Проект четырехкоординатного прецизионного многоцелевого станка горизонтальной компоновки - Дипломная работа

Мировые тенденции развития машиностроительной отрасли свидетельствуют о том, что в ближайшее время именно станкостроение будет определять облик заводов будущего и организацию работы на них. Суть нынешних перемен состоит в том, что повышения эффективности деятельности предприятия в значительной степени будет зависеть от объединения творческого потенциала человека с новейшими информационными технологиями. Это приводит к тому, что станок из технологической единицы превращается в локальную сеть станок передает информацию о том, что деталь изготовлена и начата обработка следующей, что станок выполнил программу и ожидает поступление нового задания, что ресурс инструмента исчерпан (для чего в инструмент встраивается специальный чип), что произошла поломка инструмента или станка, а также сообщается характер поломки (выявленной в ходе диагностики), что для нового задания необходим дополнительный инструмент, отсутствующий в магазине или исчерпавший ресурс и т. п. Подобная информация поступает от всех станков участка или цеха в общий информационный поток предприятия. Основные станкостроительные предприятия России находятся сегодня не в Москве, а на периферии.Многоцелевой станок (МС) или обрабатывающий центр (ОЦ) - это металлорежущий станок, предназначенный для комплексной обработки сложных деталей путем последовательного выполнения различных видов механической обработки, имеющий систему числового программного управления (ЧПУ) и оснащенный системой автоматической смени инструментов (АСИ). Многоцелевые станки являются универсальным оборудованием и по виду обрабатываемых заготовок и характеру преобладающих выполняемых переходов их можно разделить на три группы: - сверлильно-фрезерно-расточные с главным движением вращением инструмента и компоновкой, аналогичной фрезерным, расточным, сверлильным станкам, предназначенные для обработки призматических деталей; токарно-сверлилыю-фрезерно-расточные с главным движением - вращением детали или инструмента и компоновкой, аналогичной компоновке станков токарной группы, предназначенные для обработки в основном деталей типа тел вращения; В станках для обработки призматических деталей применяют поворотные конструкции шпиндельной головки и стола с периодическим или непрерывным движением по одной или двум (стол глобусного типа) координатам. В станках для обработки деталей типа тел вращения предусматривается движение точного позиционирования шпинделя с заготовкой.Горизонтальные МС в основном предназначены для обработки корпусных деталей кубообразной или близкой к "кубу" формы, обладающих достаточной жесткостью. Поэтому среди МС для обработки призматических деталей преобладают станки с горизонтальным расположением шпинделя. Именно на таких МС, оснащенных поворотным столом, а иногда и поворотов шпиндельной головкой, возможна обработка за одну установку деталей особо сложной конструкции с нескольких сторон. На них производят фрезерование плоскостей, пазов и криволинейных поверхностей торцовыми и концевыми фрезами; обработку отверстий мерными и регулируемыми на размер инструментами; нарезание резьбы летчиками и резцами. МС с горизонтальным расположением шпинделя имеют компоновки, как с неподвижной, так и с подвижной, стойкой.Многоцелевые станки, обладая широкими технологическими возможностями и еще большим потенциалом, являются в настоящее время наиболее высокопроизводительными и самыми востребованными типами станков. Недаром именно на их базе создаются многофункциональные станки, позволяющие выполнять не только традиционное фрезерование, сверление, растачивание и т.д., но также точение, шлифование, обработку деталей из прутка, лазерную обработку.Требуемые мощности и частоты вращения шпинделя определяются прежде всего свойствами обрабатываемых материалов. Высокие крутящие моменты и сравнительно низкие частоты вращения шпинделя требуются обычно при обработке прочных и вязких металлов, а более высокие, при обработке сравнительно мягких. Чаще всего, станок должен сочетать в себе высокую мощность привода с возможностью получения высоких частот вращения шпинделя, что особенно актуально для предприятий мелкосерийного и единичного производства, где на одном и том же станке нередко приходится обрабатывать как легированную сталь, так и алюминий. Компромисс требуется находить и между крутящим моментом и мощностью, поскольку традиционные двигатели обеспечивают высокий крутящий момент только при низких скоростях вращения шпинделя. Один из вариантов решения - выбор привода шпинделя с двумя системами обмоток - одна рассчитана на высокие скорости вращения, другая - на низкие, что обеспечивает достаточный крутящий момент в обоих случаях.Общеизвестная истина - точность, требуемая от обрабатывающих центров, определяется точностью обрабатываемых на них деталей и во многом зависит от методов и условий ее измерения. Для нового горизонтального станка средних размеров (спутник 600 х 600 мм) и обычного исполнения достаточной признается точность ± 3-5 мкм. На универсальном обрабатывающим центре, а таких вып

