В статье рассматривается проектирование технологической оснастки в ходе проведения лабораторных работ по курсу «Обработка конструкционных материалов» как эффективное средство повышения компетентностей студентов инженерных специальностей.
Ключевые слова: машиностроение, технологическая, оснастка, графические дисциплины, образовательный процесс, 3d-моделирование, САПР, проектирование.
Технологическая оснастка в различных отраслях промышленности как средство технологического оснащения является необходимым вариативным звеном технологической системы, позволяющим обеспечить гибкость ассортиментной политики. Особое значение оснастки обосновывается её определяющим влиянием на качество продукта. Конструктивное разнообразие вариантов использования оснастки определяет высокий уровень специализации её производителей.
Основным требованием для современного производства является предоставление наибольшего количества продуктов самого высокого качества по минимальным ценам. В первую очередь, это относится к машиностроению, которое призвано поддерживать техническое развитие всех отраслей народного хозяйства. Реализация этого требования осуществляется как через простой количественный рост производства (увеличение рабочей силы, создание новой техники и модернизация технически устаревших образцов), так и благодаря лучшему применению существующего оборудования, правильно устроенной организации труда, интеграции ведущих технологий.
Интенсификация производства в машиностроении связана с модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции и усовершенствование средств производства включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовление.
Большинство деталей невозможно изготовить без применения технологической оснастки, которая используется для установки, базирования и крепления заготовок. Технологическая оснастка подразделяется на группы: специальную и универсальную [2]. Специальная проектируется и изготавливается в том случае, если невозможно применить универсальную оснастку. Специальная оснастка предназначена для изготовления определенного изделия или для выполнения нескольких операций. При разработке технологического процесса документально определяется (по каталогам, классификаторам и картотеке оснастки и т. д.), применялась ли необходимая оснастка ранее, если нет, то разрабатывается техническое задание и оформляется заказ на ее проектирование и изготовление
Решение задач, поставленных перед машиностроителями, связано с необходимостью проектирования и внедрения прогрессивной технологической оснастки для гибких производственных систем. Правильно спроектированная и изготовленная технологическая оснастка является высокоэффективным средством повышения производительности автоматизированного оборудования, обеспечения требуемой точности изделий, снижения их себестоимости, облегчения и повышения безопасности труда рабочих [1].
На основании широкого и повсеместного использования средств технологической оснастки, позволяющих расширить и актуализировать номенклатуру выпускаемой продукции, обучение системе их проектирования является крайне важной и актуальной задачей курса «Обработка конструкционных материалов». Обучение студентов с применением современных, инновационных технологий позволит осуществлять подготовку высококвалифицированных кадров, востребованных в современных условиях технологического прогресса [5].
Рассмотрим этапы проектирования технологической оснастки на примере лабораторной работы по моделированию проектируемой оснастки.
В качестве проектируемой технологической оснастки принимаем специальное приспособление для сверления отверстия диаметром в 4 мм в детали типа «втулка» (рис. 1).
В процессе проектирования разработаем кондуктор для сверления и зенкерования отверстия в теле детали, создадим сборочный чертеж.
Рис. 1. Обрабатываемая деталь (втулка)
Разработка схемы установки заготовки представлена на рисунках 2, 3.
Рис. 2. Операционный эскиз
С целью обеспечить заданную точность обработки примем схему базирования [3], изображенную на рисунке 3.
Рис. 3. Теоретическая схема базирования: 1,2,3,4 — направляющие явные базы; 5 — установочная явная база; 6 — опорная скрытая база
Разработка эскиза приспособления для сверления и зенкерования отверстия в детали представлена на рисунке 4.
Рис. 4. Кондуктор для сверления и зенкерования отверстия
Далее выполнены в КОМПАС-3D трехмерные модели проектируемой оснастки в соответствии с разработанными эскизными конструктивными решениями (рис. 5).
Рис. 5. 3D-модели проектируемой оснастки
Далее производиться конструирование модели технологической оснастки для сверления отверстия Ø 4 мм — кондуктора.
На рисунке 6 представлена модель кондуктора, проектируемого в лабораторной работе.
Рис. 6. 3D-модель кондуктора
Итогом лабораторной работы является представление к защите чертежа кондуктора и его спецификации (рис. 7).
Рис. 7. Рабочий чертеж проектируемого приспособления, спецификация
В данной лабораторной работе было произведено проектирование специального приспособления, предназначенного для сверления отверстия в детали типа «втулка». С помощью компьютерной системы трехмерного параметрического проектирования КОМПАС-3D была создана 3D модель кондуктора и выполнены рабочие чертежи, создана спецификация.
Применение станочных приспособлений позволяет:
− надежно базировать и закреплять обрабатываемую деталь с сохранением ее жесткости в процессе обработки;
− стабильно обеспечивать высокое качество обрабатываемых деталей при минимальной зависимости качества от квалификации рабочего;
− повысить производительность и облегчить условия труда в результате механизации приспособлений;
− расширить технологические возможности используемого оборудования базирования [2].
В заключение можно отметить, что дисциплина «Обработка конструкционных материалов» отлично сочетается с циклом графических дисциплин, включающих начертательную геометрию, инженерную, техническую и компьютерную графику базирования [4] — это базис, на котором основывается графическая грамотность студентов инженерного факультета. От успешности освоения данных дисциплин, во многом, зависит востребованность нового поколения специалистов цифрового общества 21 века.
Литература:
1. Андреев, Г. Н. Проектирование технологической оснастки машиностроительного производства: учебное пособие / Г. Н. Андреев, В.Ю. Новиков, А. Г. Схиртладзе. — М.: Высшая школа, 1999. — 415 с.
2. Ансеров, М. А. Приспособления для металлорежущих станков / М.: Машиностроение, 1975. — 656 с.
3. Богуцкий, В. Б. Проектирование станочных приспособлений методические указания к практическим занятиям / В. Б. Богуцкий. — Севастополь: СевНТУ, 2006. — 68 с.
4. К вопросу оптимизации визуализации при изучении новых металлических материалов, полученных технологией селективного лазерного спекания (SLS) / Сергеев А. Н., Малий Д. В., Дорохин Ю. С., Сергеева А. В., Медведев П. Н., Надеин В. В., Кудинов Е. А. // Научно-методическая конференция профессорско-преподавательского состава, аспирантов, магистрантов, соискателей ТГПУ им. Л. Н. Толстого «Разработка учебнометодического обеспечения для внедрения инновационных методов обучения при реализации ФГОС ВО». 2018. С. 336–343; [Электронный ресурс]. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=36938660 (дата обращения: 20.08.2019).
5. Надеин В. В., Кувырталова М. А. Педагогические условия реализации инновационных технологий при изучении студентами вуза — будущими инженерами графических дисциплин / В. В. Надеин, М. А. Кувырталова // Университет XXI века. — Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л. Н. Толстого, 2019.
