Нормирование точности в машиностроении
Методическое пособие по выполнению курсовой работы
для обучающихся по направлению
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиль «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»
(Методическое пособие обсуждено и одобрено на заседании кафедры Технологии машиностроения и
приборостроения 25.10.2017, протокол №3)
Лениногорск 2017
Введение
Выполнение курсовой работы по курсу «Нормирование точности в машиностроении», является одним из основных этапов практической подготовки бакалавров по направлению 15.03.05. Практические навыки, приобретенные студентами в период самостоятельной работы над курсовой работой, способствуют закреплению теоретических знаний, полученных на лекционных курсах.
В процессе работы над курсовой работой студент осваивает методику расчета и назначения параметров точности изделий машиностроительного производства, приобретает навыки в оформлении конструкторской документации. Получает практические навыки осуществления размерного анализа сборочных размерных цепей. Все это является очередным этапом его подготовки к самостоятельной работе в области технической подготовки машиностроительного производства.
Данное методическое пособие раскрывает основные подходы и методические рекомендации по этапам нормирования точности изделий машиностроительного производства.
Многообразие изделий машиностроительного производство характеризуется широким диапазоном конструктивных решений, исполнений и весьма широким спектром практического использования различных физических принципов.
Конструкция изделия определяется главным образом назначением. В соответствии с эксплуатационным назначением определяют принципиальную схему или концептуальную модель, которая в дальнейшем воплощается во вполне определенную компоновку – совокупность взаимосвязанных элементов конструкции (деталей, сборочных единиц, и др.). Для соответствия изделия заранее определенным техническим требованиям, необходимо назначить элементам конструкции, конструкции в целом вполне определенные значения их параметров. Параметры могут иметь различную физическую природу – геометрические (размеры, определяющие в том числе жесткость и прочность конструкции), прочностные характеристики используемых материалов, вязкость используемых жидких сред, электропроводность токоведущих элементов конструкции.
Условия эксплуатации могут изменять значения параметров, например двигатель внутреннего сгорания собирается в условиях цеха при заданных температурах, при его работе осуществляется нагрев отдельных его частей до различных температур. При нагревании геометрические характеристики (размеры) могут меняться, значения физических параметров также могут претерпевать изменения (жесткость пружин, вязкость жидкостей). Изменения параметров элементов конструкции не должны сказаться на работоспособности конструкции, на обеспечиваемые ею технико-экономические характеристики.
Современное технологическое оборудование, используемое на промышленных предприятиях, позволяет достичь весьма высоких показателей точности. В отдельных случаях, при изготовлении деталей, размеры могут отличаться от теоретических размеров модели, по которым разрабатывалась технология на десятые доли микрометра. Однако повышение точности не всегда необходимо и целесообразно. Повышение точности значительно удорожает изделие.
С другой стороны, несмотря на неуклонно повышающуюся точность, которую можно достичь на производстве, при изготовлении однотипных изделий, их параметры будут различаться. Изготовленные по одной технологии, на одном и том же оборудовании, одними и теми же исполнителями детали будут отличаться по размерам, по массе. Отличия будут тем меньше, чем точнее используемое оборудование, чем точнее исходные заготовки, и чем точнее воспроизводятся все изготовления однотипных изделий. Параметры конструкции изделия должны нормироваться. При нормировании параметров конструкции необходимо обеспечивать работоспособность конструкции во всем диапазоне условий эксплуатации, обеспечение ими требуемых технико-экономических показателей. Заложенные в конструкцию нормы точности должны быть достижимы при изготовлении, а затраты на достижение требуемой точности приемлемы.
Например клапанный механизм, представленный на рис. 1. Кулачек распределительного вала, вращаясь, периодически перемещает толкатель, воздействующий на штангу. Штанга толкает коромысло, коромысло толкает клапан, прижимаемый пружиной к седлу. При нагреве длина штанги, длина стержня клапана будут увеличиваться. Допустим длина штанги 200 мм. Температура сборки 20°С. При работе штанга может нагреваться до 100°С. При этом ее длина увеличиться и составит 
мм. То есть увеличиться на 0,192 мм. Если в механизме при сборке не предусмотреть зазора, то при нагреве клапан не будет полностью закрываться и разделять полости. При изготовлении партии деталей штанга, длина отдельных деталей может отличаться, например в диапазоне 199,5…200,0 мм. Если в конструкции механизма не предусмотреть возможность регулировки зазора, то в принципе будет невозможно обеспечить требуемый зазор 0,192 мм. Но и при регулировке нет смысла стремиться обеспечить зазор точно 0,192 мм, а требуется определить тот диапазон размеров, при попадании в которой механизм будет выполнять возлагаемую на него функцию – открывать и закрывать клапан. Допустим, зазор должен быть 0,20…0,25 мм. Он должен определяться расчетным путем и при необходимости проверен на опытных или серийных образцах. Увеличение зазора может привести к ударному контакту коромысла и торца клапана, к уменьшенной величине открытия клапана.
