Технологи отраслевого машиностроения. 13_МУ_Технология отраслевого машиностроения_2018. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине Технология отраслевого машиностроения для студентов направления подготовки
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Технология отраслевого машиностроения» для студентов направления подготовки 15.04.02 – Технологические машины и оборудование направленность (профиль) «Процессы и аппараты пищевых производств» Ставрополь 2018 2 Печатается по решению Учебно-методического совета Северо-Кавказского федерального университета Технология отраслевого машиностроения: Методические указания к практическим занятиям / сост. Мамай Д. С.— Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2018. – с. Методические указания составлены в соответствии с требованиями ФГОС ВО к подготовке выпускника для получения квалификации магистр. Предназначены для студентов, обучающихся по направлению 15.04.02 – Технологические машины и оборудование, направленность (профиль) «Про- цессы и аппараты пищевой промышленности». Составитель канд. техн. наук Мамай Д. С. © Издательство Северо-Кавказского федерального университета, 2018 3 Оглавление Введение .............................................................................................................................. 4 Практическое занятие 1. Методика выявления размерных цепей в сборочной единице ....... 5 Практическое занятие 2. Исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом полной взаимозаменяемости ...................................................................... 10 Практическое занятие 3. Исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом неполной взаимозаменяемости .................................................................. 13 Практическое занятие 4. Исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом групповой взаимозаменяемости ................................................................. 18 Практическое занятие 5. Определение затрат времени на сборочную операцию методом xpoнометражных наблюдений ............................................................................................ 24 Практическое занятие 6. Описание служебного назначения сборочной единицы. Технические условия и нормы точности и их связь со служебным назначением .................. 30 Практическое занятие 7. Расчет объема выпуска сборочных единиц (СЕ). Выбор типа производства. Расчет такта и размера партии выпуска сборочных единиц ........ 33 Практическое занятие 8. Анализ и оценка технологичности конструкции деталей сборочных единиц пищевых производств ........................................................................... 36 4 Введение Целью изучения дисциплины является формирование определенного объе- ма знаний в области технологии производства машин для продовольственной отрасли будущего магистра по направлению подготовки 15.04.02 – Техниче- ские машины и оборудование. Задачи дисциплины: - развитие способностей к комплексному подходу при проектировании и изготовлении машин, нестандартного оборудования пищевой промышленности и средств технологического оснащения, к использованию прогрессивных форм эксплуатации, восстановления и ремонта; - выработка способностей использовать приемы оценки и обработки на технологичность изделий машиностроительного производства, вести разработ- ку маршрута механической обработки типовых деталей с обоснованием плана обработки поверхностей и их последовательности в маршруте, разрабатывать маршрутные техпроцессы сборки машин и сборочных единиц с построением технологической схемы сборки, циклограммы сборки и обоснования методов достижения точности замыкающего звена при сборке, учитывая специфику производства машин и аппаратов пищевых производств. Дисциплина «Технология отраслевого машиностроения»» относится к дисциплинам по выбору. Ее освоение происходит в 1-ом семестре. Изучение дисциплины способствует формированию фундаментальных и прикладных знаний, навыков и умений, необходимых для решения конкретных прикладных задач по проектированию и конструированию машин и оборудова- ния пищевых производств. Изучение дисциплины «Технология отраслевого машиностроения» бази- руется на знании таких дисциплин, как « Современные процессы и аппараты пищевых производств», «Новые конструкционные материалы» и др. Изучение дисциплины «Технология отраслевого машиностроения» спо- собствует формированию и выпускников направления подготовки 15.04.02 – «Технологические машины и оборудование» следующих установленных ФГОС ВО общепрофессиональных и профессиональных компетенций: ОПК-5, ПК-1. Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины, будут в дальнейшем использованы студентами при изучении таких дисциплин, как « Баромембранные и электромембранные методы обработки жидких полидис- персных систем», «Технологическое оборудование предприятий пищевых про- изводств» и др. 5 Практическое занятие 1. Методика выявления размерных цепей в сборочной единице Цель: закрепление теоретического материала по описанию размерных связей в машине и основам базирования; - изучение типовых инженерных задач, решаемых на базе теории размер- ных цепей и базирования; - приобретение практических навыков описания размерных связей в сбо- рочных единицах; - знакомство с нормативной и справочной литературой по размерным це- пям и теории базирования, с расположением в ней нужного по теме практиче- ского занятия материала; - приобретение практических навыков поиска в информационно- справочной литературе данных и сведений, необходимых для решения инже- нерных задач по теме практического занятия; - приобретение практических навыков графического оформления выяв- ленных размерных цепей и схем базирования деталей в сборочной единице в соответствии с требованиями соответствующих стандартов. Знания и умения, приобретаемые студентом в результате освоения те- мы, формируемые компетенции или их части: Знать: - основы методик совершенствования и развития своего интеллектуаль- ного и общекультурного уровня. Уметь: - разрабатывать мероприятия по обобщению, анализу и постановке целей в сфере профессиональной деятельности. Формируемые компетенции ОПК – 5 способностью выбирать оптимальные решения при создании про- дукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и эко- логической чистоты производства ПК – 1 способностью разрабатывать технические задания на проектирова- ние и изготовление машин, приводов, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку 6 Актуальность темы Размерная цепь представляет собой совокупность размеров, непосред- ственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкну- тый контур. Размерные цепи отражают объективные размерные связи в кон- струкции пищевых машины и оборудования, в технологических процессах из- готовления ее деталей и сборки, при измерении. Теоретическая часть Любая размерная цепь описывает решение одной единственной задачи по достижению какого-нибудь показателя точности сборочной единицы. Поэтому построение размерной цепи начинают с формулирования задачи и определения исходного звена. 1-й шаг. Формулирование задачи и поиск исходных звеньев. Исходное звено может содержаться в формулировке задачи в явной или неявной форме. Например: "Обеспечить совпадение осей... Допускаемое несовпадение (несоос- ность) ... мм." Здесь показатель требуемой точности выражен в явной форме: "несоосность". Следовательно, для решения такой задачи исходным звеном размерной цепи должно быть расстояние между указанными осями. Другой пример: "Обеспечить свободное вращение паразитной шестерни на оси (см. ри- сунок 1,а)". В формулировке этой задачи в явной форме размеров нет. Поэтому, анализируя такую задачу, нужно отыскать те условия, при которых эта свобода вращения гарантируется. Такими условиями в рассматриваемом примере будут: 1) наличие гарантированного зазора A0 в соединении ось - базовое отверстие шестерни, и 2) наличие гарантированного осевого зазора Б0 между торцами шестерни и проставочного кольца. Следовательно, для решения поставленной задачи нужно обеспечить два показателя точности одновременно - зазоры А0 и Б0. Эти размеры (зазоры) следует выбрать исходными звеньями для построения двух независимых размерных цепей. 