Кафедра автомобили, тракторы и технический сервис

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 9Следующая ⇒

Кафедра автомобили, тракторы и технический сервис

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лабораторным работам

для обучающихся по направлению подготовки

Автомобили и автомобильное хозяйство

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2021

УДК 631.3

ББК 46.0-4

А.А.Федорищев Технология машиностроения. методические указания к лабораторным работам для обучающихся по направлению подготовки 190.601.65 Автомобили и автомобильное хозяйство. – СПб.: СПбГАУ, 2018. – 42 с.

Рецензенты:

Э.П. Бабенко, к.т.н., доцент кафедры «Технические системы в агробизнесе» ФГБОУ ВПО СПбГАУ

С.Н. Перцев, к.т.н., доцент кафедры «Технические системы в агробизнесе» ФГБОУ ВПО СПбГАУ

Методические указания предназначены для обучающихся по дисциплине «Технология машиностроения» по направлению подготовки 190.601.65 Автомобили и автомобильное хозяйство.

Рекомендованы к изданию и публикации на электронном носителе для последующего размещения в электронной сети ФГБОУ ВО СПбГАУ Учебно-методическим советом СПбГАУ, протокол № 0 от 00.00.2021 года

© А.А.Федорищев, 2021

© ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2021

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общие методические указания

Лабораторные работы выполняются в лаборатории резания. Выполнению лабораторных работ предшествует самостоятельная подготовка студентом изучаемой темы.

Перед выполнением лабораторной работы студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности и поставить роспись в журнале о его получении.

Лабораторные работы студенты выполняют индивидуально или в составе бригады на отведенных рабочих местах. Содержание работы определено порядком выполнения соответствующей лабораторной работы.

По окончании лабораторной работы необходимо каждому студенты оформить отчет по установленной форме.

Отчет должен быть выполнен аккуратно и иметь все требуемые рисунки, схемы, расчеты и ответы на поставленные вопросы.

Лабораторная работа № 1

Влияние режимов резания при точении на шероховатость обработанной поверхности

1 Предварительная подготовка

1.1. Количественная оценка шероховатости поверхности (по СТ СЭВ 638-77 и ГОСТ 2789-73).

1.2. Обозначение шероховатостей поверхностей деталей.

1.3. Влияние шероховатости поверхностей детали на качество машин.

1.4. Средства измерения шероховатости.

Используемое оборудование, инструменты и материалы

2.1. Токарный станок.

2.2. Режущий инструмент: проходные резцы (TI5К6, ЭЛЬБОР-Р).

2.3. Образцы заготовок (d = 40…80 мм, ℓ =300 мм, материал сталь 45).

2.4. Образцы шероховатости поверхности.

2.5. Угломеры.

Порядок выполнения работы

3.1.Установить заготовку на станке и закрепить.

3.2. Провести пять опытов путем точения шеек заготовки из стали 45 с различными скоростями резания.

Режимы резания:

скорость резания (υ) - 5; 20; 40; 80; 160 (м/мин.);

глубина резания (t) – 0,5мм;

подача (S) – 0,15…0,20 мм/об;

радиус (r) – 0,1…0,2 мм;

угол γ – положительный.

3.3. Провести пять опытов путем точения шеек заготовки из стали 45 с различными подачами.

Режимы резания:

S – 0,07; 0,15; 0,30; 0,50; 0,80 мм/об;

υ = 80 м/мин; t = 0,5 мм; r = 0,1…0,2 мм.

3.4. Провести четыре опыта путем точения шеек заготовки из стали 45 с различными глубинами резания.

Режимы резания:

t = 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм;

υ = 80 м/мин; S = 0,15 мм/об; r = 0,1…0,2 мм.

3.5. Провести четыре опыта путем точения шеек заготовки из стали 45 с различными радиусами при вершине резца.

Режимы резания:

r = 0,1; 0,5; 1,0; 2,0 мм;

υ =80 м/мин; S = 0,5 мм; t = 0,5 мм.

3.6. Определить высоту неровностей с помощью образцов шероховатости поверхности или переносного прибора для замера шероховатости.

3.7. Результаты измерения занести в протокол испытаний.

