Приведено решение практических задач по всем основным разделам учебной дисциплины «Технология машиностроения». Даны варианты индивидуальных заданий на практические работы с описанием методики их выполнения на примере решения одного из вариантов задания. В приложениях содержатся нормативно-справочные материалы, необходимые для выполнения практических работ.
Учебное пособие может быть использовано при изучении общепрофессиональной дисциплины «Технология машиностроения» в соответствии с ФГОС СПО для специальности 151901 «Технология машиностроения».
К данному учебному пособию выпущен электронный образовательный ресурс «Технология машиностроения».
Для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРИПУСКОВ.
Заготовка - это предмет производства, форма которого приближена к форме детали, из которого изготовляют деталь или неразъемную сборочную единицу путем изменения формы и шероховатости поверхностей, их размеров, а также свойств материала. Принято считать, что на любую операцию поступает заготовка, а выходит с операции деталь.
Конфигурация заготовки обусловлена конструкцией детали, ее размерами, материалом и условиями работы детали в готовом изделии, т. е. всеми видами нагрузок, воздействующих на деталь во время эксплуатации готового изделия.
Исходная заготовка - это заготовка, поступающая на первую операцию технологического процесса.
Припуск - это слой материала заготовки, удаляемый в процессе ее механической обработки для получения требуемой точности и параметров поверхностного слоя готовой детали.
Промежуточный припуск - это слой материала, снимаемый при выполнении одного технологического перехода. Его определяют как разность размера поверхности заготовки, полученного на предыдущей операции, и размера этой же поверхности детали, полученного при выполнении данного перехода по обработке поверхности заготовки в одной операции.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Основы технологии машиностроения
1.1. Производственный и технологический процессы машиностроительного предприятия
Практическая работа №1.1. Изучение структуры технологического процесса
1.2. Определение величины припусков
1.3. Расчет размеров заготовок
1.4. Предварительная оценка вариантов получения заготовок
и их технологичности
Практическая работа №1.2. Назначение операционных
припусков на обработку детали с графическим изображением расположения припусков и допусков на операционные размеры
1.5. Выбор баз при обработке заготовок
1.6. Последовательность операций
1.7. Выбор установочной базы
1.8. Выбор исходной базы
Практическая работа №1.3. Базирование заготовок в зоне обработки станка
1.9. Точность механической обработки
1.10. Определение ожидаемой точности при автоматическом получении координирующего размера
Глава 2. Техническое нормирование технологических операций
2.1. Структура штучного времени
2.2. Нормирование операций
Практическая работа №2.1. Нормирование токарной операции технологического процесса
Практическая работа №2.2. Нормирование фрезерной операции технологического процесса
Практическая работа №2.3. Нормирование шлифовальной операции технологического процесса
2.3. Разработка операций
Практическая работа №2.4. Разработка круглошлифовальной операции технологического процесса
Практическая работа №2.5. Разработка плоскошлифовальной операции технологического процесса
Глава 3. Методы обработки поверхностей, применяемые при изготовлении основных деталей
3.1. Изготовление валов
3.2. Изготовление дисков
3.3. Изготовление зубчатых колес
3.4. Изготовление цилиндрических зубчатых колес
3.5. Изготовление конических зубчатых колес
Глава 4. Изготовление кольцевых деталей
Глава 5. Изготовление деталей из листовых материалов
Глава 6. Выбор приспособлений для базирования (установки и закрепления) заготовок
Глава 7. Сборка соединений, механизмов и сборочных единиц
7.1. Разработка маршрута и схемы сборки
7.2. Сборочные размерные цепи
7.3. Обеспечение точности сборки
7.4. Контроль сборочных и технологических параметров
7.5. Балансировка деталей и роторов
Глава 8. Курсовое проектирование
8.1. Основные положения курсового проекта
8.2. Общие требования к оформлению курсового проекта
8.3. Общая методика работы над проектом
8.4. Технологическая часть
Приложения
Приложение 1. Примерная форма титульного листа пояснительной записки
Приложение 2. Примерная форма бланка задания на курсовой проект
Приложение 3. Единицы измерения физических величин
Приложение 4. Правила оформления графической части курсового проекта
Приложение 5. Допуски в системе отверстия на наружные размеры по ЕСДП (ГОСТ 25347-82)
Приложение 6. Примерные маршруты получения параметров наружных цилиндрических поверхностей
Приложение 7. Примерные маршруты получения параметров внутренних цилиндрических поверхностей
Приложение 8. Операционные припуски и допуски
Приложение 9. Временные показатели технологических операций
Приложение 10. Технические характеристики технологического оборудования и материалов
Приложение 11. Параметры резания и режимы обработки
Приложение 12. Показатели точности и качества поверхности
Приложение 13. Зависимость типа производства от объема выпуска
Приложение 14. Примерные показатели для экономических расчетов
Приложение 15. Методы обработки поверхностей
Приложение 16. Значения коэффициентов и величин
Приложение 17. Краткие технические характеристики металлорежущих станков
Список литературы.
ДЛЯ ВУЗОВ ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÛÅ È ÏÐÀÊÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÐÀÁÎÒÛ ÏÎ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ ÌÀØÈÍÎÑÒÐÎÅÍÈß Ïîä îáùåé ðåäàêöèåé Â.Ô. Áåçúÿçû÷íîãî Äîïóùåíî Ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèì îáúåäèíåíèåì âóçîâ ïî îáðàçîâàíèþ â îáëàñòè àâòîìàòèçèðîâàííîãî ìàøèíîñòðîåíèÿ (ÓÌÎ ÀÌ) â êà÷åñòâå ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ ïî íàïðàâëåíèþ ïîäãîòîâêè «Êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ ïðîèçâîäñòâ» ÌÎÑÊÂÀ «ÌÀØÈÍÎÑÒÐÎÅÍÈÅ» 2013 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) УДК 621.45(075.8) ББК 34.5 Л 12 Рецензенты: кафедра «Технология машиностроения» Уфимского государственного авиационного технического университета»; первый заместитель директора производства ОАО «НПО «САТУРН», канд. техн. наук. В. В. Клейменов Авторы: В.Ф. Безъязычный, В.В. Непомилуев, А.Н. Семенов, М.В. Тимофеев, В.Д. Корнеев, С.А. Волков, А.Н. Рябов, А.Н. Сутягин, Е.В. Шеховцева, Р.Н. Фоменко Л 12 Лабораторные и практические работы по технологии машиностроения: учеб. пособие / В. Ф. Безъязычный, В. В. Непомилуев, А. Н. Семенов, и др.; под общ. ред. В. Ф. Безъязычного. - М.: Машиностроение, 2013. - 600 с.: ил. ISBN 978-5-94275-697-0 В учебном пособии приведено содержание возможных лабораторных и практических работ по технологии машиностроения, в которых нашли отражение вопросы обеспечения и исследования точности обработки и качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей, а также вопросы технологического обеспечения эксплуатационных свойств деталей машин. Предназначено для студентов машиностроительных вузов, обучающихся по направлению «Конструкторско-техническое обеспечение машиностроительных производств». УДК 621. 45(075.8) ББК 34.5 ISBN 978-5-94275-697-0 © Авторы, 2013 © ООО «Издательство Машиностроение», 2013 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Содержание Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПР № 1. Базирование и базы в машиностроении. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. Содержание работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3. Варианты задач для выполнения практической работы. . . . . . . . . . . 31 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 ПР № 2. Технологические размерные цепи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 ПР № 3. Определение последовательности методов обработки поверхностей детали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2. Содержание работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5. Пример выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 7. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 ПР № 4. Исследование точности технологической операции механической обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2. Содержание работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3. Пример выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 4 СОДЕРЖАНИЕ 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 ПР № 5. Расчет технологических операционных размеров и припусков на обработку. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1. Общие положения по расчету технологических операционных размеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2. Содержание самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 4. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Приложение. Основные определения теории размерных цепей. . . . . 111 ПР № 6. Экономическая точность обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 2. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 3. Содержание самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 4. Пример расчета технологического допуска. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 ПР № 7. Расчетное определение параметров шероховатости при обработке поверхности лезвийным инструментом. . . . . . . . . . 143 1. Общие положения по расчетному определению параметров шероховатости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 2. Содержание самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 3. Задание для самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 7. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 ПР № 8. Расчетное определение глубины и степени наклепа в поверхностном слое детали при механической обработке. . . . . 154 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 2. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 4. Пример расчета глубины наклепа в поверхностном слое детали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5. Варианты заданий для выполнения практической работы. . . . . . . 169 5. Вопросы для самопроверки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 ПР № 9. Расчетное определение остаточных напряжений в поверхностном слое детали после механической обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 2. Последовательность выполнения практической работы. . . . . . . . . . 198 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) СОДЕРЖАНИЕ 3. Пример расчета остаточных напряжений в поверхностном слое детали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Варианты заданий для самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . 6. Вопросы для самопроверки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 199 200 200 202 203 ПР № 10. Технологичность конструкции изделия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 1. Основные теоретические положения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 2. Содержание работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 3. Примеры оценки технологичности конструкции изделия. . . . . . . . 220 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 5. Задачи для самостоятельного решения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 ПР № 11. Производственная технологичность деталей, узлов и машин. . . 244 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 2. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 3. Задания для выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 4. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 ПР № 12. Нормирование технологического процесса изготовления деталей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 2. Содержание задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 3. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 5. Пример выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 6. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 7. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 ПР № 13. Разработка технологических схем сборки узлов и машин. . . . . . 276 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 2. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 4. Сборочные чертежи узлов для самостоятельного выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 ПР № 14. Сборочные размерные цепи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 2. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 3. Пример выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 ПР № 15. Размерный анализ конструкций при сборке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 6 СОДЕРЖАНИЕ 2. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Пример расчетов допусков на основе ГОСТ 16320–80 (прямая задача) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 342 342 351 ПР № 16. Проектирование маршрутных технологических процессов сборки узлов и машин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 2. Порядок выполнения практического задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 4. Пример выполнения практического задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 4. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Приложение А. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Приложение Б. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365 Приложение В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Приложение Г. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Приложение Д. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 ПР № 17. Нормирование трудоемкости сборочных работ. . . . . . . . . . . . . . . . 370 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 2. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 4. Пример нормирования операций сборки редуктора. . . . . . . . . . . . . 374 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 ПР № 18. Исследование износостойкости обработанных поверхностей деталей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 1. Общие положения по исследованию износостойкости. . . . . . . . . . . 393 2. Содержание самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 4. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 ПР № 19. Влияние износостойких наноструктурированных покрытий на производительность лезвийной обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . 414 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 2. Задания для самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 3. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 4. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ЛР № 1. Исследование точности изготовления партии деталей. . . . . . . . . . 433 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 2. Используемые оборудование, приборы и инструменты. . . . . . . . . . 442 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) СОДЕРЖАНИЕ 3. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Пример применения статистического метода для оценки точности технологической операции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 443 446 452 452 453 ЛР № 2. Определение жесткости токарного станка производственным способом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 1. Основные сведения о жесткости технологической системы станок - приспособление - инструмент-заготовка (СПИЗ) . . . . . . 454 2. Оборудование, приборы, инструменты, применяемые при выполнении работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463 ЛР № 3. Влияние условий закрепления тонкостенных деталей на точность обработки при точении. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 1. Теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 ЛР № 4. Влияние размерного износа и температурных деформаций режущего инструмента на точность обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . 470 1. Общие сведения о размерном износе и температурных деформациях режущего инструмента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 2. Оборудование, приборы, инструменты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485 ЛР № 5. Влияние деформаций обрабатываемой заготовки на точность обработки на токарном станке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 1. Основные сведения о влиянии жесткости заготовки на точность обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 2. Оборудование, приборы, инструменты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 3. Порядок выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 ЛР № 6. Погрешность обработки, вызываемая неточностью изготовления спиральных сверл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 8 СОДЕРЖАНИЕ 1. Общие сведения о влиянии погрешностей инструмента на точность обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Оборудование, оснастка, инструменты, применяемые при выполнении работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Вопросы для самопроверки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 495 495 496 497 497 ЛР № 7. Изучение влияния параметров механической обработки на свойства и состояние поверхностного слоя. . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 ЛР № 8. Экспериментальное определение параметров шероховатости обработанной поверхности при обработке лезвийным инструментом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518 ЛР № 9. Исследование взаимосвязи шероховатости обработанной поверхности и модуля упругости материала в поверхностном слое детали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 ЛР №10. Исследование поверхностного слоя деталей методом измерения микротвердости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) СОДЕРЖАНИЕ 9 ЛР № 11. Ознакомление с оборудованием и методикой определения остаточных напряжений в поверхностном слое деталей после механической обработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 ЛР № 12. Исследование контактной жесткости поверхностей деталей подвергнутых механической обработке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 ЛР № 13. Исследование технологической наследственности при механической обработке деталей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567 2. Оборудование и материалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573 ЛР № 14. Исследование процесса виброабразивной обработки. . . . . . . . . . . 574 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574 2. Состав оборудования, необходимого для выполнения работы. . . . 582 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582 4. Содержание отчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584 ЛР № 15. Определение контактной прочности рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585 1. Основные теоретические сведения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585 2. Используемое оборудование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597 3. Последовательность выполнения работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597 4. Форма отчета по выполненной лабораторной работе. . . . . . . . . . . . 598 5. Контрольные вопросы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599 6. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Предисловие Без глубокого знания теоретических основ технологии изготовления деталей и изделия в целом, в частности газотурбинного двигателя, невозможны надлежащее руководство производством, правильное решение инженерных проблем. В машиностроительных вузах, в том числе и авиационного профиля, учебный курс «Технология машиностроения» и, в частности, «Технология производства авиационных двигателей», является одним из ведущих в ряде специальностей. Кроме лекционных занятий по этому учебному курсу проводятся лабораторные и практические занятия, которые способствуют более глубокому усвоению теоретических знаний. Однако, по мнению авторов, в настоящее время нет учебного пособия, где были бы систематизированы и обобщены методические пособия по выполнению как практических занятий, так и лабораторных работ по технологии машиностроения. Предлагаемое учебное пособие по практическим занятиям и лабораторным работам по учебной дисциплине «Технология машиностроения» является попыткой исключить этот недостаток, и авторы предлагают возможный и, на их взгляд, необходимый перечень таких работ. Авторы данного учебного пособия ограничились изложением методических указаний по выполнению лабораторных работ и практических занятий, относящихся к изучению теоретических основ технологии машиностроения, в частности, теории базирования и расчету размерных цепей при механической обработке и сборке, расчету операционных размеров при механической обработке, методам обеспечения и исследования точности обработки, а также качества поверхностного слоя деталей, что имеет очень важное значение в современном машиностроении. Авторы учебного пособия надеются, что оно будет полезно не только для преподавателей вузов и студентов, но и для работников машиностроительных предприятий. Авторский коллектив Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) П Р А К Т И Ч Е С К А Я Р А Б О Т А № 1 Базирование и базы в машиностроении Цель работы: ознакомление с правилами выбора базирующих поверхностей при механической обработке, условным обозначением опорных точек, правилами определения погрешностей базирования и закрепления. 1. Основные теоретические сведения Определение относительного положения детали в машине в процессе ее работы и изготовления является важнейшей задачей, решение которой влияет на качество деталей и машины в целом. Для ее решения существует теория базирования, исходные принципы и теоретические положения которой основаны на законах теоретической механики и регламентированы ГОСТ 21495-93 «Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения». Теоретическая механика рассматривает два состояния твердого тела: «покоя» и «движения». Эти понятия относительны, поэтому необходимо 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, то 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 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 14 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ Z 0 Х Y Рис. 1. Степени свободы абсолютно твердого тела скорость перемещения 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 линейных перемещения относительно трех взаимно-перпендикулярных координатных осей и 3 вращательных перемещения вокруг этих осей (рис. 1). Для того чтобы определить положение любого твердого тела в пространстве, необходимо и достаточно в выбранной системе координат наличие 6 геометрических связей, которые при соединении деталей превращаются в 6 опорных точек. Данное положение получило название «правило шести точек». Исходя из служебного назначения, отдельным деталям оставляют одну или более степеней свободы. Например, шпиндель токарного станка имеет одну степень свободы - вращение вокруг собственной оси. При обработке детали рассматривается положение детали в приспособлении, и деталь, как правило, лишается всех шести степеней свободы. Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Опорная точка - точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 15 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Z 6 5 4 0 X 3 1 Y 2 Рис. 2. Определение положения призматического тела Базой называется поверхность или выполняющее эту функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования. Комплект баз - совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия. Понимание геометрических связей 1-6 (рис. 2-4), каждая из которых определяет одну из координат, а следовательно, лишает одной степени свободы, имеет принципиальное значение для успешного решения вопросов базирования. Таким образом, положение детали определяется при помощи шести координат. Теоретически базирование детали (изделия и т.п.) связано с лишением ее шести степеней свободы при помощи шести геометрических связей, которые при соединении деталей превращаются в шесть опорных точек. 6 Z 4 3 0 X 2 5 Y 1 Рис. 3. Определение положения вала Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 16 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ Z 1 3 2 4 X 5 Y 6 Рис. 4. Определение положения диска Иногда нет надобности лишать заготовку всех степеней свободы, так как это усложняет конструкцию приспособления. Так, при фрезеровании шпоночной канавки на цилиндрическом валике угловое положение заготовки относительно оси X не фиксируется, заготовка установлена на пять точек (рис. 5). При обработке плоской детали по поверхности для обеспечения размера по толщине отпадает необходимость в фиксации положения детали в горизонтальной плоскости и относительно оси Z, и деталь установлена на три точки (рис. 6). Для размещения шести опорных точек необходимо наличие у детали трех поверхностей или заменяющего их сочетания, т.е. необходима координатная система. Z В Z 5 3 1 C Y 2 3 1,2 2 1 4 X Рис. 5. Установка заготовки с лишением пяти степеней свободы Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Y 3 Y X Рис. 6. Установка заготовки с лишением трех степеней свободы 17 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Схема базирования - схема расположения опорных точек на базах заготовки или изделия. При составлении схем базирования необходимо соблюдать следующие правила: 1. Все опорные точки на схеме базирования изображают условными обозначениями (рис. 7 и 8) и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек. В качестве примера на рис. 8 представлена схема базирования призматической детали. 2. При наложении в какой-либо проекции одной опорной точки на другую изображается одна точка и около нее проставляются номера совмещенных или совпавших точек (например, на рис. 8 точки 1 и 3, 4 и 5 на виде слева). 3. Число проекций заготовки или изделия на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о расположении опорных точек. 4. Если опорная точка невидима, условное обозначение ее представляется пунктирной линией (точки 1, 2, 3 на рис. 8). Базы классифицируют по назначению, лишаемым степеням свободы и характеру проявления (рис. 9). Конструкторская база - база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Основная база - конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице и используемая для определения ее положения в изделии. Вспомогательная база - конструкторская база, принадлежащая 10 5 60° 1 10 3 2 10 4 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 4,5 2 6 2 60o Рис. 7. Условное обозначение опорной точки 1,3 3 1 6 6 5 4 5 Рис. 8. Схема базирования призматической детали 18 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ Классификация баз По назначению По лишаемым степеням свободы По характеру проявления Установочная Скрытая Основная Направляющая Явная Вспомогательная Опорная Конструкторская Технологическая Двойная направляющая Измерительная Двойная опорная Рис. 9. Классификация баз данной детали или сборочной единице и используемая для определения положения присоединяемых деталей (сборочных единиц) относительно данной детали (сборочной единицы). Технологическая база - база, используемая для определения относительного положения заготовки (изделия) в процессе изготовления или ремонта. Измерительная база - база, используемая для определения относительного положения заготовки или детали и средств измерения. Основными и вспомогательными могут быть только конструкторские базы. В то же время основная конструкторская база может являться измерительной или технологической. Установочная база - база, лишающая заготовку (изделие) трех степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей. Например, на рис. 6 опорные точки 1, 2, 3 образуют установочную базирующую поверхность (установочную базу). Направляющая база - база, лишающая заготовку (изделие) двух степеней свободы: перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой. Например, опорные точки 4 и 5 на рис. 6 образуют направляющую базирующую поверхность (направляющую базу). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 19 Опорная база - база, лишающая заготовку (изделие) одной степени свободы: перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг этой оси. Например, опорная точка 6 на рис. 8 образует опорную базирующую поверхность (опорную базу). Двойная направляющая база - база, лишающая заготовку (изделие) четырех степеней свободы: перемещения вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей. Например, на рис. 3 опорные точки 1, 2, 3, 4 образуют двойную направляющую базирующую поверхность (двойную направляющую базу). Двойная опорная база - база, лишающая заготовку (изделие) двух степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей. Например, на рис. 4 опорные точки 4 и 5 образуют двойную опорную базирующую поверхность (двойную опорную базу). Явная база - база заготовки (изделия) в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пересечения рисок. Скрытая база - база заготовки или изделия в виде воображаемой плоскости, оси или точки. Полное и краткое наименование баз по нескольким классификационным признакам ведется в следующем порядке: по назначению, по лишаемым степеням свободы, по характеру проявления. Например, «технологическая направляющая скрытая база», «измерительная опорная явная база», «конструкторская основная установочная явная база» и т.