Содержание

Введение

1 Обзор состояния вопроса и постановка задачи

1.1 Общие сведения о многоцелевых станках

1.2 Многоцелевые горизонтальные станки для обработки призматических деталей

1.3 Выбор многоцелевого станка

1.3.1 Мощности, скорости и жесткость

1.3.2 Точность и гибкость

1.3.3 Системы ЧПУ

1.4 Направления развития многоцелевых станков

1.5 Создание реконфигурируемых производственных систем

1.6 Краткий обзор некоторых моделей станков Стерлитамакского станкостроительного завода и тайваньской компании Leadwell

1.6.1 Сверлильно-фрезерно-расточные станки серии 500HS и 500VS

1.6.2 Сверлильно-фрезерно-расточные станки серии LCH-500 и LCV-760

1.7 Выводы и постановка задачи на дипломное проектирование

2 Конструкторская часть

2.1 Разработка кинематической схемы и кинематический расчет коробки скоростей

2.1.1 Выбор приводного электродвигателя

2.1.2 Выбор структуры коробки скоростей

2.2 Расчет прямозубой эвольвентной передачи

2.2.1 Определение модуля зубчатой передачи расчетом на контактную выносливость зубьев

2.2.2 Определение модуля зубчатой передачи расчетом на выносливость зубьев при изгибе

2.2.3 Определение стандартного модуля зубчатой передачи

2.2.4 Определение межосевого расстояния зубчатой передачи

2.3 Расчет передачи зубчатыми ремнями

2.4 Построение свертки коробки скоростей

2.4.1 Разработка компоновочной схемы коробки скоростей

2.4.2 Вычерчивание свертки коробки скоростей

2.4.3 Определение усилий действующих в зубчатых зацеплениях

2.5 Расчет и подбор подшипников

2.5.1 Определение реакций в опорах валов

2.5.2 Выбор подшипников по статической грузоподъемности

2.5.3 Выбор подшипников по динамической грузоподъемности

2.5.4 Выбор подшипников по диаметру вала

2.6 Расчет сечения сплошного вала

2.6.1 Определение диаметра средних участков вала

2.6.2 Расчет валов на усталостную прочность

2.6.3 Расчет на прочность шпонок и шлицевых соединений

2.7 Расчет потерь на трение в подшипниках качения валов

2.8 Расчет теплового баланса опор

2.9 Выбор и обоснование посадок

2.9.1 Выбор посадок подшипников качения

2.9.2 Выбор посадок шпоночных соединений

2.10 Выводы по конструкторской части

3 Технологическая часть

3.1 Выбор исходной заготовки

3.1.1 Определение вида исходной заготовки

3.1.2 Выбор метода изготовления исходной заготовки

3.2 Проектирование технологического маршрута обработки

3.2.1 Выбор и обоснование технологических баз

3.2.2 Выбор методов и количества необходимых переходов обработки

3.2.3 Определение последовательности выполнения переходов

3.2.4 Формирование технологических операций

3.3 Выбор средств технологического оснащения

3.3.1 Выбор технологического оборудования

3.3.2 Выбор инструмента

3.4 Проектирование технологических операций

3.4.1 Расчет припусков и операционных размеров

3.4.2 Назначение режимов обработки. Расчет режимов резания

3.4.2.1 Выбор глубины резания и подачи

3.4.2.2 Выбор скорости резания

3.4.2.3 Расчет частоты вращения шпинделя

3.4.2.4 Расчет минутной подачи

3.4.2.5 Расчет требуемой мощности двигателя

3.4.2.6 Расчет силы резания

3.4.2.7 Расчет мощности резания

3.4.2.8 Расчет крутящего момента

3.4.2.9 Расчет получаемой чистоты поверхности

3.4.3 Нормирование технологического процесса

3.4.3.1 Определение основного (технологического) времени

3.4.3.2 Определение вспомогательного времени

3.4.3.3 Определение оперативного времени

3.4.3.4 Определение времени на обслуживание рабочего места

3.4.3.5 Определение времени на перерыв

3.4.3.6 Определение штучного времени

3.5 Вывод по технологической части

4 Исследовательская часть

4.1 Расчет и проектирование шпинделя

4.1.1 Статический расчет на жесткость шпиндельного узла многоцелевого станка

4.1.2 Тепловой расчет шпиндельного узла

4.2 Инженерный анализ несущей системы четырехкоординатного прецизионного многоцелевого станка горизонтальной компоновки

