Основы Технологии Машиностроения (лекции) - 1. Конспект лекций Основы технологии машиностроения
 Скачать 3.33 Mb.
|
|
Поточный вид характеризуется непрерывностью и равномерностью. Заготовки без задержек передаются с одной операции на другую, а деталь сразу на сборку. Деталь и сборка находятся в постоянном движении со скоростью, подчиненной такту выпуска. Все необходимое оборудование расставляется по ходу технологического процесса Непоточный вид – движение заготовок на разных стадиях изготовления прерывается пролеживанием на рабочих местах или на складах. Не соблюдается такт выпуска. Поточный вид организации применяется в массовом типе производства. Непоточный вид – в единичном и мелкосерийном типах производства. Принцип организации поточного производства используется и в крупносерийном производстве при изготовлении изделий близких по-своему служебному назначению, которые объединяют в группы. Изготовление ведут поточным методом в пределах одного изделия, со сменой изделия меняется поток и такт выпуска. Такой вид организации называется переменно-поточным. ЛЕКЦИЯ 6 6. Связи в машине и производственном процессе ее изготовления Машина представляет собой не механическое соединение разнообразных деталей и совокупность разрозненных, независимых друг от друга явлений, происходящих в ней, а нечто единое целое, все составляющее которого (материалы, приданные им формы, размеры, относительные повороты) органически связанные между собой. Работа машины обеспечивается действием многочисленных связей между явлениями различного физического содержания. Производственный процесс реализует требуемые связи в изготавливаемой машине (изделии) с помощью своих связей между объектами и явлениями различного физического содержания. Производственный процесс реализует требуемые связи в изготавливаемой машине (изделии) с помощью своих связей между объектами и явлениями, сопровождающими его. Строение связей в производственном процессе предопределяется связями в конструкции изготавливаемой машины и экономическими соображениями. Поэтому связи производственных процессов имеют строгую направленность и целеустремленность. 6.1. Определение понятия «СВЯЗЬ» В каждой отрасли науки понятие «связь» определяется применительно к рассматриваемым задачам и явлениям. Связь – взаимообусловленность существования явлений, разделенных в пространстве и (или) во времени. Связь между какими-то объектами понимают как отношение между ними, при котором наличие (отсутствие) или изменение других объектов. Какое – либо общее свойство или признак, делающие возможной связь называется основанием связи. В машине существуют размерные, кинематические и динамические связи, с помощью которых она выполняет свое служебное назначение. Например, токарный станок. Размерные связи – используются при придании нужного относительного положения заготовке и инструменту в рабочем пространстве станка. Кинематические связи – используются для создания требуемого относительного движения. Динамические связи – обеспечивают процесс резания. Между операциями процесса и на каждой операции также действуют связи, обеспечивающие нужные размеры и их точность. Обработка заготовки сопровождается действием временных связей, образуемых затратами времени на выполнение операции. Проектирование машины, технического процесса, производственного процесса – выбор и целенаправленное построение строго определенных систем связей, действие которых и обеспечивает получение качественной продукции. 6.2. Аналитическое выражение связей. Прямая и обратная задача Математическое соотношение, отражающее качественную сторону связи явлений или объектов, называют уравнением связи. В общем виде оно может быть записано так: В различных задачах y и x i уравнения связи могут иметь разный смысл (табл.6.1). Таблица 6.1. Смысл функции и аргументов в различных задачах Задача y Переход от служебного назначения машины к связям Показатель служебного назначения машины Показатели какого-то вида связей, обеспечивающие выполнение служебного назначения по показателю y Преобразование связей в машине или производственные процессы Показатель данного вида связи Показатели другого вида связей, к которому осуществляется переход Обеспечение действия связей одного вида Показатель данного вида в машине или производственные процессы Показатели того же вида, обеспечивающие значение y Например, токарный станок. Техническое требование – обеспечение цилиндрической формы