Комплексній курсовой постанкам

    I ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕРСТАТА

    1 ПРИЗНАЧЕННЯ І  ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ

    ВЕРТИКАЛЬНО СВЕРДЛИЛЬНОГО ВЕРСТАТА 2Н135 

    Верстат (рисунок 1) призначений для роботи в ремонтних, інструментальних і  виробничих цехах з дрібносерійним випуском продукції. Будучи забезпечений пристосуваннями, він може застосовуватися  також в масовому виробництві. Верстат  розрахований на умовний діаметр, свердління отвору 35 мм, допускає зусилля подачі 1600 кг. крутний момент 4000 Нм і поставляється з електродвигуном потужністю 4,5 кВт.

    Наявність на верстаті девятишвидкосної  коробки  швидкостей з діапазоном регулювання 68-1100 об/хв. і одинадцяти швидкісн ої коробки подач з діапазоном регулювання подач шпинделя 0,115 - 1,6 мм/об повністю забезпечує вибір нормативних режимів різання для діаметрів до 35 мх 'при свердлінні, розсвердлювання, зенкуванні і частково розгортанні, а також при наявності електрореверса при нарізуванні різьби. Жорсткість конструкції, міцність робочих механізмів і потужність приводу дозволяють використовувати ріжучий інструмент, оснащений твердим сплавом.

    Вертикально свердлильний верстат 2Н135 з ручним керуванням з відкидним підйомним  столом і обробленої фундаментної плитою, використовується на підприємствах  з одиничним і дрібносерійним випуском продукції і призначені для свердління, розсвердлювання, зенковании, зенкерування, розгортання і підрізування терція ножами. Наявність на верстатах  механічної подачі шпінделя, при ручному  управлінні циклами роботи, дозволяє обробку деталей у широкому діапазоні  розмірів з різних матеріалів з використанням  інструменту з високовуглецевих і швидкорізальних сталей і твердих  сплавів. Встановлене на верстатах  електричний пристрій реверсування двигуна головного руху, дозволяє виробляти нарізування різьби машинними  мітчиками при ручній подачі шпинделя. Клас точності верстатів Н по ГОСТ 8-82. 

    Рисунок 1.1 -Загальний вигляд верстата моделі 2Н135 
 
 
 
 

   1.1 ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ  ВЕРСТАТА

   Умовний діаметр свердління в сталі тимчасового  опору розриву:

    = 50-60 кг/мм² , МПа : 35

   Найбільше допустиме зусилля подачі , кг: 1600

   Допустимий  крутний момент Мкр на шпинделі , Нм : 4000

   Потужність  електродвигуна ,кВт: 4,5

   Кількість обертів електродвигуна, хв^-1 :  2870

   Конус: Морзе  № 4

   Виліт шпинделя, мм: 300

   Найбільша глибина свердління (рух шпинделя)  мм :225

   Найбільше вертикальне переміщення ковзанів шпинделя, мм: 200

   Кількість швидкостей шпинделя: 9

   Межі  чисел оборотів шпинделя,  хв^-1: 68-1100

   Значення  чисел оборотів шпинделя, об/хв: 68; 100; 140; 195; 275;400; 530; 750; 1100.

   Число подач  шпинделя: 11

   Межі  подач, мм / об: 0,115-1.6

   Величини  подач, мм / об: 0,115; 0,15; 0,2; 0,25; 0,32; 0,43; 0,57; 0,725; 0,96

   Електричний реверс: ручний і автоматичний

   Найбільше вертикальне переміщення стола, мм: 325

   Робоча  поверхня стола, мм: 450x500

   Найменша  та найбільша відстань від шпинделя, мм:до стола 0-750;

   до фундаментної плити   705-1130;

   Габарит верстата (довжина × ширина × висота), мм 1240 × 810 × 2500

   Вага  верстата, кг: 1300 

1.2 КОНСТРУКЦІЯ, ОСНОВНІ  ВУЗЛИ І МЕХАНІЗМИ

    ВЕРСТАТА  МОД.2Н135

      Загальний вигляд і компонування верстата показані на рисунку 2. Верстат має такі основні вузли: плиту 1, колону 3, стіл 2, шпиндельної бабки 6.Режущій інструмент закріплюється у внутрішньому конусі (Морзе № 4) шпинделя 4. Оброблювані заготовки встановлюють і закріплюють на столі 2.

