Вступ

Верстатобудування в Україні – крупна галузь машинобудування. Вона в змозі забезпечити потребу всієї промисловості в метало ріжучому устаткуванні, і від рівня його розвитку залежить успіх всієї промисловості України. Головна задача машинобудування – швидке отримання, результатів від комплексної автоматизації виробництва. Стрижнем цієї роботи повинне стати створення гнучких автоматизованих систем на основі сумісного використовування верстатів з програмним управлінням і промислових роботів, для комплексної обробки широкої номенклатури деталей, а так само виконання ряду складальних операцій забезпечуючи багатоверстатне обслуговування устаткування із зростанням продуктивності праці у декілька разів в порівнянні з роботою на універсальному устаткуванні.

Для метало ріжучого устаткування випускається в даний час, характерне швидке розширення сфери застосування числового програмного управління з використанням мікропроцесорної техніки. Особливе значення придбаває створення гнучких виробничих систем, завдяки яким можна виконувати функції управління технологічними процесами, профілактичної діагностики, здійснювати автоматичне планування і облік завантаження устаткування.

Науково-технічний прогрес викликав бурхливий розвиток галузей народного господарства що вимагається нових машин, механізмів і устаткування для комплексної механізації. Проте в промисловості є кількість морально - застарілих верстатів, замінити які в короткий час не надається можливості.

Одним з шляхів рішення цієї проблеми є модернізація верстата, яка передбачає підвищення їх потужності, швидкості механізації і автоматизації і допоміжного часу.

Модернізація робочого парку забезпечує підвищення продуктивності використовування устаткування якості і точності обробки, автоматизації (потокових ліній) обробки верстатів і т.д.

У міру розвитку промисловості верстатобудування деякі моделі верстатів морально і технічно застарівають. Ці верстати вимагають своєчасної модернізації або повної заміни верстата на сучасний тип.

Щоб визначити, чи ефективна буде модернізація як економічно, так і технологічно, економісти проводять повний розрахунок економічної частини модернізації верстата порівняно з базовою моделлю і дають своє рішення.

Таким чином обновляється устаткування з мінімальними витратами і максимальним прибутком з реалізованої продукції.

Витрати на виготовлення і експлуатацію різноманітного технологічного оснащення складають 20% від собівартості продукції, а вартість і терміни підготовки виробництва в основному визначаються величиною витрат праці і часу на проектування і виготовлення технологічного оснащення. Найбільшу питому вагу в загальній частині техоснастки мають верстатні пристосування, за допомогою яких розв’язуються три основні задачі:

1.Базування оброблювальних деталей на верстатах з вивірянням по перевірочних базах замінюється базуванням без вивіряння, що прискорює процес базування і забезпечує можливість автоматичного отримання необхідних розмірів на набудованих верстатах.

2.Підвищується продуктивність і полегшується умови праці робітників за рахунок механізації і автоматизації пристосувань, а також за рахунок застосування багатомісної, позиційної і безперервної обробки.

3.Розширяються технологічні можливості верстатів, що дозволяє на звичних верстатах одержати велику точність .

Широка механізація і автоматизація пристосувань в умовах дрібносерійного і серійного виробництва стала можливою на базі застосування двох нових принципів в конструювання:

1)Створення переналагоджуваних (групових, універсальних) пристосувань з індивідуальним механізованим приводом;

2)творення універсальних (агрегатованих) силових приводів для послідовного обслуговування ряду спеціальних пристосувань.

Одночасно індивідуальному і дрібносерійному виробництві широке застосування одержує система універсально – збірних пристосувань, заснована на багатократному використовуванні певної сукупності нормалізованих деталей і вузлів, з яких протягом декількох годин комплектуються найрізноманітніші пристосування.

Застосування переналагоджуваних і універсально – збірних пристосувань, а також універсальних приводів різко знижує витрати засобів і часу на підготовку виробництва.

При комплексній автоматизації обробки на верстатах пристосування проектуються з напівавтоматичними, а за наявності завантажувальних пристроїв – з автоматичним циклом роботи. У першому випадку звичайно автоматизується затиск і звільнення оброблюваних деталей (напівавтоматичні лещата, ськальчатий кондуктор і т.п.), в другому – всі операції по завантаженню, затиску відкріпленню і видаленню оброблюваних деталей. У ділильних і поворотних пристосуваннях також автоматизується поворот столу.

Необхідно, проте, відзначити, що групових і автоматизованих конструкцій пристосувань застосовується порівняно мало. Слід всемірно розширити їх проектування і упровадження, а попутно узагальнювати і систематизувати передовий досвід в цій області.