обрабатываемой поверхности заготовки Цилиндричность формы диаметр Например, одним из пунктов служебного назначения токарного станка является требование об обеспечении цилиндрической формы обрабатываемой поверхности заготовки. Исследование процесса формообразования показало, что для обеспечения технического требования (цилиндричность формы поверхности) необходимо, чтобы ось вращения заготовки была параллельна направлению перемещения резца в двух координатных плоскостях (рис.6.1). Отклонение в горизонтальной плоскости приводит к конической поверхности, а отклонение в вертикальной плоскости приводит к однополостному гиперболоиду вращения. Рис.6.1. Возникновение отклонений формы поверхности вала Причинами отклонения от параллельности оси вращения заготовки относительно направления перемещения резца как в горизонтальной так и вертикальной плоскостях могут быть собственно отклонения и от параллельности общей оси центров станка направлению перемещения резца, смещения центров и , повороты центров и и отклонения и от параллельности перемещения заднего центра относительно оси переднего центра (рис.6.2). Таким образом, в общем виде уравнение связи, отображающее решение задачи образования цилиндрической поверхности, будет иметь вид: 6.2 Рис. Факторы, вызывающие отклонение формы При создании машины встречаются два типа задач: прямая и обратная. В прямой задаче (рис.6.3 а) значение функции в уравнении связей известно (задано условием задачи) Решение задачи сводится к установлению значений аргументов, удовлетворяющих значению функции. Прямую задачу называют проектной. При наличии единственного уравнения связи и известном значении функции возможно бесчисленное сочетание значений аргументов. Поэтому единственный путь решения такой задачи – подбор аргументов, исходя из значения функции. Опыт решения подобных задач позволяет сократить число решений. Обратная задача имеет противоположное направление решения (рис. 6.3 б). Решение обратной задачи сводится к определению значения функции по известным из условия задачи значениям аргументов. Такую задачу называют проверочной. Рис. 6.3. Схемы решения прямой (а) и обратной (б) задач Различие в направленности решения прямой и обратной задач имеет принципиальное значение, так как за этим стоит направленность действий в проектировании машины, технологического процесса. Все проектные работы ведутся от конечного результата. Процесс изготовления машины идет в противоположном направлении. 6.3. Ограничение отклонений показателей связи допусками Все связи в производственных процессах и в машине носят вероятностный характер. Поэтому величина имеют отклонения, носящие случайный характер, а их функция «у» представляет собой функцию случайных аргументов, которую необходимо ограничивать допусками. Согласно теории вероятности среднее значение «у» будет функцией средних значений аргументов: Для ограничения рассеяния случайных отклонений функций и аргументов полями допусков можно воспользоваться формулой: Так как в корреляционной связи между допусками нет, то для перехода к ним достаточна зависимость: Для теоретических расчетов поле допуска Т, ограничивающее рассеяние случайных отклонений, распределенных по нормальному закону в пределах , определяется: или , где ; — коэффициент риска (при риске 0,27% t = 3); для закона Гаусса и тогда: Формулы, связывающие, как среднее значения, так и поля допусков функции и аргументов, являются универсальными и могут быть применены для расчета допусков в связях различных физических величин при решении прямых и обратных задач. 6.4. Свойства связей Связь в машине или в производственном процессе можно рассматривать как замкнутый контур, который состоит из: • результата решения данной задачи; • аргументов (не менее двух), обеспечивающих решение задачи. Контуры связей могут сопрягаться друг с другом, имея общие звенья. При этом могут встречаться три случая (рис.6.4). 1. Связи могут иметь общие аргументы ; 2. Один из аргументов одной связи является функцией другой связи. В свою очередь аргумент другой связи может быть функцией третьей связи и т.