|
ОглавлениеРабочая учебная программа (разработал в А. Горлачёв) Конспект лекций (разработал в А. Горлачев) Методические указания к лабораторным работам и отчету по ним (разработал в А. Горлачёв) Контрольные тесты, вопросы и задания Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуУЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по выполнению курсовой работы МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ (ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА) (авторы: А.Г. Боровик, В.А. Горлачев, В.Е. Лелюхин, Вал.В. Чебоксаров)Рекомендовано Дальневосточным региональным Учебно-методическим центром в качестве учебно-методического пособия для специальностей 151001 “Технология машиностроения” и 220301 “Автоматизация технологических процессов и производств” В пособии рассмотрены общие принципы проектирования элементов металлорежущих станков, показаны структурные схемы и компоновки станков, конструкции основных узлов станков и методика расчета основных параметров. Приведены примеры выбора основных узлов станка и даны приложения для выбора стандартных элементов металлорежущих станков. В работе над разделом 4.4 пособия принимал участие А.В. Лелюхин. Компьютерный набор приложения выполнил Н.П. Махнюк. ВведениеМеталлорежущие станки являются основным видом оборудования, предназначенного для производства машин, приборов, инструментов и других изделий. Количество и качество металлообрабатывающих станков, их техническая оснащенность в значительной степени характеризуют производственную мощность государства. В учебных планах специальностей “Технология машиностроения” и “Автоматизация технологических процессов и производств” дисциплины “Металлорежущие станки” и “Оборудование машиностроительных производств” являются важными профилирующими дисциплинами. Знание технических характеристик станков и их технологических возможностей позволяет инженеру-технологу квалифицированно создавать высокоэффективные технологические процессы производства машиностроительных изделий. Понимание взаимосвязи параметров станка с выходными свойствами деталей позволит выбирать наиболее экономичное оборудование для реализации технологических процессов. При изучении дисциплин “Металлорежущие станки” и “Оборудование машиностроительного производства” будущий инженер приобретает знания основных общепринятых конструкций узлов станков, навыки конструирования и знания по технологическим характеристикам. Эффективность работы технолога зависит от его понимания конструкции изготавливаемой машины, способности вовремя выявить конструкторские ошибки, добиться их устранения до начала выполнения технологических операций. Учебно-методические материалы настоящего пособия предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине. Теоретические сведения показывают методологический подход к проблеме создания и модернизации металлорежущих станков. Приложения помогут выбрать рациональные элементы станков, находящих применение на практике. 1. ТЕМА, ЦЕЛИ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫТема курсовой работы: “Станок для обработки детали (наименование, № чертежа)” Цели курсовой работы: закрепление теоретических знаний по дисциплине и приобретение навыков конструкторской работы, практическое применение нормативно-справочной информации для компоновки конструкции станка или его основных частей, практическая реализация методики проектирования основных узлов станка и правил оформления конструкторской документации. Графическая часть представляется на 1-1,5 листах формата А1 и включает чертежи общего вида специального металлорежущего станка и основных его узлов Пояснительная записка объемом 15-20 стр. рукописного или 10-15 с. печатного 14 кегля через 1,5 межстрочного интервала текста должна содержать расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции, и обоснования принятых решений по всем разделам (не только результаты, но и процесс принятия решений). Пояснительная записка должна быть оформлена в соответствии с методическими указаниями. В приложении должны быть приведены чертеж детали и технологическая операция с операционным эскизом, спецификации к чертежам станка и узлов. Примерное содержание курсовой работы Тема и цели курсовой работы Введение 1. Техническое задание 1.1. Разработка исходных данных на курсовую работу 1.2. Анализ исходных данных и постановка задачи работы 1.3. Разработка служебного назначения станка и задание технических характеристик 1.4. Определение объема и содержания курсовой работы 2. Техническое предложение 2.1. Исходные материалы 2.2. Анализ исходных данных и постановка задачи на проектирование 2.3. Выбор аналога 2.4. Предложение на