ГОУ ВПО САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Основы технологии машиностроения

Методические указания для выполнения курсового проекта

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов 2008

Изучение курса «Основы технологии машиностроения» завершается выполнением курсового проекта, являющимся важным этапом закрепления полученных знаний по изучаемым ранее дисциплинам и подготовки к выполнению дипломного проекта.

Целью выполнения курсового проекта по дисциплине «Основы технологии машиностроения» студентами специальности «Металлообрабатывающие станки и комплексы» является:

1. Использование студентами знаний, полученных при изучении дисциплины «Основы технологии машиностроения» на базе решения комплексных задач с привлечением знаний по дисциплинам технологического характера, изучаемых ранее.

2. Развитие у студентов навыков критического анализа технологических процессов с целью их совершенствования на основе использования современных достижений в области науки и техники и применения новейших методов обработки деталей машин, высокопроизводительного оборудования и технологического оснащения .

3. Развитие у студентов навыков самостоятельной работы при решении вопросов, связанных с решением технологических задач при проектировании перспективных технологических процессов.

Знание принципов и закономерностей формирования и развития технологических систем в машиностроении позволит студентам квалификации инженер проводить комплексный технико-экономический анализ для обоснованного принятия инженерных и управленческих решений , изыскивать возможности сокращения цикла работ, содействовать подготовке процесса их реализации с обеспечением необходимым техническим сопровождением, материалами, оборудованием, средствами автоматизации, информационным обеспечением . Но разработка таких технологических решений невозможна без знаний методов обеспечения качества, надежности и заданных технико-экономических характеристик машин, методов обработки типовых поверхностей и получения типовых деталей, основанных на новейших достижениях науки и техники на предприятиях машиностроительного профиля. Таким образом, накопленные познания базовых дисциплин , полученные студентами на предыдущих курсах, будут использованы в курсовом проекте при разработке нового, перспективного технологического процесса.

Проект является самостоятельной работой студента, поэтому успешное выполнение его в большей мере зависит от степени овладения им изученного материала, инициативы и самостоятельности, организованности и активности в работе над проектом. За качество проекта и выполнение его в заданные сроки несет ответственность студент, а роль преподавателя-консультанта состоит в помощи при выборе рационального решения из предложенных студентом вариантов, рекомендациях литературы по соответствующим разделам, выявлении допущенных ошибок при решении поставленных задач. Способ же решения задач студент должен находить самостоятельно. Поэтому, курсовой проект позволяет установить степень усвоения студентами полученных знаний и его готовность к самостоятельным действиям в реальных производственных условиях.

Подготовка к курсовому проектированию

Задание на производственную технологическую практику студент получает после изучения первой, базовой части дисциплины «Основы технологии машиностроения», а также целого ряда дисциплин – «Технологические процессы в машиностроении», «Резание материалов», «Режущий инструмент», «Металлорежущие станки», перед началом практики у руководителя проекта, назначаемого кафедрой ТМС. Во время прохождения технологической практики студент должен изучить конструкцию и служебное назначение выбранной детали и узла, в который входит деталь, технологический процесс изготовления этой детали на базовом предприятии, используемые оборудование, режущий инструмент и средства измерения, технологическую оснастку, режимы обработки и нормы времени, определить тип производства. Более подробную информацию об условиях прохождения технологической практики и объему собираемого на практике материала, студент получает из программы технологической практики, и содержания курсового проекта, согласно данных методических указаний.

Технологический процесс должен разрабатываться в соответствии с ЕСТПП.

При проектировании технологических процессов необходимо стремиться полностью использовать все технические возможности станка, инструмента, приспособлений при оптимальных режимах резания и в итоге обеспечить заданные технические условия на обработку с наибольшей производительностью и наименьшей себестоимостью.

4.1 Разработка и обоснование маршрутного технологического процесса

Технологический процесс для условий мелкосерийного производства следует разрабатывать по принципу группового метода обработки деталей, дающего возможность эффективно применять на универсальном оборудовании специализированную высокопроизводительную технологическую оснастку, использовать станки с ЧПУ и обрабатывающие центры, позволяющие повысить производительность труда, сократить сроки подготовки производства, использовать рабочих более низкой квалификации и т. д.

Для условий серийного производства следует проектировать технологический процесс, ориентируясь на использование переменно-поточных линий, когда параллельно изготавливаются партии деталей разных наименований.

В условиях массового производства следует стремиться разрабатывать технологический процесс для непрерывной поточной линии с использованием высокопроизводительных станков, специальной технологической оснастки и максимальной автоматизации и механизации производства.

В основу разработки технологических процессов положены два принципа – технический и экономический. В соответствии с техническим принципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований рабочего чертежа и технических требований на изготовление заданной детали. В соответствии с экономическим принципом изготовление должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства.

Кроме того, разработанный технологический процесс должен соответствовать требованиям техники безопасности и промышленной санитарии, изложенным в системе стандартов безопасности труда (ССБТ), инструкциях и других нормативных документах.

Для разработки технологических процессов необходимо использовать исходную информацию, которая подразделяется на базовую, руководящую и справочную.

Разработка технологических процессов состоит из взаимосвязанных этапов, для которых определены конкретные задачи, а также основные документы и системы, обеспечивающие решение этих задач. В общем виде можно представить укрупненную схему последовательности выполнения этапов проектирования технологии механообработки заготовки, представленную на рис.4.1.

