3.5. Методические указания к проведению практических занятий

На практических занятиях рассматриваются следующие вопросы: «Определение типа производств», «Изучение механических свойств конструкционных материалов», Проектирование отливки», Проектирование поковки, штамповки», «Выбор способа получения заготовки. Экономический анализ при выборе заготовки», «Изучение технологических методов размерной обработки».

Предварительно студентам необходимо изучить теоретический материал. Задание на практических занятиях выдается преподавателем.

Студенты, обучающиеся с элементами ДОТ, после изучения теоретического материала, получают задание на сайте университета.

№1. Определение типа производств

Тип производства – классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий.

В соответствии с ГОСТ 14.004-83, в машиностроении различают три основных типа производства: единичное (индивидуальное), серийное и массовое.

Единичным называется производство, в котором изделия (ма­шины) изготовляются единицами. Запуск их в производство не повторяется или повторяется через неопределенное время.

Единичное производство имеет следующие характерные при­знаки: 1) на каждом рабочем месте обрабатываются разные детали (но близкие по геометрическим формам и характеру обработки); 2) обработка деталей и сборка машин определяются техноло­гическим маршрутом (на обработку наиболее трудоемких деталей разрабатываются операционные технологические карты); 3) применяется универсальное оборудование, устанавливаемое по принципу специализированных участков с замкнутым циклом обработки, т.е. обработка деталей от начала до конца производит­ся на каком-то одном участке; 4) применяются приспособления, как правило, универсальные, а инструмент нормальный; 5) отсутствует взаимозаменяемость, т.е. большой удельный вес при сборке имеют пригоночные работы (взаимозаменяемость обеспечивается лишь для некоторых соединений, например шпо­ночных, шлицевых, резьбовых, а также для зубчатых и цепных передач, на посадочные места под подшипники качения и др.); 6) рабочие имеют высокую квалификацию; 7) производительность труда относительно низкая, а себестои­мость изделий высока.

Пример единичного производства – тяжелое машиностроение, опытное производство, изготовление крупных станков и т.д.

Серийным называется такой тип производства, когда несколько установившихся объектов изготовляются сериями, регулярно по­вторяющимися через определенные промежутки времени.

Этот тип производства наиболее распространенный (75…80% всей продукции машиностроения выпускается в серийном произ­водстве).

Его характерные признаки: 1) на рабочих местах выполняется по нескольку определенных, периодически повторяющихся операций; 2) механическая обработка деталей и сборка машин происходит по технологическому процессу, разделенному на отдельные операции; 3) применяется универсальное и в некоторой степени специа­лизированное оборудование; 4) оборудование устанавливается по технологическому процес­су обработки деталей; 5) широко используются специальные приспособления и ин­струменты; 6) соблюдается принцип взаимозаменяемости; 7) рабочие имеют среднюю квалификацию.

В зависимости от масштаба производства оно разделяется на: мелкосерийное, серийное и крупносерийное.

В серийном производстве количество деталей в партии опреде­ляется по формуле , шт., где– годовая программа выпуска деталей, шт.; а – число дней, на которое необходимо иметь запас деталей; – число рабочих дней в году; а = 5...10 дней для мелких и средних деталей; а = 2...3 дня для крупных деталей. Пример серийного производства – производство станков, дви­гателей, насосов, экскаваторов, сельскохозяйственных машин, ткацких и прядильных машин и др.

Массовым называется такое производство, когда изделия (или машины) изготавливаются в массовых количествах по неизменяе­мым чертежам в течение более или менее длительного промежутка календарного времени (иногда 3…5 лет).

Его характерные особенности: 1) за каждым рабочим местом закрепляются постоянно повто­ряющиеся операции; 2) оборудование устанавливается строго по технологическому процессу; 3) широко применяются агрегатные, автоматизированные, спе­циальные станки и автоматические линии; 4) обработка деталей и сборка машин ведутся по непрерывно-поточному методу; 5) производство в высокой степени оснащено специальными приспособлениями, инструментами и автоматическими измери­тельными устройствами; 6) строго соблюдается принцип взаимозаменяемости; 7) высокая производительность труда при низкой себестоимо­сти изготовляемой продукции; 8) невысокая квалификация рабочих на операционных станках и высокая квалификация наладчиков.

