Материал: Технология машиностроения. Пачевский В.М

В.М. Пачевский

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Учебное пособие

Воронеж 2008

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

В.М. Пачевский

Технология машиностроения

Издание второе, переработанное и дополненное

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2008

УДК 621.7 + 621.9

Пачевский В.М. Технология машиностроения: учеб. пособие / В.М. Пачевский. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 180 с.

В учебном пособии рассматриваются вопросы проектирования технологических процессов, обеспечения требований чертежа и технических условий.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», специальностям 151001 «Технология машиностроения», 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы», дисциплине «Технология машиностроения».

Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Технология машиностроения», всех форм обучения.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле ТМ.doc.

Табл. 7. Ил. 54. Библиогр.: 19 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев

Рецензенты: кафедра начертательной геометрии

и графики Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук,

проф. Ю.А. Цеханов);

д-р техн. наук, проф. Ю.С. Ткаченко

© Пачевский В.М., 2008

© Оформление. ГОУВПО

«Воронежский государственный

технический университет, 2008

ВВЕДЕНИЕ

Любая машина может быть изготовлена с использованием различных методов и средств производства. Одни из них обеспе­чивают лучшую точность и взаимозаменяемость ее элементов, другие - большую надежность и долговечность, третьи - наименьшую себестоимость, более высокую производительность труда и т. д. Выбор оптимального варианта из многих возмож­ных вариантов технологических процессов представляет собой не простую задачу. Проект изготовления любого изделия машиностроительного производства материализуется на предприятии путем реализации десятков и сотен тысяч частных технологических процессов изготовления отдельных элементов конструкции, их сборки, мон­тажа систем и проведения испытаний. От качества этих техно­логических процессов зависят трудоемкость изготовления и се­бестоимость изделия, численность рабочих и производитель­ность их труда, состав и количество технологического оснащения и другие технико-экономические показатели предприятия. В связи с этим к технологическим процессам предъявляют ос­новное требование: при заданных конкретных условиях произ­водства обеспечить изготовление изделия с заданными качест­венными показателями при минимальных затратах средств и труда.

В настоящем издании дана общая характеристика машино­строительного производства; описаны технологические пути достижения заданных параметров качества по точности и взаи­мозаменяемости, по надежности и технологичности деталей, узлов и агрегатов, а также пути обеспечения экономи­ческой эффективности технологических процессов; приведены общие сведения о технологической подготовке серийного произ­водства и описаны методы сокращения ее стоимости и сроков.

В создание основ технологии машиностроения большой вклад внесли советские ученые Б. С. Балакшин, А. П. Соколовский, В.С. Корсаков и др. В их трудах опре­делены общие направления обеспечения высокой эффективности производства, изложены результаты исследования в области обеспечения точности деталей и узлов машин с привлечением для решения этой задачи математической статистики, теории вероятностей, теории размерных цепей.

Курс «Технология машиностроения» для специалистов экономического направления имеет особое значение, так как знакомит их с основами машиностроительного производства, структурой машиностроительного завода, особенностями использования станочного парка, приспособлений, режущего, мерительного и вспомогательного инструментов. Данный курс позволяет определить наиболее эффективные методы машиностроительного производства и оптимальное технологическое оснащение и, таким образом в десятки, а иногда и в сотни раз повысить экономическую эффективность производства.

Настоящее издание соответствует программе курса «Технология машиностроения», читаемого студентам, обу­чающимся по экономическим специальностям в Воронежском государственном техническом университете.

1. Деталь как объект производства

Под технологией машиностроения принято понимать учение о процессах изготовления деталей и сборки из них машин и механизмов.

Процесс изготовления машин или механизмов состоит из комплекса работ, необходимых для производства заготовок, их обработки, сборки из готовых деталей узлов и, наконец, сборки готовых машин.

Совокупность отдельных процессов, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, узлы и механизмы на данном предприятии, называется производственным процессом.

В производственный процесс входят не только процессы, непосредственно связанные с изменением форм и свойств материала изготовля­емых деталей и сборки из них машин и механизмов, но и все вспомога­тельные процессы, обеспечивающие производственный процесс в целом (межцеховой транспорт, изготовление и заточка инструмента, ремонт оборудования, технический контроль и т. д.).

Технологический процесс обработки - это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением размеров, формы или свойств материала обрабатываемой заготовки, выполняемая в опре­деленной последовательности. В результате этой обработки формируется деталь.

0. Основные требования к детали

Деталью называется элемент изделия, изготовленный из однородного по наименованию и марки материала без применения сборочной операции. Детали могут быть простыми (болт, гайка) или сложными (коленчатый вал, корпусная деталь).