Рис.4.1. Схема этапов проектирования технологии механообработки

Из этой схемы видна взаимосвязь этапов проектирования технологических процессов. Задачи, связанные с выполнением некоторых этапов были рассмотрены выше, поэтому остановимся на выполнении последующих этапов.

Выбор метода обработки поверхностей заготовки производится на основе обеспечения наиболее рационального процесса обработки, служебного назначения детали, функционального назначения каждой поверхностей детали, требований обеспечения размерной и геометрической точности. Каждый метод обработки обеспечивает свою экономически достижимую точность размеров, формы и расположения поверхностей, и для каждого метода обработки характерны оптимальные режимы и величина припуска. Для выбора метода обработки и количества переходов рекомендуется использовать таблицы средней экономически достижимой точности .

На первом этапе, в зависимости от требований, предъявляемых к точности размеров, формы, относительного расположения поверхностей, их шероховатости, массы, конфигурации и типа производства выбираются возможные методы окончательной обработки и тип соответствующего оборудования.

На втором этапе производится сопоставление различных методов обработки, позволяющих получить равноценный технический результат, по производительности и себестоимости. При прочих равных условиях предпочтение отдается методу, обеспечивающему максимальную производительность при минимальной себестоимости.

Третий этап позволяет выбрать первый метод обработки заготовки, исходя из точностных параметров исходной заготовки. При невысокой точности исходной заготовки рекомендуется закладывать в технологический процесс начало обработки поверхности с предварительного (чернового) метода. Если же исходная заготовка имеет повышенную точность, то начало обработки можно закладывать с чистового метода. При этом, опять-таки, необходимо сопоставить варианты обработки по производительности и себестоимости.

Зная первый и завершающий методы маршрута обработки поверхностей, четвертый этап позволяет синтезировать промежуточные методы обработки. При этом исходят из того, что каждый последующий метод обработки поверхности должен быть точнее предыдущего. Предыдущий метод обработки можно определить по допуску (квалитету):

ТА i-1 = Zimin / (2…4),

где ТА i-1 - допуск предыдущего метода обработки;

Zimin - минимальный припуск на последующую обработку.

Предыдущая обработка должна обеспечить точность заготовки в 2-4 раза меньше припуска на последующую обработку . При этом точность на каждом последующем переходе (операции) обработки повышается на чистовых переходах (операциях) на 1-2 квалитета, а на черновых – на 2-4 квалитета .

По величине ТА i-1 , определяется квалитет точности, а по нему – метод обработки (табл. 4, 5 , табл. 8, 9, 13 , табл. 3.39, 3.40 ).

Таким образом, для каждой поверхности определяется число ступеней обработки (переходов, операций), методы выполнения каждой ступени и их последовательность.

При выборе методов обработки необходимо стремиться к их унификации – чтобы одним и тем же методом обрабатывалось возможно большее количество поверхностей заготовки. В дальнейшем, при разработке операций, это позволяет совместить наибольшее количество переходов во времени, уменьшить число операций и сократить трудоемкость изготовления детали.

Для удобства пользования, полученные таким образом методы обработки поверхностей, можно представить в виде таблицы (см. табл. 4.1), в которой указываются наименование (номер) поверхности, методы её обработки, квалитет точности, шероховатость, погрешности формы.

Таблица 4.1

Методы обработки поверхностей

Наименование поверхности	обработки	Квалитет точности	Шероховатость поверхности	Погрешность

Принятые методы обработки поверхностей заготовки являются исходными данными для разработки маршрута обработки заготовки в целом.

На этом этапе проектирования обосновывается необходимость расчленения технологического процесса на соответствующее число операций и метод их построения (концентрации или дифференциации). Обосновывается последовательность их выполнения.

Обоснование маршрута обработки заготовки выполняется на основании сопоставления различных вариантов последовательности выполнения операций и схем установки заготовки.

Так как практически невозможно (за редким исключением) полностью обработать заготовку на одном станке, то возникает необходимость дифференциации обработки на ряд операций. Поэтому при построении маршрута необходимо синтезировать обработку по группам оборудования (токарная, фрезерная, сверлильная, шлифовальная и др.), разделяя обработку на черновую, чистовую и отделочную. Причиной дифференциации технологического процесса являются, также, чередование видов механической обработки и прерывание её другими видами воздействия на заготовку – термообработка, старение, нанесение различных видов покрытия, технический межоперационный контроль и т. д.

При формировании маршрута обработки заготовки необходимо руководствоваться целым рядом технологических принципов.

Соблюдать общую последовательность обработки поверхностей заготовки, разработанную выше.

В первые операции следует объединять энергоёмкие переходы, связанные с удалением наибольшего припуска. В целях уменьшения влияния внутренних напряжений целесообразно на этой стадии произвести обработку всех наружных поверхностей заготовки. В результате этого произойдет перераспределение остаточных напряжений в заготовке, сопровождаемое её деформацией и возникновением соответствующих погрешностей формы и расположения поверхностей заготовки. В наиболее ответственных случаях после предварительных операций в технологическом процессе предусматривают проведение искусственного или естественного старения, во время которого происходит релаксация остаточных напряжений.

