Учебное пособие для студентов специальности 12. 04 "Машинь! и технология обработки металлов давлением"

Учебное издание ТАЛОВЕРОВ Владимир Николаевич КУКУШКИН Сергей Николаевич Курсовое и дипломное проетирование кузнечно-штамповочного оборудования
Учебное пособие для студентов специальности 12.04 Редактор Н.А. Евдокимова
Изд.лиц. 020640 от 22.10.97. Подписано в печать 30.08.99. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл.печ.л. 3,72. Уч.-изд.л. 4,00.
Тираж 150 экз. Заказ-^.
Ульяновский государственньш технический университет,
432027, Ульяновск, Сев.Венец, 32.
Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Сев.Венец,32.

(с)Таловеров В.Н.,Кукушкин С.Н.,1999

13ВК 5-89146-121-8 ,_ппп
Оформление.УлГТУ, 1999

3

ОГЛАВЛЕНИЕ
Назначение курсовьгх и дипломннх проектов 5

1. 
   Тематика, содержание и объемм проектов 6
   
2. 
   Введение 8
   
3. 
   Конструкторская часть проекта 8
   
   1. 
      Обоснование вшбора типа проектируемой машинш 8
      
   2. 
      Разработка технической характеристики проектируемой
      

машинм 8

3. 
   Разработка структурной, кинематической, пневматической, гидравлической или комбинированной схем 9
   
