Технологическая оснастка

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  
ОСНАСТКА 
 
 
 
Методические указания к лабораторным работам 
по курсам «Технологическая оснастка»  
и «Оснастка технологических комплексов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2011  

УДК 621.715.4 
ББК 3.34 
       Т38 
 
 
 
Рецензент В.П. Григорьев 
 
 
Технологическая оснастка : метод. указания к лабораторным 
работам по курсам «Технологическая оснастка» и 
«Оснастка технологических комплексов» / Н.П. Большагин, 
И.Н. Гемба, Ю.А. Макаров, Е.Ф. Никадимов. – М.: Изд-во 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 22, [2] с.: ил. 
 
Приведены методики исследования характеристик типовой 
технологической оснастки, используемой в технологических процессах 
изготовления изделий машиностроения. Даны указания по 
выполнению лабораторных работ и составлению отчетов. 
Для студентов, обучающихся по специальности «Технология 
машиностроения», а также ряду конструкторских специальностей. 
Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета 
МТ МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
 
 
 
 
УДК 621.715.4 
                                                                                                             ББК 3.34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011  

 
Т38 

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ 

Лабораторные работы предназначены для закрепления студентами 
знаний в области расчета и конструирования приспособлений, 
развития самостоятельной научно-исследовательской работы, 
знакомства с современными приспособлениями.  
Студента допускают к выполнению лабораторной работы после 
ознакомления с методикой и собеседования с преподавателем. 
Задание на всех этапах работы каждый студент выполняет в составе 
подгруппы, а отчет – индивидуально. 
Графики, эскизы образцов и схемы в лабораторном отчете выполняют 
в карандаше, используя чертежные инструменты, а данные 
измерений, цифры и выводы – только авторучками (с пастой, 
гелем и т. п.). Записи в отчете должны быть четкими и разборчивыми 
с заполнением всех граф отчета. 
Выполнив лабораторные работы, студент защищает их по своему 
лабораторному отчету. Работу засчитывают только в том случае, 
если студент знает ее назначение, оборудование и оснастку 
для ее проведения, порядок выполнения, понимает физический и 
практический смысл полученных экспериментальных зависимо-
стей, умеет анализировать опытные данные и делать выводы по 
работе. Лабораторный отчет хранят в лаборатории и выдают студенту 
перед началом занятий. 
К выполнению лабораторных работ допускают студентов, ознакомившихся 
с инструкцией по технике безопасности. 

 

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ  
ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ 

Перед работой на станке необходимо: 
– привести в порядок свою одежду: застегнуть полы одежды; 
тщательно застегнуть, завязать или засучить рукава; длинные волосы 
убрать под головной убор. 
– проверить исправность получаемого от учебного мастера 
инструмента и приспособлений: резцы, фрезы, сверла должны 
быть заточены, а гаечные ключи соответствовать болтам и гайкам. 
– привести в порядок рабочее место у станка: удалить со станка 
все лишние предметы, необходимый инструмент положить на 
рабочем месте в определенном порядке. 
Во время работы на станке необходимо соблюдать следующие 
правила. 
1. Заготовка должна быть надежно закреплена на станке. 
2. Крепежные болты и гайки должны быть без сорванной резьбы. 
3. При работе на сверлильных станках нельзя держать заго-
товку руками, она должна быть закреплена в машинных тисках 
или прихватами. 
4. Надежно закрепляйте режущий инструмент, не устанавливайте 
резцы с большим вылетом. 
5. Не устанавливайте прокладку под челюсти гаечного ключа, 
не увеличивайте его длину при помощи другого ключа или трубы. 
6. Нельзя включать станок и работать на нем без разрешения и 
инструктажа учебного мастера. 
7. Нельзя отходить от работающего станка, сначала его нужно 
выключить. 
8. Нельзя тормозить элементы станка руками. 
9. Режущий инструмент к заготовке или заготовку к режущему 
инструменту следует подводить осторожно, чтобы избежать их 
разрушения. 
10. Нельзя работать напильником и отверткой без рукоятки. 

11. Если на станке во время работы вырвало обрабатываемую 
заготовку или режущий инструмент, немедленно остановите станок.  
12. Следите за работой электродвигателя, в случае его гудения 
немедленно остановите станок. НЕ КАСАЙТЕСЬ РУКАМИ 
ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЧАСТЕЙ РУБИЛЬНИКА, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 
И ДРУГОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ. 

