Техническая физика: Рабочая программа, задание на контрольную работу

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо-Западный государственный заочный технический университет Кафедра технологии автоматизированного машиностроения

Техническая физика Рабочая программа Задание на контрольную работу

Факультет технологии и автоматизации управления в машиностроении Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста 657800 – конструкторско-технологическое

обеспечение

машино-

строительных производств 120100 – технология машиностроения Специализация 120101 – технология автоматизированного машиностроения Направление подготовки бакалавра 552900 – технология,

оборудование

машиностроительных производств

Санкт-Петербург 2004

и

автоматизация

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.9.09(077) Техническая физика: Рабочая программа, задание на контрольную работу. – СПб.: СЗТУ, 2004. – 22 с. Рабочая программа (дисциплины «Техническая физика») разработана в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 657800 (специальность 120100 – «Технология машиностроения», специализация 120101 – технология автоматизированного машиностроения) и направлению подготовки бакалавра 552900. Рабочая программа содержит описание основных разделов дисциплины «Техническая физика», включающей рассмотрение технологических процессов современных методов обработки, использующих физические явления, связанные с прохождением электрического тока: электрохимические и электроэрозионные; силовые воздействия импульсных магнитных полей и электрогидравлических явлений; тепловые явления, возникающие под воздействием потока электронов, сфокусированного излучения, потока плазмы; акустические явления и др. В программе перечислены наиболее важные разделы и освещаемые вопросы изучаемой дисциплины, перечислена тематика практических работ. По каждому разделу дисциплины рекомендована литература для самостоятельного изучения. Рассмотрено на заседании кафедры технологии автоматизированного машиностроения 1 сентября 2003 г. Одобрено методической комиссией машиностроительного факультета 6 октября 2003 г. Рецензенты: кафедра технологии автоматизированного машиностроения (зав. кафедрой В.В. Максаров, д-р техн. наук, проф.); А.Г. Маковский, канд. техн. наук, доцент каф. ТУС ГМА им. С.О. Макарова. Составители: Л.Б.Ганзбург, д-р техн. наук, проф.; А.А.Кульчицкий, канд. техн. наук, доц.; Л.В.Одинцова, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004

3

1. Цели и задачи изучения дисциплины Дисциплина изучается в соответствии с планом подготовки инженеров по специальности 120100 – технология машиностроения. Цель изучения дисциплины – получение знаний по современным методам и технологиям обработки материалов, целесообразном их сочетании и комбинировании с традиционными (особенно, при обработке материалов со специальными свойствами – высокопрочных, труднообрабатываемых, хрупких и т.п.). Полученные знания позволят осуществлять правильный выбор и рационально использовать современные электрофизические методы обработки для высокопроизводительного изготовления деталей. Задачей дисциплины является ознакомление студентов с современными методами обработки материалов, использующими в тех или иных видах физические процессы, сопровождающие прохождение электрического тока: электрохимические и электроэрозионные; силовые воздействия импульсных магнитных полей и электрогидравлических явлений; тепловые явления, потока электронов, возникающие под воздействием сфокусированного излучения, потока плазмы; акустические явления и др.; с их технологическими возможностями, средствами технологического оснащения, режимами обработки. В результате изучения дисциплины студенты должны знать физические основы рассмотренных методов обработки, их технологические особенности, рекомендуемые области применения в соответствии со свойствами обрабатываемых материалов, технологические приемы и режимы обработки, инструмент и средства технологического оснащения. Настоящая дисциплина базируется на курсах: физики, химии, электротехники, деталей машин, материаловедения, а также знании основ технологии машиностроения, технологического оборудования и инструментов.

2. Структура дисциплины «Техническая физика» Цели и задачи изучения «Технической физики» Классификация методов технической физики Изучение методов обработки материалов (физические основы, технологические особенности, области применения, технологические приемы, средства технологического оснащения)

Магнитоимпульсная МИО

Магнитоабразивная МАО

Ультрозвуковая УЗО

Индукционный нагрев ИН

Электрогидроимпульсная ЭГИО

Электрохимическая ЭХО

Электроэрозионная ЭЭО

Плазменная ПО

Лазерная ЛО

Электронно-лучевая ЭЛО

Комбинированные методы

5

3. Содержание дисциплины 3.1. Объем дисциплины и виды учебной работы Виды занятий

Всего часов

8 семестр

Общая трудоемкость

80

80

Аудиторные занятия

16

16

Лекции

8

8

Практические занятия

8

8

Самостоятельная работа

64

64

Виды итогового контроля – контрольная работа, зачет 3.2. Рабочая программа (объем дисциплины 80 ч.) 3.2.1. Введение [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Методы изменения формы, размеров, шероховатости и физикомеханических свойств заготовок, использующие физико-химические явления, связанные с прохождением электрического тока: электрохимические и электроэрозионные; силовые воздействия импульсных магнитных полей и электрогидравлические явления; тепловое воздействие, возникающие под действием потока излучения, потока плазмы; электронов, сфокусированного акустические явления и др. Области рационального применения, достоинства и недостатки перечисленных методов технической физики. Классификация методов обработки по характеру воздействия, природе источника воздействия и их видам. Основные технологические схемы обработки.