    Для свердління отвору обертанням штурвала 5 «на себе» швидко опускають шпиндель вниз. Коли свердло упреться в поверхню оброблюваної заготовки, автоматично  включається подача шпинделя. Глибина  свердління налаштовується кулачком 12, а глибина нарізування різьби кулачком 14. Кулачки встановлюються на обертовому лімбі 13. Підйом шпинделя у верхнє положення виробляють вручну обертання штурвала 5 «від себе». При необхідності можна в будь-який момент відключити подачу шпинделя поворотом цього штурвала "від себе".

    Плита 1 (рисунок 2) є підставою верстата, а внутрішня її порожнина - резервуаром для охолоджуючої рідини.

    Колона 3 має вертикальні напрямні, по яких можна пересувати шпиндельної бабки 6 і стіл 2 в положення, зручне для роботи. Для зрівноважування шпиндельної бабки всередині колони підвішені вантажі.

    Стіл 2 має Т-образні пази для кріплення лещат, пристроїв або безпосередньо оброблюваних деталей.

    На  шпиндельної бабці 6 розташовані електродвигун і механізми приводу головного руху і подач, механізм включення і відключення обертання шпинделя, органи управління і шпиндель верстата.

    Включення і відключення  вертикальної подачі шпинделя 2 (рисунок 2) проводиться за допомогою муфти МфЗ, що складається з двох напівмуфт 3 та 7 (рисунок 3) з торцевими зубами. Права полумуфта 3 встановлена на вал 8 на шліцах. Обертанням штурвала 1 «від себе» виступи б напівмуфти 3 під дією пружини 4 потрапляють між виступами а; напівмуфти роз’єднані і черв'ячне колесо z = 60 разом з напівмуфтою 7 обертаються вільно на гладкій шийці валу 8 подача шпинделя відключена.

    При обертанні штурвала 1 «на себе»  виступи а і б повертають праву  напівмуфту 3 та вал 8 з шестірнею  z = 13 - відбувається швидке опускання шпинделя вручну.

    При зіткненні вершини свердла з  деталлю крутний момент, потрібний  для повороту штурвала 1, збільшується і штурвал можна повернути  «на себе», щодо валу 8 тільки на 20 °, тобто на кут, утворений між штифтом 2 і стінкою Д паза для цього  штифта на маточині штурвала 1 (див. перетин  А-А на рисунок 3). При повороті штурвала торці виступів а перемістяться  на торці виступів б, слідом чого полу муфта 3 переміститься вліво - відбудеться  включення муфти МфЗ і механічної подачі шпинделя.

    Механізм  обгону. Корпус правою напівмуфти 3 за допомогою собачок 5 зі скошеними зубами з'єднаний з двостороннім храповим диском 6. Тому при включеній муфті МфЗ і механічної подачі можна виробляти обертання штурвала 1, залу 8 і опускати шпиндель вручну зі швидкістю, більшою, ніж від механічної подачі. При цьому зуби собачок 5 прослизають по правих зубах у храпового диска 6, не перешкоджаючи швидкому обертанню штурвала 1.

    Управління  верстатом. Рукояткою 7 (рисунок 2) включають потрібну частоту обертання шпинделя. Поворотом цієї рукоятки «на себе» або «від себе» встановлюють покажчик, а в положення, позначене квадратом, окружністю або трикутником. При цьому включаються частоти обертання шпинделя, записані у відповідному рядку таблиці. Повертаючи рукоятку вгору або вниз, встановлюють покажчик б посередині однієї з вертикальних колонок, включаючи частоту обертання, записану в цій колонці.

