А.А. Клепцов Технология машиностроения Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения по специальности 120100-Технология машиностроения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии машиностроения

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения

по специальности 120100 – “Технология машиностроения” (сокращенные сроки обучения

на базе среднего профессионального образования)

Составитель А.А. Клепцов

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 25.02.2000

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией по специальности 120100 Протокол №7 от 03.03.2000

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

Введение

Курс технологии машиностроения, изучаемый студентами специальности 120100 заочной формы обучения, делится на две части: “Основы технологии машиностроения” и “Специальная часть технологии машиностроения”.

Впервой части излагаются теоретические основы технологии машиностроения, а также основы проектирования технологического процесса изготовления машины.

Вспециальной части рассматриваются типовые технологические процессы обработки различных классов деталей и типовые технологические процессы сборки основных видов соединений.

При изучении курса “Основы технологии машиностроения” студенты обобщают и углубляют теоретические знания, полученные при изучении общетехнических дисциплин, приобретают навыки применения полученных знаний на практике, идет непосредственная подготовка к выполнению дипломного проекта.

1. Основные понятия и определения

Предмет технологии машиностроения как науки. Задачи технологии машиностроения.

Основные понятия: производственный процесс; технологический процесс; рабочее место; технологическая операция; технологический переход; рабочий ход; установка и установ; технологическая позиция; технологический прием; норма времени и норма выработки; производственный цикл и такт выпуска; программа выпуска и величина серии; производственная партия; типы производства.

Литература: [1, c. 3-20].

Методические указания

Технология машиностроения – это наука об изучении закономерностей, действующих в процессе изготовления машины, и об использовании этих закономерностей с целью получения машин заданного качества при наименьших затратах на производстве.

Перед технологией машиностроения как наукой стоят две задачи: - техническая: получение машин заданного качества;

2

- экономическая: получение машин заданного качества при наименьших затратах на производство.

Изучение основных понятий технологии машиностроения необходимо для осознания единства терминологии, используемой в данной отрасли знаний.

Особое внимание следует обратить на понятие типа производства как основополагающее при формировании структуры технологического процесса.

2. Машина, как объект производства

2.1. Служебное назначение машин

Понятие служебного назначения машин. Показатели служебного назначения.

Связь геометрических параметров изделия с параметрами служебного назначения. Анализ обоснованности назначения технических требований на изделие в связи с параметрами служебного назначения изделия.

Определение конструктивных форм деталей в зависимости от их служебного назначения. Виды поверхностей деталей.

Литература: [1, c. 21-37].

Методические указания

Под служебным назначением машины понимают максимально уточненную и четко сформированную задачу, для решения которой создается машина.

При изучении этой темы следует обратить особое внимание на существование формул, описывающих зависимости параметров геометрических связей поверхностей изделия от характеристик его служебного назначения.

Служебное назначение в максимальной возможной степени должно описываться в цифровой форме.

Зависимости, описывающие связь геометрических параметров с характеристиками служебного назначения изделия, позволяют перейти от допусков на технические характеристики изделия к допускам на размерные связи поверхностей, и, затем, - к допускам на размеры дета-

3

лей. Это дает возможность проверить обоснованность назначенных конструктором допусков на размеры и других технических требований как к отдельным деталям, так и к изделию в целом.

2.2. Качество изделий машиностроения и его показатели

Понятие качества изделий. Показатели качества.

Точность как основной показатель качества. Понятие точности детали и точности машины. Показатели точности – точность размеров, точность относительных поворотов поверхностей, точность формы. Взаимосвязь показателей точности детали.

Точность относительного движения исполнительных поверхностей машины.

Литература: [1, c. 37-46].

Методические указания

Под качеством машины понимается совокупность ее свойств, определяющих соответствие ее служебному назначению.

Качество машины определяется показателями, к основным из которых относятся технические, эксплуатационные и экономические.

Каждая машина имеет свой набор показателей качества. Универсальным показателем качества подавляющего большинст-

ва изделий является точность.

Под точностью детали или машины понимают степень ее приближения к геометрически правильному ее прототипу.

Показатели точности детали связаны между собой следующим образом.

Точность формы входит составной частью в точность относительных поворотов поверхностей, поэтому погрешность формы не должна превышать погрешность относительных поворотов. В свою очередь, погрешность относительных поворотов поверхностей является элементом погрешности размеров и не должна превышать этой величины.