6 3.2.2. Методы обработки, связанные с процессами прохождения тока 3.2.2.1. Электрохимическая обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Принцип электрохимической обработки (ЭХО). Достоинства и недостатки электрохимической обработки. Физико-химические процессы обработки. Классификация процессов обработки. Технологические характеристики и типовые схемы обработки. Схемы установок для ЭХО. Электролиты. Электродыинструменты. Средства технологического оснащения: станки, источники питания, оборудования для подачи и очистки рабочей жидкости. Типовые операции: объемное копирование, калибрование, маркирование, шлифование, заточка, суперфиниширование, хонингование, отделка. 3.2.2.2. Электроэрозионная обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность метода электроэрозионной обработки (ЭЭО). Достоинства и недостатки электроэрозионной обработки. Классификация разновидностей метода: электроискровая, электроимпульсная, высокочастотная и электроконтактная. Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Выбор и управление режимами обработки. Рабочие жидкости, используемые при ЭЭО. Электроды-инструменты. Средства технологического оснащения: станки, источники питания, оборудования для подачи и очистки рабочей жидкости. Типовые операции: объемное копирование, прошивка отверстий, клеймение, шлифование, извлечение сломанных инструментов (сверл, метчиков и т.п.).

7 3.2.2.3. Электрогидроимпульсная обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность электрогидроимпульсной обработки (ЭГИО). Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Выбор и управление режимами обработки. Рабочие жидкости, используемые при ЭГИО. Разрядные камеры. Средства технологического оснащения: станки, источники питания. Типовые операции: штамповка, вырубка. 3.2.2.4. Индукционный нагрев [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Теоретические основы индукционного нагрева (ИН). Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Выбор и управление режимами обработки. Индукторы. Источники питания. Типовые операции: нагрев, термообработка, пайка. 3.2.3. Лучевые методы обработки Физические основы и классификация методов. 3.2.3.1. Электронно-лучевая обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность электронно-лучевой обработки (ЭЛО). Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Установки ЭЛО. Выбор и управление режимами обработки. Типовые операции: сварка, пайка, вырезание, прошивание, нанесение покрытий.

8 3.2.3.2. Лазерная обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность лазерной обработки (ЛО). Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Виды оптических квантовых генераторов. Установки ЛО. Выбор и управление режимами обработки. Типовые операции ЛО: резка, сварка, пайка. 3.2.3.3. Плазменная обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность плазменной обработки (ПО). Плазмотроны. Плазмообразующие газы. Оборудование для ПО. Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Выбор и управление режимами обработки. Процессы ПО: плавление и рафинирование металлов, резка, строгание, полирование, изменение свойств поверхности заготовки, нанесение покрытий, наплавка. 3.2.4. Магнитная обработка Сущность и классификация разновидностей метода. 3.2.4.1. Магнитно-абразивная обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность магнитно-абразивной обработки (МАО). Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Магнито-абразивные порошки. Магнитные индукторы. Оборудование для МАО. Выбор и управление режимами обработки.

9 Процессы МАО: шлифование, полирование, хонингование, очистка, удаление заусенцев и окалины. 3.2.4.2. Магнитоимпульсная обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физическая сущность магнитоимпульсной обработки (МИО). Оборудование для МИО. Типовые схемы обработки и основные технологические характеристики. Выбор и управление режимами обработки. Процессы МИО: обжим, раздача, штамповка. 3.2.5. Ультразвуковая обработка [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Физические основы и классификация разновидностей ультразвуковой обработки (УЗО). Концентраторы и источники питания. Технологическое оборудование и режимы обработки. Технологические особенности разновидностей процессов: абразивной обработки свободными зернами и абразивным инструментом; резания, давления, сварки, очистки. 3.2.6. Комбинированные методы обработки [1], с. 6 … 12, 16 … 21; [2], с. 25 … 29; [3], с. 3 … 5 Сочетание различных методов электрофизической и электрохимической обработки друг с другом и с механической обработкой резанием и давлением.