Рис. 1. Схема клапанного механизма.
Пружины прижимают клапан к седлу в моменты времени, когда на торец клапана не воздействует коромысло. Если жесткость пружин будет недостаточной, то под действием перепада давлений клапан будет открываться, даже когда на него не воздействует коромысло. Если же пружины будут излишне жесткими, то потребуется значительная нагрузка на открытие клапана, это приведет к необходимости увеличения сечений штанги, коромысла, стержня клапана для обеспечения требуемой жесткости и прочности. Требуется нормировать не только геометрические параметры, но и иные физические параметры – в данном случае жесткость пружин.
Среди геометрических параметров нормированию подлежат размеры линейные и угловые (размеры поверхностей, позиционные и др.), отклонения формы и взаимного расположения поверхностей, шероховатость поверхности. Например для надежной работы клапанного механизма, необходимо, чтобы в закрытом состоянии зазор между клапаном и седлом отсутствовал. Отклонение от перпендикулярности стержня клапана тарелке, отклонение от прямолинейности стержня клапана, отклонение формы конических поверхностей седла и тарелки, неправильное взаимное расположение конической поверхности седла клапана и конической поверхности пояска на тарелке клапана приведут к наличию зазора между клапаном и седлом в закрытом состоянии. Соответственно, если зазор будет излишне велик, то конструкция может потерять работоспособность. 
Рис. 2. Влияние отклонений размеров, формы и взаимного расположение поверхностей на эксплуатационные характеристики сборочной единицы.
Помимо геометрических характеристик на работоспособность, надежность, сохраняемость конструкции может оказывать влияние и микрогеометрия – шероховатости поверхностей.
При неблагоприятной микрогеометрии поверхностей подвижного соединения может иметь место повышенное трение и интенсивный износ, приводящей к изменению параметров посадки, т.е. к увеличению величины зазора.
Для основных видов типовых конструктивных решений задача конструктора по нормированию точности существенно упрощена. Он может воспользоваться стандартами. Но для частных случаев необходимо выполнить специальные расчеты, с учетом особенностей работы изделия и обоснованно назначить нормы точности, которые реально достичь на производстве.
Может оказаться, что не все нормы точности, обеспечивающие качество изделия, возможно достичь в производственных условиях, либо достижение требуемой точности потребует значительных затрат. В этом случае необходимо при технической подготовке производства предусмотреть мероприятия, которые позволят требуемую точность достичь (например, обработка в сборе, притирка клапанов к седлам по месту, пригонка детали по месту постановки). Это также должно быть обоснованно расчетными методами и отражено в конструкторской документации соответствующими условными обозначениями или записано в технических требованиях.
Общая часть
Задание на курсовую работу
Задание на курсовую работу предусматривает знакомство обучаемых с основными руководящими стандартами по нормированию точности типовых конструкций машиностроения: гладкие цилиндрические и плоские соединения, болтовые и шпилечные соединения, подшипниковые узлы, размерные цепи, шлицевые соединения.
Задание на проект включает в себя: посадки, параметры посадок сборочный чертеж изделия (для расчета размерных цепей и нормирования точности подшипниковых узлов), обозначения шлицевых соединений. Задание на курсовую работу выдается руководителем после согласования его со студентом и утверждается заведующим кафедрой.
Содержание, объем и этапы выполнения курсовой работы
Выполненная курсовая работа включает следующий материал, представляемый к защите:
Пояснительную записку, содержащую следующие разделы и структурные элементы:
- титульный лист;
- заполненный и утвержденный бланк задания на курсовую работу;
- аннотацию;
- содержание;
- введение;
- основную часть;
- заключение;
- список использованных источников;
- приложения.