4.2.1 Статический расчет несущей системы в условиях жесткого закрепления

4.2.2 Модальный расчет несущей системы станка

4.2.3 Динамический расчет несущей системы станка

4.2.4 Термодеформационный расчет несущей системы станка

4.3 Выводы по исследовательской части

5 Безопасность труда

5.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

5.2 Расчет категории тяжести труда

5.3 Возможные чрезвычайные ситуации

5.3.1 Расчет времени эвакуации при пожаре

5.4 Выводы по безопасности труда

6 Экономическая часть

6.1 Исходные данные для расчета экономического эффекта от модернизации

6.2 Расчет затрат на проведение модернизации

6.2.1 Расчет заработной платы рабочих, участвующих в проведении модернизации, с отчислениями

6.2.2 Расчет затрат на комплектующие изделия для модернизации оборудования

6.2.3 Расчет прочих расходов на модернизацию оборудования

6.2.4 Расчет суммарных затрат на модернизацию оборудования

6.2.5 Расчет стоимости модернизированного оборудования

6.3 Расчет экономического эффекта от проведения модернизации

6.3.1 Расчет изменения трудоемкости изготовления детали

6.3.2 Расчет необходимого количества оборудования и его загрузки

6.3.3 Расчет годовой производительности единицы оборудования и ее изменения

6.3.4 Расчет капитальных вложений

6.3.5 Расчет технологической себестоимости годового выпуска

6.3.6 Расчет штучной технологической себестоимости

6.3.7 Расчет годовой экономии от снижения себестоимости

6.3.8 Расчет приведенных затрат

6.3.9 Расчет годового экономического эффекта

6.4 Выводы по экономической части

Заключение

Список использованных источников

Приложение А (Спецификация)

Приложение Б (Расчет прямозубой эвольвентной передачи)

Приложение В (Расчет подшипников качения)

Приложение Г (Расчет сечения сплошного вала)

Приложение Д (Расчет потерь на трение в подшипника качения)

Приложение Е (Расчет теплового баланса опор качения)

Приложение Ж (Статический расчет на жесткость шпиндельного узла)

Приложение З (Тепловой расчет шпиндельного узла)

Мировые тенденции развития машиностроительной отрасли свидетельствуют о том, что в ближайшее время именно станкостроение будет определять облик заводов будущего и организацию работы на них. Суть нынешних перемен состоит в том, что повышения эффективности деятельности предприятия в значительной степени будет зависеть от объединения творческого потенциала человека с новейшими информационными технологиями.

Наиболее важным в современных тенденциях развития станкостроения является сращивание производственных технологий с информационными. Это приводит к тому, что станок из технологической единицы превращается в локальную сеть станок передает информацию о том, что деталь изготовлена и начата обработка следующей, что станок выполнил программу и ожидает поступление нового задания, что ресурс инструмента исчерпан (для чего в инструмент встраивается специальный чип), что произошла поломка инструмента или станка, а также сообщается характер поломки (выявленной в ходе диагностики), что для нового задания необходим дополнительный инструмент, отсутствующий в магазине или исчерпавший ресурс и т. п. Подобная информация поступает от всех станков участка или цеха в общий информационный поток предприятия.

Основные станкостроительные предприятия России находятся сегодня не в Москве, а на периферии. Там они зачастую являются градообразующими, и им местные власти уделяют больше внимания. Неудивительно, что на сегодняшний день в отрасли являются «Савеловский машиностроительный завод», «Стерлитамак МТЕ» и Рязанский станкостроительные заводы.

Отрадный факт: технический уровень изготавливаемого сегодня оборудования в России достаточно высок. Мы можем предложить покупателю 4-,5-,6-осевые обрабатывающие центры, недавно стали выпускать станки для комбинированной обработки - токарно-сверлильно-фрезерно-расточные. Ежегодно осваивается 30-40 наименований новых машин, разрабатываются и внедряются новые технологии, повышается культура производства. В этом отношении очень показателен Стерлитамакский завод, где в сборочных цехах проведен «евроремонт», и уровень чистоты помещений для отечественных заводов - просто уникальный. И этот подход к культуре производства приносит свои плоды.

Для успешного продвижения своих товаров на внешних рынках российским станкоинструментальным предприятиям необходимо стремиться к разработке и совместному выпуску продукции с ведущими мировыми производителями, аттестации производства и систем управления качеством по международным стандартам.

Стратегическим направлением научного обеспечения потребностей станкоинструментальной отрасли в фундаментальных и прикладных исследованиях должна стать совместная работа предприятий и вузов. Ее необходимо вести в соответствии с программами заводов-потребителей новых технологий, а также тематикой, определяемой актуальными общемировыми направлениями развития металлообработки.