При характеристике точности машин добавляется еще один показатель – точность относительного движения исполнительных поверхностей машины.

4

Другими универсальными показателями качества деталей являются характеристики качества их поверхностного слоя. Этот вопрос будет рассмотрен позже.

3. Основы достижения качества машины

3.1. Основные понятия теории размерных цепей

Основные виды связей между поверхностями деталей машин. Понятие размерной цепи. Основные понятия, относящиеся к тео-

рии размерных цепей. Составляющие и замыкающие звенья размерных цепей. Виды составляющих звеньев размерных цепей.

Виды размерных цепей.

Литература: [1, c. 54–66].

Методические указания

В машине существует огромное количество связей между ее элементами. В первую очередь к ним относят кинематические, динамические, электрические, механические, оптические, гидравлические, и другие виды связей.

Основными для любой машины остаются геометрические или размерные связи. В общем случае, все независимые расположенные по замкнутому контуру один за другими размеры принято называть размерной цепью.

Размерная цепь является объективной реальностью, и каждый составляющий размер принадлежит определенной детали.

3.2.Статические характеристики технологического процесса изготовления деталей

Явление рассеяния характеристик качества деталей. Точечная диаграмма, поле рассеивания показателей качества. Практическая кривая распределения показателей качества, закон рассеивания. Влияние действия отдельных факторов на изменение характеристик качества изделий. Погрешность замыкающего звена размерной цепи и три основных пути достижения точности.

Литература: [1, c. 66-87].

5

Методические указания

Следует изучить известную методику построения точечных диаграмм и практических кривых распределения характеристик качества деталей.

Влияние действия отдельных факторов на изменение характеристик качества изделий определяется характером этих факторов. В указанной литературе подробно оценено влияние отдельных типов факторов на статистические показатели технологического процесса.

Погрешность замыкающего звена размерной цепи зависит от трех факторов: - от точности составляющих звеньев размерных цепей; от передаточных отношений составляющих звеньев, влияющих на точность замыкающего звена; и от количества составляющих звеньев. Эти факторы определяют основные направления достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей.

3.3.Методы достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей

Существует шесть таких методов, которые одновременно являются методами сборки изделий машиностроения.

К ним относят:

-метод полной взаимозаменяемости;

-метод неполной взаимозаменяемости;

-метод групповой взаимозаменяемости;

-метод регулирования;

-метод пригонки;

-метод компенсирующего материала. Области использования рассмотренных методов. Литература: [1, c. 88-128].

Методические указания

Все задачи, связанные с достижением требуемой точности машин и механизмов на всех этапах их создания, решаются с помощью размерных цепей. Методы достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей, т.е. методы сборки, хорошо рассмотрены в указан-

6

ной литературе. Особое внимание следует обратить на примеры использования методов.

3.4. Основы базирования

Понятие базирования. Правило шести точек. Классификация баз. Определенность и неопределенность базирования. Смена баз. Три метода получения и измерения расстояний, размеров и относительных поворотов поверхностей деталей. Принципы единства и совмещения баз. Производственный допуск.

Литература: [1, c. 128 – 162].

Методические указания

Базирование - это придание заготовке заданного положения в выбранной системе координат.

Поскольку как в полярной, так и в декартовой системе координат тело имеет шесть степеней свободы, необходимо и достаточно лишить его трех перемещений по осям координат, и трех вращений вокруг этих осей, чтобы однозначно определить его положение в пространстве. Этот постулат называется “правилом шести точек” в технологии машиностроения. Необходимо тщательно разобрать примеры применения этого правила, приведенные в литературе [1].

Базой называется поверхность или сочетание поверхностей, или линий, или точка, принадлежащая изделию и служащая для базирования.

Существует три классификации баз. По назначению:

-конструкторские;

-технологические;

-измерительные.

По лишаемым степеням свободы:

-установочные;

-направляющие;

-опорные;

-двойные направляющие;

-двойные опорные.

7

По характеру проявления:

-явные, в виде реально существующих поверхностей;

-скрытые, в виде воображаемых поверхностей симметрии,

осей, точек.

Следует внимательно изучить примеры использования всех классов баз.