2-й шаг. Выявление первого составляющего звена. В сборочной единице исходное звено всегда представляет собой размер между поверхностями разных деталей или их элементами (например, осями). Например, в СЕ, представленной на рисунок 1,а звено Б0 – это расстояние между торцами шестерни и проставочного кольца. Построение размерной цепи можно начинать, выходя из любого конца исходного звена, это безразлично для конечного результата. В любом случае первое составляющее звено представля- ет собой размер, определяющий положение поверхности (или её элемента), со- ответствующей концу исходного звена, относительно основной базы детали, которой эта поверхность принадлежит. В рассматриваемом примере начинаем построение размерной цепи выхо- дя из левого конца исходного звена Б0. Этому концу соответствует торец ше- 7 стерни. Следовательно, нужно определить основную базу шестерни в осевом направлении, т.е. построить теоретическую схему базирования шестерни. По- ложение шестерни в осевом направлении определяется её противоположным торцом, который выступает в качестве установочной (с тремя опорными точка- ми) или опорной (с одной опорной точкой) базы. Поэтому первым составляю- щим звеном будет размер Б1, принадлежащий шестерне (см. рисунок 1). Рисунок 1- Построение размерной цепи 3-й шаг. Выявление второго составляющего звена. Вторым составляющим звеном переходят с основной базы первой детали на соответствующую ей вспомогательную базу другой детали, определяющую положение первой детали в координатном направлении исходного звена. Этот переход описывается размером установки (см. теорию базирования), который представляет собой размер между фактическим положением основной базы ба- зируемой детали и ее требуемым положением в координатном направлении ис- ходного звена. Требуемое положение основной базы базируемой детали опре- деляется соответствующей вспомогательной базой базирующей детали. Таким образом, размер установки Ау представляет собой размер между основной ба- зой базируемой детали и вспомогательной базой базирующей детали, как это показано на рисунке 1,б. Погрешность размера установки определяется макро- и микрогеометрическими погрешностями изготовления основной и вспомога- тельной баз, погрешностью закрепления (от силового замыкания) и возможны- ми смещениями одной детали относительно другой в случае наличия в теорети- ческой схеме базирования неопределенности. Сопоставление удельного веса 8 составляющих погрешности установки показывает, что величина погрешности, вызванная неопределенностью базирования, на один-два порядка больше всех других составляющих погрешностей, даже взятых в сумме. В то же время, если в теоретической схеме базирования неопределенность отсутствует, в подавля- ющем большинстве случаев величина погрешности размера установки Ау ока- зы-вается на один-два порядка меньше, чем погрешности других составляю- щих звеньев размерной цепи (т.е. ωАу ТБi). В связи с этим в практике размерных расчетов при построении размерных цепей применяют два варианта описаний перехода с основной базы на вспомо- гательную: 1) если теоретическая схема базирования не содержит неопределённости, то с достаточной для практических расчетов точности полагают Ау = 0 и ωу = 0 и этот размер в размерную цепь составляющим звеном не включают, т.е. пе- реход с основной на вспомогательную базу осуществляют "нулевым" размером. Это значительно упрощает все расчеты за счет несущественного снижения их точности. 2) если теоретическая схема базирования содержит неопределенность, то размер установки включают звеном в размерную цепь. В рассматриваемом примере определение положения шестерни в осевом направлении осуществляется торцом бобышки корпуса, который является вспомогательной базой корпуса. Схема базирования неопределенности не со- держит (плоскости торцов шестерни и бобышки совмещаются). Поэтому пере- ход с торца шестерни на торец бобышки описывается нулевым размером, кото- рый в цепь не включается. Шаги 4 - (i – 1). Выявление других звеньев, составляющих прямую ветвь размерной цепи. Перейдя на вторую деталь, выявляют размер этой детали, описывающей положение вспомогательной базы относительно основной. По принципиально- му содержанию этот шаг (четвертый) аналогичен второму. Выявленный размер второй детали включается в размерную цепь очередным звеном. На пятом шаге следует повторить полностью работу и рассуждения, ана- логичные шагу 3 и перейти к следующей детали. Таким образом, шаги 4,5...