проектирование с описанием конструкторского замысла 2.5. Определение объема конструкторских и расчетных материалов 3. Эскизный проект 3.1. Принципиальные конструктивные решения вариантов составных частей 3.2. Проверка вариантов изделия их оценка 3.3. Решения по проработке варианта изделия. Согласование проекта 4. Технический проект 4.1. Разработка структурной схемы 4.2. Разработка кинематической схемы 4.3. Разработка компоновки 4.4. Проектирование узлов станка (главный привод, несущая система, привод подачи, шпиндельный узел, направляющие) 4.5. Назначение параметров точности станка 5. Рабочий проект 5.1. Разработка чертежей и технических требований 5.2. Оформление пояснительной записки. Заключение Приложения Список литературы 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ КОНСТРУКЦИИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ2.1. Техническое заданиеПервичным, основополагающим документом, которым руководствуются проектировщики, приступая к разработке нового изделия, является техническое задание. Оно определяет основные направления разработки конструкции и принципа работы будущего изделия. Техническое задание, с одной стороны, отражает потребности общества в новых изделиях, с другой – технические и технико-экономические характеристики будущего изделия. Техническое задание является начальным этапом работ и составляется на все разработки и виды работ, необходимые для создания нового изделия. Оно может предшествовать научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам (НИОКР) по разработке средств механизации и автоматизации, отдельных узлов и систем, технологии, измерительных средств, средств контроля, техники безопасности и др. Требования, включаемые в техническое задание, должны основываться на современных достижениях науки и техники, на выполненных научно-исследовательских и экспериментальных работах. Техническое задание должно устанавливать следующие показатели разрабатываемого изделия: прогнозируемые показатели технического уровня и качества; основное назначение, характеристика рынка сбыта; технические и тактико-технические характеристики; уровень стандартизации и унификации; технико-экономические показатели; патентно-правовые показатели; специальные требования к изделию и др. В технических заданиях оговариваются этапы разработки и сроки выполнения каждого этапа и разработки в целом. Качество технического задания обеспечивается объемом и полнотой сбора материалов, необходимых для разработки. При разработке используются следующие материалы: научно-техническая информация; патентная информация; характеристика рынка сбыта; характеристика производства, на котором изделие будет изготовляться (технологическая оснащенность, квалификация кадров, технологическая дисциплина, уровень организации труда и др.). Таблица 1 Порядок построения, изложения и оформления технического задания
Техническое задание оформляют в соответствии с общими требованиями к текстовым конструкторским документам по ГОСТ 2.105-79. К техническому заданию прилагаются схемы и эскизы наметок по конструкции будущего изделия, а для технологических разработок – технологические данные и техникоэкономические показатели существующего производства. Техническое задание должно содержать максимум информации, облегчающей работу конструктора и сокращающей сроки разработки. При изучении технического задания у разработчика начинают мысленно вырисовываться различные варианты новой конструкции, разные компоновки. Этот период характеризуется созреванием конструктивных образов, процесс возникновения которых для каждого разработчика носит индивидуальный характер. Но основной процесс проектирования заключается в разработке конструктивных исполнений с применением общих принципов разработки. Качество конструктивного решения изделия зависит от качества идеи или принципа, использованного в конструкции изделия. Следует находить технические решения для выбора наилучшего варианта; разрабатывать варианты известных технических решений, но в других ситуациях; стремиться учитывать все необходимые детали, способные повлиять на разработку; оценивать сравнительную важность каждого варианта, чтобы облегчить выбор наилучшего. Если предлагается ввести новый узел или изменить уже существующий, надо уточнить, нельзя ли вообще обойтись без него. Следует добиваться простоты конструкции и избегать сложных, многодетальных конструкций. Не следует использовать в конструкции узлы и механизмы, работоспособность которых сомнительна и требует экспериментальной проверки. При оценке требований, предъявляемых к разрабатываемым изделиям, необходимо учитывать следующее. Уменьшение массы детали, узла, изделия вызывает уменьшение прочности и жесткости. Создание компактной, малогабаритной конструкции влечет за собой улучшение условий сборки, обслуживания, регулировки и ремонта. Применение дешевых материалов порождает ухудшение прочности, износостойкости и долговечности. Создание простой конструкции узла, механизма, изделия накладывает ограничения на технические и технологические возможности работы узла, механизма и изделия. Увеличение скорости действия механизма служит росту инерционных сил и нагрузок на детали и узлы. Разбивка конструкции на узлы, облегчающие организацию их сборки и транспортировки, ведет к уменьшению жесткости конструкции, росту трудоемкости сборки изделия. 