      Аналогічним способом рукояткою  11 включають потрібну подачу шпинделя. За положеннями, в яких знаходяться  покажчики а і б на рис. 2, видно, що включена частота  обертання шпинделя 710 об / хв і 

    подача  0,28 мм / об.

    Вступним  вимикачем 9 включають і відключають  верстат від електричної мережі, а вимикачем 10 - подачу охолоджуючої рідини.

    Включення і відключення обертання шпинделя виробляють кнопками з пульта управління 8.

          Рисунок 1.2- Основні вузли верстата мод.2Н135

    II ЗНОШУВАННЯ ДЕТАЛЕЙ ТА ВУЗЛІВ

    2.1. Причини, що викликають знос деталей

    Знос  деталей верстатів може походити від дії корозії, сил тертя, повторних  ударів, а також під впливом  декількох одночасно діючих факторів.

    Корозія - це руйнування металу, викликаного хімічними або електрохімічними процесами. З'єднання металу з киснем повітря є найбільш поширеним видом корозії. Метал в результаті корозії руйнується або по всій поверхні, або в окремих її місцях.

    Для оберігання від корозії деталі верстатів:

    1) фарбують або покривають мастильними  маслами, так як захисний шар  фарби або мастила перешкоджає  зіткненню поверхні деталей з  повітрям;

    2) покривають шаром металу, більш  стійкого щодо корозії, ніж  метал деталі, наприклад, шаром  нікелю, хрому,цинку, кадмію і  т. п.;

    3) полірують, завдяки чому поверхня  дотику деталі з повітрям стає  стійкою проти корозії;

    4) виготовляють з нержавіючої сталі  та інших металів з високим  опором корозії.

    Механічний  знос виникає під дією сил тертя і в результаті втоми металу. Рухливі деталі зношуються в процесі роботи внаслідок тертя їх один про одного. Дотичні поверхні деталей завжди мають нерівності - шорсткості, що перешкоджають ковзанню однієї деталі за іншою. При. ковзанні деталей їх дотичні поверхні, внаслідок наявності нерівностей, весь час зношуються і між ними з'являються зазори; в результаті тривалої роботи сполучаються деталей величини зазорів перевершують допустимі.

    Крім  того, поверхні тертя, що перебувають  в контакті з повітрям, покриваються шаром оксиду, який збільшує коефіцієнт тертя і сприяє посиленню їх зносу.

    Як  показують проведені дослідження, величина зносу деталей залежить від багатьох факторів. Найважливішими з них є:

    1. Якість матеріалу спільно працюючих деталей. Для більшості матеріалів опір знос тим більше, чим твердіше їхня робоча поверхню і чим більшою в'язкість вони мають.

    2. Навантаження на одиницю поверхні  деталей тертя. Знос деталей тертя збільшується разом з підвищенням навантаження на одиницю їх поверхні. Наприклад, знос шпинделя, у якого при ремонті були проточені і прошліфовані шийки, буде відбуватися швидше, ніж у нового шпинделя, що працює в таких же умовах. Пояснюється це тим, що при обточуванні шийок шпинделя зменшилася величина його тертьових поверхонь і збільшилося навантаження на одиницю поверхні.

    3. Час роботи деталей. Знос збільшується  зі збільшенням числа годин  роботи деталей тертя.

    4. Умови мастила. Знос тертьових  поверхонь збільшується при неправильно  підібраному сорті масла, а  також при несистематичної подачі  його на тертьові поверхні.

    5. Якість поверхні деталей тертя. Знос тертьових поверхонь тим більше, чим нижче якість їх обробки. 

    2.2. Вплив якості тертьових поверхонь на знос

    Робочі  поверхні деталей верстатів зношуються головним чином в результаті тертя ковзання або тертя кочення, в присутності мастила або без неї.

    Деталі  верстатів після обробки мають  шорстку поверхню. Ступінь шорсткості поверхні визначається висотою нерівностей  даної поверхні. Зносостійкість робочих поверхонь деталей буде тим більшою, чим вище точність цих поверхонь. Однак прагнення підвищувати клас чистоти робочих поверхонь обмежується вартістю механічної обробки деталей, що росте разом з підвищенням точності поверхонь.

