ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра автоматизированного оборудования

машиностроительного производства

Методические указания

к выполнению контрольных работ по дисциплине

«Проектирование инструментов и оборудования»

для студентов специальности 230104 «Системы

автоматизированного проектирования»

заочной и заочной сокращенной форм обучения

Воронеж 2012 Составитель канд. Техн. Наук в.И. Корнеев

УДК 621.01

Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине «Проектирование инструментов и оборудования» для студентов специальности 230104 «Системы автоматизированного проектирования» заочной и заочной сокращенной форм обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.И. Корнеев. Воронеж, 2012. 13 с.

В программу дисциплины включены разделы: проектирование режущих ин­струментов, проектирование технологической оснастки, проектиро­вание металлорежущих станков и станочных систем. Даны варианты контрольных работ по разделам дисциплины.

Предназначены для студентов 4 курса заочной формы обучения и 3 курса заочной сокращенной формы обучения.

Методические указания подготовлены в электронном виде в тек­стовом редакторе MS WORD и содержатся в файле

РП ПИО_з.doc.

Библиогр.: 18 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Л.А. Иванов

Ответственный за выпуск зав. кафедрой профессор В.М. Пачевский

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный технический

университет», 2012

1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

Цель преподавания дисциплины - обучение студентов принци­пам проектирования режущих инструментов, оснастки и металлоре­жущего обору­дования современного машиностро­ительного произ­водства, творческому при­менению получен­ных знаний для анализа существующих проектно-конструк­торских, производственно-техно­логических задач и принятию оптимальных решений.

Задачи изучения дисциплины - приобретение знаний и навыков по следующим проблемам:

- проектирование режущего инструмента для металлорежущих систем;

- проектирование оснастки для металлорежущих систем;

- проектирование станков и станочных систем машинострои­тельного производства.

2. Программа

Раздел 1. Проектирование режущих инструментов

1.1. Инструментальные материалы, их физико-механиче­ские и технологические свойства: твердость, прочность и пластичность, теплостойкость и теплопроводность, сопротивляемость схватыванию с об­рабатываемым материалом, износостойкость, а также закаливаемость и прокаливаемость (для инструмен­тальных сталей), устойчивость против перегрева и окис­ления, свариваемость или способность к соединению пайкой, склонность к образованию трещин при пайке и шлифуемость.

Инструментальные стали: инструментальные углеродистые, инструментальные легированные и быстрорежущие стали. Классификация быстрорежущей стали по химическому составу: вольфрамовые, вольфрамомолибденовые, молибденовые, стали с высоким содер­жанием ванадия (вольфрамованадиевые), кобальтовые, а также безвольфрамовые стали. Порошковые быстрорежущие стали. Свойства, маркировка и применение инструментальных сталей.

Твердые (металлокерамические) сплавы: однокарбидные, двухкарбидные и трехкарбидные. Виды карбидных фаз и связки. Безвольфрамовый и маловольфрамовый твердосплавный инструмент. Свойства, маркировка и применение твердых сплавов.

Минералокерамические инструментальные материалы: оксидная (белая), оксидно-карбидная (черную) и оксидно-нитридная керамика. Свойства, маркировка и применение минералокерамики.

Сверхтвердые материалы (СТМ): природные алмазы, поликристаллические синтетические алмазы и композиты на основе нитрида бора. Свойства, маркировка и применение СТМ.

Абразивные материалы – естественные и искусственные. Из искусственных абразивных материалов наиболее широко используются электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, син­тетический алмаз и кубический нитрид бора (КНБ). Свойства, маркировка и применение абразивных материалов.

Выбор инструментальных материалов для изготовления режущего инструмента.

1.2. Основные принципы работы и конструктивные элементы режущих инструментов. Рабочая и крепежная части режущего инструмента. Инструменты однолезвийные и многолезвийные. Главное движение и движение подачи. Зависимость конструкции инструмента от вида главного движения. Геометрические параметры рабочей части. Системы координат: инструментальная, статическая, кинематическая. Плоскости для определения геометрических параметров: основная, резания, главная секущая, нормальная секущая, секущая плоскость схода стружки, рабочая.