В массовом производстве величина такта выпуска рассчитыва­ется по формуле мин/шт., где – действительный годовой фонд времени работы оборудо­вания, ч/см;N – годовая программа выпуска деталей, шт.; – время, в течение которого изготавливается одна деталь.

Массовое производство характерно для автотракторной про­мышлен-ности, приборостроения, подшипниковой промышлен­ности и др.

Вышеуказанное деление производства на единичное, серийное и массовое носит условный характер. Иногда трудно устанавливать границы между ними. На одном и том же заводе одни детали изго­товляются по принципу серийного, а другие – по принципу еди­ничного производства. Так, в единичном производстве некоторые детали (болты, шпильки, шлицевые валики и др.) могут изготов­ляться по принципу массового производства. Указанное деление осуществляется по превалирующему виду производства на данном производстве.

Одна из основных характеристик типа производства – коэф­фициент закрепления операций (ГОСТ 3.1121-84) . Коэффициент показывает отношение числа всех операций, выполняемых или подлежащих выполнению

в течение месяца, к числу рабочих мест.

При производство массовое; если – крупносерийное; если – среднесерийное; если – мелкосерийное. В единичном производстве не регламентируется.

№2. Изучение механических свойств конструкционных материалов

Поведение металлов под действием внешних нагрузок харак­теризуется их механическими свойствами, которые позволяют определить пределы нагрузки для каждого конкретного материа­ла, произвести сопоставимую оценку различных материалов и осуществить контроль качества металла в заводских и лаборатор­ных условиях.

К механиче­ским свойствам материала отно­сятся прочность, пла­стичность, твердость, ударная вязкость.

Пластичность – способность материала получать остаточное из­менение формы и размера без разрушения.

Прочность – способность твердо­го тела сопротивляться деформа­ции или разрушению под действием статических или динамических нагру­зок. Прочность материалов определяют с помощью специальных ме­ханических испыта­ний стандартных образцов, изготов­ленных из исследуемого материала. Для определения прочности при стати­ческих нагрузках образцы ис­пытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Испытания на растяже­ние обязательны. Прочность при статических нагрузках оценивается времен­ным сопротивлением (пределом прочности) , и пределом текучести;– это ус­ловное напря­жение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разру­шению образца;– напряжение, при котором начинается пластическое те­чение металла. Прочность при динамических нагруз­ках определяют по данным испы­таний: наударную вязкость (разрушение ударом стандартного образца на ко­пре), на уста­лостную прочность (определение способ­ности материала вы­держивать, не разру­шаясь, большое число повторно-перемен­ных нагрузок), на ползучесть (определе­ние способности нагретого материала медленно и непрерывно деформироваться при постоянных нагрузках).

Твердость – способность материала сопротивляться внедрению в него другого, не получающего остаточных де­формаций тела. Значение твер­дости и ее размерность для одного и того же мате­риала зависят от применяе­мого метода измерения. Значения твердости, опреде­ленные различными ме­тодами, пересчи­тывают по таблицам и эмпирическим формулам.

При конструировании изделий в первую очередь руководству­ются механическими свойствами материалов. Механические свой­ства материалов характеризуют их способность сопротивляться деформированию и разрушению под воздействием различного ро­да нагрузок. Механические нагрузки могут быть статическими, динамическими и циклическими. Кроме того, материалы могут подвергаться деформации и разрушению как при разных темпе­ратурах, так и в различных, в том числе агрессивных, средах. Результаты определения механических свойств используют в расчетной конструкторской практике при проектировании машин и конструкций.

Наибольшее распространение имеют следующие виды механических испытаний.

1. Статические кратковременные испытания однократным нагружением на одноосное растяжение – сжатие, твердость, изгиб и кручение.

2. Динамические испытания с определением ударной вязкости и ее составляющих – удельной работы зарождения и развития трещины.

3. Испытания переменной нагрузкой с определением предела выносливости материала.

4. Испытания на термическую усталость.

5. Испытания на ползучесть и длительную прочность.

6. Испытания на сопротивление развитию трещины с определением параметров вязкости разрушения.

7. Испытания материалов в условиях сложнонапряженного состояния, а также натуральные испытания деталей, узлов и готовых конструкций.

№3. Проектирование отливки

Предварительно студентам необходимо изучить следующий теоретический материал: Раздел 3. Тема 3.1. Технология литейного производства.

