Основы ТМ пособие ч1

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Рабочая учебная программа дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.Теоретические основы технологии машиностроения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2. Основные методы обработки типовых поверхностей деталей машин . . . . . 9 3. Опорный конспект лекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ . . . . . . . 13 3.1.1. Структура технологического процесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1.2. Структура технологической операции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.1.3. Этапность обработки деталей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1.4. Основные понятия, используемые при механической обработке . . . . . .22

3.1.5.Типы производства и характеристики их технологических процессов 24

3.2.СХЕМЫ ОБРАБОТКИ НА ТИПОВЫХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ

СТАНКАХ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.1. Схемы токарной обработки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.2. Схемы обработки при шлифовании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.3. Схемы обработки при фрезеровании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.2.4. Схемы обработки на сверлильных станках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.2.5. Схемы обработки на расточных станках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.2.6. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающий центр» . . . . . . . 38 3.2.7. Схемы обработки на строгальных, долбежных и протяжных станках . . 39 3.2.8. Схемы обработки при хонинговании и суперфинишировании . . . . . . . 40

3.3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

3.4. БАЗИРОВАНИЕ И БАЗЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.4.1. Виды баз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.4.2. Схемы установки и схемы базирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.4.3. Погрешность базирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.5. ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.5.1. Метод пробных рабочих ходов и замеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.5.2. Автоматический метод достижения точности размеров . . . . . . . . . . . . . 56

3.5.3. Погрешности, возникающие при механической обработке и их определение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.5.4. Статистические методы исследования и определения точности . . . . . . 58

3.6. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.6.1. Погрешность установки деталей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.6.2. Погрешности станков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.6.3. Неточность изготовления режущего инструмента и его износ . . . . . . . 73

3

4

1.ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Вцелях более качественного изучения и освоения студентами дисциплины «Технология машиностроения» она разделена на ряд самостоятельных курсов: «Основы технологии машиностроения», «Технология машиностроения», Физикохимические методы размерной обработки», «Технология сборки машин».

Курс «Основы технологии машиностроения» является общим для направления 552900, где рассматриваются фундаментальные теоретические вопросы технологии как общего машиностроения, так и различных процессов обработки. Курс основ технологии машиностроения состоит из двух частей. В первой части излагаются теоретические основы технологии машиностроения, во второй – методы и способы обработки поверхностей деталей машин.

Целью курса является изучение студентами теоретических основ, схем и методов обработки поверхностей деталей машин.

Основные знания, приобретенные студентами, характеризуются умением анализировать существующие технологические процессы обработки деталей машин.

Врезультате изучения курса, прохождения лабораторных и практических занятий студенты должны быть подготовлены к изучению курсов «Технология машиностроения», «Физико-химические методы размерной обработки», рассматривающих проблемы проектирования технологических процессов, и к самостоятельному выполнению курсовой работы, а после окончания четырех лет обучения с дипломом бакалавра – к работе на инженерной должности в общетехнических отделах, а также мастером в механосборочных цехах.

Для изучения основ технологии машиностроения необходимо знание следующих курсов: «Технологические процессы в машиностроении», «Металловедение», «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения», «Обработка машиностроительных материалов», «Оборудование машиностроительного производства».

5

2.РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ»

Тематический план дисциплины

1.2.Основные схемы обработки на металлорежущих станках

1.3.Качество продукции машиностроения

1.4.Точность изделий и способы ее обеспечения

6

2.1. Теоретические основы технологии машиностроения

Введение. Основные понятия и определения. Предмет технологии машино-

строения, основные задачи и круг изучаемых вопросов. Связь с другими дисциплинами. Машиностроение как основа технологического процесса всех отраслей народного хозяйства. Основные вехи в развитии машиностроения.

Формирование технологии машиностроения как прикладной науки, основанной на обобщении опыта машиностроительных предприятий, научноисследовательских институтов, ученых, инженеров, рабочих.

Основные понятия и определения (ГОСТ 14.004). Технологическая подготовка производства, ее содержание. Производственный процесс и его характеристики (норма времени, норма выработки, штучное время, трудоемкость, станкоемкость).

Технологический процесс (ГОСТ 3.1109). Виды технологических процессов. Технологическая операция. Элементы технологической операции (установ, позиция, технологический переход, рабочий ход, вспомогательный переход, вспомогательный ход) [1]. Характеристики технологического процесса (цикл технологической операции, такт выпуска, ритм выпуска). Значение технологической операции для планирования производства. Этапы механической обработки деталей. Основные, отделочные и специальные этапы, их характеристики. Понятия о видах обработки [1].

Типы производства: единичное, серийное, массовое; а также их организационные формы и технологические особенности. Структура завода, цехи (основные, вспомогательные). Поточные методы работы, их сущность и достоинства [5, 6, 9].