При разработке технологического маршрута важно определить местоположение в нем термической обработки. Технологический процесс будет проще и экономичнее, если механическая обработка не прерывается термическими операциями. Это возможно если заготовка подвергается только предварительной термообработке, такой как отжиг, нормализация или улучшение. Если в результате проведения термической обработки (закалка, отпуск) заготовка получила твердость НRС > 40, то для дальнейшей обработки, зачастую, необходимо использовать абразивный инструмент. При наличии в технических требованиях условия повысить твердость отдельных поверхностей до 55…60 НRС посредством их цементации и последующей закалки необходимо эти поверхности науглеродить. Все другие поверхности должны быть защищены от цементации различными способами - омеднением, повышенным (на глубину цементации) припуском, удаляемым после цементации, но до закалки, комбинацией этих методов и др. Поверхности подлежащие цементации предохраняют от омеднения покрывая их диэлектриком, чаще всего лаком.

При формировании операции необходимо учитывать возможность объединения тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.

Объединение черновых и чистовых переходов в одной операции нежелательно.

Каждая последующая операция, как правило, должна уменьшать погрешности и повышать качество получаемой поверхности.

В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами при выполнении последующих операций.

Необходимо стремиться к формированию операций одинаковых или кратных по трудоёмкости.

В целях своевременного выявления брака по раковинам и другим подобным дефектам необходимо предусмотреть приоритетную обработку поверхностей, на которых возможно появление этих дефектов и на которых они не допускаются.

Обработку особо сложных или ответственных поверхностей желательно выделить в самостоятельную операцию. Например, обработка фасонных поверхностей по копиру.

Обработку поверхностей с повышенными требованиями к их взаимному расположению (например, соосности), следует производить в одной операции и выполнять с одного установа.

Наиболее ответственные переходы или операции, связанные с достижением большой точности, следует выполнять в конце технологического процесса. Здесь же необходимо производить обработку легкодеформируемых поверхностей, например, наружных резьб.

Для крупногабаритных заготовок и заготовок, имеющих большую массу необходимо стремиться к уменьшению количества операций и концентрации переходов, поскольку транспортировка, складирование, установка на станке таких заготовок затруднена.

Выбор маршрута обработки в существенной мере зависит от типа производства, уровня автоматизации и применяемого оборудования.

В условиях единичного производства, как правило, используют универсальное оборудование и операции максимально концентрируют.

В мелко - и среднесерийном производствах применяют в основном универсальное оборудование, станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, револьверные станки, модули.

В крупносерийном и массовом производствах широко используются агрегатные станки, специальное и специализированное оборудование, а также автоматические линии.

Приведенная методика и принципы разработки маршрутного технологического процесса позволяют, как правило, получить несколько вариантов технологического процесса, отличающихся друг от друга числом и содержанием операций, их последовательностью, оборудованием и т. д. Поэтому, в качестве окончательного, принимают тот вариант, который обеспечит более высокие технические и экономические показатели.

Таким образом, при разработке маршрута технологического процесса определяются виды, количество и код операций, тип, модель и код оборудования, единица нормирования, на которую установлена норма расхода материала или времени, норма расхода материала, коэффициент расхода материала, степень механизации, код профессии по классификатору ОКПДТР, разряд работы по классификатору ОКПДТР, код условий труда по классификатору ОКПДТР.

Пример оформления МК см. приложение 2.

4.2 Обоснование выбора технологических баз

Выбор баз необходимо делать обоснованно, показать их связь с точностью выполнения размеров, с конструкцией приспособлений и производительностью обработки. При выборе технологических баз необходимо соблюдать ряд принципов.

1. Выбирать такую схему базирования, которая обеспечит наименьшую погрешность установки.

2. Соблюдать принцип совмещения баз – совмещать конструкторскую, технологическую и измерительную базы.

3. Стремиться к соблюдению принципа постоянства баз – на различных операциях механообработки использовать одни и те же базы (поверхности) обрабатываемой детали.

Кроме этого необходимо помнить, что нельзя использовать дважды (и более) в качестве баз «черные» (необработанные) поверхности заготовки. При этом в случае использования в качестве баз «черных» поверхностей, приоритет отдается тем поверхностям, которые после изготовления детали остаются не обработанными или имеют меньшую величину припуска. Поэтому на первой механической операции, как правило, планируется подготовка технологических баз под последующую обработку. Не последнюю роль играет удобство, точность и качество поверхности, выбираемой для базы.

4.3 Разработка и обоснование операционного

технологического процесса изготовления детали

Проектирование операций технологического процесса связано с разработкой их структуры, выбором последовательности переходов, определением возможности их совмещения во времени, разработкой операционных эскизов и схем наладок, определением настроечных размеров и ожидаемой точности обработки.

При разработке технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесообразности их концентрации путем применения комплектов нормального или специального режущего инструмента, многоинструментальных державок, параллельной или параллельно-последовательной обработки.

Число и последовательность технологических переходов зависят от вида заготовки, величины припуска, материала и точностных требований к готовой детали. Совмещение переходов определяется конструктивными особенностями заготовки, ее жесткостью и возможностями расположения режущего инструмента на станке. Обработку поверхностей, имеющих высокую точность и качество поверхности, иногда выделяют в отдельную операцию, применяя одноместную одноинструментальную последовательную схему обработки.

При разработке структуры операций необходимо дать технологическую оценку различных вариантов проектируемой операции. В итоге принимается та схема построения операции, которая является наиболее экономичной в рассматриваемых условиях производства.

Результаты разработки технологических операций заносятся в операционные карты, сопровождаемые операционными эскизами (см. приложения 3-6).

4.4 Обоснование выбора оборудования и технологического оснащения

Общие правила выбора средств технического оснащения определены в Р с учетом типа производства, вида изделия, характера намеченной технологии, возможности группирования операций, использования стандартного оборудования и т. д.