д. При выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими правилами: 1. В качестве технологической базы желательно выбирать конструкторскую базу. 2. На первой операции технологическую базу следует выбирать с учетом решения одной из двух задач: равномерного распределения припуска между обрабатываемыми поверхностями детали или обеспечения размерной связи между поверхностями, подлежащими обработке и поверхностями необрабатываемыми. 3. В качестве установочной технологической базы следует выбирать поверхность, имеющую наибольшую протяженность в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. 4. В качестве направляющей технологической базы необходимо выбирать поверхность, имеющую наибольшую протяженность в одном направлении. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 20 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ 5. В качестве опорной технологической базы необходимо выбирать поверхность, имеющую наименьшие габариты. 6. Поверхности, которые будут использованы в качестве технологической базы в дальнейшем, должны быть обработаны на первой операции, желательно за один установ детали. Под принципом единства баз понимается использование одних и тех же поверхностей в качестве базирующих на подавляющем большинстве операций технологического процесса. Классическим примером использования принципа единства баз является обработка детали в центрах, при которой на всех операциях, кроме первой, используются одни и те же базы. Правила выбора баз и принцип единства баз часто противоречат друг другу. Например, при обработке детали в центрах выполняется принцип единства баз, но не соблюдается правило выбора баз (конструкторская база не совпадает с технологической). В результате вместо одного размера (диаметра) необходимо выдерживать два размера (два радиуса). В зависимости от конкретных условий выполняются соответствующие требования теории базирования. Смена баз - это преднамеренная или случайная замена одних баз другими с сохранением их принадлежности к конструкторским, технологическим или измерительным базам. Различают организованную и неорганизованную смену баз. Под организованной (преднамеренной) сменой баз понимается такая смена, при которой соблюдаются определенные правила (пересчет размеров, увязка старой и новой базы, и т.д.). Организованная смена баз является управляемой. Под неорганизованной (случайной) сменой баз понимается смена баз без соблюдения вышеперечисленных правил. Неорганизованная схема баз является неуправляемой. Каждая смена баз сопровождается появлением дополнительной погрешности, так как увеличивается число звеньев в размерной цепи, появляется звено, которое «связывает» вновь избранную базу с предыдущей. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы все поверхности заготовки обрабатывались от одних и тех же технологических баз, то есть соблюдался принцип единства баз. Погрешность базирования - отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 21 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Погрешность базирования можно представить как разность между предельными положениями проекций измерительной базы на направление выполняемого размера. Так, для схемы на рис. 10, а при установке заготовки на плоскость погрешность базирования для размера А б А=0, так как поверхность 1 является для этого размера одновременно и установочной, и измерительной базой. Аналогично для размера Е погрешность базирования б E = 0. Для размера В установочной базой является поверхность 1, а измерительной - поверхность 2. Погрешность базирования б E в этом случае равна 2ТС, т.е. полю допуска на размер С. При установке на охватываемый или охватывающий установочный элемент к погрешности базирования, определяемой предыдущим способом, следует прибавить проекцию смещения измерительной базы на направление выполняемого размера в результате зазора между установочной базой и установочными элементом приспособления (рис. 10, б). При установке детали без зазора погрешность базирования для размера А равна половине допуска на диаметральный размер заготовки, т.е. б А=TD, а для размера В б B = 0. При наличии зазора между отверстием заготовки и установочным элементом, равного /2, погрешность базирования для размера А б А=TD+, а для размера В погрешность базирования б B = . Для уменьшения погрешности базирования следует стремиться к совмещению установочных и измерительных баз, а также уменьшению или устранению зазоров при посадке заготовки на установочные элементы. Погрешность базирования определяется расчетом, а также в зависимости от схемы базирования может быть определена по табл. 1. B 2 Δ 2 A A B C±TC Q E D±TD 1 а) б) Рис. 10. Схемы к определению погрешности базирования: Q - сила зажима Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Базирование По двум плоским поверхностям Обработка уступа По наружной цилиндрической поверхности В призме при обработке плоской поверхности паза То же, при = 90 Схема 1 2 3 D А К В H3 H2 2α 2α β Е α Схема установки H1 D 1 0,5TD 1 sin Н2 1 sin 1 0,5TD 1 sin Н1 0,5TD sin 0,5TD sin Н3 Н3 sin 0,5TD 1 sin sin 0,5TD 1 при = 0… sin sin 0,5TD 1 при = …90 sin 0 Th tg при 90 0 при = 90 ТН ТЕ Погрешность базирования б Н2 Н1 С К В Выдерживаемый размер А 1. Погрешность базирования при установке заготовок в приспособлениях C H3 h Н H2 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) H1 22 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ То же, при = 0 В призме при обработке плоской поверхности или паза То же, при 2 = 180 и зажиме призмой То же, но призма выполнена со сферическими опорами 5 6 7 D D H1 H2 H3 D l D 2α H H2 H2 L H1 H1 H3 H1 H2 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 4 A r 0,5Dmin 0,5TD 2 0,5L2 r 0,5Dmin 2 0,25L2 , A где L - расстояние между центрами опор; r - радиус сферической опоры; Dmin - линейный размер заготовки Н3 A + 0,5TD Н2 0 Н1 A – 0,5TD TD Н2 Н1 0 Н1 0,5TD 0,5TD l Н3 0 Н3 TD 0,5TD Н2 Н2 0,5TD Н1 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 23 В призме при сверлении отверстий по кондуктору То же, при 2 = 180 и зажиме призмой То же, но при использовании самоцентрирующихся призм По отверстию На палец установочный цилиндрический (оправку) с зазором при обработке плоской поверхности или паза 8 9 10 11 D D H2 H1 2α h Х h Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) D H3 H4 1 при h = 0,5D sin 0,5TD + 2e + TD + Td + 2 2e + TD + Td + 2 Н 1; Н 2 Н3 TD + Td + 2 0 X Н4 0,5TD при любом h 1 0,5TD 1 при h 0,5D sin Продолжение табл. 1 24 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ На палец (оправку) с зазором. Торец заготовки не перпендикулярен оси базового отверстия То же, но с односторонним прижатием заготовки 14 16 На палец (оправку) без зазора. Торец заготовки неперпендикулярен оси базового отверстия На палец (оправку) с натягом или на разжимную оправку 13 15 То же, но с односторонним прижатием заготовки H2 H1 α α γ L L l H3 H2 H2 H1 r H3 H4 H4 H1 D H2 L1 H1 D Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 12 0,5TD + 2e 2e 0 0,5TD + 2e + Td1 + Td + 2 – – 2L tg 0,5TD + 2e + 0,5Td + 2L tg Н 1; Н 2 Н3 Н4 Н 1; Н 2 Н 1; Н 2 TL + 2r tg 0,5TD + 0,5Td Н4 L1 2e + 0,5TD + 0,5Td 0,5TD + 2e + 0,5Td Н3 Н 1; Н 2 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 25 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) То же, но с использованием плавающего переднего центра По двум отверстиям На пальцах при обработке верхней поверхности 18 19 h2 l1 L2 L 4 L1 L3 L L L 2 L4 L 1 L3 d l D 0 TL 0 2 + TD + Td 2l l (2 TD Td) 1 l L1 L 2; L 3; L 4 h1 h2 и = Td/tg L 2; L 3 L4 TL + и L1 Окончание табл. 1 и, мм Наибольший диаметр центрового отверстия, мм 0,11 1; 2; 2,5 0,14 4; 5; 6 0,18 7; 5; 10 0,21 12,5; 15 0,25 20; 30 Примечания: 1. На схемах 11-19: Н3 - размер от обрабатываемой поверхности до оси наружной поверхности; Н4 - то же, до оси отверстия; е - эксцентриситет наружной поверхности относительно отверстия; TD - допуск на диаметр отверстия; Td - допуск на диаметр пальца; - минимальный радиальный зазор посадки заготовки на палец; TL - допуск на длину заготовки. 2. Погрешность базирования в схемах 11-16 включает погрешность приспособления пр. 3. На схеме 17: Td - допуск на диаметр центрового отверстия; - половина угла центрового отверстия; и - погрешность глубины центрового отверстия (просадка центра). При угле центра 2 = 60 просадку центров и можно принимать следующим образом: По центровым гнездам На жесткий передний центр 17 h1 26 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ 27 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Закрепление - приложение сил и пар сил (моментов) к заготовке или изделию с целью обеспечения постоянства положения, достигнутого при базировании. Погрешность закрепления - отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия под действием сил закрепления. Погрешностью закрепления называется расстояние между предельными положениями проекции измерительной базы на направление выполняемого размера в результате приложения к обрабатываемой заготовке силы зажима. Для партии обрабатываемых деталей погрешность закрепления может быть сведена к нулю, если смещение измерительной базы хотя и велико, но постоянно. В этом случае координата середины поля рассеивания получаемых размеров может быть изменена настройкой станка. Однако в связи с колебанием сил зажима при переходе от одной детали к другой, неоднородностью качества поверхности, на которую устанавливается заготовка и с упругими отжатиями узлов приспособления неизбежны колебания величин осадки измерительной базы. Погрешности закрепления зависят от конструкции приспособления, размеров и конфигурации заготовки, от величины сил зажима и других факторов и могут быть определены расчетом для типовых приспособлений. Смещение вследствие контактных деформаций стыка заготовка-опоры приспособления вычисляют по эмпирическим зависимостям типа з= CQn, где С и n - коэффициенты, характеризующие условия контакта, материал и твердость поверхности заготовок, используемой в качестве баз (значения С и n приведены в табл. 2); Q - сила, действующая на опору. Погрешность закрепления 2 2 C nQ з СQ n cos , C Q – – где C и Q - средние значения параметров; - угол между направлением выдерживаемого размера и направлением наибольшего смещения; С и Q - предельное рассеяние значений С и Q. Учитывая при расчетах только колебания твердости материала заготовок HВ и параметра шероховатости поверхности Rz заго- Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 28 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ товок, используемой в качестве базы, значение С определяют по формуле С (KНВ рНВ р1 НВ)2 (K Rz Rz)2 . Коэффициенты KНВ и KRz определяют по табл. 2. При установке на штыри и пластины принимают р = 1; при установке на призму р = –1. Составляющая и характеризует износ установочных элементов приспособления. Величина износа зависит от программы выпуска изделий (времени работы приспособления), их конструкции, размеров установочных элементов, материала и массы заготовки, состояния ее базовой поверхности, а также условий установки заготовки в приспособление и ее снятия. Больше всего изнашиваются постоянные и регулируемые опоры, у которых контакт с заготовкой осуществляется по малым площадкам. Сильно изнашиваются боковые поверхности призм, контактирующие с заготовкой по узкой площадке. Менее интенсивно изнашиваются опорные пластины и круглые пальцы. При контакте с необработанными поверхностями заготовок со следами окалины и формовочного песка опоры приспособлений изнашиваются сильнее, чем при контакте с обработанными поверхностями. Скорость изнашивания возрастает с увеличением массы заготовки и сдвига по опорам при ее установке в приспособлении. Изнашивание неравномерно во времени и носит местный характер. Опорные пластины больше изнашиваются в середине и с одного края, а пальцы - со стороны установки заготовки. Изнашивание опор с малой поверхностью контакта с заготовкой протекает сначала быстро, а затем замедляется. Изнашивание опор с развитой несущей поверхностью протекает более равномерно. Величина износа, мкм, для поверхности: – с малой поверхностью контакта и = 1Nn; – с развитой несущей способностью и = 2N, где N - число контактов заготовки с опорой; 1, 2 - постоянные (табл. 3); n = 0,5 (приближенно). Большие значения 1 и 2 выбирают для тяжелых условий работы опор по нагрузке, пути сдвига, времени неподвижного контакта и абразивному воздействию заготовки. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Опора с плоской головкой по ГОСТ 13440-68 Опора с насеченной головкой по ГОСТ 13440-68 Опора со сферической головкой по ГОСТ 13440-68 Типы опоры H Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) H D Q D Q r =D 0 0,004 Сталь 0 Сталь Чугун 0 Чугун 0 Сталь Q D KRz Материал заготовки Эскиз –0,0016 –0,0008 –0,004 –0,008 –0,003 KHB Q 1 з [(K Rz Rz KHB HB) C1 ] m 19,8 F n C1 0,40+0,012 F 1,76 – 0,03D 0,38+0,034D 2,70+9,23/r 0,67+6,23/r Установка на постоянные опоры и опорные пластины 2. Погрешность закрепления при установке заготовки в приспособление 0,7 0,6 0,6 0,6 0,8 n 0,7 0 0 0 0 m 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 29 H Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 0,016 Чугун – 0,005 15 n –0,0045 KHB K Q з K Rz Rz HB C1 HB 19,6 l Установка на призму КRz Материал заготовки 0,086 + 8,4/Dзаг 0,776 + 0,053F C1 0,7 0,6 n 1 15,7 12,1 Направление смещения Радиальное Осевое 8,6 11,8 4 6,6 4,1 8,6 5,8 2,5 2,9 3,8 5 2,5 3,2 6 2,2 2,9 7,5 1,6 2,1 10 1,3 1,7 12,5 1,1 1,4 15 Коэффициент С при диаметре центрового гнезда, мм 2 0,7 30 0,8 0,55 1,0 20 – 0,6 m Обозначения: НВ - твердость материала заготовки по Бринеллю; Q - сила, действующая по нормали к опоре, Н; F - площадь контакта опоры с заготовкой, см2; l - длина образующей, по которой происходит контакт, см; Rz - параметр шероховатости поверхности заготовки, мкм; Р - составляющая силы резания, в направлении которой определяют смещение, Н; r - радиус сферической головки, мм; L - длина пластины. P1 P2 Эскиз стыка Установка заготовки из стали 45 на центры при давлении в месте контакта не более 8000 кПа з С(P 9,8)0,5 2α Q L Пластины опорные по ГОСТ 4743-68 Призма с углом 2 = 90 Эскиз Типы опоры H B Окончание табл. 2 30 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ 3. ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ 31 3. Значения коэффициентов β1 и β2 1 (малая поверхность контакта) Вид опоры Со сферической головкой Вид опор 2 (развитая несущая способность) 0,5 ... 2 С плоской головкой 0,4 ... 0,8 С рифленой головкой 0,6 ... 2,5 Пластины опорные 0,002 ... 0,004 Призмы 0,3 ... 0,8 Пальцы цилиндрические 0,001 ... 0,002 Пальцы ромбические 0,2 ... 0,6 Установка - совместное рассмотрение процесса базирования и закрепления. 2. Содержание работы По заданному варианту задания предложить схему базирования и закрепления заготовки, а также определить погрешность базирования и закрепления при обеспечении размера, используя теоретические положения и формулы табл. 1 и 2. 3. Варианты задач для выполнения практической работы Задача 1. Предложить схему базирования и закрепления при одновременном сверлении четырех отверстий в заготовке, расположенных друг к другу под углом 90о, определить погрешность A ∅D 2D 2D A Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) ∅2D ∅d 32 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ A базирования и закрепления при обеспечении размера. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Задача 2. В заготовке корпусной детали обрабатывается плоскость основания с обеспечением размера А. Требуется предложить схему базирования и закрепления при обработке указанной поверхности и рассчитать погрешность базирования и закрепления. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Задача 3. Предложить схему базирования и закрепления при последовательной обработке семи отверстий, равномерно расположенных в заготовке типа крышки, и рассчитать погрешность базирования и закрепления при обеспечении размера D. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅2D D ∅d Задача 4. Предложить схему базирования и закрепления при фрезеровании в заготовке паза с обеспечением размеров А, Б и рассчитать погрешность базирования и закрепления. Пазы шириной 2А и 2В имеют одну и ту же плоскость симметрии. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. B A A D Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) С Б B 3. ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ 33 Задача 5. Предложить схему базирования и закрепления при выполнении операции фрезерования лыски с обеспечением размеров А, Б, В и угла . Определить погрешность базирования и закрепления заготовки. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. А Г– Г Г В Б α Г Задача 6. Предложить схему базирования и закрепления при выполнении фрезерной операции с обеспечением размеров А, Б, В и угла . Известно соотношение 2А/D = 16. Определить погрешность базирования и закрепления заготовки. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. A Г Г– Г ∅D В α Б 2A Г Задача 7. Предложить схему базирования и закрепления при обработке отверстия d в заготовке с обеспечением координаты L/2 и угла . Отношение L/D = 13. Определить погрешности базирования и закрепления. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅d α ∅D A L/2 A L Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) A− A 34 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ Задача 8. Предложить схему базирования и закрепления при обработке отверстия d, расположенного на расстоянии Б от торца под углом к лыске . Определить погрешность базирования и закрепления при обеспечении размера Б. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅d α В–B ∅D В Б В Задача 9. Предложить схему базирования и закрепления при выполнении операции фрезерования лыски с обеспечением размеров А, Б, В и угла . Определить погрешность базирования и закрепления обеспечиваемых размеров. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Г А Г−Г α ∅D В Б Г Задача 10. В заготовке детали типа вал обрабатывается отверстие d, расположенное на расстоянии L от торца и под углом к оси отверстия, ранее обработанного. Предложить схему базирования и закрепления. Определить погрешность базирования и закрепления при обработке отверстия. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. L A ∅d A Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) A− A α 35 3. ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ Задача 11. В заготовке детали типа вал обрабатывается отверстие d, которое должно быть расположено на расстоянии L от другого отверстия и под углом к нему. Предложить схему базирования и закрепления. Определить погрешность базирования и закрепления при обработке отверстия. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. A ∅d L A−A α A Задача 12. В заготовке обрабатывается отверстие d с координатой L и углом по отношению к другому отверстию. Предложить схему базирования и закрепления. Определить погрешность базирования и закрепления. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. A ∅d L A− A α A Задача 13. Предложить схему базирования и закрепления при обработке паза с обеспечением размеров А, Б, В и угла . ОпредеГ B ∅D Г−Г Б A Г Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) α 36 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ лить погрешность базирования заготовки и закрепления. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Задача 14. Предложить схему базирования и закрепления при обработке отверстия d, расположенного на расстоянии Б от торца под углом к лыске . Определить погрешность базирования и закрепления заготовки. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. B B –B α ∅D ∅d Б B Задача 15. Предложить схему базирования и закрепления при обработке отверстия d с обеспечением размера А. Определить погрешность базирования и закрепления заготовки. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅D ∅d A Задача 16. Предложить схемы базирования и закрепления при выполнении операции фрезерования паза в заготовке с обеспечением размеров А, Б, В. Определить погрешность базирования и закрепления заготовки. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) ∅D Б В A 37 3. ВАРИАНТЫ ЗАДАЧ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ Б Задача 17. В заготовке типа трубы необходимо фрезерованием получить паз с обеспечением размеров А и Б. Предложить схемы базирования и закрепления. Определить погрешность базирования и закрепления при обеспечении указанных размеров. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. А Задача 18. Предложить схему базирования и закрепления при обработке отверстия d в заготовке корпусной детали. Определить погрешность базирования и закрепления при обеспечении размеров С и Д. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Д ∅d Б А С Задача 19. В заготовке типа крышки с помощью кондуктора должны быть обработаны 2 отверстия d и выдержаны координаты А и Б. Предложить схемы базирования и закрепления детали при обработке отверстий и определить погрешность базирования и закрепления. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅d 2 отв. Б R A Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 38 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ Задача 20. Предложить схемы базирования и закрепления заготовки для выполнения операции фрезерования лыски с обеспечением размера А. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅D A ∅d1 ∅d Задача 21. Предложить схемы базирования и закрепления заготовки для выполнения операции фрезерования лыски с обеспечением размера А. Определить погрешность базирования и закрепления детали. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Б A ∅D ∅d Задача 22. В заготовке типа стакан должны быть последовательно просверлены пять равнорасположенных отверстий d на расA ∅d L Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 39 стоянии А от торца. Предложить схемы базирования и закрепления при выполнении операции. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. Задача 23. В заготовке типа стакан должны быть последовательно просверлены три равнорасположенных отверстия d на расстоянии А от дна заготовки. Предложить схемы базирования и закрепления при выполнении операции. Определить погрешности базирования и закрепления. Допуски на необходимые размеры задать самостоятельно. ∅d А L 4. Содержание отчета Отчет должен быть выполнен в соответствии с требованиями по оформлению учебных работ и содержать: наименование работы и ее цель; содержание задачи и эскиз заготовки; схему базирования и закрепления; расчет погрешности базирования; расчет погрешности закрепления; выводы по работе. В процессе сдачи отчета о выполненной работе студент должен дать ответы на заданные преподавателем вопросы по результатам работы и приведенным в разд. 1 теоретическим сведениям. 5. Контрольные вопросы 1. Дайте определение понятиям «базирование» и «базы». 2. Приведите классификацию баз. 3. Какими положениями следует руководствоваться при выборе баз? Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 40 ПР № 1. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ 4. В чем заключается принцип единства баз? 5. Дайте определение понятию «погрешность базирования». 6. Дайте определение понятию «погрешность закрепления». 7. Приведите пример расчетного определения погрешности базирования. 6. Список литературы 1. ГОСТ 21495–93. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. 2. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х т. Т.2 / А.М. Дальский, А.Г. Суслов, А.Г. Косилова и др.; под. ред. А. М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2001. 912 с. 3. Корсаков В.С. Точность механической обработки. М.: Машиностроение, 1961. 380 с. 4. Нестеренко Л.М., Аверьянов М.Н. Технологическая оснастка. Учебное пособие. Рыбинск: РГАТА, 2004. 68 с. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) П Р А К Т И Ч Е С К А Я Р А Б О Т А № 2 Технологические размерные цепи Цель работы: изучение основных понятий о технологических размерных цепях, правил расчета операционных и настроечных размеров. 1. Основные теоретические сведения Процесс первоначального установления требуемой точности относительного движения и положения исполнительных поверхностей инструмента и оборудования или приспособления с целью получения требуемой точности обрабатываемых деталей называется настройкой (наладкой) технологической системы. Задачами настройки являются получение требуемой точности обрабатываемых деталей и получение возможно большего количества годных деталей, обработанных с одной настройки. При настройке может применяться любой из пяти методов достижения заданной точности замыкающего звена размерной цепи, которая формируется между элементами технологической системы. К пяти методам достижения заданной точности замыкающих звеньев относятся: метод полной взаимозаменяемости, метод неполной взаимозаменяемости, метод групповой взаимозаменяемости, метод пригонки, метод регулирования. В данной практической работе будет использоваться метод полной взаимозаменяемости . На рис. 1, а представлен чертеж детали (ступенчатый вал), чертежные размеры которой (L, М, С) проставлены в соответствии с ее Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 42 ПР № 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ L С М a) 1 ВΔ В1 5 ΣВ i Размерная цепь В технологической системы б) Размерная цепь Б технологической системы А 2 =В Δ Σ Бi Б Δ =А 1 А Δ =С в) Размерная цепь Г технологической системы Н1 =АΔ НΔ = М ΣГi Н2 = Г Δ г) Рис. 1. Схемы размерных цепей технологических систем: а - чертеж детали; б - операция I; в - операция II; г - операция III служебным назначением. Числовые значения размеров для различных вариантов заданий приведены в табл. 1. В качестве заготовки выбрана штамповка. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 43 Рассмотрим технологический процесс изготовления вала. Операция I - подрезка торцев и зацентровка заготовки на фрезерно-центровальном станке (рис. 1, б). Заготовка базируется двумя парами самоцентрирующих призм. В результате подрезки торцев образуются размеры: В1 - от опорной базы 5 до левой фрезы и В - размер между фрезами, который соответствует чертежному размеру L. Операция II - токарная обработка заготовки с одной стороны (рис. 1, в). Операция III - токарная обработка заготовки с другой стороны (рис. 1, г). При токарной обработке заготовку базируют в центрах, причем передний центр - «плавающий», что исключает влияние глубины зацентровки на точность длинновых размеров. Крутящий момент передается за счет рифленой опорной поверхности переднего центра. На операции II получается размер Б, а на операции III - размер Г, которые являются замыкающими звеньями соответствующих размерных цепей технологической системы: станок - приспособление - инструмент - заготовка (деталь). Для уточнения понятия «замыкающее звено» необходимо дать определение «размерная цепь». Размерная цепь представляет собой совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно используемых при решении поставленной задачи . При проектировании изделия назначаются размеры деталей, обеспечивающие их функционирование, которые образуют конструкторские размерные цепи. При изготовлении деталей между элементами технологической системы возникают размерные связи, которые создают технологические размерные цепи. С целью обеспечения заданной точности изделий или деталей выполняют расчет размерных цепей. Размеры, которые являются исходными при постановке задачи расчета и получаются последними в результате выполнения сборки или механической обработки, называются замыкающими звеньями размерных цепей. Для обеспечения заданной точности деталей при изготовлении необходимо для каждой операции рассчитать технологические размеры, которые называются операционными. При автоматическом Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 44 ПР № 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ получении размеров, что достигается с помощью предварительной настройки оборудования, операционные размеры будут являться замыкающими звеньями или технологических, или конструкторских размерных цепей. Последние возникают в том случае, если операционные и чертежные размеры детали совпадают. Например, на операции I замыкающий размер технологической системы B (размерная цепь В) равен чертежному размеру L. На операции II чертежный размер С, равный А, получается как разница между А2 и А1. На операции III чертежный размер М получается в результате вычитания из операционного размера Г размера Н1. На размер М влияют точность выполнения операционного размера Г и точность размера А (Н1) (операция II). Настройка для автоматического получения размеров детали производится путем регламентации расстояния между технологическими базами и положением режущего инструмента. Операционные размеры, на основе которых определяют настроечные размеры, должны обеспечивать «автоматическое» получение всех чертежных размеров, несмотря на то, что из-за промежуточных операций и смены баз они непосредственно не участвуют в процессе настройки. Они являются исходными звеньями, по которым после пересчета размеров и допусков осуществляется настройка оборудования. В операции III размером, регламентирующим расстояние между технологической базой и положением режущего инструмента, является размер Г технологической цепи Г. Поскольку данная операция является последней и окончательно формирует конструкторские размеры, то в ней появляется дополнительная размерная цепь Н, являющаяся связующей между конструкторской и технологической размерными системами. В результате чертежный размер М = Н обеспечивает размерная цепь Н: Н Н2 Н 1 Н2 Г Н Г Н1 . (1) Чертежный размер С обеспечивает размерная цепь А (операция II). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 45 С А А А2 А1 А1 Б А А2 Б . (2) Размер L на операции I обеспечивается непосредственно, без использования промежуточных размерных цепей, поскольку отсутствуют составляющие звенья. Таким образом, даже для решения вышеприведенной задачи необходимо настроить с заданной точностью технологическую систему станок - приспособление - инструмент - заготовка (СПИЗ) на автоматическое получение операционных размеров, что приведет, в конечном счете, к изготовлению детали по чертежу. Другой, не менее важной, частью результата настройки технологического оборудования является возможность получения максимального количества годных деталей до следующей подналадки. Известно, что при обработке деталей методом автоматического получения размеров в пределах статистически значимого множества будет наблюдаться их рассеивание, которое обусловлено действием систематических (т.е. изменяющихся по определенному закону) и случайных факторов. Основную причину появления систематической погрешности будем считать известной - износ инструмента. Для компенсации этого фактора можно сместить центр поля рассеяния настроечного размера. Точечные диаграммы распределения размеров деталей при различных значениях настроечных размеров приведены на рис. 2, из которого видно, что отклонение размера детали от номинальной величины зависит от систематически действующего фактора с, изменяющегося по определенному закону. Настройка на размер Арн позволяет полностью использовать поле допуска ТА с учетом величины поля рассеяния т и, следовательно, обработать максимальное число деталей до появления недопустимого износа инструмента. При действии неизвестных систематических погрешностей в качестве настроечного размера следует использовать его среднее значение Аср (рис. 2, б, в). Аср Арн Анб Анм, 2 где Анб и Анм - наибольший и наименьший размеры деталей. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) (3) 46 ПР № 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ A′′рн Δωс Aнм A′рн Aср Aнб TA ωт Размер детали N1 а) N2 б) Номер детали в) Рис. 2. Рассеяние фактических размеров деталей в процессе механической обработки Такое решение уменьшает используемое поле допуска в два раза, увеличивает число поднастроек и снижает производительность обработки деталей. Для повышения точности настройки и обработки деталей на настроечные размеры в производстве назначают технологический допуск, величина которого составляет 1/10 поля расчетного допуска на операционный размер и имеет симметричные отклонения. С целью укрепления теоретических знаний после выполнения первой части работы (расчета операционных размеров) следует определить настроечные размеры, условно считая, что закон действия систематических погрешностей неизвестен. 2. Последовательность выполнения работы 1. Получить от преподавателя индивидуальный вариант задания (табл. 1). 2. Построить операционные эскизы обработки детали с соблюдением пропорций между элементами детали и выявить размерные взаимосвязи для каждой схемы (рис. 1). Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 47 2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 3. Выполнить расчет технологических размерных цепей с определением операционных размеров В, Б, Г и допустимых отклонений. 4. Осуществить проверку правильности расчета операционных размеров, т.е. решить обратную задачу: зная операционные размеры, определить чертежные и сделать соответствующий вывод о правильности расчетов. 5. Рассчитать настроечные размеры для каждой из трех операций. 6. Ответить на контрольные вопросы. 7. Оформить отчет о проделанной работе. 1. Варианты заданий к рис. 1 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Чертежный размер Вариант данных L М С 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 140–0,5 150–0,3 180–0,4 160–0,6 150–0,4 120–0,3 160–0,4 100–0,3 120–0,4 110–0,3 115–0,15 125–0,5 165–0,4 170–0,4 155–0,4 160–0,3 140–0,6 180–0,5 200–0,6 220–0,7 180–0,6 140–0,3 160–0,4 170–0,3 130–0,4 50–0,1 60–0,2 70–0,3 80–0,2 70–0,5 60–0,41 40–0,3 30–0,1 40–0,2 50–0,3 60–0,2 70–0,3 60–0,4 35–0,3 55–0,3 40–0,4 70–0,4 80–0,4 90–0,5 100–0,6 100–0,6 60–0,3 50–0,4 35–0,2 40–0,3 60+0,3 40+0,3 60+0,4 70+0,3 30+0,2 40+0,3 20+0,3 40+0,6 60+0,3 35+0,3 30+0,2 40+0,2 35+0,2 45+0,2 40+0,3 60+0,4 50+0,5 40+0,3 60+0,3 70+0,3 70+0,5 40+0,4 20+0,3 70+0,4 60+0,3 48 ПР № 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ 3. Содержание отчета Отчет должен быть выполнен в соответствии с требованиями по оформлению учебных работ и содержать: наименование работы и ее цель; операционные эскизы обработки детали с размерными взаимосвязями; расчет технологических размерных цепей; проверку правильности расчета размерных цепей; расчет настроечных размеров для каждой из трех операций; выводы по работе. В процессе сдачи отчета студент должен дать ответы на заданные преподавателем вопросы по результатам работы и приведенным в разд. 1 теоретическим сведениям. 4. Контрольные вопросы 1. Зачем требуется определять операционные размеры? 2. Кто отвечает за выполнение (расчет) чертежных размеров? 3. Как разделить сферу ответственности технолога и рабочегостаночника при механической обработке деталей? 4. Почему возникает необходимость уменьшения поля допуска на чертежные размеры при определении настроечных размеров? 5. Назовите правила выбора баз и их влияние на технологические размерные цепи? 6. Что называется настройкой технологической системы? 7. Каковы основные задачи технологической настройки оборудования? 8. Как описать физический смысл схем настройки и образующихся технологических размерных цепей? 9. Как оценить влияние способа простановки размеров детали на формирование размерных взаимосвязей в технологической системе? 11. Какие примеры случайных и систематических погрешностей процесса механической обработки можно привести? Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49 5. Список литературы 1. ГОСТ 16319–80. Цепи размерные. Основные положения. Термины, обозначения и определения. М.: Изд-во стандартов, 1980. 29 с. 2. РД 50-635–87. Методические указания. Цепи размерные. Основные понятия. Методы расчета линейных и угловых цепей. М.: Изд-во стандартов, 1987. 46 с. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) П Р А К Т И Ч Е С К А Я Р А Б О Т А № 3 Определение последовательности методов обработки поверхностей детали Цель работы: приобретение практических знаний по методике проектирования технологического процесса изготовления детали на основе выбора методов обработки по каждой поверхности детали. 1. Основные теоретические сведения Производственный процесс - процесс превращения сырья (предмета природы) в полезное для человека изделие. Под производственным процессом понимается совокупность всех этапов, которые проходит исходный продукт по пути превращения в готовую машину (получение заготовок, механическая обработка, термическая обработка, химико-термическая обработка, контроль, транспортировка, хранение, сборка и т.д.). Технологический процесс, осуществляемый на машиностроительном заводе, является частью общего производственного процесса. Технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предметов производства. Технологическая операция (операция) - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Переход - законченная часть операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных режимах и установке заготовки. Технологические процессы по уровню обобщения делятся на два вида: единичный и типовой. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 51 Единичный технологический процесс применим только для изготовления одного конкретного изделия; процесс для изготовления или ремонта изделия (детали) одного наименования, типоразмера и исполнения. К преимуществам единичного технологического процесса относятся: возможность учета всех особенностей данного изделия и конкретных производственных условий, многовариантность принимаемых решений. Основным недостатком единичного технологического процесса являются большие затраты времени и труда. Типовой технологический процесс применяется для изготовления группы схожих изделий. Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций для группы изделий (деталей) с общими конструктивными признаками. В основе типовой технологии лежит классификация изделий на классы - подклассы - группы - подгруппы - типы. Из группы конструктивно подобных изделий (деталей) выбирается типовой представитель, обладающий наибольшей совокупностью свойств изделий (деталей). В данной работе будут рассматриваться основные правила, которым желательно следовать при разработке технологических процессов изготовления деталей, причем основной упор сделан на правила назначения набора методов обработки поверхностей и последовательности их выполнения. Технологический процесс изготовления детали рекомендуется разрабатывать в следующей последовательности (возможны исключения). 1. Изучить по чертежу служебное назначение детали и проанализировать его соответствие техническим требованиям и нормам точности. 2. Выявить число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени по неизменяемому чертежу, наметить тип и форму организации производственного процесса изготовления деталей. 3. Выбрать полуфабрикат, из которого должна быть изготовлена деталь. 4. Выбрать метод получения заготовки, если неэкономично или физически невозможно изготавливать деталь непосредственно из полуфабриката. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 52 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 5. Выбрать методы обработки поверхностей заготовки и установить число переходов по обработке каждой поверхности, исходя из требований к качеству детали. 6. Установить последовательность обработки поверхностей заготовки. 7. Обосновать выбор технологических баз. 8. Сформировать операции из методов обработки и выбрать оборудование для их осуществления. 9. Подобрать необходимую технологическую оснастку для выполнения каждой операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый вид оснастки (приспособления для установки заготовки и режущего инструмента, режущий инструмент, измерительный инструмент и пр.). 10. Рассчитать припуски и установить межпереходные размеры и допуски на отклонения всех показателей точности детали. 11. Оформить чертеж заготовки. 12. Выбрать режимы обработки, обеспечивающие требуемое качество детали и производительность. 13. Выполнить нормирование технологического процесса изготовления детали. 14. Проработать другие варианты технологического процесса изготовления детали, рассчитать их себестоимость и выбрать наиболее экономичный вариант. 15. Оформить технологическую документацию. 16. Разработать технические задания на конструирование нестандартного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента. Подробнее остановимся на выборе методов обработки поверхностей детали и последующей компоновки из них технологических операций. Задачей данной практической работы является создание плана обработки поверхностей детали и выбор таких методов и средств обработки ее поверхностей, которые позволили бы экономичным путем превратить заготовку в деталь и обеспечить при этом требуемое качество по всем показателям. Выявление необходимого набора методов обработки по каждой поверхности детали относится к многовариантным задачам и предшествует этапу проектирования маршрутного технологического Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 53 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ТА заг Заготовка (поверхность Азаг) ω А заг Предшествующий метод обработки поверхности А (3-й переход) ω А3 ≤ ТА дет Деталь (поверхность Адет) ТА1 = ТА дет ТА3 ωА 1 Предшествующий метод обработки поверхности А (2-й переход) ωА2 Финишный метод обработки поверхности А (1-й переход) ТА 2 Рис. 1. Схема определения необходимого числа переходов (методов обработки) по обработке поверхности А детали: - процесс проектирования; - процесс изготовления; А - обозначение поверхности; ТАзаг, ТА3, ТА2, ТА1, ТАдет - допуски на поверхность заготовки после выполнения третьего, второго, первого переходов, допуск на поверхность детали соответственно; Aзаг, A1, A2 , A3 - поля рассеяния погрешностей заготовки после первой, второй, третьей технологической операции соответственно процесса изготовления детали. На выбор методов обработки и необходимого количества переходов влияют следующие факторы. 1. Требования к качеству, которым должна отвечать готовая деталь. 2. Качество заготовки. 3. Количество деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени по неизменяемому чертежу. 4. Технико-экономические показатели, характеризующие каждый метод обработки. При выборе методов обработки и формировании технологических операций рекомендуется в основном придерживаться следующей последовательности (рис. 1). 