Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Проектирование станочного оборудования»

Краткий сравнительный анализ оборудования проводится по следующим основным критериям:

-технологические возможности с учетом производительности и качества;

-компоновка оборудования;

-совершенство конструкции приводов и отдельных узлов станка;

-уровень автоматизации и степень гибкости.

6.4.4. Синтез и анализ возможных компоновок проектируемого оборудования

При проектировании нового станка на основании технологических схем выполнения характерных операций определяют виды, количество и направления необходимых формообразующих движений; вспомогательные и установочные движения; число шпинделей, суппортов. При модернизации оборудования вид, количество и направления движений принимают по базовой модели.

С учетом характерных компоновок станков-аналогов, условий задания для проектирования и рекомендаций ГОСТ 23597-79 принимают стандартную систему координат станка с соответствующей ориентацией осей.

Определяют в формализованном виде схему формообразования.

На основе анализа процесса формообразования выполняют синтез возможных компоновок станка и в соответствии со структурными признаками отбора при проектировании нового оборудования определяют оптимальную компоновку, а при модернизации обосновывают целесообразность базовой

[6,19,21].

При проектировании ГПМ в виде роботизированного технологического комплекса приводят возможные варианты РТК с различными кинематическими структурами и компоновками промышленного робота и осуществляют выбор оптимального варианта [12,13,17,19,20,21].

6.4.5. Выбор базовой модели оборудования

При проектировании нового оборудования на основании анализа существующего оборудования-аналогов, с учетом требуемых характеристик и пара-

11

метров (см. п. 6.4.1 – 6.4.4) выбрать базовую модель, наиболее полно удовлетворяющую техническому заданию. При проектировании ГПМ в случае затруднения выбора серийно выпускаемой модели в качестве оптимальной базовой выбор производят отдельно для каждой составляющей структурной единицы оборудования.

Указать полную техническую характеристику базового оборудования. При достаточности приведенной в п. 6.4.3 информации о базовой модели делается ссылка на соответствующий пункт.

При модернизации оборудования базовая модель указывается в задании. На данном этапе выполнения курсового проектирования студент по име-

ющимся источникам должен в максимальной степени изучить базовое оборудование. На основе критического анализа базовой модели, с учетом технического задания формулируют направления и мероприятия по совершенствованию базового оборудования с целью обеспечения требуемого технического уровня.

6.5. Проектирование приводов станка

При проектировании приводов главного движения и привода подач рас-

чёты выполняют отдельно по каждому приводу и отражают в записке в виде самостоятельных разделов.

В общем случае проектирование производят по следующим этапам:

-выбор типа привода;

-определение кинематических связей и выбор типа двигателя;

-разработка кинематической структуры привода и определение кинема-

тических параметров передач;

-компоновка привода;

-предварительные расчёты элементов привода;

-разработка конструкций узлов привода;

-проверочные расчёты и уточнение параметров элементов привода.

Рекомендации по выбору типа привода приводятся в литературе [3,12,19].

12

Определение кинематических связей осуществляют с учетом характера и согласованности движений рабочих органов. В связи с этим принимают простую или сложную разветвленную структуру привода [17]. Выбор типа двигателей производят в соответствии с рекомендациями [3,5,11,12,17,19,21,22].

Методики кинематических расчётов при проектировании приводов различных типов подробно приведены в литературе [3,12,17,19,22]. Особенности кинематического расчёта привода главного движения с комбинированным регулированием скорости представлены в работах [17,19,22].

Проектирование привода подач станка с ЧПУ выполняют в соответствии с рекомендациями [1,3,4,5,12,14,19].

При предварительных прочностных расчётах определяют конструктивные параметры валов, ходовых винтов, зубчатых передач, муфт, подшипников и других механизмов. Методики расчёта и выбора этих элементов приводов подробно изложены в литературе [1,3,4,9,12]. При выполнении данных расчётов необходимо учитывать ряд специфичных особенностей. Так, выбор расчётных усилий выполняют:

а) для специальных и специализированных станков исходя из процесса с наиболее тяжелыми режимами обработки;

б) для универсальных станков, ограничивая возможности станка соответствующим значением мощности главного привода из расчёта обработки определенных типоразмеров деталей, поэтому для определения крутящих моментов на валах в качестве расчётного значения (nр) принимают наименьшее значение частоты вращения второй снизу трети или четверти общего диапазона регулирования [17,22].