Выбор модели станка определяется, прежде всего, возможностью изготовления на нем деталей необходимых размеров, конфигурации, точности и шероховатости. Если эти требования можно обеспечить на различных станках, то конкретную модель оборудования выбирают из следующих соображений:

Соответствия размеров рабочей зоны станка габаритам заготовки;

Соответствия точности станка заданной точности детали;

Соответствия его производительности расчетной;

Соответствия мощности оборудования потребной мощности;

Возможности автоматизации и механизации выполняемых на этом станке работ;

Обеспечения минимальных затрат по себестоимости продукции и др.

При выборе оборудования с использованием ЧПУ, кроме вышесказанного необходимо учитывать объем инструментального магазина, количество управляемых координат, постпроцессор и др.

Технические характеристики ряда станков можно найти в литературе . Нормы точности металлорежущих станков даны в .

Таким образом, на этапе разработки операции определяется тип и модель станка, установочно-зажимное приспособление, режущий, вспомогательный инструмент и средства измерения, СОЖ, количество одновременно изготавливаемых деталей, технологические базы, схема последовательности обработки поверхностей, последовательность выполнения переходов и т. д.

4.5. Расчет припусков на механическую обработку

При проектировании технологического процесса механической обработки необходимо установить оптимальные припуски, которые бы обеспечивали заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей.

Припуски могут быть операционными и промежуточными.

Операционный припуск – это припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.

Припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода, называют промежуточным.

Установление оптимальных припусков играет важную роль при разработке технологических процессов изготовления деталей. Увеличение припусков приводит к повышенному расходу материала и энергии, введению дополнительных технологических переходов, а иногда и операций. Все это увеличивает трудоёмкость и повышает себестоимость изготовления деталей, а значит и уменьшает конкурентоспособность всего изделия в целом.

Необоснованно уменьшенные припуски не дают возможность удалить дефектные слои материала и достичь заданной точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, что может привести к появлению брака.

Имеются два основных метода определения припусков на механическую обработку поверхности: опытно-статистический и расчетно-аналитический.

В опытно-статистическом методе припуск устанавливают по стандартам и таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных целого ряда производственных предприятий. Припуски на механическую обработку поковок, изготовленных различными методами, и отливок из металлов и сплавов приведены в ГОСТ 7505-89, ГОСТ 7062-90, ГОСТ 7829-70, ГОСТ.

При расчетно-аналитическом методе, разработанным проф. , рассчитывают минимальный припуск на основе анализа факторов , влияющих на формирование припуска, с использованием нормативных документов. при этом припуски на обработку определяют таким образом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были устранены погрешности изготовления детали, которые остались от предшествующего перехода.

В курсовом проекте при разработке технологического процесса изготовления детали припуски на механическую обработку на одну из наиболее точных поверхностей определяют расчетно-аналитическим методом. В данных МУ такой расчет не приводится в связи с большим количеством публикаций по этому вопросу . На все остальные поверхности припуск определяется опытно-статистическим методом .

Имея расчетные формулы и заданные чертежом предельные размеры рассматриваемой поверхности, можно определить предельные размеры по всем технологическим переходам при обработке этой поверхности, включая размеры исходной заготовки .

Операционные размеры и допуски определяют для всех операций и переходов. Они необходимы для оформления операционных карт, операционных эскизов и настроечных схем обработки.

4.6. Определение режимов резания

Разработка технологического процесса механической обработки завершается установлением технически обоснованных норм времени на каждую операцию. Чтобы добиться наилучших результатов по соотношению: время обработки – качество обработки, необходимо в полной мере использовать режущие свойства инструмента и технические возможности металлорежущего оборудования. Для этого определяются рациональные режимы резания на все операции механической обработки детали. Наилучшие результаты дает аналитический расчет режимов резания с использованием эмпирических зависимостей.

При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определенного порядка, т. е. при назначении и расчете режимов резания учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и мощность оборудования и т. д. Следует помнить, что элементы режимов резания функционально взаимосвязаны между собой.

Определение режимов резания начинают с описания исходных данных, куда входят: наименование и номер операции, содержание (структура) операции, операционный эскиз, технические требования на изготовления детали, паспортные характеристики оборудования, материал заготовки и его механические свойства, сведения о режущем инструменте (материал режущей части, стойкость). Для каждого перехода определяют глубину резания, подачу, скорость резания, частоту вращения, силу резания, крутящий момент и мощность резания.

Полученные режимы резания корректируются по паспортным данным станка и проверяются по мощности его электродвигателя. Необходимо, чтобы потребная мощность резания не превышала номинальную мощность электродвигателя оборудования.

В связи с тем, что аналитический расчет режимов резания является трудоёмкой процедурой, в курсовом проекте таким методом определяются режимы резания на одну из операций, по согласованию с руководителем проекта. Для остальных операций технологического процесса, режимы резания определяются по общемашиностроительным нормативам режимов резания с учетом конкретных условий, то есть введением поправочных коэффициентов.

4.7 Определение норм времени на технологические операции

Техническая норма времени на обработку заготовки является одним из основных параметров для расчета себестоимости детали, количества металлорежущего оборудования, заработной платы рабочих, планирования производства.

Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей станочного оборудования, технологической оснастки, режущего инструмента, схемы построения операции и переходов, автоматизации процесса обработки детали и др. В массовом производстве рассчитывается штучное время, в серийном и единичном – штучно-калькуляционное.

