Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Односторонний шипорезный станок

Страница |

^{Аннотация}

^{Целью данного
курсового проекта
является заключительным
этапом освоения дисциплины,
позволяющему студенту
улучшить и закрепить
свои знания, полученные
по данному курсу,} как на лекциях и при выполнении лабораторных работ, так и по другим общетехническим и специальным дисциплинам – машиностроительному черчению, деталям машин, гидравлике, технической механике и т.д.

^{В курсовой работе
проводится конструктивный
анализ шипорезного
одностороннего станка
ШПК-40. По результатам
проведенной работы
делается вывод о
производительности
и актуальности использования
станка в производстве
на данном техническом
уровне развития.}

^{Курсовой проект
содержит 33 страниц,
3 иллюстраций, 8 таблиц,
57 формул, 9 использованных
источников, 5 чертежей.}

Содержание

Титульный лист

Задание на курсовой проект……………………………………………………...2

Аннотация…………………………………………………………………………3

Содержание……………………………………………………………………….4

Введение…………………………………………………………………………...5

1. Общая часть………………………………………………………………...6

1.1 Назначение и технические характеристики станка………………………6

1.2 Описание конструкции станка…………………………………………….6

1.3 Анализ схематики станка………………………………………………….8

1.4 Кинематические расчеты станка…………………………………………10

1.5 Общая характеристика функциональных узлов станка……………...…13

1.6 Анализ конструкций станков аналогичного типа………………………14

2. Расчетная часть……………………………………………………………17

2.1 Технологические расчеты………………………………………………...17

2.2 Конструкторские расчеты…………………………………………….…..27

Заключение……………………………………………………………………….30

Библиографический список……………………………………………………..31

Спецификация…………………………………………………………………....32

Введение

Резание — это технологический процесс разрушения связей между частицами обрабатываемого материала с целью получения изделия требуемых размеров, формы и шероховатости поверхности. Резание – основной способ получения деталей нужных размеров, формы и шероховатости.

В зависимости от применяемого процесса, оборудования и инструмента можно получить поверхность с различной шероховатостью.

Таблица 1

Шероховатость поверхности древесины, при различных видах обработки

Виды обработки	, мкм
Рамное пиление……….............	1600…500
Ленточное пиление…………...	1600…100
Пиление круглыми пилами….	800…200
Лущение шпона………………	320…100
Фрезерование………………….	320…32
Шлифование…………………..	100…16
Циклевание…………………….	32…16

Из таблицы видно, что при обработке пилением получается заготовка с большими технологическими неровностями. И поэтому необходима такая технологическая операция как фрезерование, чтоб создавать базы и уменьшить шероховатость после первичной обработки.

Фрезерование – процесс повторной обработки древесины резанием с целью получения деталей заданной формы, размеров и повышенной чистоты обрабатываемого материала. Процесс резания осуществляется вращающимися резцами, при котором траекторией является циклоида. В результате получаются кинематические неровности в виде волн, которые необходимо в дальнейшем, для повышения чистоты обрабатываемой поверхности, удалить резанием – шлифованием.

При сборке столярно-строительных изделий и мебели, а также для сращивания коротких брусков с целью получения полномерных по длине деталей применяют шиповые соединения, на ус и фигурный шип. По месту расположения в изделии шиповые соединение делятся на угловые и соединения по длине.

Соединение концов двух брусков осуществляют с помощью плоских прямоугольных (рамных) или клиновых (зубчатых) шипов в том числе минишипы.

В курсовой работе я буду рассматривать оборудование для соединения деталей по длине.

1. Общая часть

Назначение и техническая характеристика станка

Станок шипорезный односторонний для выработки прямого и клинового шипов ШПК-40 [1704КР.04.00.000.ВО] предназначен для обработки шипов на одном конце заготовки и может быть использован в столярно-строительном, мебельном и других деревообрабатывающих производствах. Можно обрабатывать одновременно несколько заготовок (пакет) суммарной толщиной не более 100 мм. Длина заготовок должна быть не менее 250 мм. Наибольшая длина вырабатываемых шипов прямых 50 мм, клиновых – 10мм.

Описание конструкции станка

На жесткой по форме станине 1 коробчатого сечения смонтированы горизонтальный фрезерный шпиндель с режущей головкой 4, состоящий из 25 пазовых фрез с приводом от электродвигателя, подъемный стол 5 с двумя прижимами для заготовок, перемещающийся по вертикальным направляющим.

