ТМС - ЭТИ СГТУ

Саратовский государственный технический университет
Технологический институт
Кафедра «Технология и оборудование электрофизических и
электрохимических методов обработки»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Проектирование технологической оснастки» для
специальности 1201 «Технология машиностроения»
Курс - 4
Семестр - 8
Курсовая работа - 8 семестр
Зачет - 8 семестр
Лекции - 34 час.,
Практические занятия - 17 час.
Самостоятельная работа - 51 час.
Всего часов - 102
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Технология и
оборудование электрофизических, электрохимических методов обработки».
« _____ »__________________ 200__ г., протокол № _______
Зав. каф. ТЭМ, проф. ____________________ Барац Я.И.
Рабочая программа утверждена на заседании учебно-методической
комиссии специальности 120100
« _____ » _________________ 200__ г., протокол № ________
Председатель УМКС, проф._______________ Барац Я.И.
Энгельс - 2004
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1 Цель преподавания дисциплины
Решение задач, стоящих перед машиностроительными предприятиями
в современных рыночных условиях неразрывно связано с необходимостью
проектирования и внедрения в производство прогрессивной технологической оснастки для механо-сборочного производства. Правильно спроектированная и изготовленная технологическая оснастка служит высокоэффективным средством повышения производительности металлорежущего оборудования.
В результате изучения дисциплины «Проектирование технологической оснастки» студент должен овладеть знаниями теоретических основ и
методики проектирования технологической оснастки для автоматизированного производства изделий, что позволит ему сознательно и творчески
подходить к созданию работоспособной, надежной, высокопроизводительной и экономичной технологической оснастки.
1.2 Задачи изучения дисциплины
Студент должен овладеть современными методами расчета и проектирования оснастки, позволяющими эффективно решать поставленные
технологические задачи, в том числе с применением ЭВМ, освоить методику обоснования экономической целесообразности применения проектируемой технологической оснастки; получить навыки использования стандартов в процессе проектирования; получить необходимую подготовку для
самостоятельного решения задач в области проектирования технологической оснастки при выполнении курсового и дипломного проектов и в
практической инженерной деятельности.
1.3 Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для
изучения данной дисциплины
Для успешного изучения дисциплины «Проектирование технологической оснастки» необходимо усвоение студентами некоторых тем и разделов из следующих дисциплин:
Технология машиностроения:
- понятия, термины, определения, касающиеся типов производства и
его составных частей;
- точность в машиностроении и методы управления технологическими процессами изготовления и сборки изделий;
- качество поверхности деталей машин и заготовок;
- принципы построения технологических процессов изготовления и
сборки деталей машин.
Металлорежущие станки (оборудование машиностроительного производства):
- компоновка и технологические возможности основных групп металлорежущего оборудования, принципы его работы;
- электрические, пневматические и гидравлические приводы и элементы их автоматики;
Процессы формообразования и режущий инструмент:
- принципы проектирования режущих инструментов, их конструкция, работа и создаваемые ими силы резания при обработке заготовок;
- методы расчета сил резания по эмпирическим формулам теории
резания, справочной литературе и с помощью ЭВМ.
Детали машин:
- правила конструирования и методы расчета деталей машин.
2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине
Студент должен знать:
 какое место занимает технологическая оснастка в современном машиностроительном производстве, и какова ее роль как средства повышения производительности оборудования, обеспечения качества изделий и
улучшения других технико-экономических показателей производства.
 классификацию технологической оснастки, станочных приспособлений
и их элементов.
 теоретические схемы базирования деталей в приспособлениях, состав
погрешностей, возникающих при установке и закреплении деталей, порядок их расчета и способы снижения погрешностей.
 основные конструкции базирующих элементов приспособлений и область их применения.
 методику расчета усилий закрепления деталей в зависимости от условий обработки.
 основные конструкции зажимных механизмов, виды силовых приводов
и порядок расчета конструктивных параметров зажимных механизмов и
типоразмеров силового привода приспособления.
 особенности проектирования приспособлений для различных групп
оборудования, технологических операций и типов производства.
 основные подходы к обоснованию экономической эффективности использования технологической оснастки и выбору ее вида для конкретной операции.
