Типы технологических процессов в машиностроении. Производственный и технологический процесс в машиностроении; основные этапы производства машин

Транскрипт

1 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет В. М. Никитенко, Ю. А. Курганова Технологические процессы в машиностроении Текст лекций для студентов машиностроительных специальностей Ульяновск 2008

2 УДК (075.8) ББК г я 7 Н 93 Рецензенты: генеральный директор, канд.техн.наук, ОАО «Ульяновский НИАТ» В. А. Марковцев, главный специалист прессовых работ ОАО «УАЗ» А. Г. Шанов Утверждено редакционно-издательским советом Ульяновского государственного технического университета в качестве текста лекций Никитенко, В. М. Н 93 Технологические процессы в машиностроении: текст лекций / В.М. Никитенко, Ю. А. Курганова. Ульяновск: УлГТУ, с. ISBN Пособие содержит ряд разделов, необходимых для ознакомления студентов с конструкционными материалами, которые служат для изготовления машин и других технических изделий. В пособии рассмотрены технологические способы производства черных и цветных металлов, изготовление заготовок и деталей машин из металлов и неметаллических материалов литьем, обработкой давлением, сваркой, резанием и другими способами. Для студентов вузов машиностроительных специальностей. Работа подготовлена на кафедре «Материаловедение и обработка металлов давлением» УДК (075.8) ББК 34.4 г я7 ISBN В. М. Никитенко, Ю. А. Курганова, Оформление. УлГТУ, 2008

3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 5 Раздел 1. Производственный процесс изготовления машины. Конструкционные материалы Глава 1. Теоретические основы технологии машиностроения Лекция 1. Понятие о производственном и технологическом процессах 7 Лекция 2. Служебное назначение машины. Качество машины. 11 Точность деталей. Точность обработки Лекция 3. Рабочая документация технологического процесса 22 Глава 2. Конструкционные материалы, применяемые в машиностроении и приборостроении Лекция 4. Понятие о внутреннем строении металлов и сплавов 25 Лекция 5. Основные свойства металлов и сплавов 34 Лекция 6. Стали. Чугуны. Цветные металлы и сплавы 36 Лекция 7. Неметаллические материалы. Композиционные материалы. 50 Полимеры. Области применения различных материалов Лекция 8. Основы термической обработки 53 Раздел 2. Структура и продукция металлургического и литейного производства Глава 3. Металлургия металлов Лекция 9. Производство чугуна. Производство стали 62 Лекция 10. Особенности производства цветных металлов 68 Глава 4. Технологические процессы литья Лекция 11. Основы литейного производства. Классификация литых заготовок. Способы литья 74 Раздел 3.Технологические процессы обработки пластическим деформированием Глава 5.Основы теории обработки металлов давлением (ОМД) Лекция 12. Сущность и основные способы обработки металлов 88 давлением Лекция 13. Нагрев металла и нагревательные устройства 91 Лекция 14. Технологические операции ОМД 93 Лекция 15. Технико-экономические показатели и критерии выбора рациональных способов ОМД 108 Раздел 4. Сварка, пайка, склеивание материалов Глава 6. Сварочное производство Лекция 16. Сварка давлением 110 3

4 Лекция17. Сварка плавлением 115 Лекция 18. Сварные соединения и швы, сварочные материалы 122 Глава 7. Пайка материалов Лекция19. Сущность процесса и материалы для пайки 129 Лекция 20. Восстановление и упрочнение деталей наплавкой 132 Глава 8. Клеевые соединения Лекция 21. Получение неразъемных соединений склеиванием 135 Раздел 5. Технологические процессы обработки резанием Глава 9. Основы технологии формообразования поверхностей деталей машин и режущие инструменты Лекция 22. Режим резания, геометрия срезаемого слоя, шероховатость 137 поверхности. Лекция 23. Классификация металлорежущих станков 142 Лекция 24. Обработка на металлорежущих станках 144 Лекция 25. Особенности обработки заготовок электрофизическими и электрохимическими методами 160 Глава 10. Отделочная обработка поверхностей Лекция 26. Методы отделочной обработки поверхностей 172 Раздел 6. Производство деталей из неметаллических материалов и металлических порошков Глава 11. Способы изготовления композиционных материалов Лекция 27 Общие сведения о пластмассах. Переработка пластмасс в изделия 181 Лекция 28. Производство деталей из жидких полимеров. Сварка и склеивание 183 пластмасс Лекция 29. Производство изделий из резины 189 Лекция 30. Производство деталей из металлических порошков 191 Лекция 31. Получение материалов на основе полимерных веществ 195 Раздел 7. Технологические процессы сборки Глава 12. Особенности технологического процесса сборки Лекция 32. Содержание процесса сборки и структуры сборочных 200 единиц. Контроль в машиностроении 211 Заключение Библиографический список 212 4

5 Введение Разработка нового изделия в машиностроении сложная комплексная задача, связанная не только с достижением требуемого технического уровня этого изделия, но и с приданием его конструкций таких свойств, которые обеспечивают максимально возможное снижение затрат труда, материалов и энергии на его разработку, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Решение этой задачи определяется творческим содружеством создателей новой техники конструкторов и технологов и их взаимодействием на этапах разработки конструкции с его изготовителями и потребителями. В реализации требуемых свойств изделий машиностроения определяющая роль принадлежит методам и средствам производства этих изделий. Детали, узлы и другие компоненты машин чрезвычайно разнообразны, и для их изготовления необходимы материалы с самыми различными свойствами, а также технологические процессы, основанные на разных принципах действия. Многолетняя практика показывает, что в современном машиностроительном производстве не существует универсальных методов обработки, в равной мере эффективных для изготовления различных деталей из разных материалов. Каждый метод обработки имеет свою конкретную область применения, причем эти области нередко пересекаются так, что одна и та же деталь может быть изготовлена различными методами. Поэтому выбор способа изготовления деталей с учетом конкретных производственных условий связан с необходимостью выбора оптимального метода из большого числа возможных, исходя из заданных технико-экономических ограничений как по параметрам изготавливаемой детали, так и по условиям эксплуатации оборудования и инструмента. Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основами знаний о современном машиностроительном производстве: с видами материалов и способов их производства, с технологическими процессами изготовления деталей машин и сборочными работами. Текст лекций содержит 7 разделов. В первом разделе излагаются основы производственного процесса и его составляющие. Рассматриваются кристаллизация и строение металлов и сплавов, способы их термической обработки, описаны превращения, протекающие в сплавах при их нагреве и охлаждении. Уделено внимание сплавам на основе цветных металлов, свойствам сталей, методам их улучшения, а также неметаллическим, порошковым и композиционным материалам, которые являются перспективными. Во втором разделе рассмотрены основы металлургического и литейного процесса. Внимание сконцентрировано на методах получения и физикохимической переработке конструкционных материалов. Рассмотрены основы современной технологии литейного производства, специальные способы литья и применяемое оборудование для их выплавки. Третий раздел посвящен обработке металлов давлением. Даны представления о влиянии процессов пластического деформирования на структуру металла, на его механические свойства. 5

6 В четвертом разделе рассмотрены вопросы сварочного производства, процессы пайки и получение неразъемных клеевых соединений. Физические основы сварки, ее способы, различные виды оборудования. В пятом разделе описаны основные процессы, протекающие при обработке металлов резанием. Приведены краткие сведения о металлорежущих станках, инструментах, работах, выполняемых на этом оборудовании. Здесь же рассмотрены вопросы электрофизической и электрохимической обработки. В шестом разделе рассматривают получение материалов на основе полимеров. В седьмом разделе рассмотрены технологические процессы сборки, вопросы контроля в машиностроении. Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время зависит от знаний инженера и от того, насколько он владеет методами изготовления деталей машин и их сварки. Важным направлением научно - технического процесса является создание и широкое применение новых конструкционных материалов для того, чтобы повысить технический уровень и надежность оборудования с учетом экономических показателей, для этого инженер должен обладать глубокими технологическими знаниями. 6

7 Раздел 1. Производственный процесс изготовления машины. Конструкционные материалы Глава 1. Теоретические основы технологии машиностроения Лекция 1. Понятие о производственном и технологическом процессах Все то, что имеет общество для удовлетворения своих потребностей, связано с использованием или переработкой продуктов природы. Последнее неразрывно связано с необходимостью реализации тех или иных производственных процессов, т. е. в конечном итоге с затратами человеческого труда. В производственный процесс входят все этапы переработки продуктов природы в предметы (машины, строения, материалы и т. п.), необходимые человеку. Так, например, для создания станка необходимо добыть и переработать руду, затем из металла создать заготовки будущих деталей станка, осуществлять этап их переработки, а затем сборки. При создании машины обычно ограничиваются рассмотрением производственных процессов, реализуемых на машиностроительном предприятии. Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению. Изделием может быть любая машина или ее элементы в сборе, остальные детали в зависимости от того, что является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для станкостроительного завода изделием являются станок или автоматическая линия, для завода изготовления крепежных деталей болт, гайка и т. п. Производственным процессом в машиностроении называют совокупность всех этапов, которые проходят полуфабрикаты на пути их превращения в готовую продукцию: металлообрабатывающие станки, литейные машины, кузнечно-прессовое оборудование, приборы и другие. На машиностроительном заводе производственный процесс включает: подготовку и обслуживание средств заготовок, их хранение; различные виды обработки (механическую, термическую и т.д.); сборку изделий и их транспортирование, отделку, окраску и упаковку, хранение готовой продукции. Наилучший результат дает всегда тот производственный процесс, в котором все этапы строго организационно согласованы и экономически обоснованы. Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. В результате выполнения технологических процессов изменяются физико-химические свойства материалов, геометрическая форма, размеры и относительное положение элементов деталей, качество поверхности, внешний вид объекта производства и т.д. Технологический процесс выполняют на рабочих местах. Рабочее место представляет собой часть 7

8 цеха, в котором размещено соответствующее оборудование. Технологический процесс состоит из технологических и вспомогательных операций (например, технологический процесс обработки валика состоит из токарных, фрезерных, шлифовальных и других операций). Производственный состав машиностроительного завода. Машиностроительные заводы состоят из отдельных производственных единиц, называемых цехами, и различных устройств. Состав цехов, устройств и сооружений завода определяется объектом выпуска продукции, характером технологических процессов, требованиями к качеству изделий и другими производственными факторами, а также в значительной мере степенью специализации производства и кооперирования завода с другими предприятиями и смежными производствами. Специализация предполагает сосредоточение большого объема выпуска строго определенных видов продукции на каждом предприятии. Кооперирование предусматривает обеспечение заготовками (отливками, поковками, штамповками), комплектующими агрегатами, различными приборами и устройствами, изготовляемыми на других специализированных предприятиях. Если проектируемый завод будет получать отливки в порядке кооперирования, то в его составе не будет литейных цехов. Например, некоторые станкостроительные заводы получают отливки со специализированного литейного завода, снабжающего потребителей литьем в централизованном порядке. Состав энергетических и санитарно-технических устройств завода также может быть различными в зависимости от возможности кооперирования с другими промышленными и коммунальными предприятиями по снабжению электроэнергией, газом, паром, сжатым воздухом, в части устройства транспорта, водопровода, канализации и т. д. Дальнейшее развитие специализации и в связи с этим широкое кооперирование предприятий значительно отразятся на производственной структуре заводов. Во многих случаях в составе машиностроительных заводов не предусматриваются литейные и кузнечно-штамповочные цехи, цехи по изготовлению крепежных деталей и т. д., так как заготовки, метизы и другие детали поставляются специализированными заводами. Многие заводы массового производства в порядке кооперирования со специализированными заводами также могут снабжаться готовыми узлами и агрегатами (механизмами) для выпускаемых машин; например, автомобильные и тракторные заводы готовыми двигателями и др. Состав машиностроительного завода можно разделить на следующие группы: 1) заготовительные цехи (чугунолитейные, сталелитейные, литейные цветных металлов, кузнечные, кузнечно-прессовые, прессовые, кузнечноштамповые и др.); 8

9 2) обрабатывающие цехи (механические, термические, холодной штамповки, деревообрабатывающие, металлопокрытий, сборочные, окрасочные и др.); 3) вспомогательные цехи (инструментальные, ремонтно-механические, электроремонтные, модельные, экспериментальные, испытательные и др.); 4) складские устройства (для металла, инструмента, формовочных и шихтовых материалов, принадлежностей и разных материалов для готовых изделий, топлива, моделей и др.); 5) энергетические устройства (электростанция, теплоэлектроцентраль, компрессорные и газогенераторные установки); 6) транспортные устройства; 7) санитарно-технические устройства (отопление, вентиляция, водоснабжение, канализация); 8) общезаводские учреждения и устройства (центральная лаборатория, технологическая лаборатория, центральная измерительная лаборатория, главная контора, проходная контора, медицинский пункт, амбулатория, устройства связи, столовая и др.). Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими, или одной или несколькими единицами автоматического оборудования. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми (собираемыми) объектами производства. Операция является основным элементом производственного планирования и учета. Трудоемкость производственного планирования и учета. Трудоемкость технологического процесса, число рабочих, обеспечение оборудованием и инструментом определяют по числу операций. К вспомогательным операциям относят контроль деталей, их транспортирование, складирование и другие работы. Технологические операции делят на технологические и вспомогательные переходы, а также на рабочие и вспомогательные ходы. Основным элементом операции является переход. Технологический переход законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. При обработке резанием технологический переход представляет собой процесс получения каждой новой поверхности или сочетания поверхностей режущим инструментом. Обработку осуществляют в один или несколько переходов (сверление отверстия обработка в один переход, а получение отверстия тремя последовательно работающими инструментами: сверлом, зенкером, разверткой - обработка в три перехода). Переходы могут совмещаться во времени, например, обработка сразу трех отверстий тремя расточными оправками, или фрезерование трех сторон корпусной детали тремя торцевыми фрезами. 9

10 Вспомогательный переход законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и качества поверхностей, но необходимы для выполнения технологического перехода (например, установка заготовки, ее закрепление, смена режущего инструмента). Переходы могут быть совмещены во времени за счет одновременной обработки нескольких поверхностей детали несколькими режущими инструментами. Их можно выполнять последовательно, параллельно (например, одновременная обработка нескольких поверхностей не агрегатных или многорезцовых станках) и параллельно-последовательно. Рабочим ходом называют законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки. При обработке резанием в результате каждого рабочего хода с поверхности или сочетания поверхностей заготовки снимается один слой материала. Для осуществления обработки заготовку устанавливают и закрепляют с требуемой точностью в приспособлении или на станке, при обработке - на сборочном стенде или другом оборудовании. На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом понимают непрерывную работу инструмента, например на токарном станке снятие резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном станке снятие одного слоя металла по всей поверхности. Если слой материала не снимается, а подвергается пластической деформации (например, при образовании рифлений), также применяют понятие рабочего хода, как и при снятии стружки. Вспомогательный ход законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода. Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении технологической операции, расчленяются на отдельные приемы. Под приемом понимают законченное действие рабочего. Установом называют часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной единицы, так, например, обтачивание вала при закреплении в центрах - первый установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для обработки другого конца второй установ. При каждом повороте детали на какой-либо угол создается новый установ (при повороте детали необходимо указывать угол поворота: 45, 90, и т. д.) Установленная и закрепленная заготовка может изменять свое положение на станке относительно его рабочих органов под воздействием перемещающих или поворотных устройств, занимая новую позицию. Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении. 10

11 Производственная программа машиностроительного завода содержит номенклатуру изготавливаемых изделий (с указанием типов и размеров), количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, перечень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям. Единичное производство характеризуется выпуском изделий широкой номенклатуры в малом количестве и единичных экземплярах. Изготовление изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенное время, например: выпуск экспериментальных образцов машин, крупных металлорежущих станков, прессов и т. д. В серийном производстве изделия изготовляют по неизменным чертежам партиями и сериями, которые повторяются через определенные промежутки времени. В зависимости от числа изделий в серии серийное производство разделяют на мелко-, средне- и крупносерийное. Продукцией серийного производства являются машины, выпускаемые в значительном количестве: металлорежущие станки, насосы, компрессоры и т. д. В этом производстве используют высокопроизводительное, универсальное, специализированное и специальное оборудование, универсальные, переналаживаемые быстродействующие приспособления, универсальный и специальный инструмент. Широко применяют станки с ЧПУ, многоцелевые станки. Оборудование располагают по ходу технологического процесса, а часть его по типам станков. На большинстве рабочих мест выполняют периодически повторяющиеся операции, В серийном производстве цикл изготовления продукции короче, чем в единичном производстве. Массовым называется производство большого числа изделий одного и того же типа по неизменным чертежам в течение длительного времени. Продукцией массового производства являются изделия узкой номенклатуры и стандартного типа. В этом производстве на большинстве рабочих мест выполняют только одну закрепленную за ними постоянно повторяющуюся операцию. Оборудования в поточных линиях располагают по ходу технологического процесса. В массовом производстве широко используют специальные станки, станкиавтоматы, автоматические линии и заводы, специальные режущие измерительные инструменты и различные средства автоматизации. Лекция 2. Служебное назначение машины. Качество машины. Точность деталей. Точность обработки Служебное назначение машины. Любая машина создается для удовлетворения определенной потребности человека, которая находит отражение в служебном назначении машины. Создание любой машины является следствием потребности того или иного технологического процесса. Такой подход предопределяет необходимость в четком определении тех функций, которые должна выполнять данная машина, т. е. в определении ее служебного назначения. 11

12 Машина может быть определена как устройство, выполняющее целесообразные механические движения, служащие для преобразования полуфабрикатов в предметы (изделие) или действия необходимые человеку. Технологической машиной называется машина, в которой преобразование материала состоит в изменении его формы, размеров и свойств. К этому классу машин относятся металлорежущие станки, кузнечно-прессовое оборудование и др. Под служебным назначением машины понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначается машина. Однако и приведенная формулировка недостаточно развернута, чтобы создать и выпустить станок, отвечающий своему служебному назначению. Ее необходимо дополнить такими данными, как характер и точность заготовок, которые должны поступать на станок, материал режущего инструмента, необходимость или отсутствие необходимости обработки полученных поверхностей на валиках и т. д. В ряде случаев необходимо указать те условия, в которых должны работать машины; например, возможные колебания температуры, влажности и т. д. Опыт машиностроения показывает, что каждая ошибка, допущенная при выявлении и уточнении служебного назначения машины, а также и ее механизмов, не только приводит к созданию недостаточно качественной машины, но и вызывает лишние затраты труда на ее освоение. Нередко недостаточно глубокое изучение и выявление служебного назначения машины порождает излишне жесткие, экономически неоправданные требования к точности и другим показателям качества машины. Каждая машина, как и ее отдельные механизмы, выполняет свое служебное назначение при помощи ряда поверхностей или их сочетаний, принадлежащих деталям машины. Условимся называть такие поверхности или их сочетания исполнительными поверхностями машины или ее механизмов. Действительно, сочетания конических поверхностей переднего конца шпинделя и пиноли задней бабки определяют положение обрабатываемой на станке детали, установленной в центрах, поверхности которых входят в комплекс исполнительных поверхностей. На фланец переднего конца шпинделя монтируется поводковый патрон, через который обрабатываемой детали сообщается вращательное движение. Поверхности резцедержателя определяют положение резцов относительно обрабатываемой детали и непосредственно передают им необходимые для обработки движения. Исполнительными поверхностями зубчатой передачи, рассматриваемой как механизм, являются сочетания боковых рабочих поверхностей зубьев пары зубчатых колес, работающих совместно. Исполнительными поверхностями двигателя внутреннего сгорания, рассматриваемого как механизм, служащего для преобразования тепловой энергии в механическую, являются поверхности поршня и рабочего цилиндра и т. д. 12

13 Основы разработки конструктивных форм машины и ее деталей. После того как выявлено и четко сформулировано служебное назначение машины, выбирают исполнительные поверхности или заменяющие их сочетания поверхностей надлежащей формы. Затем выбирается закон относительного движения исполнительных поверхностей, обеспечивающий выполнение машиной ее служебного назначения, разрабатывается кинематическая схема машины и всех составляющих ее механизмов. На следующем этапе рассчитываются силы, действующие на исполнительных поверхностях машины, и характер их действия. Используя эти данные, рассчитывают величину и характер сил, действующих на каждом из звеньев кинематических цепей машины и её механизмов с учетом действия сил сопротивления (трения, инерции, веса и т. д.). Зная служебное назначение каждого звена кинематических цепей машины или ее механизмов, закон движения, характер, величину действующих на него сил и ряд других факторов (среда, в которой должны работать звенья и т. д.), выбирают материал для каждого звена. Путем расчета определяются конструктивные формы, т. е. превращают их в детали машины. Для того чтобы детали, несущие исполнительные поверхности машины и ее механизмов, а также и все другие, выполняющие функции звеньев ее кинематических цепей, двигались в соответствии с требуемым законом их относительного движения и занимали одни относительно других требуемые положения, их соединяют при помощи различного рода других деталей в виде корпусов, станин, коробок, кронштейнов и т. д., которые называют базирующими деталями. Конструктивные формы каждой детали машины и ее механизмов создаются, исходя из ее служебного назначения в машине, путем ограничения необходимого количества выбранного материала различными поверхностями и их сочетаниями. С точки зрения технологии изготовления будущей детали, например, валика, использование цилиндрических поверхностей более экономично, поэтому для опорных частей валика выбирают две цилиндрические поверхности. С точки технологии механической обработки валика, его целесообразно было бы сделать цилиндрическим одного диаметра на всю длину. Однако с точки зрения монтажа зубчатых колес и их обработки такая конструкция была бы менее экономичной. Исходя из этого, останавливаемся для данных производственных условий на конструкции ступенчатого валика. Выбор поверхностей, которые должны ограничить кусок материала, и придание ему требуемой формы еще не означает, что валик будет правильно выполнять свое служебное назначение в машине. Поверхности, относительно которых определяется положение других поверхностей, принято называть базирующими или, короче, базами. Следовательно, при разработке конструктивных форм детали вначале необходимо создать поверхности, принимаемые за ее базы, тогда все остальные 13

14 поверхности должны занять относительно их положение, требуемое служебным назначением детали в машине. Деталь является пространственным телом, поэтому, у нее должно быть в общем случае, как это следует из теоретической механики, три базирующие поверхности, представляющие собой систему координат. Относительно этих координатных плоскостей определяется положение всех остальных поверхностей, образующих конструктивные формы детали. Таким образом, каждая деталь должна иметь свои системы координат. Как правило, в качестве координатных плоскостей обычно используются поверхности основных баз и их оси. Относительно этих координатных плоскостей определяется положение всех остальных поверхностей детали, при помощи которых создаются ее конструктивные формы (вспомогательные базы, исполнительные и свободные поверхности). Из изложенного следует, что создание конструктивных форм деталей следует разрабатывать, учитывая из их служебное назначение и требования технологии их наиболее экономичного изготовления и монтажа. В соответствии с этим под деталью следует понимать необходимое количество выбранного материала, ограниченного рядом поверхностей или их сочетаний, расположенных одни относительно других (выбранных за базы), исходя из служебного назначения детали в машине и наиболее экономичной технологии изготовления и монтажа. Построение машины осуществляется путем соединения составляющих ее деталей. Базирующая деталь машины должна соединять и обеспечивать требуемые служебным назначением машины относительные положения (расстояния и повороты) всех составляющих машину сборочных единиц и деталей. Соединение деталей и сборочных единиц осуществляется путем приведения в соприкосновение поверхностей основных баз присоединяемой сборочной единицы или детали с вспомогательными базами детали, к которой они присоединяются (базирующей). Следовательно, поверхности основных баз присоединяемой детали и вспомогательных баз присоединяемой детали и вспомогательных баз базирующей детали, к которой они присоединяются, являются негативными. Это очень важное обстоятельство, играющее большую роль при разработке конструктивных форм деталей, разработке технологии их изготовления и конструирования приспособлений. Необходимость в правильных геометрических формах поверхностей деталей появляется тогда, когда детали оставляется хотя бы одна степень свободы для выполнения служебного назначения в машине. В подобных случаях между поверхностями основных баз такой детали и вспомогательных баз детали, к которой они присоединяются, возникает трение, порождающее износ сопряженных поверхностей. Износ вызывает, в свою очередь, изменение размеров и положения поверхностей основных и вспомогательных баз сопрягаемых деталей, а, следовательно, изменение расстояний и поворотов этих поверхностей (положения), а тем самым и относительного по- 14

