Технологические процессы в машиностроении

Москва  2019

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА 
 
Кафедра инжиниринга технологического оборудования

Л.В. Седых

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ  
В МАШИНОСТРОЕНИИ

Лабораторный практикум

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3476

УДК 621.002 
 
С28

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. М.Н. Скрипаленко

Седых Л.В.
С28  
Технологические процессы в машиностроении: лаб. практикум / Л.В. Седых. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2019. – 36 с.

В лабораторном практикуме изучаются конструкция и кинематика универсальных станков на примере токарно-винторезного станка 16К20. Рассматриваются методы обработки сложных поверхностей с использованием различных приспособлений. Изучаются конструкции самих приспособлений.
Рассмотрены теоретические положения, необходимые для подготовки студентов к выполнению лабораторных работ. Описан порядок их проведения. 
В практикуме указаны контрольные вопросы по каждой лабораторной работе. 
В конце каждой работы дана соответствующая литература.
Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся в бакалавриате и магистратуре по направлениям подготовки 15.03.02 и 15.04.02 
«Технологические машины и оборудование».

УДК 621.002

 Л.В. Седых, 2019
 НИТУ «МИСиС», 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ..............................................................................................4

Лабораторная работа 1.  
Проектирование 3D-модели тихоходного вала редуктора  
и создание технологического чертежа в САПР Autodesk Inventor .......5

Лабораторная работа 2. 
Изучение кинематики коробки скоростей токарно-винторезного 
станка 16К20 ............................................................................................10

Лабораторная работа 3. 
Изучение устройства гитары сменных колес  
токарно-винторезного станка 16К20 .....................................................19

Лабораторная работа 4.  
Наладка токарно-винторезного станка 16К20  
для производства длинных валов ..........................................................26

Лабораторная работа 5.  
Сравнительный анализ патронно-центрового токарного станка  
с ЧПУ 16К20Ф3 и токарно-винторезного станка 16К20 .....................32

ПРЕДИСЛОВИЕ

В лабораторном практикуме изучаются конструкция и кинематика универсальных станков на примере токарно-винторезного станка 
16К20. Рассматриваются методы обработки сложных поверхностей с 
использованием различных приспособлений. Изучаются конструкции 
самих приспособлений.
В процессе выполнения лабораторной работы студенты закрепляют полученный на лекциях теоретический материал.
В отчет о проделанной работе включают следующие материалы:
 – краткое изложение теоретических основ и методики проведения работы;
 – описание используемого оборудования и приспособлений;
 – кинематические схемы станков;
 – схемы приспособлений;
 – описания технологических операций;
 – выводы по работе.
Отчет оформляется на компьютере, шрифт Times New Roman, размер шрифта 12, интервал 1,5. Распечатывается с одной стороны листа на формате А4. Все рисунки нумеруются и подписываются. Отчет 
представляется преподавателю для последующей защиты.

Лабораторная работа 1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 3D-МОДЕЛИ 
ТИХОХОДНОГО ВАЛА РЕДУКТОРА 
И СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО 
ЧЕРТЕЖА В САПР AUTODESK INVENTOR

(3 часа)

1.1. Цель работы

Спроектировать технологический чертеж тихоходного вала редуктора в соответствии с вариантом курсовой работы по предмету «Технологические процессы в машиностроении».