Основные типовые схемы обработки на металлорежущих станках. То-

карная обработка. Схемы обработки на токарных универсальных станках, токар- но-револьверных, гидрокопировальных, многорезцовых, горизонтальных многошпиндельных, вертикальных многошпиндельных, карусельных, станках с ЧПУ.

Фрезерная обработка. Схемы обработки на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках, продольно-фрезерных, агрегатных и станках с ЧПУ.

Сверлильная обработка. Схемы обработки на универсальных сверлильных станках, агрегатно-сверлильных, станках для глубокого сверления и станках с ЧПУ.

Расточная обработка. Схемы обработки на горизонтально-расточных станках, координатно-расточных, агрегатно-расточных и станках с ЧПУ.

Фрезерно-сверлильно-расточная обработка. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающие центры».

Обработка шлифованием. Схемы обработки на круглошлифовальных станках, вертикально-шлифовальных, внутришлифовальных, бесцентровошлифовальных и станках с ЧПУ.

Обработка строганием, долблением и протягиванием. Схемы обработки. Отделочная обработка. Схемы обработки при хонинговании, суперфиниширо-

вании, полировании, алмазном выглаживании, обработке роликами и шариками, виброобкатыавнием.

Качество продукции машиностроения. Понятие о качестве машинострои-

тельной продукции. Связь качества продукции машиностроения с экономикой ее производства и эксплуатации продукции. Показатели качества машин: производственные, экономические, эксплуатационные. Надежность как основной показа-

7

тель качества машин. Зависимость качества машин от технологии их производст-

ва. [2, 5, 6, 9].

Точность изделий и способы ее обеспечения в производстве. Понятие о точ-

ности в машиностроении, значение проблемы точности в свете задач конструирования, производства и эксплуатации машин. Погрешности выполнения заготовок, механической обработки и сборки. Взаимосвязь этих погрешностей. Погрешности первичные и суммарные [2, 5, 6, 9].

Точность механической обработки. Понятие «точность» и «погрешность». Погрешность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. Ограничение погрешностей допусками и техническими требованиями. Способ индивидуального и автоматического обеспечения точности размеров.

Базирование и базы (ГОСТ 21495). Конструкторские, технологические и измерительные базы. Установочные, направляющие, опорные, двойные направляющие и двойные опорные базы. Понятие о схемах базирования и схемах установок. Погрешность базирования и ее влияние на точность выполняемого размера. Способы устранения погрешности базирования.

Виды погрешностей, возникающих при механической обработке. Анализ причин, вызывающих погрешности механической обработки. Неточности, возникающие при установке заготовок на станке. Погрешности базирования, закрепления и приспособления.

Погрешности станка, режущего и мерительного инструментов. Неточности, вызываемые температурными деформациями станка, инструмента и обрабатываемой детали. Неточности, вызываемые размерным износом режущего инструмента. Остаточные напряжения, причины их возникновения, влияние на точность, методы их снятия. Жесткость и податливость технологической системы: станок – приспособление – инструмент – деталь. Расчет жесткости системы, исходя из жесткости составляющих ее звеньев. Зависимость жесткости от различных факторов. Способы повышения жесткости. Способы определения жесткости: статический и ступенчатого резания. Влияние жесткости системы на точность обработки. Коэффициент уточнения. Погрешности формы детали при обработке, вызываемые недостаточной жесткостью технологической системы (примеры). Ошибки наладчика. Способы настройки станка на выполняемый размер. Рабочий настроечный размер. Расчет рабочего размера эталонной детали. Расчет суммарной погрешности обработки. Понятие об экономической точности обработки [2].

Пути управления точностью механической обработки в автоматизированном производстве (активный контроль, системы адаптивного управления) [2, 5, 6, 9].

Методы исследования точности. Статистические методы исследования точности механической обработки. Метод кривых рассеивания. Рассеивание размеров партии деталей. Погрешности систематические и случайные и их влияние на характер кривых рассеивания. Основные свойства кривой Гаусса применительно к рассеиванию размеров. Уравнение кривой и ее основные характеристи-

ки x и . Построение практических кривых рассеивания для исследования точности механической обработки. Вычисление возможного процента брака, когда рассеивание больше поля допуска. Выявление рассеивания размеров от случайных и систематических погрешностей. Погрешности обработки в результате ошибки наладчика [2, 5, 6, 9].

8

Анализ точности обработки методом точечных диаграмм. Достоинства метода. Построение практической диаграммы точности обработки. Расчетно-аналити- ческий метод определения первичных погрешностей обработки.

Качество поверхностей деталей машин. Понятие о качестве поверхности.

Шероховатость поверхности. Механизм образования шероховатости на обработанной поверхности. Влияние элементов режимов резания (V ,S, t), геометрических параметров резца, обрабатываемого материала и состояния станка на шероховатость поверхностей деталей. Шероховатость, обеспечиваемая различными методами обработки. Влияние шероховатости и физико-механического состояния поверхностного слоя (пластических деформаций и остаточных напряжений) на надежность и износоустойчивость деталей, усталостную прочность, антикоррозийность, долговечность неподвижных соединений. Технологические операции, повышающие прочность и износоустойчивость деталей [2, 5, 6, 9].