1. Анализ служебного назначения поверхностей детали; выявление основных и вспомогательных базирующих поверхностей, свободных поверхностей. 2. Изучение технических требований к поверхностям детали: точность размера, точность относительного расположения поверхностей, макрогеометрия, микрогеометрия (шероховатость); требуемое состояние поверхностного слоя детали, твердость и др. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 54 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 3. Выбор по таблицам экономической (статистической) точности по каждой поверхности метода обработки, который обеспечит требуемую точность детали по чертежу (окончательный метод обработки). 4. При заданных точностных характеристиках заготовки и выбранном финишном методе обработки в направлении от детали к заготовке назначение по каждой поверхности набора методов обработки, которые при реализации позволят получить из заготовки готовую деталь. 5. Выявление одноименных методов обработки по различным поверхностям деталей. 6. Группировка одноименных методов обработки с учетом стадий (этапов) обработки (черновой, чистовой, окончательный, отделочный). 7. Формирование технологических операций с целью разработки маршрутного и операционного технологических процессов на основе п. 5 и 6. При реализации указанной выше последовательности проектирования технологических операций можно использовать наряду с таблицами экономической точности коэффициенты уточнения. Коэффициент уточнения - отношение допуска на размер заготовки Тзаг к допуску на соответствующий размер готовой детали Тдет (отношение допуска входного значения к допуску выходного параметра): T (1) заг. Tдет Этот коэффициент в большинстве случаев невозможно или невыгодно обеспечить на одной операции. Таким образом, возникает набор методов обработки, каждый из которых постепенно превращает заготовку в готовую деталь. Каждый последующий метод обработки имеет более высокую точность по сравнению с предыдущим, т.е. допуск на обработку меньше. Таким образом, каждая операция характеризуется коэффициентом уточнения операции: k Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Tk 1 , Tk (2) 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 55 где k - порядковый номер операции; Tk – 1 - допуск на размер, полученный на предыдущей операции; Tk - допуск на соответствующий размер, полученный на данной операции Произведение уточнений по операциям даст общее уточнение, которое необходимо обеспечить: 12 ...k ...n , (3) где n - порядковый номер последней операции обработки рассматриваемой поверхности. Чем больше разница между допуском на заготовку и допуском на готовую деталь, тем больше методов обработки участвуют в обеспечении заданной точности детали и тем длиннее технологический процесс. Рассмотрим назначение методов обработки для обеспечения требуемой точности поверхности А детали. Пусть требуется изготовить партию валиков, погрешность наружных диаметров которых должна находиться в пределах допуска ТАдет = 2 мкм. В качестве заготовки примем калиброванный пруток с допуском на диаметральный размер ТАзаг = 280 мкм. Определяем общий расчетный коэффициент уточнения : ТА 280 заг 140. ТАдет 2 Технологические системы, способные обеспечить уточнения в 140 раз, отсутствуют, поэтому возникает необходимость в нескольких технологических переходах. В качестве финишного метода обработки выбираем притирку, которая способна обеспечить погрешность обработки в пределах 2 мкм. Тогда, с учетом того что ТА1=ТАдет, а допуск ТА2 на операцию, предшествующую притирке (предварительную притирку), составляет 15 мкм , коэффициент уточнения данной операции составит ТА ТА2 15 1 2 7,5. ТА1 ТАдет 2 Для поиска остальных методов находим их суммарное уточнение: Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 56 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 2,3 0 140 18,6. 1 7,5 Бесцентровое шлифование по таблицам точности методов обработки обеспечивает точность диаметра в пределах 100 мкм. Отсюда получим 280 3 2,8. 100 Следовательно, между притиркой и бесцентровым шлифованием необходимо ввести еще один технологический переход - предварительную притирку с уточнением 2: 2,3 18,6 2 6,8. 2,8 3 Это возможно при условии, если заготовки, поступающие на предварительную притирку, имеют отклонение по диаметральному размеру не более 100 мкм, что обеспечивается предшествующим бесцентровым шлифованием. Таким образом, для достижения заданной точности валиков необходимо применить три метода обработки: бесцентровое шлифование, предварительную притирку и окончательную притирку, которые обеспечат требуемое уточнение: 3 2 1 2,8 6,8 7,5 142,8. Из приведенного примера видна связь между технологическими переходами и обоснованность их последовательности при достижении точности диаметра поверхности А валика. Аналогичным образом можно произвести расчет коэффициентов уточнения по величине шероховатости поверхности детали. При этом следует иметь в виду, что если коэффициент уточнения по шероховатости поверхности больше, чем коэффициент уточнения по точности размера, то набор необходимых методов обработки следует производить по шероховатости поверхности детали. Направление расчета и нумерация переходов при составлении плана обработки идет от готовой детали к заготовке. Значения коэффициентов уточнения должны быть больше единицы. Однако для термической обработки, операций нанесения гальванических покрытий и т.п. значения коэффициентов уточне- Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 57 ния меньше единицы, так как эти виды обработки снижают точность детали. Для того чтобы совместить выполнение переходов и уменьшить трудоемкость обработки, необходимо стремиться к тому, чтобы возможно большее количество поверхностей обрабатывалось одним методом и на одном оборудовании. Возможна незначительная корректировка разработанного технологического процесса изготовления детали, вызванная выбранными технологическими базами, соблюдением принципа единства баз (если это эффективно), принципами концентрации или дифференциации переходов, необходимостью обработки с одной установки, обеспечением равномерности распределения припуска и др. Тем не менее обоснованный расчет или назначение набора методов обработки по каждой поверхности детали с использованием таблиц экономической точности позволит спроектировать технологический процесс изготовления детали с учетом экономической эффективности методов обработки. Экономическая целесообразность заложена в виде допусков соответствующих методов обработки, обеспечение погрешностей в пределах которых на соответствующем металлообрабатывающем оборудовании на основании многочисленных статистических исследований можно считать эффективными с экономической точки зрения. Таким образом, технолог создает предпосылки для разработки технологического процесса изготовления деталей с минимальной себестоимостью. Необходимо отметить, что проектирование плана обработки поверхностей имеет направленность от детали к заготовке. При изготовлении детали процесс обратный - от заготовки к детали. После того как по каждой поверхности детали будет определен набор предполагаемых экономически целесообразных методов обработки, приступают к построению технологического процесса с учетом этапов (стадий) обработки и вида технологического процесса изготовления детали. Рассмотрим основное назначение каждого из этапов обработки детали. Черновой этап - уменьшение и равномерное распределение припуска на последующую обработку; удаление поверхностных дефектов с заготовки; сравнительно невысокая точность обработки; высокопроизводительное оборудование. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 58 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ Чистовой этап - обеспечение минимальных припусков под окончательные операции; режимы резания менее напряженные, чем при черновом этапе, оборудование более точное. Окончательный этап - получение требуемой точности детали и качества поверхностного слоя; режимы резания, технологическое оборудование и оснастка назначаются с учетом обеспечения требований конструкторской документации. Отделочный этап - обеспечение требуемого качества поверхностного слоя детали, если оно не было достигнуто на окончательном этапе из-за невозможности или экономической нецелесообразности; например, такие методы обработки, как суперфиниш, притирка, хонингование и т.п. Виды этапов обработки и их совместное применение не является строго обязательным и определяется в каждом конкретном случае техническими требованиями к показателям качества изготовляемой детали, способом получения заготовки, материалом детали, программой выпуска, типом производства. При проектировании технологических процессов используют два взаимоисключающих принципа: принцип концентраций технологических переходов и принцип дифференциации переходов. Принцип концентрации технологических переходов заключается в сосредоточении в одной операции выполнения большого числа технологических переходов по обработке разных поверхностей детали (единичное и серийное производство). Принцип дифференциации предусматривает разукрупнение переходов вплоть до соответствия одной операции одному технологическому переходу (массовое производство). На построение технологического процесса изготовления детали помимо выше названных факторов окажут влияние: цель и место проведения термической, химико-термической обработки; гальванические и лакокрасочные покрытия и правила подготовки поверхностей к их проведению; электрофизические и электрохимические методы обработки и др. Краткое перечисление основных факторов, влияющих на построение операционного технологического процесса изготовления детали, показывает возможную многовариантность решения по- Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 59 2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ставленной задачи, причем выбранный вариант должен обеспечивать требуемое качество детали при заданной производительности и наименьшей себестоимости. 2. Содержание работы Исходя из служебного назначения детали (рис. 2) в изделии, к последней предъявляются представленные в табл. 1 требования по точности размеров (D1, D2, D3, d1) и шероховатости поверхностей А, Б, В, Г. Заготовкой для данной детали является отливка (рис. 3), точность соответствующих размеров и шероховатость поверхностей которой представлена в табл. 2. Учитывая данные табл. 1 и 2 и основываясь на коэффициентах уточнения, в направлении от детали к заготовке по поверхностям А, Б, В, Г, необходимо назначить набор методов обработки, которые в своей совокупности обеспечат заданное качество обработанной поверхности. В Г ∅D 3 ∅D 2 А ∅d1 ∅D 1 Б Рис. 2. Эскиз детали ∅D 2 з Аз Рис. 3. Эскиз заготовки Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Гз ∅D 3 з Вз ∅d1з ∅D 1з Бз 60 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 1. Требования по точности размеров и параметру шероховатости Ra поверхностей детали (рис. 2) Точность размеров и шероховатость поверхностей детали Номер варианта Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) А d1, мм Б В RaА, мкм D1, мм RaБ, мкм Г D2, мм RaВ, мкм D3, мм RaГ, мкм 1 22Н7 0,32 70h8 1,25 65h12 12,5 42h10 3,2 2 40Н6 0,16 60h9 2,5 70h11 6,3 50h12 12,5 3 30Н8 0,63 50h7 1,25 60h9 3,2 48h11 6,3 4 20Н7 0,32 60h9 3,2 50h11 6,3 40h10 3,2 5 35Н8 0,63 50h12 12,5 70h12 12,5 60h11 6,3 6 30Н7 0,32 40h12 6,3 60h10 3,2 40h12 3,2 7 28Н8 0,63 35h9 3,2 52h9 3,2 44h11 6,3 8 14Н8 0,63 46h11 6,3 48h12 12,5 36h12 12,5 9 36Н7 0,32 60h9 3,2 58h11 6,3 54h12 12,5 10 45Н8 1,25 70h12 12,5 80h10 3,2 60h13 12,5 11 40Н8 0,63 80h8 1,25 60h12 12,5 54h10 3,2 12 26Н7 0,16 75h9 2,5 70h11 6,3 40h12 12,5 13 35Н6 0,16 80h7 1,25 65h9 3,2 55h11 6,3 14 20Н8 0,63 50h9 3,2 40h11 6,3 30h10 3,2 15 40Н7 0,32 90h12 12,5 70h10 3,2 60h11 6,3 16 43Н7 0,32 100h12 6,3 80h12 12,5 60h12 12,5 17 90Н8 0,63 150h9 3,2 120h10 3,2 100h11 6,3 18 50Н6 0,16 90h9 2,5 80h9 3,2 70h12 12,5 19 28Н7 0,16 60h8 1,25 50h12 12,5 40h12 12,5 20 30Н8 0,32 70h9 2,5 60h11 6,3 50h13 12,5 21 50Н8 0,63 80h7 1,25 75h11 3,2 60h10 3,2 22 45Н7 0,16 90h9 3,2 85h12 12,5 60h12 12,5 23 60Н6 0,16 120h12 12,5 110h11 6,3 70h11 6,3 24 80Н6 0,16 140h12 12,5 120h9 3,2 100h10 3,2 25 64Н8 0,63 100h9 3,2 90h11 6,3 70h11 6,3 26 54Н7 0,32 90h11 12,5 80h10 3,2 65h12 12,5 27 40Н7 0,32 80h9 3,2 70h9 3,2 50h11 6,3 28 30Н8 0,63 70h12 12,5 60h12 12,5 45h10 3,2 29 30Н7 0,32 50h8 1,25 40h10 3,2 50h12 12,5 30 22Н6 0,16 60h9 2,5 50h9 3,2 40h11 6,3 61 2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2. Точность размеров и параметр шероховатости Ra поверхностей заготовки (рис. 3) Точность размеров и шероховатость поверхностей заготовки Номер Бз Вз Гз Аз варианта d , мм RaАз, D , мм RaБз, D , мм RaВз, D , мм RaГз, 1з 1з 2з 3з мкм мкм мкм мкм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 420,31 300,115 240,42 340,5 290,42 220,115 220,42 280,26 280,115 410,125 440,5 300,26 250,42 190,42 520,37 350,125 840,7 400,31 300,115 220,115 440,5 500,195 500,125 900,7 590,23 520,6 320,31 240,115 220,42 300,26 25 12,5 40 40 25 12,5 25 25 12,5 12,5 40 25 40 40 25 12,5 40 25 12,5 12,5 40 12,5 12,5 40 12,5 40 25 12,5 12,5 25 800,37 680,23 600,6 660,6 520,37 440,31 410,5 500,31 660,23 720,15 900,7 830,435 900,7 560,6 920,435 1040,175 1560,8 980,435 700,23 780,23 900,7 960,27 1220,2 1420,8 1060,27 920,7 860,435 720,23 600,6 680,37 12,5 12,5 25 25 12,5 12,5 25 25 12,5 12,5 25 25 25 25 12,5 12,5 25 12,5 12,5 12,5 25 12,5 12,5 25 12,5 25 12,5 12,5 25 12,5 670,37 740,23 660,6 540,6 720,37 660,37 580,6 500,31 620,23 860,175 620,6 740,37 710,6 440,5 760,37 820,175 1260,8 860,435 520,23 640,23 810,7 870,27 1140,435 1260,7 940,27 860,7 760,37 620,23 460,5 560,37 12,5 12,5 25 25 12,5 12,5 25 25 12,5 12,5 25 25 25 25 12,5 12,5 25 12,5 12,5 12,5 25 12,5 12,5 25 12,5 25 12,5 12,5 25 12,5 480,31 520,23 520,6 460,5 640,37 460,31 480,5 380,31 560,23 620,15 600,6 42h0,31 590,6 360,5 640,6 620,15 1040,7 720,37 420,195 520,23 660,6 620,23 740,15 1060,7 740,23 670,6 540,37 510,23 520,6 440,31 12,5 12,5 25 25 12,5 12,5 25 25 12,5 12,5 25 25 25 25 12,5 12,5 25 12,5 12,5 12,5 25 12,5 12,5 25 12,5 25 12,5 12,5 25 12,5 Для решения поставленной задачи необходимо использовать таблицы квалитетов точности (табл. 3), таблицы соответствия методов обработки поверхностей деталей машин требованиям Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 62 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ по точностным показателям (таблицы экономической точности), включая шероховатость обработанной поверхности (табл. 4, 5). 