1.2. Теоретическое введение

Спроектированная в Autodesk Inventor 3D-модель детали, в рассматриваемом случае тихоходного вала редуктора, представляет собой точный цифровой прототип изделия, с помощью которого можно 
изучить и проанализировать отдельные детали, входящие в конструкцию сборочной единицы в действии, параллельно с ведением конструкторских работ.
Чертежи в Autodesk Inventor формируются гораздо быстрее, чем 
при использовании традиционных методов конструирования. Они 
создаются в соответствии с полученной 3D-моделью изделия. При 
этом необходимо указать, какой чертежный вид необходим: спереди, 
сбоку, изометрический, разрез и т.д. Autodesk Inventor автоматически 
создает нужные проекции. Он также позволяет управлять отображением скрытых линий и обеспечивает поддержку следующих стандартов: ГОСТ, GB, JIS, BSI, ISO, DIN и ANSI.
Некоторые возможности, которые экономят время при конструировании:
 – автоматическое получение чертежа по 3D-модели;
 – достаточно простое получение сечений и выносных элементов;
 – автоматическое 
извлечение 
размерной 
информации 
из 
3D-модели, благодаря чему обеспечивается размещение размеров на 
видах (в том числе изометрических) и обновление размерных чисел;
 – полный набор, применяемых для оформления чертежей точностных параметров.

Технологический чертеж детали – основной конструкторский документ, который содержит изображение детали и другие данные, необходимые для написания технологического процесса ее изготовления и контроля.
Технологический чертеж детали должен содержать следующие 
данные:
 – основную надпись;
 – наименование детали и материал, из которого она изготовлена;
 – достаточное число видов, разрезов, сечений, выносных элементов;
 – размеры, необходимые для изготовления и контроля;
 – предельные отклонения размеров, допуски формы и расположения поверхностей;
 – требования к шероховатости поверхностей;
 – обозначение покрытий, термических и других видов обработки.

1.3. Используемое оборудование

Компьютерный класс с необходимым для проведения лабораторной 
работы количеством персональных компьютеров, на которых установлена студенческая версия программного обеспечения Autodesk Inventor. 
Проектор для визуализации этапов проведения лабораторной работы.

1.4. Порядок выполнения работы

1.4.1. Включить компьютер и загрузить Autodesk Inventor.
1.4.2. Выбрать вкладку «Создать».
1.4.3. В диалоговом окне выбрать файл вида «Сборка. iam».
1.4.4. На панели инструментов выбрать вкладку «Проектирование».
1.4.5. Открыть «Вал».
1.4.6. Сохранить файл в свою папку на рабочем столе, указав фамилию и группу.
1.4.7. В «Генераторе компонентов вала» заполнить вкладку «Модель» по индивидуальному заданию в соответствии с заданными размерами, техническими условиями и конструктивными особенностями тихоходного вала.
1.4.8. После осуществления проектных расчетов сохранить Print 
Screen таблицы «Генератор компонентов вала» (рис. 1.1).
1.4.9. Нажать «ОК», сохраняя 3D-модель вала.
1.4.10. Правой кнопкой мыши выбрать функцию «Открыть».
1.4.11. Получить 3D-модель вала в файле вида «ipt».

Рис. 1.1. Заполнение таблицы «Генератор компонентов вала»

1.4.12. Установив вал таким образом, чтобы были видны все конструктивные элементы детали, сохранить Print Screen полученной 
3D-модели вала (рис. 1.2).
1.4.13. Создать чертеж тихоходного вала с помощью команд «Создать», «Чертеж», «Базовый», выбирать вид «Сверху».
1.4.14. Заполнить основную надпись, сделать сечения, проставить необходимые характеристики, размеры, сохранить чертеж в PDF (рис. 1.3).

Рис. 1.2. 3D-модель тихоходного вала редуктора

Рис. 1.3. Рабочий чертеж тихоходного вала редуктора

1.5. Требования к отчету

1.5.1. Описание основных конструктивных элементов тихоходного 
вала редуктора.
1.5.2. Print Screen этапов создания 3D-модели детали в графическом редакторе Microsoft Paint.
1.5.3. Описание этапов создания 3D-модели тихоходного вала редуктора.

1.6. Контрольные вопросы

1.6.1. Назначение тихоходного вала редуктора.
1.6.2. Указать на чертеже поверхности вала под подшипники.
1.6.3. Какие конструктивные элементы вала вы знаете?
1.6.4. Назначение шпоночных пазов.
1.6.5. Показать на чертеже параметры шероховатостей.
1.6.6. Что такое качество поверхности?
1.6.7. Основные виды допусков и посадок.