1.Загальна частина

1.1 Призначення верстата мод. 1341

Верстат призначений для свердління, розгортання, нарізання різьби інших та операцій в умовах серійного виробництва. Кількість оборотів шпинделя і подач при зміні позицій револьверної головки перемикаються автоматично легко переналагоджуються командо апаратом, керівником електромагнітними муфтами коробки швидкостей і подач. Коробка швидкостей має чотири багатодискові електромагнітні муфти типа ЕМ-52, за допомогою яких включається одне з чотирьох чисел оборотів шпинделя, що є в кожному з двох діапазонів. Коробка подач має дві електромагнітні муфти типа ЕМ-32, дві муфти і двух вінцевий пересувний зубчастий блок, який забезпечує отримання двох діапазонів подач з чотирма подачами, що автоматично перемикаються, в кожному діапазоні. Вал револьверної головки і жорстко сидячий на ньому барабан командо апарата мають однакове число позицій. На кожні позиції барабана встановлені два кулачки, які керують електромагнітними муфтами, один – коробка швидкостей, іншим – коробка подач. Затиск і подача прутка здійснюється автоматично гідравлічним механізмом. Цанговий або трьохкулачковий патрони, встановлені на передньому кінці шпинделя, приводять в дію гідроциліндром, розташованим на задньому кінці шпинделя. У цанговому патроні із змінними вкладишами обробляється пруток, в трьохкулачковому патроні – штучні заготівки. Прутковий матеріал подається змінними цангами. Без переналагодження можна затискати прутки з відхиленням по діаметру до 2 мм, що дозволяє використовувати матеріал, що не калібрується, і штучні заготівки з відхиленням діаметру до 8 мм. Привід затиску і подачі матеріалу – гідравлічний з електричним управлінням. Механізм затиску і подачі працює від спеціальної насосної установки з окремим електродвигуном. Управління механізмами однорукоятне. Після закінчення розтиску автоматично починається подача прутка. Весь цикл затиску, подачі і розтиску триває 2 -3 сек. Верстат має автоматичне виключення подовжньої подачі по жорсткому упором. До верстата пропонується комплект падаючих цанг і затискних вкладишів для круглих, квадратних і шестигранних прутків, комплект різцедержателів, втулок, ключів і т.д.

Технічна характеристика верстата

Найбільший розмір оброблювального прутка, мм:

круглого 40

шестигранного 35

квадратного 27

Найбільша довжина прутка, мм 3000

Найбільша подача прутка, мм 150

Найбільший діаметр деталі, оброблювальної в патроні, мм 200

Діаметр отвору шпинделя, мм 62

Відстань від торця шпинделя до револьверної головки, мм 82-630

Кількість інструментальних отворів 16

Діаметр інструментальних отворів, мм 30-40

Кількість швидкостей шпинделя 8

Число оборотів шпинделя в хвилину 60-2000

Кількість подач револьверного супорта подачі 3 групи по 4

Подовжня подача револьверного супорта, мм/об 0.05 – 1.6

Кількість поперечних подач револьверного супорта 2 групи по 4

Поперечна подача револьверного супорта, мм/об 0.03 – 0.48

Потужність електродвигуна, кВт 5.5

Габарити верстата, мм 3000х1200х1600

Вага верстата, кг 2200

2.Розрахунково – конструкторська частина

2.1.Кінематичний аналіз коробки швидкостей токарно – револьверного верстата моделі 1341.

2.1.1.Уточнення вихідних даних

Визначаємо мінімальні та максимальні частоти обертання шпинделя на кінематичній схемі

nmin шп=1440х х х х =60

nmax шп=1440х х х х =2000

Визначаємо знаменник ряду частот обертання шпинделя.

φn= = = (2.1)

lg φn= х lg33.3= х1.525=0.2

φn=1.6 φст.=1.58

2.1.2.Побудова стандартного ряду.

По нормалі Н11-1 будуємо стандартний ряд частот обертання шпинделя.

n1=60 n5=375

n2=95 n6=600

n3=150 n7=950

n4=236 n8=1500

2.1.3.Визначення кінематичних функцій групових передач.

По кінематичній схемі складаємо рівняння кінематичного балансу ланцюга головного руху.

nшп=1440х ,

гр1 гр2 гр3

Група 1

Rі1= = ÷ = х =1.6≈1.58 (2.2)

Група 2

Rі2= ÷ = х =7.9≈

Група 3

Rі3= ÷ = х =2.4≈

Отже група 1 – основна «а» з характеристикою х«а»=1

Група 2 – перша перебірна «б» з характеристикою х«б»=4

Група 3 – друга перебірна «в» з характеристикою х«в»=2

2.1.4.Побудова структурної формули.