Основные геометрические элементы лезвия: передний угол, главный задний угол, главный угол в плане, вспомогательный угол в плане, угол наклона режущей кромки. Влияние углов на процесс резания и качество обработанной поверхности.

Классификация обрабатывае­мых поверхно­стей по условиям эксплуатации: сопрягаемые, базирующие, свободные.

Режущие поверхности инструментов – требования к их точности и шероховатости.

Классификация режущего инструмента и его элементов. Код ОКП инструмента. Классификация твердосплавных пластин: коды ОКП пластин, коды ОКП марок инструментальных материалов. Классификация минералокерамических пластин. Классификация сменных многогранных режущих и опорных пластин и стружколомов.

Общие вопросы конструирования ре­жущих инструментов. Конструирование рабочей части инструмента, задачи конструктора. Конструирование соединительной части инструмента, выбор формы соединительной части.

Факторы, влияющие на выбор режущего инструмента.

Изнашивание режущих инструментов. Виды износа. Критерии износа.

Расчет экономической эффективности режущих инструментов.

1.3. Расчет и конструирование токарных резцов. Классификация резцов. Стандартные режущие элементы резцов и других инструментов.

Расчет резцов на прочность и жесткость. Расчет и конструирование резцов с механическим креплением пластин.

1.4. Расчет и конструирование инструментов для обработки отверстий. Сверла спиральные, центровочные и специальные. Элементы сверл. Расчет и конструирование сверл. Порядок расчета и конструирования спирального сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком для обработки сквозного отверстия.

Зенкеры – назначение, конструктивные особенности и геометрические параметры.

Развертки – назначение, конструктивные особенности и геометрические параметры.

1.5. Расчет и конструирование фрез. Классификация фрез по расположению зубьев (цилиндрические, торцовые, угловые, фасонные, дисковые двух- и трехсторонние, концевые, шпоночные), по направлению зубьев (прямозубые, косозубые, с винтовым зубом), по конструкции (цельные, сборные, наборные), по способу крепления на станке (насадные, концевые), по конструкции зубьев (острозаточенные и затылованные).

Элементы конструкции и геометрические параметры фрез.

Профилирование фрез для заданной поверхности детали и расчет конструкции.

1.6. Резьбонарезные инструменты: резцы, гребенки, фрезы, метчики, плашки, резьбонарезные головки, одно- и многониточные шлифовальные круги. Конструкция и геометрия инструментов. Проектирование резьбовых резцов; расчет метчика и допусков на элементы резьбы.

1.7. Назначение и основные типы протяжек. Протяжки внутренние и наружные. Элементы конструкции и геометрические параметры протяжек

Протяжки для обработки отверстий, их расчет и конструирование.

1.8. Зуборезные инструменты, работающие по методу копирования - кольцевые и дисковые фрезы, зубодолбежные головки. Порядок расчета инструментов, работающих по методу копирования. Зуборезные инструменты, работающие по методу обкатки - зуборезные гребенки, зуборезные долбяки, червячные фрезы. Порядок расчета основных элементов.

Раздел 2. Проектирование технологической оснастки

2.1. Технологическая оснастка: приспособления, режущий инструмент, вспомогательный инструмент, контрольно-измерительный инструмент.

Приспособления. Служебное назначение приспособлений. Классификация приспособлений: станочные приспособления, приспособления для крепления рабочих инструментов, сборочные приспособления, контрольные приспособления, транспортно-кантовательные.

По степени специализации приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные приспособления: универсальные, универсальные безналадочные и универсально-наладочные приспособления.

Специализированные приспособления: специализированные безналадочные и специализированные наладочные приспособления.

Специальные приспособления: универсально-сборные, сборно-разборные и специальные приспособления.

Основные элементы приспособлений и их функции.

2.2 Исходные данные и выбор конструкции приспособлений. Обеспечение точности обработки.