2.2. Техническое предложениеТехническое предложение – начальная стадия проектирования. Оно является ответом проектировщика на задачи, требования и ограничения, приведенные в техническом задании. Выдвигаемый техническим предложением вариант тщательно обосновывается с использованием для этого теоретических расчетов и анализа практического опыта. При разработке технического предложения может обнаружиться, что для принятия окончательного варианта не хватает информации. Такая ситуация возможна, когда в разработке используют малоизученную конструкцию или рабочий принцип. В этом случае необходимо провести дополнительный поиск нужной информации. Требования к выполнению технического предложения устанавливает ГОСТ 2.118-73. Номенклатуру конструкторских документов технического предложения устанавливает ГОСТ 2.102-68. Выполняется чертеж общего вида, габаритный чертеж и схемы, составляется ведомость технического предложения и оформляется краткая пояснительная записка. Таблица 2 Содержание технического предложения
Комплект документации технического предложения должен включать сведения об информации, используемой для разработки оптимального варианта, например аналоги прототипы и т.п. Сопоставительный анализ должен быть отражен в документации с обоснованием выбора оптимального варианта по всем технико-экономическим показателям. 2.3. Эскизный проектЭскизный проект разрабатывается в том случае, если это предусмотрено техническим заданием или протоколом рассмотрения технического предложения. Таблица 3 Работы, проводимые при разработке эскизного проекта
В эскизном проекте производится конструкторская проработка оптимального варианта до уровня принципиальных конструкторских решений, дающих общее представление об устройстве и принципах работы изделия. Требования к выполнению эскизного проекта устанавливает ГОСТ 2.119-73 Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия. В эскизном проекте подтверждаются или уточняются требования к изделию, установленные техническим заданием и техническим предложением. На основе проводимых конструкторских проработок разрабатываются новые, уточненные технические требования и уточняются новые технические параметры. Рассчитываются технико-экономические показатели, которые заложены при разработке эскизного проекта и которых необходимо достичь в дальнейшей разработке. В эскизном проекте закладываются основы применения типовых, стандартизированных и унифицированных составных частей разработки. Особое внимание уделяется применению ранее разработанных и испытанных на практике узлов и механизмов. В пояснительной записке к эскизному проекту приводятся результаты конструкторской проработки, в том числе описание принципа работы изделия, технико-экономические показатели, а также предложения по дальнейшим конструкторским и экспериментальным работам. В пояснительной записке устанавливаются требования к работам, которые должны быть проведены при техническом проектировании. 2.4. Технический проектТехнический проект предшествует этапу разработки рабочей документации, поэтому он должен более полно определять проектируемую конструкцию и содержать окончательный технико-экономический расчет. От степени отработки технического проекта в значительной степени зависят сроки выполнения и качество рабочей документации. Разработка технического проекта осуществляется в том случае, если это предусмотрено техническим заданием, протоколом рассмотрения технического предложения и эскизного проекта. Требования к выполнению технического проекта устанавливает ГОСТ 2.120-73. Технический проект содержит технические решения и данные, достаточные для полного представления об устройстве и принципе работы изделия. В техническом проекте должны быть решены все вопросы, обеспечивающие хороший технический уровень нового изделия как в процессе изготовления, сборки, испытания, так и в процессе эксплуатации. В техническом проекте нередко допускают ошибки, не уделяя должного внимания таким вопросам, как смазывание, охлаждение, заправка смазочными материалами, охлаждающей жидкостью. Таблица 4 Работы, проводимые при выполнении технического проекта