4. 
   Патентншй поиск 9
   
5. 
   Разработка основншх узлов и механизмов машинш 10
   
6. 
   Расчет кривошипнмх машин 10
   
   1. 
      Кинематический расчет 10
      
   2. 
      Силовой расчет 12
      
   3. 
      Расчет заклинивания кривошипно-шатунного механизма .... 15
      
   4. 
      Подбор электродвигателя и расчет маховиков 16
      
   5. 
      Баланс энергетических затрат 21
      
   6. 
      Расчет муфтш включения и тормозов 21
      
7. 
   Расчет гидравлических прессов 27
   
   1. 
      Расчет станинш 27
      
   2. 
      Расчет рабочих цилиндров, плунжеров и уплотнений 29
      
   3. 
      Расчет гидросистемм прессов 33
      
8. 
   Паровоздушнме молотм 35
   
   1. 
      Энергоноситель 35
      
   2. 
      Теоретическая индикаторная диаграмма и режим работм
      

молота 36

4

3. 
   Предположительнме индикаторньге диаграммн работм молота
   

на различннх режимах 39

1. 
   Расчет паровоздушних молотов 41
   
1. 
   Технологическая часть проекта 49
   
2. 
   Экономическое обоснование новой машиностроительной
   

продукции 49

1. 
   Методика определения ценн на новую продукцию 49
   
2. 
   Исходнме даннне для расчета ценм 52
   
3. 
   Текувдие издержки эксплуатации у потребителя 55
   
4. 
   Сопутствуюшие капиталовложения потребителя 60
   
5. 
   Анализ безубмточности производства 61
   
6. 
   Технико-экономические показатели проекта 62
   

Список литературн 63

\

5

Назначение курсовмх и дипломннх проектов

Курсовой проект практически закрепляет знания. полученнме после изу- чения курса “Кузнечно-штамповочное оборудование”, приучает студента рабо- тать с патентной литературой и находить решения для модернизации оборудо- вания.
Дипломньш проект является завершаюхцим этапом обучения в техниче- ском университете и вьшолняется после сдачи студентом всех экзаменов и зачетов по теоретическим дисциплинам, лабораторньш работам и производст- венньш практикам, захцитм всех курсовмх проектов, итогов преддипломной практики. Подготовка к дипломному проектированию завершается сдачей гос- экзамена по гтрофилируюхцим дисциплинам специальности.
Дипломньга проект должен бмть вьшолнен с учетом новейших достиже- ний в области производства кузнечно-прессовмх машин ₇ обеспечиваюхцих улучшение технико-экономических показателей проектируемой или модерни- зируемой машинм по сравнению с сушествуюшими машинами аналогичного назначения. В используеммх при этом организационно-технических решениях следует стремиться к повмшению производительности машинм за счет увели- чения ее бмстроходности, механизации и автоматизации основнмх и вспомога- тельнмх операций изготовления изделий, к увеличению надежности и долго- вечности узлов и деталей машинм, за счет улучшения их конструкции, приме- нения новмх материалов и прогрессивной технологии обработки, к повмшению безопасности условий труда и соблюдению экологических требований.
В проектах должнм бмть учтенм действуюхцие стандартм, нормативм и технические условия на разработку и изготовление машинм.
Проектм вьшолняются студентами самостоятельно.
Для руководства курсовмм и дипломнмм проектированием назначается руководитель с кафедрм “Материаловедение и обработка металлов давлением”. При дипломном проектировании назначаются два консультанта с соответст- вуюгцих кафедр: по организации и экономике производства и безопасности жизне деяте л ьности.
Работа над проектами и их завдита должнм вмявить техническую и эко- номическую подготовку студента, глубину его теоретических знаний и практи- ческих навмков, умение ставить и решать инженернме задачи в области произ- водства кузнечно-прессового оборудования.

6

1. 
   Тематика, содержание и объемм проектов
   

В качестве темм курсового и дипломного проектирования кузнечно- штамповочного оборудования для специальности 12.04 (“Машинм и технология обработки металлов давлением”) могут бнть: универсальнме кузнечно-прессо- вме машинм (КМП) со средствами механизации и автоматизации (последние связанм с курсовой работой “Автоматизация технологических процессов куз- нечно-штамповочного производства);

• 
  специальнне кузнечно-прессовме машинн;
  
• 
  автоматизированнне комплексн кузнечно-штамповочного производства;
  
• 
  роботизированнне комплексн КПО-КПМ, оснаоденнне одним или не- сколькими промншленннми работами и магазинньши устройствами;
  
• 
  кузнечно-прессовне автоматн - КПМ со встроенннми в конструкцию средствами автоматической подачи исходной заготовки, передачи ее с позиции на позицию обработки и вндачи изделия;
  
• 
  кузнечно-прессовне автоматические линии - совокупность технологиче- ского оборудования, содержавдего две и более КПМ со средствами механизации и автоматизации и транспортннми системами;
  
• 
  роторно-конвейернне линии, в состав которнх входят отдельнне ротор- нне машинн и устройства для транспортирования инструментальннх блоков и предметов обработки;
  
• 
  гибкие производительнне модули - технологическое оборудование для производства изделий произвольной номенклатурн с программннм управле- нием, автономно функционируювдее.
  

Курсовой проект (КП) состоит из расчетно-пояснительной записки объе- мом 50-60 страниц рукописного текста (форматом А4) и графической части, содержавдей 4-5 листов чертежей формата А1.
Г рафическая часть КП включает:
конструкторский раздел, в котором представляются чертежи обвдего вида модернизируемой машинн (1-2 листа) в двух проекциях с разрезами, рабочий чертеж узла (ов) (1 лист), деталировка (1 лист) и теоретический лист. На теоре- тическом листе отражается структурная схема машинн и кинематическая схе- ма, расчетная схема вала и ее расчетная формула, график усилий по ползуну, допускаемнх прочностью коленчатого (эксцентрикового) вала и тихоходной зубчатой передачи, с наложением на него графика рабочих нагрузок по опера- ции. требуювдей максимального нагружения пресса.
Дипломньш проект (ДП) состоит из расчетно-пояснительной записки объ- емом 110-130 страниц рукописного текста (на листах формата А4) и графиче- ской части, содержавдей 12-14 листов чертежей формата А1.
По возможности при внполнении пояснительнмх записок КП и ДП необ- ходимо использовать компьютерньш набор, а для иллюстраций и графической части проектов - машинную графику.