15 ложения и движения деталей. В конечном итоге машина или ее механизмы не смогут выполнять экономично, а иногда и физически свое служебное назначение. Поэтому в дополнение к необходимости получения поверхностей деталей правильной геометрической формы добавляется требование обеспечения требуемой степени их шероховатости и качества поверхностного слоя материала. Одной из задач технологии машиностроения является экономичное получение деталей, имеющих требуемую точность размеров, поворота, геометрической формы поверхностей, требуемую их шероховатость и качество поверхностного слоя материала. Для этого исполнительные поверхности основных и вспомогательных баз деталей, как правило, подвергают обработке. Качество машины. Для того чтобы машина экономично выполняла свое служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством. Под качеством машины понимается совокупность ее свойств, определяющих соответствие ее служебному назначению и отличающих машину от других. Качество каждой машины характеризуется рядом методически правильно отработанных показателей, на каждый из которых должна быть установлена количественная величина с допуском на ее отклонения, оправдываемые экономичностью выполнения машиной ее служебного назначения. Система качественных показателей с установленными на них количественными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины, получила название технических условий и норм точности на приемку готовой машины. К основным показателям качества машины относятся: стабильность выполнения машиной ее служебного назначения; качество выпускаемой машиной продукции, долговечность физическая, т. е. способность сохранять первоначальное качество во времени; долговечность моральная, или способность экономично выполнять служебное назначение во времени; производительность, безопасность работы; удобство и простота обслуживания управления; уровень шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации и т. д. Основные технические характеристики и качественные показатели некоторых машин и составляющих их частей, выпускаемых в больших количествах, стандартизованы. Точность обработки. Под точностью обработки понимают степень соответствия обработанной детали техническим требованиям чертежа в отношении точности размеров, формы и расположения поверхностей. Все детали, у которых отклонения показателей точности лежат в пределах, установленных допусков, пригодны для работы. В единичном и мелкосерийном производстве точность деталей получают методом пробных рабочих ходов, т. е. последовательным снятием слоя припуска, сопровождаемым соответствующими измерениями. В условиях мелкосерийного и среднесерийного производства применяют обработку с настройкой станка по первой пробной детали партии или по эталонной детали. В крупносерийном и массовом производствах точность детали обеспечивают методом 15

16 автоматического получения размеров на предварительно настроенных станкахавтоматах, полуавтоматах или автоматических линиях. В условиях автоматизированного производства в станок встраивают наладчики, представляющий собой измерительное и регулировочное устройство, которое в случае выхода размера обрабатываемой поверхности за пределы поля допуска автоматически вносит поправку в систему «станок-приспособление инструмент-заготовка» (технологическая система) и подналаживают ее на заданный размер. На станках, выполняющих обработку за несколько рабочих ходов (например, на круглошлифовальных), применяют устройства активного контроля, которые измеряют размер детали в процессе обработки. При достижении заданного размера устройства автоматически отключают подачу инструмента. Применение этих устройств повышает точность и производительность обработки путем уменьшения времени на вспомогательные операции. Эта цель достигается также путем оснащения металлорежущих станков системами адаптивного управления процессом обработки. Система состоит из датчиков получения информации о ходе обработки и регулирующих устройств, вносящих в нее поправки. На точность обработки влияют: погрешности станка и его износ; погрешность изготовления инструментов, приспособлений и их износ; погрешность установки заготовки на станке; погрешности, возникающие при установке инструментов и их настройке на заданный размер; деформации технологической системы, возникающие под действием сил резания; температурные деформации технологической системы; деформация заготовки под действием собственной массы, сил зажима и перераспределения внутренних напряжений; погрешности измерения, которые обусловлены неточностью средств измерения, их износом и деформациями и др. Эти факторы непрерывно изменяются в процессе обработки, вследствие чего появляются погрешности обработки. Собственная точность станков (в ненагруженном состоянии) регламентирована стандартом для всех типов станков. При эксплуатации происходит изнашивание станка, в результате чего собственная точность его снижается. Износ режущего инструмента влияет на точность обработки в партии заготовок при одной настройке станка (например, при растачивании отверстий износ резца приводит к появлению конусообразности). Погрешности, допущенные при изготовлении и износе приспособления, приводят к неправильной установке заготовки и являются причинами появления погрешностей обработки. В процессе обработки под действием сил резания и создаваемых ими моментов элементы технологической системы изменяют относительное пространственное положение из-за наличия стыков и зазоров в парах сопрягаемых деталей и собственных деформаций деталей. В результате возникают погрешности обработки. Упругая деформация технологической системы зависит от силы резания и жесткости этой системы. Жесткостью J технологической системы называют отношение приращения нагрузки Р к вызванному им приращению У мм, упругого обжатия: J = Р/ У 16

17 Применительно к станку под жесткостью понимают его способность сопротивляться появлению упругих обжатий под действием сил резания. Как правило, жесткость станка определяет экспериментальным путем. Процесс резания сопровождается выделением теплоты. В результате изменяется температурный режим технологической системы, что приводит к дополнительным, пространственным перемещениям элементов станка вследствие изменения линейных размеров деталей и появлению погрешностей обработки. Заготовки, имеющие малую жесткость (L/D>10, где L длина заготовки; D ее диаметр), под действием сил резания и их моментов деформируются. Например, длинный вал небольшого диаметра при обработке на токарном станке в центрах прогибается. В результате диаметр на концах вала получают меньше, чем в середине, т. е. возникает бочкообразность. В отливках и кованых заготовках в результате неравномерного остывания возникают внутренние напряжения. При резании вследствие снятия верхних слоев материала заготовки происходят перераспределение внутренних напряжений и ее деформация. Для уменьшения напряжений отливки подвергают естественному или искусственному старению. Внутренние напряжения появляются в заготовке при термической обработке, холодной правке и сварке. Под достижимой точностью понимают точность, которая может быть обеспечена при обработке заготовки рабочим высокой квалификации на станке, находящемся в нормальном состоянии, при максимально возможных затратах труда и времени на обработку. Экономическая точность такая точность, для обеспечения которой затраты при данном способе обработки будут меньше, чем при использовании другого способа обработки той же поверхности. Точность деталей. Точность деталей это степень приближения формы детали к геометрически правильному ее прототипу. За меру точности детали принимают значения допусков и отклонений от теоретических значений показателей точности, которыми она характеризуется. Стандартами, введенными в действие в качестве государственных стандартов, а также ГОСТ, ГОСТ, ГОСТ установлены следующие показатели точности: 1) точность размеров, т. е. расстояний между различными элементами деталей и сборочных единиц; 2) отклонение формы, т. е. отклонение (допуск) формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной поверхности или номинального профиля; 3) отклонение расположения поверхностей и осей детали, т. е. отклонение (допуск) реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения. Шероховатость поверхности не входит в отклонение формы. Иногда допускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхности. Волнистость включается в отклонение формы. В обоснованных случаях допускается нормировать отдельно волнистость поверхности или часть отклонения формы без учета волнистости. Точность размеров детали характеризуется допуском Т, который определяют как разность двух предельных (наибольшего и наименьшего) допустимых 17

18 размеров. Величина допуска Т зависит от размера квалитета. Например, размер, выполняемый по 7-му квалитету, более точный, чем такой же размер, выполненный по 8-му или 10-му квалитету. Точность размеров на чертежах проставляют условными обозначениями поля допуска (40Н7; 50К5) или предельных отклонений в миллиметрах, или условными обозначениями полей допусков и отклонений. Точность размеров грубее 13-го квалитета оговаривают в технических требованиях, где указывают, по какому квалитету их следует выполнять. Например, «неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов h 14». Точность формы характеризуется допуском Т или отклонениями от заданной геометрической формы. Стандарт рассматривает допуски и отклонения двух форм поверхностей; цилиндрических и плоских. Количественно отклонение формы оценивают наибольшим расстоянием от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профилю). Допуск формы наибольшее допустимое значение отклонения формы. Отклонения формы отсчитывают по нормали от прилегающих прямых, плоскостей, поверхностей и профиля. Отклонение от плоскостности наибольшее расстояние от точек реальной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участка. Частными видами отклонений от плоскости являются выпуклость и вогнутость. Отклонение формы цилиндрических поверхностей характеризуются допуском цилиндричности, который включает отклонение от круглости поперечных сечений и профиля продольного сечения. Частными видами отклонений от округлости являются овальность и огранка. Отклонения профиля в продольном сечении характеризуются допуском прямолинейности образующих и разделяются на конусообразность, бочкообразность и седлообразность. Точность расположения осей характеризуется отклонениями расположения. При оценке отклонений расположения отклонения формы рассматриваемых и базовых элементов исключают из рассмотрения. При этом реальные поверхности (профили) заменяют прилегающими, а за оси плоскости симметрии и центры реальных поверхностей или профилей принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов. Отклонение от параллельности плоскостей разность наибольшего и расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка. Отклонение от параллельности осей (или прямых) в пространстве геометрическая сумма отклонений от параллельности проекций осей (прямых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей является общей плоскостью осей. Отклонение от перпендикулярности плоскостей отклонение угла между плоскостями от прямого угла (90), выраженное в линейных единицах на длине нормируемого участка. Отклонение от соосности относительно общей оси наибольшее рас- 18

19 стояние (1, 2,...) между осью рассматриваемой поверхности вращения и общей осью двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого участка. Кроме термина «отклонение от соосности», в отдельных случаях может применяться понятие отклонения от концентричности расстояние в заданной плоскости между центрами профилей (линий), имеющих номинальную форму окружности. Допуск концентричности Т определяется в диаметральном и радиусном выражениях. Отклонение от симметричности относительно базового элемента это наибольшее расстояние между плоскостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента (или элементов) и плоскостью симметрии базового элемента в пределах нормируемого участка. Этот допуск определяется в диаметральном и радиусном выражениях. Отклонение от симметричности относительно базовой оси определяется в плоскости, проходящей через базовую ось перпендикулярно к плоскости симметрии. Позиционное отклонение наибольшее расстояние между реальным расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка. Позиционный допуск определяется в диаметральном и радиусном выражениях. Отклонения от пересечения осей наименьшее расстояние между осями, номинально пересекающимися. Радиальное биение разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярно к базовой оси. Радиальное биение является результатом совместного проявления отклонений от круглости профиля рассматриваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой оси. Оно не включает в себя отклонение формы и расположения образующей поверхности вращения. Торцовое биение разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной к базовой оси. Допуски формы и расположения указывают на чертежах согласно ГОСТ Вид допуска формы или расположения должен быть обозначен на чертеже знаком. Для допусков расположения и суммарных допусков формы и расположения дополнительно указывают базы, относительно которых задается допуск, и оговаривают зависимые допуски расположения или формы. Знак и значение допуска или обозначение базы вписывают в рамку допуска, разделенную на два или три поля, в следующем порядке (слева направо): знак допуска, значение допуска в миллиметрах, буквенное обозначение базы (баз). Рамки допуска вычерчивают сплошными тонкими линиями или линиями одинаковой толщины с цифрами. Высота цифр и букв, вписываемых в рамки, должна быть равна размеру шрифта размерных чисел. Допуски формы и расположения поверхностей выполняют предпочтительно в горизонтальном положении, при необходимости рамку располагают вертикально так, чтобы данные находились с правой стороны чертежа. 19

20 Линией, оканчивающейся стрелкой, рамку допуска соединяют с контурной или выносной линией, продолжающей контурную линию элемента, ограниченного допуском. Соединительная линия должна быть прямой или ломаной а ее конец, оканчивающийся стрелкой, должен быть обращен к контурной (выносной) линии элемента, ограниченного допуском в направлении измерения отклонения. В случаях, когда это оправдано удобствами выполнения чертежа, допускается: начинать соединительную линию от второй (задней) части рамки допуска; заканчивать соединительную линию стрелкой на выносной линии, продолжающей контурную линию элемента, и со стороны материала детали. Если допуск относится к поверхности или ее профилю (линии), а не к оси элемента, то стрелку располагают на достаточном расстоянии: от конца размерной линии. Если допуск относится к оси или плоскости симметрии определенного элемента, то конец соединительной линии должен совпадать с продолжением размерной линии соответствующего размера. При недостатке места на чертеже стрелку размерной линии можно заменить стрелкой выносной линии. Если размер элемента уже указан один раз на других размерных линиях данного элемента, используемых для обозначения допуска формы или расположения, то он не указывается. Размерную линию без размера следует рассматривать как составную часть этого обозначения. Если допуск относится к боковой поверхности резьбы, то рамку допуска соединяют. Если допуск относится к оси резьбы, то рамку допуска соединяют с размерной линией. Если допуск относится к общей оси или плоскости симметрии и из чертежа ясно, для каких элементов данная ось (плоскость) является общей, то соединительную линию проводят к общей оси. Величина допуска действительна для всей поверхности или длины элемента. Если допуск должен быть отнесен к определенной ограниченной длине, которая может находиться в любом месте ограниченного допуском элемента, то длину нормируемого участка в миллиметрах вписывают после значения допуска и отделяют от него наклонной линией. Если допуск задан таким образом на плоскости, данный нормируемый участок действителен для произвольного расположения и направления на поверхности. Если необходимо задать допуск по всему элементу и одновременно задать допуск на определенном участке, то второй допуск указывают под первым в объединенной рамке допуска. Если допуск должен относиться к нормируемому участку, расположенному в определенном месте элемента, то нормируемый участок обозначают и штрихпунктирной линией, ограничив ее размерами. Дополнительные данные пишут над или под рамкой допуска. Если необходимо для одного элемента задать два разных вида допуска объединяют и располагают их в рамке допуска. Если для поверхности надо одновременно указать обозначение допуска формы или расположения и буквенное обозначение поверхности, используемое для нормирования другого допуска, то рамки с обоими обозначениями располагают рядом на одной соедини- 20

21 тельной линии. Повторяющиеся одинаковые или разные виды допусков обозначаем одним и тем же символом, имеющие одни и те же значения и относящиеся к одним и тем же базам указывают один раз в рамке, от которой отходит одна соединительная линия, разветвляемая затем ко всем нормируемым элементам. Базы обозначают зачерненным треугольником, который линией соединяют с рамкой допуска. Треугольник, обозначающий базу, должен быть равносторонним с высотой, равной размеру шрифта размерных чисел. Если треугольник нельзя простым и наглядным способом соединить с рамкой допуска, то базу обозначают прописной буквой в рамке и эту букву вписывают в третье поле рамки допуска. Если базой является поверхность или прямая этой поверхности, а не ось элемента, то треугольник должен располагаться на достаточном расстоянии от конца размерной линии. Если базой является ось или плоскость симметрии, то треугольник располагают в конце размерной линии соответствующего размера (диаметра, ширины) элемента, при этом треугольник может заменить размерную стрелку. Если базой является общая ось или плоскость симметрии и из чертежа ясно, для каких элементов данная ось (плоскость) является общей, то треугольник располагают на общей оси. Если базой является только часть или определенное место элемента, то ее расположение ограничивают размерами. Если два или несколько элементов образует общую базу и их последовательность не имеет значения (например, они имеют общую ось или плоскость симметрии), то каждый элемент обозначают самостоятельно и обе (все) буквы вписывают подряд в третье поле рамки допуска. Если назначают допуск расположения для двух одинаковых элементов, и нет необходимости или возможности (у симметричной детали) различать элементы и выбрать один за базу, то вместо зачерненного треугольника используют стрелку. Таким образом, необходимо следующее: 1) измерение точности детали должно начинаться с измерения микронеровностей, затем должны измеряться микронеровности, отклонения от требуемого поворота и, наконец, точность расстояния или размера (если не предпринимать особых мер для исключения влияния соответствующих отклонений); 2) допуски на расстояния и размеры поверхностей детали должны быть больше допусков на величину отклонений от требуемого поворота поверхностей, которые, в свою очередь, должны быть больше допусков на микрогеометрические отклонения, а последние больше допусков на микрогеометрические отклонения, зависящие от назначаемого класса шероховатости поверхностей. Лекция 3. Рабочая документация технологического процесса Согласно ГОСТ Единой системы технологической документации (ЕСТД) «Комплектность документов в зависимости от типа производства» 21

22 документы, необходимые для описания технологических процессов, подбирают в зависимости от типа производства. Кроме вышеперечисленных видов технологических процессов по организации (единичной и типовой), ГОСТ установлено, что каждый вид технологического процесса по степени детализации содержания разделяется на маршрутный, операционный и маршрутнооперационный. Маршрутный технологический процесс процесс, выполняемый по документации, в которой излагается содержание операций без указаний переходов и режимов обработки. Операционный технологический процесс процесс, выполняемый по документации, в которой излагается содержание операций с указанием переходов и режимов обработки. Маршрутно-операционный процесс процесс, выполняемый по документации, в которой излагается содержание отдельных операций без указаний переходов и режимов обработки. Комплект форм документов общего назначения для технологического процесса может содержать: маршрутную карту (МК); операционную карту (ОК); карту эскизов (КЗ); ведомость деталей к типовому (групповому) технологическому процессу (операции) (ВТП, ВТО); сводную операционную карту (СОК) и др. Маршрутная карта (ГОСТ) содержит описание технологического процесса изготовления и контроля детали по всем операциям и технологической последовательности. В ней указывают соответствующие данные об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах. В операционную карту вносят описание операции, расчлененной на переходы, с указанием оборудования, оснастки и режимов обработки. ОК применяют в серийном и массовом производстве. К комплекту ОК на все операции технологического процесса прилагают маршрутную карту. При проектировании операций для станков с ЧПУ составляют расчетно-технологическую карту, в которую заносят необходимые данные о траектории движения инструмента и режимах обработки. На основе этой карты разрабатывают управляющую программу станком. МК и ОК составляют на основе данных чертежей, производственной программы, спецификации, описания конструкций, технических условий и следующих руководящих и нормативных материалов: паспорта металлорежущих станков; каталогов станков, режущих и вспомогательных инструментов, альбомов нормальных приспособлений; руководящих материалов по режимам резания; нормативов подготовительно-заключительного и вспомогательного времени. МК имеет определенную форму. В ее верхнюю часть заносят данные об изготовляемой детали и заготовке, в нижнюю номер, наименование и содержание операций, а также необходимые для выполнения операций коды, наименования и данные станков, приспособлений, режущих и измерительных инструментов, указывают штучное время, число рабочих и подготовительно- 22

Нормирование точности и технические измерения Основные понятия о точности в машиностроении Точность это степень приближения значения параметра изделия, процесса и т. д. к его заданному значению. Точность

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Единая система конструкторской документации УКАЗАНИЕ НА ЧЕРТЕЖАХ ДОПУСКОВ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ Unified system for design documentation. Representation of

Лекция 9 ДОПУСКИ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ Модуль - 3, тема - 9 Цель: изучение принципов выбора допусков формы и расположения поверхностей, непосредственно связанных с обеспечением высокой эффективности

Имя ТЗ 1ТМ 2ТМ 3ТМ 4ТМ 5ТМ 6ТМ 7ТМ Тестовые задания для аттестации инженерно-педагогических работников ГБОУ НиСПО Дисциплина «Технология машиностроения» Специальность Технология машиностроения Формулировка

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ГОСТ 30893.2-2002. Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Допуски формы и расположения поверхностей, не указанные индивидуально. Дата введения 1 января 2004 г. Взамен ГОСТ 25069-81 1 Область

«Смоленский промышленно-экономический колледж» Тесты по дисциплине «Технология машиностроительного производства» специальность 151001 Технология машиностроения Смоленск Уровень А 1. Массовое производство

Часть 1. Теоретические основы технологии машиностроения 1.1. Введение. Машиностроение и его роль в ускорении технического процесса. Задачи и основные направления развития машиностроительного производства.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Цель изучение основных общетехнических терминов и понятий, необходимых в освоении знаний практической технологии и используемых при выполнении работ учебно-технологического практикума в

СТАНДАРТИЗАЦИЯ НОРМ, ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ Взаимозаменяемость принцип конструирования и изготовления деталей, обеспечивающий возможность сборки и замены при ремонтах независимо изготовленных с заданной точностью

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Понятие о производственном и технологическом процессах. Структура технологического процесса (ГОСТ 3.1109-83). Виды и типы производства. Технологические характеристики типов производства

Теоретическое задание заключительного этапа Всероссийской олимпиады профессионального мастерства обучающихся по специальности среднего профессионального образования 15.02.08 ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Вопросы

1 Цели и задачи дисциплины 1.1 Изучение основ технологической науки и практики. 1. Приобретение навыков разработки технологических процессов механическоой обработки деталей и сборки узлов автомобилей.

ВВЕДЕНИЕ 10 РАЗДЕЛ 1. МАШИНА КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА 12 1.1 Понятие машины и её служебного назначения 12 1.2 Технические параметры и параметры качества машины 13 1.3 Содержание и структура жизненного цикла

ГОСТ 24643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения. Дата введения 1 июля 1981 г. Взамен ГОСТ 10356-63(в части разд. 3) 1. Настоящий стандарт

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫЙ ИСПЫТАНИЙ по предмету «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ» Введение Цели, задачи, предмет дисциплины, её роль и взаимосвязь с другими дисциплинами. Значение дисциплины в системе подготовки

ГОСТ 2.308-2011 Группа Т52 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Единая система конструкторской документации УКАЗАНИЯ ДОПУСКОВ ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ Unified system of design documentation. Representation

СОДЕРЖАНИЕ Введение... 3 РАЗДЕЛ I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ Глава 1. Точность изделий и способы ее обеспечения в производстве... 7 1.1. Изделия машиностроительного

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова» ОСНОВЫ

Введение... 3 РАЗДЕЛ I. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ Глава 1. Точность изделий и способы ее обеспечения в производстве... 7 1.1. Изделия машиностроительного производства

Т е м а 6. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ Цель изучение технологических возможностей лезвийной обработки отверстий на вертикально сверлильных и координатно расточных станках, основных узлов станков и их назначения,

Разработка технологических процессов (ТП) механической обработки является сложной, комплексной, вариантной задачей, требующей учета большого числа разнообразных факторов. В комплекс кроме разработки собственно

Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1 Автор: Косилова А.Г. Издательство: Машиностроение Год: 1986 Страниц: 656 Формат: DJVU Размер: 25М Качество: отличное Язык: русский 1 / 7 В 1-м

Т е м а 5. МНОГОИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК Цель изучение технологических возможностей многоинструментальной обработки на токарно-револьверном станке, основных узлов станка и их назначения; приобретение

Вопросы для подготовки к рубежному контролю 3 по курсу «Инженерная графика» для студентов кафедры СМ-10 «Колесные машины» (четвертый семестр) 1-я группа вопросов 1. Дайте определение документа «Чертеж

Аннотация дисциплины «Технология конструкционных материалов» Направление подготовки 150700.62 Общая трудоемкость изучаемой дисциплины составляет 4 ЗЕТ(144 час.). Цели и задачи дисциплины: Целью дисциплины

Проект Утвержден приказом Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ СПЕЦИАЛИСТ ПО ТЕНОЛОГИЯМ МЕАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА 2 ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ СПЕЦИАЛИСТ

ГОСТ 30893.2-2002 (ИСО 2768-2-89) Группа Г12 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Основные нормы взаимозаменяемости ОБЩИЕ ДОПУСКИ Допуски формы и расположения поверхностей, не указанные индивидуально Basic norms

РАЗМЕРЫ И ИХ ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ На чертеже должно быть задано минимальное число но достаточное для изготовления и контроля изделия. Каждый размер на чертеже следует приводить лишь один раз. Размеры,

1 Цели и задачи дисциплины 1.1 Дать студентам основы знаний о современном машиностроительном производстве и технологических процессах изготовления изделий в машиностроении. 1.2 Дать базовые знания по специальным

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение................................................................ 5 Глава 1. Основные понятия и определения.................................... 7 1.1. Производственный процесс в машиностроении.....................

