Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм

 

Федеральное агентство  образования   Российской федерации

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

 

Факультет автоматизации и роботизации  машиностроения

 

Кафедра «Автоматизированное оборудование

машиностроительного производства»

 

 

 

 

 

 

диплом ПРОЕКТ

 

на тему: «Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм»

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. АО- 072

Колмаков А .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж – 2010

 

 

 

 

 

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=   Задание              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение                                                                                                             5

2   Анализ особенностей конструкции и обоснование   модернизации

    токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗС32                                        7

2.1  Назначение и область применения   станка                                                   7

2.2 Описание детали  представителя «шток» и маршрут

      её обработки                                                                                           9                                                                                       

2.3. Анализ конструкции устройств и механизмов   станка                               11

2.3.1 Общая компоновка станка                                                                             11

2.3.2 Описание работы отдельных узлов станка                                                 12          

2.4. Патентно-информационный  поиск                                                               18

2.5 Анализ аналогов                                                                                               24

2.6.  Уточнение технического задания по модернизации станка

         модели  16К20Ф3С32.                                                                                    24

3  Конструкторская часть                                                                         25

  3.1 Общая компоновка модернизируемого станка и описание его работы     25          3.2.Особенности  кинематической  схемы и  цепей станка                               27                              

3.3 Гидравлическая схема  и пневматическая схемы станка                              30

3.4  Смазочная система                                                                                          32 4  Расчетная часть                                                                                                 35

4.1 Обоснование и предварительный расчет приводов станка                       35

4.2 Кинематический расчет                                                                         35

4.3 Определение чисел зубьев  зубчатых колес                                                    43

4.4 Силовой расчет                                                                                                 47

4.5 Расчет особо нагруженного зубчатого зацепления                                     53 

4.6 Расчет шлицевого  соединения                                                                       55

4.7  Расчет шкиво-ременной передачи                                                                 55

4.8 Расчет подшипников                                                                                        57

4.9 Определение толщины стенок корпуса                                                           58

4.10 Расчет муфты                                                                                                    58

4.11 Расчет детали «Шток» методом конечных элементов                               59

5   Расширение  технологических возможностей при обработке 

     детали на  станке  мод. 16К20ФЗС32                                                  64

6 Техника безопасности и экология                                                        77

6.1 Требования безопасности, предъявляемые к оборудованию                  78

6.2 Опасные зоны оборудования  и средства защиты                                         80                                 

7 Технологическая  часть проекта                                                                   91

1. Описание, назначение детали и условий работы ее основных

поверхностей,  исходя  из чертежа детали                                             91

 7.2   Обоснование   выбора базирующих поверхностей                             95

 7.3 Определения и обоснование метода получения заготовки                                           95

7.4 Аналитический расчет припуска на поверхность                                         96

 7.5 Основание выбора технологического оборудования                            100

7.6. Расчёт режимов резания и техническое нормирование                     103

8  Организационно-экономическая  часть                                                 109    

8.1 Определения эконом эффективности                                                     109

8.2 Расчет затрат на модернизацию                                                            111

8.3 Расчет капитальных затрат                                                                   112

8.4 Оценка экономической эффективности                                                 113

8.5 Сетевые методы планирования                                                              119

8.6 Организация системы качества на предприятии                                   120

Резюме                                                                                                                    129

Список  используемой литературы                                                                     132

Приложения                                                                                                           135

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Введение

 

Прогресс всех отраслей народного хозяйства страны неразрывно связан с уровнем развития машиностроения и его базовой отраслью, которым  является станкостроение.

Современному отечественному и мировому машиностроению присущи постоянное усложнение конструкции из-за увеличения номенклатуры выпускаемых изделий и частой смены объектов производства, а также требований сокращения сроков освоения новой продукции.

Уровень машиностроения  во многом определяет качество и количество изделий, выпускаемых всеми отраслями, обеспечивающими функционирование рыночной экономики. Поэтому эффективному развитию машиностроения уделяется внимание в настоящее время /9/.

Особое влияние на современное машиностроение оказало развитие вычислительной техники, повлекшие создание гибких производственных систем. Сформированные на основе управляющих вычислительных машин и станков с числовым программным управлением а также промышленных роботов,  подобные комплексы прочно вошли в структуру оборудования современных машиностроительных заводов.

Гибкие производственные системы внедрялись  в СССР и  России. Однако их использование было не очень эффективным, что наряду с развалом социалистической экономики  не дало  примеров для широкого внедрения. Помимо того, что это было связано с высокой стоимостью оборудования и вычислительной техники, в стране также отсутствовали надежные средства контроля и диагностики, а также недостаточной конкурентоспособностью между реальной экономией от повышения производительности труда и объемом выпуска продукции /8/.