Волнистость поверхности. Вибрации системы при резании как основная причина возникновения волнистости. Виды вибраций: вынужденные и автоколебания. Причины, их вызывающие. Вибрации деталей и резца. Методы борьбы с вибрациями.

Влияние режимов (V, S, t), геометрических параметров резца, его состояния и обрабатываемого материала на физико-механические свойства поверхностного слоя (повышение твердости, величину и знак остаточных напряжений). Методы исследования физико-механических свойств поверхностного слоя, микротвердости, остаточных напряжений [2].

Технологичность конструкций деталей. Виды технологичности: производ-

ственная, эксплуатационная. ГОСТ 14204. Критерии оценки технологичности (материалоемкость, трудоемкость, себестоимость). Влияние объема выпуска на технологичность. Способы обеспечения технологичности деталей (рациональный выбор заготовок, достаточная жесткость, простая конструкция поверхностей, позволяющая их обработку стандартным инструментом и др.) [3].

Основные понятия о сборочных процессах. Основные понятия и определе-

ния. Технологический процесс сборки и технологическая операция. Характеристика процесса в зависимости от типа производства.

Технологичность конструкции изделий (сборочных единиц). Основные направления обеспечения технологичности изделий: по составу, точности и приспособленности к механизированной и автоматизированной сборке.

Понятие о точности сборочной единицы. Методы достижения точности при сборке.

Основные методы соединения деталей в сборочных узлах, их краткая характеристика.

Принципиальные основы автоматизации сборочных процессов.

2.2 Основные методы обработки типовых поверхностей деталей машин

Основные понятия о методах и способах обработки поверхностей деталей машин. Основные сведения о классификации деталей в машиностроении. Понятие о видах поверхностей деталей машин. Понятие о методе обработки. Классификация методов обработки поверхностей деталей. Методы обработки поверхностей резанием. Способы обработки поверхностей. Качественная и точностная характери-

9

стики поверхностей. Точность и шероховатость цилиндрических поверхностей. Точность и качество плоских поверхностей. Точность и качество резьбовых поверхностей. Точность и качество зубчатых поверхностей. Точность и качество шлицевых и шпоночных поверхностей. Точность и качество поверхностей после упрочняющей обработки, после других немеханических методов обработки. Связь точности и шероховатости поверхности. Основные положения при формировании обработки по этапам. Основные положения по выбору метода обработки поверхности. Планы обработки поверхностей деталей [1, 2, 5, 6, 9].

Обработка наружных цилиндрических поверхностей. Наружные цилиндри-

ческие поверхности – основные поверхности деталей типа валы. Основные базы для обработки наружных цилиндрических поверхностей на деталях типа валы. Методы обработки. Точение поверхностей. Способы обработки точением: обтачивание на универсальных станках, с применением гидросуппортов, гидрокопировальных, револьверных, многорезцовых станках. Точение черновое, получистовое, чистовое, повышенной точности, высокой точности и особо высокой точности. Обработка фасонных поверхностей (фасонным инструментом, по копиру, на станках с ЧПУ).

Шлифование поверхностей. Способы шлифования. Шлифование с продольной и поперечной подачами. Шлифование в центрах и бесцентровое шлифование. Бесцентровое шлифование методом врезания и на проход. Скоростное и силовое шлифование. Выбор характеристики шлифовального круга. Дефекты шлифования – прижоги и трещины. Погрешности базирования при обточке и шлифовании валов и пути их устранения.

Обработка суперфинишированием. Подготовка поверхностей под операцию. Особенность процесса.

Притирка цилиндрических поверхностей. Притирка шаржирующимся и нешаржирующимся абразивом. Материал притиров. Ручная и машинная притирка.

Полирование поверхностей. По каждому методу обработки следует указать: схему обработки, рабочие движения, инструмент, станки, экономическую точность, шероховатость поверхности, уровень выбираемых режимов резания, область целесообразного применения [2, 4, 8].

Обработка внутренних цилиндрических поверхностей. Внутренние цилин-

дрические поверхности – основные поверхности деталей типа втулок и дисков. Основные базы для обработки внутренних цилиндрических поверхностей на

деталях типа втулок и дисков. Основные методы обработки.

Сверление. Обработка отверстий в сплошном материале и предварительно отлитых или прошитых. Погрешности при сверлении - разбивка по диаметру и увод оси отверстия. Методы борьбы с указанными дефектами. Сверление отверстий в деталях типа «корпус». Обработка отверстий по разметке, координатному методу, по координатным шаблонам, с применением кондукторов.

Раскатывание отверстий. Алмазное выглаживание.

Зенкерование и развертывание отверстий. Инструменты при развертывании и зенкеровании. Скоростное сверление, зенкерование и развертывание. Протягивание отверстий: свободное и координатное.

10