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ. ОП.05 «Общие основы технологии металлообработки и работ на металлорежущих станках» Наименование разделов и тем Тема 1. Физические основы процесса резания

Аннотация к рабочей программе дисциплины «Технология конструкционных материалов» Цель преподавания дисциплины Целью дисциплины является получение студентами общеинженерной технологической подготовки, которая

АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ» Целью освоения дисциплины является: подготовка специалистов, способных решать задачи анализа, нормирования, стандартизации и контроля точности

ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ БЫЛИ ЗАДАНЫ НА ЗАЩИТЕ ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТОВ ПО РЕМОНТУ ОБОРУДОВАНИЯ 1.1 Техническая эксплуатация технологического оборудования 1. Опишите основной принцип действия узла своего станка. 2.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА Зайцев Роман Владимирович ФГУП «НПО Астрофизика», г.москва [email protected] Во время эксплуатации приходится

АННОТАЦИИ РАБОЧИХ ПРОГРАММ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ программы подготовки специалистов среднего звена базовой подготовки по специальности среднего профессионального образования 15.02.08 «Технология машиностроения»

Лекция 5. Автоматизация управления технологическим процессом с целью повышения точности и производительности обработки Цели и желаемый результат. Изучить принцип работы системы управления с отрицательной

ПРАВИЛА НАНЕСЕНИЯ РАЗМЕРОВ НА ЧЕРТЕЖАХ ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Понятие размеров на чертеже... 2 2. Виды размеров детали... 2 3. Размерные элементы... 3 4. Условные знаки... 6 5. Способы нанесения размеров... 8 6.

Министерство образования Нижегородской области ГБОУ СПО Нижегородский автотранспортный техникум М Е Т О Д И Ч Е С К О Е П О С О Б И Е По выполнению части дипломного проекта, связанной с разделом «Допуски

ОГЛАВЛЕНИЕ Список принятых сокращений.............................. 3 Предисловие............................................ 4 Введение............................................... 7 Глава первая Исходная

Объектами машиностроительного производства являются машины различного назначения. Технологический процесс изготовления машин предусматривает производство деталей, сборочных единиц (узлов) и изделий. Изделие

УДК 621.813 ВЛИЯНИЕ ЛЮНЕТОВ НА ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗАГОТОВОК ПРИ ОБРАБОТКЕ ТОЧЕНИЕМ Власов М.В., студент Россия, 105005, г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Технологии обработки материалов» Научный

Министерство образования и науки российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный машиностроительный

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ (КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ) Поверхность детали после механической обработки не бывает абсолютно гладкой, так как режущий инструмент оставляет на ней следы в форме микронеровностей выступов

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА План 1. Правила выполнения схем 1.1. Общие требования к выполнению схем 1.2. Условные графические обозначения элементов 1.3. Позиционные обозначения элементов 1.4. Перечень элементов

Т е м а 13. ТОЧНОСТЬ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ Цель изучение взаимодействия инструмента и заготовки, видов отклонения формы поверхности заготовки, возникающих при резании; исследование влияния факторов

Глава 2 ВЫЯВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАЗ- МЕРНЫХ ЦЕПЕЙ При разработке технологических процессов изготовления деталей следует обязательно выявлять технологические размерные цепи (связи). Построение размерных

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет» Воткинский филиал Смирнов В.А. Методические

УДК 621.9.015 + 621.92.06-529 ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ С.П. Пестов Предложен подход к моделированию точности обработки отверстий концевыми мерными инструментами на

А. П. ОСИПОВ С. П. ПЕТРОВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ Учебное пособие Самара Самарский государственный технический университет 2014 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Т е м а 1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЗАНИЕМ Цель изучение кинематики формообразования поверхностей резанием, основных элементов и геометрических параметров режущего инструмента. Содержание

УДК 621.01 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА БАЗИРОВАНИЯ В МЕХАНООБРАБОТКЕ В.Г. Прохоров, Г.И. Рогозин Точность обработки на металлорежущих станках обусловлена воздействием многочисленных случайных факторов, среди которых

1. Понятие размеров на чертеже Одной из важнейших составляющих чертежа являются размеры. Размер число, характеризующее величину отрезка прямой, дуги или угла. Размеры на чертежах проставляют так, чтобы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЙ ТЕХНИЧЕСКИПЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРНЫХ КАДРОВ Кафедра «Технология машиностроения» Технология машиностроения

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Общие основы технологии металлообработки и работ на металлорежущих станках СОДЕРЖАНИЕ стр. 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Разработка нового изделия в машиностроении – сложная комплексная за-

дача, связанная не только с достижением требуемого технического уровня это-

го изделия, но и с приданием его конструкций таких свойств, которые обеспе-

чивают максимально возможное снижение затрат труда, материалов и энергии

на его разработку, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Решение этой задачи

определяется творческим содружеством создателей новой техники – конструк-

торов и технологов – и их взаимодействием на этапах разработки конструкции

с его изготовителями и потребителями.

В реализации требуемых свойств изделий машиностроения определяющая

роль принадлежит методам и средствам производства этих изделий. Детали, уз-

лы и другие компоненты машин чрезвычайно разнообразны, и для их изготов-

ления необходимы материалы с самыми различными свойствами, а также тех-

нологические процессы, основанные на разных принципах действия.

Многолетняя практика показывает, что в современном машиностроитель-

ном производстве не существует универсальных методов обработки, в равной

мере эффективных для изготовления различных деталей из разных материалов.

Каждый метод обработки имеет свою конкретную область применения, причем

эти области нередко пересекаются так, что одна и та же деталь может быть из-

готовлена различными методами. Поэтому выбор способа изготовления деталей

с учетом конкретных производственных условий связан с необходимостью вы-

бора оптимального метода из большого числа возможных, исходя из заданных

технико-экономических ограничений как по параметрам изготавливаемой дета-

ли, так и по условиям эксплуатации оборудования и инструмента.

Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основами

знаний о современном машиностроительном производстве: с видами материа-

лов и способов их производства, с технологическими процессами изготовления

деталей машин и сборочными работами. Текст лекций содержит 7 разделов. В

первом разделе излагаются основы производственного процесса и его состав-

ляющие. Рассматриваются кристаллизация и строение металлов и сплавов, спо-

собы их термической обработки, описаны превращения, протекающие в спла-

вах при их нагреве и охлаждении. Уделено внимание сплавам на основе цвет-

ных металлов, свойствам сталей, методам их улучшения, а также неметалличе-

ским, порошковым и композиционным материалам, которые являются перспек-

Во втором разделе рассмотрены основы металлургического и литейного

процесса. Внимание сконцентрировано на методах получения и физико-

химической переработке конструкционных материалов. Рассмотрены основы

современной технологии литейного производства, специальные способы литья

и применяемое оборудование для их выплавки.

Третий раздел посвящен обработке металлов давлением. Даны представле-

ния о влиянии процессов пластического деформирования на структуру металла,

на его механические свойства.

В четвертом разделе рассмотрены вопросы сварочного производства, про-

цессы пайки и получение неразъемных клеевых соединений. Физические осно-

вы сварки, ее способы, различные виды оборудования.

В пятом разделе описаны основные процессы, протекающие при обработке

металлов резанием. Приведены краткие сведения о металлорежущих станках,

инструментах, работах, выполняемых на этом оборудовании. Здесь же рассмот-

рены вопросы электрофизической и электрохимической обработки.

В шестом разделе рассматривают получение материалов на основе поли-

В седьмом разделе рассмотрены технологические процессы сборки, вопро-

сы контроля в машиностроении.

Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время

зависит от знаний инженера и от того, насколько он владеет методами изготов-

ления деталей машин и их сварки. Важным направлением научно - техническо-

го процесса является создание и широкое применение новых конструкционных

материалов для того, чтобы повысить технический уровень и надежность обо-

рудования с учетом экономических показателей, для этого инженер должен об-

ладать глубокими технологическими знаниями.

Раздел 1. Производственный процесс изготовления машины.

Конструкционные материалы

Глава 1. Теоретические основы технологии

машиностроения

Лекция 1. Понятие о производственном и технологическом

процессах

Все то, что имеет общество для удовлетворения своих потребностей, связано с использованием или переработкой продуктов природы. Последнее неразрывно связано с необходимостью реализации тех или иных производственных процессов, т. е. в конечном итоге с затратами человеческого труда. В производственный процесс входят все этапы переработки продуктов природы в предметы (машины, строения, материалы и т. п.), необходимые человеку. Так, например, для создания станка необходимо добыть и переработать руду, затем из металла создать заготовки будущих деталей станка, осуществлять этап их переработки, а затем сборки. При создании машины обычно ограничиваются рассмотрением производственных процессов, реализуемых на машиностроительном предприятии.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор пред-

метов, подлежащих изготовлению. Изделием может быть любая машина или ее

элементы в сборе, остальные детали в зависимости от того, что является про-

дуктом конечной стадии данного производства. Например, для станкострои-

тельного завода изделием являются станок или автоматическая линия, для за-

вода изготовления крепежных деталей – болт, гайка и т. п.

Производственным процессом в машиностроении называют совокуп-

ность всех этапов, которые проходят полуфабрикаты на пути их превращения в

готовую продукцию: металлообрабатывающие станки, литейные машины, куз-

нечно-прессовое оборудование, приборы и другие.

На машиностроительном заводе производственный процесс включает:

подготовку и обслуживание средств заготовок, их хранение; различные виды

обработки (механическую, термическую и т.д.); сборку изделий и их транспор-

тирование, отделку, окраску и упаковку, хранение готовой продукции.

Наилучший результат дает всегда тот производственный процесс, в кото-

ром все этапы строго организационно согласованы и экономически

обоснованы.

Технологическим процессом называют часть производственного процес-

стояния предмета производства. В результате выполнения технологических

процессов изменяются физико-химические свойства материалов, геометриче-

ская форма, размеры и относительное положение элементов деталей, качество

поверхности, внешний вид объекта производства и т.д. Технологический про-

цесс выполняют на рабочих местах. Рабочее место представляет собой часть

цеха, в котором размещено соответствующее оборудование. Технологический

процесс состоит из технологических и вспомогательных операций (например,

технологический процесс обработки валика состоит из токарных, фрезерных,

шлифовальных и других операций).

Производственный состав машиностроительного завода. Машино-

строительные заводы состоят из отдельных производственных единиц, назы-

ваемых цехами, и различных устройств.

Состав цехов, устройств и сооружений завода определяется объектом вы-

пуска продукции, характером технологических процессов, требованиями к ка-

честву изделий и другими производственными факторами, а также в значитель-

ной мере степенью специализации производства и кооперирования завода с

другими предприятиями и смежными производствами.

Специализация предполагает сосредоточение большого объема выпуска

строго определенных видов продукции на каждом предприятии.

Кооперирование предусматривает обеспечение заготовками (отливками,

поковками, штамповками), комплектующими агрегатами, различными прибо-

рами и устройствами, изготовляемыми на других специализированных пред-

приятиях.

Если проектируемый завод будет получать отливки в порядке коопериро-

вания, то в его составе не будет литейных цехов. Например, некоторые станко-

строительные заводы получают отливки со специализированного литейного за-

вода, снабжающего потребителей литьем в централизованном порядке.

Состав энергетических и санитарно-технических устройств завода также

может быть различными в зависимости от возможности кооперирования с дру-

гими промышленными и коммунальными предприятиями по снабжению элек-

троэнергией, газом, паром, сжатым воздухом, в части устройства транспорта,

водопровода, канализации и т. д.

Дальнейшее развитие специализации и в связи с этим широкое коопери-

рование предприятий значительно отразятся на производственной структуре

заводов. Во многих случаях в составе машиностроительных заводов не преду-

сматриваются литейные и кузнечно-штамповочные цехи, цехи по изготовлению

крепежных деталей и т. д., так как заготовки, метизы и другие детали постав-

ляются специализированными заводами. Многие заводы массового производст-

ва в порядке кооперирования со специализированными заводами также могут

снабжаться готовыми узлами и агрегатами (механизмами) для выпускаемых

машин; например, автомобильные и тракторные заводы – готовыми двигателя-

Состав машиностроительного завода можно разделить на следующие

1) заготовительные цехи (чугунолитейные, сталелитейные, литейные

цветных металлов, кузнечные, кузнечно-прессовые, прессовые, кузнечно-

штамповые и др.);

2) обрабатывающие цехи (механические, термические, холодной штам-

повки, деревообрабатывающие, металлопокрытий, сборочные, окрасочные и

3) вспомогательные цехи (инструментальные, ремонтно-механические,

электроремонтные, модельные, экспериментальные, испытательные и др.);

4) складские устройства (для металла, инструмента, формовочных и ших-

товых материалов, принадлежностей и разных материалов для готовых изде-

лий, топлива, моделей и др.);

5) энергетические устройства (электростанция, теплоэлектроцентраль,

компрессорные и газогенераторные установки);

6) транспортные устройства;

7) санитарно-технические устройства (отопление, вентиляция, водоснаб-

жение, канализация);

8) общезаводские учреждения и устройства (центральная лаборатория,

технологическая лаборатория, центральная измерительная лаборатория, главная

контора, проходная контора, медицинский пункт, амбулатория, устройства свя-

зи, столовая и др.).

Технологической операцией называют законченную часть технологиче-

ского процесса, выполняемую на одном рабочем месте одним или несколькими

рабочими, или одной или несколькими единицами автоматического оборудова-

ния. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или

несколькими совместно обрабатываемыми (собираемыми) объектами произ-

Операция является основным элементом производственного планирования и учета.

Трудоемкость производственного планирования и учета.

Трудоемкость технологического процесса, число рабочих, обеспечение

оборудованием и инструментом определяют по числу операций.

К вспомогательным операциям относят контроль деталей, их транспорти-

рование, складирование и другие работы. Технологические операции делят на

технологические и вспомогательные переходы, а также на рабочие и вспомога-

тельные ходы. Основным элементом операции является переход.

Технологический переход – законченная часть технологической опера-

ции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхно-

стей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. При обработке ре-

занием технологический переход представляет собой процесс получения каж-

дой новой поверхности или сочетания поверхностей режущим инструментом.

Обработку осуществляют в один или несколько переходов (сверление отвер-

стия – обработка в один переход, а получение отверстия тремя последовательно

работающими инструментами: сверлом, зенкером, разверткой - обработка в три

перехода). Переходы могут совмещаться во времени, например, обработка сра-

зу трех отверстий тремя расточными оправками, или фрезерование трех сторон

корпусной детали тремя торцевыми фрезами.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической опера-

ции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопро-

вождаются изменением формы, размеров и качества поверхностей, но необхо-

димы для выполнения технологического перехода (например, установка заго-

товки, ее закрепление, смена режущего инструмента).

Переходы могут быть совмещены во времени за счет одновременной об-

работки нескольких поверхностей детали несколькими режущими инструмен-

тами. Их можно выполнять последовательно, параллельно (например, одновре-

менная обработка нескольких поверхностей не агрегатных или многорезцовых

станках) и параллельно-последовательно.

Рабочим ходом называют законченную часть технологического перехо-

да, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заго-

товки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности

или свойств заготовки. При обработке резанием в результате каждого рабочего

хода с поверхности или сочетания поверхностей заготовки снимается один слой

материала. Для осуществления обработки заготовку устанавливают и закреп-

ляют с требуемой точностью в приспособлении или на станке, при обработке -

на сборочном стенде или другом оборудовании.

На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом пони-

мают непрерывную работу инструмента, например на токарном станке снятие

резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном станке снятие одного

слоя металла по всей поверхности.

Если слой материала не снимается, а подвергается пластической дефор-

мации (например, при образовании рифлений), также применяют понятие рабо-

чего хода, как и при снятии стружки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода,

состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки,

не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхно-

сти или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении технологиче-

ской операции, расчленяются на отдельные приемы. Под приемом понимают

законченное действие рабочего. Установом называют часть операции, выпол-

няемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно об-

рабатываемых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной

единицы, так, например, обтачивание вала при закреплении в центрах - первый

установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для об-

работки другого конца – второй установ. При каждом повороте детали на ка-

кой-либо угол создается новый установ (при повороте детали необходимо ука-

зывать угол поворота: 45°, 90°, и т. д.) Установленная и закрепленная заго-

товка может изменять свое положение на станке относительно его рабочих ор-

ганов под воздействием перемещающих или поворотных устройств, занимая

новую позицию.

Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимае-

мое ею относительно станка при неизменном ее закреплении.

Производственная программа машиностроительного завода содержит но-

менклатуру изготавливаемых изделий (с указанием типов и размеров), количе-

ство изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, пе-

речень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям.

Единичное производство характеризуется выпуском изделий широкой

номенклатуры в малом количестве и единичных экземплярах. Изготовление из-

делий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенное

время, например: выпуск экспериментальных образцов машин, крупных метал-

лорежущих станков, прессов и т. д.

В серийном производстве изделия изготовляют по неизменным чертежам

партиями и сериями, которые повторяются через определенные промежутки

времени. В зависимости от числа изделий в серии серийное производство раз-

деляют на мелко-, средне- и крупносерийное. Продукцией серийного производ-

ства являются машины, выпускаемые в значительном количестве: металлоре-

жущие станки, насосы, компрессоры и т. д. В этом производстве используют

высокопроизводительное, универсальное, специализированное и специальное

оборудование, универсальные, переналаживаемые быстродействующие при-

способления, универсальный и специальный инструмент. Широко применяют

станки с ЧПУ, многоцелевые станки.

Оборудование располагают по ходу технологического процесса, а часть

его – по типам станков. На большинстве рабочих мест выполняют периодиче-

ски повторяющиеся операции, В серийном производстве цикл изготовления

продукции короче, чем в единичном производстве.

Массовым называется производство большого числа изделий одного и того же типа по неизменным чертежам в течение длительного времени. Продукцией массового производства яв-

ляются изделия узкой номенклатуры и стандартного типа.

В этом производстве на большинстве рабочих мест выполняют только

одну закрепленную за ними постоянно повторяющуюся операцию. Оборудова-

ния в поточных линиях располагают по ходу технологического процесса. В

массовом производстве широко используют специальные станки, станки-

автоматы, автоматические линии и заводы, специальные режущие измеритель-

ные инструменты и различные средства автоматизации.

Лекция 2. Служебное назначение машины. Качество машины.

Точность деталей. Точность обработки

Служебное назначение машины. Любая машина создается для удовле-

творения определенной потребности человека, которая находит отражение в

служебном назначении машины. Создание любой машины является следствием

потребности того или иного технологического процесса. Такой подход предо-

пределяет необходимость в четком определении тех функций, которые должна

выполнять данная машина, т. е. в определении ее служебного назначения.

Машина может быть определена как устройство, выполняющее целесооб-

разные механические движения, служащие для преобразования полуфабрика-

тов в предметы (изделие) или действия необходимые человеку.

Технологической машиной называется машина, в которой преобразование

материала состоит в изменении его формы, размеров и свойств. К этому классу

машин относятся металлорежущие станки, кузнечно-прессовое оборудование и

Под служебным назначением машины понимается максимально уточ-

ненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначает-

ся машина.

Однако и приведенная формулировка недостаточно развернута, чтобы

создать и выпустить станок, отвечающий своему служебному назначению. Ее

необходимо дополнить такими данными, как характер и точность заготовок,

которые должны поступать на станок, материал режущего инструмента, необ-

ходимость или отсутствие необходимости обработки полученных поверхностей

на валиках и т. д. В ряде случаев необходимо указать те условия, в которых

должны работать машины; например, возможные колебания температуры,

влажности и т. д.

Опыт машиностроения показывает, что каждая ошибка, допущенная при

выявлении и уточнении служебного назначения машины, а также и ее механиз-

мов, не только приводит к созданию недостаточно качественной машины, но и

вызывает лишние затраты труда на ее освоение. Нередко недостаточно глубо-

кое изучение и выявление служебного назначения машины порождает излишне

жесткие, экономически неоправданные требования к точности и другим показа-

телям качества машины.

Каждая машина, как и ее отдельные механизмы, выполняет свое служеб-

ное назначение при помощи ряда поверхностей или их сочетаний, принадле-

жащих деталям машины. Условимся называть такие поверхности или их соче-

тания исполнительными поверхностями машины или ее механизмов.

Действительно, сочетания конических поверхностей переднего конца

шпинделя и пиноли задней бабки определяют положение обрабатываемой на

станке детали, установленной в центрах, поверхности которых входят в ком-

плекс исполнительных поверхностей. На фланец переднего конца шпинделя

монтируется поводковый патрон, через который обрабатываемой детали сооб-

щается вращательное движение. Поверхности резцедержателя определяют по-

ложение резцов относительно обрабатываемой детали и непосредственно пере-

дают им необходимые для обработки движения. Исполнительными поверхно-

стями зубчатой передачи, рассматриваемой как механизм, являются сочетания

боковых рабочих поверхностей зубьев пары зубчатых колес, работающих со-

вместно. Исполнительными поверхностями двигателя внутреннего сгорания,

рассматриваемого как механизм, служащего для преобразования тепловой

энергии в механическую, являются поверхности поршня и рабочего цилиндра и

Основы разработки конструктивных форм машины и ее деталей.

После того как выявлено и четко сформулировано служебное назначение ма-

шины, выбирают исполнительные поверхности или заменяющие их сочетания

поверхностей надлежащей формы. Затем выбирается закон относительного

движения исполнительных поверхностей, обеспечивающий выполнение маши-

ной ее служебного назначения, разрабатывается кинематическая схема машины

и всех составляющих ее механизмов.

На следующем этапе рассчитываются силы, действующие на исполни-

тельных поверхностях машины, и характер их действия. Используя эти данные,

рассчитывают величину и характер сил, действующих на каждом из звеньев

кинематических цепей машины и её механизмов с учетом действия сил сопротивления (трения, инерции, веса и т. д.).

Зная служебное назначение каждого звена кинематических цепей маши-

ны или ее механизмов, закон движения, характер, величину действующих на

него сил и ряд других факторов (среда, в которой должны работать звенья и т.

д.), выбирают материал для каждого звена. Путем расчета определяются конструктивные формы, т. е. превращают их в детали машины.

Для того чтобы детали, несущие исполнительные поверхности машины и

ее механизмов, а также и все другие, выполняющие функции звеньев ее кине-

матических цепей, двигались в соответствии с требуемым законом их относи-

тельного движения и занимали одни относительно других требуемые положе-

ния, их соединяют при помощи различного рода других деталей в виде корпу-

сов, станин, коробок, кронштейнов и т. д., которые называют базирующими де-

Конструктивные формы каждой детали машины и ее механизмов созда-

ются, исходя из ее служебного назначения в машине, путем ограничения необ-

ходимого количества выбранного материала различными поверхностями и их

сочетаниями.

С точки зрения технологии изготовления будущей детали, например, ва-

лика, использование цилиндрических поверхностей более экономично, поэтому

для опорных частей валика выбирают две цилиндрические поверхности.

С точки технологии механической обработки валика, его целесообразно

было бы сделать цилиндрическим одного диаметра на всю длину. Однако с

точки зрения монтажа зубчатых колес и их обработки такая конструкция была

бы менее экономичной. Исходя из этого, останавливаемся для данных произ-

водственных условий на конструкции ступенчатого валика. Выбор поверхно-

стей, которые должны ограничить кусок материала, и придание ему требуемой

формы еще не означает, что валик будет правильно выполнять свое служебное

назначение в машине.

Поверхности, относительно которых определяется положение других по-

верхностей, принято называть базирующими или, короче, базами.

Следовательно, при разработке конструктивных форм детали вначале

необходимо создать поверхности, принимаемые за ее базы, тогда все остальные поверхности должны занять относительно их положение, требуемое служебным

назначением детали в машине.

Деталь является пространственным телом, поэтому, у нее должно быть в

общем случае, как это следует из теоретической механики, три базирующие по-

верхности, представляющие собой систему координат. Относительно этих ко-

ординатных плоскостей определяется положение всех остальных поверхностей,

образующих конструктивные формы детали.

Таким образом, каждая деталь должна иметь свои системы координат.

Как правило, в качестве координатных плоскостей обычно используются по-

верхности основных баз и их оси. Относительно этих координатных плоскостей

определяется положение всех остальных поверхностей детали, при помощи ко-

торых создаются ее конструктивные формы (вспомогательные базы, исполни-

тельные и свободные поверхности).

Из изложенного следует, что создание конструктивных форм деталей

следует разрабатывать, учитывая из их служебное назначение и требования

технологии их наиболее экономичного изготовления и монтажа.

В соответствии с этим под деталью следует понимать необходимое

количество выбранного материала, ограниченного рядом поверхностей или их

сочетаний, расположенных одни относительно других (выбранных за базы), ис-

ходя из служебного назначения детали в машине и наиболее экономичной тех-

нологии изготовления и монтажа.