Фрезерный вал выполнен в виде шпинделя с укрепленными на нем сменными комплектами фрез. Шпиндель смонтирован на двух опорах. Правой опорой служит два радиально-упорных подшипника. Левая съемная опора представляет собой радиально-сферический шариковый подшипник со ступицей, в которую входит конец шпинделя. Кронштейн съемной опоры может откидываться на 90^о, освобождая с торца зону для замены инструмента.

Шпиндель приводится во вращение от электродвигателя, который монтируют на поворотной плите так, чтобы можно было регулировать натяжение зубчатого ремня передачи. Стол 5 перемещается по направляющим станины в вертикальном направлении гидроцилиндром.

Базирование заготовок и включение станка – ручные. Закрепление заготовок, рабочая подача стола, фрезерование шипов, возврат стола и открытие прижимов – автоматические.

Таблица 1.1

Основные технические характеристики и параметры станка ШПК-40

№№ п.п.	Наименование параметра	Размер- ность	Величина
	Размеры обрабатываемой заготовки:
1	Ширина максимальная	мм	400
2	Длина максимальная	мм	800
3	Толщина	мм	8-100
4	Наименьшая длинна обрабатываемой заготовки	мм	250
5	Размер получаемого шипа	мм	50
6	Наибольшая скорость подачи стола	м/мин	6
7	Частота вращения шпинделя	об/мин	3000
	Мощность электродвигателя привода:
8	- насоса	кВт	1.1
9	- режущей головки	кВт	11
10	Мощность ЭД установленная	кВт	12.1
11	Напряжение и частота электропитания	В; Гц	220; 50
12	Габаритные размеры	мм
13	Масса	кг	830

Рис. 1.1 Шипорезный станок для ящичных прямых шипов ШПК-40:

1 – станина, 2 – гидроагрегат, 3 – дроссель, 4– фрезерный вал, 5 – стол, 6 – направляющая линейка, 7 – торцовый упор, 8– гидроприжим, 9 – заготовка, 10 – электродвигатель, 11 – гидроцилиндр.

Анализ схематики станка

По функциональной схеме [1704КР.04.00.000.Ф2] процесс фрезерования (выработки шипа) заготовки 1 выполняют при помощи опускания стола 2 перемещение по вертикальным направляющим с помощью гидроцилиндра на горизонтально фрезерный шпиндель с режущей головкой 3. Прижим заготовки осуществляется двумя гидроцилиндрами 4 и направляющей линейкой 5.

Анализ кинематической и гидравлической схем станка. Гидрокинематическая схема станка показана на рис. 1.2 и с использованием чертежей [1704КР.04.00.000.КЗ и 1704КР.04.00.000.ГЗ]. С включением электродвигателя гидроагрегата масло от пластинчатого насоса НП через сетчатый фильтр Ф и распределители Р1 и Р2 поступает в гидробак Б станка.

В исходном (верхнем) положении стол удерживается давлением масла на поршень цилиндра Ц1. Выход масла из гидроцилиндров Ц1 и Ц2 заперт в среднем положении гидрораспределителей Р1 и Р2. При одновременном включении электромагнитов a распределителей Р1 и Р2 стол и прижимы занимают исходное верхнее положение.

Рабочий ход стола осуществляется включением электромагнита б распределителя Р2. При этом электромагниты а распределителей Р1 и Р2 отключаются – заготовки прижимаются. Давление в системе повышается, срабатывает реле давления и включает электромагнит б распределителя Р1 – происходит рабочий ход стола.

В конце рабочего хода стол нажимает на штифт конечного выключателя, который отключает электромагнит б распределителя Р1 и одновременно включает электромагнит а этого же распределителя. Стол начинает перемещаться вверх при включенном электромагните б распределителя Р2.

При достижении верхнего положения стола срабатывает конечный выключатель, который выключает электромагнит а гидрораспределителя Р2 и включает электромагнит а гидрораспределителя Р2. Происходит отход прижимов, и заготовка освобождается. Стол оказывается зафиксированным в верхнем положении, так как масло в цилиндре Ц1 заперто средним положением золотника гидрораспределителя Р1.

