Технология и оборудование в приборостроении и машиностроении. Проектирование технологических процессов

Л. Д. Козлова, В. В. Марков, Н. В. Углова






    ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ И МАШИНОСТРОЕНИИ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ


Учебное пособие

















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 681.2
ББК 34.96 К59



Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент, заместитель первого проректора по учебной работе Брянского государственного технического университета Ю. В. Василенко;
доктор технических наук, начальник инжинирингового центра АО «Карачевский завод "Электродеталь"»
Р. В. Гуров

     Козлова, Л. Д.
К59       Технология и оборудование в приборостроении и машиностроении.
      Проектирование технологических процессов : учебное пособие / Л. Д. Козлова, В. В. Марков, Н. В. Углова. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 188 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1503-3

           Представлен теоретический материал и лабораторные работы по основным направлениям проектирования технологических процессов в приборостроении и машиностроении. Учебный материал оформлен в виде шести разделов, по каждому из которых составлена лабораторная работа, выполнение которой является итогом изучения теоретического материала. Содержит список литературы и приложения, в которых приводятся справочные таблицы, необходимые для выполнения лабораторных работ.
           Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 27.03.02 и 27.04.02 «Управление качеством». Может быть использовано студентами других специальностей, изучающих дисциплины технологического направления, аспирантами и преподавателями технических вузов, инженерно-техническими работниками промышленных предприятий.

                                                                  УДК 681.2
                                                                  ББК 34.96










ISBN 978-5-9729-1503-3

     © Козлова Л. Д., Марков В. В., Углова Н. В., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................4
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ............................................5
1.1. Назначение лабораторных работ............................5
1.2. Подготовка к лабораторным работам........................5
1.3. Порядок выполнения лабораторных работ....................6
1.4. Требования к оформлению отчета по лабораторной работе....6
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ................................8
2.1. Лабораторная работа № 1. Статистический анализ точности технологической операции......................................8
2.2. Лабораторная работа № 2. Исследование влияния технологических факторов на качество поверхности детали......................33
2.3. Лабораторная работа № 3. Анализ технологичности конструкции детали............................................44
2.4. Лабораторная работа № 4. Определение припусков и промежуточных технологических размеров......................51
2.5. Лабораторная работа № 5. Выбор средств контроля.........62
2.6. Лабораторная работа № 6. Разработка технологической схемы сборки прибора........................................104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................112
ПРИЛОЖЕНИЕ А Пример оформления титульного листа.............114
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Справочные данные к лабораторной работе № 1....115
ПРИЛОЖЕНИЕ В Справочные данные к лабораторной работе № 3....117
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справочные данные к лабораторной работе № 4....131
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Справочные данные к лабораторной работе № 5....173
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Справочные данные к лабораторной работе № 6....180

3

ВВЕДЕНИЕ


     Технологический лабораторный практикум разработан в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлениям подготовки 27.03.02 и 27.04.02 «Управление качеством».
     Цель лабораторных работ - закрепление и углубление теоретических знаний в области технологии приборостроения и машиностроения, а также приобретение практических навыков в процессе их выполнения.
     Каждая лабораторная работа состоит из трех частей. В первой части приводятся теоретические сведения, помогающие грамотно и осмысленно выполнять работу. Во второй части дается описание объекта исследования, оборудования, средств контроля, исходные данные. Здесь же даются методические указания по выполнению измерений и последовательности выполнения лабораторной работы. В третьей части технологического лабораторного практикума излагаются требования к оформлению отчета и приводятся контрольные вопросы.
     Лабораторный практикум содержит список использованных источников и приложения, в которых приводятся справочные таблицы, необходимые для выполнения лабораторных работ.

4

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


1.1. Назначение лабораторных работ

     Лабораторные работы являются важнейшим и обязательным элементом образовательной программы по специальности (направлению). Учебный план по направлениям подготовки 27.03.02 и 27.04.02 «Управление качеством» предусматривает выполнение лабораторных работ по дисциплине «Технология и оборудование в приборостроении и машиностроении». Выполнение лабораторных работ должно способствовать расширению и углублению теоретических знаний по различным разделам учебной дисциплины. Кроме того, важнейшей целью лабораторных работ является развитие у студентов практических навыков в области анализа точности технологических операций, отработки конструкции изделия на технологичность, разработки технологической документации, математической обработки и анализа экспериментальных данных.

