорости резания Vmax, частоты вращения шпинделя llmax и скорости

подачи

V-' mах;наименьшей скорости резания Vmin, частоты вращения шпинделя llmin и скорости пода­ •ш ·И s min;наибольшей мощности Pmax Рассчитывается необходимая мощность электродвигателя привода.

2.2

Методика расчета кинематики электромеханического привода

гланиого движения станка с ЧПУ

В современных станках, особенно в станках с ЧПУ, широкое применение получил привод от регулируемого электродвигателя постоянного или перемениого тока с частотным

регулированием скорости. Эти двигатели позволяют значительно упростить кинематическую схему и уменьшить, либо совсем исключить коробку скорстей. Применеине двухступенчатой или трехступенчатой коробки скоростей (перебора) позволяет увеличить в

1,5 - 2

раза кру­

тящий момент (Т), развиваемый двигателем и сохранять значение мощности двигателя (Р), близкой к номинальной на низких и средних частотах вращения шпинделя (см. рис

1).

Это

обеспечивает высокую производительность резания, позволяет применять электродвигатель ~tеньшей мощностJ:I и габаритов и иметь лучшие электрические характеристики двигателя. Расчет кинематики привода производится в следующей последовательности:

1) Определяется

n__

наибольшая и наименьшая частоты вращения шпинделя

-

''1Dax -

где Vmax и dmax

1ooov max

nmin =

ndmin

1000Vmin -----""::.:.... ff

(1)

dm•x

Vmin -скорости резания. Выбранные из технологического процесса, м/мин;

и dmiп - предельные диаметры заготовок (инструмента), обрабатываемые с вы-

бранными скоростями резания, мм.

Частоты вращения шпинделя

11max

и

1'Zrnin

выше режимов резания.

12

сразу могут быть выбраны из рассчитанных

!00 6JO 800 l!OO n .9-f.4fU# Рис. 1~ Диаграмма мощности и крутящего момента

гc.~lf

~GI't

IZ81

1016 807 6'tO ~~--~~~~~~~ .5~

it03 -~ZO

Z5ll

201 160 f},'f-

100,8

80 f..~s-

4~•1,26 ~sqr

lfC Рис.

2.

Zg::S"S"

График частот вращения шпинделя

~'f=21.

z; =8'~ Рис.З. Rинематич~ская схема электро­ мехаккческого приво~а

Эти предельные частоты вращения шпинделя должны быть скорректированы с учетом Iастости применения крайних значений и данных станков аналогов.

13

в результате выбираются nпах и

2)

tlmin,

по которым проектируется узел.

Определяется диапазон регулирования частоты вращения шпинделя:

R" =

(2)

nmax nmin

Учитывая совершенствование режущего инструмента и форсирование режимов реза-

IШЯ, полученное значение

Rn увеличивают на 15-20%. Чтобы в указанных пределах иметь

возможность обрабатывать заготовки любого диаметра зания

d с наивы1·однейшей скоростью ре-

V, необходимо иметь бесступенчатое регулирование. Это можно достичь применени-

ем соответствующих систем привода электромеханического или гидравлического.

3) Выбирается знаменатель геометрического ряда . Hlll'pe~iiNe ifЬ.Ie' ~"t. .1 .3д.J17Р n«-ыки " nPEAifAAX -4>4f!!JS... + (),о~ -7мм. &ЛDG/IE o/ifmкN HfКJU!JI!~ /1/RIIN~ 1 lf. ЛI)J/ clfopi(P T()V/f.w·. NIINCHI'IA.IJbltlflt!IIEHHJj 8НVГI"ении; H'IIO tfi14RY Л()HtJPI'f/llll 1DVN()C.7Jf ·. JfoA&Ц /fq,l,lii/11111#KIJ8 11E.PE4/'IEH HJ~EV ~!!ЛNif- • JIAIEOГI~IIO 7:У.. ,{ ДЕМ N~!1РАМ1:6 8 ".fV'/Jд ЛAtJCKdel"Н 4~VCI~Y.

5. ЛCIJ.IIN

~

(\)

1

~С)

q.

.....

~~ I:S:.O '~

~

1'\,

~~~

~

~

&') 1

1

48

11 '

1

Учебно-методическое пособие

ЛИЗОГУБ Вадим Андреевич

КАФЕДРА

ТЕХНОЛОГИЯ Г АЗОНЕФТЯНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

Подписано в печать -02. Об. Формат 60 х 90/

S

Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Тайме.

Усл.nе•1. л. 3 .Тираж 100 экз. Заказ N~

-51.8

РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, ООП.

119991,

Москва, Ленинский просп.,65

Тел.930-92-25. Факс.135-88-95

49