(i – 1) повторяются до тех пор, пека не будет достигнута вспомогательная база детали, являющаяся "базовой" для всей СЕ. Обычно - это корпусная деталь. Эта деталь, как правило, имеет несколько вспомогательных баз, ориентирующих несколько (две) деталей в заданном ко- ординатном, направлении. Таким образом, доходят до принципиально нового шага i. Шаг i. Звеном i в размерную цепь включается размер базовой детали между двумя вспомогательными базами в направлении исходного звена, ориен- 9 тирующими две детали, расположенные по разным сторонам относительно ис- ходного звена. Звеном i начинается построение обратной ветви размерной цепи. В рассматриваемом примере базовая деталь - корпус, ориентирующий в осевом направлении (направлении исходного эвена) шестерню и проставочное кольцо, которые располагаются по разные стороны относительно исходного звена Б0. Корпус имеет две вспомогательные базы - внутренние торцы бобы- шек, размер между которыми Б2 включаем звеном в размерную цепь. Шаг (i + 1). На этом шаге выявляют размер, описывающий переход со вспомогательной базы базирующей детали (базовая деталь СЕ) на основную ба- зируемой. Этот переход полностью аналогичен шагу 3, только выполняется в обратном направлении. В рассматриваемом примере - это переход с внутреннего торца правой бобышки корпуса (вспомогательная база корпуса) на правый торец проставоч- ного кольца (его основная база). Согласно схеме базирования определяем, что переход всегда осуществляется нулевым размером, который в цепь не включа- ется. Шаги (i + 2)...k. Эти шаги являются аналогичными шагами [4 ___ (i - 1)] , выполняемыми в обратном направлении до тех пор, пока не будет достигнут второй конец исходного звена. В рассматриваемом примере такой шаг только один и на нем выявляется последнее составляющее звено Б3 - размер между основной базой проставочно- го кольца и его исполнительной поверхностью (торцем, ограничивающим воз- можность осевого перемещения шестерни). Таким образом, придя во второй конец исходного звена, остается только пройти по нему, чтобы придти в исходную точку и замкнуть контур независи- мых размеров в цепь. Шаг (k + 1). Классификация и характеристика составляющих звеньев. На этом шаге определяются передаточные отношения составляющих звеньев и принадлежность их к составляющим деталям и комплектам СЕ. Выявляются также звенья, размеры и точность которых определяется соответствующими стандартами. Вопросы и задания. 1. Назначение размерных цепей. 2. Порядок построения размерной цепи. 3. Основное уравнение размерной цепи. 4. Задачи, используемые при расчете размерной цепи. Список литературы, рекомендуемый к использованию по данной теме: 1. Б.С. Балакшин "Основы технологии машиностроения", М., Машино- строение, 1969 г. стр.59-64 и стр.128-144. 10 2. ГОСТ 21495-76 "Базирование и базы в машиностроении"; 3. РД 50-635-87 Цепи размерные. Термины и определения; 4. РД 50-635-87 Цепи размерные. Методы расчета. Практическое занятие 2. Исследование достижения точности замыкающего звена при сборке методом полной взаимозаменяемости Цели: - освоение методики экспериментального исследования метода полной взаимозаменяемости при достижении точности замыкающего звена при сборке; - исследование достижения точности замыкающего звена при сборке ме- тодом полной взаимозаменяемости. Знания и умения, приобретаемые: студентом в результате освоения те- мы, формируемые компетенции или их части Знать: - основы методик совершенствования и развития своего интеллектуаль- ного и общекультурного уровня. Уметь: - разрабатывать мероприятия по обобщению, анализу и постановке целей в сфере профессиональной деятельности. Формируемые компетенции ОПК – 5 способностью выбирать оптимальные решения при создании про- дукции с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и эко- логической чистоты производства ПК – 1 способностью разрабатывать технические задания на проектирова- ние и изготовление машин, приводов, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку Актуальность темы Метод полной взаимозаменяемости обеспечивает достижение требуемой точности замыкающего звена размерной цепи путем включения в нее состав- ляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их величины. Как правило, метод полной взаимозаменяемости не указывается конструктором. Однако, для