Построение машины осуществляется путем соединения составляющих ее

деталей. Базирующая деталь машины должна соединять и обеспечивать тре-

буемые служебным назначением машины относительные положения (расстоя-

ния и повороты) всех составляющих машину сборочных единиц и деталей.

Соединение деталей и сборочных единиц осуществляется путем приведе-

ния в соприкосновение поверхностей основных баз присоединяемой сборочной

единицы или детали с вспомогательными базами детали, к которой они присое-

диняются (базирующей). Следовательно, поверхности основных баз присоеди-

няемой детали и вспомогательных баз присоединяемой детали и вспомогатель-

ных баз базирующей детали, к которой они присоединяются, являются нега-

Это очень важное обстоятельство, играющее большую роль при разра-

ботке конструктивных форм деталей, разработке технологии их изготовления и

конструирования приспособлений.

Необходимость в правильных геометрических формах поверхностей де-

талей появляется тогда, когда детали оставляется хотя бы одна степень свободы

для выполнения служебного назначения в машине.

В подобных случаях между поверхностями основных баз такой детали и

вспомогательных баз детали, к которой они присоединяются, возникает трение,

порождающее износ сопряженных поверхностей. Износ вызывает, в свою оче-

редь, изменение размеров и положения поверхностей основных и вспомога-

тельных баз сопрягаемых деталей, а, следовательно, изменение расстояний и

поворотов этих поверхностей (положения), а тем самым и относительного по-

ложения и движения деталей. В конечном итоге машина или ее механизмы не

смогут выполнять экономично, а иногда и физически свое служебное назначе-

ние. Поэтому в дополнение к необходимости получения поверхностей деталей

правильной геометрической формы добавляется требование обеспечения тре-

буемой степени их шероховатости и качества поверхностного слоя материала.

Одной из задач технологии машиностроения является экономичное полу-

чение деталей, имеющих требуемую точность размеров, поворота, геометриче-

ской формы поверхностей, требуемую их шероховатость и качество поверхно-

стного слоя материала. Для этого исполнительные поверхности основных и

вспомогательных баз деталей, как правило, подвергают обработке.

Качество машины. Для того чтобы машина экономично выполняла свое

служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством.

Под качеством машины понимается совокупность ее свойств, опреде-

ляющих соответствие ее служебному назначению и отличающих машину от

Качество каждой машины характеризуется рядом методически правиль-

но отработанных показателей, на каждый из которых должна быть установлена

количественная величина с допуском на ее отклонения, оправдываемые эконо-

мичностью выполнения машиной ее служебного назначения.

Система качественных показателей с установленными на них количест-

венными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины,

получила название технических условий и норм точности на приемку готовой

К основным показателям качества машины относятся: стабильность вы-

полнения машиной ее служебного назначения; качество выпускаемой машиной

продукции, долговечность физическая, т. е. способность сохранять первона-

чальное качество во времени; долговечность моральная, или способность эко-

номично выполнять служебное назначение во времени; производительность,

безопасность работы; удобство и простота обслуживания управления; уровень

шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации

и т. д. Основные технические характеристики и качественные показатели неко-

торых машин и составляющих их частей, выпускаемых в больших количествах,

стандартизованы.

Точность обработки. Под точностью обработки понимают степень со-

ответствия обработанной детали техническим требованиям чертежа в отноше-

нии точности размеров, формы и расположения поверхностей. Все детали, у ко-

торых отклонения показателей точности лежат в пределах, установленных до-

пусков, пригодны для работы.

В единичном и мелкосерийном производстве точность деталей получают

методом пробных рабочих ходов, т. е. последовательным снятием слоя припус-

ка, сопровождаемым соответствующими измерениями. В условиях мелкосе-

рийного и среднесерийного производства применяют обработку с настройкой

станка по первой пробной детали партии или по эталонной детали. В круп-

носерийном и массовом производствах точность детали обеспечивают методом

автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках-

автоматах, полуавтоматах или автоматических линиях.

В условиях автоматизированного производства в станок встраивают на-

ладчики, представляющий собой измерительное и регулировочное устройство,

которое в случае выхода размера обрабатываемой поверхности за пределы поля

допуска автоматически вносит поправку в систему «станок-приспособление –

инструмент-заготовка» (технологическая система) и подналаживают ее на за-

данный размер.

На станках, выполняющих обработку за несколько рабочих ходов (на-

пример, на круглошлифовальных), применяют устройства активного контроля,

которые измеряют размер детали в процессе обработки. При достижении за-

данного размера устройства автоматически отключают подачу инструмента.

Применение этих устройств повышает точность и производительность обра-

ботки путем уменьшения времени на вспомогательные операции. Эта цель дос-

тигается также путем оснащения металлорежущих станков системами адаптив-

ного управления процессом обработки. Система состоит из датчиков получения

информации о ходе обработки и регулирующих устройств, вносящих в нее по-

На точность обработки влияют: погрешности станка и его износ; по-

грешность изготовления инструментов, приспособлений и их износ; погреш-

ность установки заготовки на станке; погрешности, возникающие при установ-

ке инструментов и их настройке на заданный размер; деформации технологиче-

ской системы, возникающие под действием сил резания; температурные де-

формации технологической системы; деформация заготовки под действием

собственной массы, сил зажима и перераспределения внутренних напряжений;

погрешности измерения, которые обусловлены неточностью средств измере-

ния, их износом и деформациями и др. Эти факторы непрерывно изменяются в

процессе обработки, вследствие чего появляются погрешности обработки.

Собственная точность станков (в ненагруженном состоянии) регламенти-

рована стандартом для всех типов станков. При эксплуатации происходит из-

нашивание станка, в результате чего собственная точность его снижается.

Износ режущего инструмента влияет на точность обработки в партии за-

готовок при одной настройке станка (например, при растачивании отверстий

износ резца приводит к появлению конусообразности).

Погрешности, допущенные при изготовлении и износе приспособления,

приводят к неправильной установке заготовки и являются причинами появле-

ния погрешностей обработки. В процессе обработки под действием сил резания

и создаваемых ими моментов элементы технологической системы изменяют

относительное пространственное положение из-за наличия стыков и зазоров в

парах сопрягаемых деталей и собственных деформаций деталей.

В результате возникают погрешности обработки. Упругая деформация

технологической системы зависит от силы резания и жесткости этой системы.

Жесткостью J технологической системы называют отношение приращения

нагрузки ∆Р к вызванному им приращению ∆У мм, упругого обжатия: J =∆Р/∆У

Применительно к станку под жесткостью понимают его способность со-

противляться появлению упругих обжатий под действием сил резания. Как

правило, жесткость станка определяет экспериментальным путем.

Процесс резания сопровождается выделением теплоты. В результате из-

меняется температурный режим технологической системы, что приводит к до-

полнительным, пространственным перемещениям элементов станка вследствие

изменения линейных размеров деталей и появлению погрешностей обработки.

Заготовки, имеющие малую жесткость (L/D>10, где L – длина заготовки; D – ее

диаметр), под действием сил резания и их моментов деформируются. Напри-

мер, длинный вал небольшого диаметра при обработке на токарном станке в

центрах прогибается. В результате диаметр на концах вала получают меньше,

чем в середине, т. е. возникает бочкообразность.

В отливках и кованых заготовках в результате неравномерного остывания

возникают внутренние напряжения. При резании вследствие снятия верхних

слоев материала заготовки происходят перераспределение внутренних напря-

жений и ее деформация. Для уменьшения напряжений отливки подвергают ес-

тественному или искусственному старению. Внутренние напряжения появля-

ются в заготовке при термической обработке, холодной правке и сварке.

Под достижимой точностью понимают точность, которая может быть

обеспечена при обработке заготовки рабочим высокой квалификации на станке,

находящемся в нормальном состоянии, при максимально возможных затратах

труда и времени на обработку.

Экономическая точность – такая точность, для обеспечения которой за-

траты при данном способе обработки будут меньше, чем при использовании

другого способа обработки той же поверхности.

Точность деталей. Точность деталей – это степень приближения формы

детали к геометрически правильному ее прототипу. За меру точности детали

принимают значения допусков и отклонений от теоретических значений пока-

зателей точности, которыми она характеризуется.

Стандартами, введенными в действие в качестве государственных стан-

дартов, а также ГОСТ 2.308-79, ГОСТ 24642-81, ГОСТ 24643-81 установлены

следующие показатели точности: 1) точность размеров, т. е. расстояний между

различными элементами деталей и сборочных единиц; 2) отклонение формы, т.

е. отклонение (допуск) формы реальной поверхности или реального профиля от

формы номинальной поверхности или номинального профиля; 3) отклонение

расположения поверхностей и осей детали, т. е. отклонение (допуск) реального

расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

Шероховатость поверхности не входит в отклонение формы. Иногда до-

пускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхно-

сти. Волнистость включается в отклонение формы. В обоснованных случаях

допускается нормировать отдельно волнистость поверхности или часть откло-

нения формы без учета волнистости.

Точность размеров детали характеризуется допуском Т, который определяют как разность двух предельных (наибольшего и наименьшего) допустимых

размеров. Величина допуска Т зависит от размера квалитета. Например, размер,

выполняемый по 7-му квалитету, более точный, чем такой же размер, выпол-

ненный по 8-му или 10-му квалитету.

Точность размеров на чертежах проставляют условными обозначениями

поля допуска (40Н7; 50К5) или предельных отклонений в миллиметрах, или ус-

ловными обозначениями полей допусков и отклонений.

Точность размеров грубее 13-го квалитета оговаривают в технических

требованиях, где указывают, по какому квалитету их следует выполнять. На-

пример, «неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов

Точность формы характеризуется допуском Т или отклонениями от за-

данной геометрической формы. Стандарт рассматривает допуски и отклонения

двух форм поверхностей; цилиндрических и плоских. Количественно отклоне-

ние формы оценивают наибольшим расстоянием от точек реальной поверхно-

сти (профиля) до прилегающей поверхности (профилю).

Допуск формы – наибольшее допустимое значение отклонения формы.

Отклонения формы отсчитывают по нормали от прилегающих прямых, плос-

костей, поверхностей и профиля.

Отклонение от плоскостности – наибольшее расстояние от точек реаль-

ной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участ-

ка. Частными видами отклонений от плоскости являются выпуклость и вогну-

Отклонение формы цилиндрических поверхностей характеризуются до-

пуском цилиндричности, который включает отклонение от круглости попереч-

ных сечений и профиля продольного сечения. Частными видами отклонений от

округлости являются овальность и огранка. Отклонения профиля в продольном

сечении характеризуются допуском прямолинейности образующих и разделя-

ются на конусообразность, бочкообразность и седлообразность.

Точность расположения осей характеризуется отклонениями расположе-

ния. При оценке отклонений расположения отклонения формы рассматривае-

мых и базовых элементов исключают из рассмотрения. При этом реальные по-

верхности (профили) заменяют прилегающими, а за оси плоскости симметрии и

центры реальных поверхностей или профилей принимают оси, плоскости сим-

метрии и центры прилегающих элементов.

Отклонение от параллельности плоскостей – разность наибольшего и рас-

стояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.

Отклонение от параллельности осей (или прямых) в пространстве –

геометрическая сумма отклонений от параллельности проекций осей (пря-

мых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей

является общей плоскостью осей.

Отклонение от перпендикулярности плоскостей – отклонение угла между

плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах на длине

нормируемого участка.

Отклонение от соосности относительно общей оси – наибольшее рас-

стояние (∆1,∆2,...) между осью рассматриваемой поверхности вращения и об-

щей осью двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого

участка. Кроме термина «отклонение от соосности», в отдельных случаях мо-

жет применяться понятие отклонения от концентричности ∆ – расстояние в за-

данной плоскости между центрами профилей (линий), имеющих номинальную

форму окружности. Допуск концентричности Т определяется в диаметральном

и радиусном выражениях.

Отклонение от симметричности относительно базового элемента – это

наибольшее расстояние ∆ между плоскостью симметрии (осью) рас-

сматриваемого элемента (или элементов) и плоскостью симметрии базового

элемента в пределах нормируемого участка. Этот допуск определяется в диа-

метральном и радиусном выражениях. Отклонение от симметричности относи-

тельно базовой оси определяется в плоскости, проходящей через базовую ось

перпендикулярно к плоскости симметрии.

Позиционное отклонение – наибольшее расстояние ∆ между реальным

расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его но-

минальным расположением в пределах нормируемого участка. Позиционный

допуск определяется в диаметральном и радиусном выражениях.

Отклонения от пересечения осей – наименьшее расстояние ∆ между ося-

ми, номинально пересекающимися.

Радиальное биение – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний

от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении

плоскостью, перпендикулярно к базовой оси. Радиальное биение является ре-

зультатом совместного проявления отклонений от круглости профиля рассмат-

риваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой оси. Оно не

включает в себя отклонение формы и расположения образующей поверхности

вращения.

Торцовое биение – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний от

точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости, пер-

пендикулярной к базовой оси.

Допуски формы и расположения указывают на чертежах согласно ГОСТ

2.308–79. Вид допуска формы или расположения должен быть обозначен на

чертеже знаком. Для допусков расположения и суммарных допусков формы и

расположения дополнительно указывают базы, относительно которых задается

допуск, и оговаривают зависимые допуски расположения или формы. Знак и

значение допуска или обозначение базы вписывают в рамку допуска, разделен-

ную на два или три поля, в следующем порядке (слева направо): знак допуска,

значение допуска в миллиметрах, буквенное обозначение базы (баз).

Рамки допуска вычерчивают сплошными тонкими линиями или линиями

одинаковой толщины с цифрами. Высота цифр и букв, вписываемых в рамки,

должна быть равна размеру шрифта размерных чисел. Допуски формы и распо-

ложения поверхностей выполняют предпочтительно в горизонтальном положе-

нии, при необходимости рамку располагают вертикально так, чтобы данные на-

ходились с правой стороны чертежа.

Линией, оканчивающейся стрелкой, рамку допуска соединяют с контур-

ной или выносной линией, продолжающей контурную линию элемента, огра-

ниченного допуском. Соединительная линия должна быть прямой или ломаной

а ее конец, оканчивающийся стрелкой, должен быть обращен к контурной (вы-

носной) линии элемента, ограниченного допуском в направлении измерения

отклонения.

В случаях, когда это оправдано удобствами выполнения чертежа, допус-

кается: начинать соединительную линию от второй (задней) части рамки до-

пуска; заканчивать соединительную линию стрелкой на выносной линии, про-

должающей контурную линию элемента, и со стороны материала детали.

Если допуск относится к поверхности или ее профилю (линии), а не к оси

элемента, то стрелку располагают на достаточном расстоянии: от конца раз-

мерной линии. Если допуск относится к оси или плоскости симметрии опреде-

ленного элемента, то конец соединительной линии должен совпадать с продол-

жением размерной линии соответствующего размера. При недостатке места на

чертеже стрелку размерной линии можно заменить стрелкой выносной линии.

Если размер элемента уже указан один раз на других размерных линиях

данного элемента, используемых для обозначения допуска формы или распо-

ложения, то он не указывается. Размерную линию без размера следует рассмат-

ривать как составную часть этого обозначения. Если допуск относится к боко-

вой поверхности резьбы, то рамку допуска соединяют. Если допуск относится к

оси резьбы, то рамку допуска соединяют с размерной линией. Если допуск от-

носится к общей оси или плоскости симметрии и из чертежа ясно, для каких

элементов данная ось (плоскость) является общей, то соединительную линию

проводят к общей оси.

Величина допуска действительна для всей поверхности или длины эле-

мента. Если допуск должен быть отнесен к определенной ограниченной длине,

которая может находиться в любом месте ограниченного допуском элемента, то

длину нормируемого участка в миллиметрах вписывают после значения допус-

ка и отделяют от него наклонной линией.

Если допуск задан таким образом на плоскости, данный нормируемый

участок действителен для произвольного расположения и направления на по-

верхности. Если необходимо задать допуск по всему элементу и одновременно

задать допуск на определенном участке, то второй допуск указывают под пер-

вым в объединенной рамке допуска.

Если допуск должен относиться к нормируемому участку, располо-

женному в определенном месте элемента, то нормируемый участок обозначают

и штрихпунктирной линией, ограничив ее размерами. Дополнительные данные

пишут над или под рамкой допуска.

Если необходимо для одного элемента задать два разных вида допуска

объединяют и располагают их в рамке допуска. Если для поверхности надо од-

новременно указать обозначение допуска формы или расположения и буквен-

ное обозначение поверхности, используемое для нормирования другого допус-

ка, то рамки с обоими обозначениями располагают рядом на одной соединительной линии.

Повторяющиеся одинаковые или разные виды допусков обозначаем од-

ним и тем же символом, имеющие одни и те же значения и относящиеся к од-

ним и тем же базам указывают один раз в рамке, от которой отходит одна со-

единительная линия, разветвляемая затем ко всем нормируемым элементам.

Базы обозначают зачерненным треугольником, который линией сое-

диняют с рамкой допуска. Треугольник, обозначающий базу, должен быть рав-

носторонним с высотой, равной размеру шрифта размерных чисел. Если тре-

угольник нельзя простым и наглядным способом соединить с рамкой допуска,

то базу обозначают прописной буквой в рамке и эту букву вписывают в третье

поле рамки допуска.

Если базой является поверхность или прямая этой поверхности, а не ось

элемента, то треугольник должен располагаться на достаточном расстоянии от

конца размерной линии. Если базой является ось или плоскость симметрии, то

треугольник располагают в конце размерной линии соответствующего размера

(диаметра, ширины) элемента, при этом треугольник может заменить размер-

ную стрелку.

Если базой является общая ось или плоскость симметрии и из чертежа

ясно, для каких элементов данная ось (плоскость) является общей, то треуголь-

ник располагают на общей оси. Если базой является только часть или опреде-

ленное место элемента, то ее расположение ограничивают размерами.

Если два или несколько элементов образует общую базу и их после-

довательность не имеет значения (например, они имеют общую ось или плос-

кость симметрии), то каждый элемент обозначают самостоятельно и обе (все)

буквы вписывают подряд в третье поле рамки допуска. Если назначают допуск

расположения для двух одинаковых элементов, и нет необходимости или воз-

можности (у симметричной детали) различать элементы и выбрать один за базу,

то вместо зачерненного треугольника используют стрелку.

Таким образом, необходимо следующее:

1) измерение точности детали должно начинаться с измерения микро-

неровностей, затем должны измеряться микронеровности, отклонения от тре-

буемого поворота и, наконец, точность расстояния или размера (если не пред-

принимать особых мер для исключения влияния соответствующих отклоне-

2) допуски на расстояния и размеры поверхностей детали должны быть

больше допусков на величину отклонений от требуемого поворота поверхно-

стей, которые, в свою очередь, должны быть больше допусков на микрогеомет-

рические отклонения, а последние больше допусков на – микрогеометрические

отклонения, зависящие от назначаемого класса шероховатости поверхностей.

Лекция 3. Рабочая документация технологического процесса

Согласно ГОСТ 3.1102–81 Единой системы технологической документа-

ции (ЕСТД) «Комплектность документов в зависимости от типа производства»

документы, необходимые для описания технологических процессов, подбирают

в зависимости от типа производства. Кроме вышеперечисленных видов тех-

нологических процессов по организации (единичной и типовой), ГОСТ 14201–

83 установлено, что каждый вид технологического процесса по степени детали-

операционный.

Маршрутный технологический процесс – процесс, выполняемый по до-

кументации, в которой излагается содержание операций без указаний перехо-

дов и режимов обработки.

Операционный технологический процесс – процесс, выполняемый по до-

кументации, в которой излагается содержание операций с указанием переходов

и режимов обработки.

Маршрутно-операционный процесс– процесс, выполняемый по докумен-

тации, в которой излагается содержание отдельных операций без указаний пе-

реходов и режимов обработки.

Комплект форм документов общего назначения для технологического

процесса может содержать: маршрутную карту (МК); операционную карту

(ОК); карту эскизов (КЗ); ведомость деталей к типовому (групповому) техноло-

гическому процессу (операции) (ВТП, ВТО); сводную операционную карту

(СОК) и др.

Маршрутная карта (ГОСТ 3.1119–83) содержит описание технологиче-

ского процесса изготовления и контроля детали по всем операциям и техноло-

гической последовательности. В ней указывают соответствующие данные об

оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах.

В операционную карту вносят описание операции, расчлененной на пере-

ходы, с указанием оборудования, оснастки и режимов обработки. ОК применя-

ют в серийном и массовом производстве. К комплекту ОК на все операции тех-

нологического процесса прилагают маршрутную карту. При проектировании

операций для станков с ЧПУ составляют расчетно-технологическую карту, в

которую заносят необходимые данные о траектории движения инструмента и

режимах обработки. На основе этой карты разрабатывают управляющую про-

грамму станком.

МК и ОК составляют на основе данных чертежей, производственной про-

граммы, спецификации, описания конструкций, технических условий и сле-

дующих руководящих и нормативных материалов: паспорта металлорежущих

станков; каталогов станков, режущих и вспомогательных инструментов, альбо-

мов нормальных приспособлений; руководящих материалов по режимам реза-

ния; нормативов подготовительно-заключительного и вспомогательного

МК имеет определенную форму. В ее верхнюю часть заносят данные об

изготовляемой детали и заготовке, в нижнюю – номер, наименование и содер-

жание операций, а также необходимые для выполнения операций коды, наиме-

нования и данные станков, приспособлений, режущих и измерительных инст-

рументов, указывают штучное время, число рабочих и подготовительно-

заключительное время. На основании технологических карт осуществляют

дальнейшее расчеты, связанные с проектированием технологического процесса:

качество требуемого оборудования, численность рабочих и размер заработной

платы и т. д. К технологической документации относятся рабочие чертежи сбо-

рочных единиц и деталей, приспособлений, режущего и измерительного инст-

румента и т.д.

Карты эскизов и схем наладок содержат графическую иллюстрацию тех-

нологического процесса, На каждую операцию вычерчивают эскиз. Эскизы вы-

полняют по определенным правилам: деталь на эскизах вычерчивают в поло-

жении обработки на станке. При многопозиционной обработке эскиз выполня-

ют для каждой позиции отдельно. Обрабатываемые на операции (позиции)

поверхности указывают толстыми линиями, осевые поверхности – условными

обозначениями. На поверхности проставляют размеры и расстояния от баз с

допусками, а на базовых поверхностях показывают обозначения элементов по

ГОСТ 3.1107–81.

В схемах наладок показывают элементы конструкции установочных и

зажимных элементов во взаимосвязи с пространственными положениями заго-

товки и инструмента. Инструменты показывают в конечном положении обра-

ботки, а направления движения заготовки – стрелками в схемах револьверной

операции указывают позиции револьверной головки с инструментами. В них в

конце обработки приводят таблицы и другие надписи. На чертеже наладок и

карт эскизов указывают место крепления инструментов, наименование и номер

операции, модель станка. Для агрегатных станков указывают число головок де-

Выбор вида технологического процесса. Классификация деталей. Тех-

нологический процесс изготовления детали разрабатывался на основе имеюще-

гося типового или группового технологического процесса. Групповой техноло-

гический процесс разрабатывают как единичный на основе использования ра-

нее принятых решений, содержащихся в соответствующих единичных техноло-

гических процессах изготовления аналогичных деталей. Деталь относят к дей-

ствующему типовому, групповому или единичному технологическому процес-

су на основе ее ранее нормированного технологического кода.Этот код разра-

батывают на основе технологического классификатора.

Технологический классификатор деталей (ТКД) машиностроения прибо-

ростроения является логическим продолжением и дополнением классификатора

ЕСКД (классов 71-76), разработанного в качестве информационной части ГОСТ

2.201–80. Этот стандарт устанавливает структуру обозначения изделия и ос-

новного конструкторского документа. Четырехбуквенный код организации-

разработчика назначают по кодификации организаций-разработчиков или ука-

зывают код, выделенный для организованного присвоения обозначения (эти че-

тыре знака конструкторского кода при курсовом проектировании не назнача-

ются). Порядковый номер регистрации присваивают по классификационной ха-

рактеристик от 001 до 999 в пределах кода организации-разработчика или кода

для централизованного присвоения (в курсовых проектов назначается). Код классификационной характеристики присваивают изделию или документу по

классификатору ЕСКД. Классификатор ЕСКД позволяет: установить единую

государственную классификационную систему обозначения изделий и конструкторских документов для обеспечения единого порядка оформления, учета,

хранения и обращения этих документов; обеспечить возможность использовать

конструкторскую документации, разработанную другими организациями (без

ее переоформления); внедрить средства вычислительной техники в сферу про-

ектирования управления; применять коды деталей по классам совместно с тех-

нологическими при решении задач технологической подготовки производства с

использованием средств электронно-вычислительной техники (САПР, ГПС).