 современные средства проектирования технологической оснастки и основные тенденции и перспективы дальнейшего совершенствования технологической оснастки.
Студент должен уметь:
 на основании данных о типе производства, свойствах материала детали
и технологической операции выбрать и обосновать расчетом вид при-




меняемой технологической оснастки (универсальной, специальной,
УСП, УНП и т.п.).
выбрать схему базирования детали на конкретной технологической
операции и конструктивную реализацию.
провести расчет погрешностей базирования детали в приспособлении и
силового привода приспособления.
использовать в работе справочную литературу и нормативнотехнические материалы, применять известные типовые решения и вносить в них необходимые изменения.
применять при проектировании технологической оснастки современные
САПР.
2-4
2
5-8
3
9-10
4
1112
5
13
6
7
14
8
3
9
15
10
16
11
12
Введение
Установка деталей в приспособлениях
Закрепеление заготовок и зажимные устройства приспособлений
Установочно-зажимные механизмы
Силовые элементы приспособлений (приводы)
Устройства, координирующие положение режущего инструмента
Приспособления для сверлильных
станков
Приспособления для токарных
станков
Приспособления для фрезерных
станков
Особенности
проектирования
приспособлений для станков с
ЧПУ
Приспособления для групповой
обработки
Контрольные приспособления
2
6
4
2
2
12
9
4
2
15
6
10
3
9
2
4
лекции
№ темы
1
всего
2
1
Наименование темы
практ.
занятия
СРС
1
№ недели
№ модуля
3. Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам и
видам занятий.
Часы
4
4
2
2
1
0,5
5
6,5
1
0,5
5
6,5
1
0,5
5
6,5
1
0,5
5
6,5
0,5
4
4,5
1
6
7
практ.
занятия
СРС
всего
лекции
№ темы
5
6
13,5
17
51
102
4. Содержание лекционного курса
Тема лекции.
Вопросы, отрабатываемые на лекции.
№ лекции
13
Методика конструирования спе- 1,5
циальных станочных приспособлений
ИТОГО: 34
Всего
часов
17
Наименование темы
№ темы
3
№ недели
№ модуля
Часы
1
2
1
2
6
2
3
Введение.
Роль и значение технологической оснастки в машиностроительном производстве и перспективы ее
развития. Цель и задачи дисциплины. Основные понятия и определения. Понятие о технологической
оснастке. Классификация технологической оснастки
по различным признакам (по назначению, степени
специализации и т.д.)
Виды технологической оснастки: приспособления
для базирования и закрепления обрабатываемых заготовок; приспособления для сборки изделий, для установки, закрепления и координации режущего или
сборочного инструмента; контрольные приспособления и др.
Технологическая оснастка как средство повышения
производительности оборудования, обеспечения качества изделий, снижения их себестоимости и повышения безопасности труда рабочих.
Установка деталей в приспособлениях.
Базирование деталей. Принципы установки заготовок
в приспособлениях. Определение и расчет погрешности базирования.
Расчет погрешностей базирования при установке деталей на наружную цилиндрическую поверхность.
Погрешности установки детали на центровые гнезда и
конические фаски.
№ лекции
Всего
часов
№ темы
4
3
9
5
6
7
8
3,4
5
4
9
4
10
11
12
6
2
13
7, 8
9
10
11
1
0,5
1
1
14
14
15
15
12
13
14
0,5
1
2
16
16
17
Тема лекции.
Вопросы, отрабатываемые на лекции.
Базирование по плоскости и отверстию с применением установочных пальцев. Конструкции установочных элементов.
Закрепление заготовок и зажимные устройства приспособлений. Назначение зажимных устройств. Методика расчета потребных сил зажима. Примеры расчета зажимных усилий
Зажимные механизмы. Классификация зажимных механизмов. Винтовые механизмы: расчет момента затяжки винта и диаметра винта.
Клиновые и эксцентриковые зажимы. Конструктивные варианты клиньев. Плунжерные механизмы.
Рычажные и рычажно-шарнирные силовые механизмы. Комбинированные зажимы. Типичные конструкции рычажно-шарнирных механизмов.