Совершенство конструкции детали оценивают по ее надежности и экономичности. Надежность – свойство детали сохранять свою форму и размеры в заданных пределах в процессе эксплуатации в течение заданного времени. Экономичность определяется стоимостью материала и затратами на производство и эксплуатацию.

Деталь представляет собой совокупность поверхностей, имеющих различную форму и функциональное назначение. По форме поверхности детали могут быть цилиндрическими, плоскими, коническими, сферическими или состоять из сочетания нескольких поверхностей.

По функциональному назначению поверхности могут быть рабочими или исполнительными, а также соединительными. Рабочие поверхности, как правило, контактируют с рабочими поверхностями других деталей или с жидкой, газовой или другой средой. Опыт эксплуатации машин, приборов, аппаратов убедительно показывает, что качество, надежность, долговечность зависят от характера контактирования сопрягаемых деталей.

В конечном счете долговечность и надежность машины определяется долговечностью и надежностью составляющих ее деталей, которые в свою очередь предопределяются материалом детали и качественно-точностными характеристиками ее основных поверхностей.

1.2. Точность обработки

1.2.1. Факторы, определяющие точность обработки

Сравнивая две детали - реальную и заданную чертежом, можно установить, что они различаются. Это различие определяется несовершенством изготовления реальной детали, а степень различия характеризует точность обработки.

Точностью называется степень соответствия изготовленной детали заданному эталону или образцу. Нормирование точности производится по 20 квалитетам: 01, 0, 1, 2, …18. Каждый квалитет характеризует свою меру точности. Квалитеты с 01 по 3 используются в исключительных случаях. Наиболее ответственным деталям соответствуют с 4 по 8 квалитеты. По мере увеличения номера квалитета его точность уменьшается.

В большинстве случаев конфигурация деталей определяется комбинацией геометрических тел, ограниченных поверхностями простейших форм: плоскими, цилиндрическими, коническими и т. д. Поэтому можно установить следующие основные признаки соответствия реальной детали заданной:

- точность формы, т. е. степень соответствия отдельных участков (поверхностей) детали тем геометрическим телам, с которыми они отождествляются;

- точность размеров участков (поверхностей) детали;

- точность взаимного расположения тех же участков поверхностей;

- степень шероховатости поверхности, т. е. степень соответствия реальной шероховатой поверхности детали геометрической поверхности.

Отклонения от формы и взаимного расположения поверхностей подразделяются на:

- отклонения от правильной цилиндрической формы в поперечном сечении — овальность и огранка, а в продольном — бочкообразность, седлообразность, изогнутость, конусообразность;

- отклонения от плоской поверхности — непрямолинейность, неплоскостность, вогнутость, выпуклость;

- отклонения от правильного взаимного расположения поверхно­стей — несоосность, радиальное биение, торцевое биение, непарал­лельность осей, неправильное расположение пересекающихся осей, непараллельность и неперпендикулярность плоскостей.

Отклонения формы: овальность характеризуется раз-ностью наибольшего и наименьшего диаметров в одном поперечном сечении (рис.1.1,а).

Огранкой называется разность между диаметром окружности, в которую полностью вписывается контур сечения, и расстоянием между параллельными плоскостями, касательными к поверхности детали (рис. 1.1,б). Огранка отличается тем, что контур поперечного сечения детали составлен из сопряженных дуг разных радиусов.

Бочкообразность (рис. 1.1,в) и седлообразность (рис. 1.1,г) характеризуются разностью диаметров средних и крайних сечений детали

Изогнутость — непрямолинейность геометрического места центров поперечных сечений цилиндрической поверхности определяется стрелкой прогиба оси цилиндра или его образующих (рис. 1.1,д):

Конусообразностью называется отклонение от параллельности обра­зующих, определяемое отношением разности диаметров двух попереч­ных сечений детали к расстоянию между ними (рис. 1.1, е).

Рис. 1.1. Отклонения от правильной цилиндрической формы

в поперечном и продольном сечении:

а - овальность; б - огранка; в - бочкообразность;

г - седлообра­зность; д - изогнутость; е - конусообразность

Непрямолинейность плоской поверхности определяется сечением ее в заданном направлении нормальной к ней плоскостью Л, как рас­стояние ∆ между прямыми, где помещается профиль сечения проверя­емой поверхности (рис. 1.2, а).

Неплоскостность определяется расстоянием ∆ между двумя взаимно параллельными плоскостями А и В, между которыми располагается профиль сечения проверяемой поверхности нормальной к ней плоско­стью В (рис.1.2, б).

Элементарными видами непрямолинейности и неплоскостности являются вогнутость и выпуклость.

