МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет машиностроительный
Кафедра “ Металлорежущие станки и инструменты ”
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
На тему: Разработка компоновки и двух вариантов привода главного движения многоцелевого токарного станка с наибольшей частотой вращения шпинделя не менее 5000 об/мин для обработки заготовок с наибольшим диаметром 320 мм
Минск 2012
Дипломный проект посвящен решению следующих задач: разработка компоновки и двух вариантов привода главного движения многоцелевого токарного станка.
Исходные данные: наибольшая частотой вращения шпинделя не менее 5000 об/мин для обработки заготовок с наибольшим диаметром 320 мм
Целью данного дипломного проекта является разработка компоновки и двух вариантов привода главного движения многоцелевого токарного станка.
В проекте представлено обоснование компоновочного решения проектируемого станка и привода главного движения. В пояснительной записке предоставлены проектные и проверочные расчеты. В кибернетической части проекта выполнен расчет шпиндельного узла и расчет методом КЭ. В пояснительной записке имеется раздел охраны труда при работе на станке. В экономической части проекта дано экономическое обоснование проектируемого узла
Содержание
Реферат………………………………………………………………….…….…...3
Ведомость объема дипломного проекта…………………………….………......4
Введение……………………………………………………………….……....….7
1. Назначение и технологические возможности станка …………….………..8
1.1. Схемы и описания технологических операций ……….……...….9
2. Компоновки станков ……………………………………….…………....….16
2.1 Особенности структур привода главного движения……………..19
2.2 Обзор станков, аналогичных проектируемому……………….….22
2.2.1 Обзор станков для первого варианта: со встроенным
электродвигателем……………………………………………..……..…………22
2.2.2 Анализ технических характеристик токарных
многоцелевых станков на основе мотор-шпинделя……………………….….36
2.2.3 Обзор станков для второго варианта: с ременной
передачей на шпиндель……………………………………………………...….40
2.2.4 Параметры токарных станков с ЧПУ с ременной
передачей на шпиндель…………………………………….……………...…...48
3. Патентно – информационные исследования ...………………………….…50
3.1 Обзор патентов…………………………………..……………...…...50
3.2 Выводы о состоянии и тенденции развития токарных
станков с ЧПУ………………………………………………………………....…57
4. Обоснование конструкции проектируемого станка ………….……………59
4.1 Обоснование компоновки……………………………………………59
4.2 Основные элементы, рабочая зона станка…………………….....….61
5. Разработка конструкции шпиндельной бабки ...………………………...67
5.1 Выбор схемы шпиндельного узла…………………………………..67
5.2 Формирование переднего конца шпинделя согласно действующим стандартам………………………………………………….........................…67
5.3 Выбор материала для шпинделя……………………………….....…67
5.4 Выбор электродвигателя…………………………………………....…69
5.5 Обоснование диаметра передней шейки шпинделя,
межопорного расстояния……………………………………………….........72
5.6 Выбор типов подшипников для опор шпинделя………………...…....74
5.7 Проектирование механизма автоматического
зажима заготовки…………………………………………………………...…75
5.7.1 Описание конструкции механизма………………………….......75
5.7.2 Определение усилия зажима заготовки………………………...76
5.7.3 Расчет комплекта тарельчатых пружин…………………….…..78
5.7.4 Определение усилия разжима заготовки. Расчет
гидроцилиндра……………………………………………………….….80
5.8 Расчет шпиндельного узла на жесткость………………….…...…81
6. Разработка конструкции второго модуля………………………….….......88
6.1 Обоснование компоновки………..…………………………….…….88
6.2 Выбор электродвигателя…………………………………………….89
6.3 Кинематическая хема привода………………………………..….…91
6.4 Формирование переднего конца шпинделя ……………………..…92
6.5 Определение диаметра шпинделя в передней опоре,
диаметров других участков, расстояния между опорами…………..…..93
6.6 Выбор типов подшипников для опор шпинделя………………..….95
6.7 Выбор материала для шпинделя ………………………………....…96
6.8 Описание уплотнений шпиндельных опор………..……………..…97
6.9 Определение требований к точности деталей,
сопряженных с подшипниками……………………………………………98
6.10 Расчет на прочность поликлиноременной передачи………………99
6.11 Расчет шпиндельного узла на жесткость…………………………..103
7. Технологическое и метрологическое обеспечение качества станка.110
7.1 Обоснование технических требований ………………………….110
7.2 Извлечение из стандартов, регламентирующих точность
и жесткость шпиндельного узла…………………………………...110
7.3 Технология балансировки шпиндельного узла и контроль
параметров………………………………………………………………....113
8. Кибернетическая часть проекта……………………………………….....116
8.1 Моделирование статических и динамических характеристик
шпиндельного узла токарного станка………………………….………..116
8.2 Расчет методом КЭ…………………………………………….……..122
9. Охрана труда………………………………………………..……….......…130
10. Экономическое обоснование проекта………………………..…..……...145
10.1 Основные показатели экономического обоснования…….…..…...145
10.2 Исходные данные и подготовительный расчет……………..……147
10.3 Расчет полезного эффекта……………………………………..……152
10.4 Расчет верхнего и нижнего предела цены…………………..…...159
Литература ………………………………………………………………..…....168