10

3.3. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ (12 часов) для студентов очно-заочной формы обучения 1. Введение. Методы технической физики: классификация, области применения, достоинства и недостатки. 2. ЭХО. Физическая сущность процессов. Электролиты, инструменты, технологическое оснащение, операции и режимы обработки. 3. ЭЭО Физическая сущность процессов. Классификация разновидностей метода. Технологические среды, инструменты, технологическое оснащение, операции и режимы обработки. 4. Импульсная обработка: ЭГИО, МИО. Физическая сущность процессов. Технологическое оборудование, операции и режимы обработки. 5. Лучевая обработка: ЭЛО, ЛО, ПО. Физическая сущность процессов. Технологическое оборудование, операции и режимы обработки. 6. МАО. Физическая сущность процессов. Технологическое оборудование, операции и режимы обработки 7. УЗО. Физическая сущность процессов. Технологическое оборудование, операции и режимы обработки 8. Комбинированные методы. Перспективы развития методов технической физики.

1 час

2 часа

2 часа

1 час

2 часа 2 часа 1 час 1 час

3.4. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (8 часов) 1. Расчет параметров ЭХО 2. Выбор инструментов и расчет параметров ЭЭО 3. Расчет магнитной системы для магнитно-абразивной обработки 4. Определение параметров электрогидроимпульсной обработки

2 часа 2 часа 2 часа 2 часа

11

4. Библиографический список Основной: 1. Л.Б. Ганзбург, А.А. Кульчицкий, Л.В. Одинцова. Техническая физика (электрофизические и электрохимические методы обработки материалов): Учеб. пособие. – СПб.: СЗТУ, 2004. 2. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Т. 1, 2 / Артамонов Б. Д. и др. – М.: Высш. Школа, 1983. Дополнительный: 1. Справочник по электрическим и электрофизическим методам обработки / Под общ. Ред. Волосатова В. А. – Л.: Машиностроение, 1988. 2. Румянцев Е. М., Давыдов А. Д. Технология электрохимической обработки металлов: Учеб. пособие, – М.: Высш. школа ,1984. 3. Электрофизические и электрохимические станки: Каталог. – М.: НИИИМ, 1978. 4. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. Справочник. 2-е изд., М.: Машиностроение, 1982. 5. Установки индукционного нагрева: Учеб. пособие для вузов. Под ред. А.Е. Суханова. – Л.: Энергоиздат, 1981.

12

5. Тестовые задания 1. Области применения электрохимических и электрофизических методов обработки. 2. Технологические особенности и достоинства методов технической физики. 3. Классификации электрохимических и электрофизических методов обработки. 4. Основные технологические схемы электрофизической обработки.

электрохимической

и

5. Принцип электрохимической обработки (ЭХО). Достоинства и недостатки этого метода обработки. 6. Выбор электролита и оборудования для его подачи и очистки. 7. Инструменты и технологическое оборудование для ЭХО. 8. Схемы обработки и основные технологические характеристики ЭХО. 9. Типовые операции ЭХО. 10. Физическая сущность метода ЭЭО. Достоинства и недостатки ЭЭО. 11. Классификация способов ЭЭО и области их применения. 12. Технологические среды и оборудование для их подачи и очистки. 13. Средства технологического оснащения ЭЭО и электродыинструменты. 14. Схемы и основные технологические характеристики ЭЭО. 15. Типовые операции ЭЭО. 16. Особенности ЭКО и области ее применения. 17. Физическая сущность ЭГИО и области ее применения. 18. Типовые операции ЭГИО. 19. Теоретические основы ИН и области его применения.

20. Типовые схемы характеристики ИН.

13 обработки и

основные

технологические

21. Индукторы и средства и источники питания для ИН. 22. Физические обработки.

основы

и

классификация

методов

лучевой

23. Типовые операции и основные технологические характеристики ЛО. 24. Оптические квантовые генераторы. 25. Типовые операции ЭЛО. 26. Технологическое оборудование для ЭЛО. 27. Типовые операции и основные технологические характеристики ПО. 28. Технологическое оборудование ПО. 29. Физическая сущность МАО и области ее применения. 30. Типовые схемы обработки характеристики МАО.

и

основные

технологические

31. Магнитные индукторы и оборудование для МАО. 32. Принцип МИО и сфера ее применения. 33. Типовые операции МИО. 34. Физические основы и классификация разновидностей УЗО. 35. Технологическое оборудование и инструмент для УЗО. 36. Технологические особенности разновидностей процессов УЗО 37. Сочетание различных способов ЭХО и ЭЭО обработки с механической обработкой резанием. 38. Использование ультразвуковых колебаний для интенсификации обработки резанием и давлением.