Классификатор ЕСКД включает 100 классов, из которых 51 класс пока

резерв, в котором могут быть размещены новые виды.

Классификатор ЕСКД состоит из следующих документов:

1. Введение.

2. Классы классификатора ЕСКД (49 классов; каждый класс издан

отдельной книгой).

3. Алфавитно-предметный указатель классов деталей (классы 71-76).

4. Термины, принятые в классах деталей (классы 71-76).

5. Иллюстрированный определитель деталей (классы 72-76).

Классы 71-76 охватывают детали всех отраслей промышленности основ-

ного и вспомогательного производства:

класс 71: детали – тела вращения типа колес, дисков, шкивов, блоков,

стержней втулок, стаканов, колонок, валов, осей, штоков, шпинделей и др.;

класс 72: детали – тела вращения с элементами зубчатого зацепления;

трубы, шланги, проволочки, разрезные секторы, сегменты; изогнутые из лис-

тов, полос и лент; аэродинамические; корпусные, опорные, емкостные; под-

шипников;

класс 73: детали – не тела вращения корпусные, опорные, емкостные;

класс 74: детали – не тела вращения: плоскостные; рычажные, грузовые,

тяговые, аэрогидродинамические; изогнутые из листов, полос и лент; профиль-

ные; трубы;

класс 75: детали - тела вращения и (или) не тела вращения, кулачковые,

карданные, с элементами зацепления, арматуры, санитарно-технические, раз-

ветвленные, пружинные, ручки, посуды, оптические, крепежные;

класс 76: детали технологической оснастки, инструмента.

Технологический классификатор деталей (ТКД) создает предпосылки для

решения ряда задач, направленных на снижение трудоемкости и сокращение

сроков технологической подготовки производства:

анализ номенклатуры деталей по их конструкторско-технологическим

характеристикам;

группирование деталей по конструкторско-технологическому подобию

для разработки типовых и групповых технологических процессов с использо-

ванием ЭВМ; 25

унификация и стандартизация деталей и технологических процессов, ра-

циональный выбор типов технологического оборудования;

тематический поиск и использование ранее разработанных типовых или

групповых технологических процессов; автоматизация проектирования деталей

и технологических процессов их изготовления.

ТКД представляет собой систематизированный свод наименований об-

щих признаков деталей, их составляющих частных признаков и их кодовых

обозначений в виде классификационных таблиц. Структура полного конструк-

торско-технологического кода детали состоит из обозначения детали и техно-

логического кода длиной четырнадцать знаков. Технологический код состоит

из двух частей: постоянная часть из шести знаков – кодовое обозначение клас-

сификационных группировок основных признаков; переменная часть из восьми

знаков – кодовое обозначение классификационных группировок признаков, ха-

рактеризующих вид детали по технологическому методу ее изготовления.

Глава 2. Конструкционные материалы, применяемые в машиностроении

и приборостроении

Лекция 4. Понятие о внутреннем строении металлов и сплавов

Металлы и их сплавы в твердом состоянии представляют собой кри-

сталлические тела, в которых атомы располагаются относительно друг друга в

определенном, геометрически правильном порядке, образуя кристаллическую

структуру. Такое закономерное, упорядоченное пространственное размещение

атомов называется кристаллической решеткой.

В кристаллической решетке можно выделить элемент объема, об-

разованный минимальным количеством атомов, многократное повторение ко-

торого в пространстве по трем непараллельным направлениям позволяет вос-

произвести весь кристалл. Такой элементарный объем, характеризующий осо-

бенности строения данного типа кристалла, называется элементарной ячейкой.

Для ее описания используют шесть величин: три ребра ячейки а, b, с и три угла

между ними α, β, γ. Эти величины называются параметрами элементарной

Поскольку атомы стремятся занять наименьший объем, существуют всего

14 типов кристаллических решеток, свойственных элементам периодической

системы. Наиболее распространенными среди металлов являются следующие

типы решеток:

– объемно-центрированная кубическая (ОЦК) – атомы расположены в вер-

шинах и в центре куба; такую решетку имеют Nа, V, Nb, Feα, К, Сг, W и другие

– гранецентрированная кубическая (ГЦК) – атомы расположены в вершинах

куба и в центре каждой грани; решетку такого типа имеют Рв, А1, Ni, Аg, Аu,

Сu, Со, Feγ и другие металлы;

– гексагональная плотно упакованная (ГПУ) – четырнадцать атомов распо-

ложены в вершинах и центре шестиугольных оснований призмы, а три – в

средней плоскости призмы; такую решетку имеют Мg, Ti, Rе, Zn, Hf, Ве, Са и

другие металлы (рис.1).

Рис. 1. Кристаллическое строение металлов: а – схема кристаллической решетки;

б – объемно-центрированная кубическая; в – гранецентрированная кубическая;

г – гексагональная плотно упакованная

Кристаллическую решетку характеризуют следующие основные парамет-

ры: период, координационное число, базис и коэффициент компактности.

Периодом решетки называется расстояние между двумя соседними па-

раллельными кристаллографическими плоскостями в элементарной ячейке ре-

Изготовление изделий на машиностроительных предприятиях осуществляется в результате производственного процесса.

Производственный процесс – это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Производственный процесс в машиностроении охватывает подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест; получение и хранение материалов и полуфабрикатов; все стадии изготовления деталей машин; сборку изделий; транспортирование материалов, заготовок, деталей, готовых изделий и их элементов; технический контроль на всех стадиях производства; упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий.

Важнейшим этапом производственного процесса является технологи ческая подготовка производства (ТПП), основным элементом которой является технологический процесс (ТП).

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и/или определению состояния предмета труда (заготовки или изделия). Различают ТП изготовления исходных заготовок, термической обработки, механической (и другой) обработки заготовок, сборки изделий.

В ТП изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин заданных размеров и конфигурации различными методами. В процессе термической обработки происходят структурные превращения материала заготовок, изменяющие его свойства. При механической обработке происходит последовательное изменение состояния исходной заготовки (ее геометрических форм, размеров и количества поверхностей) до получения готовой детали. ТП сборки связан с образованием разъемных и неразъемных соединений составных частей изделий.

Для осуществления любого ТП необходимо применение совокупности орудий производства, называемых средствами технологического оснаще ния (СТО) – это технологическое оборудование (литейные машины, прессы, металлорежущие станки, печи, испытательные стенды и т. д.) и тех нологическая оснастка (режущие инструменты, приспособления, штампы, мерители и т. д.).

ТП выполняют на рабочих местах. Рабочее место – участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой нанем работой.

Технологической операцией называют законченную часть ТП, выполняемую на одном рабочем месте. Операция охватывает все действия СТО и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми объектами производства. При обработке на станках операция включает все действия рабочего, а также автоматические действия станка до момента снятия заготовки со станка и перехода к обработке другой заготовки.

Кроме технологических различают и вспомогательные операции: транспортирование, контроль, маркирование и др.

При выполнении ТП на предприятии заготовка или сборочная единица последовательно проходит по цехам и производственным участкам в соответствии с выполняемыми операциями. Указанную последовательность называют технологическим маршрутом, который может быть внутрицеховым и межцеховым.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же СТО при постоянных технологических режимах (t , s , п и др.). Технологические переходы могут быть простыми (обработка одним инструментом) или сложными (в работе одновременно участвуют несколько инструментов).

При обработке заготовок на станках с ЧПУ несколько поверхностей могут последовательно обрабатываться одним инструментом. В этом случае говорят, что указанная совокупность поверхностей обрабатывается в результате выполнения инструментального перехода.

Вспомогательный переход – это законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и/или оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода (установка и закрепление заготовки, смена инструмента, изменение режимов обработки и др.).

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки.

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы.

Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижных частей оборудования для выполнения определенной части операции. Смена позиций, выполняемая с помощью поворотных устройств и устройств линейных перемещений возможна, например, в технологических операциях, осуществляемых на оборудовании револьверного типа, агрегатных станках, автоматических линиях и т. д.

Рабочий прием – ручное действие рабочего по обслуживанию станка или агрегата, обеспечивающего выполнение технологического перехода или его части. Так, при выполнении вспомогательного перехода установки заготовки в приспособление необходимо последовательно выполнить следующие приемы: взять заготовку из тары, установить в приспособление и закрепить в нем.

Изготовление изделий машиностроения может быть осуществлено на основе единичного, типового или группового ТП. Единичный ТП проектируется и применяется для изготовления деталей одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.

Типовой ТП характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками. Типовой ТП используется либо как информационная основа при разработке рабочего ТП, либо как рабочий ТП при наличии всей необходимой информации для изготовления детали.

Групповой ТП используется для совместного изготовления или ремонта группы изделий различной конфигурации в конкретных условиях производства на специализированных рабочих местах. Принципиальное различие между типовыми и групповыми процессами заключается в следующем: типовая технология характеризуется общностью технологического маршрута, а групповая – общностью оборудования и оснастки, необходимых для выполнения определенной операции или полного изготовления детали.

По степени детализации ТП подразделяются на маршрутные, операционные и маршрутно-операционные.

В маршрутном ТП содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.

Операционный ТП – это технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается с указанием переходов и режимов обработки.

Маршрутно-операционный ТП – это технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указания переходов и режимов обработки.

Анализ существующих и проектирование новых ТП должны выполняться с учетом типа организации производства, в которых они осуществляются. Различают три основных типа машиностроительного производства: массовое, серийное и единичное. В некоторых случаях серийное производство подразделяют на крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное. Основными факторами, определяющими тип организации производства в цехе, на участке, являются номенклатура изделий, программа выпуска и трудоемкость изготовления деталей.

Тип действующего производства определяется коэффициентом закреп ления операций

где О – число различных операций за один месяц;

Р – число рабочих мест, на которых выполняются различные операции.

Для массового производства
. Для крупносерийного производства
, для среднесерийного
, для мелкосерийного
. Для единичного производства
не регламентируется.

При проектировании процессов изготовления изделий серийность производства определяется по коэффициенту серийности

, (1.2)

где –такт выпуска изделий;

– среднее штучное время по операциям.

Такт выпуска – интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, рассчитывается по формуле

, (1.3)

где – действительный годовой фонд времени работы оборудо­вания за одну смену в часах;

т – количество смен работы оборудования за сутки;

N – годовая программа выпуска изделий, шт.

Для нахождения t ш.ср . необходимо либо выполнить нормирование по укрупненным нормам, либо использовать данные по трудоемкости существующей на производстве аналогичной детали.

Среднее штучное время рассчитывается по формуле

, (1.4)

где t ш. i – штучное время i -й операции изготовления детали;

п – число основных операций в маршруте.

По значению К с , рассчитанному по формуле (1.2), можно принять решение о типе производства. При К с ≤ 1 – массовое производство, 1 < К с ≤ 10 – крупносерийное, 10 < К с ≤ 20 – среднесерийное, 20 < К с ≤ 50 – мелкосерийное, К с > 50 – единичное производство.

Серийность производства оказывает существенное влияние на технологическую подготовку выпуска изделий.

В машиностроении применяют два метода работы: поточный и непоточный. Поточное производство характеризуется расположением СТО в последовательности выполнения операций ТП и определенным интервалом выпуска изделий (такта выпуска). В общем случае условием организации потока является кратность времени выполнения каждой операции такту выпуска, т.е. t ш. i / τ в = К (К = 1,2,3,...). Приведение длительности операций к указанному условию называют синхронизацией.

Производительность труда, соответствующая выделенному производственному участку (линии, цеху), определяется ритмом выпуска. Ритм выпуска – количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемое в единицу времени. Обеспечение заданного ритма выпуска изделий при поточном методе работы в массовом и крупносерийном производстве является важнейшей задачей при проектировании ТП.

Организация производства по поточному методу обеспечивает повышение производительности труда, уменьшение производственного цикла и объема незавершенного производства, предусматривает применение высокопроизводительного оборудования и комплексной автоматизации изготовления деталей, включая термическую обработку, нанесение покрытий, мойку, контроль и т. п.

В серийном производстве заготовки перемещаются по рабочим местам партиями. Партией называют количество заготовок или деталей одного наименования и типоразмера, которые запускаются в производство или подаются на сборку.

Величина оптимальной партии рассчитывается по формуле

n = N К/Ф , (1.5)

где N – годовая программа с запчастями, шт;

К – число дней, на которые необходимо иметь запас деталей наскладе (2...10 дней);

Ф – число рабочих дней в году.

Станок, закончивший обработку партии заготовок переналаживают на другую операцию. Величина партии деталей зависит от номенклатуры изделий, от годовой программы, от срока заказа, длительности обработки и сборки, сложности, наличия материалов и других факторов. С учетом этих факторов расчетная величина партии может быть принята другой.

В серийном производстве для повышения загрузки оборудования применяют переменно-поточные (серийно-поточные) игрупповые линии. При переменно-поточной обработке за каждым станком линии закреплено выполнение нескольких операций для технологично и конструктивно однотипных деталей, которые обрабатывают попеременно. Приспособления переменно-поточных линий конструируют так, чтобы в них можно былоустанавливать всю закрепленную группу заготовок.

В групповых поточных линиях каждый станок выполняет операции разных технологических маршрутов. При переходе к обработке следующих деталей производится подналадка станка (смена цанги, фиксатора, сверла и т. п.), что дает возможность обрабатывать однотипные поверхности у группы заготовок.

Возможность использования поточного метода работы определяют ко эффициентом поточности К П – сопоставлением среднего штучного времени t ш.ср. для основных операций с тактом выпуска деталей τ в :

. (1.6)

При коэффициенте поточности К П > 0,6 принимают поточный метод работы.

Непоточный метод производства характеризуется изготовлением деталей партиями на каждой операции; обрабатывающее оборудование устанавливается в цехе группами по типам станков (токарные, фрезерные, шлифовальные и т. д.); изделия собирают на стационарных приспособлениях. При непоточном методе производства требуется создание заделов, что удлиняет цикл производства.

Цикл производства – это период времени от начала до конца выполнения какого-либо повторяющегося технологического или производственного процесса. Сокращение цикла производства уменьшает межоперационные заделы, незавершенное производство и оборотные фонды, а оборачиваемость вложенных в производство средств значительно повышается.

Понятие «серия» касается количества машин, которые запускаются в производство одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.

Важным принципом разработки технологического маршрута прохождения деталей по цехам завода служит принцип возможно большего сокращения технологического маршрута при наименьшем пробеге деталей между цехами.

Схема связей цехов завода средней величины показана на рис. 1.1 .

Как видно из схемы (рис. 1.1), по пути в сборочный цех заготовки и детали могут делать двойные пробеги между цехами. Проектируя последовательность обработки отдельных деталей внутри цеха, следует позаботиться о наименьшем пробеге деталей между операциями.

Структура механосборочного производства зависит от конструктивных и технологических особенностей изделий, типа производства и ряда других факторов. Изделия, выпускаемые заводами, распределяют по цехам по предметному, технологическому или смешанному признаку.

При организации цехов по предметному признаку за каждым из них закрепляют все детали определенного узла или изделия и их сборку. В этом случае все цеха являются механосборочными и включают механические и сборочные отделения (участки). При наличии нескольких механосборочных цехов, изготавливающих отдельные узлы, на заводе предусматривают цех общей сборки выпускаемых машин. Такая организация цехов характерна, как правило, для массового и крупносерийного типов производства.

При организации цехов по технологическому признаку детали разныхмашин и узлов группируют по сходному ТП. Такая форма организации характерна для единичного и серийного типов производства, так как здесь обычно не удается загрузить полностью оборудование деталями одного изделия. В цехах обрабатывают сходные детали независимо от того, к какому узлу или машине они относятся. Механообрабатывающее производство в этом случае разделяют на цехи по типу деталей и однородности ТП (например, цехи корпусных деталей, валов, зубчатых колес, метизов и т. д.). Сборочный цех выделяют в самостоятельный цех, в который поступают детали из различных цехов.

Организация цехов по смешанному признаку обычно встречается в серийном производстве при большой номенклатуре изделий. В этом случае для изготовления некоторых изделий цехи организуют по предметному признаку (например, цехи редукторов, электродвигателей, пылесосов и т. д.), а для остальной части изделий – по технологическому признаку.

Изготовление стандартных деталей обычно выделяют в отдельные цехи независимо от принятой схемы организации производства.

Унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства, сужению номенклатуры изделий и увеличению их выпуска, а это в свою очередь позволяет шире применять поточные методы и автоматизацию производства.

Введение
1.Машина как объект производства
2 Производственный процесс и его структура
3 Технологический процесс и его структура
4 Типы производства и их характеристика
Заключение
Список использованных источников

Введение

В основе производственного процесса лежит технологический процесс. Он включает в себя все операции обработки, связанные непосредственно с изменением формы, размеров и свойств изготовляемого изделия, выполняемые а определенной последовательности. Различают такие технологические процессы: обработка давлением, механическая обработка, термическая обработка, сборка и многие другие. На заводе технологические процессы и технологическую документацию разрабатывает отдел главного технолога. Правильно разработанные технологические процессы обеспечивают выполнение всех операций по изготовлению промышленной продукции с минимальными затратами материалов, труда и энергии.

Виды производств. Для этого типа производства характерно применение универсального оборудования, на котором обрабатываются разнообразные по форме и величине детали, универсальные приспособления и измерительный инструмент, значительное количество ручных работ, использование высококвалифицированных рабочих. Себестоимость деталей на таких заводах значительно выше, чем на заводах с иным характером производства, а производительность труда намного ниже. Типичными представителями такого типа производства являются заводы тяжелого машиностроения, турбинные, судостроительные, химического машиностроения и др. Кроме того, на современных машиностроительных заводах с массовым и серийным характером производства имеются экспериментальные цеха, где создаются новые образцы машин в одном или нескольких экземплярах, что характерно для индивидуального производства.

Серийное производство характеризуется выпуском определенных партий (серий) одинаковых изделий, которые повторяются через определенные промежутки времени, применением высокопроизводительного специального оборудования, приспособлений, оснастки и инструмента. В зависимости от размера партии (серии) выпускаемых изделий различают три типа серийного производства: крупносерийное, которое по своему характеру приближается к массовому, среднесерийное и мелкосерийное. Типичными представителями заводов серийного производства являются тепловозостроительные, станкостроительные и др. Массовое производство характеризуется выпуском большого количества одинаковых изделий (машин) на протяжении длительного времени, узкой специализацией рабочих мест, применением высокопроизводительного специального оборудования (автоматических линий, станков-автоматов и полуавтоматов, агрегатных станков), а также специальных оснастки, приспособлений и инструментов, широкой взаимозаменяемостью деталей.

К заводам этого типа относятся автомобиле- и тракторостроительные, завод поршней и др. Принципы поточного производства. В машиностроении различают две формы организации производства: поточное и непоточное. Характерной особенностью поточного производства является закрепление за рабочими местами выполнения определенных операций, расположение рабочих мест в технологической последовательности выполнения операций обработки. При этом до минимума сокращается время на передачу детали с одного рабочего места к другому. Поточная форма организации производства свойственна заводам серийного и массового производства. Пели за рабочими местами операции не закреплены и оборудование установлено независимо от технологической последовательности обработки, то это является характерными чертами непоточного производства.

Элементы технологического процесса

Всякий технологический процесс состоит из отдельных элементов. Такими элементами являются: операция, установка, позиция, переход, проход, рабочий прием. Под технологической операцией понимают часть технологического процесса обработки заготовки, выполняемую на одном рабочем месте (станке) одним инструментом (резцом, напильником и т. п.) одним или несколькими рабочими. В зависимости от объема выполняемой работы операции могут быть простыми и сложными. Сложную операцию можно разбить на отдельные составные части, называемые установками.

Таким образом, установка - это часть операции, которая выполняется на станке (рабочем месте) при неизменном креплении заготовки. Позиция представляет собой часть операции, которая выполняется при одном неизменном положении заготовки относительно инструмента (не считая перемещении, связанных с рабочими движениями заготовки или инструмента). Часть операции по обработке одной или одновременно нескольких поверхностей заготовки, которая выполняется при неизменных режиме станка и инструменте (или нескольких инструментах), называется переходом. Проходом называется часть перехода, при котором снимается один слой металла или другого материала. Рабочим приемом называется законченное действие рабочего при выполнении операции (закрепление или снятие заготовки, режущего инструмента и т. п.).

Многопозиционная обработка. Высокой производительности труда на машиностроительных заводах при механической обработке достигают благодаря широкому внедрению прогрессивных технологических процессов, применения специального высокопроизводительного оборудования, приспособлений и инструмента. В зависимости от тина производства и имеющегося оборудования обработку деталей можно выполнять двумя различными методами: на небольшом количестве различных станков и на сравнительно большом количестве станков, каждый из которых выполняет только одну определенную операцию. Обработка деталей по первому методу получила название метода концентрированных (укрупненных) операций, а по второму - метода дифференцированных (расчлененных) операций.

Отличительной чертой метода укрупненной обработки является объединение нескольких переходов в одной более сложной операции. Например, сокращение количества перестановок деталей на станке и выполнение заданной обработки за одну установку, одновременное сверление нескольких отверстий в различных плоскостях и т. п. Высшей степенью развития метода укрупнения операции является многопозиционная обработка деталей на автоматических поточных линиях и на агрегатных станках, что является характерным для массового и крупносерийного производства.

Однако метод укрупнения операций успешно применяется и в условиях единичного и мелкосерийного производства: при обработке тяжелых и крупных деталей, при наличии зажимных приспособлений, которые требуют при закреплении деталей больших физических усилий рабочего, при установке сложных заготовок, для правильности выверки которых требуется затрата большого количества времени и т. п. При этом требуется более высокая квалификация рабочих и предъявляются более высокие требования к рабочему месту. Совмещению нескольких операций на одном станке способствует применение многоместных приспособлений, много шпиндельных головок, комбинированных инструментов (комбинированных сверл, зенкеров и т. п.).

1.Машина как объект производства

Машиностроение является одной из ведущих отраслей народного хозяйства. Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные виды машин. Понятие о «машине» формировалось на протяжении многих столетий по мере развития науки и техники. С давних времен под машиной понимали устройство, предназначенное для действия в нем сил природы сообразно потребностям человека. В настоящее время понятие «машина» расширилось и трактуется с разных позиций и в различном смысле. Например, с точки зрения механики машина ­ это механизм или сочетание механизмов, выполняющих целесообразные движения для преобразования энергии, материалов или производства работ.

Появление электронно-вычислительных машин, стихийно причисленных к классу машин, вынудило рассматривать машину как устройство, выполняющее определенные целесообразные механические движения для преобразования энергии, материалов, производства работ или же для сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации. Все машины и различные механические устройства создавались с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека. С точки зрения технологии машиностроения машина может быть либо объектом, либо средством производства. Поэтому для технологии машиностроения понятие «машина» можно определить как систему, созданную трудом человека для качественного преобразования исходного продукта в полезную для человека продукцию. Процесс преобразования может вестись механическим, физическим, химическим путем как каждым в отдельности, так и в сочетаниях. В зависимости от области использования и функционального назначения различают энергетические, производственные и информационные машины.

В энергетических машинах один вид энергии превращается в другой. Такие машины обычно называют двигателями. Гидравлические турбины, двигатель внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины относят к так называемым тепловым двигателям. Электрические двигатели постоянного и переменного тока составляют группу электрических машин. Число типов производственных машин достаточно велико. Это объясняется разнообразием производственных процессов, выполняемых этими машинами. Различают строительные, грузоподъемные, землеройные, транспортные и другие машины. Самую большую группу составляют технологические или рабочие машины. К ним можно отнести, например, металлорежущие станки, текстильные и бумагоделательные машины, полиграфическое оборудование и др. Для технологических машин характерны периодически повторяющиеся перемещения их рабочих органов, которые непосредственно выполняют производственные операции. К рабочим органам машины необходимо непрерывно подводить механическую энергию. При этом двигатель (чаще всего электрический) и рабочие органы машины соединяются с помощью специальных устройств, называемых механизмами. Механизмы являются составной частью как энергетических, так и производственных машин.