д. 3. Каждый из аргументов данной связи является функцией какой-то связи. В третьем случае раскрывается содержание не отдельного аргумента, а детализируется вся функция в целом. Рис.6.4. Три случая сопряжения контуров связей Проектирование машин – это последовательный переход от связей, с помощью которых машина выполняет свое служебное назначение, к связям материалов и размерным связям, составляющим ее конструкцию. Переход сопровождается многократным преобразованием связей. Производственный процесс изготовления машины представляет собой проявление различного вида связей. Связи производственного процесса можно разделить на уровни: 1) высший – к ним относятся связи свойств материальные, размерные, информационные, временные, экономические, то есть те связи, за счет непосредственного действия которых создаются детали машин, осуществляется сборка и определяется ее качество и себестоимость; 2) более низкий уровень – обеспечивают связи более высокого уровня. Например, размерные связи в технологическом процессе изготовления обеспечиваются действием либо механических, либо гидравлических, либо других, создающих необходимые относительные движения инструмента и заготовки. В производственном процессе происходит преобразование связей, за счет которого технологический процесс и функционирует. Связи в машине и производственный процесс ее изготовления многообразны и неразрозненны. ЛЕКЦИЯ 7 7. Основы базирования Определение положения детали в машине и в процессе ее изготовления является важнейшей задачей, решение которой влияет на качество деталей и машины в целом. Теория базирования является одним из «китов» технологического машиностроения. Большой вклад внесли в теорию базирования: Балакшин Б.С., Каширин А.И., Кован В.М., Маталин А.А., Соколовский А.П., Фираго В.П., Колесов И.М. и другие. Теория базирования разрабатывалась в двух направлениях. В основе первого направления лежит обобщение опыта машиностроения, а другое, научное направление, опирается на законы теоретической механики. Второе направление (автор Балакшин Б.С. – 40-е годы) принято при разработке ГОСТа 21.495 «Базирование и базы в машиностроении». Теоретическая механика рассматривает два состояния твердого тела «покоя» и «движения». Эти понятия относительны, необходимо поэтому указывать систему отсчета. Если положение тела относительно выбранной системы отсчета со временем не изменяется, то считается, что это тело покоится относительно данной системы отсчета. Если же тело изменяет свое положение относительно выбранной системы отсчета, значит тело находится в движении. Требуемое положение или движение тела достигается наложением геометрических или кинематических связей. Связями в теоретической механике называют условия, которые налагают ограничения либо только на положение, либо также и на скорость точек тела. В первом случае геометрическая связь, во втором – кинематическая. Связи обычно осуществляются в виде различных тел, стесняющих свободу движения данного тела. Независимые перемещения, которые может иметь тело, называют степенями свободы. Абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы (3 перемещения и 3 вращения). Для того, чтобы придать телу необходимое положение и состояние покоя относительно выбранной системы отсчета, его надо лишить шести степеней свободы, наложив на него шесть двусторонних геометрических связей. Аналитическое определение положения абсолютно твердого тела сводится к заданию значений шесть независимых параметров, однозначно характеризующих его положение. С твердым телом связывают подвижную систему координат Ее положение в системе координат можно характеризовать различными способами (рис.7.1). а) б) Рис.7.1. Определение положения абсолютно твердого тела. По первому способу (рис.7.1.а) положение подвижной системы координат в системе характеризуют координаты начала и три угла Эйлера: - угол нутации, - угол прецессии и угол собственного вращения системы По другому способу (рис.7.1.б) положение подвижной системы координат в системе характеризуют шесть точек, из которых три определяют положение плоскости , две – и одна – . Из восемнадцати координат, определяющих положение шести точек, шесть ( ) будут независимыми. Неизменность их значений есть условие действия шести геометрических связей, наложенных на тело. Тело находится в неподвижном состоянии, если выполняются два условия: 1. сумма всех активных сил, действующих на тело, и реакции равна нулю; 2. в начальный момент скорость тела также равна нулю. Если в избранной системе отсчета требуется создать движение тела с определенной скоростью в одном или нескольких направлениях, то соответствующее число геометрических связей должно быть заменено таким же числом кинематических связей. 7.1. Базирование и базы Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Теоретически базирование детали (изделия и т.