Специфика расчётов зубчатых шестерен заключается в том, что число зубьев шестерен известно из кинематических расчётов, поэтому определяют их модуль, а не межцентровое расстояние.

После выполнения предварительных прочностных расчётов приступают к разработке конструкций основных узлов.

13

Уточнение проверочных расчётов элементов приводов выполняют по согласованию с руководителем проекта. Расчёты валов, различных передач, ры- чажно-кулачковых механизмов, муфт, соединений, пружин и других элементов приводов производят общепринятыми методами [1,9,12]. При выполнении данных расчётов с применением ПК в расчётно-пояснительной записке приводят методики и результаты.

Расчет шпиндельного узла должен включать:

-выбор шпиндельных опор;

-предварительное определение геометрических параметров;

-расчёт шпиндельного узла на жесткость;

-оптимизацию межопорного расстояния;

-расчёт быстроходных шпиндельных узлов на виброустойчивость;

-поверочный расчёт тяжелонагруженного шпинделя на прочность. Подробные методики выполнения данных расчётов приведены в литера-

туре [7,12,14,17,19,22].

7. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Уточняют вид системы управления спроектированным оборудованием в целом, отмечают особенности управления отдельными структурными составляющими оборудования и их характерными узлами.

При проектировании оборудования с ЧПУ выбирают модель УЧПУ и приводят её краткое описание. Для специальных и специализированных станков с цикловыми системами управления и аналоговыми программоносителями разрабатывают циклограммы работы оборудования, выполняют проектные расчёты кулачков и копиров [12,17,19,21,22].

8. МЕРОПРИЯТИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

В этом разделе кратко отражают основные конструктивные решения и мероприятия, принятые в спроектированном оборудовании для обеспечения его

безаварийной работы и безопасных условий эксплуатации [6,19,21,22].

14

9.ОПИСАНИЕ СПРОЕКТИРОВАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Вданном разделе приводят краткое описание принципа работы оборудования, его компоновки, кинематической схемы, конструкций спроектированных узлов, делая ссылки на разработанные чертежи.

10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПРОЕКТИРОВАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Обоснование целесообразности проекта осуществляют на основе анализа и оценки спроектированного оборудования в целом или его узлов по ряду тех- нико-экономических показателей, сравнивая их с базовыми конструкциями.

Для оценки производственных и эксплуатационных возможностей оборудования применяют следующие показатели: производительность, обеспечиваемые точность и шероховатость обрабатываемых деталей, степень автоматизации, гибкость, надежность, кпд приводов, простота управления, безопасность обслуживания, удобство ремонта.

Оценку экономической эффективности производят, рассчитывая приведенные затраты [19,22]. При отсутствии или недостаточности сведений для расчёта штучной себестоимости обработки деталей, экономичность принятых конструктивных решений характеризуют показателями технологичности конструкций [23]. В качестве таких показателей используют металлоемкость, уровень унификации и стандартизации, степень сложности изготовления деталей и сборки узлов.

При оценке технико-экономической эффективности проекта для определения одних показателей используют количественные выражения [19,22,23], а для других применяют лишь качественные сравнения.

11.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Взаключении приводят основные результаты работы, выделяют главные особенности спроектированного оборудования. Перечисляют собственные, оригинальные решения и указывают степень их новизны. Должна быть отмечена полезность спроектированного оборудования.