В курсовом проекте для тех операций, режимы резания которых определялись расчетно-аналитическим методом, нормы времени определяются также расчетно-аналитическим методом. Для остальных операций нормы времени определяются опытно-статистическим методом по общемашиностроительным нормативам норм времени. При выполнении этого подраздела рекомендуется использовать литературу .

5. Технико-экономическое сравнение 2-х вариантов

механической обработки заготовки

Одной из особенностей разработки технологических процессов механической обработки заготовок является многовариантность Она возникает при выборе методов обработки элементарных поверхностей и формировании из них маршрута обработки заготовки, построении структуры операций и техпроцесса в целом, при выборе оборудования и технологического оснащения.

При выполнении курсового проекта студент, исходя из типа производства и технических требований рабочего чертежа детали, может предложить несколько вариантов операций технологического процесса механической обработки заготовки, каждый из которых обеспечивает её изготовление, полностью отвечающее этим условиям. Из нескольких возможных вариантов необходимо выбрать оптимальный – обеспечивающий наилучшее качество при наименьшей себестоимости.

В соответствии с типовой методикой по оценке экономической эффективности новой техники , наивыгоднейшим вариантом считается тот, у которого сумма текущих и капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной.

В курсовом проекте сравнению подлежат одинаковые объемы работ, выполняемые на различном оборудовании или различными методами. При этом, в число слагаемых сумм затрат включаются лишь те, которые изменяют свою величину при реализации различных вариантов операций технологического процесса - расходы по заработной плате рабочим и наладчикам (основная и дополнительная) с начислением налогов, расходы по содержанию и эксплуатации оборудования и производственной площади и т. п. Сумма этих затрат, отнесенная к часу работы оборудования, называется часовыми приведенными затратами.

Если при сравнении вариантов существенно изменяются величины других затрат, например, расходы на специальную технологическую оснастку и режущий инструмент, то эти затраты также учитываются при расчете технологической себестоимости и экономического эффекта.

Рациональный вариант механической обработки можно выбрать на основании расчета технологической себестоимости базового и предлагаемого вариантов. Результаты технико-экономического сравнения выполняются в виде таблицы, представляющей собой структуру затрат на обработку заготовок по конкурирующим вариантам технологических процессов механической обработки заготовки.

Методика расчетов технологической себестоимости вариантов подробно излагается в литературе .

Литература

Список использованных, при выполнении курсового проекта источников, приводится в алфавитном порядке согласно библиографического описания документа по ГОСТ 7.1-2003 .

В тексте расчетно-пояснительной записки ссылки на литературные источники следует давать в виде квадратных скобок с цифрой внутри, соответствующей номеру этого источника в списке литературы. При необходимости указываются номера карт, таблиц, страниц и т. п. по данному источнику. Список литературы приводится в конце пояснительной записки перед приложениями.

Требования к графической части проекта

Рабочие чертежи детали и заготовки, в зависимости от размеров и сложности, выполняются на листах формата А1-А4 в строгом соответствии с требованиями ЕСКД с помощью вычислительной техники с использованием графических редакторов (Компас, Автокад, Ти Флекс и др.). В случае использования заготовки простой конфигурации (например, прокат), допускается выполнять совмещенный чертеж детали и заготовки.

Лист операционных эскизов выполняется форматом А1, на который выносятся эскизы выполнения операций, согласованные с руководителем курсового проекта. Все операционные эскизы выполняются в произвольном масштабе, но с соблюдением пропорций. При этом обрабатываемая заготовка изображается в одном или нескольких видах, главным из которых является вид, соответствующий положению заготовки на станке перед рабочим. На всех видах заготовки наносятся условные изображения установочно-зажимных элементов приспособления, согласно требованиям ЕСКД. Все обрабатываемые на рассматриваемой операции поверхности изображаются в цвете, либо линиями двойной толщины (2S) с указанием согласно ГОСТ 2.309-73 параметрами шероховатости. Все получаемые размеры должны быть проставлены с допускаемыми отклонениями. На операциях, выполняемых с использованием оборудования с ЧПУ или станков-автоматов (полуавтоматов) изображается соответствующая наладка оборудования. Каждый операционный эскиз сопровождается таблицей, в которой указывается используемый режущий инструмент с обозначением по соответствующему стандарту, режимы обработки и нормы времени. В правом нижнем углу заполняется общий штамп. При выполнении графической части курсового проекта рекомендуется использовать стандарты ЕСКД, ЕСТД, а также .

Литература

1. Аршинов металлов и режущий инструмент / , .- М.: Машиностроение, 1975.

2. Балабанов справочник технолога-машиностроителя. Т.1-2 / .- М.: Машиностроение, 19с.

3. К анализу технических условий: учеб. пособие / , . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.

4. Васин программирования обработки на станках с ЧПУ: учеб. пособие / , . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 19с.

5. Васин оформления технологической и конструкторской документации: учеб. пособие / , . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.

6. Васин технологический: учеб. пособие / .-Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.

7. Васин подготовка при обработке деталей на станках с числовым программным управлением: учеб. пособие / , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.

8. Великанов режимы резания металлов / , .- Л.: Машиностроение, 1972.

9. Гжиров обработки на станках с ЧПУ: Справочник / , .- Л.: Машиностроение, 19с.

10. Горбацевич проектирование по технологии машиностроения / , .- Минск: Высшая школа, 20с.