3.8. Построить графические зависимости: R а = f (υ); R а = f (S); R а = f (t); R а = f (r).

Содержание отчета

4.1. Заполненный протокол испытаний.

4.2. Графическое изображение зависимости шероховатости поверхности от режимов резания.

4.3. Выводы. Выявить характер влияния скорости резания, подачи, глубины резания, радиуса при вершине, материала заготовки, материала инструмента на шероховатость обработанной поверхности.

Протокол испытаний

Графики полученных зависимостей по результатам испытаний (четыре

графика)

Лабораторная работа № 2

Определение погрешности токарной обработки

1 Предварительная подготовка

1.1. Погрешности классифицируются на случайные, систематические и грубые.

1.2. Технологические факторы, влияющие на образование погрешности.

Порядок выполнения работы

3.1. Установить и закрепить в 3-х кулачковом патроне с поджатием задним центром вала с 25 шейками.

3.2. Методом индивидуального получения заданного размера точить каждую шейку вала в установленный размер.

Режим резания:

υ= 80 м/мин; S = 0,2 мм/об; t = 0,5 мм.

3.3. Замерить микрометром диаметры всех 25 шеек в среднем сечении. Результаты замеров внести в таблицу.

3.4. Провести разбивку замеров на 5 интервалов и построить опытную кривую распределения, используя данные таблицы.

3.5. Построить опытную кривую распределения и отложить на ней заданные предельные отклонения на операционный размер.

Пример.

Произвести математическую обработку результатов измерения партии из 50 валиков для определения величины рассеивания и ^{построения} эмпирической и теоретической кривых распределения. Диаметр валика 17,20 _–0,03^+0,05

Заготовки обработаны при одной настройке станка по методике, описанной выше. без смены Диаметры валиков измерены микрометром МК 25. Результаты измерения диаметров валиков после их распределения в восьми интервалах (корень квадратный из 50) с точностью 0,01 мм сведены в табл.1.

Таблица 1

Среднеквадратическое отклонение результатов обработки валиков

;

где  - действительные размеры;  - средний размер;   – частота события;

n – общее количество деталей, (  = 50).

 = -

Для упрощения расчетов составляем табл.2

После заполнения графы 4 определим средний арифметический размер:

мм.

В результате расчета по графам 5 и 6 получаем после суммирования величины графы 7:

;

  .

Таблица 2

№ группы	Интервалы размеров d i	Частота m	di * m	Отклонение от средней арифметической	Квадраты отклонений	Произведение величины m *
1	2	3	4	5	6	7
1	17,19-17,20	2	34,390	-0,035	12,25*	24,5*
2	17,20-17,21	5	86,025	-0,025	6,25	31,25*
3	17,21-17,22	8	137,720	-0,015	2,25*	18*
4	17,22-17,23	11	189,475	-0,005	0,25*	2,75*
5	17,23-17,24	10	172,350	+0,005	0,25*	2,5*
6	17,24-17,25	11	189,695	+0,015	2,25*	24,75*
7	17,25-17,26	1	17,255	+0,025	6,25*	6,25*
8	17,26-17,27	2	34,530	+0,035	12,25*	24,5*
		50	861,440			134,5*

Примечание - В графах 6 и 7 для упрощения расчетов отклонения x_i умножаем на 100 и, чтобы компенсировать изменение величин, умножаем на

По данным табл.1 строим кривую эмпирического распределения. Откладываем по оси ординат значения m, а по оси абсцисс – значения d _i в соответствующем интервале (рис.1, сплошная линия).

Для построения теоретической кривой нормального распределения по оси абсцисс откладываем значения размеров d_i =

Для размера   по оси ординат откладываем частоту

Найдем вторую и третью точки – y ₂ и y ₃. Ордината для точек перегиба будет при .

Рис. 1 Кривые эмпирического и теоретического нормального распределения.

Кривая нормального распределения простирается в обе стороны в бесконечность и асимптотически приближается к оси абсцисс. Можно принять, что y ₄ = y ₅ = 0 при .

