Технология машиностроения. сборник задач и упражнений

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ - БАКАЛАВРИАТ

серия основана в 1 996 г.





                ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ




    УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Под общей редакцией В.И. Аверченкова и Е.А. Польского

Издание третье, исправленное и дополненное


Допущено
                    Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (бакалавр) и 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов» (специалист)


znanium.com


Москва ИНФРА-М 2020

УДК 621.91.002(075.8)
ББК 34.5я73
      Т38


   ФЗ    Издание не подлежит маркировке   
№ 436-ФЗ в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Авторы: В.И. Аверченков, О.А. Горленко, В.Б. Ильицкий, Е.А. Польский, А.В. Тотай, В.Ф. Чистов
Рецензенты: кафедра «Технология машиностроения» Тульского государственного университета, проф., д-р техн. наук А.С. Ямников; проректор Орловского государственного технического университета, проф., д-р техн. наук Ю.С. Степанов


          Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений : учеб-Т38 ное пособие / под общ. ред. В.И. Аверченкова и Е.А. Польского. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 304 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/ 10.12737/660.

          ISBN 978-5-16-009272-0 (print)
          ISBN 978-5-16-100638-2 (online)
          Содержит все основные этапы технологического проектирования в машиностроительном производстве, связанные с механической обработкой и сборкой изделий. Приведенные методические указания и примеры решения всего комплекса технологических задач позволяют использовать учебное пособие при выполнении практических работ, курсовых и дипломных проектов.
          Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (квалификация «бакалавр») и «Проектирование технологических машин и комплексов» (квалификация «специалист»).
УДК 621.91.002(075.8)
ББК 34.5я73

ISBN 978-5-16-009272-0 (print)
ISBN 978-5-16-100638-2 (online)            © Коллектив авторов, 2005, 2014

Подписано в печать 25.01.2015.
Формат 60x90/16. Гарнитура Ньютон.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 19,0. Уч.-изд. 25,53. ПТ12.
Цена договорная.
ТК 60430-501510-250913
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru http://www.infra-m.ru

            ОГЛАВЛЕНИЕ






Предисловие ........................................... 5
Глава 1. Проектирование технологических процессов сборки ................................................ 7
   1.1. Размерно-точностный анализ сборочной единицы ...7
   1.2. Выбор метода обеспечения точности замыкающего звена................................................8
   1.3. Разработка маршрутных технологических процессов сборки ............................................ 21
   1.4. Расчеты при выполнении сборочных операций .....27
Глава 2. Анализ исходных данных для разработки технологических процессов изготовления деталей машин...32
   2.1. Анализ соответствия требований к изготовлению деталей и их служебному назначению .................32
   2.2. Анализ технологичности конструкции детали .....40
   2.3. Формирование конструкторско-технологического кода детали ........................................46
   2.4. Определение типа производства..................55
Глава 3. Обоснование метода получения заготовок........59
   3.1. Определение вида заготовок и способов их изготовления ....................................59
   3.2. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки...........................................66
Глава 4. Расчеты погрешностей при установке заготовок в приспособления.......................................90
   4.1. Определение составляющих погрешности установки .. 90
     4.1.1. Расчет погрешности базирования.............93
     4.1.2. Расчет погрешности закрепления............100

з

   4.2. Выбор рациональных схем базирования ..........118
   4.3. Расчет исполнительных размеров установочных и направляющих элементов ..........................131
Глава 5. Разработка маршрутных технологических процессов ............................................138
   5.1. Разработка технологических процессов обработки элементарных поверхностей .........................138
   5.2. Расчет припусков .............................140
   5.3. Составление технологических маршрутов обработки типовых деталей....................................149
   5.4. Размерно-точностный анализ технологических процессов .........................................152
   5.5. Расчет технологических размерных цепей .......159
Глава 6. Разработка технологических операций .........167
   6.1. Выбор последовательности переходов в операции и средств их технологического оснащения ...........167
   6.2. Расчет режимов обработки .....................174
   6.3. Нормирование затрат труда на выполнение операции ..........................................176
   6.4. Оптимизация режимов обработки резанием........180
   6.5. Расчет технологической себестоимости..........187
Глава 7. Технологическое обеспечение качества изделий.197
   7.1. Статистические методы оценки качества изделий .... 197
   7.2. Расчет суммарной погрешности обработки........207
   7.3. Обеспечение качества поверхности деталей машин . . . 222
Приложения............................................237
Список литературы ....................................303