В техническом проекте должны уточняться многие элементы конструкции (например, длина проводов, кабелей), проверяться крайние положения механизмов и узлов, рассчитываться размерные цепи и др. Все расчеты технического проекта выполняются в окончательном варианте, не требующем проверки или уточнения на стадии разработки рабочей документации. Технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих данные для разработки рабочей конструкторской документации. Номенклатуру конструкторских документов технического проекта устанавливает ГОСТ 2.102-68. Обязательными документами для технического проекта являются чертеж общего вида (ВО), ведомость технического проекта (ТП) и пояснительная записка (ПЗ). Остальные документы составляются при необходимости, в зависимости от характера назначения или условий производства проектируемого изделия. В пояснительной записке к техническому проекту приводят: подробное описание конструкции и принципа работы, описание работы всех схем, входящих в состав документации; обоснование применяемых материалов, термообработки и покрытий; требования к точности изготовления и сборки изделий; окончательные технико-экономические расчеты. Одной из главных задач разработки технического проекта является придание разрабатываемому изделию таких свойств, которые могут быть реализованы при минимальных трудовых и материальных затратах как у потребителя, так и у производителя объекта. 2.5. Разработка рабочей документацииПроектные стадии, на которых разрабатывается проектная документация, служат подготовкой для разработки рабочей конструкторской документации, по которой изготовляется изделие. На этой стадии решаются не принципиальные конструкторские разработки (они окончательно разработаны на проектных этапах), а вопросы конструкторских и технологических разработок оригинальных деталей. На стадии разработки рабочей конструкторской документации устраняются все замечания, выявленные при обсуждении и принятии технической документации предыдущих стадий проектирования. Кроме того, в разработке анализируются и учитываются предложения и рекомендации, возникшие при проектировании. Недоработки конструкторской документации не допускаются, и наличие их является дефектом разработки. В процессе разработки рабочей конструкторской документации обеспечиваются технико-экономические характеристики. На стадии разработки рабочей конструкторской документации завершается отработка конструкции на технологичность, обеспечиваются показатели качества, технико-экономические показатели и др. Разработка рабочей конструкторской документации непосредственно связана с технической подготовкой производства. При разработке ее решаются следующие вопросы: определение точности обработки; определение шероховатости поверхностей; выбор баз; простановка размеров; проведение проверочных расчетов на прочность, долговечность и т. п.; внесение коррективов в документации на основании расчетов; производство нормализационного и технологического контроля рабочих конструкторских документов; расчет окончательной себестоимости; расчет окончательного экономического эффекта; изготовление и испытание опытного образца, установочных серий, головной серии; корректировка конструкторских документов по результатам изготовления и испытания. Стадия разработки рабочей конструкторской документации наиболее продолжительна и требует наибольших затрат времени и средств, поэтому важное значение имеет рациональная организация разработок и увязка всех решаемых вопросов разными исполнителями. В разработке рабочей конструкторской документации применяется множество способов и приемов рационального создания конструкций изделий. Все они объединяются по следующим основным принципам конструирования: наибольшей эксплуатационной производительности; наименьшей стоимости производства и эксплуатации; наименьшей материалоемкости и энергоемкости; наибольшей надежности; оптимальной унификации и стандартизации. Каждый из перечисленных принципов в разработках решает определенную задачу, поэтому недостаточно применения лишь одного из них. Принципы конструирования взаимозависимы и применяются не изолированно, а в совокупности с другими. Это позволяет оценить объект разработки с разных сторон и найти оптимальное решение. Наличие всех проектных стадий разработки конструкторской документации (техническое задание, техническое предложение, эскизный и технический проекты) необязательно. Они применяются в зависимости от новизны и сложности разрабатываемой конструкции и в зависимости от программы выпуска. Нередко отдельные стадии разработки объединяются и, таким образом, сокращаются проектные работы. Для простых изделий единичного производства разработка ведется обычно в одной стадии – технорабочий проект. В нем не выпускается проектная документация, а ограничиваются разработкой рабочих чертежей. 