11. ГОСТ (СТ СЭВ 302-76) Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками. М.: Изд-во стандартов. 1983.

12. ГОСТ 2424-83. Круги шлифовальные. Технические условия. М.: Изд-во стандартов. 1989.

13. ГОСТ. Отверстия центровые. М.: Изд-во стандартов. 1977.

14. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000.

15. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе . Структура и правила оформления. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

16. ГОСТ 8742-75. Центры станочные вращающиеся. Типы и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1993.

17. ГОСТ. Центры упорные с конусностью 1:10 и 1:7. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1986.

18. ГОСТ. Центры упорные с отжимной гайкой и конусностью 1:10 и 1:7. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1986.

19. ГОСТ 2575-79. Центры упорные с отжимной гайкой. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1979.

20. ГОСТ 2576-79. Полуцентры упорные. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1979.

21. ГОСТ. Центры упорные. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1979.

22. ГОСТ 1321-79. Центры и полуцентры упорные. Технические требования. М.: Изд-во стандартов. 1979.

23. ГОСТ. Скобы с отсчетным устройством. Типы. Основные параметры. Технические требования. М.: Изд-во стандартов. 1976.

24. ГОСТ. Калибры пазовые для размеров до 3 мм. М.: Изд-во стандартов. 1982.

28. ГОСТ. Калибры пазовые для размеров свыше 3 до 18 мм. М.: Изд-во стандартов. 1982.

25. ГОСТ. Пробки резьбовые со вставками двусторонние диаметром от 2 до 50 мм. Конструкция и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1992.

26. ГОСТ. Кольца резьбовые с полным профилем резьбы диаметром от 1 до 100 мм. Конструкция и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1992.

27. ГОСТ. Кольца резьбовые с укороченным профилем резьбы диаметром от 2 до 100 мм. Конструкция и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1992.

28. ГОСТ 3.1120-83. Общие правила отражения и оформления требований безопасности труда в технологической документации. М.:ИПК Изд-во ст-в. 2001.

29. ГОСТ. Базирование и базы в машиностроении. М.: Изд-во ст-в. 1976.

30. ГОСТ 19372. Фрезы концевые твердосплавные. М.: Изд-во стандартов, 1973.

31. ГОСТ. Калибры-скобы составные для диаметров от 1 до 6 мм. Размеры. М.: Изд-во стандартов, 1993.

32. ГОСТ. Калибры-скобы листовые для диаметров от 3 до 260 мм. Размеры. М.: Изд-во стандартов, 1995

33. ГОСТ. Калибры скобы штампованные для диаметров свыше 10 до 180 мм. Размеры. Минск: Изд-во стандартов, 1995.

34. ГОСТ. Зенковки конические. Технические условия. М.: Изд-во ст-в. 1981.

35. Добрыднев проектирование по предмету «Технология машиностроения»: Учеб. пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием».- М.: Машиностроение, 1985.-184с., ил.

36. Защитные покрытия изделий: Справочник конструктора / Л.: Машиностроение, 1969.-216 с.

37. Каменичный справочник технолога-термиста. Москва-Киев:196с.

38. Классификатор технологических переходов машиностроения и приборостроенияМ .: Изд-во стандартов, 1991.

39. Лакокрасочные покрытия в машиностроении: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп./ Под ред. канд. техн. наук. М.: Машиностроение, 197с.

40. Лахтин -термическая обработка металлов : учеб. пособие для втузов по спец. «Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов» / , .– М.: Металлургия, 198с

41. Маталин машиностроения / .- Л.: Машиностроение, 19с.

42. Металлорежущие станки. . Номенклатурный каталог. Часть 1. Универсальные станки. Часть 2. Специальные и специализированные станки. М.: ВНИИТЭМР. 1992.

43. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Экономика, 1977.

44. Методика отработки конструкций на технологичность и оценка уровня технологичности изделий машиностроения и приборостроения. Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР, 1973. 15с.

45. Панов металлов резанием: справочник технолога / , и др.; Под общ. ред. . – М.: Машиностроение. 198с.

46.Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на шлифовальных станках. Серийное производство. М.: Машиностроение, 19с.

47. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. М.: Машиностроение, 19с.

48. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для нормирования станочных работ. Серийное производство. М.: Машиностроение, 19с.

49. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 2. Нормативы режимов резания. М.: Экономика, 19с.

50. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. М.: Машиностроение, 19с.

51. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 1. Нормативы времени. М.: Экономика, 19с.

52. Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени для технического нормирования работ на протяжных станках. М.: Машиностроение, 19с.

53. ОК 016-94. Общероссийский классификатор профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов . М.: ИПК Изд-во стандартов. 1995.

54. Расчеты экономической эффективности новой техники: справочник / Под ред. . Л.: Машиностроение, 19с.

55. Режимы резания металлов: справочник. Под. ред. . М.: Машиностроение, 1972.

56. Самошин обработка / .- М.: Машгиз, 1962.-156 с.

57. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах / Под редакцией, . М.: Машиностроение, 1986.

58. Сточик покрытия в машиностроении / .- М.: Машгиз, 1963.-288 с.

59. Технологичность конструкции изделий: Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов / Сост. , . Саратов: СГТУ, 20с.

60. Технологичность конструкции изделия: справочник / Под ред. . М.: Машиностроение. 19с.

61. Технико-экономическое сравнение вариантов операций технологического процесса механической обработки: Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов/ Сост. , . Саратов: СПИ, 19с.