    Спостереження показали, що знос деталей на початку  роботи наростає значно інтенсивніше, ніж після їх підробітки і росте  тим швидше, ніж великі вони мають  нерівності Час посиленого наростання зносу при заробляння деталей  буде тим менше, чим краще і  чистіше оброблені дотичні поверхні. Справа в тому, що на початку, роботи стикаються лише вершини найбільш виступаючих  нерівностей робочих поверхонь, і площа їх зіткнення мала, а  тиск на одиницю поверхні велике. Високий  питомий тиск дотичних поверхонь  є причиною посиленого їх стирання. У міру стирання найбільш виступаючих часток робочих поверхонь площа зіткнення збільшується, питомий тиск знижується, і знос зростає значно повільніше.

    Питомий тиск і знос стають мінімальними лише після того, як в зіткнення увійде велика частина робочої поверхні.

    Отже, знос робочих поверхонь тим інтенсивніше, чим більш вони шорсткі. 

    2.3. Різновиди зносу

    Знос  деталей верстатів проявляється в тому, що в процесі роботи у  деталей змінюються їх первинні розміри.

    Фізичний  знос може бути нормальним або аварійним. 

    Нормальний  знос деталей або їх зчленувань утворюється під впливом сил тертя або інших причин, пов'язаних з нормальними умовами тривалої експлуатації верстатів.

    Аварійним називається знос, який інтенсивно наростає і протягом короткого часу досягає таких розмірів, при яких подальша експлуатація верстатів стає неможливою. Порушення правил експлуатації верстата може привести до аварійних зносу навіть таких деталей, які деякий час працювали з нормальним зносом. Наприклад, знос шийок валу і підшипників у разі раптового припинення мастила.

    Аварійний знос окремих деталей може привести до виходу з ладу верстата, що спричинить за собою зрив нормального ходу виробничого  процесу. У поточно-масовому виробництві  це може викликати зупинку цілих  ділянок або навіть всього цеху і  невиконання завдання по випуску  заводом готової продукції.

    Тому  знання причин, що викликають аварійний  знос деталей, а також заходів  щодо їх запобігання є вельми необхідним.

    Аварійний знос верстата може бути викликаний наступними причинами:

    1. Недотриманням встановленого режиму  змащення, в результаті чого: а)  масло і мастильних системах  відсутня; б) подача масла в  мастильні системи недостатня; в)  неправильно підібраний сорт  масла по в'язкості і іншим  властивостям.

    2. Недотриманням встановленого режиму  різання на верстатах, в результаті  чого навантаження перевищують допустимі.

    3. Відсутністю кваліфікованого обслуговування  верстата з боку ремонтного  персоналу, в результаті чого  порушуються терміни очищення  верстата, несвоєчасно проводяться  дрібний ремонт, підтяжка болтів, кріплення шпонок і т. д.

    4. Недотриманням графіка і технічних  умов на ремонт верстата, в  результаті чого: а) несвоєчасно  замінені зношені деталі; б) заброньований  неправильне сполучення деталей,  встановлених замість зношених; в) деталі виготовлені з недоброякісної  металу, а литі та ковані мають  шлакові включення, раковини і  тріщини .

    5. Порушенням правил побудови та  встановлення верстата.

    Конструктивні дефекти, відступи в технологічному процесі виготовлення нових верстатів, а також у ремонті їх і умови  експлуатації можуть бути причинами, що збільшують знос деталей.

    Збільшенню  зносу деталей також сприяє неправильне  здійснення виробничого процесу  виготовлення нових верстатів або  при ремонті. Сюди відносяться: низька якість матеріалів деталей, поставлених  новоствореним; неправильно проведений процес термічної обробки деталей; низька якість процесів механічної обробки  деталей; незадовільний технічний контроль процесів виробництва і приймання готових верстатів. 