1.7. Литература

1.7.1. Горбатюк С.М., Каменев А.В., Глухов Л.М. Конструирование 
машин и оборудования металлургических производств. Основы трехмерного автоматизированного конструирования деталей и узлов машин с помощью программы Autodesk Inventor. Ч. 2. Проектирование 
сборочных единиц и анимация деталей и сборок: Учеб. пособие. М.: 
Изд. Дом МИСиС, 2010. 40 с.
1.7.2. Горбатюк С.М., Каменев А.В. Конструирование машин и 
оборудования металлургических производств. Основы трехмерного 
автоматизированного конструирования деталей и узлов машин с использованием программы Autodesk Inventor. М.: Изд. Дом МИСиС, 
2008. Ч. 1. 54 с.
1.7.3. Веремеевич А.Н., Морозова И.Г., Герасимова А.А. Детали 
машин и основы конструирования: разработка рабочих чертежей: 
Учеб.-метод. пособие. М.: МИСиС, 2004. 43 с.

Лабораторная работа 2

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИКИ КОРОБКИ 
СКОРОСТЕЙ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО 
СТАНКА 16К20

(3 часа)

2.1. Цель работы

Ознакомиться с конструкцией и работой основных узлов станка. 
Изучить основные механизмы станка и их условные обозначения. Ознакомиться подробно с кинематикой коробки скоростей станка. Рассчитать уравнения кинематического баланса для частот вращения 
шпинделя. Построить график частот вращения шпинделя станка.

2.2. Теоретическое введение

Станок токарно-винторезный 16К20 предназначен для выполнения различных токарных работ, а также для получения резьбы. Станок универсальный, используется в условиях мелкосерийного и серийного производства.
Технические характеристики станка. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, установленной над станиной, 400 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 2000 мм; число различных 
частот шпинделя 22; частота вращения шпинделя: 12,5…1600 мин−1 
при прямом вращении; 19…1900 мин−1 при реверсивном.
Основные узлы станка (рис. 2.1). Станина 1 – несущая деталь, 
базовая всех механизмов станка, на ней неподвижно смонтирована 
передняя бабка 2. По горизонтальным направляющим станины перемещается суппорт, состоящий из каретки 5 и салазок 6 с резцедержателем 7, и задняя бабка 3. На станине крепится фартук 4, предназначенный для преобразования вращательного движения ходового 
винта 9 и ходового вала 10 в поступательное движение суппорта. В 
передней бабке 2 расположена коробка скоростей со шпинделем. На 
переднем конце шпинделя нарезана точная резьба, на которую можно 
навернуть кулачковый или поводковый патрон 8. В станине 1 расположена коробка подач.

Рис. 2.1. Универсальный токарно-винторезный станок 16К20: 1 – 
станина; 2 – передняя бабка; 3 – задняя бабка; 4 – фартук; 5 – каретка 
суппорта; 6 – салазки суппорта; 7 – резцедержатель; 8 – патрон; 9 – 
ходовой винт; 10 – ходовой вал

Кинематика станка (рис. 2.2). Кинематической схемой называется условное изображение совокупности кинематических цепей станка в одной плоскости. Кинематическая цепь – набор кинематических 
пар, связывающих источник движения с исполнительным механизмом или два исполнительных органа станка между собой. Кинематические пары (ременные, зубчатые, червячные и другие передачи) располагаются в определенной последовательности.
Для вычерчивания элементов кинематических схем пользуются 
условными обозначениями, установленными ГОСТ 2.770–68. Кинематическую схему можно изобразить в произвольном масштабе, но, 
как правило, она должна быть вписана в контуры основной проекции 
станка (визуальный масштаб).
Условные обозначения, используемые для обозначения основных 
элементов кинематических схем станков, представлены в табл. 2.1.