7

Для расчетов кинематических и силовнх параметров необходимо исполь-
зовать пакет программ^имеюшийся на кафедре. _
Графическая часть дипломного проекта содержит :
конструкторский раздел , в котором должньг бмть представленьг чертежи обвдего вида и разрезов узлов машинм с деталировкой (4-5 листов), пневмати- ческие, гидравлические или комбинированнме схемм (1-2 листа); теоретиче- ский лист (см. графическую часть КП);
специальную технологическую разработку (2-4 листа), которая включает чертежи техпроцесса изготовления детали на проектируемой машине и конст- рукцию рабочего инструмента (штампа) со средствами механизации и автома- тизации;
технико-экономические показатели проектируемой машинм (1 лист). Расчетно-пояснительная записка строится по следуювдему примерному плану [1]:

1. 
   Обвдая часть проекта
   
   1. 
      Титульньш лист с указанием темм проекта и необходимьши подписями -
      
   2. 
      Задание по КП или ДП проектированию
      
   3. 
      Перечень чертежей и других графических материалов (на отдельной странице)
      
   4. 
      Реферат (на отдельной странице, без рубрики)
      
   5. 
      Оглавление (перечень разделов и подразделов с указанием страниц)
      
2. 
   Введение
   
3. 
   Конструкторская часть проекта
   
   1. 
      Обоснование вмбора типа проектируемой машинм
      
   2. 
      Разработка технической характеристики проектируемой машинм
      
   3. 
      Разработка структурной, кинематической, пневматической, гидравлической или комбинированной схем
      
   4. 
      Патентньш поиск, глубиной не менее пяти лет, с вмводами по избраннмм направлениям модернизации
      
   5. 
      Разработка основнмх узлов и механизмов машинм
      
   6. 
      Технические расчетм проектируемой машинм
      
4. 
   Технологическая часть проекта
   
5. 
   Экономическое обоснование проекта
   
   1. 
      Методика определения ценм на новую продукцию
      
   2. 
      Исходнме даннме для расчета ценм
      
   3. 
      Текушие издержки эксплуатации у потребителя
      
   4. 
      Сопутствуюшие капитальнме вложения потребителя
      

8

1. 
   Технико-экономические показатели проекта (по конструкторской и техно- логической частям отдельно)
   
1. 
   Безопасность жизнедеятельности
   
2. 
   Вмводм по проекту
   
3. 
   Список использованной литературьг
   
4. 
   Приложение (спецификации графического материала) [1].
   

ПРИМЕЧАНИЕ. Разделм 4, 5, 6 в КП отсутствуют.

2. 
   Введение
   

В вводной части проекта необходимо дать определение роли и места об- работки металлов давлением в развитии народного хозяйства, дать характери- стику современного состояния в развитии народного хозяйства и перспективм развития кузнечно-прессового оборудования в целом и проектируемой машинм в частности, увязать цель и задачи КП или ДП с задачами развития отрасли проммшленности, для которой предназначается объект проектирования.

3. 
   Конструкторская частъ проекта
   
   1. 
      Обоснование вмбора типа проектируемой машинм
      

Машина, подлежатцая разработке в КП и ДП, указмвается в задании на КП и ДП. Необходимо дать краткую характеристику вмпускаеммх машин ана- логичного назначения. Из имеюшихся разновидностей данной машинм вмбрать лучший ее вариант в качестве базового для последуювдей разработки.