    2.4. Типові деталі, що зношуються

    Під час роботі на металорізальному верстаті, деталі що приймають участь у процесах формотворення та інші деталі, що рухаються, сприймають на собі зусилля, що в свою чергу викликає зношення.

    В вертикально свердлильних верстатах, зокрема у верстаті 2Н135, типовоми деталями що зношуються є:

1. Коробка швидкостей та подач:

а) в  коробці швидкостей та подач зношенню підлягають зубчаті колеса та шестерні, блоки зубчатих коліс – зношення по боковій поверхні, що призводить до неточності роботі верстати; відлам та віщерблення зубців, що може призвести до заклинення механізму верстата;

Зношені зубчаті колеса, шестерні та блоки  зубчатих коліс підлягають заміні у  випадку зносу або злому.

б) зносу  по боковій поверхні підлягають шліци  шліцьових валів – під дією сил тертя, що виникають при переміщення блоків зубчатих коліс по валам.

Валі  підлягають заміні або ремонту (заварювання, шліфування, та ін..);

в) зносу  підлягають підшипники кочення – під дією сил тертя та радіальних навантажень найчастіше відбувається деформація тіл кочення.

2. Станина частіше підлягає зношенню під дією корозії зі сторони агресивних речовин та рідин.
3. Напрямні підлягають зношенню від сил тертя, що виникають в результаті ковзання рухомих частин верстата (стола та інше) по ним.
4. Стіл верстата зношується в результаті необережного використання верстата та механічних ударів по столу ріжучим інструментом, необережне та ненадійне розміщення та закріплення заготовки на столі т інше.
5. Зношенню підлягають ходові гвинти та інші механізми переміщення.
6. Шпиндель верстата та підшипники в шпиндельному вузлі верстата.

III. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕСС ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛІ 

    3.1 Основні положення 

    В якості типового представника деталі верстату вибрано деталь черв’як.

    Черв’яки застосовують в всіх без виключення металорізальних верстатах, в коробках швидкостей та подач. Черв’як разом з черв’ячним колесом утворює черв’ячну передачу. Черв'як являє собою гвинт зі спеціальним різьбленням, у разі евольвентного профілю колеса форма профілю різьби близька до трапецеїдальної.

    Черв'ячні передачі призначені для перетворення обертального руху при перехресних  осях зубчастих коліс. Найбільшого  поширення набули передачі з кутом 90°. Черв'ячні передачі знаходять застосування, коли потрібна висока плавність передачі обертання, безшумність, висока передавальне відношення, можливість самогальмування. 

    3.2 Аналіз робочого  креслення

    Робоче  креслення черв'яка представлено в додатках, під маркеровкою МРВ.07051370.02. Черв'як передає крутний момент далі на робочий механізм. На діаметрах 35k6 встановлюються підшипники кочення. На шийці ∅32s6 встановлюється втулочно-пальцева муфта, яка фіксується від проворота шпонкою 10х8 довжиною 30 мм. Від осьового зсуву муфта фіксується стопорної торцевої шайбою і гвинтом М6. Підшипник з протилежного боку від муфти теж фіксується від осьового зсуву стопорної торцевої шайбою і гвинтом М6. Канавки В і Г виконуються для виходу шліфувального круга. Полірування гвинтовий канавки черв'яка виконується для зменшення коефіцієнта тертя в передачі і як наслідок меншого зносу тертьових між собою деталей, і відповідно збільшення терміну служби редуктора.

    Радіальне биття поверхні ∅35k6 щодо поверхонь А і Б не більше 0,02 мм. Не виконання цієї вимоги веде до порушення балансування черв'яка і передчасного зносу його і сполучених з ним підшипників.

    Перпендикулярність  торців шийок ∅35k6 щодо поверхонь А і Б не більше 0,008 мм. Не виконання цієї вимоги веде до порушення установки підшипників і передчасного їх зносу. 
 
 
 
 

    3.3 Вибір заготовки

    На  вибір методу отримання заготовки  впливають такі чинники: матеріал деталі, її призначення і технічні вимоги на виготовлення, обсяг і серійність випуску, форма поверхонь і розміри  деталі, програмою випуску.