15

12. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ГРАФИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК

Лист 1. В соответствии с заданием выполняют одну из разработок, ука-

занных в разделе 4 данных методических указаний. Представление схем воз-

можных компоновок станка является иллюстрацией результатов выполнения раздела 6.4.4. На листе изображают:

-систему координат станка с принятым направлением осей;

-формулу схемы формообразования;

-ряд схем наиболее целесообразных вариантов возможных компоновок станка и соответствующие им формулы условной записи;

-схему оптимальной (базовой) компоновки;

-упрощённый общий вид станка, дающий лишь представление о распо-

ложении характерных узлов.

Схемы компоновок выполняют в ортогональных или аксонометрических проекциях без соблюдения масштаба.

При проектировании станочного модуля разрабатывают конструктивно-

компоновочную схему расположения его оборудования. Схему выполняют, как правило, в двух проекциях. Структурные составляющие оборудования изобра-

жают в масштабе упрощенно, без подробной детализации. Указывают тонкими штрихпунктирными линиями предельные положения основных узлов при их рабочих и установочных перемещениях. Выделяют контуры рабочих зон обо-

рудования. Проставляют габаритные, установочные и присоединительные раз-

меры. На поле чертежа над основной надписью помещают техническую харак-

теристику модуля и таблицу составных частей.

При проектировании специального станка выполняют чертеж общего ви-

да. Общий вид должен не только показывать внешние формы станка, но и со-

здавать определенное представление о входящих в него узлах и их взаимном расположении. Если станок имеет ограждение, то изображают станок откры-

тым, сделав надпись "ограждение не показано". На чертеже должны быть вы-

носки с номерами основных узлов (названия приводят в таблице составных ча-

16

стей). Проставляют габаритные и установочные размеры. На поле чертежа над основной надписью помещают техническую характеристику станка и таблицу составных частей.

Методика разработки чертежа общего вида станка приведена в рабо-

те [22].

Лист 2. Вычерчивают, как правило, кинематическую схему станка. Кинематическая схема должна содержать все кинематические цепи, дополнительные передачи и устройства, обеспечивающие основные, вспомогательные и наладочные движения узлов станка, и соответствовать их окончательно разработанным конструкциям. Кинематическую схему вычерчивают в виде развертки и вписывают в контуры наиболее показательных проекций станка (или узлов).

Выполняют кинематическую схему в соответствии с ГОСТ 2.703-68, а элементы изображают согласно ГОСТ 2.770-68. Вычерчивают элементы без соблюдения масштаба, однако выдерживают соотношение между размерами составляющих кинематических пар. На сложных (насыщенных) схемах допускают упрощенное обозначение опор валов без уточнения их типов. На кинематических схемах изображают валы, оси и ходовые винты – сплошными основными линиями толщиной S; элементы кинематических пар – сплошными линиями толщиной S/2; контуры узлов станка – сплошными тонкими линиями толщиной S/3.

Валы, оси и ходовые винты нумеруют римскими цифрами. Обозначение характеристик элементов схемы выполняют на полках линий-выносок.

Следует указывать тип, мощность и частоту вращения электродвигателя; диаметры шкивов; число зубьев зубчатых колес и звёздочек цепных передач; число заходов и шаг – для винтов и червяков.

Спецификации к кинематическим схемам в учебных проектах допускается не выполнять, а при необходимости перечень основных элементов с их характеристиками может быть приведен в таблице на поле чертежа или приложения.

На свободном поле чертежа изображают график частот вращения валов

привода главного движения.

17

Для станков с гидроприводом, пневмоприводом или комбинированным приводом выполняют соответственно гидравлическую, пневматическую или комбинированную схему. Выполнение данных схем осуществляют с соблюде-

нием ГОСТ 2.704 – 68 и ГОСТ 2.780 – 68.

Лист 3. На этом листе в соответствии с заданием представляют чертеж шпиндельного узла или привода подач станка с ЧПУ, или какого-либо ориги-

нального узла, определяющего специфику проектируемого станка.

Примеры конструктивных исполнений шпиндельных узлов различных типов станков и приводов подач станков с ЧПУ приведены в литературе

[3,7,12,14,17,19,20,22].

