МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

по курсу «Основы технологии машиностроения»

для студентов очной и заочной форм обучения

по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Рузаевка 2012

Составители: Крюков В.В., Максимовский Е.Н.

УДК 658.512.011.56

Методические указания и контрольные работы по курсу «Основы технологии машиностроения» для студентов очной и заочной форм обучения

по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»/- 2-е изд., испр.и доп.- сост: Крюков В.В., Максимовский Е.Н. – Рузаевка, 2012. – 33с.

Методические указания содержат контрольные работы для студентов заочной формы и задания для практических работ для студентов очной формы обучения по курсу «Основы технологии машиностроения» по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и рекомендации по их выполнению.

Печатается по решению учебно-методической комиссии Рузаевского института машиностроения (филиал) Мордовского государственного университета им. Н.П.Огарева.

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции развития машиностроительного производства, ориентированного на коренное повышение качества машиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющей технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ и САПР, требуют подготовки квалифицированных специалистов, обладающих не только глубокими теоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своей производственной деятельности. В этой связи выпускники вуза, подготовленные по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», должны владеть методами оценки обеспечения качества изделий, расчета и анализа технологических размерных цепей, размерного анализа технологических процессов, расчета погрешностей, определяющих точность механической обработки, расчета припусков, оптимальных режимов обработки, в том числе обеспечивающих получение заданных параметров качества деталей. Они должны обладать также практическими навыками по проектированию технологических процессов механической обработки, в том числе при использовании технологического оборудования с ЧПУ и т. п. В предлагаемых методических указаниях рассматриваются упомянутые выше вопросы.

Контрольная работа N 1

Контрольная работа N 1 состоит из одного теоретического вопроса и задачи на выявление и расчет технологических размерных цепей. Варианты заданий для теоретического вопроса выбираются по двум последним цифрам зачетной книжки, а для задачи следующим образом: последняя цифра шифра обозначает номер рисунка (приложение 1),числовые значения выбираются по предпоследней цифре шифра (1, 2 - 1 вариант; 3, 4 - 2 вариант 5, 6 - 3 вариант; 7, 8 - 4 вариант; 9, 0 - 5 вариант).

Теоретические вопросы

01/00. Технология машиностроения как наука и основные исторические этапы ее развития.

02/99. Типы машиностроительных производств и их технологическая характеристика.

03/98. Основные понятия и определения технологии машиностроения.

04/97. Три метода получения и измерения расстояний и относительных поворотов.

05/96. Настройка технологической системы методом пробных походов.

06/95. Смена баз. Организованная смена баз.

07/94. Сокращение погрешности статической настройки.

08/93. Смена баз. Неорганизованная смена баз.

09/92. Влияние размерного износа на точность обработки.

10/91. Свойства и характеристики процессов.

11/90. Сокращение погрешности установки.

12/89. Теоретические основы базирования. Базирование деталей типа «вал».

13/88. Влияние колебания припусков и свойств материала заготовки на точность обработки.

14/87. Точность и качество детали.

15/86. Жесткость технологической системы и ее влияние на точность обработки..

16/85. Необходимость силового замыкания при установке.

17/84. Теоретические основы базирования. Базирование деталей типа диск.

18/83. Теоретические основы базирования. Базирование деталей типа «параллелепипед».

19/82. Принцип единства баз. Принцип совмещения баз.

20/81. Теоретические основы базирования. Базирование деталей типа «шар».

21/80. Влияние действия отдельных факторов на изменение характеристик качества изделий.

22/79. Припуски на механическую обработку. Методы расчета припусков.

23/78. Технологичность конструкции детали.

24/77. Погрешность измерения.

25/76. Пути повышения точности замыкающего звена.

26/75. Пути сокращения трудоемкости изготовления детали.

27/74. Нормирование технологических процессов. Методы нормирования.

28/73. Зависимость податливости от координаты точения при токарной обработке.

29/72. Расчет плоских размерных цепей.

30/71. Базы. Классификация баз по назначению, количеству лишаемых степеней свободы и характеру проявления.

31/70. Настройка технологических систем на обработку партии заготовок.

32/69. Формирование операций из переходов.

33/68. Теория размерных цепей. Расчет размерных цепей методом max-min . Метод полной взаимозаменяемости.

34/67. Порядок выбора технологических баз.

35/66. Теория размерных цепей. Расчет размерных цепей вероятностным методом. Метод неполной взаимозаменяемости.

36/65. Роль и значение первой операции. Выбор баз на первой операции.

37/64. Достижение требуемой точности методом пригонки.

38/63. Служебное назначение машины.

39/62. Достижение требуемой точности методом регулировки.

40/61. Разработка технологических процессов изготовления деталей.