При аварийном отключении электропитания стол и прижими фиксируются (стол останавливается, заготовка приджата), так как гидрораспределители Р1 и Р2 автоматически устанавливаются в среднее положение. Для выведения заготовок из зоны резания и ее открепления необходимо поднять стол в исходное положение, включив электромагнит а гидрораспределителя Р1 и электромагнит б гидрораспределителя Р2.

Включение цикла осуществляется нажатием на кнопку «Цикл», расположенную на пульте управления. В режиме «Наладка» можно перемещать стол вверх и вниз с остановкой в этих положениях.

Давление в системе регулируется предохранительным клапаном КП и контролируется манометром МН. Скорость рабочего хода стола регулируют дросселем регулятора потока РП.

Рис. 1.2 Гидрокинематическая схема шипорезного станка для ящичных прямых шипов:

а, б – электромагниты, Б – бак, НП – насос пластинчатый, МН – манометр, РП – регулятор потока, Р1, Р2 – распределители, РД – реле давления, Ц1, Ц2 – гидроцилиндры, XX – холостой ход, РХ – рабочий ход.

Кинематические расчеты станка

Кинематические расчеты частоты вращения ножевого вала, скорости резания, скоростей вальцовой подачи и механизма размерной настройки стола по высоте выполняются с использованием кинематической схемы [1704КР.04.00.000.КЗ].

Частота вращения ножевого вала , мин^-1:

, (1.1)

где – частота вращения электродвигателя, мин^-1;

– диаметр ведущего шкива, мм;

– диаметр ведомого шкива, мм;

,мин^-1

Во всех механизмах резания с вращательным движением режущего инструмента скорость ϑ_Г (м/с) главного движения зависит от частоты вращения n16 (мин^-1) инструмента и его диаметра D16 (мм)

, (1.2)

где – номинальный диаметр фрезы, мм;

– частота вращения фрезы, мин^-1;

,м/с

^{Таблица 1.2}

^{Результаты кинематического
расчета}

^На^{именование} ^{элементов}	^Ха^{рактеристика} ^{элемента схемы}		^Пе^{редаточ-ное}^число,^U^′	^Ча^стота^{вра- щения вала} ⁿ^{, 1/мин}	^Ск^{орость подачи} ^Vs^{, м/мин}	^Ск^орость ^{резания} ^V^г^{, м/с}
^На^{именование} ^{элементов}	^D^{, мм}	^Z	^Пе^{редаточ-ное}^число,^U^′	^Ча^стота^{вра- щения вала} ⁿ^{, 1/мин}	^Ск^{орость подачи} ^Vs^{, м/мин}	^Ск^орость ^{резания} ^V^г^{, м/с}
^Ва^л^{І эл/двигат.}				³⁰⁰⁰
^Шк^ив^D4	^82.4		^1,⁰⁵
^Шк^ив^D2	^78.4		^1,⁰⁵
^Ва^{л ІІ}^{(ножевой)}	³⁵⁰			³¹⁵³		^57.8

В процессе работы станка часть мощности двигателя теряется на элементах кинематики при движении энергетического потока от двигательного механизма к исполнительному. Наглядную картину потерь мощности на различных элементах кинематической схемы дает ручьевая диаграмма потерь (Рис. 1.3). Для построения диаграммы последовательно проводятся расчеты мощности, отводимые после каждого элемента кинематической схемы с учетом его КПД (η_i). Затем определяются потери в каждом из них. Расчет приведен в табличной форме (таблица 1.3).

Общий коэффициент полезного действия передаточного механизма, состоящего из К элементов, равен:

, (1.3)

где - коэффициент полезного действия передаточного механизма;

- КПД зубчатого ремня;

- КПД подшипника радиально-упорного;

– КПД подшипника радиального самоустанавливающегося.

Мощности на отдельных элементах передаточного механизма уменьшаются пропорционально величинам потерь по ходу движения потока мощности от двигателя до рассматриваемого элемента.

Мощность на валу исполнительного механизма Рs (кВт) составляет:

P_S =P_ЭД * η_п (1.4)

где P_S – мощность на валу исполнительного механизма, кВт;

P_ЭД – мощность электродвигателя, кВт;

- КПД передаточного механизма.

,кВт.