Перестройка машиностроительного  производства России привела к  резкому  снижению производства станков с  числовым программным управлением  и средств автоматизации машиностроения. Однако развитие сети малых предприятий, неспособных приобретать дорогостоящее автоматизированное технологическое оснащение, привело к необходимости проводить модернизацию оборудования, в том числе,  с ЧПУ,  к которому относится станок 16К20Ф3С32.

В этих условиях необходим новый подход, соответствующий современным требованиям, способный обеспечить повышение производительности труда при небольших инвестициях при постоянно сменяющейся номенклатуре выпускаемых изделий /14/.

Сегодня заводам требуются средства механизации и совершенствования технологического оснащения, необходимо создание новой высокопроизводительной технологической оснастки.

Также требуется освоить  расширение технологических возможностей станков. Расширение технологических  возможностей оборудования в основном достигается совершенствованием самих станков, увеличением их надежности, точности, применением различных приспособлений, совершенного режущего инструмента.

Предлагаемый высокий уровень автоматизации может быть достигнут для изготовления в обычных производственных условиях, причем, обеспечивающий при небольших затратах превращение станка в станочный комплекс, выполняющий значительно большее количество разнообразных видов работ по сравнению с обычным универсальным оборудованием.

Такие модернизации полезны предприятиям малого и среднего бизнеса, так как позволяют им иметь в своей структуре минимальное количество станков при достаточно большом разнообразии выполняемых ими методов обработки.

Это направление развивается  в  нашем дипломном проекте.

Предметом работы является модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм.

 

2. Анализ особенностей конструкции и обоснование   модернизации     токарного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗС32

2.1 Назначение и область  применения станка

 

Станок токарный патронно-центровой  с числовым программным управлением (ЧПУ) модели 16К20Ф3С32 предназначен: для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле и нарезание крепежных резьб. У этого станка есть УЧПУ типа 2Р22 с вводом программ с клавиатуры, магнитных кассет или с перфоленты.

Станок предназначен преимущественно для центровых работ и может оснащаться системами контурного программного управления, как отечественного, так и иностранного производства. Программа перемещений инструмента и вспомогательные команды записываются  в одном из стандартных кодов

Станки применяются в  индивидуальном, мелкосерийном и  серийном производствах  с небольшими повторяющими партиями.

Класс точности станка –  П.

Область применения станка является индивидуальное, мелкосерийное  и серийное производство с мелкими  повторяющимися партиями деталей /16/.

Технические характеристики станка 16К20Ф3С 32 даны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические  характеристики станка 16К20Ф3С32

Наименование параметров		Единица измерения	Величина параметров
Наибольший диаметр  обрабатываемого изделия над станиной		мм	500
Наибольший диаметр  обрабатываемого изделия над  суппортом		мм	220
Наибольший диаметр  прутка, проходящего через отверстие  в шпинделе		мм	55
Наибольшая длина обрабатываемого  изделия		мм	1000
Наибольшая длина продольного  перемещения каретки		мм	905
Наибольшая длина хода поперечного суппорта		мм	250
Количество рабочих  скоростей шпинделя			22
Пределы чисел оборотов шпинделя		об/мин	20…2240
Количество автоматически  переключаемых скоростей			9
Диапазон автоматического  переключения			16
Диапазон скоростей  шпинделя, устанавливаемого вручную, I – II - III -		об/мин	20-325 63- 900 160÷2240
Центр пиноли задней бабки  по ГОСТ 13214-67			7032-0045 Морзе №5
Центр шпинделя передней бабки по ГОСТ 13214-67			7032-0043 Морзе №6
Конец шпинделя по ГОСТ 12593-72			6К
Максимальная скорость продольной подачи при врезании резьбы		мм/мин	2000
Пределы шагов нарезаемых резьб		мм	0,01-40,95
Диапазон скоростей  подач	Продольных	мм/мин	3 - 1200
	Поперечных		1,5÷600
Скорость быстрых ходов	Продольных	мм/мин	7500
	Поперечных		5000
Дискретность перемещения	Продольных		0,01
	Поперечных		0,005
Высота резца		мм	25
Количество позиций  на поворотной резцедержке			6
Габаритные размеры  станка (без гидроагрегата, электрошкафа привода подач и пульта ЧПУ) длина, ширина, высота		мм	3250× 1700×2145
Масса станка без учета ЧПУ, не более		кг	3800