2

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Проектирование деревообрабатывающего

Оборудования

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов специальности 150405 «Машины и оборудование

лесного комплекса», направление подготовки дипломированного специалиста 651600 – «Технологические машины и оборудование»

Брянск 2009

Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Кафедра «Оборудование лесного комплекса и технический сервис»

УТВЕРЖДЕНЫ Научно-методическим советом БГИТА Протокол № __ от ___________ г.

Проектирование деревообрабатывающего оборудования

Методические указания к выполнению практической работы № 1

для студентов специальности 150405 «Машины и оборудование

лесного комплекса», направление подготовки дипломированного специалиста 651600 – «Технологические машины и оборудование»

Брянск 2009

УДК 630^377.4:631

Грядунов С.С Проектирование деревообрабатывающего оборудования. Методические указания к выполнению лабораторных работ – Брянск: БГИТА, 2008 - 39с.

Подготовлены кафедрой «Оборудование лесного комплекса и технический сервис»

.

Рецензенты: д.т.н., профессор Буглаев А.М.

к.т.н.. доцент Пыриков П.Г.

Рекомендованы к изданию учебно-методической комиссией

механико-технологического факультета БГИТА

Протокол № ____ от __________ 2008 г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение ……………………………………………………..	..4
Лабораторная работа №1 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ …………….	..4
Лабораторная работа №2 РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ ДЕРЕВООБРАБАТШАЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ……….	..14
Лабораторная работа №3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗДА ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА …………….	..17

ВВЕДЕНИЕ

Целью методических указаний является закрепление и расшире­ние знаний, полученных студентам и при изучении дисциплины «Проектирование деревообрабатывающего оборудования»

Данные указания составлены для изучения наиболее важных раз­делов курса и выполнения по ним индивидуальных заданий. Они вклю­чают следующие разделы:

1. Разработка функциональных схем деревообрабатывающих станков.

2. Разработка кинематических схем деревообрабатывающего обо­рудования.

3. Проектирование шпиндельного узла деревообрабатывающего станка

Полученные при выполнении индивидуальных заданий знани помогут студентам при курсовом и дипломном проектирование. Мете дические указания могут быть также использованы студентами спеитальности 170400 других специализаций при выполнении различны видов учебных занятий и самостоятельной работе.

Лабораторная работа №1

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ

ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получение практических навыков в разработки функциональной схемы станка б зависимости от его конструкции

2. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Разработка функциональной схемы станка включает следующие

этапы:

• определение параметров заготовки;

• разработка вариантов принципиальных схем на основе анализа метода обработки, состава и последовательности операций, видов дви­жения органов станка;

• определение способа базирования заголовки или инструмента для каждого из рассматриваемых вариантов;

• выбор оптимального варианта схемы станка;

• выбор режущего инструмента и определение режимов обра­ботки.

Дня определения параметров заготовки необходимо установить габариты и. массу заготовки, вид обрабатываемого материала, крат­ность заготовки, припуски на обработку, точность обработки, качество поверхности до и после обработки (3,7,13)

Следует учесть, что вид заготовки в значительной мере зависит от степени универсальности станка и степени концентраций операций на станке. В случае невозможности получения изделия на одном станке необходимо рассмотреть технологический процесс его изготовления с определением операций, осуществляемых до и после разрабатываемого станка.

При разработке принципиальных схем станка следует иметь в виду, что одну и ту же деталь можно изготовить, применяя различные методы обработки, различный состав и последовательность операции. Различные движения рабочих органов станка. Это обуславливает многовариантность схем и конструкций станков.

Выбор метода обработки осуществляется исходя из требований к качеству обрабатываемой поверхности, точности обработки, времени, затрачиваемому на операцию. Необходимо установить все методы, обеспечивающих реализацию предъявляемых требований.

Составление вариантов принципиальных схем проводится на основе анализа возможных методов обработки составов операций и ви­дов движения рабочих органов станка. В результате строится «дерево» вариантов принципиальных схем станка (11). Для каждого из рассмат­риваемых вариантов схем устанавливаются возможные способы базиро­вания и производятся выбор способа базирования, обеспечивающего требуемую точность и качество обработки.