п.) связано с лишением ее шести степеней свободы. Придание детали требуемого положения в избранной системе координат осуществляется путем соприкосновения ее поверхностей с поверхностями детали или деталей, на которые ее устанавливают или с которыми ее соединяют. Фиксация достигнутого положения и постоянство контакта обеспечивается силами, в числе которых первым проявляется действие массы самой детали и сил трения. Реальные детали машин ограничены поверхностями, имеющими отклонения формы от своего идеального прототипа. Поэтому базируемая деталь может контактировать с деталями, определяющими ее положение лишь на отдельных элементарных площадках, условно считаемых точками контакта (рис.7.2.). В общем случае при сопряжении детали по трем поверхностям с деталями, базирующими ее, возникает шесть точек контакта. При этом точки контакта распределяются определенным образом. Рис.7.2. Сопряжение реальных деталей Базирование детали осуществляется с помощью нескольких ее поверхностей, которые выполняют функцию баз. Базой называется поверхность, или заменяющее ее сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования. Для базирования детали обычно требуется несколько баз, образующих систему координат. Совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки (изделия, детали) называют комплектом баз. На схемах двусторонние связи заменяются опорными точками. Опорная точка – символ связи, который изображается в виде «галочки» или «ромбика» (рис.7.3). Рис.7.3. Изображение опорной точки: а)- вид сбоку; б) – вид сверху Базирование призматической детали схематично можно изобразить так, как показано на рис.7.4. Рис.7.4. Базирование призматической детали: а) – в трехмерном изображении; б) – в проекциях на плоскостях Базирование призматической детали с использованием двусторонних связей представлено на рис. 7.5. Рис.7.5. Базирование деталей с помощью двусторонних связей При базировании призматической детали, в качестве баз используются три поверхности, которые образуют комплект баз, включающий в себя установочную, направляющую и опорные базы (рис.7.6.). Рис.7.6. Комплект баз призматической детали Установочной базой называется база, которая накладывает на деталь 3 двусторонние связи и, тем самым, лишает деталь трех перемещений. На практических схемах установочная база отображается 3 опорными точками. Например. На рис. 7.5 первая двусторонняя связь (или первая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси ; вторая – вращения вокруг оси параллельной третья – вращения вокруг оси параллельной Направляющей базой называется база, которая накладывает на деталь 2 двусторонние связи, лишает деталь 2 перемещений. На практических схемах направляющая база отображается 2 опорными точками. На рис.7.5 четвертая двусторонняя связь (или четвертая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси OY; пятая – вращения вокруг оси параллельной Опорной базой называется база, которая накладывает 1 двустороннюю связь и лишает деталь одного перемещения. На практических схемах опорная база отображается 1 опорной точкой. На рис. 7.5 шестая двусторонняя связь (или шестая опорная точка) лишает деталь перемещения вдоль оси 7.2. Базирование цилиндрической детали Любая цилиндрическая деталь имеет две плоскости симметрии, которые, пересекаясь, образуют ось. Рис.7.7. Базирование цилиндрической детали Эта особенность и позволяет использовать при базировании цилиндрической детали в качестве базы ось. Базирование цилиндрической детали с использованием двусторонних связей представлено на рис. 7.7. При базировании цилиндрической детали в качестве баз используются ось и две плоские поверхности, которые образуют комплект баз, включающий в себя двойную направляющую и две опорные базы (рис.7.8). Рис. 7.8. Комплект баз цилиндрической детали Двойной направляющей базой называется база, которая накладывает 4 двусторонние связи и лишает, тем самым, деталь 4-х перемещений. На практических схемах двойная направляющая база отображается 4 опорными точками. Например. На рис.7.7 первая двусторонняя связь лишает деталь перемещения вдоль оси , вторая – вращения вокруг оси , третья — перемещения в вдоль оси , четвертая — вращения вокруг оси Из двух опорных баз у цилиндрической детали одна лишает деталь перемещения, а другая вращения. На рис.7.7. пятая опорная точка лишает деталь перемещения вдоль оси а шестая – вращения вокруг оси |