Коробка швидкостей складається з приводної зубчатої передачі, двох подвійних блоків.

zn=1х2(1)х2(4)х2(2)=8

Перевіряємо структурну формулу на придатність.

Rn= ≤[8] (2.3)

=6.3≤[8]

Тобто коробка швидкостей буде простої конструкції без переборного механізму.

2.1.6.Визначення передавальних відношень.

Привідна передача

іпр= = =

Група «а»

і1= = =

і2= = =

Група «б»

і3= = =

і4= = =

Група «в»

і5= = =

і6= = =

Всі передавальні відношення приводимо до масштабу φn=1.06=5мм. у відповідний ступінь.

2.1.8.Визначення дійсних частот обертання шпинделя.

nшп1=1440х х х х =60

nшп2=1440х х х х =101

nшп3=1440х х х х =149

nшп4=1440х х х х =251

nшп5=1440х х х х =477

nшп6=1440х х х х =804

nшп7=1440х х х х =1187

nшп8=1440х х х х =2000

2.1.9.Визначення дійсних відношень відхилень та порівняння їх з стандартними значеннями.

[δ]=±10(φn-1)%=±10(1.58-1)%=±5.8% (2.4)

δnд= х100% (2.5)

δnд1= х100%=0%

δnд2= х100%=1%

δnд3= х100%=-0.6%

δnд4= х100%=-5.2%

δnд5= х100%=0.4%

δnд6= х100%=0.5%

δnд7= х100%=0.5%

δnд8= х100%=0%

Усі відхилення увійшли у межі припустимих значень.

2.2.Кінематичний розрахунок коробки швидкостей токарно-револьверного верстата мод. 1341 згідно завдання на модернізацію.

2.2.1.Уточнення вихідних даних.

Визначаємо діапазон регулювання.

Rn= = =31.5 (2.6)

Визначаємо знаменник ряду

φn= = =

lg φn= х lg31.5= х1.500=0.1

φn=1.25 φст.=1.26

2.2.2.Побудова стандартного ряду.

По нормалі Н11-1 будуємо стандартний ряд частот обертання шпинделя.

n1=71 n9=450

n2=90 n10=560

n3=112 n11=710

n4=140 n12=900

n5=180 n13=1120

n6=224 n14=1400

n7=280 n15=1800

n8=355 n16=2240

2.2.3.Складання структурної формули.

Розташування групових та постійних передач, кількість валів залишаємо як на базовій моделі. Для отримання zn=16 змінюємо постійну передачу на 2х кінцьовий блок

Структурна формула має вигляд

zn=2х2х2х2

Визначаємо характеристики групових передач

хприв.=Р"а"-1=2-1=1 (2.7)

х"а"=Р"а"(Р"б"-1)=2(2-1)=2 (2.8)

х"б"=Р"а"хР"б"(Р"в"-1)=2х2(2-1)=4 (2.9)

х"в"= Р"а"хР"б"хР"в"(Р"г"-1)=2х2х2(2-1)=8 (2.10)

zn=2(1)х2(2)х2(4)х2(8)

Перевіряємо структурну формулу на придатність

≤[8]

=6.3≤[8]

Тобто коробка швидкостей буде простої конструкції, без переборного механізму.

2.2.6.Визначення чисел зубів групових та постійних передач.

Група "а"

∑z=46+62=108(дивись базову модель)

і1= = = =0.8

z4= = =60

Приймаємо z4=60

z3=∑z-z4=108-60=48

і1= передача змінилась

∑z=60+48=108(дивись базову модель)

і2= = =1.25

z6= =48

Приймаємо z4=48

z5=108-48=60

і2= передача не змінилась

Група "б"

∑z=22+85=107(дивись базову модель)

і3= = = =0.26

z8= =84.9

Приймаємо z8=85

z7=107-85=22

і3= передача не змінилась

∑z=72+35=107(дивись базову модель)

і4= = =1.7

z10= =39.6

Приймаємо z10=40

z9=107-40=67

і4= передача змінилась

Група "в"

∑z=23+67=90(дивись базову модель)

і5= = = =0.333

z8= =67.5

Приймаємо z12=67

z11=90-67=23

і5= передача не змінилась

∑z=41+48=89(дивись базову модель)

і6= = = =0.84

z14= =48.3

Приймаємо z14=48

z13=89-48=41

і6= передача не змінилась

2.2.7.Визначення дійсних частот обертання шпинделя.

n1=1000х х х =71

n2=1250х х х =88

n3=1000х х х =111

n4=1250х х х =138

n5=1000х х х =176

n6=1250х х х =221

n7=1000х х х =276

n8=1250х х х =345

n9=1000х х х =460

n10=1250х х х =575

n11=1000х х х =718

n12=1250х х х =898

n13=1000х х х =1144

n14=1250х х х =1430

n15=1000х х х =1788

n16=1250х х х =2235

2.2.8.Визначення дійсних відносних відхилень та порівняння з припустимими значеннями.