3. Таблица допусков Допуски (мкм) для определения полей допусков Номи нальные размеры, мм H6 H7 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15 h15 h6 h7 h8 h9 h10 h11 h12 h13 h14 Св. 18 до 30 13 21 33 52 84 130 210 330 520 840 Св. 30 до 50 16 25 39 62 100 160 250 390 620 1000 Св. 50 до 80 19 30 46 74 120 190 300 460 740 1200 Св. 80 до 120 22 35 54 87 140 220 350 540 870 1400 Св. 120 до 180 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 4. Точность и параметры поверхностного слоя при обработке наружных цилиндрических поверхностей Метод обработки Глубина КваТехнологические допуски, мкм, Параметр дефектли- на размер при номинальных диамешерохоного тет трах поверхности, мм ватости поверхдоRa,мкм ностного пус- Св. 18 Св. 30 Св. 50 Св. 80 Св. 120 слоя, мкм ка до 30 до 50 до 80 до 120 до 180 Точение: черновое получистовое или однократное 25 … 1,6 чистовое 6,3…0,4 тонкое Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 50 … 6,3 1,6…0,2 120…60 50…20 30…20 10…5 14 – 620 740 870 1000 13 330 390 460 540 630 12 210 250 300 350 400 13 330 390 460 540 630 12 210 250 300 350 400 11 130 160 190 220 250 10 84 100 120 140 160 9 52 62 74 87 100 8 33 39 46 57 63 9 52 62 74 87 100 8 33 39 46 57 63 7 21 25 30 35 40 6 13 16 19 22 25 63 2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Окончание табл. 4 Метод обработки Глубина КваТехнологические допуски, мкм, Параметр дефектли- на размер при номинальных диамешерохоного тет трах поверхности, мм ватости поверхдоRa,мкм ностного пус- Св. 18 Св. 30 Св. 50 Св. 80 Св. 120 слоя, мкм ка до 30 до 50 до 80 до 120 до 180 Шлифование: предварительное 6,3…0,4 20 9 8 52 33 62 39 74 46 87 57 100 63 чистовое 3,2 …0,2 15…5 7 6 21 13 25 16 30 19 35 22 40 25 тонкое 1,6…0,1 5 6 5 13 9 16 11 19 13 22 15 25 18 Притирка, суперфиниширование 0,8…0,1 5…3 5 9 11 13 15 18 4 6 7 8 10 12 5. Точность и параметры поверхностного слоя при обработке внутренних цилиндрических поверхностей Метод обработки Сверление и рассверливание Глубина КваТехнологические допуски, мкм, Параметр дефектли- на размер при номинальных диамешерохоного тет трах поверхности, мм ватости поверхдоRa, мкм ностного пус- Св. 18 Св. 30 Св. 50 Св. 80 Св. 120 до 30 до 50 до 80 до 120 до 180 слоя, мкм ка 25…0,8 70…15 13 330 390 460 – – 12 210 250 300 – – 11 130 160 190 – – 10 84 100 120 – – 9 52 62 74 – – 13 330 390 460 540 – 12 210 250 300 350 – 13 330 390 460 540 – 12 210 250 300 350 – 13 330 390 460 540 – Зенкерование: черновое однократное литого или прошитого отверстия Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 25…6,3 25…0,4 50…20 50…20 64 ПР № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ Окончание табл. 5 Метод обработки чистовое после чернового или сверления Глубина КваТехнологические допуски, мкм, Параметр дефектли- на размер при номинальных диамешерохоного тет трах поверхности, мм ватости поверхдоRa, мкм ностного пус- Св. 18 Св. 30 Св. 50 Св. 80 Св. 120 до 30 до 50 до 80 до 120 до 180 слоя, мкм ка 25...0,4 50...20 12 11 10 9 8 210 130 84 52 33 250 160 100 62 39 300 190 120 74 46 350 220 140 87 57 – – – – – нормальное 12,5…0,8 25…15 11 130 160 190 220 250 10 84 100 120 140 160 точное 6,3…0,4 15…5 9 8 7 52 33 21 62 39 25 74 46 30 87 57 35 100 63 40 тонкое 3,2…0,1 10…5 6 13 16 19 22 25 5 9 11 13 15 18 11 – 160 190 220 250 10 – 100 120 140 160 9 52 62 74 87 100 8 33 39 46 57 63 7 21 25 30 35 40 6 13 16 19 22 25 Развертывание: Протягивание: черновое литого или прошитого отверстия 12,5…0,8 чистовое после чернового или сверления 6,3…0,2 25…10 10…5 3. Порядок выполнения работы 1. Изучить общие сведения о видах технологических процессов. 2. Изучить последовательность разработки технологичного процесса изготовления детали. 3. Изучить физическую сущность понятия уточнение при обработке различными методами. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 5. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 65 4. По заданию преподавателя выбрать из табл. 1 и 2 вариант задания в соответствии с рис. 2 и 3. 5. Изобразить эскизы заготовки и детали. 6. Зная квалитет точности и шероховатость поверхностей по каждой поверхности, выбрать финишный метод обработки. 7. Определить набор методов обработки на каждой поверхности с использованием коэффициентов уточнения по точности размеров. 8. Оформить отчет по работе. 9. Ответить на контрольные вопросы 4. Содержание отчета Отчет должен быть выполнен в соответствии с требованиями по оформлению учебных работ и содержать: наименование и цель работы; эскизы заготовки и детали с указанием размеров и шероховатостей поверхностей в соответствии с номером варианта; необходимые расчеты и пояснения по выбору наборов методов обработки поверхностей; набор методов обработки по каждой поверхности детали; выводы по работе. В процессе сдачи отчета студент должен дать ответы на заданные преподавателем вопросы по результатам работы и приведенным в р
K
и коэффициентом Пуассона . В упругой области нагружения су-
ществует зависимость между соответствующими (нормальными,
сдвиговыми или объемными) напряжениями и деформациями,
определяемая по формуле
= M ,
где - напряжение; М
- модуль упругости, который в зависимо-
сти от вида деформации может быть Е
, G
или K
; - относительная
деформация.
Коэффициент Пуассона характеризует изменение объема тела
при упругой деформации: увеличение при растяжении и уменьше-
ние при сжатии.
У изотропного твердого тела упругие характеристики связаны
между собой соотношением
так что из четырех упругих характеристик независимыми являют-
ся только две. В связи с относительной простотой определения в
качестве пары независимых модулей упругости обычно применя-
ют Е
и G
.
Неупругие характеристики твердых тел. Всякое деформи-
рование реальных упругих тел связано с рассеиванием некоторой
энергии в них. Так, например, созданные в таких телах колебания
с течением времени затухают, упругая энергия колебаний рассе-
ивается, превращаясь в тепловую энергию. Свойство материалов
рассеивать механическую энергию носит название внутреннего
трения
. Одной из характеристик рассеивания энергии в материале
при динамических методах испытаний является коэффициент вну-
треннего трения
Q
Согласно определению, коэффициент внутреннего трения мате-
риала Q
есть тангенс угла сдвига фаз между напряжением и де-
формацией.
Внутреннее трение оценивается также отношением энергии,
рассеиваемой за один период гармонического колебания, к полной
упругой энергии. Это отношение носит название коэффициента
поглощения . Наиболее часто для свободных затухающих колеба-
ний в качестве меры внутреннего трения используют логарифмиче-
ский декремент затухания
колебаний :
где N
- число циклов, на базе которых определяется декремент ко-
лебаний; A
Амплитуды соответствующих колебаний; n -
коэффициент затухания колебаний;
Период колебаний;
Между перечисленными мерами внутреннего трения существу-
ет взаимосвязь
Метод внутреннего трения - один из наиболее высокочувстви-
тельных методов контроля состояния материалов. При использова-
ния метода внутреннего трения для исследования металлов чаще
всего изучают температурную и амплитудную зависимости вну-
треннего трения. На температурной зависимости внутреннего тре-
ния имеются максимумы, каждый из которых может быть связан
с тем или иным механизмом рассеивания упругой энергии. Если
протекающий в материале процесс является релаксационным, то
он характеризуется временем релаксации
Формально время ре-
лаксации можно определить как отношение вязкости к модулю
упругости материала Е
:
Вязкоупругие и высокоэластичные материалы характеризуются
спектром времен релаксаций.
Характеристики внутреннего трения позволяют оценить сте-
пень релаксации модуля упругости или дефект модуля
где Е
Нерелаксированный модуль упругости, измеренный при ча-
стоте, стремящейся к бесконечности; Е
Релаксированный модуль
упругости, измеренный при частоте колебаний близкой к нулю.
Экспериментальные методы определения характеристик
упругости и неупругости. Методы измерения модулей упругости
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
в зависимости от скорости приложения внешнего напряжения
(скорости деформации
.) делятся на статические (. до 10 с
динамические (
). Основные требования к методикам
измерения модулей упругости металлов статическими методами
регламентированы несколькими стандартами. В связи с высокой
чувствительностью к условиям проведения испытаний и большим
статистическим разбросом измеряемых параметров, особенно для
материалов с низким пределом упругости, для получения достовер-
ных данных об упругих свойствах твердых тел статические мето-
ды определения модуля упругости в настоящее время практически
не используются. Основным источником данных об упругих свой-
ствах твердых тел являются динамические методы измерений.
Динамические методы измерений модулей упругости основаны
на анализе установившихся вынужденных колебаний исследуемых
образцов, представляющих собой, как правило, длинные однород-
ные стержни, постоянные по форме и площади поперечного сече-
ния. Одна из нескольких возможных схем подвески стержневых
образцов при определении модулей упругости приведена на рис. 1.
Эта схема предусматривает возможность определения и неупругих
свойств, в частности, коэффициента внутреннего трения.
Дифференциальное уравнение, описывающее процесс колеба-
ний стержневого образца, имеет следующий вид:
где - плотность материала образца; F
- площадь поперечного
сечения; x, y
- координаты упругой линии; t
- время; E
- модуль
Юнга материала; I
- осевой момент инерции поперечного сече-
ния.
Из решения уравнения (1) для изгибных колебаний стержня
можно выразить модуль Юнга:
где A
- частотный коэффициент, для колебаний на основной гар-
монике A
= 4,73; f
- образца; l
-
длина образца.
Формулу (2) можно преобразовать к виду, более удобному для
ЛР № 7. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА
практических расчетов. Для изгибных колебаний стержня с кру-
глым поперечным сечением модуль нормальной упругости рассчи-
тывают по формуле
где K
- безразмерные поправочные коэффициенты, вводимые
для исключения систематических погрешностей измерения моду-
лей упругости и учитывающие влияние соответственно темпера-
турного фактора на изменение геометрических размеров образ-
цов при измерениях в широком диапазоне температур и сдвигов
поперечных сечений образцов; - плотность материала образца,
кг/м
; l и d - соответственно длина и диаметр цилиндрического
образца, м; f
Частота собственных изгибных колебаний образ-
ца по первой (основной) гармонике, Гц.
Поправочные коэффициенты рассчитываются по формулам:
Рис. 1. Схема подвески образца при определении модулей упругости
и коэффициента внутреннего трения
Источник
колебаний
Приемник
колебаний
Узлы изгибных
колебаний
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
где - термический коэффициент линейного расширения иссле-
дуемого материала; T
- температура материала, для которой про-
водится расчет модуля нормальной упругости; Т
Температура
материала, для которой заданы значения длины l
и диаметра d
об-
разца.
Для крутильных колебаний стержня c круглым поперечным се-
где f
Собственная частота крутильных колебаний стержня по
первой (основной) гармонике.
Коэффициент внутреннего Q
трения в материале может быть
определен по количеству N
свободных затухающих колебаний об-
разца до уменьшения их амплитуды в заданное число раз от A
Для высокочастотных измерений амплитудно-независимого
внутреннего трения расчетная формула имеет иной вид:
где f
Разность частот по ширине резонансного пика на кри-
вой зависимости амплитуды колебаний от частоты при постоянной
амплитуде колебаний на уровне 0,5 от максимума.
Описание экспериментальной установки для определения
упругих и неупругих свойств поверхностных слоев.
Установка
для определения упругих и неупругих свойств поверхностных сло-
ев является частью учебно-лабораторного комплекса для определе-
ния упругих, неупругих и усталостных характеристик материалов,
разработанного в РГАТУ им. П.А. Соловьева. Общий вид установки
представлен на рис. 2. Конструкция включает в себя массивное чу-
гунное основание 1
. На основании закреплены стойки 2
, которые
могут перемещаться относительно друг друга по направляющим 3
и фиксироваться фигурными гайками 4
. На стойках установлены
горизонтальные площадки 5
. Они имеют возможность переме-
ЛР № 7. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА
щаться в вертикальном направлении при вращении рукояток 6
. На
площадках через шайбы 7
установлены пьезоэлектрические датчи-
ки 8
. К датчикам подвешивается длинномерный образец 9 посред-
ством тонких нитей 10
.
Принцип действия установки. Принцип действия установки
основан на возбуждении в цилиндрическом длинномерном образ-
це изгибных или крутильных колебаний и регистрации параме-
Рис. 2. Установка для определения модулей упругости
и внутреннего трения
2. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
тров этих колебаний. Образец подвешивается на тонких нитях к
крючкам пьезоэлементов, один из которых является излучателем,
а другой - приемником механических колебаний. На пьезоэле-
мент-излучатель с устройства программного управления комплек-
сом подается переменное напряжение синусоидальной формы с из-
вестной частотой. Под действием этого напряжения пьезоэлемент
деформируется с той же частотой и посредством нитей подвески
колебания передаются образцу.
Деформация образца передается на пьезоэлемент-приемник,
где преобразуется в переменное напряжение, амплитуда которо-
го пропорциональна амплитуде деформации. Сигнал с приемни-
ка поступает на регистрирующий вход устройства программного
управления комплексом и после преобразования обрабатывается
программным обеспечением.
После окончания измерения его результаты выводятся на печата-
ющее устройство или экран ПЭВМ. Конструкция установки позволя-
ет проводить измерения в широком диапазоне температур, включа-
ющем интервал плавления и кристаллизации материалов, для чего
образец помещают в нагревательную печь или холодильную камеру.
2. Оборудование и материалы
1. Экспериментальная установка для определения модуля упру-
гости и внутреннего трения.