В современных энергетических машинах используют простые виды движений (вращательные, возвратно-поступательные), поэтому в них применяется небольшое число типов механизмов. Наоборот, число типов механизмов, используемых в современных производственных машинах, достаточно велико. Это объясняется большим разнообразием типов движений их рабочих органов. Машина-двигатель, передаточный механизм и исполнительная машина, спроектированные как одно целое и установленные на общей раме или фундаменте, представляют собой машинный агрегат. Огромное значение для развития всех отраслей современного производства имеет все более широкое внедрение методов автоматического контроля производственных процессов. Устройства, используемые для этой цели, называют приборами. Отдельной группой устройств, изменяющих состояние предмета труда без непосредственного участия рабочего, являются аппараты.

В аппаратах происходят различные химические, тепловые, электрические и другие процессы, необходимые для обработки или изменения свойств обрабатываемых деталей. Рабочие устройства аппаратов, как правило, неподвижны. Иногда аппараты включают устройства для транспортирования обрабатываемых объектов (транспортеры термических печей, различные загрузочные и дозирующие устройства и др.). Группу информационных машин составляют вычислительные, измерительные, контрольно-управляющие и др. Энергетические и информационные машины изучаются в специальных курсах соответствующих специальностей. Машины, механизмы, отдельные узлы и детали в процессе производства их на машиностроительном предприятии являются изделиями. Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на данном предприятии.

Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и отдельные детали, если они являются продуктом конечной стадии данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для завода редукторов – редуктор, для завода поршней – поршень и т.п. Изделия могут быть неспецифицированными (не имеющими составных частей) и специфицированными (состоящими из двух и более частей). Деталь ­ это изделие, изготавливаемое из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Характерным признаком детали является отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединений. Деталь представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей, выполняющих различные функции при эксплуатации машины. Детали машин различного функционального назначения отличаются формой, размерами, материалом и др. Вместе с тем независимо от функционального назначения детали машин имеют общее свойство производственного характера ­ они являются продуктом производства, формирующего их из исходных заготовок и материалов.

Кроме отдельных машин и их частей объектами производства машиностроительных предприятий могут быть комплексы и комплекты изделий. Комплексом называют два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, например: бурильная установка, автоматическая линия, цех-автомат и т.п. Комплект ­ это два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей, комплект измерительной аппаратуры и т.п. Группу составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части, называют сборочным комплектом. Изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, которое выпускается предприятием-изготовителем, называют комплектующим изделием. Для моторного завода комплектующими изделиями могут быть, например, стартеры, генераторы, прерыватели-распределители и др. Одной из важнейших характеристик выпускаемой продукции является ее качество. При этом в соответствии с ГОСТ 15467­79 под качеством промышленной продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Качество продукции фиксируется на определенный период времени с помощью различных нормативных документов, главным образом стандартов, и изменяется при появлении более прогрессивных технологий. Качество продукции относится к числу важнейших показателей производственно-хозяйственной деятельности промышленного предприятия. Именно качество продукции обусловливает финансовую и экономическую устойчивость предприятия, темпы научно-технического прогресса, экономию материальных и трудовых ресурсов. Во всех странах мира выпуск продукции высокого качества рассматривается как одно из важнейших условий развития национальной экономики. Снижение качества приводит к уменьшению объема продаж, прибыли и рентабельности, к снижению экспорта и другим нежелательным последствиям.

2. Производственный процесс и его структура

Промышленное производство является наиболее крупной и ведущей областью сферы материального производства. Оно представляет собой систему взаимосвязанных отраслей, занятых добычей и переработкой промышленного и сельскохозяйственного сырья в готовую продукцию, необходимую для общественного производства и личного потребления. Машиностроительное производство основано на преимущественном применении при выпуске продукции методов технологии машиностроения. Основной продукцией машиностроения являются металлорежущие станки, автомобили, тракторы, сельскохозяйственные машины, оборонная продукция, оборудование для энергетики, строительная техника и другие виды машин и механизмов. Машиностроительное производство в целом представляет собой множество организационно и экономически самостоятельных производственных единиц, называемых предприятиями машиностроения. Машиностроительное предприятие является сложноорганизованной, целенаправленной системой, объединяющей людей и орудия производства для обеспечения выпуска изделий.

Процесс изготовления машин и механизмов на машиностроительном предприятии состоит из комплекса работ, в результате которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в готовое изделие. Отдельные виды исходных материалов, деталей и узлов (подшипники, электродвигатели, гидроавтоматика, резинотехнические изделия и др.) машиностроительный завод может получать в качестве комплектующих изделий от других промышленных предприятий. Совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления или ремонта изделий на данном предприятии, называют производственным процессом. Производственный процесс современных машиностроительных предприятий представляет собой единый взаимосвязанный комплекс работ, охватывающих подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест, процессы получения исходных заготовок и готовых деталей, процессы сборки, испытания, технического контроля, хранения, транспортировки, упаковки и сбыта готовой продукции, а также другие виды работ, связанные с выпуском продукции. В зависимости от значения и роли в изготовлении продукции различают основные, вспомогательные и обслуживающие производственные процессы. Основной процесс обеспечивает производство товарной продукции. Он непосредственно связан с изготовлением деталей и сборкой из них машин и механизмов. В ходе основных производственных процессов сырье и материалы превращаются в готовую продукцию заданного качества. К основному производству относятся, например, обработка заготовок на металлорежущих станках, химическая и химико-термическая обработка, ковка, штамповка, сварка, сборка и др.

Вспомогательные процессы обеспечивают стабильную и ритмичную работу основного процесса и заняты изготовлением продукции и оказанием услуг, необходимых основному производству. К этим работам относят, например, изготовление металлорежущих инструментов и технологической оснастки, наладка и ремонт оборудования, изготовление контрольно-измерительных инструментов, заточка инструмента, обеспечение предприятия электрической и тепловой энергией, сжатым воздухом, углекислым газом, кислородом, ацетиленом и другие виды работ. Изделия основного производства предназначены для реализации по договорам и на свободном рынке, а изделия вспомогательного производства используются только внутри предприятия-изготовителя. Обслуживающие процессы должны обеспечивать бесперебойную и ритмичную работу всех подразделений предприятия. К ним относятся меж­ и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные работы, складирование и хранение сырья, материалов, комплектующих изделий, уборка цехов и территории предприятия. Сюда можно отнести также заводские лаборатории, лечебные учреждения, столовые и др.

В зависимости от технической оснащенности, т.е. в зависимости от участия рабочего производственные процессы подразделяются на ручные, ручные механизированные, машинно-ручные, машинные, автоматизированные и аппаратурные. В случае ручных процессов воздействие на предмет труда осуществляется рабочим с помощью каких-либо инструментов, но без применения любых источников энергии. Это, например, заворачивание гайки ключом, сверление отверстия ручной дрелью.

Ручные механизированные процессы характеризуются тем, что технологические операции выполняются рабочим с помощью ручных механизированных орудий труда, т.е, с использованием каких-либо источников энергии, например, сверление отверстий электродрелью, зачистка литья переносным наждачным кругом и т.п. К машинно-ручным относятся процессы, когда воздействие на предмет труда производится с помощью машины или механизма, но при обязательном участии рабочего, например, сверление отверстия на сверлильном станке с ручной подачей.

Машинные процессы осуществляются на машинах, станках и других видах технологического оборудования без непосредственного участия рабочего, а роль рабочего при этом заключается в обеспечении машины материалом, снятии готовой продукции, пуске и остановке оборудования и пр.

Автоматизированные производственные процессы выполняются на станках-автоматах, автоматизированных поточных линиях и других видах автоматизированного оборудования, а роль рабочего в этом случае сводится к контролю за ходом процесса и выполнению пуско-наладочных работ. Аппаратурные процессы имеют место тогда, когда воздействие на предмет труда происходит каким-либо видом энергии ­ тепловой, химической, электрической. К этим видам процессов можно отнести, например, металлургические процессы, термическую и химико-термическую обработку, приготовление пара, сушку, различные химические процессы. Рабочие в этом случае наблюдают за работой аппаратов и при необходимости вмешиваются в ход протекающих в них процессов. В зависимости от стадии изготовления, т.е. от места в процессе изготовления изделия, различают заготовительные, обрабатывающие и сборочные производственные процессы. Заготовительные процессы превращают сырье и материалы в исходные заготовки, по форме и размерам приближающиеся к готовым деталям.

В машиностроении это, например, литейные, кузнечно-штамповочные цехи, цехи по первичной обработке проката. Обрабатывающими являются процессы, в ходе которых заготовки превращаются в готовые детали, форма, размеры и свойства которых заданы конструктором на чертеже. К этой фазе относятся обработка заготовок на металлорежущих станках, термическая и химико-термическая обработка, гальванические, окрасочные и другие работы. Сборка узлов, агрегатов и отдельных деталей в готовые изделия производится в отдельных цехах или на отдельных участках цехов. Кроме того, в производственном процессе предусматриваются контроль качества, регулирование и испытание изготовленной продукции, т.е. проверка тех параметров, которые и определяют ее качество, назначение и применение.

Производственную деятельность завода осуществляют входящие в его состав цехи, участки, различные службы и подразделения, в которых изготовляется, проходит контрольные проверки и испытания основная продукция, комплектующие изделия, материалы и полуфабрикаты, запасные части для обслуживания изделий и ремонта их в процессе эксплуатации. Цех является основной производственной единицей машиностроительного предприятия. При этом по ГОСТ 14.004­83 под цехом понимают совокупность производственных участков. Цех характеризуется выполнением работ технологически однородного вида, наличием определенного типажа технологического оборудования и определенных видов профессий рабочих. Например, в механических цехах производят обработку деталей машин резанием на металлорежущих станках, профессии рабочих ­ токари, фрезеровщики, сверловщики, расточники и др.

Цех является обособленным в административном отношении звеном, выполняющим определенную часть общего производственного процесса изготовления продукции. Цехи осуществляют свою деятельность на принципах хозяйственного расчета. Производственный участок ­ это группа рабочих мест, организованных по предметному, технологическому или предметно-технологическому принципам. В зависимости от выполняемых функций и роли в изготовлении продукции цехи, как правило, подразделяются на производственные, вспомогательные и обслуживающие. Кроме того, почти на каждом машиностроительном предприятии имеются подразделения, занимающиеся повышением производственной квалификации рабочих, инженерно-технических работников, специалистов. Состав цехов и служб предприятия с указанием связей между ними называют его производственной структурой.

Особую роль в производственной структуре предприятия играют конструкторские бюро, научно-исследовательские и испытательные станции, В них разрабатываются конструкции новых изделий, новые технологические процессы, проводятся экспериментальные исследования и опытно-конструкторские работы, проводится доработка конструкции изделия и т.п. Производственная структура цеха определяется главным образом конструктивными и технологическими особенностями продукции цеха, объемом выпуска продукции, формой специализации цеха и его кооперированием с другими цехами. Основными элементами производственной структуры цеха являются участки и линии, обеспечивающие изготовление деталей и сборку узлов и изделий, составляющих производственную программу цеха и завода. Кроме основных производственных участков и линий в состав цехов входят также вспомогательные отделения и службы, обеспечивающие функционирование производственных участков. Это, например, отделения и участки по восстановлению режущего инструмента, его ремонта, цеховая ремонтная база по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, сбора и переработки стружки, контрольные и испытательные отделения и др. Основные производственные участки могут создаваться по принципу технологической и предметной специализации.

На участках, организованных по принципу технологической специализации, выполняют технологические операции определенного вида. Например, в механическом цехе могут быть организованы токарный, фрезерный, шлифовальный, слесарный и другие участки, в сборочном ­ участки узловой и окончательной сборки изделий, испытаний их частей и систем, контрольно-испытательные станции и др. На участках, организованных по принципу предметной специализации, осуществляют не отдельные виды операций, а технологические процессы в целом, вследствие чего получают законченную продукцию для данного участка. Например, выделяют участок по обработке корпусных деталей, валов, зубчатых и червячных колес, метизов и т.п. В некоторых случаях за цехом или участком закрепляют технологический процесс изготовления отдельного изделия или какой-либо ограниченной номенклатуры изделий, например, цехи редукторов, муфт, коробок передач и т.п. В этом случае детали и узлы распределяют по отдельным цехам или участкам цехов в зависимости от их массы, сложности, функционального назначения или других признаков. Установка и расположение оборудования на таких участках осуществляется по ходу технологического процесса изготовления определенных деталей или готовых изделий.

Машиностроительные предприятия в зависимости от степени их технологической специализации подразделяются на два вида.

1. Предприятия, полностью охватывающие все стадии процесса изготовления изделия. В состав такого предприятия входят основные предприятия по всем стадиям производственного процесса, начиная от заготовительных до сборочных включительно.

2. Предприятия, не полностью охватывающие все стадии изготовления изделия. В производственной структуре такого предприятия отсутствуют некоторые цехи, относящиеся к той или иной стадии основного производственного процесса. Такое предприятие может иметь только основные заготовительные цехи, выпускающие отливки, поковки или штамповки, поставляемые в порядке кооперации другим машиностроительным предприятиям; или же только сборочные цехи, выполняющие сборку изделий из деталей, узлов, поставляемых в порядке кооперации другими предприятиями; или только механообрабатывающие цехи, которые из заготовок, получаемых от других предприятий, изготовляют детали или узлы и передают их для окончательной сборки и испытания другим машиностроительным предприятиям.

Предприятия с неполной производственной структурой имеют обычно более высокой уровень технологической специализации, чем предприятия с полной производственной структурой. Рационально организованный технологический процесс изготовления изделия должен обеспечивать заданное качество продукции и производительность труда, а также ритмичность работы, стабильность качества во времени и выпуск продукции в требуемом объеме. При решении вопросов развития производства, его технического перевооружения и реконструкции особенно важно правильно определить наиболее перспективные объекты производства, потребность рынка в этих объектах как в ближайшее время, так и на длительную перспективу. Вся научно-техническая, производственная и сбытовая деятельность предприятия должна быть направлена на выпуск конкурентоспособных и пользующихся спросом изделий, в том числе и на мировом рынке.

3. Технологический процесс и его структура

Важнейшим элементом производственного процесса является технологический процесс. Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и последующему определению состояния предмета труда. Под изменением состояния предмета труда понимают изменение его физических, механических, химических свойств, геометрических размеров, внешнего вида. В зависимости от содержания различают технологические процессы получения заготовок, изготовления деталей, сборки отдельных узлов и машины в целом, окраски машины и др. Последующее определение состояния предмета труда означает последовательный контроль производственного «изменения» предмета производства.

По последовательности выполнения различают технологические процессы изготовления исходных заготовок, их обработки и сборки изделий. В технологическом процессе изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин путем литья, обработки давлением, резки сортового проката, а также комбинированными методами. В результате технологического процесса обработки в определенной последовательности происходит непосредственное изменение состояния обрабатываемой заготовки, т.е. изменение ее размеров, формы или физико-механических свойств. При этом под обработкой понимают действие, направленное на изменение свойств предмета труда при выполнении технологического процесса.

К отдельным видам обработки можно отнести, например, обработку резанием, обработку давлением, термическую обработку, поверхностное упрочнение деталей и др. Совокупность значений параметров технологического процесса в определенном интервале времени называется технологическим режимом. При обработке резанием, например, параметрами технологического режима являются скорость резания, глубина резания и подача; при термической обработке ­ скорость нагрева, температура нагрева, длительность выдержки и скорость последующего охлаждения. Технологический процесс может осуществляться при наличии соответствующих орудий производства, называемых средствами технологического оснащения. При этом к технологическому оснащению относят технологическое оборудование и технологическую оснастку.

Технологическим оборудованием называют средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. К технологическому оборудованию можно отнести, например, литейные машины, металлорежущие станки, нагревательные печи, гальванические ванны, ковочные молоты, испытательные стенды и т.д. Технологической оснасткой называют средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. К технологической оснастке относят режущий инструмент, штампы, приспособления, измерительные средства, модели, литейные формы и др.

Степень прогрессивности технологического процесса можно оценить качественными и количественными показателями. Качественный показатель прогрессивности технологического процесса характеризует его основную идею, технический метод реализации этой идеи, а также степень приближения реального технологического процесса к такой его модели, которая может быть разработана с учетом последних достижений науки и техники. С количественной стороны прогрессивность технологического процесса можно оценить системой показателей, основными из которых по ГОСТ 27782­88 являются коэффициент использования материала, расходный коэффициент, коэффициент раскроя материала. Коэффициент использования материала характеризует степень полезного расхода материала на производство изделия. Расходный коэффициент ­ это показатель, обратный коэффициенту использования материала. Коэффициент раскроя материала характеризует степень использования массы (площади, длины, объема) исходного материала при раскрое по отношению к массе (площади, длине, объему) всех видов полученных заготовок или деталей. Максимально допустимое плановое количество материала на изготовление изделия при установленном качестве и условиях производства составляет норму расхода материала на изделие.

В составе нормы расхода следует учитывать массу изделия (полезный расход материала), технологические отходы и потери материала. Отходы могут быть использованы в качестве исходного материала для производства других изделий или реализованы в качестве вторичного сырья. Потери материала характеризуют количество безвозвратно теряемого материала в процессе изготовления изделия. Массу технологических отходов и потерь материала регламентируют в технологической документации.

Ранее отмечалось, что производство машин на машиностроительных предприятиях осуществляется в результате выполнения комплекса взаимосвязанных технологических процессов, являющихся частями общего производственного процесса предприятия. Для выполнения технологического процесса создается рабочее место, представляющее собой участок производственной площади цеха, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой. Рабочее место является элементарной единицей структуры предприятия, где размещены исполнители работы, обслуживаемое технологическое оборудование, часть конвейера, устройства для хранения заготовок и изделий, изготовленных на данном рабочем месте, а на ограниченное время ­ технологическая оснастка и предметы труда. Т

ехнологический процесс обычно расчленяется на части, называемые операциями. Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми объектами производства. Так при обработке на станках операция включает все действия рабочего по управлению станком, а также автоматические движения станка, связанные с процессом обработки заготовки до момента снятия ее со станка и перехода к обработке другой заготовки. Число операций в технологическом процессе зависит от сложности конструкции детали или собираемого изделия и может изменяться в достаточно широких пределах.

К отдельным операциям обработки можно отнести, например, сверление, точение, фрезерование, развертывание, нарезание резьбы метчиком и др. Как видно, операция характеризуется неизменностью рабочего места, технологического оборудования, предмета труда и исполнителя. При изменении одного из этих условий имеет место новая операция. Однако изменение рабочего места не всегда является критерием законченности операции. Например, обработка на двух сверлильных станках-дублерах, где необходимо постоянное присутствие по одному рабочему возле каждого станка, означает наличие двух рабочих мест, но выполнение одной и той же операции, если на этих станках выполняется одна и та же обработка с одинаковой наладкой оборудования. В случае если черновая обработка детали, например, выполняется одним рабочим на одном станке, а чистовая – другим рабочим на другом станке, то здесь выполняется две операции. Если же и черновая и чистовая обработка выполняется на одном станке, то это будет одна операция. Точение вала, выполняемое последовательно сначала на одном конце, а затем после переустановки его в центрах ­ на другом, является одной операцией.

Следует заметить, что переход к обработке другой заготовки не означает начало новой операции. Заготовка может быть из одной партии с предыдущей. В этом случае операция одна и та же, но повторяется столько раз, сколько заготовок в партии. Поэтому основным критерием другой операции является переналадка станка, т.е. законченность процесса обработки. Необходимость деления технологического процесса на операции обусловлена в основном двумя факторами. Обычно обработать заготовку со всех сторон на одном рабочем месте невозможно. Кроме того, при построении технологического процесса по принципу дифференциации возникает необходимость разделения предварительной и окончательной механической обработки заготовки, поскольку между ними должна быть проведена термическая обработка. С другой стороны по экономическим соображениям нецелесообразно, например, создавать специальный и дорогостоящий станок, позволяющий совмещать на одном рабочем месте проведение многих способов механической обработки. В крупносерийном и массовом производстве при сборке большого числа одинаковых изделий расчленение сборочного процесса на отдельные операции и закрепление каждой из них за отдельным рабочим местом обусловливают узкую специализацию рабочих в выполнении операций, что обеспечивает более высокую производительность труда и позволяет использовать рабочих сравнительно невысокой квалификации.

Содержание операции определяется многими факторами и, прежде всего, факторами организационного и экономического характера. Диапазон работ, входящих в состав операции, может быть достаточно широк. Операцию может составлять обработка всего лишь одной поверхности на отдельном станке. Например, фрезерование шпоночной канавки на вертикально-фрезерном станке. Изготовление сложной корпусной детали на автоматической линии, состоящей из нескольких десятков станков и имеющей единую систему управления, является также операцией. Технологическая операция является основным элементом производственного планирования и учета. По операциям определяют трудоемкость процесса, необходимое оборудование, инструмент, приспособления, квалификацию рабочих. На каждую операцию составляется вся плановая, учетная и технологическая документация.

Операции, входящие в состав технологического процесса, выполняют в определенной последовательности. Содержание, состав и последовательность выполнения операций определяют структуру технологического процесса. Последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта называют технологическим маршрутом. Структура операции предполагает расчленение ее на составные элементы ­ установы, позиции и переходы. Для обработки заготовки ее необходимо установить и закрепить в приспособлении, на столе станка или другом виде оборудования. При сборке то же самое следует проделать с деталью, к которой должны быть присоединены другие детали. Установ ­ часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. При каждом повторном снятии заготовки и последующем ее закреплении на станке или же при повороте заготовки на какой-либо угол для обработки новой поверхности имеет место новый установ.

В зависимости от конструктивных особенностей изделия и содержания операции она может быть выполнена либо с одного, либо с нескольких установов. В технологической документации установы обозначаются буквами А, Б, В и т.д. Например, при обработке вала на фрезерно-центровальном станке фрезерование торцов вала с двух сторон и их зацентровку выполняют последовательно за один установ заготовки. Полная обработка заготовки вала на токарно-винторезном станке может быть осуществлена только с двух установов заготовки в центрах, так как после обработки заготовки с одной стороны (установ А) ее необходимо открепить, установить в новом положении (установ Б) для обработки с другой стороны. В случае поворота заготовки без снятия ее со станка необходимо указывать угол поворота: 45°, 60° и т.д.

Установленная и закрепленная заготовка в случае необходимости может изменять свое положение на станке относительно инструмента или рабочих органов станка под воздействием устройств линейных перемещений или поворотных устройств, занимая новую позицию. Позицией называется каждое отдельное фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции. При обработке заготовки, например, на токарно-револьверном станке позицией будет каждое новое положение револьверной головки.

При обработке на многошпиндельных автоматах и полуавтоматах неизменно закрепленная заготовка занимает различные позиции относительно станка путем вращения стола, последовательно подводящего заготовку к разным инструментам. Технологический переход ­ законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке. Технологический переход, таким образом, характеризует постоянство применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, а также неизменность технологического режима. Например, технологическими переходами будут являться получение отверстия в заготовке при обработке спиральным сверлом, получение плоской поверхности детали фрезерованием и т.п. Последовательная обработка одного и того же отверстия в корпусе редуктора расточным резцом, зенкером и разверткой будет состоять соответственно из трех технологических переходов, поскольку при обработке каждым инструментом образуется новая поверхность.

В токарной операции, выполняются два технологических перехода. Такие переходы называют простыми, или элементарными. Совокупность переходов, когда в работе одновременно участвуют несколько инструментов, называют совмещенным переходом. При этом все инструменты работают с одинаковой подачей и при одинаковой частоте вращения заготовки. В случае, когда происходит изменение последовательно обрабатываемых поверхностей одним инструментом с изменением режимов резания (скорости при обработке на гидрокопировальных станках или скорости и подачи на станках с ЧПУ) при одном рабочем ходе инструмента, имеет место сложный переход. Технологические переходы при этом могут выполняться последовательно или параллельно-последовательно. При обработке заготовок на станках с ЧПУ несколько поверхностей могут последовательно обрабатываться одним инструментом (например, подрезным резцом) при его движении по траектории, задаваемой управляющей программой. В этом случае говорят, что указанная совокупность поверхностей обрабатывается в результате выполнения инструментального перехода.