Выбор оптимальной схемы станка производится методом весовых коэффициентов, для этого устанавливаются критерии, по которым оцениваются эффективность вариантов схем. К обобщенны критериям относятся:

• повышение производительности станка;

• снижение трудоемкости изготовления изделия;

• повышения уровня автоматизации основных и (или) вспомо­гательных операций;

• снижение энергоемкости, металлоемкости;

• повышение надежности, долговечности, уровня технологично­сти станка;

• улучшение условий эксплуатации и обслуживания, безопасно­сти работы;

• улучшение эргономических, эстетических показателей.

Для конкретных случаев могут быль использованы частные кри­терии, например:

• широкий диапазон и плавность регулирования скорости пода-

• точность, качество обработки;

• точность базирования;

• отсутствие необходимости постоянного контроля, монотонно­сти рабочих операций

• простота кинематики и т.д.

Соответствие варианта схемы тому и иному критерию выража­ется числом баллов. Целесообразно использовать пятибальную систему оценок, в соответствии с которой используют следующие опенки: 5 - полное соответствие критерию; 4 - соответствие за единичным исклю­чением; 3 - примерное равновесие между соответствием и несоответст­вием; 2 - преобладание несоответствия над соответствием; 1 - частичное соответствие; 0 - полное несоответствие.

Для объективного сравнения вариантов вводятся весовые коэф­фициенты значимости критериев, характеризующие степень их влия­ния на эффективность станка. Значения коэффициентов значимости принимаются в диапазоне от 0 до1 в зависимости от степени влияния, при этом их сумма для всех критериев должна быть равной единице

Для каждого критерия определяется произведение числа баллов на весовой коэффициент, затем подсчитывается сумма всех произ­ведений, которая и является оценкой варианта. Наиболее эффективным является вариант, имеющий наиболее высокую сумму оценок.

Предварительный выбор режущего инструмента производится при анализе методов обработки заготовки. После выбора оптимального варианта функциональной схемы станка уточняется вид режущего ин­струмента исходя из выполняемых им операций, требований к качеству поверхности и точности обработки. Устанавливается тип инструмента и его основные параметры (12)

При отсутствии стандартного следует разрабатывать специаль­ный инструмент требуемой конструкции, указав его угловые и ли­нейные параметры, материал и условия термообработки.

При выборе режимов обработки необходимо установить скорость резания и диапазон изменения скорости подачи.

Скорость резания назначается на основе рекомендаций, при­водимых в литературе (2,99).

Скорость подачи устанавливается исходя из производительности станка и требований к качеству обработанной поверхности (9,17).

Параметры, характеризующие взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом (толщина снимаемого слоя, высота про­пила и т. д.), принимаются по чертежу заготовки.

3 СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

На основании заданного в соответствии с номером варианта эс­киза детали необходимо определить параметры заготовки.

Варианты принципиальных схем станка показывают упрощенно с необходимыми текстовыми пояснениями. На них указывают: заготов­ку’, инструмент и совершаемые ими технологические движения резания и подали. При проходной обработке направление движения заготовки показывают сплошной стрелкой, при позиционной обработке - пунк­тирной стрелкой. Возвратно-поступательное движение показывают двумя стрелками - сплошной и пунктирной.

Определения оптимального варианта принципиальной схемы по методу весовых коэффициентов составляют таблицу, которой при­меняются критерии, соответствующие им весовые коэффициенты и оценки критериев для каждого варианта схемы.

Оптимальный вариант функциональной схемы вычерчивается более подробно. На схеме изображают, помимо заготовки и инстру­мента, подающие и базирующие органы станка, транспортные переме­щения, технологические размер ( высота пропила, толщина снимаемого слоя л т.д.), положение обрабатываемых поверхностей относительно базовых. В местах приложения технологических усилий (зажим, прижим и т.д.)

вычерчивают стрелки с соответствующим обозначением.