^{Таблица 1.3}

^{Расчеты потерь
мощности в кинематической
цепи}

Наименование i –го элемента	КПД i-го элемента η	Мощность, отводимая после i -го элемента, кВт P_i=P_i-1* η	Потери мощности в i –том элементе, кВт P′_i = P_i-1- P_i
Зубчатый ремень	0,98
Подшипники радиально-упорные	0,99
Подшипник радиальный самоустанавливающийся	0,99

Рис. 1.3 Схема потерь мощности в механизме главного движения

1.5 Общая характеристика функциональных узлов станка

Устройства базирования. На станке используется неподвижное базирование. Заготовку устанавливают на столе 5, который является главной базирующей поверхностью, и базируют по боковой левой или правой направляющей линейке 7, что является направляющей базирующей поверхностью, и переднему торцевому упору 8, он служит упорной базирующей поверхностью. Боковые линейки, регулируемые, и позволяют настраивать размер крайней проушины.

Торцевой упор можно регулировать в интервале 0…50 мм для обеспечения требуемой длины шипа.

Устройства прижима. Устройствами прижима на станке являются гидрозажимами 9, которые закрепляют заготовку на столе и являются зажимными устройствами.

Механизм главного движения. По конструктивному признаку механизм резания станка - фрезерный вал, выполненный в виде шпинделя с укрепленными на нем сменными комплектами фрез. Шпиндель смонтирован на двух опорах.

По характеру движения ножевой вал относится к инструменту с вращательным движением.

Механизм подачи. Механизм пода заготовок, осуществляется столом при помощи гидроцилиндра, является механизмом подачи возвратно-поступательного движения. Скорость подачи регулируется дросселем с регулятором давления и обратным клапаном.

Анализ конструкций станков аналогичного типа

Современные шипорезные односторонние станки подача заготовок осуществляется кареткой, относящейся к механизму возвратно-поступательного движения с жесткой связью рабочего органа с объектом перемещения. Каретка с закрепленными на ней заготовками подается на опорах качения по направляющим на режущий инструмент.

Подача кареткой обеспечивает высокую точность и равномерность перемещений как на больших, так и малых длинах хода с малыми энергетическими затратами и высокую точность позиционирования.

Станок шипорезный ШС-3

Станок предназначен для нарезания клинового шипа на торце заготовки (деревянного бруса).

Особенностью станка является возможность работы в цикле со смещением фрезы на половину шага. Верхний и боковой поджим заготовки осуществляется пневматикой, за счет чего происходит и перемещение каретки. Каретка имеет цилиндрические направляющие, что обеспечивает повышенную жесткость и точность станка.

Станок оснащен регулируемой отрезной пилой с осевой регулировкой - это позволяет улучшить качество нарезаемого шипа, что в свою очередь повышает точность и прочность клеевого соединения. Возможна работа в цикле со смещение фрезы на полшага.

Таблица 1.4

Основные технические характеристики и параметры станка ШС-3

№№ п.п.	Наименование параметра	Размер- ность	Величина
	Размеры обрабатываемой заготовки:
1	Ширина максимальная	мм	200
2	Длина минимальная	мм	200
3	Толщина	мм	10-120
4	Скорость вращения отрезной пилы	об/мин	2800
5	Мощность электродвигателя отрезной пилы	кВт	2.2
6	Посадочный диаметр отрезной пилы	мм	50
7	Частота вращения шпинделя	об/мин	6000
8	Рабочее давление в пневмосистеме	бар	5-7
9	Мощность электродвигателя шпинделя	кВт	5.5
10	Посадочный диаметр шпинделя	мм	40
11	Наружный диаметр фрезы	мм	125
12	Скорость подачи каретки	м/мин	2.5…15
13	Габаритные размеры	мм
14	Масса	кг	475
15	Расход воздуха на один цикл	л	6
16	Машинное время одного цикла	сек	30

Логические схемы управления позволяют отбросить релейную систему управления, т. е. исключить использование коневых и тепловых выключателей. Технологический цикл обеспечивается логическим элементом, что повышает их надежность.

Производительность станка зависит от сечения и длины заготовки.

Станок изготавливается русским предприятием : «Савеловский завод деревообрабатывающего оборудования»

Станки шипорезные односторонние мод. «TSK 15», «TSK 15P», «TSK 15G», «TSK 15AG», «TSK 18G», «TSK 18AG»

Предназначены для формирования минишипа на обоих концах заготовки для последующей операции торцевого сращивания. На станке последовательно выполняются следующие операции: чистовая торцовка пакета заготовок, фрезерование минишипа в полуавтоматическом режиме. В станки этих моделей используются различные варианты: с ручной (TSK 15), пневматической (TSK 15P) или гидравлической (TSK 15G и TSK 18G) системой подачи заготовок. На всех моделях установлена система боковых и верхних пневмоприжимов. Кроме этого, станки мод. TSK 15AG и TSK 18AG оснащены системой автоматического нанесения клея на минишип.