14

6. Задание на контрольную работу 6.1 Общие указания к выполнению контрольных работ В соответствии с учебным планом по дисциплине «Техническая физика» студенты специальности 120100 очно-заочной и заочной формы обучения выполняют контрольную работу. Написание работы – самостоятельный творческий процесс, способствующий усвоению пройденного материала. В ходе выполнения контрольных работ студенты приобретают практические

навыки

выбора

метода

обработки,

средств

технологического оснащения и определения режимов обработки по заданному операционному эскизу и материалу заготовки. Номер используемого чертежа соответствует последней цифре шифра

студента

(рис. 1-10), материал заготовки выбирается из

таблицы в соответствии с предпоследней и последней цифрой шифра. В контрольной работе необходимо: 1. Определить на основании анализа конструкции детали и заданного материала наиболее целесообразный метод электрофизической обработки. 2. Выбрать средства технического оснащения и инструмент. 3. Спроектировать операцию и определить режим обработки. Пояснительная записка оформляется с использованием ПЭВМ на листах формата А4 14 шрифтом с межстрочным интервалом 1.5. Размеры полей: левого – 30 мм, правого – 15 мм, верхнего и нижнего 20 мм. Работа должна иметь сквозную нумерацию страниц и рисунков. При использовании в записке формул, справочных данных необходимо делать ссылки на литературные источники (название источника,

номер

таблицы

или

страницы).

Следует

избегать

15 сокращения слов. В конце записки делается список использованной литературы и оглавление. Содержание пояснительной записки излагается в ясной и сжатой форме, технически грамотным языком на одной стороне листа с тем, чтобы с другой стороны можно было внести дополнения или исправления после рецензирования. 6.2. Методические указания к выполнению контрольной работы При анализе конструкции детали и ее материала должны быть выявлены технологические особенности, позволяющие выбрать метод обработки и его разновидность. Принятое решение должно быть аргументировано и пояснено рисунком. При этом следует учитывать

форму

поверхностей

детали,

их

точность

и

шероховатость, свойства материала обрабатываемой детали, его обрабатываемость различными методами. Если обработка возможна несколькими способами, следует их сравнить. В соответствии с принятым видом обработки и требованиями следует выбрать: - Технологическое оборудование, в которое в зависимости от вида обработки могут входить: станок, источник питания (генератор импульсов), насос, фильтр; - Инструмент, указав его материал, форму, ресурс и т.п. и приведя его эскиз; - Технологическую среду, приведя ее характеристику. Выбранные

компоненты

системы

обработки

должны

обеспечивать наибольшую производительность. Затем следует спроектировать операцию, то есть определить последовательность

обработки,

схему

движения

подачу технологической среды и режимы обработки.

инструмента,

Таблица

Материал заготовки

Предпоследняя цифра шифра Последняя цифра шифра

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1, 6

Т15К6

20Х23Н18

ЭИ607

30ХГСА

Х18Н9Т

40Х

20

ШХ4

65Г

ВК8

2, 7

Т30К4

30Х13

ЭИ496

20ХН

12Х25 Н16Г7АП

20Х

40

ШХ20СГ

18ХГТ

Т8К15

3, 8

ВК6

Х23Н18

13Х14Н3 В2РР

30ХГС

Х18Н12Т

45Х

20

ШХ15

У7А

ВК8

4, 9

Т14К8

3Х13

12Х18Н12Т

12ХН3А

45

ШХ15СГ

40ХС

Т15К10

5, 0

ВК8

40Х13

12Х18Н10Т

20Х

35

ШХ15

9ХС

ВК8

Х41НВФР 20ХГСА ЭИ736

30ХН3А

17

R5h7

R50

14

Рис. 1. Резец фасонный

З 0,15

Прошить отверстия

0,15 мм

Рис. 2. Распылитель топлива

30±0,15

18

R5

+1

40±0,15

180±1,5

+0,08

З 80 14+0,02

5

+0,1

1.25

Рис. 3. Лопатка турбинная

1,25

+0,62

З 50

Рис. 4. Диск

19

Снять заусенцы во внутренних отверстиях Рис. 5. Стакан

20

А- А

60H7

А

R2,5

З 8

30h7

А

60H7

Рис. 6. Плита

20

35

R15 10

30

Рис. 7. Стакан

0,08

З 45

+0,012

12

11,5±1,2

R7,77

+0,07

Рис. 8. Втулка

З 45

18

З 6

21

З 40

З 80

60Е

50

120

260

12 Рис. 10. Цанга зажимная

5

9

3

Рис. 9. Центр для токарного станка

22 СОДЕРЖАНИЕ

1. Цели и задачи изучения дисциплины 2. Структура дисциплины "Техническая физика" 3. Содержание дисциплины 4. Библиографический список 5. Тестовые задания 6. Задание на контрольную работу

Редактор

И.И. Садчикова

Сводный темплан 2004 г. Лицензия ЛР №020308 от 14.12.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г. __________________________________________________________ Подписано в печать 2.03.2004 Формат 60×84 1/16 Б. кн. – журн.

П.л. 1.25 Тираж

Б.л. 0,625 120

РТП РИО СЗТУ

Заказ

_________________________________________________________ Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

3 4 5 11 12 14