Для сопоставления теоретической кривой нормального распределения с эмпирической кривой распределения фактических размеров следует привести вычисленные значения y к масштабу, в котором вычерчена кривая распределения фактических размеров. Для этого значения y ₁, y ₂, y ₃, y ₄ и y ₅ следует умножить на n и 𝛥 d (где n – общее число деталей, 𝛥 d – интервал размеров) и подставить значения 𝜎:

  при x_i = 0

  при

В соответствии с полученными данными строим теоретическую кривую нормального распределения (рис.1).

Суммарная погрешность при обработке валика составила

 =0,984 мм

Допуск на точение валика составлял 0,09 мм. Погрешность токарной обработки валика превысила установленный допуск и привела к появлению брака (заштрихованный участок площади, ограниченной эмпирической кривой)

Содержание отчета

7.1. Наименование станка, модель, техническая характеристика.

7.2. Данные об измерительных средствах:

7.3. Эскиз заготовки.

7.4. Материал режущего инструмента.

7.5. Режимы резания.

7.6. Результаты замеров

7.7. Составление таблиц: интервалов, частоты, квадратов отклонений (см. табл.1и 2).

7.8. Построение кривых эмпирического и теоретического нормального распределения с расчетами.

7.9. Основной вывод о соответствии полученных размеров шеек при токарной обработке заданному допуску.

Графики кривых распределения размеров шеек при токарной обработке

Лабораторная работа № 3

Определение погрешности закрепления заготовки в 3- х кулачковом и в цанговом патронах

1 Предварительная подготовка

Погрешности закрепления заготовок в 3 ^х- кулачковом и цанговом патронах могут быть исследованы методом построения графика радиальных смещений заготовки в зависимости от способа установки.

Для установления погрешностей закрепления для каждого из исследуемых способов установки показания индикатора сводятся в протокол измерений, служащие в дальнейшем основанием для построения графика радиальных смещений заготовки после выполнения необходимых расчетов по определению величины рассеивания и параметров распределения  и .

Затем строится график радиальных смещений, где по оси ординат откладывается частость в процентах, а по оси абсцисс – радиальные смещения заготовки в миллиметрах. Этот график позволит определить величину рассеивания радиальных смещений и их максимальное значение.

Порядок выполнения работы

1. Навернуть на шпиндель токарного станка 3-х кулачковый патрон.

2. Установить обрабатываемую заготовку в 3-х кулачковый патрон.

3. В этом положении подвести суппорт с укрепленным в державке резцедержателя индикатором (цена деления 0,01 мм), измерительный наконечник которого должен касаться наружной поверхности закрепляемой заготовки по линии центров с натягом 1 мм; после чего закрепить суппорт и установить стрелку индикатора на нуль.

4. Многократно устанавливая и закрепляя заготовку (25 раз), записывать показания индикатора, фиксирующего величину радиального биения (погрешности) при повороте заготовки на 360°.

5. Обработать результаты измерений и составить отчет с заключением (см. лабораторную работу №2).

Порядок выполнения работы

1. Установить в шпинделе токарного станка цанговый патрон.

2. Установить обрабатываемую заготовку на цангу.

3. В этом положении подвести суппорт с укрепленным в державке резцедержателя индикатором (цена деления 0,002 мм), измерительный наконечник которого должен касаться наружной поверхности закрепляемой втулки по линии центров с натягом 1 мм, после чего закрепить суппорт и установить стрелку индикатора на нуль.

4. Многократно устанавливая и закрепляя заготовку (25- раз) записывать показания индикатора, фиксирующего величину радиального биения при повороте заготовки на 360°.

5. Обработать результаты замеров и составить отчет с заключением (см. лабораторную работу №2).

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Данные об измерительных средствах.

3. Эскиз схем установок заготовок в 3^х кулачковом и цанговом патронах. 4.Заполнить протоколы измерений № 1 и № 2

5. Графическое построение эмпирических кривых распределения радиальных смещений заготовки в 3-х кулачковом и цанговом патронах.

6. Выводы о погрешности установки заготовок в 3^х кулачковом и цанговом патронах

Протокол измерений № 1

Протокол измерений № 2

Эмпирические кривые распределения радиального биения заготовки при различных способах крепления

Лабораторная работа № 4

Определение жесткости станка

Общие указания

Погрешности, возникающие в результате упругих деформаций системы СПИД, могут достигать 20-80% от суммарной погрешности обработки.