коротких размерных цепей (m<5) этот метод рационален для любого типа про- изводства. Ограничением может являться высокая точность замыкающего зве- на. При низкой точности замыкающего звена эта граница может быть отодви- 11 нута в сторону увеличения количества составляющих звеньев в размерной це- пи. Теоретическая часть При использовании метода полной взаимозаменяемости структура техно- логического процесса определяется только конструкцией, массой собираемого изделия и типом производства. Тип производства определяет степень механи- зации и автоматизации сборочного процесса, масса изделия обуславливает необходимость применения грузоподъемных средств, специальных приспособ- лений: кантователей, поворотных устройств и т.д. Конструкция изделия опре- деляет последовательность и содержание сборочных переходов и применяемое для их реализации оборудование и технологическую оснастку. Никакие допол- нительные переходы, связанные с достижением заданной точности замыкаю- щего звена в технологический процесс сборки не включаются. Поэтому этот метод определяет минимальные затраты на сборку по сравнению с другими ме- тодами достижения точности. Достоинствами метода полной взаимозаменяемости являются простота процесса сборки, возможность широкого кооперирования производства, упро- щение ремонтных работ при эксплуатации машины. Недостатком метода является достаточно высокая стоимость изделия из- за необходимости выдерживать узкие допуски на изготовление деталей, что особенно сказывается в размерных цепях с количеством звеньев более четырех - пяти. Метод полной взаимозаменяемости может быть использован только при выполнении конструкторских условий (1.1), (1.2) и (1.3) или условий (1.4) и (1.5): m i i i A A 1 0 , (1.1) 0 1 0 TA TA m i i (1.2) i m i i EcA EcA 1 0 , (1.3) где А 0 , А i – номинальные значения соответственно замыкающего и i-го составляющего звеньев; i – передаточное отношение i-го составляющего звена; ТА 0 , ЕсА 0 – допуск и координата середины поля допуска замыкающего звена; ТА i , Е с А i – допуски и координаты середин полей допусков составляющих 12 звеньев размерной цепи; m – число составляющих звеньев в размерной цепи. 0 1 k m увi умi i i k ESA ESA EIA (1.4) 0 1 k m увi умi i i k EIA EIA ESA , (1.5) где ESA увi , EIA увi - соответственно верхнее и нижнее отклонение увеличи- вающих ( >0) составляющих звеньев; , ув ув i i ESA EIA - то же для уменьшающих ( ) звеньев; k – количество увеличивающих звеньев. При фактическом выполнении сборки имеем дело не столько с полями допусков, сколько с фактическими полями рассеяния размеров, которые не должны выходить за пределы полей допусков, установленных чертежом. По- этому при реализации технологического процесса сборки условием примени- мости метода полной взаимозаменяемости при обеспечении точности замыка- ющего звена будут зависимости (1.6) и (1.7) или (1.8) и (1.9): 0 1 m i i i TA A (1.6) 0 1 m с i с i i E ТA E A (1.7) 0 0 ESA ES А (1.8) 0 0 EIA EI А , (1.9) где с i E A - координата середины поля рассеяния замыкающего звена. 0 ESТA , 0 EIТA - верхнее отклонение размера замыкающего звена, заданное конструктором: 0 ES A , 0 EI A - верхнее и нижнее отклонение поля рассеяния замыкающе- го звена. Вопросы и задания. 1. Пояснить сущность прямой и обратной задачи, решаемых с помо- щью теории размерных цепей. 2. Перечислите условия применимости метода полной взаимозаменя- емости и поясните его сущность. 13 3. Перечислите и обоснуйте достоинства и недостатки метода полной взаимозаменяемости. 4. Очертите область применения метода полной взаимозаменяемости. 5. Приведите условия реализации метода полной взаимозаменяемости при сборке. Список литературы, рекомендуемый к использованию по данной теме: 1. Безжон В.И. Технологичность конструкций машин: Учеб. посо- бие.Ростов-на-Дону: Изд. центр ДГТУ, 2000. 28 с. 2. Методические указания к дипломному проектированию по разделу «Расчет производственной программы и определение типа производства» / ДГТУ, Ростов-на-Дону, 1994, 17 с. 3. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аничкин, Н.Г. Бойм и др. Под общей ред. А.А. Панова – М.: Машиностро- ение, 1988, 736 с. 4. Беспалов Б.Л. и др. Технология машиностроения (специальная часть). – М.: Машиностроение, 1973, 448 с. |