[δ]=±10(φn-1)%=±10(1.26-1)%=±2.6%

δnд= х100%

δnд1= х100%=0%

δnд2= х100%=-2.2%

δnд3= х100%=-0.8%

δnд4= х100%=-1.4%

δnд5= х100%=-2.2%

δnд6= х100%=-1.3%

δnд7= х100%=-1.4%

δnд8= х100%=-2.8%

δnд9= х100%=2.2%

δnд10= х100%=2.6%

δnд11= х100%=1.1%

δnд12= х100%=-0.2%

δnд13= х100%=2.1%

δnд14= х100%=2.1%

δnд15= х100%=-0.6%

δnд16= х100%=-0.2%

Усі відхилення увійшли у межі припустимих значень, окрім δnд8.

2.3.Визначення потужності та вибір електродвигуна.

Вибір розрахункової обробки

Діаметр оброблювальної заготівки

D=5Dпр.max,мм - для ТРПП

D=5х40=200 мм

Вид обробки – зовнішнє поздовжнє чорнове точіння прохідним різцем φ=45°

Матеріал заготівки і ріжучої частини інструмента

Заготівка – мідні сплави, НВ 100-140

Інструмент – Р6М5

Визначення розрахункових режимів різання:

t – глибина різання

t=(0.6…0.8) , мм – для ТРПП (2.11)

(Розрахункове значення t округлюється з точністю до 0.5 мм)

t=(0.6…0.8) =3.5…4.6 мм

Приймаємо t=3.5 мм

Визначаємо подачу:

S=(0.2…0.3) -0.3, мм/об (2.12)

S=(0.2…0.3) =0.8…1.4 мм/об

Корегуємо подачу по паспорту верстату, приймаємо S=0.8 мм/об

Визначаємо швидкість різання:

V= х Kv, м/хв. (2.13)

Середнє значення стійкості для токарних прохідних різців – Тср=60 хв

KV – загальний поправочний коефіцієнт на швидкість різання

KV=KMV х Knv х KUV (2.14)

KMV – 1 (матеріал заготівки і його механічні характеристики)

Knv – 0.9 (для пруткових заготівок)

KUV – 0.95 (при заміні Р18 на Р6М5)

KV=1х0.9х0.95=0.855

Cv=182 [ ]

m=0.23

xv=0.12

yv=0.50

V= х0.855=58 м/хв.

Визначаємо частоту обертання шпинделя:

n= , (2.15)

n= =92

Корегуємо по графіку верстата:

nст=90

Визначаємо дійсну швидкість:

Vд= , м/хв. (2.16)

Vд= =56 м/хв.

Визначаємо тангенціальну силу різання.

Pz=9.81х Ср х х х х Кр, Н (2.17)

Кр=1

Значення коефіцієнта Ср і показників степені хр,ур,nр.

Ср=55 [ ]

хр=1.0

ур=0.65

nр=0

Pz=9.81х55х х х х1=2100 Н

Визначення потрібної потужності електродвигуна:

Nпотр.= , кВт (2.18)

К1 – коефіцієнт, враховуючий додаткові затрати потужності на подачу супорта К1=1.03…1.04

К2 – коефіцієнт, враховуючий можливість короткочасних перевантажень ел.дв. К2=1…1.3

ηгл – к.п.д. ланцюга головного руху (по кінематичній схемі)

ηгл=ηприв.перед х х х (2.19)

(x,y,z –кількість муфт, передач, підшипників)

x=1

y=3

z=9

ηгл=0.98.х х х =0.88

Nпотр.= =2.29 кВт

Приймаємо двигун 4А132S/6У3 [ ]

n=710/970

N=2.4 кВт/2.6 кВт

2.4.Розрахунок привідної передачі

Привідна передача зв’язує вал електродвигуна з першим валом коробки швидкостей.

2.4.1.Кінематичний розрахунок привідної передачі

n1=1000

nел.дв.=710

іпр= = =1.4 (2.20)

∑z=31+49=80 (дивись базову модель)

іпр=

z2= = =33.3 (2.21)

Приймаємо z2=33

z1=80-33=47

іпр= передача змінилась

n1=710х =1011

Визначаємо відхилення розрахункового значення:

δnд= х100% (2.22)

δnд1= х100%=1.1%

На таку кількість відсотків змінюються усі відхилення на шпинделі, але вони не виходять за межі припустимих значень.