2.6. Ошибки при конструированииЧертежи являются носителем информации об изделии, его конструкции, размерах, материалах, специальной обработке и, косвенно, о технологии изготовления. Чертёж обеспечивает конкретное и однозначное выполнение детали, так как информация, заложенная в чертежах, является обязательной для исполнителя. По данным статистического анализа неисправностей машин, 60-90% этих неполадок связаны с ошибками разработок и изготовления. Большая часть ошибок обнаруживается в процессе изготовления и первого испытания изделий. Часть ошибок выявляется только в процессе эксплуатации через продолжительное время, сокращая межремонтный период изделия или ресурс его работы в целом. Причины возникновения ошибок заложены в сущности процесса конструирования. Творческий процесс конструирования является идеальным процессом в воображении конструктора. В процессе конструирования конструктору приходится считаться с целым рядом требований и ограничений. Эти факторы часто противоречивы и не позволяют создать тот образец, к которому стремился конструктор. Ошибкой являются отклонение результата проектирования от принятых норм, заранее заложенных в технических условиях и ограничениях, отклонение от эталона или объективного закона, существующего в природе. Различаются явные (очевидные) и скрытые ошибки. Явные (очевидные) ошибки легко обнаруживаются при сравнении конструкции с эталоном или при проверке ее по объективным законам математики, физики, механики и другим законам, которые известны рядовому инженеру. К явным ошибкам относятся ошибки размерных цепей, прочности, отклонения параметров (силы, скорости, давления и др.). Явные ошибки обнаруживаются при контроле технической документации аналитическими или графическими методами. Скрытые ошибки не обнаруживаются проверкой и появляются, как правило, в новых разработках, где применяется не проверенный практикой рабочий принцип или не имеется достаточного количества информации для внедрения уже известного принципа. Скрытые ошибки выявляются после выполнения специальных расчетов или выработки экспертных заключений крупных специалистов. Причины возникновения ошибок в технической документации могут быть самыми разнообразными: незнание, ошибочное суждение, неспособность охватить все вопросы проблемы, халатность, равнодушие и др. Ошибки в конструкторской документации классифицируют следующим образом: I группа – конструкционные ошибки; II – ошибки в расчетах; III – ошибки в размерах. К группе I относятся следующие ошибки. 1. Ошибки, вызванные неправильным направлением разработки. Эти ошибки заложены уже в техническом задании на разработку и возникают из-за неверного понимания той работы, которую изделие должно выполнять, или процессов, для которых оно создается. Такие ошибки должны раскрываться уже в начальных стадиях разработки: в техническом предложении, эскизном проекте. Разработчику дается право на критический анализ технического задания и выявление всех неточностей и погрешностей в нем. Ошибки неверного направления разработок относятся к скрытым ошибкам и не всегда выявляются при проверке ее соответствия конструкторской документации требованиям технического задания. 2. Ошибки в функции применения проектируемого изделия. Новые изделия должны соответствовать своим функциям, быть эффективными и надежными. 3. Ошибки в соответствии проектируемого изделия физиологическим требованиям обслуживающего персонала. Форма, размеры и устройства управления должны обеспечить удобное и надежное управление. 4. Ошибки в выборе материала, когда свойства материала и его технологическая обработка не обеспечивают нормальную и надежную работу всех узлов и механизмов. 5. Ошибки в выборе формы деталей. Форма деталей способствует их изготовлению из материала, указанного в чертеже, наиболее эффективными технологическими методами. 6. Ошибки использования материала. Материал может быть использован нерационально: с излишней толщиной стенок, ребер и т.д. 7. Ошибки в оценке психологических и социальных сторон нового изделия. Конструкция должна соответствовать новым требованиям эксплуатации, учитывать желания человека, требования моды, соответствия окружающей среде и др. 8. Ошибки эстетического характера и несоответствия изделия требованиям техники безопасности. Внешний вид изделия должен быть приятным и соответствовать его функциональному применению. Температура, шум, вибрации изделия должны быть в пределах нормы. Ко II группе относятся следующие ошибки. 