Особенности станков этих моделей:

Автоматическая подача заготовок в зону резания;
Увеличенная ширина обрабатываемого пакета;
Мощная литая станина позволяет свести вибрации к минимуму и повысить точность обработки;
Конструкция позволяет уверенно формировать шип как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости на заготовках различной длины;
Увеличенная мощность двигателя позволяет легко обрабатывать заготовки максимального сечения и позволяет увеличить срок службы и надежность станка;
Система подачи обеспечивает плавный рабочий ход и быстрый возврат рабочего стола;
Направляющие, по которым перемещается шипорезная каретка, изготовлены из высокопрочной легированной стали;
Опорой шпинделя являются двухрядные роликовые подшипники серии 7207, обеспечивающие высокую точность детали и долговечность конструкции шпиндельного узла.

Станки применяются в мебельном и столярном производстве малой и средней мощности.

Таблица 1.4

Технические характеристики

Модель	TSK 15	TSK 15P	TSK 15G	TSK 18G
Max ширина обрабатываемого пакета заготовок, мм	500	500	500	500
Max. толщина заготовки, мм	150	150	150	180
Габариты наборного стола, мм	630x800	630x800	650x500	650x500
Посадочный диаметр фрезы, мм	50	50	50	50
Посадочный диаметр пилы, мм	25,4	25,4	25,4	25,4
Маx. диаметр устанавливаемой фрезы, мм	160	160	160	160
Max. диаметр устанавливаемой пилы, мм	300	300	300	300
Скорость вращения фрезы, об/мин	6750	6750	6750	6750
Скорость вращения пилы, об/мин	2840	2840	2840	2840
Мощность двигателя фрезы, кВт	11,2	11,2	11,2	11,2
Мощность двигателя пильного узла, кВт	4,0	4,0	4,0	4,0
Мощность двигателя гидростанции, кВт	-	-	2,2	2,2
Необходимое давление в пневмосистеме, Mpa	0,65	0,65	0,65	0,65
Габариты, мм	1950x1500x1600	1950x1500x1600	1900x1500x1600	1900x1500x1600
Масса, кг	800	950	1180	1210

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Расчетная часть курсовой работы включает в себя следующие расчеты:

1. технологические (задачи технолога, позволяющие определить возможности станка):

- скорость подачи по мощности установленного двигателя привода механизма резания;

- скорость подачи по заданному качеству обработанной поверхности;

- скорость подачи по работоспособности режущего инструмента;

- силы и мощность резания;

- производительность станка.

2. конструкторские:

- определение тягового усилия механизма подачи (МП);

- определение давления прижимных элементов МП;

- определение мощности привода МП;

- кинематический расчет цепей станка;

- расчет баланса мощности и составление ручьевой диаграммы;

- расчет параметров гидравлической (пневматической) системы.

Используемые формулы в технологических расчетах и алгоритмы решения взяты из учебного пособия[1].

Технологические расчеты

Расчет мощности резания

Скорость подачи находится из гидравлических расчетов.

Для расчета скорости подачи (она же скорость перемещения штока в гидроцилиндре) выбираем из гостов гидроцилиндр. Выбираем для расчетов гидроцилиндр Г21-25.

Таблица 2.1

Технические характеристики гидроцилиндра Г21-25

Показатели	Г21-25
Диаметр цилиндра, мм	350
Расход масла, л/мин	200
Наименьшее рабочее давление, кГ/см²	1.5
Допускаемая утечка масла при наибольшем рабочем давлении, см³/мин	12
Наибольшее рабочее давление для цилиндров, кГ/см²	50

Скорость перемещения штока (скорость подачи) (м/мин):

, (2.1)

где Q – постоянный минутный расход, л/мин;

– диаметр поршня, м.

, м/мин.

Подача на зуб (мм/зуб):

, (2.2)

где - скорость подачи, м/мин;

- частота вращения режущего инструмента, об/мин;

– число зубьев.

, мм/зуб.

Объем материала заготовки, измельчаемый в стружку за 1с (см³/с) находится как:

Односторонний шипорезный станок 📙 Курсовая → 🆔 148197