41/60. Погрешность базирования типовых схем.

42/59. Автоматическое управление точностью обработки

43/58. Метод элементарных погрешностей.

44/57. Экономические связи в производственном процессе изготовления машины.

45/56. Временные связи в производственном процессе изготовления машины.

46/55. Разработка технологических процессов изготовления машины.

47/54. Понятие о передаточном отношении и планирование переходов.

48/53. Достижение требуемой точности методом групповой взаимозаменяемости.

49/52. Организационные виды технологических процессов изготовления машин.

50/51. Виды сборки и их технологическая характеристика.

Задача N 2. Расчет технологических размерных цепей.

В задаче №2 методом полной взаимозаменяемости рассчитываются все размерные цепи. Остальными методами достижения требуемой точности одна размерная цепь, указанная в задании по вариантам.

Технологическими называют размеры, указанные в технологических картах и эскизах. Эти размеры непосредственно обеспечиваются в ходе обработки, по ним производят контроль после обработки. Иногда в контрольных картах указываются не технологические или конструкторские размеры, а иные, необходимость которых обуславливается применяемыми средствами контроля. Эти размеры называют контрольными. Иногда эти три вида размеров частично или полностью не совпадают. Совпадение таких категорий размеров свидетельствует о высоком уровне технологичности конструкции детали. Когда такого совпадения нет, то технологические и контрольные размеры, их предельные отклонения и допуски рассчитывают с помощью технологических размерных цепей. Технологической размерной цепью называется совокупность размеров, образующих замкнутый контур, используемая для обеспечения одного конструкторского размера. Технологические размеры устанавливают по такому общему правилу: они должны быть удобными и сравнительно не трудоемкими при изготовлении и измерении в условиях цеха. Иногда предъявляют требования удобства их выполнения на детали, которая не снята с приспособления.

Рис.1 Эскиз детали с нумерацией поверхностей.

Для решения задачи необходимо:

1. Вычертить чертеж детали с указанием буквенных обозначений конструкторских размеров (Ai) с указанием их номинальных значений и допусков

2. На чертеже детали указать технологические размеры (Вi), обеспечивающие конструкторские размеры.

3. Пронумеровать все поверхности детали (для тел вращения только торцевые) в порядке возрастания рис.1.

4. Построить граф размерных связей. Данный граф в символической форме отображает размерные связи между поверхностями детали. В нем поверхности детали изображаются окружностями, в которых задан номер поверхности, а размерные связи дугами на которых записаны обозначения размеров.

Для построения необходимо на листе бумаги нанести цифры, соответствующие номерам поверхностей и заключить их в окружность. Расположение цифр произвольное. При выборе положения этих точек необходимо разместить их так, чтобы линии, их соединяющие, по возможности не пересекались. Конструкторские размеры (А_i) задать прямыми линиями, связывающими соответствующие номера поверхностей. Технологические размеры (В_i) задать дугами, связывающими соответствующие номера поверхностей рис.2.

Рис.2 Граф размерных связей.

5.Выявить размерные цепи. Для этого необходимо на графе определить замкнутые контура. При обводе каждого контура можно только по одному разу входить в вершину графа и выходить из нее.

Размерными цепями являются контура

1. А₁В₁, 2) А₂В₁В₂. 3) А₁А₂В₂, 4) А₃В₃, 5) А₃А₄В₃, 6) А₄В_ЗВ₄

6. Исключить из рассмотрения фиктивные размерные связи, т.е. цепи в которых больше одного конструкторского размера.

Фиктивными размерными цепями являются контура под номерами 3 и 5. Т.к. они содержат по два конструкторских размера.

7.Вычертить размерные цепи с указанием типа технологических размеров (увеличивающих и уменьшающих звеньев) и номинальных значений конструкторских размеров с допусками рис.3. Количество размерных цепей равно количеству конструкторских размеров (Аi).

Рис.3 Технологические размерные цепи.

8.Произвести расчет технологических размерных цепей, т.е. определить номинальные значения, предельные отклонения и допуски технологических размеров, обеспечивающих данный конструкторский размер.

Метод полной взаимозаменяемости

При использовании метода полной взаимозаменяемости должно выполнятся условия:

При данных условиях соотношение допуска замыкающего звена с допусками составляющих звеньев будет следующее:

(1)

Для расчета размерных цепей необходимо найти логическую последовательность их решения, позволяющую получать уравнения с одним неизвестным. Если такую последовательность найти не удается, то приходится решать систему уравнений для нескольких размерных цепей.

Вначале из двухзвенных размерных цепей определим технологические размеры. Из размерной цепи 1 определяем технологический размер В₃:

B₁=A₁=350_-0,8

Из размерной цепи 2 определяем технологический размер В₃:

В₃ = А₃ = 50_-0,3.