Основными этапами проектирования отливки, получаемой в песчаной ли­тейной форме, являются:

– анализ чертежа детали с точки зрения технологичности ее конструкции;

– выбор вида песчаной литейной формы, установление положения отливки в форме при заливке и места разъема модели и формы;

– установление параметров точности отливки согласно ГОСТ 26645-85;

– установление допусков линейных и угловых размеров, допусков формы, расположения и неровностей поверхностей отливки;

– назначение припусков на обработку отливки;

– расчет номинальных размеров отливки;

– проверка совпадения интервалов соответствующих номинальных разме­ров отливки и детали, и при несовпадении – уточнение допусков размеров, но­вое назначение припусков и перерасчет номинальных размеров отливки;

– установление предельных отклонении размеров отливки и назначение формовочных уклонов, галтелей и других технологических напусков;

– расчет массы детали и отливки, установление коэффициента использова­ния металла;

– формулирование технических требований на изготовление и приемку от­ливки;

– разработка и оформление графического документа на отливку, согласно ГОСТ 3.1125-88.

Исходными данными для проектирования отливки являются чертеж готовой де­тали (рис. 3.5.1) с техническими условиями и тип производства. Исходные данные выбрать из табл. 3.5.1. Следует принять тип производства – среднесерийный.

Проектирование отливки начинают с анализа технологичности конструкции детали. Если окажется, что конструкция детали не удовлетворяет требованиям тех­нологичности, то потребуется корректировка чертежа детали, замена материала детали и т.д.

Рис. 3.5.1. Чертеж детали «Полумуфта»

Предельные отклонения размеров детали:

, – h14; ,– Н9, остальных ±1Т 14/2 согласно ГОСТ 25346-89.

Примечание: Чертеж оформляют на листе формата А 4 в соответствии с требованиями ЕСКД

Варианты учебного задания (к рис. 3.5.1)

Таблица 3.5.1

Вариант	Номинальный размер детали, мм								Материал детали
	D1	D2	D3	d1	d2	H	h1	H2
1	340	220	280	220	110	250	70	35	АK9ч (АЛ); ГОСТ 1583-93
2	330	210	270	210	110	250	65	30	МЛ5; ГОСТ 2856-79
3	330	200	265	200	110	280	60	25	АК7ч (АЛ9); ГОСТ 1583-93
4	320	200	260	200	100	230	65	30	МЛ9; ГОСТ 2856-79
5	310	200	265	220	90	230	60	30	АК12 (АЛ32); ГОСТ 158-93
6	300	190	250	200	80	220	60	25	СЧ45; ГОСТ 1412-85
7	300	190	250	200	70	200	50	25	ВЧ50; ГОСТ 7293-85
8	300	180	240	180	80	250	40	20	КЧ30-6; ГОСТ 1215-79
9	280	170	230	180	70	170	50	25	Сталь 45Л; ГОСТ 977-88
0	250	160	205	160	65	160	50	25	Сталь 40ХЛ; ГОСТ 977-88

Примечание: В скобках приведены применяющиеся ранее в литейном производстве обозначения марок алюминиевых сплавов.

№4. Проектирование поковки, штамповки

Предварительно студентам необходимо изучить следующие теоретический материал: Раздел 3. Тема 3.2. Технологические процессы обработки давлением.

Основными этапами проектирования стальной штампованной заготовки являются:

– анализ чертежа детали с точки зрения технологичности ее конструкции;

– выбор способов нагрева и штамповки, типа нагревательного и штампо­вочного оборудования, места и конфигурации поверхности разъема штампа;

– установление конструктивных характеристик поковки согласно ГОСТ 7505-89;

– установление припусков на механическую обработку;

– расчет номинальных линейных размеров поковки и установление мини­мальной величины радиусов закругления наружных углов;

– установление кузнечных напусков;

– расчет номинальной массы поковки;

– проверка влияния номинальной массы поковки на ранее установленные степень ее сложности и исходный индекс;

– установление допускаемых отклонений линейных размеров, радиусов за­кругления, допусков формы и расположения поверхностей поковки;

– расчет массы и размеров исходной заготовки (прутка), коэффициента ис­пользования металла;

– формулирование технических требований на изготовление и приемку по­ковки;

– разработка и оформление графического документа на поковку в соответ­ствии с ГОСТ 3.1126-88.

№5. Выбор способа получения заготовки.