            ПРЕДИСЛОВИЕ






   Развитие машиностроительного производства, ориентированного на повышение качества машиностроительной продукции, на широкое применение прогрессивных конструкционных и инструментальных материалов, упрочняющей технологии, на комплексную автоматизацию на основе применения станков с ЧПУ и САПР, требует подготовки квалифицированных специалистов, не только обладающих глубокими теоретическими знаниями, но и способных практически их использовать в своей производственной деятельности.
   В этой связи инженеры-механики наиболее массовых специальностей «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» должны владеть методами оценки качества изделий, расчета и анализа технологических размерных цепей, размерного анализа технологических процессов, выбора рациональных схем базирования заготовок, расчета погрешностей, определяющих точность механической обработки, расчета припусков, оптимальных режимов обработки, в том числе обеспечивающих получение заданных параметров качества деталей, норм времени и технологической себестоимости. Они должны обладать также практическими навыками по проектированию технологических процессов сборки, механической обработки, в том числе при использовании технологического оборудования с ЧПУ, и т.п.
   В предлагаемом учебном пособии представлены все основные этапы технологического проектирования в машиностроительном производстве, связанного со сборкой изделий и механической обработкой деталей. Рассмотренные этапы технологического проектирования соответствуют последовательности их изложения в курсе «Основы технологии машиностроения», включенном в общеобразовательные стандарты ряда машиностроительных специ

5

альностей. Особое внимание уделено последовательному рассмотрению следующих вопросов:
   • проектирование технологических процессов сборки;
   • анализ исходных данных для разработки технологических процессов изготовления деталей машин;
   • обоснование метода получения заготовок;
   • разработка маршрутных и операционных технологических процессов;
   • технологическое обеспечение качества изделий.
   Каждая глава учебного пособия включает краткую теоретическую часть, примеры решений типовых задач, наборы упражнений и задач, отдельные справочные данные. Такая структура учебного пособия позволяет рекомендовать его как для групповых занятий с преподавателем, так и для самостоятельного использования при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами машиностроительных специальностей вузов.
   Предлагаемое учебное пособие является третьим, исправленным и дополненным изданием «Сборника задач и упражнений по технологии машиностроения», выпущенного в 2000 г. в издательстве Брянского государственного технического университета и широко используемого многими вузами при подготовке студентов по специальностям «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты».
   Новое учебное пособие может быть полезно также при подготовке студентов других машиностроительных специальностей высших и средних технических учебных заведений.

            Глава 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ



   Технологические процессы сборки изделия должны разрабатываться раньше, чем технологические процессы изготовления большинства ее деталей. Такая последовательность позволяет своевременно вносить изменения в конструкцию изделия, если выявлено, что невозможно осуществить процессы сборки или обеспечить их требуемую точность.
   Технологию сборки обычно разрабатывают в такой последовательности:
   • изучение чертежей сборочных единиц и чертежей входящих в них деталей;
   • проведение размерно-точностного анализа;
   • установление порядка комплектования узлов и изделия в процессе сборки;
   • составление схем сборки сборочных единиц и изделия в целом;
   • разработка технологических процессов сборки [10].


        1.1. Размерно-точностный анализ сборочной единицы

   Основные задачи размерно-точностного анализа:
   1)   изучение взаимосвязи структурных элементов (деталей и сборочных единиц);
   2)   составление схем размерных связей сборочных единиц и изделия в целом;
   3)   выявление сборочных размерных цепей и выбор метода обеспечения точности замыкающих звеньев;
   4)   проверка достижения требуемой точности сборки.
   Например, для конических зубчатых передач необходимо обеспечить точность совпадения вершины делительного конуса конической шестерни с осью вращения конического колеса. При установке валов на подшипниках качения требуется обеспечить необходимую величину осевого зазора между торцами крышки и наружного кольца подшипника.