62. Технология машиностроения: Методические указания для выполнения курсового проекта / Сост. , . Саратов: СГТУ, 20с.

63. Косилова обработки, заготовки и припуски в машиностроении: справочник технолога / , .- М.: Машиностроение, 19с.

64. Справочник технолога-приборостроителя в 2-х т. т. Под ред. . М.: Машиностроение. 1980.

65. , Леонтьев, производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов / , .- М.: Машиностроение. 19с.

66. Опытно-статистический метод определения припусков на механическую обработку: методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов / Сарат. политехн. ин-т; сост. , .- Саратов: СПИ, 19с.

67. Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении: учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов / , ; под ред. .- М.: Высш. шк., 20с.

68. Расчетно-аналитический метод определения припусков на механическую обработку: методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов / Сарат. политехн. ин-т; сост. , .- Саратов, 19с.

000001 – чертеж детали – исходные данные проекта;

000003 – чертеж заготовки;

200000 – лист операционных эскизов;

Буквенное обозначение кода документа

КЭ – листы операционных эскизов

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Методические указания для выполнения курсового проекта

студентами специальности 120200

«Металлообрабатывающие станки и комплексы»

Составили: ВАСИН Алексей Николаевич

НАЗАРЬЕВА Виктория Алексеевна

Рецензент

Отрасль науки, занимающаяся исследованием закономерностей технологических процессов изготовления машиностроительных изде - пий, с целью использования результатов изучения для обеспечения требуемого качества и количества изделий с наивысшими технико - жономическими показателями, называется технологией машинострое­ния.

Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом - установление и исследование внешних и внут­ренних связей, закономерностей технологического процесса. Только на основе их глубокого изучения возможно построение прогрессивных тех­нологических процессов, обеспечивающих изготовление изделий высо­кого качества с минимальными затратами.

Современная технология развивается по следующим основным на­правлениям: создание новых материалов; разработка новых технологиче­ских принципов, методов, процессов, оборудования; механизация и авто­матизация технологических процессов, устраняющая непосредственное участие в них человека. Технологический процесс и орудия труда тесно таимосвязаны. Если осуществление технологического процесса порож­дает необходимость изготовления орудий труда, являясь причиной их появления, то развитие и совершенствование орудий труда в свою оче­редь стимулирует совершенствование самого процесса. Формирование технологии машиностроения как отрасли знания началось с появлением крупного машиностроения. Большой вклад в ее развитие внесли русские умельцы Андрей Чохов, М. В. Сидоров, Я. Батищев, А. К. Нартов и многие другие. Так, например, А. К. Нартов (1680 - 1756 гг.) разработал ряд тех­нологических процессов изготовления оружия, монет, создал для этого оригинальные станки и инструменты.

Одним из первых, описавшим накопленный опыт в технологии ма­шиностроения, был профессор Московского Университета И. Двигуб - і"кий. В 1807 г. он написал книгу "Начальные основания технологии или краткое описание работ на заводах и фабриках производимых". В 1885 г. нышла работа профессора И. И. Тиме (1838 - 1920 гг.) "Основы машино­строения, организация машиностроительных фабрик в техническом и жономическом отношении и производство работ". И, наконец, была из­дана книга проф. А. ГТ. Гавриленко (1861 - 1914 гг.) "Технология метал­лов", в которой обобщен опыт развития технологии металлообработки. Долгие годы этот учебник был основным пособием, по которому училось несколько поколений русских инженеров.

В связи с бурным развитием техники в начале XX века возникла не­обходимость обобщения опыта по разработке и осуществлению техноло­гических процессов. В учебные программы вузов страны были включены дисциплины, описывающие технологические процессы изготовления машин, проектирование приспособлений, цехов и заводов (например "Технология автомобилестроения", "Технология тракторостроения", "Технология станкостроения" и др.). На первом этапе они содержали, главным образом, описательный материал, обобщающий опыт изготов­ления изделий в отрасли.

По мере развития машиностроения, дальнейшего изучения техноло­гии стали выявляться общие закономерности, появились широкие обоб­щения, справедливые для различных отраслей машиностроения. В итоге были сформированы такие технологические дисциплины как основы тех­нологии машиностроения, конструирования приспособлений, проек­тирования машиностроительных цехов и заводов, а также автоматизация производственных процессов и ряд других. В курсе "Основы технологии машиностроения" излагаются общие вопросы для всех отраслей машино­строения, и постепенно он стал общеинженерной дисциплиной, читаемой студентам всех специальностей машиностроительных вузов. В специаль­ной части курса "Технология машиностроения" рассматриваются, глав­ным образом, вопросы, специфичные для данной отрасли машинострое­ния и касающиеся изготовления основных деталей и сборки машин этой отрасли.

Технология машиностроения стала формироваться как отрасль нау­ки на основе обобщения результатов большого труда коллективов заво­дов, научно-исследовательских институтов, высших учебных заведений и работников науки и промышленности. Основы технологии маши­ностроения были созданы, главным образом, трудами советских ученых: Б. С. Балакшина, Н. А. Бородачева, К. В. Вотинова, В. И. Дементьева, Ф. С. Деменьюка, М. Е. Егорова, А. А. Зыкова, А. И. Каширина, В. М. Кова­на, B. C. Корсакова, А. А. Маталина, С. П. Митрофанова, Э. Б. Рыжова, Э. А. Сателя, А. П. Соколовского, Д. В. Чарнко, А. Б. Яхина и многих других.