Базирование заготовок в приспособлении. Погрешности базирования в приспособлениях.

Расчет приспособлений на точность. Выбор установочных элементов приспособлений.

2.3. Расчёт сил закрепления и выбор зажимных устройств приспособлений. Правила выбора направления и места приложения силы зажима. Основные схемы установки заготовок и расчет сил закрепления. Схемы для расчета сил закрепления заготовки под действием внешнего момента.

Выбор и расчёт силовых устройств. Разработка конструктивного исполнения приспособлений.

2.4. Вспомогательный инструмент. Крепление режущих инструментов на оправках. Концы шпинделей и оправок. Вспомогательные инструменты для станков с ЧПУ.

2.5. Контрольно-измерительные устройства, встраиваемые в станки и станочные системы. Контроль заготовок и инструмента. Контроль силовых параметров. Средства активного контроля обрабатываемых деталей.

2.6. Загрузочно-ориентирующие устройства. Особенности проектирования загрузочных устройств. Ориентирующие устройства.

Методика расчёта экономической эффективности применения технологической оснастки.

Раздел 3. Проектирование металлорежущих станков

и станочных систем

3.1. Классификация металлорежущих станков. Исходные данные для проектирования станков. Этапы проектирования станков. Проектные критерии. Ав­томатизация проектирования. Основные методические принципы автоматизированного проектирования. Структура САПР МРС. Оптимизация проектных решений. Связь конструирования с технологией производства. Технико-эконо­мические показатели станков.

3.2. Компоновка станков. Исходные данные к выбору компоновки. Структурный анализ базовых компоновок. Выбор компоновки. Компоновка станочных систем. Унификация и агрегатирование.

3.3. Выбор технических характеристик станков. Уточнение служебного назначения. Диапазон рабочих скоростей. Особенности ступенчатого и бесступенчатого регулирования. Скорости вспомога­тельных движений. Мощность привода. Выбор расчетных нагрузок.

3.4. Приводы главного движения и подач металлорежущих станков; требования к приводу, его структура, выбор типа двигателя; принципы расчета и конструирования элементов привода.

3.5. Шпин­дельные узлы. Направляющие станков. Несущие системы, базовые и корпусные детали. Принципы составления расчетной схемы для от­дельных узлов станков.

3.6. Классификация и основные типы станочных систем, прин­ципы их проектирования. Автоматические линии (АЛ) с жесткой связью, АЛ с промежуточными накопителями, переналаживаемые АЛ, гибкие автоматизированные линии, гибкие производственные системы и гибкие производственные ячейки, построенные на основе гибких производственных модулей. Классификация и структура гибких производственных систем. Ос­новные технико-экономические показатели станочных систем.

3. Контрольные работы

Методические рекомендации к выполнению

и оформлению контрольных работ

Студенты, обучающиеся в вузе по заочной полной форме обучения, выполняют контрольные работы.

Контрольные работы представлены в 10 вариантах. Студенты выполняют тот вариант, номер которого соответствует последней цифре шифра студента. Если но­мер шифра оканчивается нулем, выполняют десятый вариант работы.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради объемом 10-12 листов. Работу следует выполнять в порядке ответов на поставленные вопросы по темам. Ответы должны быть краткими, точными и не повторять текст учебника или учебных пособий, при необходимости они должны иллюстрироваться рисунками.

Графические работы выполняют карандашом или с использованием машинной графики, соблюдая ГОСТы и требования ЕСКД. Прилагать к выполненным работам фотографии и другие копии из учебников не разрешается.

На страницах текста заданий оставьте поля для замечаний рецензента. Страни­цы и рисунки пронумеруйте. В конце выполненного контрольного задания приве­дите список использованной литературы, укажите дату выполнения работы и по­ставьте свой шифр и подпись.

После рецензирования работы изучите замечания рецензента и приведите на них письменные ответы в конце тетради. Исправления в тексте рецензии не до­пускаются. Если работа не зачтена, то после ответа на замечания она посылается на повторное рецензирование.