Вогнутость (рис. 1.2, в) — отклонение, при котором удаление точек профиля от прилегающей плоскости увеличивается от краев к середине.

Выпуклость (рис. 1.2, г) — отклонение, при котором удаление точек профиля от прилегающей плоскости уменьшается от середины к краям.

Отклонения расположения: непараллельность (откло­нения от параллельности) плоскостей — разность наибольшего и наи­меньшего расстояний между прилегающими плоскостями на заданной площади или длине (рис. 1.3, а).

Рис. 1.2. Отклонения формы плоской по­верхности:

а - непрямолинейность; б - неплоскостность (профиль сечения поверхности заштрихован); в - вогнутость; г - выпуклость

Непараллельность (отклоне­ние от параллельности) прямых в плоскости - разность наиболь­шего и наименьшего расстояний между прилегающими прямыми по заданной длине (рис. 1.3, б).

Непараллельность (отклонение параллельности) осей по­верхностей вращения (или прямых в пространстве — непарал-лельность проекций осей на их общую теоретическую плоскость, проходящую через одну ось и од­ну из точек другой оси (рис. 1.3, в)

Перекос осей (или прямых в пространстве) — непараллельность проекции осей на плоскость, перпендикулярную к общей теорети­ческой плоскости и проходящую через одну из осей (рис. 1.3, в).

Рис. 1.3. Отклонения от правильного взаимного

расположения поверхностей

Непараллельность (отклонение от параллельности) оси вращения и плоскости - разность наибольшего и наименьшего расстоя­ния между прилегающей плоскостью и осью поверхности вращения на заданной длине (рис. 1.3, г).

Неперпендикулярность (отклонение от перпендикулярности) плоскостей, осей или оси и плоскости — отклонение угла между пло­скостями, осями или осью и плоскостью от прямого угла (90°), выра­женное в линейных единицах на заданной длине (рис. 1.3, д). 0тклонение от перпендикулярности определяется от прилегающих поверхностей или линий.

Торцевое биение - разность наибольшего и наименьшего расстоя­ния от точек реальной торцевой поверхности, расположенных на окружности заданного диаметра, до плоскости, перпендикулярной к базовой оси и поверхности (рис. 1.3, е). Если диаметр не задан, то торцевое биение определяется на наибольшем диаметре торцевой поверхности.

Торцевое биение является результатом неперпендикулярности торцевой поверхности к базовой оси и отклонений формы тор­ца по линии измере­ния.

Несоосность (откло­нение от соосности) относительно базовой поверхности — наибольшее расстояние между осью рассматриваемой поверхности и осью ба­зовой поверхности на всей длине рассматри­ваемой поверхности или расстояние между этими осями в заданном сече­нии (рис. 1.3, ж).

Несоосность (откло­нение от соосности) от­носительно общей оси — наибольшее расстояние от оси рассматриваемой поверхности до общей оси двух или нескольких номинально соосных по­верхностей вращения в пределах длины рассма­триваемой поверхности (рис. 1.3, з).

Общей осью двух или нескольких поверхно­стей при определении соосности калибром яв­ляется ось калибра (несоосностью ступеней ка­либров в данном опре­делении пренебрегают).

За общую ось двух поверхностей при опре­делении соосности уни­версальными средствами измерения принимается прямая, проходящая че­рез эти оси в средних сечениях рассматриваемых поверхностей.

Радиальное биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реальной поверхности до базовой оси вращения в сечении, перпендикулярном к этой оси (рис. 1.3, и).

Радиальное биение является результатом смещения центра (эксцентриситета) рассматриваемого сечения относительно оси вращения (эксцентриситет вызывает вдвое большее по величине радиальное биение) и некруглости.

Непересечение осей (отклонение от пересечения) — кратчайшее расстояние между осями, номинально пересекающимися (рис. 1.3, к).

Несимметричность (отклонение от симметричности) — наибольшее расстояние между плоскостью симметрии (осью симметрии) рассматри­ваемой поверхности и плоскостью симметрии (осью симметрии) базовой поверхности (рис. 1.3, л).

Смещение оси (или плоскости симметрии) от номинального располо­жения — наибольшее расстояние между действительным и номиналь­ным расположениями оси (или плоскости симметрии) по всей длине рассматриваемой поверхности (рис. 1.3, м).

Точность геометрической формы и расположения поверхностей характеризуются предельными отклонениями, назначаемыми при наличии особых требований, возникающих из условий работы, изготовления или измерения деталей. В остальных случаях отклонения формы и расположения поверхностей должны находиться в пределах поля допуска соответствующего размера.

Точность взаимного расположения поверхностей зависит от работы станка и от положения обрабатываемой заготовки относительно станка, т. е. от ее установки.