1.2. Подготовка к лабораторным работам

     Подготовка к лабораторным работам заключается в:
     -       изучении теоретического материала по разделам дисциплины «Технология и оборудование в приборостроении и машиностроении», к которым относится лабораторная работа;
     -       повторении теоретического материала из смежных курсов по темам лабораторных работ (материаловедение, выбор средств измерения, методика относительных измерений, методика определения параметров шероховатости на двойном микроскопе и профилометре-профиллографе, взаимозаменяемость и технические измерения, основы метрологии и др.);
     -      подборе справочной литературы, необходимой при выполнении работы.
     Для подготовки к выполнению лабораторных работ в лабораторном практикуме приводится теоретическая часть, рекомендуемая литература и ссылки на лекционный материал. Контрольные вопросы к лабораторной работе обеспечивают возможность самоконтроля при теоретической подготовке. По указанию преподавателя ответы на вопросы могут быть даны в письменном виде.
     При подготовке к лабораторной работе студент должен оформить титульный лист, описать исходные данные, подготовить бланки таблиц для записи результатов измерений и расчетов. Подготовку к лабораторной работе студент выполняет самостоятельно, во внеаудиторное время. Консультации проводятся по утвержденному на кафедре графику.


5

     Студент допускается к работе при выполнении им вышеперечисленных требований и успешном прохождении собеседования с преподавателем.
     Студент, не имеющий достаточных теоретических знаний и не подготовивший исходные и справочные материалы, к выполнению лабораторных работ не допускается.

1.3. Порядок выполнения лабораторных работ

     Выполнение лабораторных работ занимает по четыре часа аудиторного времени.
     Лабораторные работы выполняются бригадой студентов (2-3 человека), однако каждый студент оформляет индивидуальный отчет в соответствии с требованиями подраздела 1.4.
     Аудиторное время, отведенное для выполнения лабораторной работы, студент затрачивает на:
     -       собеседование с преподавателем по теоретической части и получение допуска к выполнению задания;
     -      согласование исходных данных к работам № 3 с преподавателем;
     -      ознакомление с заданием;
     -      выполнение задания;
     -      обработку результатов измерений;
     -      оформление отчета;
     -      получение отметки о выполнении работы;
     -       заключительное собеседование с преподавателем по полученным при выполнении работы результатам, лабораторная работа будет зачтена при положительной оценке результатов собеседования и качества оформления отчета.

1.4. Требования к оформлению отчета по лабораторной работе

     В общем случае отчет должен содержать:
     -  титульный лист;
     -  цель лабораторной работы;
     -  описание исходных данных;
     -  протоколы (таблицы) с результатами измерений;
     -  результаты экспериментальных исследований и расчетов;
     -  выводы по результатам проведения исследований.
     Титульный лист отчета оформляется в соответствии с приложением A.


6

     Описание исходных данных и результатов наблюдений можно представить в виде таблиц.
     Формулы для расчетов приводят в символическом виде с пояснением и размерностью входящих в них величин, а затем в численном виде.
     Отчет выполняется на листах формата А4 (210x297), графики и таблицы оформляются в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-95 с помощью чертежных инструментов. Графики и таблицы должны быть пронумерованы и иметь соответствующие названия. Страницы отчета также нумеруются.
     В выводах к лабораторным работам необходимо лаконично и обоснованно изложить суть полученных результатов исследований (расчетов), а также рекомендаций, направленные на повышение точности, качества, технологичности изделия.

7

2.  ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
2.1. Лабораторная работа № 1.
Статистический анализ точности технологической операции
2.1.1. Цель работы

     Целью работы является:
     -       закрепление и углубление знаний в области статистического анализа точности технологической операции;
     -       приобретение практических навыков выполнения анализа точности с помощью кривых распределения.

2.1.2. Содержание работы

     Лабораторная работа включает:
     -       формирование общей выборки из нескольких мгновенных выборок обработанных деталей;
     -       выбор контрольно-измерительного инструмента и измерение исследуемого параметра качества;
     -       определение точечных и интервальных оценок основных характеристик закона распределения;
     -       построение практической и теоретической кривой закона распределения;
     -       проверку соответствия практического распределения нормальному закону;
     -      оценку точности и уровня настройки;
     -       оценку устойчивости и стабильности технологической операции по точности;
     -       разработку выводов и рекомендаций по повышению точности обработки на исследуемой операции.

2.1.3. Теоретическая часть
2.1.З.1. Применение статистического анализа в процессе производства приборов

     В механизме управления качеством продукции приборостроительного предприятия важными звеньями являются:


8

     -   оценка качества в процессе изготовления продукции;
     -   оценка качества изготовленной продукции;
     -        определение величины отклонения фактических значений показателей качества продукции от установленных;
     -   выработка и внедрение мероприятий по устранению брака.
     Среди различных методов управления качеством широко используются статистические методы, в частности, к ним относятся:
     -        статистический анализ точности и стабильности технологического процесса;
     -        статистическое регулирование точности технологической операции (техпроцесса).
     К наиболее распространенным задачам статистического анализа следует отнести:
     -   определение законов распределения параметров качества;
     -        оценка точности и стабильности технологической операции и определение ожидаемой доли брака;
     -   определение уровня настройки технологического оборудования;
     -        установление правил статистического регулирования хода технологического процесса.
     Статистические методы анализа точности следует применять:
     -   на операциях, выполняемых в автоматических режимах;
     -   на операциях, приносящих наибольшие потери от брака;
     -   при обработке продукции на поточных линиях;
     -        при контроле параметров качества, когда их сплошной контроль весьма трудоемок и экономически не целесообразен.