Для технологической размерной цепи 3 составим основное уравнение и определим неизвестный размер В₂:

;

откуда

B₂=B₁-A₂=350-100=250

Нижнее предельное отклонение B₂ определяется из формулы:

E_SA₂=E_SB₁-E_IB₂;

откуда

E_IB₂=E_SB₁-E_SA₂=0-0,2=-0,2 (2)

Верхнее предельное отклонение B₂ определяется из формулы:

E_IA₂=E_IB₁-E_SB₂;

откуда

E_SB₂=E_IB₁-E_IA₂=-0,8-(-0,2)=-0,6 (3)

Допуск размера B₂ определяем по формуле:

TB₂=E_SB₂-E_IB₂=-0,6-(-0,2)=-0,4

Отрицательная величина допуска технологического размера В₂ показывает что, при допуске размера ТВ₁=0,8мм, по методу полной взаимозаменяемости не возможно обеспечить точность конструкторского размера А₂.

Для обеспечения точности размера A₂ по методу полной взаимозаменяемости допуск на составляющий размер B₁ должен быть меньше допуска размера A₂, поскольку должно выполнятся условие уравнения (1). Назначим допуска на составляющие размеры пропорционально их номиналам.

ТВ₂ = ТА₂*В₂/ (B₂ +B₁)=0,4*250/(350+250)=0,166

ТВ₁ = ТА₂*В₁/ (B₂ +B₁)=0,4*350/(350+250)=0,233

Принимаем ТВ₂ = 0,17мм, ТВ₁ = 0,23мм. Учитывая, что размер В₁ является составляющим звеном в размерной цепи 1 назначаем ему отклонения лежащие в поле допуска размера А₁.- В₁ =350_-0,23. Подставляя назначенные отклонения в формулы (2) и (3) определим отклонения размера В₂

E_IB₂=E_SB₁-E_SA₂=0-0,2=-0,2мм

E_SB₂=E_IB₁-E_IA₂=-0,23-(-0,2)=-0,03мм

Таким образом, В₂ =250.

Для технологической размерной цепи 4 составим основное уравнение и определим неизвестный размер В₄.

;

откуда

B₄=A₄-B₃=200-50=150м

Верхнее предельное отклонение

E_SA₄=E_SB₄+E_SB₃;

откуда

E_SB₄ = E_SA₄- E_SB₃=0-0=0 (4)

Нижнее предельное отклонение

E_I A₄=E_I B₄+E_I B₃;

окуда

E_I B₄=E_I A₄ - E_I B₃=-0,2-(-0,3)=0,1 (5)

Допуск размера B₄ определяем по формуле:

TB₄=E_SB₄ – E_IB₄=0-0,1=-0,1

Отрицательная величина допуска технологического размера показывает что по методу полной взаимозаменяемости технологическая размерная цепь 4 не может обеспечить выполнение конструкторского размера А₄.

Отрицательная величина допуска технологического размера В₄ показывает что, при допуске размера ТВ₃=0,3мм, по методу полной взаимозаменяемости не возможно обеспечить точность конструкторского размера А₄.

Для обеспечения точности размера A₄ по методу полной взаимозаменяемости допуск на составляющий размер B₃ должен быть меньше допуска размера A₄, поскольку должно выполнятся условие уравнения (1). Назначим допуска на составляющие размеры пропорционально их номиналам.

ТВ₄ = ТА₄*В₄/ (B₄ +B₃)=0,2*150/(150+50)=0,15мм

ТВ₃ = ТА₄*В₃/ (B₄ +B₃)=0,2*50/(150+50)=0,05

Принимаем ТВ₄ = 0,15мм, ТВ₃ = 0,05мм. Учитывая, что размер В₃ является составляющим звеном в размерной цепи 2 назначаем ему отклонения лежащие в поле допуска размера А₃. В₃ =50_-0,05. Подставляя назначенные отклонения в формулы (4) и (5) определим отклонения размера В₄

E_SB₄ = E_SA₄- E_SB₃=0-0=0

E_I B₄=E_I A₄ - E_I B₃=-0,2-(-0,05)=-0,15мм

Таким образом, В₄ =150_-0,15.

Вывод: расчет технологических размерных цепей показывает что данная система технологических размеров не обеспечивает требуемой точности конструкторских размеров по методу полной взаимозаменяемости, т.к. на технологических размерах В₂ и В₄ получен отрицательный допуск (что физически не может быть). Для обеспечения требуемой точности конструкторских размеров необходимо или пересмотреть технологическую сетку размеров, или ужесточить значения допусков технологических размеров B₁ и B₃.