Основные характеристики простых и комбинированных механизмов. Установочно-зажимные механизмы.
Призматические и плунжерные механизмы.
Мембранные, кулачковые и рычажные патроны.
Силовые элементы приспособлений (приводы). Классификация приводов. Пневматические приводы. Область применения. Расчет усилий на штоке. Конструкции уплотнений.
Краткая характеристика гидравлических приводов.
Электромагнитные и магнитные приводы. Электромеханические приводы. Центробежно-инерционные
приводы.
Устройства, координирующие положение режущего
инструмента, кондукторные плиты и втулки: материал, ТУ, допуски. Копиры и габариты, область применения. Установочные шпонки.
Приспособления для сверлильных станков.
Приспособления для токарных станков.
Приспособления для фрезерных станков.
Особенности проектирования приспособлений для
станков с ЧПУ.
Приспособления для групповой обработки.
Контрольные приспособления.
Методика конструирования специальных станочных
№ лекции
Всего
часов
№ темы
Тема лекции.
Вопросы, отрабатываемые на лекции.
приспособлений.
№ занятия
Всего
часов
№ темы
Всего лекционных занятий - 34 часа.
5. Практические занятия.
Тема практического занятия
Вопросы, отрабатываемые на занятии.
Установка деталей в приспособлениях. Выбор схемы
базирования и закрепления, расчет точности базирования и закрепления.
2
Расчет погрешностей базирования при установке деталей на различные установочные элементы.
3
4
3
Разработка принципиальной схемы закрепления, расчет силы закрепления и основных параметров силового зажимного устройства при изготовлении деталей
на станках
4
Расчет величины силы закрепления заготовок с помощью передаточных механизмов: рычажных, шарнирно-рычажных, клиновых и пневмогидравлических
5
2
5
Силовые элементы приспособлений (приводы). Выбор типа привода, расчет типоразмера привода.
7, 8,
2
6
Приспособления для сверлильных, токарных, фрезер9, 10
ных и программных станков.
13
5
7
Методика конструирования специальных станочных
приспособлений.
8
Всего практических занятий – 17 часов.
1
4
1
6. Курсовая работа
Курсовая работа по ПТО состоит из трех заданий, позволяющих закрепить изучаемый материал в течение семестра.
Первое задание состоит из двух задач по определению погрешности
базирования при установке деталей в приспособление.
Второе задание состоит из индивидуальной работы по схеме приспособления и требует вывода формулы усилия зажима, развиваемого определенным видом зажимного устройства для закрепления детали с определенной силой.
При выполнении третьего задания необходимо спроектировать приспособление для определенной детали. Разработке подлежат следующие
вопросы:
1. Изучить технические условия на деталь, процесс выполнения операции, подобрать модель станка и инструмент.
1. Выбрать технологические базы.
2. Определить величину и направления сил резания.
3. Составить расчетно – технологическую схему приспособления.
4. Дать операционный эскиз.
5. Показать базирующие и установочные элементы приспособления,
расставить силы, действующие на деталь, рассчитать или подобрать
режимы резания, силы и момент резания.
6. Составить уравнение баланса сил и рассчитать требуемую силу зажима.
7. Подобрать силовой механизм и рассчитать его параметры.
8. Сделать эскиз приспособления.
9. Рассчитать приспособление на точность по заданному параметру.
10. Сделать чертеж приспособления.
11. Рассчитать слабое звено на прочность.
12. Составить технические условия на изготовление приспособления и
его спецификацию. При конструировании максимально использовать
нормализованные детали и узлы.
13. Сделать описание приспособления.
7. Самостоятельная работа студентов
№
темы
Всего
часов
2
2
3
2
4
6
5
3
6
2
Вопросы для самостоятельной работы
студентов
Классификация базовых поверхностей
деталей по различным признакам.
Особенности расчета зажимов сложных
многоместных приспособлений
Типовые и нормализованные конструкции УЗМ. Точность установки и
надежность закрепления деталей в различных УЗМ.
Аппаратура и арматура пневматических и пневмогидравлических приводов. Автоматизированное управление
механизированными приводами.
Размерные цепи приспособления и их
влияние на достижение точности получаемого при обработке размера.