Затем производится выбор режущего инструмента и режимов обработки.

4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Требуется составить функциональную схему станка дтя обра­ботки по периметру собранных щитовых дверей длиной 2 м, шириной 0,8 м и толщиной 40 мм при производительности 100 шт/ч.

Щитовая дверь состоит из обвязочной рамки, внутреннее про­странство, которого заполнено разными заполнителями, а пласть склее­на облицовочным материалом, как правило, древесноволокнистой плитой. Рамку изготовляют из древесины хвойных пород. Предельные отклонения разменов древесных полотен: по длине ±0,6 мм.по шипите ±0,3 мм. Припуски на обработку, как по длине, так и по ширине со­ставляют 6мм. Размеры дверного полотна с учетом припусков на обра­ботку: 2006x800 мм. Масса дверного полотна, считая что оно целиком из хвойной древесины, приблизительно 32 кг. Шероховатость поверхности рамки посте обработки должна быть Rrn_max 16 в соответствии с требова­ниями подготовки поверхности под непрозрачную отделку. Шерохо­ватость поверхности рамки до обработки Rm_mjx 320, так как бруски рамки получают на круглопильных станках.

В качестве метода обработки предлагаем фрезерование цилинд­рическими фрезами с механической подачей, поскольку этот метод по своей эффективности значительно превосходит остальные, например шлифование. Варианты принципиальных схем фрезерных станков для обра­ботки по периметру щитовых дверей приведены на рисунке 1.

Для определения оптимального варианта схемы станка заполняется таблица 1

Критерии	Весовой коэф-фици-ент	Варианты
		Ι		Ι Ι		Ι Ι Ι
		Оц-ка в бал Oi	KiOi	Оц-ка в бал Oi	KiOi	Оц-ка в бал Oi	KiOi
Повышение производитель- ности	0.20	4	0.80	5	1.00	5	1.00
Снижение энер- гопотребления	0.10	3	0.30	3	0.30	3	0.30
Снижение ма-териалоемкости	0.05	3	0.15	2	0.10	3	0.15
Снижение тру-доемкости изго-товления	0.08	4	0.32	4	0.32	4	0.32
Улучшение ус-ловий экспл-и и обслуж-я	0.05	3	0.15	2	0.10	2	0.10
Повышение уровня автома-тизации основ-ных операций	0.10	4	0.40	4	0.40	5	0.50
Повышение уровня вспомо- гательных опе-раций	0.05	4	0.20	4	0.20	4	0.20
Точность обра-ботки	0.15	4	0.60	4	0.60	3	0.45
Качество обра-ботки	0.15	3	0.45		0.45	3	0.45
Отсутствие необходимости постоянного контроля	0.02	3	0.06	3	0.06	4	0.08
Простота кинематики	0.05	3	0.15	3	0.15	4	0.20
Итого	1.00	-	3.58	-	3.68	-	3.75

наибольшую сумму оценок имеет вариант III, принимаемый за основу для составления функциональной схемы. Оптимальный вариант функциональной схемы представлен на рисунке 2.

При обработке дверных полотен по периметру для получения требуемых профилей возможно применение сборных фрез, оснащен­ными пластинками из твердого сплава, и фрез с пластинками из быст­рорежущей стали (12). Диаметр фрез 180 мм, диаметр посадочного от­верстия 60 мм, ширина 50 мм.

Принимаем частоту вращения инструмента 6000 мин-¹, что со­ответствует скорости резания: 56,5 м/с. Значение скорости резания должно находиться в диапазоне от 40 до 60 м/с (2)

Рекомендуемая предельная скорость подачи для обеспечения за­данной шероховатости поверхности равна 19 м/мин (3) .

Рассчитаем технологическую производительность станка про­ходного типа, Q, пгг/ ч, по формуле

Таким образом, принимаем диапазон регулирования скорости подачи от 4 до 19 м/мин

Лабораторная работа №2

РАЗРАБОТКА КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ

ДЕРЕВООБРАБАТШАЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получение практических навыков в разработке кинематических схем деревообрабатывающего оборудования