При конструировании узлов станка необходимо стремиться к максималь-

ному применению принципов стандартизации, нормализации и унификации, к

широкому использованию типовых конструкторских решений (для шпиндель-

ного узла и привода подачи выполнение этих требований обязательно) [3,7,19,20,23].

Чертежи (лист 3) выполняют на уровне технического проекта. Поэтому в этих чертежах допускается не выполнять внешние виды и несущественные раз-

резы. Число проекций, разрезов и сечений должно быть достаточным для пред-

ставления конструкции.

Стандартизованные сборочные единицы изображают в разрезе, показы-

вающем их устройство. При наличии нескольких сборочных единиц одного ти-

поразмера можно ограничиться разрезом одного из них. На чертежах обяза-

тельно проставляют все габаритные, установочные и присоединительные раз-

меры, посадки, а также размеры, определяющие предельные положения по-

движных частей и межосевые расстояния. Указывают выноски с номерами по-

зиций оригинальных, стандартных и прочих изделий. На поле чертежа над ос-

новной надписью приводят технические требования и условия, предъявляемые к сборке спроектированных узлов.

18

13. ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА

13.1. Расчетно-пояснительная записка

Выполняют в рукописном или печатном варианте и представляют в сброшюрованном виде. Титульный лист получают на кафедре или оформляют по образцу приложения 3. Порядок расположения материала записки должен соответствовать рекомендациям раздела 4 данных методических указаний.

При оформлении записки необходимо, чтобы все описания и расчёты со-

провождались иллюстрациями, принципиальными схемами, эскизами, расчёт-

ными или графическими схемами, диаграммами, фотографиями и т.п. Словес-

ные описания должны быть лаконичными. При выполнении расчётов и исполь-

зовании справочного материала в тексте делают ссылки на соответствующие источники.

Текстовую часть записки и иллюстрации выполняют в строгом соответ-

ствии с правилами оформления материалов учебных проектов [15].

Неряшливо оформленная, неграмотно или неразборчиво написанная за-

писка к рассмотрению руководителем проекта не принимается.

13.2. Графическая часть проекта

Чертежи выполняют предпочтительно на листах формата А1 (возможно и А2). Масштабы принимают в зависимости от габаритных размеров конструк-

ций в соответствии со стандартом, и они должны обеспечивать максимальное заполнение поля листа. Все чертежи снабжают основной надписью по ГОСТ

2.104 – 68. Разработанные конструкции должны иметь таблицы составных ча-

стей, которые оформляют на отдельных листах формата А4 по форме, соответ-

ствующей стандарту [15], и подшивают к записке в виде приложения. Лист 1

выполняют с таблицей составных частей, расположенной на поле чертежа.

Графическую часть проекта выполняют строго в соответствии с требова-

ниями ЕСКД и правилами оформления материалов учебных проектов [15].

19

14. ЗАЩИТА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

К защите допускаются проекты, просмотренные и подписанные руково-

дителем.

Защиту курсового проекта производят перед комиссией. Состав комиссии и сроки проведения защиты утверждаются на заседании кафедры и могут быть изменены только с разрешения заведующего кафедрой.

Студент подготавливает и делает сообщение (продолжительностью 5…8

минут), освещающее главную задачу проекта и принятые конкретные решения.

После сообщения члены комиссии задают студенту вопросы как по содержа-

нию проекта, так и по различным разделам дисциплин, на базе которых он вы-

полнен.

Если студент слабо разбирается в материалах, представленных на защиту,

проект отклоняется.

Обязательное условие успешной защиты проекта – четкое представление о работе спроектированного оборудования и конструкции его отдельных узлов,

понимание методик, используемых в проекте для анализа и обоснования выбо-

ра решений.

По результатам выполнения и защиты проекта комиссия устанавливает оценку по принятой в вузе системе. При выставлении дифференциальной оцен-

ки за проект комиссия учитывает:

-глубину проработки и понимание представленного к защите материала;

-содержание оригинальной части проекта;

-качество оформления расчетно-пояснительной записки и графической части проекта;

-ритмичность выполнения студентом календарного плана-графика;

характеристику работы студента при выполнении проекта.

20