2. Образцы цилиндрической формы средним диаметром 8 мм,
длиной 200 мм, изготовленные из стали 20, подвергнутые различ-
ным видам механической обработки: черновое (№ 1), получисто-
вое (№ 2), чистовое точение (№ 3), шлифование (№ 4).
3. Профилограф-профилометр модели TR-200.
4. Штангенциркуль ШЦ-II-200-0,05.
5. Микрометр МК-0-25 класс 1.
5. Весы аналитические.
3. Последовательность выполнения работы
Исходные данные : Четыре цилиндрических образца из стали 20
были подвергнуты различным видам механической обработки. По-
сле обработки измерены геометрические характеристики образ-
ЛР № 7. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА
цов (длина и средний диаметр), масса и параметр шероховатости
Ra
. С помощью экспериментальной установки для определения
модулей упругости и внутреннего трения динамическим методом
(см. рис. 2) для каждого из образцов измерены частота собствен-
ных изгибных колебаний f
и число колебаний N до уменьшения
амплитуды в 10 раз. Все данные занесены в табл. 1.
1. По полученным экспериментальным данным (вариант задает-
При расчете принять поправочные коэффициенты K
Равные 1. Результаты оформить в виде таблицы.
2. Построить графики зависимости модуля Юнга E и коэффициен-
та внутреннего трения Q
от параметра шероховатости Ra поверхно-
сти образцов после различных видов механической обработки.
3. По результатам анализа полученных зависимостей сделать
вывод, в котором необходимо дать ответы на следующие вопросы:
1. Таблица исходных данных
№ образца
Средний диаметр образца d , мм
Длина образца l , мм
Масса образца m , г
Параметр шероховатости Ra
обра-
ботанной поверхности, мкм
Вариант № 1
Частота собственных колебаний
образца f
Число колебаний N
до уменьше-
ния амплитуды в 10 раз
Вариант № 2
Частота собственных колебаний
образца f
Число колебаний N
до уменьше-
ния амплитуды в 10 раз
Вариант № 3
Частота собственных колебаний
образца f
Число колебаний N
до уменьше-
ния амплитуды в 10 раз
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
а) Можно ли выявить закономерность изменения упругих и не-
упругих характеристик материала в зависимости от метода обра-
ботки?
б) Какие физический явления, происходящие в материале при
механической обработке, могут быть причиной изменения модуля
Юнга и коэффициента внутреннего трения?
в) Какой из рассматриваемых методов обработки сопряжен с
созданием в материале наибольшего числа дефектов, способных
рассеивать энергию механических колебаний?
Отчет должен быть выполнен в соответствии с требованиями по
оформлению учебных работ и содержать:
Наименование и цель работы;
расчеты в соответствии с п. 1;
графические зависимости в соответствии с п. 2;
выводы по работе с ответом на вопросы в соответствии с п. 3.
5. Контрольные вопросы
1. Назовите основные параметры материала, используемые для
описания напряженного состояния и процессов деформирования.
2. Назовите основные методы определения характеристик упру-
гости и неупругости.
3. Какие цели преследуются при измерении внутреннего тре-
4. Кратко сформулируйте последовательность определения мо-
дуля Юнга и коэффициента внутреннего трения.
6. Список литературы
1. Драпкин Б.М., Кононенко В.К., Безъязычный В.Ф. Свойства
сплавов в экстремальном состоянии. М.: Машиностроение, 2004.
256 с.
Цель работы: ознакомить студентов с методиками и прибора-
ми для экспериментального определения и оценки шероховатости
поверхностей деталей, подвергнутых механической обработке.
1. Основные теоретические сведения
Качественные методы контроля шероховатости. В услови-
ях производства широко распространен метод контроля шерохова-
тости сравнением
поверхности контролируемой детали с образцом
шероховатости или с поверхностью аттестованной детали. Этот
метод относится к качественным методам контроля шероховато-
сти, т.е. не дает числовой оценки шероховатости, но в пределах
одного порядка микронеровностей позволяет оценить шерохова-
тость поверхности.
Сущность метода состоит в следующем: визуально (на глаз) или
осязанием (ногтем), с помощью лупы или специального микроско-
па, поверхность детали сравнивается с поверхностью стандартного
образца. При контроле с помощью микроскопа одновременно на-
блюдается контролируемая поверхность и поверхность стандарт-
ного образца при одинаковом увеличении и освещенности.
В качестве стандартного образца могут служить детали или об-
разцы шероховатости поверхности, специально изготовленные в
соответствии с ГОСТ 9378-93 (ИСО 2632-1, ИСО 2632-2). Стан-
дартные образцы должны быть изготовлены из тех же материалов,
что и (изготавливаемые) детали, подлежащие контролю. Их по-
Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 8
Экспериментальное определение
параметров шероховатости
обработанной поверхности при
обработке лезвийным инструментом
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Рис. 1. Общий вид комплектов образцов шероховатости
верхности должны быть обработаны тем же методом (точением,
фрезерованием, шлифованием, строганием и т.д.), что и сравни-
ваемая поверхность, так как поверхности, обработанные различ-
ными методами и имеющие одинаковые величины неровностей,
отличаются друг от друга.
На рис. 1 представлен общий вид отечественных и зарубежных
комплектов образцов шероховатости для операций фрезерования,
шлифования и наружного точения.
При визуальном и осязательном контроле правильные результа-
ты получаются только для поверхностей с Rz
≥ 3,2 мкм. Контроль с
помощью лупы дает правильные результаты до Rz
≥ 1,6 мкм. При
контроле с помощью микроскопа можно получить правильные
результаты для поверхности с Rz
менее 1,6 мкм. Рабочие образцы
шероховатости должны изготавливаться с Rz
= 40 ... 0,02 мкм из
стали и чугуна следующих видов обработки: наружное точение,
внутренняя расточка, развертывание, торцевое фрезерование,
плоское шлифование, строгание, круглое шлифование, плоское
шлифование, торцевое шлифование, внутреннее шлифование, по-
лирование, доводка. Допускается изготовление рабочих образцов
шероховатости и для других видов обработки материалов. Образ-
цы должны иметь цилиндрическую форму и плоскую поверхность.
Неоднородность шероховатости рабочей поверхности каждого об-
разца не должна превышать 35...50 % в зависимости от вида об-
работки. Поверка рабочих образцов шероховатости поверхности
производиться по ГОСТ 14026–68, в соответствии с которым ше-
роховатость рабочей поверхности образцов проверяется профило-
графом или профилометром на 10 участках, расположенных равно-
мерно по всей поверхности образца, с интервалом между ними не
менее 2 мм. При определении шероховатости поверхности образца
с помощью профилографа значения Rz
и Ra
вычисляются по про-
филограмме в соответствии с ГОСТ 2789–73.
Количественные методы контроля шероховатости. При
использовании количественных методов шероховатость деталей
измеряют специальными приборами бесконтактным или контакт-
ным способом. Наибольшее распространение для бесконтактных
измерений шероховатости получили приборы светового сечения,
теневого сечения, микроинтерференционные, растровые.
Приборы, реализующие контактный способ определения пара-
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
метров шероховатости, работают по методу механического ощупы-
вания проверяемой поверхности. К этой группе относятся профи-
лометры
, непосредственно показывающие значения параметров
шероховатости, и профилографы
, записывающие профиль поверх-
ности.
Первый профилограф был сконструирован в 1935 г. ученым-изо-
бретателем Константином Людвиговичем Амоном. Это был ориги-
нальный прибор для измерения неровностей поверхности и пред-
ставления результатов в виде кривой линии (профилограммы),
характеризующей волнистость и шероховатость поверхности.
Принцип действия большинства современных контактных при-
боров основан на ощупывании иглой измеряемой поверхности
(рис. 2). В качестве щупа используют остро заточенную иглу, по-
ступательно перемещающуюся по определенной трассе относи-
тельно поверхности. Ось иглы располагают по нормали к поверх-
ности. Опускаясь во впадины, а затем поднимаясь на выступы во
время движения ощупывающей головки по испытуемой поверхно-
сти, игла колеблется относительно головки соответственно огиба-
емому профилю.
Механические колебания иглы преобразуются, как правило,
в электрические при помощи электромеханического преобразо-
вателя того или иного типа. Снятый с преобразователя полезный
сигнал усиливают, а затем измеряют его параметры, характеризу-
ющие неровности исследуемой поверхности (профилометрирова-
Рис. 2. Схема, поясняющая принцип действия профилографа
Контролируемая
поверхность
подвижная
Электромеханический
преобразователь
Профилограмма
ЛР № 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
ние
), или записывают параметры профиля поверхности в заранее
выбранных вертикальном и горизонтальном масштабах (профило-
графирование
). Пример результатов работы прибора в режиме про-
филографа показан на рис. 3.
Поверхность
Режим построения профилограммы
Коэффициент увели-
чения по вертикали
Коэффициент увеличе-
ния по горизонтали
Подшипник
качения 205
Цилиндрическая
поверхность
наружной обоймы
Рис. 3. Пример профилограммы
Отечественной промышленностью, в частности, заводом «Ка-
либр», выпущена целая серия комбинированных приборов - про-
филографов-профилометров, сочетающих в себе возможности про-
филометрирования и профилографирования поверхностей. При
работе таких приборов в качестве профилометров они показыва-
ют среднее арифметическое отклонение профиля поверхности Ra
;
при работе в качестве профилографов записывается в увеличенном
масштабе профиль поверхности в прямоугольной системе коорди-
нат. К числу таких приборов относится профилограф-профилометр
модели 252
, внешний вид которого приведен на рис. 4.
Рассмотрим более подробно конструктивные особенности при-
бора и принцип его работы. Прибор (рис. 5) включает в себя стойку
1
с размещенным на ней мотоприводом 2
, на котором с помощью
специального разъема закрепляются датчики 3
или 4
, предназна-
ченные соответственно для наружных поверхностей, и на стол
стойки устанавливается предметный стол 5
, позволяющий пере-
мещать измеряемую деталь в двух взаимно перпендикулярных на-
1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
правлениях. На предметном столе может быть установлена призма
для базирования измеряемых деталей по наружным цилиндриче-
ским поверхностям.
Для установки датчика на измеряемую поверхность мотопри-
вод, с помощью ходового винта, перемещается по направляющим
стойки. Усиление и преобразование электрических сигналов с дат-
чика, а также управление работой прибора осуществляется блоком
питания 6
и блоком измерительным 7
. Эти блоки связаны кабеля-
ми 8
с мотоприводом, блоком счетно-решающим 9
, предназначен-
ным для обработки электрических сигналов и выдачи результатов
измерения на цифровое отсчетное устройство, и записывающим
прибором 10
, который служит для записи на диаграммную ленту
результатов измерения неровностей исследуемой поверхности.
Включение блока питания прибора осуществляется кнопкой 12 .
Индикаторная лампа 13
информирует о включении прибора. Для
установки вертикального увеличения служит ручка 14
, а «рода ра-
боты» - ручка 15
. Установка нужной скорости движения датчика
производится ручкой 16
мотопривода. Скорость перемещения диа-
Рис. 4. Профилограф-профилометр модели 252
ЛР № 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
граммной ленты устанавливается ручкой 17
. Перемещение датчи-
ка в вертикальном направлении осуществляется маховиком 18
,
в горизонтальной плоскости - маховиком 30
. Кнопка 19
служит
для включения записывающего прибора. Для установки пера запи-
сывающего прибора в поле записи бумаги служит ручка 20
. Кнопка
21
(зеленого цвета) блока питания служит для включения записи
шероховатости измеряемой поверхности, а кнопка 22
(красно-
го цвета) - для прекращения движения датчика в любом месте
трассы. При нажатии кнопки 23
(R
-реверс) датчик возвращается
в исходное положение. Если измерение производится с нажатой
кнопкой 23
, то датчик будет возвращаться в исходное положение
каждый раз после нажатия кнопки 22
. Переключение требуемой
отсечки шага производится ручкой 24
. С помощью ручки 25
уста-
навливается требуемая длина трассы ощупывания, а ручки 26
-
требуемый предел измерения.
Индикаторный прибор 27 рабочей зоны позволяет судить о пра-
вильности установки датчика относительно измеряемой поверх-
ности. Вращением маховика 18
датчик опускают на измеряемую
поверхность до тех пор, пока стрелка прибора 27
не переместится
на середину шкалы. Загорание индикаторной лампы 28
свидетель-
ствует о перегрузке прибора. Кнопки 29
служат для установки тре-
буемого уровня сечения профиля.
Основные технические характеристики прибора приведены
10 19 17
1 16 2 30 9 28 20 27 14 15 26 29 25 24
Рис. 5. Профилогроф-профилометр модели 252