1. Ошибки в расчетах прочности. В результате этих ошибок размеры опасных сечений могут получаться неоправданно малыми или большими. При заниженном размере опасного сечения происходит преждевременный выход изделия из строя или его поломка. Если опасное сечение увеличенное, неоправданно растет масса изделия и расход материала. Эти ошибки основываются на недостаточной или ошибочной оценке реально действующих сил в изделии, принятии неверной расчетной схемы, методики расчетов или допущении ошибок в расчетах. 2. Ошибки в расчетах на жесткость. Эти ошибки приводят к вибрациям, которые превышают допустимые нормы. В результате вибраций изделие не может выполнить свои функции. 3. Ошибки в кинематических расчетах. В результате изделие не будет соответствовать параметрам, на которые оно рассчитано. К III группе относится наибольшая часть ошибок. 1. Ошибки в расчете размерных цепей. Они возникают при неверном расчете размеров и допустимых отклонений, в том числе при неверном определении хода механизма. 2. Ошибки в определении размера узкого места механизма. В результате этого возникает случай, когда изделие невозможно собрать. Причина ошибки: неточный расчет или расчет, при котором не было учтено место для сборочных работ. 3. Ошибки из-за халатности разработчика. Ошибки могут быть допущены при расчете размера или при записи правильно рассчитанного размера и допустимого отклонения к нему. Ошибки данной группы обнаруживаются при проверке чертежей и проявляются как несоответствие указанного размера фактическому значению элемента конструкции в указанном масштабе. Правильная простановка размеров и допустимых отклонений в чертежах является важным процессом, свидетельствующим о качестве технической документации. Размеры и допустимые отклонения в чертежах определяют точность сборочного процесса, взаимозаменяемость узлов и изделий, применение рациональных технологических процессов при изготовлении деталей. Хорошие знания разработчиком технологии изготовления и сборки (базирования, установки, зажима, инструмента, операций, переходов) позволяют правильно и безошибочно проставить размеры в чертежах. Рационально выбранные размеры и предельные отклонения могут уменьшить трудоемкость изготовления детали на 1520%, не изменяя ее конструкции. Ошибки, допускаемые разработчиком в конструкторской документации, зависят от направленности его внимания и психического состояния на период разработки. Они часто связаны со спешкой и небрежностью. Появление ошибок в конструкторской документации обусловлено, как правило, определенными причинами. По признакам возникновения ошибки могут быть мотивированные или немотивированные. Мотивированные ошибки как бы имеют логическое обоснование для их возникновения, связанное с незнанием или рассеянностью разработчика. Мотивированные ошибки могут быть связаны также с масштабом чертежа. Чаще всего размеры проставляются по натуральной величине чертежа, хотя изображение выполнено в увеличенном или уменьшенном масштабе. Иногда размеры и допустимые отклонения отверстий устанавливаются на валах, а размеры и допустимые отклонения валов – на отверстиях. Отверстия и вал могут иметь разные номинальные размеры и т.п. Иногда проставляются неверные размеры из-за ошибочно выполненного изображения, разреза или сечения. Рассеянность разработчика может привести к простановке размера на другой размерной линии, что определенно приведет к ошибке. Иногда не учитывается длина хода механизма, место для сборки и т.п. При оценке влияния ошибок необходимо рассмотреть конструкцию в неразрывной связи ее с целевым назначением и применением. Здесь значение имеют такие факторы, как серийность выпуска изделия, ответственность конструкции и др. Анализ ошибок показывает, что ошибки могут иметь немотивированный характер. Эти ошибки зависят не только от объективных факторов, но и от опыта и квалификации эксперта, который определяет ошибку. Изделия, разработанные для изготовления в единичном производстве, будут ошибочными для серийного выпуска и наоборот. Очень трудно оценить ошибки экономического характера, а ошибки социального характера выявляются только после определенного периода эксплуатации. Ошибки, встречающиеся в конструкторской документации, в зависимости от вызванных ими последствий, классифицируются следующим образом (табл. 5.). Таблица 5 Классификация ошибок в чертежах
Внимание! Авторские права на книгу "Металлорежущие станки. Учебно-методический комплекс" (Боровик А.Г.,Горлачев В.А., Лелюхин В.Е., Чебоксаров В.В.) охраняются законодательством! |