Пояснительная записка оформляется в соответствии со стандартами, регламентирующими оформление текстовых документов (ГОСТ 2.105 – 95, ГОСТ 2.106 – 96). Следует обратить внимание на структуру пояснительной записки (разделение на разделы и подразделы, нумерация разделов, подразделов, приложений; представление графических иллюстраций и таблиц, оформление расчетов и др.).
Бланк задания. К защите допускается работа, при наличии заполненного и утвержденного бланка задания (см. приложение).
Аннотация. В аннотации приводится краткая характеристика курсовой работы с точки зрения содержания, назначения и новизны результатов работы.
Содержание отражает структуру пояснительной записки и координирует содержимое с нумерацией страниц ПЗ.
Введение. Введение — вступительная часть основного текста. Во введении приводятся описание структуры материала документа и перечень рассматриваемых вопросов (цель разработки и постановка задачи). Введение не включается в общую нумерацию структурных единиц текста, его размещают на отдельной странице, располагая слово “Введение” посередине поля страницы с первой прописной буквы.
Основная часть. Основная часть должна содержать информацию, соответствующую пунктам задания.
Работа выполняется последовательно. Все выполняемые расчеты должны сопровождаться пояснениями, схемами и ссылками на источники. Основная часть завершается заключением по результатам выполнения курсовой работы.
Заключение. Заключение отражает итог работы над работой и содержит важнейшие выводы, к которым пришёл автор. Учитывается практическая значимость результатов, возможность практического использования результатов работы, возможные изменения, связанные с совершенствованием инструментальных средств, программных продуктов в области проектирования и нормирования точности, возможные подходы к решению поставленных задач.
График выполнения этапов работы, относительная трудоемкость и время, отводимое на выполнение каждого этапа, приведены на бланке задания. Работа над проектом осуществляется в соответствии с графиком. На консультациях проверяется и предварительно принимается каждый выполненный раздел курсовой работы. Перед защитой осуществляется нормоконтроль. Вся разработанная документация визируется. Защита работы осуществляется перед комиссией. Выполненная работа сдается в архив. Электронная копия – в электронный архив.
Нормирование точности в машиностроении
Методическое пособие по выполнению курсовой работы
для обучающихся по направлению
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», профиль «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»
(Методическое пособие обсуждено и одобрено на заседании кафедры Технологии машиностроения и
приборостроения 25.10.2017, протокол №3)
Лениногорск 2017
Введение
Выполнение курсовой работы по курсу «Нормирование точности в машиностроении», является одним из основных этапов практической подготовки бакалавров по направлению 15.03.05. Практические навыки, приобретенные студентами в период самостоятельной работы над курсовой работой, способствуют закреплению теоретических знаний, полученных на лекционных курсах.
В процессе работы над курсовой работой студент осваивает методику расчета и назначения параметров точности изделий машиностроительного производства, приобретает навыки в оформлении конструкторской документации. Получает практические навыки осуществления размерного анализа сборочных размерных цепей. Все это является очередным этапом его подготовки к самостоятельной работе в области технической подготовки машиностроительного производства.
Данное методическое пособие раскрывает основные подходы и методические рекомендации по этапам нормирования точности изделий машиностроительного производства.
Многообразие изделий машиностроительного производство характеризуется широким диапазоном конструктивных решений, исполнений и весьма широким спектром практического использования различных физических принципов.
Конструкция изделия определяется главным образом назначением. В соответствии с эксплуатационным назначением определяют принципиальную схему или концептуальную модель, которая в дальнейшем воплощается во вполне определенную компоновку – совокупность взаимосвязанных элементов конструкции (деталей, сборочных единиц, и др.). Для соответствия изделия заранее определенным техническим требованиям, необходимо назначить элементам конструкции, конструкции в целом вполне определенные значения их параметров. Параметры могут иметь различную физическую природу – геометрические (размеры, определяющие в том числе жесткость и прочность конструкции), прочностные характеристики используемых материалов, вязкость используемых жидких сред, электропроводность токоведущих элементов конструкции.