2.1.З.2. Понятие о производственных погрешностях

     У реального изделия всегда имеют место отклонения параметров качества от заданных значений. Если эти отклонения укладываются в допустимые пределы, то они называются погрешностью изготовления, в случае выхода за пределы - ошибкой изготовления или браком.
     Технологический процесс - сложная система, его сопровождают много факторов, имеющих переменные характеристики.
     Например, точность детали (физическая, геометрическая) зависит от целого ряда параметров и характеристик технологической системы. Прогнозирование точности и эффективности управления ею в процессе производства зависит от тщательного изучения первичных технологических погрешностей и их

9

связей с погрешностями изготовления. Причиной появления первичных технологических погрешностей является отклонение реального технологического процесса от расчетного (теоретического).
      При механической обработке резанием все первичные технологические погрешности можно условно разбить на четыре группы:
      1)       методические погрешности, обусловленные несовершенством методов обработки, определенными допущениями, например, обработка плоских поверхностей методами прерывистого резания приводит к дополнительной волнистости поверхности; эвольвентный профиль зуба колеса искажается из-за специфики взаимодействия червячной фрезы с заготовкой и т. п.;
      2)       погрешности установки заготовки на станке из-за несовмещения установочных и измерительных баз, а также из-за смещения заготовки под действием усилия зажима;
      3)     погрешности, обусловленные неточностью настройки оборудования;
      4)       погрешности, обусловленные характеристиками системы СПИД в статическом и динамическом режимах: погрешности оборудования - радиальное, торцевое биение шпинделя, непараллельность направляющих и др.; неточности изготовления приспособления, инструмента; температурные и силовые деформации элементов системы СПИД в процессе обработки.
      В общем случае можно записать, что точность изделия Q как выходной фактор является функцией входных факторов U, F, G:

Q = <р (U, F, G),                                       (1)
q = j(u,f, g).                                          ⁽²⁾
        Причем:
Q={ qi, q 2,..., qn}.                                   ⁽³⁾
                                        U = { u1, u ₂,..., uₙ},                                   (4)
                                        F ={ f, f,,..., fₙ},                                      (5)
                                        G = { g 1, g 2,..., gn },                                 ⁽⁶⁾

где qi - характеристики качества обработанной поверхности (точность размеров, формы, шероховатость, механические, физико-химические свойства и т. д.);
Ui - факторы организационно-методического характера (метод обработки и технологические режимы, методы настройки и т. д.);
fi - факторы, характеризующие заготовку (прочность, твердость, жесткость, точность размеров и формы, равномерность припусков и т. д.);
gi - характеристики системы СПИД (точность станка, приспособления, инструмента, их жесткость, износ и т. д.).

10

     Из выходных факторов наибольшей гибкостью обладает фактор группы U. Управлением им в процессе выполнения операции в основном и обеспечивается требуемая точность процесса.
     Для удобства изучения погрешности изготовления принято классифицировать. Различают погрешности двух видов - систематические и случайные.
     Под систематическими погрешностями понимают такие отклонения характеристик качества детали от заданных значений, которые для всех деталей рассматриваемой партии остаются постоянными или изменяются по определенному закону. Причинами появления систематических производственных погрешностей могут являться такие первичные технологические погрешности, как погрешность диаметра сверла (при обработке отверстия), погрешность межосевого расстояния кондукторных втулок приспособления (при обработке группы отверстий) и т. д. Причинами появления переменных систематических погрешностей могут являться такие первичные технологические факторы, как размерный износ инструмента, износ трущихся деталей станка и приспособлений, тепловые деформации элементов системы СПИД и т. д.
     Случайными производственными погрешностями называют такие, которые для различных деталей обрабатываемой партии различны, их величина и время появления носят случайный характер. Первичные факторы, вызывающие появление случайных погрешностей, весьма разнообразны - это и неоднородность физико-химических свойств обрабатываемого материала и материала обрабатывающего инструмента, колебание величины снимаемого припуска, смещение положения заготовки в приспособлении и т. д. В производственных условиях грань между случайными и систематическими погрешностями весьма условна и зависит от времени протекания процесса.
     Точность технологического процесса может быть определена двумя методами: теоретическим (расчетным), т. е. предварительным, и экспериментальным (статистическим).
     Теоретический (расчетно-аналитический) метод возможно применять для расчета погрешности единичной детали, изготовленной в определенных производственных условиях. Для использования этого метода необходимо иметь систему управлений, описывающих закономерности переноса первичных погрешностей технологического процесса на изделие. Этот метод весьма трудоемок т. к.:
     -       невозможно практически учесть все факторы, влияющие на точность технологического процесса;
     -       далеко не для всех видов технологических процессов получены аналитические зависимости, связывающие изменения первичных технологических факторов с производственными погрешностями;

11