Наиболее существенное влияние на размер обрабатываемой заготовки оказывают перемещения звеньев СПИД в направлении, нормальном к обработанной поверхности, которые, в основном, обусловлены действием составляющей силы резания Р _y. Поэтому, жесткостью системы СПИД принято называть отношение радиальной составляющей силы резания Р _y к смещению лезвия режущего инструмента относительно заготовки, отсчитываемому по нормали к обра­ботанной поверхности, при действии всех составляющих сил резания.

Жесткость системы СПИД определяется по формуле:

 , Н/мм                                                            (4.1)

Для определения жесткости станка существует производственный метод.

Производственный метод испытания жесткости металлорежущих станков основан на принципе обработки заготовок с неравномерным припуском (переменной глубиной резания за счет эксцентриситета, конусности или ступенчатости заготовки).

Величина упругих перемещений системы   при обработке заготовки на токарном станке зависит от перемещений узлов станка 𝒴 _ст  приспособлений 𝒴 _пр, режущего инструмента 𝒴 _ин и обрабатываемой заготовки 𝒴 _{заг .}

Для реализации производственного метода берут резец и заготовку повышенной жесткости. Тогда можно принять и следовательно

                                                    (4.3)

Формула для определения жесткости станка выводится на основании известных зависимостей теории резания. То есть от действующей на заготовку и резец радиальной составляющей силы резания  и смещению резца от заготовки   в горизонтальной плоскости.

Радиальная составляющая  может быть рассчитана по следующей формуле:

, Н                         ( 4.4 )

Где:

 – коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала и применяемого режущего инструмента.

t – глубина резания, мм.

S – подача, мм/об.

V - скорость резания, м/мин.

; ; - показатели степени

  – коэффициент, учитывающий изменение условий работы в зависимости от углов резца, обрабатываемого материала, охлаждения и других факторов. Для нашего опыта принимаем этот коэффициент для стали равным единице. Остальные параметры для формулы (4.3) приведены в таблице №1.

Таблица №1.

Значения показателей степени в формуле расчета радиальной силы резания при точении.

Обрабатываемый материал	Материал резца	Показатели степени в формулах силы резания
Сталь конструкционная σ =750МПа		Py-радиальная сила резания
	Твердый сплав
		243	0,9	0,6	-0,3
	Быстрорежущая сталь	125	0,9	0,75	1,0
Чугун серый	Твердый сплав	51	0,9	0,75	1,0

Величина  влияет на погрешность обработки заготовки. Если заготовка имеет эксцентриситет, овальность, конусность и ступенчатость, а также неравномерную твердость по поверхности, то это повлечет за собой погрешность обработки, что в свою очередь отразится на качестве и возможен брак. Нам нужно знать, как уменьшить влияние этого фактора на точность обработки. Проанализируем формулу (4.3), подставив вместо  расчетную формулу (4.4) и приняв (для заготовки из стали 45).

Тогда смещение режущего инструмента от обрабатываемой поверхности цилиндрической заготовки можем рассчитать по формуле (7.5)

                                                        (4.5)

Или погрешность обработки при точении ступенчатой заготовки (суммарное смещение режущего инструмента) будет выглядеть следующим образом.

      ( 4.6 )

Погрешность обработки   будет равна.

= .                                                        (4.7)

Ступенчатость обработанной поверхности в нашем случае является причиной образования погрешности обработки, так как при обработке ступенчатой заготовки глубина резания изменяется от t_max до t_min, соответственно и смещение лезвия режущего инструмента будет изменяться от 𝒴 _max до 𝒴 _min.

Тогда жесткость станка будет равна:

, н/мм                           (4.8)

Где                  – уточнение .                                 (4.9)

Жесткость универсальных токарных станков по паспорту приведена в таблице №2

Таблица №2

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Наименование станка, модель.

3. Эскиз, поясняющий упругие деформации ступенчатой заготовки при ее точении за один рабочий ход.

4. Расчет жесткости станка по результатам эксперимента и измерений.

5. Выводы.

Протокол испытаний

Заготовка

Диаметры шеек заготовки, мм

1-ый

2-ой