Основы технологии машиностроения комплекс учебнометодических материалов
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Б.А. Метелев Н.М. Тудакова Е.А. Куликова ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ КОМПЛЕКС УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ЧАСТЬ 1 Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного технического университета в качестве учебно-методического пособия для студентов заочной и дистанционной форм обучения по специальности 151.001.65 – «Технология машиностроения» Нижний Новгород 2006 УДК 621.001.2 (075) Метелев Б.А., Тудакова Н.М., Куликова Е.А. Основы технологии машиностроения. Часть 1: Комплекс учебно-методических материалов / Б.А. Метелев, Н.М. Тудакова, Е.А. Куликова; Нижегород. гос. техн. ун-т. Нижний Новгород, 2006. 119 с. Дан краткий курс лекций по дисциплине «Основы технологии машиностроения». Предназначено для студентов машиностроительных специальностей всех форм обучения, может быть использовано при выполнении практических работ по дисциплинам «Основы технологии машиностроения», а также при дипломном проектировании. Рецензенты: кандидат технических наук П.М. Королев, кандидат технических наук В.С. Кузоватов Редактор Н.Н. Максимова
Нижегородский государственный технический университет, 2006 Метелев Б.А., Тудакова Н.М., Куликова Е.А., 2006 СОДЕРЖАНИЕ1. Пояснительная записка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Рабочая учебная программа дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.Теоретические основы технологии машиностроения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2. Основные методы обработки типовых поверхностей деталей машин . . . . . 9 3. Опорный конспект лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ . . . . . . . 13 3.1.1. Структура технологического процесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1.2. Структура технологической операции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.1.3. Этапность обработки деталей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.4. Основные понятия, используемые при механической обработке . . . . . .22 3.1.5. Типы производства и характеристики их технологических процессов 24 3.2. СХЕМЫ ОБРАБОТКИ НА ТИПОВЫХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.1. Схемы токарной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.2. Схемы обработки при шлифовании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.3. Схемы обработки при фрезеровании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.2.4. Схемы обработки на сверлильных станках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.2.5. Схемы обработки на расточных станках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.2.6. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающий центр» . . . . . . . 38 3.2.7. Схемы обработки на строгальных, долбежных и протяжных станках . . 39 3.2.8. Схемы обработки при хонинговании и суперфинишировании . . . . . . . 40 3.3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.4. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.4.1. Виды баз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.4.2. Схемы установки и схемы базирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.4.3. Погрешность базирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.5. ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.5.1. Метод пробных рабочих ходов и замеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.5.2. Автоматический метод достижения точности размеров . . . . . . . . . . . . . 56 3.5.3. Погрешности, возникающие при механической обработке и их определение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.5.4. Статистические методы исследования и определения точности . . . . . . 58 3.6. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.6.1. Погрешность установки деталей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.6.2. Погрешности станков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.6.3. Неточность изготовления режущего инструмента и его износ . . . . . . . 73 3.6.4. Ошибки измерений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.6.5 Температурные деформации деталей станка, инструмента и детали . . . 75 3.6.6. Деформации, возникающие от действия остаточных напряжений . . . . 76 3.6.7. Деформации за счет недостаточной жесткости технологической системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.6.8. Неточность настройки станка на размер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.6.9. Определение суммарной погрешности при механической обработке . . 87 3.6.10. Пути повышения точности обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.6.11. Экономическая точность обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.7. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.7.1. Основные понятия и определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.7.2. Причины образования шероховатости на обрабатываемой поверхности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.7.3. Физико-механические свойства поверхностного слоя . . . . . . . . . . . . . . 100 3.8. ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ДЕТАЛИ . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.8.1. Влияние шероховатости на эксплуатационные свойства детали . . . . . 105 3.8.2. Влияние физико-механических свойств на эксплуатационные свойства детали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 3.9. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ МАШИН . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.9.1. Общие и производственные показатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.9.2. Технологичность конструкции деталей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.9.3. Технологичность формы детали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Глоссарий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА В целях более качественного изучения и освоения студентами дисциплины «Технология машиностроения» она разделена на ряд самостоятельных курсов: «Основы технологии машиностроения», «Технология машиностроения», Физико-химические методы размерной обработки», «Технология сборки машин». Курс «Основы технологии машиностроения» является общим для направления 552900, где рассматриваются фундаментальные теоретические вопросы технологии как общего машиностроения, так и различных процессов обработки. Курс основ технологии машиностроения состоит из двух частей. В первой части излагаются теоретические основы технологии машиностроения, во второй – методы и способы обработки поверхностей деталей машин. Целью курса является изучение студентами теоретических основ, схем и методов обработки поверхностей деталей машин. Основные знания, приобретенные студентами, характеризуются умением анализировать существующие технологические процессы обработки деталей машин. В результате изучения курса, прохождения лабораторных и практических занятий студенты должны быть подготовлены к изучению курсов «Технология машиностроения», «Физико-химические методы размерной обработки», рассматривающих проблемы проектирования технологических процессов, и к самостоятельному выполнению курсовой работы, а после окончания четырех лет обучения с дипломом бакалавра – к работе на инженерной должности в общетехнических отделах, а также мастером в механосборочных цехах. Для изучения основ технологии машиностроения необходимо знание следующих курсов: «Технологические процессы в машиностроении», «Металловедение», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», «Обработка машиностроительных материалов», «Оборудование машиностроительного производства». 2. РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ» Тематический план дисциплины
2.1. Теоретические основы технологии машиностроения Введение. Основные понятия и определения. Предмет технологии машиностроения, основные задачи и круг изучаемых вопросов. Связь с другими дисциплинами. Машиностроение как основа технологического процесса всех отраслей народного хозяйства. Основные вехи в развитии машиностроения. Формирование технологии машиностроения как прикладной науки, основанной на обобщении опыта машиностроительных предприятий, научно-исследовательских институтов, ученых, инженеров, рабочих. Основные понятия и определения (ГОСТ 14.004). Технологическая подготовка производства, ее содержание. Производственный процесс и его характеристики (норма времени, норма выработки, штучное время, трудоемкость, станкоемкость). Технологический процесс (ГОСТ 3.1109). Виды технологических процессов. Технологическая операция. Элементы технологической операции (установ, позиция, технологический переход, рабочий ход, вспомогательный переход, вспомогательный ход) [1]. Характеристики технологического процесса (цикл технологической операции, такт выпуска, ритм выпуска). Значение технологической операции для планирования производства. Этапы механической обработки деталей. Основные, отделочные и специальные этапы, их характеристики. Понятия о видах обработки [1]. Типы производства: единичное, серийное, массовое; а также их организационные формы и технологические особенности. Структура завода, цехи (основные, вспомогательные). Поточные методы работы, их сущность и достоинства [5, 6, 9]. Основные типовые схемы обработки на металлорежущих станках. Токарная обработка. Схемы обработки на токарных универсальных станках, токарно-револьверных, гидрокопировальных, многорезцовых, горизонтальных многошпиндельных, вертикальных многошпиндельных, карусельных, станках с ЧПУ. Фрезерная обработка. Схемы обработки на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках, продольно-фрезерных, агрегатных и станках с ЧПУ. Сверлильная обработка. Схемы обработки на универсальных сверлильных станках, агрегатно-сверлильных, станках для глубокого сверления и станках с ЧПУ. Расточная обработка. Схемы обработки на горизонтально-расточных станках, координатно-расточных, агрегатно-расточных и станках с ЧПУ. Фрезерно-сверлильно-расточная обработка. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающие центры». Обработка шлифованием. Схемы обработки на круглошлифовальных станках, вертикально-шлифовальных, внутришлифовальных, бесцентровошлифовальных и станках с ЧПУ. Обработка строганием, долблением и протягиванием. Схемы обработки. Отделочная обработка. Схемы обработки при хонинговании, суперфинишировании, полировании, алмазном выглаживании, обработке роликами и шариками, виброобкатыавнием. Качество продукции машиностроения. Понятие о качестве машиностроительной продукции. Связь качества продукции машиностроения с экономикой ее производства и эксплуатации продукции. Показатели качества машин: производственные, экономические, эксплуатационные. Надежность как основной показатель качества машин. Зависимость качества машин от технологии их производства. [2, 5, 6, 9]. Точность изделий и способы ее обеспечения в производстве. Понятие о точности в машиностроении, значение проблемы точности в