Условия эксплуатации могут изменять значения параметров, например двигатель внутреннего сгорания собирается в условиях цеха при заданных температурах, при его работе осуществляется нагрев отдельных его частей до различных температур. При нагревании геометрические характеристики (размеры) могут меняться, значения физических параметров также могут претерпевать изменения (жесткость пружин, вязкость жидкостей). Изменения параметров элементов конструкции не должны сказаться на работоспособности конструкции, на обеспечиваемые ею технико-экономические характеристики.
Современное технологическое оборудование, используемое на промышленных предприятиях, позволяет достичь весьма высоких показателей точности. В отдельных случаях, при изготовлении деталей, размеры могут отличаться от теоретических размеров модели, по которым разрабатывалась технология на десятые доли микрометра. Однако повышение точности не всегда необходимо и целесообразно. Повышение точности значительно удорожает изделие.
С другой стороны, несмотря на неуклонно повышающуюся точность, которую можно достичь на производстве, при изготовлении однотипных изделий, их параметры будут различаться. Изготовленные по одной технологии, на одном и том же оборудовании, одними и теми же исполнителями детали будут отличаться по размерам, по массе. Отличия будут тем меньше, чем точнее используемое оборудование, чем точнее исходные заготовки, и чем точнее воспроизводятся все изготовления однотипных изделий. Параметры конструкции изделия должны нормироваться. При нормировании параметров конструкции необходимо обеспечивать работоспособность конструкции во всем диапазоне условий эксплуатации, обеспечение ими требуемых технико-экономических показателей. Заложенные в конструкцию нормы точности должны быть достижимы при изготовлении, а затраты на достижение требуемой точности приемлемы.
Например клапанный механизм, представленный на рис. 1. Кулачек распределительного вала, вращаясь, периодически перемещает толкатель, воздействующий на штангу. Штанга толкает коромысло, коромысло толкает клапан, прижимаемый пружиной к седлу. При нагреве длина штанги, длина стержня клапана будут увеличиваться. Допустим длина штанги 200 мм. Температура сборки 20°С. При работе штанга может нагреваться до 100°С. При этом ее длина увеличиться и составит мм. То есть увеличиться на 0,192 мм. Если в механизме при сборке не предусмотреть зазора, то при нагреве клапан не будет полностью закрываться и разделять полости. При изготовлении партии деталей штанга, длина отдельных деталей может отличаться, например в диапазоне 199,5…200,0 мм. Если в конструкции механизма не предусмотреть возможность регулировки зазора, то в принципе будет невозможно обеспечить требуемый зазор 0,192 мм. Но и при регулировке нет смысла стремиться обеспечить зазор точно 0,192 мм, а требуется определить тот диапазон размеров, при попадании в которой механизм будет выполнять возлагаемую на него функцию – открывать и закрывать клапан. Допустим, зазор должен быть 0,20…0,25 мм. Он должен определяться расчетным путем и при необходимости проверен на опытных или серийных образцах. Увеличение зазора может привести к ударному контакту коромысла и торца клапана, к уменьшенной величине открытия клапана.
Рис. 1. Схема клапанного механизма.
Пружины прижимают клапан к седлу в моменты времени, когда на торец клапана не воздействует коромысло. Если жесткость пружин будет недостаточной, то под действием перепада давлений клапан будет открываться, даже когда на него не воздействует коромысло. Если же пружины будут излишне жесткими, то потребуется значительная нагрузка на открытие клапана, это приведет к необходимости увеличения сечений штанги, коромысла, стержня клапана для обеспечения требуемой жесткости и прочности. Требуется нормировать не только геометрические параметры, но и иные физические параметры – в данном случае жесткость пружин.
Среди геометрических параметров нормированию подлежат размеры линейные и угловые (размеры поверхностей, позиционные и др.), отклонения формы и взаимного расположения поверхностей, шероховатость поверхности. Например для надежной работы клапанного механизма, необходимо, чтобы в закрытом состоянии зазор между клапаном и седлом отсутствовал. Отклонение от перпендикулярности стержня клапана тарелке, отклонение от прямолинейности стержня клапана, отклонение формы конических поверхностей седла и тарелки, неправильное взаимное расположение конической поверхности седла клапана и конической поверхности пояска на тарелке клапана приведут к наличию зазора между клапаном и седлом в закрытом состоянии. Соответственно, если зазор будет излишне велик, то конструкция может потерять работоспособность.
Рис. 2. Влияние отклонений размеров, формы и взаимного расположение поверхностей на эксплуатационные характеристики сборочной единицы.