13. Не приближайте лицо и руки к режущему инструменту. 
14. Работая на заточном станке, стойте сбоку от вращающего-
ся круга. 
15. При работе на станках надевайте защитные очки. 
При обработке не разрешается: 
– передавать или применять какие-либо предметы через станок. 
– 
убирать стружку на станке или под станком. 
– обтирать и смазывать станок. 
– снимать и ставить ограждение. 
 

РАБОТА № 31. КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, ПЕРЕДАВАЕМЫЙ 
ГИДРОПЛАСТМАССОВОЙ ОПРАВКОЙ 

Содержание работы 

Определить расчетным методом и непосредственным измерением 
крутящий момент, передаваемый гидропластмассовой оправкой, 
как функцию давления гидропластмассы и зазора в сопряжении 
с заготовкой. 

Порядок выполнения работы 

В работе используется консольно закрепленная на угольнике 
гидропластмассовая оправка, на которую устанавливают втулки 
(заготовки) с различными диаметральными зазорами. Величина 
зазора определяется диаметральным размером отверстия втулки, 
указанным в ее аттестате. 
Закрепление втулки на оправке производится сжатием гидро-
пластмассы до заданного давления р посредством плунжерно-
винтовой пары (рис. 1, а). Давление р контролируют по манометру 
2. Нагружение крутящим моментом закрепленной втулки осуществляется 
через соединенный с ней радиально выступающий 
стержень 3 (рис. 1, б). Сила к стержню от нажимного винта 4 на 
известном плече В передается через динамометр 5 камертонного 
типа и штифт 7, скользящий в корпусе нагружающего устройства. 
Моментная характеристика нагружающего устройства Mк = сП 
(где с – жесткость; П – показание индикатора 6 динамометра) выдается 
преподавателем в виде тарировочного графика. Передаваемый 
оправкой крутящий момент Мк определяют по показанию индикатора 
6, которое должно оставаться неизменным при вращении 
винта 4. 
Из курса «Конструирование технологической оснастки» известно, 
что передаваемый гидропластмассовой оправкой момент 
определяется соотношением  

 
2
3
к
2
Ψ(
Δ
/ ) 10
,
M
f L
p
EhI




 
 
(1) 

где Мк – в Нм;  f – коэффициент трения, 
0,15;
f 
 L – длина тонкостенной 
части втулки, 
42
L 
мм;  – коэффициент, зависящий от 

отношений h / a и L / a,  = 0,85; h – толщина стенки гильзы, h = 
= 0,3 мм; а – номинальный радиус гильзы оправки, а = 24,94 мм; р – 
давление гидропластмассы, МПа;  – радиальный зазор между оправкой 
и втулкой, мм; Е – модуль упругости материала гильзы оправки, 
Е = 2,1  105 МПа; I,  – параметры, зависящие от размеров а, 
h и R (см. рис. 1); для лабораторной оправки принять /
I   = 1. 
 

 
                            а                                                                  б 

Рис. 1. Гидропластмассовая оправка (а), схема нагружения втулки 
 и измерения крутящего момента (б) 
 
Выражение (1) имеет смысл, т. е. оправка передает крутящий 
момент, когда множитель в круглых скобках больше нуля. Из ра-
венства нулю этого множителя можно определить в частности 
давление р, при котором происходит выборка зазора между втул-
кой и оправкой (центрирование втулки): 

 
2
Δ
Δ
/ (
γ),
p
EhI
a

 
(2) 

где рΔ – в МПа. 
Вначале рассчитывают по зависимости (2) значения рр для 
всех имеющихся втулок. Экспериментально давление рэ устанав-
ливают постепенным сжатием гидропластмассы винтом 1 и одно-
временным поворотом втулки за стержень 3 до того момента, пока 
не почувствуется ее легкое притормаживание.  
Определив для одной из втулок экспериментально значение 
рэ, оценивают относительную погрешность расчетного значения: 

 

p
Δэ

Δэ

|
|
δ
100%.
p
p

p

 


 
 (3) 

При допускаемой для инженерных расчетов погрешности 
δ
30 %

 продолжают экспериментальные исследования переда-
ваемого крутящего момента Мк как функции радиального зазора  
и давления р в оправке. При получении относительной погрешно-
сти   30 % нужно объяснить результат и после беседы с препо-
давателем повторить эксперимент. 
При исследовании влияния зазора  на передаваемый оправ-
кой крутящий момент Мк определяют постоянное значение давле-
ния p в оправке. Оно должно быть больше вычисленного выше 
значения рр и проверенного на втулке с 
max
Δ
Δ