свете задач конструирования, производства и эксплуатации машин. Погрешности выполнения заготовок, механической обработки и сборки. Взаимосвязь этих погрешностей. Погрешности первичные и суммарные [2, 5, 6, 9]. Точность механической обработки. Понятие «точность» и «погрешность». Погрешность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. Ограничение погрешностей допусками и техническими требованиями. Способ индивидуального и автоматического обеспечения точности размеров. Базирование и базы (ГОСТ 21495). Конструкторские, технологические и измерительные базы. Установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные базы. Понятие о схемах базирования и схемах установок. Погрешность базирования и ее влияние на точность выполняемого размера. Способы устранения погрешности базирования. Виды погрешностей, возникающих при механической обработке. Анализ причин, вызывающих погрешности механической обработки. Неточности, возникающие при установке заготовок на станке. Погрешности базирования, закрепления и приспособления. Погрешности станка, режущего и мерительного инструментов. Неточности, вызываемые температурными деформациями станка, инструмента и обрабатываемой детали. Неточности, вызываемые размерным износом режущего инструмента. Остаточные напряжения, причины их возникновения, влияние на точность, методы их снятия. Жесткость и податливость технологической системы: станок –приспособление – инструмент – деталь. Расчет жесткости системы, исходя из жесткости составляющих ее звеньев. Зависимость жесткости от различных факторов. Способы повышения жесткости. Способы определения жесткости: статический и ступенчатого резания. Влияние жесткости системы на точность обработки. Коэффициент уточнения. Погрешности формы детали при обработке, вызываемые недостаточной жесткостью технологической системы (примеры). Ошибки наладчика. Способы настройки станка на выполняемый размер. Рабочий настроечный размер. Расчет рабочего размера эталонной детали. Расчет суммарной погрешности обработки. Понятие об экономической точности обработки [2]. Пути управления точностью механической обработки в автоматизированном производстве (активный контроль, системы адаптивного управления) [2, 5, 6, 9]. Методы исследования точности. Статистические методы исследования точности механической обработки. Метод кривых рассеивания. Рассеивание размеров партии деталей. Погрешности систематические и случайные и их влияние на характер кривых рассеивания. Основные свойства кривой Гаусса применительно к рассеиванию размеров. Уравнение кривой и ее основные характеристики  и . Построение практических кривых рассеивания для исследования точности механической обработки. Вычисление возможного процента брака, когда рассеивание больше поля допуска. Выявление рассеивания размеров от случайных и систематических погрешностей. Погрешности обработки в результате ошибки наладчика [2, 5, 6, 9].Анализ точности обработки методом точечных диаграмм. Достоинства метода. Построение практической диаграммы точности обработки. Расчетно-аналити-ческий метод определения первичных погрешностей обработки. Качество поверхностей деталей машин. Понятие о качестве поверхности. Шероховатость поверхности. Механизм образования шероховатости на обработанной поверхности. Влияние элементов режимов резания (V ,S, t), геометрических параметров резца, обрабатываемого материала и состояния станка на шероховатость поверхностей деталей. Шероховатость, обеспечиваемая различными методами обработки. Влияние шероховатости и физико-механического состояния поверхностного слоя (пластических деформаций и остаточных напряжений) на надежность и износоустойчивость деталей, усталостную прочность, антикоррозийность, долговечность неподвижных соединений. Технологические операции, повышающие прочность и износоустойчивость деталей [2, 5, 6, 9]. Волнистость поверхности. Вибрации системы при резании как основная причина возникновения волнистости. Виды вибраций: вынужденные и автоколебания. Причины, их вызывающие. Вибрации деталей и резца. Методы борьбы с вибрациями. Влияние режимов (V, S, t), геометрических параметров резца, его состояния и обрабатываемого материала на физико-механические свойства поверхностного слоя (повышение твердости, величину и знак остаточных напряжений). Методы исследования физико-механических свойств поверхностного слоя, микротвердости, остаточных напряжений [2]. Технологичность конструкций деталей.Виды технологичности: производственная, эксплуатационная. ГОСТ 14204. Критерии оценки технологичности (материалоемкость, трудоемкость, себестоимость). Влияние объема выпуска на технологичность. Способы обеспечения технологичности деталей (рациональный выбор заготовок, достаточная жесткость, простая конструкция поверхностей, позволяющая их обработку стандартным инструментом и др.) [3]. Основные понятия о сборочных процессах. Основные понятия и определения. Технологический процесс сборки и технологическая операция. Характеристика процесса в зависимости от типа производства. Технологичность конструкции изделий (сборочных единиц). Основные направления обеспечения технологичности изделий: по составу, точности и приспособленности к механизированной и автоматизированной сборке. Понятие о точности сборочной единицы. Методы достижения точности при сборке. Основные методы соединения деталей в сборочных узлах, их краткая характеристика. Принципиальные основы автоматизации сборочных процессов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||