    Так як матеріал деталі сталь 40Х, то способом отримання заготовки може бути гаряче штампування або прутки з прокату, але найбільш економічним прийнято вважати заготовки з прутка.  

    3.4 Вибір технологічних  баз і розмірний  аналіз

    База - це поверхня або поєднання поверхонь, вісь, точка, що належать заготівлі  або виробу і використовувані  для базування. Залежно від числа  ідеальних опорних точок, з якими  база знаходиться в контакті, розрізняють  настановну базу, контактує з трьома опорними точками, направляючу базу, контактує з двома опорними точками  та наполегливу базу, контактує з  одного опорною точкою.

    Конструкторська база - це база, яка використовується для визначення положення деталі або складальної одиниці у  виробі.

    Технологічною базою, яка використовується при  обробці заготовок на верстатах, називається поверхня, лінія або  точка заготовки, щодо яких орієнтуються її поверхні, оброблювані на даному установе.

    Вимірювальної базою називається поверхня, лінія  або точка, від яких проводиться  відлік виконуваних розмірів при  обробці або вимірі заготовки, а  також при перевірці взаємного  розташування поверхонь деталі або  елементів виробу.

    Якщо  конфігурація заготовки не дає можливості вибрати технологічну базу, яка дозволяє зручно, стійко і надійно орієнтувати  і закріпити заготовку в пристосуванні  або на верстаті, то вдаються до створення  штучних технологічних баз. Характерним  прикладом служать центрові отвори, не вимагаються для готового вала і необхідні виключно з технологічних  міркувань.

    Поєднання настановної, вимірювальної та складальної  баз при сталості обраної бази в значній мірі полегшує вирішення  складних технологічних задач, що виникають  при обробці будь-яких деталей.

    В якості заготовки використовується прокат. При виготовленні черв'яка  обробка поверхонь 1,21 відбувається закріплення деталі за необроблену  поверхню 9. Потім свердляться центрові отвори 22,26. Подальша обробка поверхонь 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, 17,18,19 проводиться  при установці заготовки в  центру 22,26. Нарізування гвинтовий  канавки черв'яка проводиться  при установці заготовки в  центру 22,26 і затиск за поверхню 3 або 17. При виготовленні шпоночно паза 20 затиск заготовки здійснюється за поверхні 3,14 з упором в поверхню 7. Обробка поверхні 24,25 і нарізування різьби поверхонь 23,27 проводиться при затиску за поверхню 9 з упором заготовки в торці 7,11. 

Рисунок 3.1 – Аналіз поверхонь виробу 
 

    3.5  Вибір технологічного  маршруту 

    Для розробки технологічного процесу обробки  деталі потрібно попередньо вивчити  її конструкцію і функції. Розроблювальний технологічний процес повинен забезпечувати підвищення продуктивності праці і якості деталі, скорочення матеріальних і трудових витрат на його реалізацію, зменшення шкідливих впливів на навколишнє середовище. Технологічний процес обробки деталей подібного типу включає в себе кілька етапів: обробка зовнішніх поверхонь при установці на необроблені і попередньо оброблені поверхні, одержання базових поверхонь, що використовуються в подальшому на інших операціях.

    Намічаючи технологічний процес обробки деталі, слід дотримуватися наступних правил:

    1. Обробляти найбільшу кількість  поверхонь даної деталі за  одну установку;

    2. Використовувати по можливості  тільки стандартний ріжучий інструмент;

    3. Чи не проектувати обробку  на унікальних верстатах. Застосування  унікальних і дорогих верстатів  повинно бути технологічно і  економічно виправдано;

    4. З метою економії праці та  часу технологічної підготовки  виробництва використовувати типові  процеси обробки.

    Таким чином, обраний та розроблений технологічний  маршрут зображуемо у наглядному вигляді та зводимо до таблиці 3.1. 
 
 
 
 

    Таблиця 3.1 – Технологічний маршрут обробки деталі