2. 
   Разработка технической характеристики проектируемой машинм
   

Проектирование машинм начинается с установления ее основнмх техни- ческих параметров. Основнме параметрм большинства универсальнмх кузнеч- но-прессовмх машин (1СПМ) регламентируются соответствуювдими ГОСТами [2-9].
Основнме параметрм определяют эксплуатационнме характеристики ма- шиньг. размерм штампового пространства, величину хода ползуна и его регули- ровку, число ходов, энергию удара и др.
В КП и ДП по согласованию с руководителем, при соответствуюших обоснованиях, разрешается изменение тех или инмх параметров машинм, обес-

9

печиваювдих улучшение качества машинн и ее соответствие лучшим образцам отечественной и зарубежной техники.
На специальнме машинм, параметрн котормх не оговоренм ГОСТами [10 -13], основнме параметрм определяются, исходя из особенностей получае- ммх на данной машине изделий, серийности производства и на основании изу- чения машин аналогичного назначения, или подобнмх ей, с учетом обвдей тен- денции машиностроения.
При конструировании машин необходимо учитмвать основнме направле- ния развития кузнечно-прессового оборудования, к котормм можно отнести:

• 
  повмшение производительности машин за счет увеличения их бмстро- ходности, механизации и автоматизации основньк и вспомогательнмх операций изготовления изделий;
  
• 
  увеличения надежности и долговечности машин за счет улучшения их конструкции, применения новмх материалов и прогрессивнмх технологий об- работки;
  
• 
  повмшение безопасности работм машин за счет применения завдитнмх и предохранительнмх устройств;
  
• 
  применения программирования в системе управления;
  
• 
  применение унифицирования и агрегатирования узлов и механизмов, удешевляювдих изготовление и ремонт машин;
  
• 
  применение автоматических и комплекснмх линий для изготовления сложнмх изделий массового производства.
  

3. 
   Разработка структурной, кинематической, пневматической, гидравли- ческой или комбинированной схем
   

При разработке структурнмх [14], [45, с.8], кинематических, пневмати- ческих и гидравлических схем следует руководствоваться ГОСТами [15]. Схе- мм вьшолняются на отдельнмх листах формата А1. В правом верхнем углу лис- та в таблице помевдаются характеристики применяеммх в схемах элементов. В нижней части листа помевдается циклограмма работм машинм, если она в виду большого объема и сложности не оформляется на отдельном листе. Если одна из схем имеет подчиненную роль, то разрабатмвается комбинированная схема (кинематическая с пневматической и т.д.)

4. 
   Патентньш поиск
   

Патентньш поиск осувдествляется на основании разработаннмх структур- ной и кинематической схем машинм по реферативнмм журналам "Технология машиностроения”, раздел 14В “Технология и оборудование кузнечно- штамповочного производства” глубиной не менее пяти лет.

10

5. 
   Разработка основннх узлов и механизмов машинн
   

При разработке основнмх узлов и обвдего вида машинм следует обратить внимание на конструктивное обеспечение качества изделий. Как объект экс- плуатации изделие должно обладать служебньши характеристиками, заданнм- ми в технических условиях на изготовление и приемку, обеспечивать возмож- ность его использования с наименьшим числом обслуживаювдего персонала при гарантии безопасности его работм, создавать удобство обслуживания и ремон- та. Как объект производства машина должна бить простой и дешевой, и требо- вать минимальнмх затрат труда и времени на подготовку производства и освое- ние, отличаться меньшей металлоемкостью и при ее производстве, обеспечи- вать экономическую целесообразность применения новмх прогрессивнмх тех- нологий. Спецификация обвдего вида машинм, сборочнмх чертежей узлов и технологической оснастки вмполняется в соответствии с ГОСТами [21-23], ос- новм котормх изложенм в пособии [1].

6. 
   Расчет кривошипнмх машин
   

Большое разнообразие групп кривошипнмх машин, применяеммх в куз- нечно-штамповочном производстве, не позволяет в данной работе отразить особенности проектирования и расчета каждой из них. В пособии приведенм основм расчета прессов однокривошипнмх простого действия. Более подробно и шире расчетм кривошипнмх машин приведенм в учебной и специальной ли- тературе [24-36]. Исходньши данньши для расчета служат принятьш тип кри- вошипной машинм и ее техническая характеристика. К основнмм типам расчета кривошипнмх машин следует отнести: кинематический расчет; силовой расчет; подбор электродвигателя и расчет маховика; расчет муфтм включения и тормо- за.

1. 
   Кинематический расчет