Помимо геометрических характеристик на работоспособность, надежность, сохраняемость конструкции может оказывать влияние и микрогеометрия – шероховатости поверхностей.
При неблагоприятной микрогеометрии поверхностей подвижного соединения может иметь место повышенное трение и интенсивный износ, приводящей к изменению параметров посадки, т.е. к увеличению величины зазора.
Для основных видов типовых конструктивных решений задача конструктора по нормированию точности существенно упрощена. Он может воспользоваться стандартами. Но для частных случаев необходимо выполнить специальные расчеты, с учетом особенностей работы изделия и обоснованно назначить нормы точности, которые реально достичь на производстве.
Может оказаться, что не все нормы точности, обеспечивающие качество изделия, возможно достичь в производственных условиях, либо достижение требуемой точности потребует значительных затрат. В этом случае необходимо при технической подготовке производства предусмотреть мероприятия, которые позволят требуемую точность достичь (например, обработка в сборе, притирка клапанов к седлам по месту, пригонка детали по месту постановки). Это также должно быть обоснованно расчетными методами и отражено в конструкторской документации соответствующими условными обозначениями или записано в технических требованиях.
Общая часть
Задание на курсовую работу
Задание на курсовую работу предусматривает знакомство обучаемых с основными руководящими стандартами по нормированию точности типовых конструкций машиностроения: гладкие цилиндрические и плоские соединения, болтовые и шпилечные соединения, подшипниковые узлы, размерные цепи, шлицевые соединения.
Задание на проект включает в себя: посадки, параметры посадок сборочный чертеж изделия (для расчета размерных цепей и нормирования точности подшипниковых узлов), обозначения шлицевых соединений. Задание на курсовую работу выдается руководителем после согласования его со студентом и утверждается заведующим кафедрой.
Содержание, объем и этапы выполнения курсовой работы
Выполненная курсовая работа включает следующий материал, представляемый к защите:
Пояснительную записку, содержащую следующие разделы и структурные элементы:
- титульный лист;
- заполненный и утвержденный бланк задания на курсовую работу;
- аннотацию;
- содержание;
- введение;
- основную часть;
- заключение;
- список использованных источников;
- приложения.
Пояснительная записка оформляется в соответствии со стандартами, регламентирующими оформление текстовых документов (ГОСТ 2.105 – 95, ГОСТ 2.106 – 96). Следует обратить внимание на структуру пояснительной записки (разделение на разделы и подразделы, нумерация разделов, подразделов, приложений; представление графических иллюстраций и таблиц, оформление расчетов и др.).
Бланк задания. К защите допускается работа, при наличии заполненного и утвержденного бланка задания (см. приложение).
Аннотация. В аннотации приводится краткая характеристика курсовой работы с точки зрения содержания, назначения и новизны результатов работы.
Содержание отражает структуру пояснительной записки и координирует содержимое с нумерацией страниц ПЗ.
Введение. Введение — вступительная часть основного текста. Во введении приводятся описание структуры материала документа и перечень рассматриваемых вопросов (цель разработки и постановка задачи). Введение не включается в общую нумерацию структурных единиц текста, его размещают на отдельной странице, располагая слово “Введение” посередине поля страницы с первой прописной буквы.
Основная часть. Основная часть должна содержать информацию, соответствующую пунктам задания.
Работа выполняется последовательно. Все выполняемые расчеты должны сопровождаться пояснениями, схемами и ссылками на источники. Основная часть завершается заключением по результатам выполнения курсовой работы.
Заключение. Заключение отражает итог работы над работой и содержит важнейшие выводы, к которым пришёл автор. Учитывается практическая значимость результатов, возможность практического использования результатов работы, возможные изменения, связанные с совершенствованием инструментальных средств, программных продуктов в области проектирования и нормирования точности, возможные подходы к решению поставленных задач.
График выполнения этапов работы, относительная трудоемкость и время, отводимое на выполнение каждого этапа, приведены на бланке задания. Работа над проектом осуществляется в соответствии с графиком. На консультациях проверяется и предварительно принимается каждый выполненный раздел курсовой работы. Перед защитой осуществляется нормоконтроль. Вся разработанная документация визируется. Защита работы осуществляется перед комиссией. Выполненная работа сдается в архив. Электронная копия – в электронный архив.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 445.