Литература
№
темы
Всего
часов
7
5
8
5
Вопросы для самостоятельной работы
студентов
Литература
Кондукторы и подставки для накладных кондукторов. Скальчатые и портальные кондукторы.
Патроны кулачковые, поводковые,
клиновые, рычажные с ручным и механизированным приводом.
Нормализованные столы, станочные
тиски, делительные головки и т.п.
10
5
Устройства для автоматизации работы
приспособлений. Примеры конструкций приспособлений для программных
станков.
11
4
Объединение деталей в группы, основы классификации элементарных поверхностей и их сочетаний. Примеры
групповой технологической оснастки.
12
6
Приспособления для контроля относительного положения поверхностей корпусных деталей (примеры конструкций). Пневматические, электронные и
др. контрольно-измерительные приспособления.
13
6
САПР технологической оснастки, использование ЭВМ при проектировании
приспособлений.
Всего часов СРС - 51 ч.
9
5
8. Учебно-методические материалы по дисциплине
Литература:
Основная:
1. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений: учебник
- М.: Машиностроение, 1983. - 277 с.
2. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков.
Л.:Машиностроение, 1975. - 654 с.
3. Ракович А.Г. Автоматизация проектирования приспособлений для
металлорежущих станков: монография - М.: Машиностроение,
1980 - 136 с.
4. Горохов В. А. Проектирование и расчет приспособлений. - Минск,
Высшая школа,1985 - 238с.
5. Шапошник Р.К. Расчет и проектирование приспособлений. Учебн.
пособие. – Саратов. Сарат. политехн. ин-т. 1993-71с.
6. Шапошник Р.К., Стекольников М.В., Проектирование технологической оснастки. Методические указания к курсовым работам, дипломным проектам и практическим занятиям. – Саратов: СГТУ,
2001. – 31 с.
Дополнительная:
7. Кузнецов В.С., Пономарев В.А. Система универсально-сборных
приспособлений в машиностроении. – М.:Машиностроение, 1964. –
271 с.
8. Микитянский В.В. Точность приспособлений в машиностроении. –
М.:Машиностроение, 1984. – 128 с.
9. Пружинно-гидравлическая зажимная оснастка для металлорежущих станков / Под ред. Мышлевского А. А. – М.:Машиностроение,
1983. – 149 с.
Справочная:
10.Станочные приспособления: справочник - т. 1, 2. Под ред. Б.Н.
Вардашкина и А.А. Шатилова. - М.:Машиностроение, 1984. - 591
с., 655 с.
11.Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков.
Справочник – М.: Машиностроение, 1979-304с.
12.Сборно-разборные приспособления с пазами 8 и 12 мм для сварочных работ / Под ред. Верченко В.Р. Справочник. – М.: Стандартиздат, 1975. – 96 с.
Вопросы по курсу «Проектирование технологической оснастки»
1. Классификация приспособлений.
2. Классификация станочных приспособлений.
3. Классификация элементов приспособлений и их назначение.
4. Схема установки прямоугольной заготовки с тремя взаимно перпендикулярными базовыми поверхностями. Определения базирующих поверхностей.
5. Схема установки валика в пространстве, ее практическое выполнение,
определение базирующих поверхностей.
6. Схема базирования заготовки по торцу и отверстию с применением
установочных пальцев. Степени свободы при этом.
7. Схема базирования по плоскости, торцу и отверстию с осью, параллельной плоскости, степени свободы.
8. Схемы базирования по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям, степени свободы при этом.
9. Основные неподвижные опоры, их определение, расположение в приспособлении, материал изготовления.
10.Постоянные опоры в виде штырей, их виды, материал изготовления.
11.Опорные пластины, их виды, материал изготовления.
12.Регулируемые опоры.
13.Самоустанавливающиеся опоры.
14.Опорные призмы.
15.Установочные пальцы.
16.Типы жестких оправок.
17.Типы разжимных оправок.
18.Типы центров.
19.Вспомогательные опоры: варианты конструкций.
20.Погрешность установки деталей в приспособлениях.