Примерами технологических переходов в сборочных процессах могут служить работы, связанные с соединением отдельных деталей машины: приданием им требуемого относительного положения, проверкой достигнутого положения и его фиксацией с помощью крепежных деталей. При этом постановку каждой крепежной детали (например, винта, болта или гайки) следует рассматривать как отдельный технологический переход, а одновременное закручивание нескольких гаек с помощью многошпиндельного гайковерта ­ как совмещение технологических переходов. Технологическая операция в зависимости от организации технологического процесса может быть осуществлена на основе концентрации или дифференциации технологических переходов. При концентрации переходов структура операции включает максимально возможное при заданных условиях количество технологических переходов. Такая организация операции сокращает количество операций в технологическом процессе. В предельном случае технологический процесс может состоять лишь из одной технологической операции, включающей все переходы, необходимые для изготовления детали. При дифференциации переходов стремятся к уменьшению количества переходов, входящих в технологическую операцию.

Пределом дифференциации является такое построение технологического процесса, когда в состав каждой операции входит лишь один технологический переход. Характерной особенностью технологического перехода в любых процессах (кроме аппаратурных) является возможность его обособления на отдельном рабочем месте, т.е. выделение его в виде самостоятельной операции. В случае однопереходной операции понятие операции может совпадать с понятием перехода. При организации процесса обработки по принципу дифференциации построения операции (а не перехода) технологический процесс расчленяется на одно-, двух-переходные операции, подчиняющиеся по продолжительности такту выпуска. Если операции (например, зубофрезерная, шлицефрезерная) по длительности выходят за пределы такта выпуска, то ставят станки-дублеры. Следовательно, пределом дифференциации служит такт выпуска. Принцип концентрации операций подразделяется на принцип параллельной концентрации и последовательной. И в том и в другом случае в одной операции концентрируется большое количество технологических переходов, но они распределяются по позициям таким образом, чтобы время обработки на каждой операции было примерно равно или было меньше такта выпуска.

По наибольшему времени по позициям будет определяться норма времени на операцию. По принципу последовательной концентрации все переходы выполняются последовательно, а время обработки определяется суммарным временем по всем переходам. Технологический переход при обработке резанием может состоять из нескольких рабочих ходов. Под рабочим ходом понимают законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки. Количество рабочих ходов, выполняемых в одном технологическом переходе, выбирают, исходя из обеспечения оптимальных условий обработки, например уменьшения глубины резания при съеме значительных слоев материала. Примером рабочего хода на токарном станке является снятие резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном ­ снятие одного слоя металла по всей поверхности, на сверлильном ­ сверление отверстия на заданную глубину. Рабочие ходы имеют место в тех случаях, когда величина припуска превышает возможную глубину резания и его приходится снимать за несколько рабочих ходов. При повторении одной и той же работы, например, сверление четырех одинаковых отверстий последовательно, имеет место один технологический переход, выполняемый за 4 рабочих хода; если же эти отверстия выполняются одновременно, то имеет место 4 совмещенных рабочих хода и один технологический переход. В состав операции входят также элементы, связанные с выполнением вспомогательных движений и необходимые для осуществления технологического процесса. К ним относятся вспомогательные переходы и приемы. Вспомогательный переход ­ законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров или свойств поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода.

К вспомогательным переходам относятся, например, закрепление заготовки на станке или в приспособлении, смена инструмента, перемещение инструмента между позициями и др. Для сборочных процессов вспомогательными могут считаться переходы по установке базирующей детали на сборочном стенде или в приспособлении на конвейере, перемещение к ней присоединяемых деталей и др. Для выполнения технологической операции необходимы также вспомогательные ходы и приемы. Вспомогательный ход ­ законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для подготовки рабочего хода. Под приемом понимают законченную совокупность действий рабочего, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, вспомогательный переход «установить заготовку в приспособлении» состоит из следующих приемов: взять заготовку из тары, установить в приспособление, закрепить. Вспомогательные ходы и приемы учитываются при изучении затрат вспомогательного времени на выполнение операции. Любой технологический процесс протекает во времени. Интервал календарного времени от начала до конца какой-либо периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготовляемых или ремонтируемых изделий называется циклом технологической операции.

Подготовку технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению технологической операции называют наладкой. К наладке относятся установка приспособления, переключение скорости или подачи, настройка заданной температуры и т.д. Дополнительную регулировку технологического оборудования и (или) оснастки в процессе работы для восстановления достигнутых при наладке значений параметров называют подналадкой.

4. Типы производства и их характеристика

Машиностроительное производство характеризуется объемом выпуска, программой выпуска продукции, тактом выпуска. Объем выпуска продукции ­ это количество изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени (месяц, квартал, год). Объем выпуска в значительной степени определяет принципы построения технологического процесса. Установленный для данного предприятия перечень изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и сроков выполнения по каждому наименованию на планируемый период времени называется программой выпуска продукции.

Тактом выпуска называется интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенных наименования, типоразмера и исполнения. Такт выпуска t, мин/шт., определяется по формуле t = 60 Фд/ N, где Фд ­ действительный фонд времени в планируемом периоде (месяц, сутки, смена), ч; N ­ производственная программа на этот же период, шт. Действительный фонд времени работы оборудования отличается от номинального (календарного) фонда времени, поскольку учитывает потери времени на ремонт оборудования. Действительный фонд работы оборудования в зависимости от его сложности и количества выходных и праздничных дней при 40­часовой рабочей неделе и при работе в две смены в машиностроительном производстве составляет от 3911 до 4029…4070 часов. Фонд времени рабочего при этом около 1820 ч.

В зависимости от производственных мощностей и возможностей сбыта продукции изделия на предприятии изготовляют в различных количествах ­ от единичных экземпляров, до сотен и тысяч штук. При этом все изделия, изготовленные по конструкторской и технологической документации без ее изменения, называются серией изделия. В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое. Каждому из этих типов присущи свои характерные особенности в организации труда и в структуре производственного и технологического процессов. Тип производства является классификационной категорией производства, выделяемой по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. В отличие от типа производства вид производства выделяется по признаку применяемого метода изготовления изделия. Примерами видов производства являются литейное, сварочное, механосборочное и др. Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций Кз.о., представляющий собой отношение числа всех различных технологических операций ΣО, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест ΣР: Кз.о. = ΣО/ΣР С расширением номенклатуры выпускаемых изделий и уменьшением их количества значение этого коэффициента увеличивается.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается. При этом технологический процесс изготовления изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. По единичному типу производства выпускаются, например, крупные гидротурбины, прокатные станы, оборудование для химических и металлургических заводов, уникальные металлорежущие станки, опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения, ремонтные цеха и участки и др.

Технология единичного производства характеризуется применением универсального металлорежущего оборудования, которое располагается в цехах обычно по групповому признаку, т.е. с разбивкой на участки токарных, фрезерных, шлифовальных станков и т.д. Обработку ведут стандартным режущим, а контроль ­ универсальным измерительным инструментом. Характерным признаком единичного производства является концентрация на рабочих местах разнообразных операций. При этом на одном станке часто производится полная обработка заготовок разнообразных конструкций и из различных материалов. Ввиду необходимости частой перенастройки и наладки станка на выполнение новой операции доля основного (технологического) времени в общей структуре нормы времени на обработку сравнительно невелика.

Отличительные особенности единичного производства обусловливают относительно низкую производительность труда и высокую себестоимость выпускаемых изделий. Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве одноименные или однотипные по конструкции изделия изготовляют по отработанным на технологичность чертежам. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа, выпускаемые в значительных количествах. К этой продукции можно отнести, например, металлорежущие станки, двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пищевой промышленности и др. Серийное производство является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении.

В серийном производстве наряду с универсальным широко используется и специальное оборудование, автоматы и полуавтоматы, станки с ЧПУ, специальный режущий инструмент, специальные измерительные приборы и приспособления. В серийном производстве средняя квалификация рабочих обычно ниже, чем в единичном производстве. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Такое подразделение является достаточно условным для различных отраслей машиностроения, так как при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным типам. Условной границей между разновидностями серийного производства по ГОСТ 3.1108­74 является величина коэффициента закрепления операций Кз.о.: для мелкосерийного производства 20 < Кз.о.< 40, для среднесерийного ­ 10 < Кз.о.< 20, а для крупносерийного ­ 1 < Кз.о.< 10.

В мелкосерийном производстве, близком к единичному, оборудование располагается преимущественно по типам станков ­ участок токарных станков, участок фрезерных станков и т.д. Станки могут располагаться и по ходу технологического процесса, если обработка ведется по групповому технологическому процессу. Применяют главным образом универсальные средства технологического оснащения. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц. При этом производственной партией принято называть предметы труда одного наименования и типоразмера, запускаемые в обработку в течение определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию. В среднесерийном производстве, обычно называемом серийным, оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования обычно закрепляют несколько технологических операций, при этом возникает необходимость переналадки оборудования. Размер производственной партии составляет от нескольких десятков до сотен деталей.

В крупносерийном производстве, близком к массовому, оборудование, как правило, располагается в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового процесса обработки. При недостаточно большой программе выпуска изделий целесообразно обрабатывать заготовки партиями, с последовательным выполнением операций, т.е. после обработки всех заготовок партии на одной операции производят обработку этой партии на следующей операции. Заготовки после окончания обработки на одном станке транспортируют целой партией или по частям к другому, при этом в качестве транспортных средств используют рольганги, подвесные цепные конвейеры или роботы. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках, в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций. В крупносерийном производстве используются, как правило, специальные приспособления и специальный режущий инструмент. В качестве измерительного инструмента широко используют предельные калибры (скобы, пробки, резьбовые кольца и резьбовые пробки) и шаблоны, позволяющие определять годность обработанных деталей и производить разбивку их на размерные группы в зависимости от величины поля допуска.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучше используется оборудование, ниже припуски, выше режимы резания, более высокая специализация рабочих мест, значительно сокращаются цикл производства, межоперационные заделы и незавершенное производство, более высокий уровень автоматизации производства, повышается производительность труда, резко снижается трудоемкость и себестоимость изделий, упрощается управление производством и организация труда. При этом под заделом понимают производственный запас заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса. Этот тип производства является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении. Около 80 % продукции машиностроения выпускается серийно. Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.

Детали, как правило, изготовляются из заготовок, производство которых ведется централизованно. Централизованным способом осуществляется производство нестандартного оборудования и технологической оснастки. Поставляют их своим потребителям цехи, являющиеся самостоятельной структурной единицей. Массовое производство экономически целесообразно при выпуске достаточно большого количества изделий, когда все материальные и трудовые затраты, связанные с переходом на массовое производство, достаточно быстро окупаются и себестоимость изделия ниже, чем при серийном производстве. Продукция массового производства ­ это изделия узкой номенклатуры, унифицированного или стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю. К этой продукции можно отнести, например, многие марки легковых автомобилей, мотоциклов, швейных машин, велосипедов и т.д.

В массовом производстве применяют высокопроизводительное технологическое оборудование ­ специальные, специализированные и агрегатные станки, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, автоматические линии. Широко применяется многолезвийный и наборный специальный режущий инструмент, предельные калибры, быстродействующие контрольные приспособления и приборы. Массовое производство характеризуется также установившимся объемом производства, что при значительной программе выпуска продукции обеспечивает возможность закрепления операций за определенным оборудованием. При этом производство изделий осуществляется по окончательно отработанной конструкторской и технологической документации. Наиболее совершенной формой организации массового производства является поточное производство, характеризуемое расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и определенным тактом выпуска изделий. Для поточной формы организации технологического процесса требуется одинаковая или кратная производительность на всех операциях. Это позволяет производить обработку заготовок или собирать узлы без заделов в строго определенные промежутки времени, равные такту выпуска. Приведение длительности операций к указанному условию называют синхронизацией, что в некоторых случаях предусматривает использование дополнительного (дублирующего) оборудования. Для массового производства коэффициент закрепления операций Кз.о. = 1.

Основным элементом поточного производства является поточная линия, на которой расположены рабочие места. Для передачи предмета труда с одного рабочего места на другое применяют специальные транспортные средства. В поточной линии, являющейся основной формой организации труда поточного производства, на каждом рабочем месте выполняют одну технологическую операцию, а оборудование располагают по ходу технологического процесса (по потоку). Если длительность операции на всех рабочих местах одинакова, то работа на линии выполняется с непрерывной передачей объекта производства с одного рабочего места на другое (непрерывным потоком). Достигнуть равенства штучного времени на всех операциях обычно не удается. Это обусловливает технологически неизбежное различие загрузки оборудования по рабочим местам поточной линии. При значительных объемах выпуска в процессе синхронизации наиболее часто возникает необходимость уменьшения длительности операций. Это достигается за счет дифференциации и совмещения во времени переходов, входящих в состав технологических операций. В массовом и крупносерийном производствах при необходимости каждый из технологических переходов может быть выделен в отдельную операцию, если будет выполнено условие синхронизации. За время, равное такту выпуска, с поточной линии сходит единица продукции.

Производительность труда, соответствующая выделенному производственному участку (линии, участку, цеху), определяется ритмом выпуска. Ритм выпуска ­ это количество изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнений, выпускаемых в единицу времени. Обеспечение заданного ритма выпуска является важнейшей задачей при разработке технологического процесса массового и крупносерийного производства. Поточный метод работы обеспечивает значительное сокращение (в десятки раз) цикла производства, межоперационных заделов и незавершенного производства, возможность применения высокопроизводительного оборудования, снижения трудоемкости изготовления изделий, простоту управления производством. Дальнейшее совершенствование поточного производства привело к созданию автоматических линий, на которых все операции выполняют с установленным тактом на рабочих местах, оснащенных автоматическим оборудованием. Транспортирование предмета труда по позициям осуществляется также автоматически. Интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления или ремонта изделия называют производственным циклом. Длительность производственного цикла и ритмичность работы предприятия в значительной степени зависят от организации всего производственного процесса, четкого управления производством и персоналом, своевременного снабжения предприятия сырьем, материалами, инструментом, запасными частями, комплектующими изделиями и другими средствами производства. Важное значение для ритмичности и экономичности работы предприятия имеет своевременная реализация изготовленной промышленной продукции. Следует отметить, что на одном предприятии и даже в одном цехе можно встретить сочетание различных типов производства.

Следовательно, тип производства предприятия или цеха в целом определяется по признаку преимущественного характера технологических процессов. Массовым можно назвать производство, если на большинстве рабочих мест выполняется одна постоянно повторяющаяся операция. Если на большинстве рабочих мест выполняется несколько периодически повторяющихся операций, то такое производство следует считать серийным. Отсутствие периодичности повторения операций на рабочих местах характеризует единичное производство. Кроме того, для каждого типа производства характерным является также соответствующая точность исходных заготовок, уровень отработанности конструкции деталей на технологичность, уровень автоматизации процесса, степень детализации описания технологического процесса и др. Все это влияет на производительность процесса и на себестоимость изготовляемых изделий. Планомерная проводимая унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства. Стандартизация приводит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные методы работы и автоматизацию производства. Характеристики производства отражаются в решениях, принимаемых при технологической подготовке производства.

Заключение

Основы организации производства. Под организацией производства понимают координацию и оптимизацию во времени и пространстве всех материальных и трудовых элементов производства с целью достижения в определенные сроки наибольшего производственного результата с наименьшими затратами. Следовательно, организация производства создает условия для наилучшего использования техники и людей в процессе производства, тем самым повышая его эффективность. На каждом промышленном предприятии имеются свои специфические задачи организации производства. Это могут быть, например, вопросы обеспечения сырьем, наилучшего использования рабочей силы, сырья, оборудования, улучшения ассортимента и качества выпускаемой продукции, освоение новых видов продукции и т.п. Поскольку на практике многие задачи организации производства решают технологии, то важно различать функции технологии и функции организации производства.

Технология определяет способы и варианты изготовления продукции. Функцией технологии является определение возможных типов оборудования и технологической оснастки для производства каждого вида продукции, а также оптимальных параметров технологического режима. Таким образом, технологии определяют, что нужно сделать с предметом труда и при помощи каких средств производства, чтобы превратить его в продукт с заданными свойствами. Функцией организации производства является определение конкретных значений параметров технологического процесса на основе анализа возможных вариантов и выбора наиболее эффективного в соответствии с целью и условиями производства. То есть организация производства определяет, как лучше сочетать предмет и орудия труда, а также сам труд, чтобы превратить предмет труда в продукт необходимых свойств с наименьшими затратами рабочей силы и средств производства.

Особенностями организации производства являются рассмотрение во взаимосвязи элементов производства и выбор таких методов и условий их использования, которые в наибольшей степени соответствуют цели производства. Многие вопросы организации производства рассматриваются совместно с технологией. Однако организация производства имеет и присущие только ей задачи. Это, в частности, углубление специализации, быстрая (гибкая) переориентация производства на другие виды продукции, обеспечение непрерывности и ритмичности производственного процесса, совершенствование форм организации производства и др. Кроме того, к задачам организации производства относятся сокращение длительности производственного цикла, бесперебойное снабжение сырьем, материалами, комплектующими изделиями, сбыт готовой продукции, снижение простоя оборудования и обеспечение оптимальной его загрузки, согласование всех звеньев производственного процесса и др.

Совокупность отделов и служб, занимающихся построением и координацией функционирования производственного процесса, называют организационной структурой предприятия. Экономическую эффективность производственной структуры можно оценить такими показателями, как состав и размер цехов, профиль и уровень их специализации, длительность производственного цикла, коэффициент застройки территории, себестоимость и прибыль. Основными факторами, определяющими тип, сложность и иерархичность (т.е. число уровней предприятия) организационной структуры предприятия, являются: масштаб производства и объем продаж; номенклатура выпускаемой продукции; сложность и уровень унификации продукции; степень развития инфраструктуры региона; международная интегрированность предприятия и др. В зависимости от рассмотренных факторов выбирается тип организационной структуры, предполагающий методы планирования работ производственным подразделениям и контроль их выполнения. Для количественного анализа структуры предприятия используются различные показатели, характеризующие объем выпуска продукции, соотношение между основными, вспомогательными и обслуживающими производствами, эффективность пространственного размещения предприятия, характер взаимосвязей между подразделениями, степень централизации отдельных производств и др. Анализ данных показателей позволяет определить пути создания рациональной структуры предприятия, которая должна обеспечивать максимальную возможность специализации цехов и участков, непрерывность и прямоточность производства, отсутствие дублирующих и чрезмерно раздробленных подразделений, возможность расширения и перепрофилирования производства без его остановки.

Список использованных источников

1. Клепиков, В. В. Технология машиностроения: Учебник / В. В. Клепиков, А. Н. Бодров. – М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004.
2. Черепахин, А. А. Технология обработки материалов: Учебник / А. А. Черепахин. – М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 272 с.
3. Салтыков, В. А. Технологии машиностроения. Технологии заготовительного производства: Учебное пособие / В. А. Салтыков, Ю. М. Аносов, В. К. Федюкин. – СПб. : Изд-во Михайлова В.А., 2004. – 336 с.
4. Маслов, А. Р. Приспособления для металлообрабатывающего инструмента: Справочник, 2-е изд. исправ. и доп. – М. : Машиностроение, 2002. – 256 с.
5. Берлинер, Ю. И. Технология химического и нефтяного аппаратостроения / Ю. И. Берлинер, Ю. А. Балашов. – М. : Машиностроение, 1996. – 288 с.
6. Шишмараев, В. Ю. Машиностроительное производство: Учебник / В. Ю. Шишмараев, Т. И., Каспина. – М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 352 с.
7. Аверченков, В. И. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В. И. Аверченков, и др. – М. : Инфра-М, 2006. – 288 с.
8. Медведев, В. А. Технологические основы гибких производственных систем: Учебник / В. А. Медведев, В. П. Вороненко, В. Н. Брюханов. – М. : Высшая школа, 2009. – 255 с.
9. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов химических производств. Атлас типовых технологических процессов и чертежей / под ред. А. Д. Никифорова. – М. : Машиностроение, 1989. – 244 с.
10. Ярушин, С. Г. Технологические процессы в машиностроении: учебник для бакалавров / С. Г. Ярушин. – М.: Юрайт, 2011. – 564 с.

Реферат на тему “Производственный и технологический процессы в машиностроении” обновлено: Июль 31, 2017 автором: Научные Статьи.Ру

ВВЕДЕНИЕ

Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

Дисциплина «Основы конструирования технологического оснащения» ставит целью изложение современного опыта проектирования и конструирования технологического оснащения, выбора машин и оборудования машиностроительного производства.

Основные направления развития машиностроения предусматривают дальнейшее повышение его эффективности, интенсификации, уменьшение сроков создания, освоение и производства новой прогрессивной техники. Организационно-методологической основой выполнения поставленной задачи является конструирование машиностроительных изделий с учетом требований технологичности конструкции.

Существует несколько направлений современного проектирования и изготовления машиностроительных изделий, которые непосредственно или косвенно способствуют повышению технологичности конструкций в соответствии с требованиями современного производства. К ним относятся:

1. непрерывно возрастающий объем агрегатного монтажа сборочных единиц, механизмов и оборудования, развитие системы модульного проектирования на базе типизации, унификации и стандартизации;

2. широкое использование ЭВМ, обеспечивающее более высокий уровень анализа конструктивных решений в различных вариантах использования;

3. организация широкого обмена опытом в области создания технологичных конструкций между разными отраслями машиностроения.

Наиболее благоприятны условия для создания технологичной конструкции в тех случаях, когда конструкторский отдел разрабатывает свою техническую идею на основе требований технологии производства, эксплуатации и ремонта.

Процедурная модель проектирования

Главные направления развития технических средств и технологий устанавливается прогнозированием.

Прогнозирование – исследовательский процесс, в результате которого получают вероятностные данные о будущем состоянии прогнозируемого объекта.

С помощью прогнозов определяется предполагаемый ход развития важных процессов в экономике, науке и технике.

В основе прогнозирования лежит предположение, что процессы, события, тенденции, имевшие место в прошлом, действующие в настоящем, будут продолжаться и в будущем. Подобное предположение основано на том, что процессы, действующие в природе, науке и технике, в основном непрерывные и им свойственна некоторая инерционность развития.

Прогнозная тенденция – качественная характеристика развития объекта прогнозирования в прошлом (ретроспективная информация) которая используется для опорных точек построения графика тенденций развития полученный график развития прогнозной тенденции во времени подлежит анализу и математической обработке, выявляется математическая функция и проводится математическая экстраполяция, дающая возможные значения прогнозной тенденции в будущем.

Развитие техники и технологии связано с преемственностью и последовательностью научных разработок. Тщательное прогнозирование развития науки и правильное планирование научных разработок являются ключом НТП.

Техника, развиваясь непрерывно в течение некоторого времени, имеет в целом скачкообразное развитие. В основе скачка лежат открытия или крупные изобретения, коренным образом меняющие существующие принципы в технике и технологии. Они вызывают лавину новых изобретений, совершенствующих новый принцип.

Новые открытия и изобретения продвигают НТП не только в той области, к которой сами относятся, но и в смежных отраслях.

Технология, основанная на данном открытии или изобретении, имеет все предпосылки для бурного, длительного и эффективного использования и развития.

Возникновение новых технологий требует разработки новых средств материального производства и новых конструкторских решений.

Любая технология проходит 3 периода развития.

Сначала технология новая, перспективная и объёмное внедрение постоянно растет(интервал (τ1 - τ2)). В конце этого периода развитие стабилизируется, технология подходит к технической и экономической насыщенности (τ2 - τ3). В этом периоде каждое совершенствование связано со всевозрастающими затратами, при одновременном снижении эффективности.

Наступает момент τ3, при котором дальнейшее техническое развитие не целесообразно, технология становится бесперспективной.

Моральное устаревание технологии I дает толчок изобретению принципиально новой технологии II, по происшествию аналогичного цикла развития которой можно установить пути развития III технологии.

Закономерности циклического развития и смены технологий позволяет установить пути развития и прогнозировать появление новой технологии Ш, которая заменит старые.

Рабочий принцип и структура новой III технологии до ее появления не известны широкому кругу специалистов, но некоторую информацию можно найти в технологических и патентных источников (например, лампы освещения).

Процесс проектирования новой техники во многих отношениях подобен процессу прогнозирования. И в том и в другом случае изучается имеющаяся информация, отражающая всю предыдущую историю проблемы. Результатами разработок являются объекты фантазии человека.