Для нормальной работы машины ряд деталей в ней должен быть подвижным, в результате зазоров, обеспечивающих подвижность деталей. Кроме разрешенных степеней свободы (вращение деталей, поступательное перемещение) возникают нежелательные степени свободы – радиальные и осевые биения деталей, которые приводят к неопределенности базирования.

Это явление ведет, в свою очередь, к возникновению дополнительных погрешностей машины. Необходимо особое внимание обратить на методы борьбы с неопределенностью базирования.

Под сменой баз понимается замена одних поверхностей заготовок, используемых для базирования, другими.

Неорганизованная смена баз предполагает случайную замену поверхностей, служащих для базирования, другими. Организованная смена баз подчиняется определенным условиям, которые необходимо изучить [1].

Исходя из теории базирования существуют следующие методы получения и измерения расстояний, размеров и относительных поворотов поверхностей: цепной; координатный; комбинированный. Эти методы подлежат изучению, как главные следствия теории базирования.

Главным выводом теории базирования является принцип единства и совмещения баз, включающий в себя два правила. Для достижения наивысшей точности необходимо:

-стремиться совмещать измерительные базы с технологическими и технологические базы с конструкторскими;

-стремиться наибольшее количество поверхностей детали

обработать от одних и тех же баз.

Изучение погрешностей измерения обрабатываемых деталей ставит перед технологом две задачи:

1) обеспечение заданной погрешности измерения, обеспечивающей надежный контроль обрабатываемых деталей путем выбора соответствующих средств измерения;

8

2) в случае невозможности выполнения первой задачи перерасчет так называемого “производственного” допуска на изготовление с целью компенсации погрешности измерения. Методика этого перерасчета должна быть освоена в совершенстве [1].

3.5. Основы достижения точности машины при сборке

Причины возникновения погрешностей сборки. Способы устранения погрешностей сборки, вызванных упругими деформациями деталей. Тепловые посадки сопряжений с натягом.

Управление силовыми замыканиями для сохранения точности относительного положения соединяемых деталей. Сокращение погрешностей осевых перемещений вращающихся деталей. Сокращение погрешностей радиального и пространственного биения оси вращающейся детали. Стабилизация температуры помещения.

Литература: [1, c. 162-175].

Методические указания.

При изучении погрешностей сборки следует помнить, что изделие создается не для удовлетворения геометрических идей конструктора, а для работы. Опыт показывает, что из годных деталей можно собрать неработающую машину, и наоборот.

При сборке возникают специфические погрешности, не зависящие от погрешностей изготовления отдельных деталей. Следует внимательно изучить погрешности, вызываемые технологией сборки, а также возможные пути управления этими погрешностями. Особое внимание следует обратить на технологические методы сокращения погрешностей сборки.

4. Основы достижения качества деталей машин

Передаточное отношение технологической системы “станокприспособление – инструмент – деталь”. Уточнение технологической системы. Экономические основы различных методов достижения точности относительных поворотов поверхностей.

Погрешность получаемого размера, как сумма погрешностей установки, статической настройки и динамической настройки технологической системы.

Литература: [1, c 176-186].

9

Методические указания

Указанные параметры технологического процесса – передаточное отношение и уточнение не являются определяющими при выборе маршрута технологического процесса в связи с тем, что их определение встречает значительные трудности. Кроме того, практическая технология машиностроения не использует эти показатели в качестве исходных.

При изучении этого раздела следует сделать выводы:

1) точность размеров получается методом регулирования;

2)точность относительных поворотов получается методом полной взаимозаменяемости;

3)точность размера при обработке определяется точностью установки, статической настройки и динамической настройки динамической системы.

4.1. Сокращение погрешностей установки

Правильный выбор баз как главный способ сокращения погрешностей установки.

Выбор баз для первой операции. Роль и значение первой операции. Задачи, решаемые при выборе баз для первой операции.

Основы выбора технологических баз. Требования к размерам и расположению технологических баз. Выбор технологических баз для достижения различных показателей точности.

Деление деталей на группы при выборе технологических баз. Выбор технологических баз деталей первой и второй группы. Основные принципы выбора измерительных баз.

Сокращение погрешности установки за счет дополнительных факторов.

Литература: [1, c. 187 – 213].

Методические указания

Особое внимание следует обратить на роль и значение первой операции.

При выборе баз для первой операции любого технологического процесса надо решить одну из двух задач:

10