7

   Схему размерных связей составляет совокупность размеров входящих в сборочную единицу деталей, точность выполнения которых влияет на точность замыкающего звена. Выявление таких размеров деталей является одной из основных задач размерноточностного анализа. Очевидно, что из возможных схем размерных связей следует принимать ту, которая включает наименьшее число размеров.
   Размерно-точностный анализ сборочной единицы проводится конструкторами. Тем не менее технолог часто сталкивается с расчетом размерных цепей. Например, при отработке конструкции изделия на технологичность технолог проводит дополнительный размерно-точностный анализ.


   Задача 1.1. Разработать размерную схему сборки по обеспечению зазора е (рис. 1.1).


   Указание к решению этой и последующих задач. Вычертить эскиз сборочной единицы. Определить сопрягаемые поверхности деталей, входящих в сборочную единицу. Разработать возможные варианты схем размерных связей и выбрать тот из них, который включает наименьшее число размеров деталей.

   Задача 1.2. Разработать размерную схему сборки по обеспечению зазора е (рис. 1.2).



        1.2. Выбор метода обеспечения точности замыкающего звена

   На практике для обеспечения требуемой точности замыкающих звеньев сборочных размерных цепей используют следующие методы [9, 12]:
   • полной взаимозаменяемости;
   • неполной взаимозаменяемости;


8

Рис. 1.2. Эскиз сборочной единицы (к задаче 1.2)

   • групповой взаимозаменяемости (метод селективной сборки);
   • пригонки;
   • регулирования.
   Рассмотрим перечисленные методы на конкретном примере: необходимо обеспечить зазор е между торцом зубчатого колеса и простановочным кольцом механизма (рис. 1.3). Замыкающим звеном в этой цепи является зазор е, величина которого обусловли


Рис. 1.3. Эскиз сборочной единицы (к задачам 1.3, 1.4): а — размерная схема процесса сборки по обеспечению зазора е;
б — размерная цепь

9

вается точностью выполнения размеров зубчатого колеса А₃ = 80 мм, корпуса А₂ = 90 мм и кольца А₃ = 10 мм. Из служебного назначения рассматриваемой сборочной единицы следует, что наименьший зазор енм = 0 (Е1е = 0), а наибольший енб = 0,2 (ES.. = 0,2). Следовательно, поле допуска на зазор
Тг = ES£ - Е1£ = 0,2-0 = 0,2,
а координата середины поля допуска
Ecₑ = 0,5(EIₑ + ESₑ) = 0,5(0 + 0,2) = +0,1 мм.
   Схема размерной цепи, замыкающим звеном которой является зазор, представлена на рис. 1.3, б. Размеры А₁ и А₃ — уменьшающие, а размер А₂ — увеличивающий. Основное уравнение размерной цепи в этом случае:
                    m
е ⁼ Е^,-4- =-4⁺ а2 -а₃,              (1.1)
                   i =1
где m — число увеличивающих и уменьшающих звеньев цепи, m = 3;
    — — передаточное отношение. (Для плоских линейных цепей с параллельными звеньями = +1 для увеличивающих и £4. = —1 для уменьшающих составляющих звеньев.)
   Метод полной взаимозаменяемости. При этом методе должно быть выполнено условие
                    m
⁼ ^4 ⁺   ⁺    ■          (I-²)
                   /=1
   Учитывая, что размеры деталей механизма контролируются калибрами и скобами, устанавливаем допуски на размеры А₁, А₂ и А₃ по 9-му квалитету точности: ТА₁ = 0,074 мм, ТА₂ = 0,087 мм и ТА₃ = = 0,036 мм (штрих означает здесь и далее производственное значение допуска). Очевидно, что
Т1 = ТА₁ + ТА₂ + ТА₃ = 0,074 + 0,087 + 0,036 = 0,197 < Тг = 0,2 мм.
   Данное неравенство позволяет сделать вывод о возможности выполнения размеров данной цепи с точностью по 9—10-му квалитету. Если неравенство 77< Т. ложно, необходимо ужесточить допуски на составляющие размеры в соответствии со среднеэкономической точностью выполнения размера.
   Назначаем отклонения, ориентируясь на вид поверхностей (охватываемые или охватывающие), на размеры А₁ и А₂, кроме А₃, как


10