21.Погрешность базирования при установки втулки на разжимной палец
(без зазора) и на жесткий палец (с зазором).
22.Условия, при которых погрешность базирования равна нулю.
23.Вывод формулы для погрешности базирования при установке вала на
призму для фрезерования лыски. Измерительной базой является верхняя точка образующей окружности.
24.Вывод формулы для погрешности базирования при установке вала на
призму для фрезерования лыски. Измерительной базой является центр
окружности.
25.Вывод формулы для погрешности базирования при установке вала на
призму для фрезерования лыски. Измерительной базой является нижняя
точка образующей окружности.
26.Установка деталей в жестких центрах. Погрешность базирования.
27.Погрешность базирования для осевых размеров при установке валов на
два центровых отверстия.
28.Погрешность базирования при установке детали на два отверстия с параллельными осями и плоскость, перпендикулярную к ним. Обосновать
необходимость одного пальца ромбического.
29.Определить погрешность базирования и наибольший угол поворота заготовки от ее среднего положения при установке на два отверстия и
перпендикулярную к ним плоскость.
30.Назначение зажимных устройств и предъявляемые к ним требования.
31.Методика расчета потребных сил зажима.
32. Определение требуемого усилия зажима, если усилие резания направлено так, что его можно разложить на две составляющие, одну направленную на зажимное устройство и вторую - сдвигающую заготовку по опорам.
33.Определение требуемого усилия зажима при фрезеровании шпоночного
паза.
34.Определение требуемого усилия зажима, если усилие резания направлено так, что его можно разложить на две составляющие, одну направленную в противоположную от зажимного усилия сторону и вторую - сдвигающую заготовку по опорам.
35.Определение требуемого усилия зажима при установке заготовок в
трехкулачковом патроне. На заготовку действуют момент резания и
осевая сила.
36.Определение требуемого услия зажима при установке заготовки по выточке и торцу (прижимается прихватами). На заготовку действуют осевая сила и момент резания.
37.Определение требуемого усилия зажима при установке заготовки на
призму. На заготовку действует момент резания.
38.Винтовые зажимные устройства, конструкции наконечников, сила, развиваемая идеальным винтовым механизмом.
39.Разновидности клиновых механизмов, угол трения.
40.Условия торможения клина, схема сил, действующих на зажатый односкосый клин с трением по двум поверхностям.
41.Клиноплунжерные механизмы. Конструкции плунжеров. примеры применения.
42.Эксцентриковые зажимы. Виды эксцентриков.
43.Рычажные механизмы. Три схемы прихватов, силы зажима.
44.Пружинные механизмы.
45.Однорычажные шарнирные механизмы.
46.Двухрычажный шарнирный механизм одностороннего действия.
47.Двухрычажный шарнирный механизм двухстороннего действия.
48.УЗМ. Установка детали на цельную конусную оправку. Погрешность
базирования.
49.УЗМ. Установка детали на цилиндрическую оправку с натягом. Погрешность базирования.
50.Плунжерные механизмы, их применение, погшрешность базирования.
51.Цанговые механизмы, их применение, погрешности базирования.
52.Гидропластмассовые механизмы.
53.Самоцентрирующие зажимные устройства. Призматические зажимные
устройства.
54.Мембранные патроны.
55.Пневматические приводы. Классификация.
56.Пневматические поршневые приводы одностороннего действия. Схема,
область применения.
57.Пневматические поршневые приводы одностороннего действия. Схема,
область применения.
58.Уплотнения для пневматических и гидравлических приводов.
59.Пневматические диафрагменные приводы, область применения, достоинства и недостатки.
60.Гидравлические силовые приводы, схема, преимущества и недостатки.
61.Кондукторные втулки, конструкция, применение.
62.Кондукторные плиты.
63.Приспособления для сверлильных станков.
64.Делительные устройства кондукторов и других приспособлений.
65.Установы. Копиры.
Рабочую программу составил:
Доцент, к.т.н. _______________________ Стекольников М.В.
Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры _______
«____»___________20___ г., протокол № __________
Зав. каф. ____________________/____________/
Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС/УМКН
«____»___________20___ г., протокол № __________
Председатель УМКС/УМКН. ____________________/____________/