 на наличие зна-
чимого передаваемого крутящего момента. После этого при дан-
ном давлении определяют передаваемые крутящие моменты для 
втулок с меньшими радиальными зазорами . По данным экспе-
римента строят график Мк э = f (∆). По формуле (1) вычисляют со-
ответствующие расчетные значения момента Мкр и наносят на поле 
построенной ранее экспериментальной зависимости. По получен-
ным значениям оценивают максимальную относительную погреш-
ность расчетных значений: 

 

кр
кэ

кэ
δ
100 %.
M
M

M




  
(4) 

Аналогично проводят экспериментальные исследования влия-
ния давления p в оправке на передаваемый крутящий момент Мк = 
= f (p). Втулку для эксперимента подбирают опять же по данным 
полученных оценок p∆, т. е. при условии   30 %. 
Полученные результаты анализируют и делают выводы по 
работе. 

Контрольные вопросы 

1. Каковы принцип действия и область применения гидропла-
стмассовых оправок? 
2. Назовите основные требования, предъявляемые к тонко-
стенной гильзе и гидропластмассе оправки. 
3. Перечислите требования к точности базовых поверхностей 
устанавливаемых  заготовок. 
4. Какую погрешность обработки обусловливает погрешность 
оправки и какова структура последней? 

РАБОТА № 32. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, 
ВЛИЯЮЩИХ НА СИЛУ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК  
НА МАГНИТНОЙ ПЛИТЕ 

Содержание работы 

1. Экспериментально определить силу, необходимую для 
сдвига установленных на магнитной плите плоских заготовок: 
а) стальных и чугунных разной толщины, одинаковых разме-
ров в плане и с одинаковой шероховатостью базовой плоскости; 
б) стальных и чугунных одинаковых размеров, но с разной 
шероховатостью базовой плоскости. 
2. По полученным данным построить кривые силы сдвига в 
зависимости от толщины заготовок из разных материалов и в зави-
симости от шероховатости их базовой плоскости. 
3. Рассчитать и определить экспериментально силу сдвига для 
стальной заготовки в виде диска постоянной толщины. Установить 
расхождение между расчетным и экспериментальным значениями 
силы сдвига. 

Порядок выполнения работы 

Для выполнения работы используют магнитную плиту с мез-
дозой, набор прямоугольных заготовок (планок) одного размера в 
плане, но разной толщины h (1, 2, 3, 5, 10, 15, 25, 35 и 50 мм), изго-
товленных из серого чугуна СЧ20 и стали 45 в состоянии поставки 
и термообработанной, а также стальную планку, сплошной диск и 
кольцо толщиной 15 мм. 
В результате взаимодействия ферромагнитного тела с магнит-
ным полем возникает сила закрепления, которая называется маг-
нитной или электромагнитной силой (в случае установки загото-
вок на электромагнитную плиту). Согласно формуле Максвелла, 
эту силу можно определить по зависимости 

 
Q = 0,406B2F, 

где Q – в Н; В – магнитная индукция, Тл; F – суммарная перекры-
ваемая площадь полюсов, мм2. 

В подавляющем большинстве приспособлений магнитная ин-
дукция в рабочем зазоре составляет 1,6…1,9 Тл. 
Основным показателем эксплуатационных возможностей маг-
нитного приспособления является полная Q или удельная q сила 
закрепления 

 
q = Q / Fб, 

где Fб – площадь базовой поверхности заготовки, мм2. 
Значения сил Q и q зависят от толщины заготовки, ее материа-
ла и шероховатости опорной поверхности, положения заготовки на 
магнитном приспособлении, определяемом коэффициентом ис-
пользования площади К = F / Fб. 
При выполнении лабораторной работы силу сдвига заготовки 
измеряют с помощью гидравлической месдозы с винтовым уст-
ройством, закрепленной на боковой поверхности плиты (рис. 2).  
 

 
Рис. 2. Схема экспериментальной установки 
 для определения силы сдвига 
 
На магнитную плиту 1 поперек ее полюсов по одной уклады-
вают заготовки 2, сначала имеющие разную толщину и одинако-
вую поверхность базовой плоскости, а затем разную шерохова-
тость и одинаковую толщину. В торец последней заготовки упира-
ется нажимной стержень 3 месдозы 5. Вращая винт 6, создают 
силу сдвига, значение которой при использовании тарировочного 
графика отсчитывают по манометру 4 гидравлической месдозы.