Повышению эффективности проектных решений могут служить использование некоторых принципов применяемых при прогнозировании:

1. сбор ретроспективной информации с целью выявления тенденций развития параметров;
2. анализ тенденции развития и попытки вообразить (выяснить) влияние этих тенденций на интересующий разработчика параметр в будущем;
3. использование ранее разработанных прогнозов, встречающихся в технической информации и позволяющей определить развитие параметра. Эти прогнозы могут относиться непосредственно или косвенно к интересующему разработчику вопроса;
4. проведение консультаций с крупными специалистами данной отрасли.

В ретроспективную информацию, используемую при определении параметров новых изделий, могут входить: стандарты, промышленные каталоги, статические отчеты, справочники и др.. Особое место занимает патентная информация, обладающая рядом свойств:

· новизна – одна из наиболее отличительных свойств;

· достоверность информации;

· значимость патента относительно информации.

Патентная информация позволяет выявить также, над какими вопросами и направлениями работают специалисты ведущих организаций и стран. Это способствует введению новых разработок на высоком техническом уровне.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА

Понятие о технической подготовке производства

Создание новой техники – путь долгий и трудоемкий, не одна идея сразу не находит применения, т.к. это вызвано сложностью структуры новой техники и ее действия. Создание новой техники требует комплексного подхода в технической подготовке производства, которая состоит из трех видов:

1. организационная подготовка

2. конструкторская подготовка (ЕСКД)

3. техническая подготовка (ЕСТПП)

Организационная подготовка определяет собой совокупность работ по организации научных исследований, научного прогнозирования, патентных исследований, технико-экономических исследований, оценки технических возможностей предприятия и отрасли, учету конъектуры рынка как внутри страны, так и за рубежом. Учитываются также потребности капиталовложений и сроки их окупаемости, возможность выделения этих средств на разработку и освоение новых изделий. Кроме того определяются предприятия смежники, прорабатываются вопросы материально-технического снабжения и кадрового обеспечения, прорабатываются вопросы организации эксплуатации, техобслуживания, и ремонта разрабатываемых изделий и многое другое.

Анализ понятий конструирования и проектирования

Разработка новых изделий осуществляется инженерно-техническим персоналом, путем проектирования и конструирования, которые являются процессами взаимосвязанными и дополняющими друг друга. Конструктивная форма объекта уточняется методом проектирования – произведением расчета параметров, прочностных расчетов оптимизации и другими проекционными вопросами. В свою очередь проектирование возможно только предварительно принятых вариантов конструкций. Часто эти два понятия не различают, поскольку они выполняются специалистами одной профессии – инженерами-конструкторами, однако проектирование и конструирование – процессы разные.

Проектирование предшествует конструкции и представляет собой поиск научно обоснованных технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Результатом проектирования является проект разрабатываемого объекта. Проектирование – выбор некоторого способа действия, в частном случае – это создание системы как логической основы действия, способной решать при определенных условиях и ограничениях поставленную задачу. Проект анализируется, обсуждается, корректируется и принимается как основа дальнейшей разработки.

Конструирование – это создание конкретной однозначной конструкции изделия.

Конструкция – это устройство, взаимное расположение частей и элементов какого-либо предмета, машины, прибора, определяющиеся его назначением. Конструкция предусматривает способ соединения, взаимодействия частей, а также материал, из которого отдельные части (элементы, детали) должны быть изготовлены.

В процессе конструирования создаются изображения и виды изделий, рассматривается комплекс размеров с допустимыми отклонениями. Выбирается соответствующий материал, устанавливается требования к шероховатости поверхностей, технические требования изделия и его частям, создается техническая документация.

Конструирование опирается на результаты проектирования и уточняет все инженерные решения, принятые при проектировании. Создаваемая в процессе конструирования техническая документация должна обеспечить перенос всей конструкторской информации на изготавливаемые изделия и его рациональную эксплуатацию.

Проектирование и конструирование – это виды умственной деятельности, когда в уме разработчика создается конкретный мысленный образ, который подвергается мысленным экспериментам, включающих перестановку и вариацию составных частей, их геометрию и параметры, способы смещения и размещения. Одновременно оценивается эффект внесенных изменений.

Разработка, составными частями которой являются проектирование и конструирование, этот термин широко применяется в технической литературе, включает ведение НИР, проектно-конструкторских работ, разработку технологии изготовления, материально техническое обеспечение и организация производства.

Цели, задачи разработки

Целью разработки нового изделия является удовлетворение общественных потребностей. Каждая разрабатываемая конструкция или изделие должно удовлетворять трем основным требованиям:

1. техническим

2. социальным

3. экономическим

Эти требования часто носят противоречивый характер, и задача разработчика заключается в том, чтобы из множества возможных решений выбрать одно, наиболее полно отвечающее всему комплексу требований в целом.

В техническом отношении разработка (изделие) должна быть на уровне современных достижений науки и техники, обеспечивать возможность правильно решать определенные технологические и производственные задачи, выполнять соответствующие функции, производить работу (продукцию) необходимого качества и иметь соответствующие параметры (мощность, производительность, скорость и т.д.)

Наряду с определенным уровнем технического совершенства изделие должно отвечать современным социальным требованиям, обеспечивать улучшение условий и облегчения труда обслуживающего персонала, быть безопасным в эксплуатации и не загрязнять окружающую среду. Для облегчения труда предпочтительна механизация и автоматизация работы самого изделия, и производственного процесса, выполняемого с его участием (для обеспечения удобства управления, наладки, регулирования рабочих процессов и т.п.)

Одно из центральных мест принадлежит экономическим требованиям . Разработка (изделие) должна быть не только конструктивно и технологически возможна, но и экономически целесообразна.

Разрабатывать с учетом экономических требований значит не только уменьшить стоимость изготовления изделий, избегать сложных и дорогих решений, применять простые и дешевые способы обработки, но главное значение имеет то, что экономический эффект определяется полезной отдачей изделия и суммой эксплуатационных расходов за весь период работы изделия. Стоимость изделия является не всегда главной, а иногда и очень не значительной составляющей этой суммы. Частая экономия, достигаемая без учета всего комплекса стоимостных показателей, не редко ведет к снижению суммарной эффективности изделия.

Стадии разработки нового изделия

Требования к проектируемому (разрабатываемому) конструкции необходимо взаимосвязывать со стадиями разработки конструкторской документации и этапами производственного процесса изготовления. В процессе изготовления и внедрения новых изделий (новой техники) всех отраслей машиностроения выделяют основные этапы:

1) научно-исследовательские работы (НИР);

2) опытно-конструкторские работы (ОКР);

3) опытно-технологические работы (ОТР);

4) освоение серийного производства.

2 - разработка ТЗ;

3 - разработка технического предложения, эскизного и технического проекта;

4 - разработка технической документации на опытный образец;

5 - разработка предварительного технологического проекта;

6 - разработка технологии изготовления опытного образца;

7 - разработка и создание технологической оснастки для изготовления опытного образца;

8 - изготовление и испытание опытного образца;

9 - разработка конструкторской документации па серию;

10 - разработка технологической документации на серию;

11 - разработка и изготовление технологической оснастки на серию;

12 - изготовление установочной партии, начало серийного производства.

В результате НИР (ГОСТ 15.101-80) выбирают оптимальные технические решения для нового изделия с учетом технологии его изготовления; иногда при этом требуется разработка новых материалов, комплектующих изделий и новых технологических процессов.

Исходным документом для проведения ОКР является ТЗ - техническое задание .Общий порядок разработки, согласования и утверждения технических заданий, проведения экспертизы технической документации, испытаний опытных образцов (опытных партий), выдачи разрешений для постановки на производство новых и модернизированных изделий, а также проведения контрольных испытаний изделий серийного и массового производства установлены ГОСТ 15.000-82 и ГОСТ 15.001-73.

В результате ОКР должна быть разработана конструкторская документация.

Конструкторская документация - это графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

Виды и комплектность конструкторских документов, разрабатываемых на изделия всех отраслей машиностроения, установлены ГОСТ 2.102-68, стадии разработки ГОСТ 2.103-68, обозначение изделий и конструкторских документов – ГОСТ 2.201-80.

Обязательность выполнения стадий и этапов разработки конструкторской документации устанавливается техническим заданием на разработку.

Проектная конструкторская документация (техническое предложение, эскизный и технический проекты) содержат данные, необходимые для разработки изделия, рабочая конструкторская документация - данные, необходимые для его изготовления.

Технологическую подготовку производства начинают на стадии ОКР. Параллельно с разработкой проектно-конструкторской документации (КД) разрабатывают предварительный проект технологической документации (ТД), включающий основные технологические решения и новые технологические процессы, которые будут приняты при производстве нового изделия. При разработке КД на опытные образцы одновременно разрабатывают технологию и технологическую оснастку для их изготовления. Такая параллельная работа конструкторов и технологов на стадии ОКР ускоряет процесс освоения нового изделия. При этом требуется четкая координация всего комплекса работ по технической подготовке производства (конструкторской, технологической, организационной).

На стадии технического предложения разрабатывают конструкторские документы, обосновывающие предлагаемые варианты технических решений на основе анализа технического задания, с учетом возможности реализации указанных в нем характеристик и требований, дают сравнительные оценки решений разрабатываемых и существующих изделий, а также патентных материалов.

Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного или технического проекта (для сокращения сроков проектирования допускается стадию технического предложения совмещать со стадиями эскизного и технического проектов).

На стадии эскизного проекта намечают принципиальную схему конструкции, создают общую компоновку изделия, укрупненно определяют габаритные размеры, устанавливают максимальные размеры и массы наиболее ответственных деталей, выполняют приблизительные расчеты производства. На этой стадии целесообразно привлекать для консультаций технологов. Это позволяет своевременно организовать исследовательские работы, спроектировать или приобрести специальное оборудование, освоить новые процессы.

При эскизном проектировании изделие расчленяют на основные самостоятельные сборочные единицы, Что определяет организационную структуру сборки. На этом же этапе решают существенно важный вопрос - унификацию и использование отдельных сборочных единиц и агрегатов изделий того же класса, а также выбирают материал и вид заготовок (литье, штампосварпые конструкции и т. д.) основных наиболее трудоемких деталей.

Целесообразно выполнить основные технико-экономические расчеты (ТЭР), установить ориентировочную трудоемкость изготовления, себестоимость изделия, основной объем кооперации.

На стадии технического проекта уточняют конструкцию изделия; разрабатывают отдельные сборочные единицы и детали с учетом их размеров, конструктивных форм и точностных характеристик; устанавливают марки материалов и виды заготовок основных деталей; выделяют сборочные единицы и агрегаты конструкции, что определяет характер и порядок сборочных работ; проводят анализ обеспечения беспригоночной сборки, а при необходимости и анализ взаимозаменяемости сборочных единиц и изделия в целом, максимально их унифицируя; назначают виды покрытий и термической обработки исходя из условий работы деталей изделия (сборочной единицы) с учетом технологии их изготовления.

Целесообразно продолжить технико-экономический анализ создаваемой конструкции и, насколько возможно, уточнять трудоемкость изготовления, себестоимость, циклы изготовления и сборки изделия.

На стадии рабочей конструкторской документации разрабатывают чертежи деталей, сборочные чертежи, спецификации, ведомости покупных изделий, технические условия, а при также монтажные, габаритные чертежи, схемы, таблицы, методики расчетов и другие документы (в соответствии с ГОСТ 2.102-68), необходимые для промышленного изготовления изделий.

На этой же стадии отрабатывают рациональные формы и размеры деталей, определяющие виды заготовок, уточняют допуски и устанавливают качество рабочих поверхностей деталей, осуществляют максимально возможную унификацию элементов конструкции (диаметров отверстий, крепежных деталей, резьб, шлицев и др.), что резко сокращает номенклатуру материального и режущего инструментов, а также повышает технологичность изделия. Материалы, применяемые для изготовления деталей, необходимо максимально унифицировать, сокращая число марок и типоразмеров сортового материала (прокат, листы).

Применение новых или нетрадиционныхматериалов, технологические свойства которых еще недостаточно изучены, вызывает значительные затруднения при серийном производстве изделия, поэтому к выбору материалов необходимо привлекать материаловедов для экспериментального изучения и освоения процессов обработки таких материалов.

На этой стадии на первом этапе разрабатывают документацию для изготовления и испытаний опытного образца (опытной партии), корректируют документацию по результатам заводских испытаний, затем вновь изготавливают опытный образец (опытную партию) для проведения государственных, межведомственных и других испытаний с последующей повторной корректировкой конструкторской документации.

На стадии изготовления и испытания опытныхобразцов и серий выполняют дальнейшую отработку конструкций на основе практических результатов изготовления деталей, сборочных единиц и изделия в целом.

После изготовления опытных образцов по результатам приемочных испытаний проводят корректировку и согласование технической документации с присвоением документации литеры в соответствии с требованиями ГОСТ 2.103-68.

На этапе изготовления и испытания установочной серии используют оборудование, предназначенное для серийного производства нового изделия. Установочные серии сдают межведомственной комиссии (МВК), в работе которой принимают участие представители разработчиков, заказчиков, технологических институтов, органов стандартизации и надзора. В отличие от приемки опытных образцов, при приемке установочных серий основное внимание уделяют технологии изготовления нового изделия. По результатам изготовления и испытаний установочной серии корректируют конструкторскую и технологическую документацию.

На заключительном этапе изготавливают и испытывают головную (контрольную) серию с последующей корректировкой технической документации, а затем окончательной отработкой и проверкой полностью оснащенного технологического процесса.

Отработка изделия в основном должна заканчиваться в период освоения серийного производства, когда для обеспечения заданного выпуска изделий внедряют в намеченном объеме всю производственную оснастку и оборудование, включая и специальное, когда производство стабилизируется и обеспечивает высокое качество изделия при минимальной себестоимости.

Техническое задание на проектирование

Техническое задание на проектирование или модернизацию приспособлений должно обобщить все основные требования, предъявляемые к приспособлению и его отдельным элементам. Оно оформляется по общепринятой форме, подписывается и утверждается в установленном порядке.

В техническом задании приводятся следующие сведения:

1.Наименование приспособления.

2.Назначение приспособления.

3.Технические требования, среди которых указываются: место установки приспособления; выделяемая площадь; характеристики энергоносителей (напряжение и род тока, давление воздуха, воды, пара); габариты приспособления; требуемая производительность; перечень деталей и сборочных единиц, собираемых (свариваемых) в приспособлении; условия подачи деталей к приспособлению и выдачи изделия, вид транспортных средств; требования к управлению (расположение пульта, необходимость дистанционного управления); требования по ОТ и ТБ; эргономические требования.

4.Технологический процесс с подробной расшифровкой операций, переходов, и проходов, выполняемых на данном приспособлении или с его помощью.

5.Дополнительные технические требования, характеризующие режим работы приспособления; возможность его переналадки; степень механизации и автоматизации; надёжность; унификацию и стандартизацию; связь с другими приспособлениями; климатические условия эксплуатации; требования к маркировке и упаковке.

6.Экономические показатели от использования приспособления (сметная стоимость, годовой экономический эффект, срок окупаемости капитальных затрат и др.).

7.Рабочие чертежи сварной конструкции.

8.Чертежи заготовок с фактическими размерами (фактическими отклонениями размеров и формы заготовок).

9.Принципиальная схема приспособления.

10.План цеха с разрезами и сеткой колонн с указателями направления движения изделий, подъемно-транспортных средств цеха и мест расположения энергоносителей.

11.Данные об аналогичных приспособлениях.

МЕТОДИКА КОНСТРУИРОВАНИЯ

Исходными материалами для проектирования м. быть:

Техническое задание, выдаваемое заказчиком, определяющее параметры машины или оборудования, область и условия применения;

- техническое предложение, выдвигаемое в инициативном порядке проектной организацией или группой конструкторов;

НИР или созданный на ее основе экспериментальный образец;

Изобретение или патент;

Образец зарубежной машины, подлежащий копированию или воспроизведению с изменениями.

К техническим заданиям необходимо подходить практически. Конструктор обязан проверить задание и в нужных случаях обоснованно доказать необходимость его корректирования.

Машины с неправильно выбранными параметрами (необоснованно завышенными или заниженными) либо не могут быть выполнены, либо устаревают уже к началу серийного выпуска.

Конструктивная преемственность

Конструктивная преемственность - это использование при проектировании предшествующего опыта машиностроения данного профиля и смежных отраслей, введение в проектируемый агрегат всего полезного, что есть в существующих конструкциях машин.

Начальную модель машины постепенно совершенствуют, снабжают новыми конструктивными решениями. Побеждают наиболее прогрессивные и конкурентоспособные конструкции и решения.

Изучая историю развития любой отрасли машиностроения, можно обнаружить огромное многообразие перепробованных схем и конструктивных решений. Многие из них, исчезнувшие и основательно забытые, возрождаются через десятки лет на новой технической основе. Изучение истории позволяет избежать ошибок и повторение пройденных этапов и вместе с тем наметить перспективы развития.

Полезно составлять графики, отображающие изменение по годам главных параметров машин (мощность, производительность, масса и т.д.).

Анализ таких графиков и их экстраполяция позволяют четко представить каковы будут параметры машин и их конструкция через несколько лет.

Основная задача заключается в правильном выборе параметров машины. Частные конструктивные ошибки исправимы в процессе изготовления и доводки машины. Ошибки же в параметрах и в основном замысле машины не поддаются исправлению и нередко ведут к провалу.

Выбору параметров должно предшествовать полное исследование всех факторов, определяющих конкурентоспособность машины. Необходимо изучить опыт выполненных зарубежных и отечественных машин, провести сравнительный анализ их достоинств и недостатков, выбрать правильный аналог и прототип, выяснить тенденции развития и погрешности данной отрасли.

Привод толкателя

Инверсия устраняет поперечные нагрузки на толкатель. Боек можно выполнить цилиндрическим, что дает линейный контакт.

Привод коромысла

Инверсия улучшает смазку соединения (масло в чаше).

Направляющая

Инверсия улучшает смазку.

Крепление шпильки

Инверсия повышает прочность резьбового соединения (податливость бобышки способствует более равномерному распределению нагрузки по виткам).

Ходовой винт.

Облегчается изготовление (нарезание длинной резьбы в отверстии затруднительно). При одинаковом диаметре резьбы прочность винта выше.

Установка шатуна в вилке

Инверсия улучшает условия работы подшипника вследствие увеличения его жесткости и более благоприятного отношения длины к диаметру.

Направляющая шпонка

Шпонка установлена в ступице и перемещается в продольном пазу вала. Схема облегчает изготовление узла и улучшает управление.

Компонование

Компонование обычно состоит из двух этапов: эскизного и рабочего.

В эскизной компоновке разрабатывают основную схему и общую конструкцию агрегата (целесообразно несколько вариантов).

На основании анализа эскизной компоновки составляют рабочую компоновку , уточняющую конструкцию агрегата и служащую исходным материалом для дальнейшего проектирования.

При компоновании важно уметь видеть главное из второстепенного и установить правильную последовательность разработки.

Компоновку следует начинать с решения главных вопросов - выбора рациональных кинематической и силовой схем, правильных размеров и формы основных деталей, определение наиболее целесообразного взаимного их расположения. При компоновании надо идти от общего к частному, а не наоборот. Подробности на этом этапе лишь вредят, т.к. отвлекает внимание и сбивают логику разработки.

Другое основное правило компонования - разработка вариантов, углубленный их анализ и выбор наиболее рационального.

Полная разработка вариантов необязательна. Обычно достаточно карандашных набросков от руки, чтобы получить представление о перспективности варианта и решить вопрос о целесообразности продолжения работы над ним.

В процессе компонования основные детали конструкции должны быть рассчитаны на прочность и жесткость.

Необходимое условие правильного конструирования - постоянно иметь ввиду вопросы изготовления и с самого начала придавать деталям технологически целесообразные формы.

Компоновку необходимо вести на основе нормальных размеров (диаметры посадочных поверхностей, размеры шпоночных и шлицевых соединений, диаметров резьб и т.д.).

При компоновании должны быть учтены все условия, определяющие работоспособность агрегата, разработаны системы смазки, охлаждения, сборки-разборки, крепления агрегата (приспособления) и присоединения к нему смежных деталей (приводных валов, коммуникаций, электропроводки); предусмотрены условия удобного обслуживания, осмотра и регулирования механизмов; выбраны материалы для основных деталей; предусмотрены способы повышения долговечности, износостойкости; исследованы возможности формирования и развития. Полезны перерывы, консультации, критика разработчиков и эксплуатационников.

Техника компонования

Компонование лучше всего вести в масштабе 1:1. При этом легче выбрать нужные размеры и сечения деталей, составить представление о соразмерности частей конструкции, прочности и жесткости деталей и конструкции в целом. Такой масштаб избавляет от необходимости нанесения большого числа размеров и облегчает проектирование, в частности деталировку.

Компоновку простейших объектов можно разрабатывать в одной проекции, в которой конструкция выясняется наиболее полно.

Техника выполнения компоновочных чертежей представляег собой процесс непрерывных поисков, проб, прикидок, разработки вариантов, их сопоставления и отбраковки негодных. Чертить следует со слабым нажимом, не следует тратить время на вырисовывание подробностей и штриховку. Типовые детали и узлы (крепежные изделия, уплотнения, пружины, подшипники качения) целесообразно изображать упрощенно. Обводку чертежа, штриховку, раскрытие условностей изображения и подрисовывание мелких деталей относят на окончательные стадии компонования.

Существует школа компонования от руки на миллиметровке. Оно имеет большие преимущества по производительности, гибкости, легкости внесения поправок; почти полностью исключает возможности ошибок в увязочных размерах и обеспечивает легкое чтение размеров всех деталей.

1. Вычерчивают цветным карандашом контур собираемого изделия в двух-трех проекциях на значительном расстоянии друг от друга.

2. Чертят опоры, упоры, пальцы и другие фиксирующие элементы приспособления так. чтобы базовые поверхности деталей с ними соприкасались.

3. Вычерчивают зажимные механизмы и приводы.

4. Наносят вспомогательные устройства и детали.

5. Оформляют корпус приспособления с учетом удобного размещения всех элементов приспособления.

6. Вычерчивают необходимые разрезы, сечения и виды.

7. Делают увязку приспособления со средствами механизации (межоперационный транспорт, грузоподъемные механизмы).

8. Оформляют чертеж приспособления. Проставляют размеры (габаритные с особой точностью), допуски, составляют спецификации. Указывают технические требования к сборке приспособления.

9. Согласовывают и утверждают чертежи.

В процессе производят необходимые расчеты.

ЖЕСТКОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ

Жесткость - это способность системы сопротивляться действию внешних нагрузок с наименьшими деформациями.

Понятием, обратным жесткости, является податливость, т.е. свойство системы приобретать относительно больше деформации под действием внешних нагрузок (пружины, рессоры и Т.Д.)

Жесткость оценивают коэффициентом жесткости, представляющем собой отношение силы Р , приложенной к системе, к максимальной деформации f , вызываемой этой силой.

1) Для случая растяжения - сжатия бруса постоянного сечения в пределах упругой деформации коэффициент жесткости согласно закону Гука:

l = P/ f = σF / f = EF / l,

где F – сечение бруса (мм 2)

l – длина бруса (мм)

Коэффициент податливости

m = f / P = l/ EF.

2) Для случая кручения бруса постоянного сечения коэффициент жесткости:

l кр = M кр / j = GI/ I P ,

где М кр – крутящий момент;

j - угол поворота сечения [рад] бруса на длине l [мм];

I P – полярный момент инерции сечения бруса.

3) Для случая изгиба бруса постоянного коэффициент жесткости:

l ИЗГ = P / f = a(EI/ l 3),

где I – момент инерции сечения бруса;

l – длина бруса (мм);

a – коэффициент, зависит от условий нагружения.

Жесткость системы сильно зависит от условий приложения нагрузки. При заданной нагрузке и заданных размерах системы жесткость определяется максимальной деформацией f .

Расчет рычажных устройств

Кинематические схемы и конструкции рычажных зажимных устройств, применяемых в сборочно-сварочных приспособлениях, настолько многочисленны и разнообразны, что дать универсальный метод их расчета, одинаково пригодный для всех, конечно невозможно.

Рассмотрим расчет схемы рычажного зажимного устройства для сборки тавровых балок.

Усадочные силы, действующие по оси швов:

После сварки первого шва

После сварки обоих швов

Расчетные усилия, возникающие на зажимах кондуктора под действием усадочных сил, будут.