Наука о технологии - это не просто сумма каких-то знаний о техно­логических процессах, а система строго сформулированных и проверен­ных положений о явлениях и их глубинных связях, выраженных посред­ством особых понятий. С другой стороны, наука о технологии, как и лю­бая другая отрасль знания, - это результат практической деятельности человека; она подчинена целям развития общественной практики и спо­собна служить теоретической основой.

Если наука - система научных знаний, то процесс приобретения тгих знаний является научным познанием. В процессе становления науч­ного познания в области технологии машиностроения можно выделить три стадии: зарождение и развитие эмпирического исследования и перво­начальное накопление эмпирических знаний о технологических про­цессах; зарождение первой научной картины совокупности явлений, имеющих место при осуществлении технологических процессов; по­строение теорий.

Становление технологии машиностроения как научной дисциплины затруднено огромным разнообразием объектов производства (от миниа­тюрных приборов до экскаваторов, от простейших изделий типа молотка до сложнейших машин - таких, как космический корабль), бесчисленным множеством методов изготовления и оборудования для их осуществле­ния. Поэтому развитие научных основ технологии машиностроения дол­гое время находилось на стадии эмпирического исследования.

Постепенное накопление данных эмпирических исследований тех­нологических процессов, выявление отдельных фактов, связей между явлениями, выдвижение различных идей и гипотез позволило сформиро­вать технологию как науку.

На этой основе создано учение о точности обработки деталей, рас­крыты закономерности размерных и временных связей технологических процессов, разработаны расчетные методы, сформулирована система ос­новных понятий и определений, создана методика разработки техноло­гических процессов и др.

К одному из первых фундаментальных трудов по основам техноло­гии машиностроения следует отнести учебник проф. Б. С. Балакшина "Технология станкостроения" и книгу проф. А. П. Соколовского "На­учные основы технологии машиностроения" .

Развитие машиностроения ставит новые проблемы, связанные с по­вышением качества изделий, производительности труда и требует их раз­решения. Современное машиностроение используется практически во всех сферах человеческой деятельности, достигло огромных успехов в повышении ее эффективности и в итоге превратилось в технологическую базу промышленности, определяющую уровень технического развития страны и ее безопасности.

В развитии промышленного производства, в том числе и машино­строения, можно выделить две эры: индустриальную и информационную. Первая прошла свой путь развития, начиная с прошлого века, и характе­ризуется преимущественным развитием отраслей материального произ­водства и, в первую очередь, промышленности. Само производство в значительной степени стало массовым, крупносерийным, ориентирован­ным на рынки большой емкости и на изделия массового спроса.

На смену индустриальной эры пришла информационная эра, пере­ход к которой в ведущих странах Запада начался в 50 - 60-е годы про­шлого столетия и завершился в наиболее экономически развитых стра­нах мира к середине 80-х гг.

В эру индустриализации основным фактором повышения эффектив­ности производства была преимущественно экономия затрат живого тру­да в самых различных сферах. Повышение эффективности использования прошлого труда (производственных фондов, материально-энергетических затрат) осуществлялось, в основном, в форме "экономии на масштабах производства", снижения затрат ресурсов на единицу конечной продук­ции за счет повышения удельной мощности технологического оборудо­вания и др.

Информационную эру отличает преимущественный рост экономики, сферы услуг (как в валовом продукте, так и в численности занятых), осо­бенно для отраслей, связанных с переработкой информации и осуществ­лением посреднической деятельности всех видов.

Производство в информационную эру становится в высшей степени гибким, не массовым, ориентируется на индивидуальные запросы потре­бителей и небольшие по емкости рынки сбыта.

Прошли времена, когда предприятие могло выпускать одну и ту же продукцию десятилетиями. Сегодня в самых современных отраслях про­мышленности (например, в электронике) жизненный цикл изделия со­кращается до нескольких месяцев. Если же говорить о машиностроении, то в нем в среднем за три-пять лет необходимы полная замена выпускае­мых изделий и смена средств технологического обеспечения (технологи­ческих процессов, оборудования, оснастки).

Таким образом, четко видна тенденция сокращения жизненного цикла изделия, обусловленная стремлением производителей быстрее и максимально полнее удовлетворять потребности общества, что, в свою очередь, стимулирует рост этих потребностей. Непрерывно растущие потребности общества порождают рост разнообразия машинострои­тельных изделий, их назначения. Необходимость выпуска конкуренто­способной продукции усиливает эту тенденцию и требует непрерывно­го совершенствования технологических процессов и средств технологи­ческого оснащения.

Современное предприятие должно быть способным быстро перехо­дить на выпуск новых изделий повышенного качества с минимальными издержками. Сложность решения этой задачи усугубляется тем, что но­менклатура выпускаемых изделий и объемы серий в определенной степе­ни являются непредсказуемыми. Это не говорит о полном отсутствии планирования выпуска продукции предприятием - просто планирование строится на основе прогноза сбыта продукции. Главное отличие плани­рования в условиях рынка от централизованного директивного планиро­вания заключается в ориентации производства на конкретного потреби­теля и даже на общественные явления и политические процессы.

Естественно, что роль случайных и неучтенных факторов в прогнозе достаточно велика и поэтому прогноз носит вероятностный характер, в результате годовая программа производства достаточно непредсказуема.

Работа современного предприятия в динамично изменяющихся ус­ловиях заставляет решать "взаимоисключающие" задачи: быстро перехо­дить на выпуск новой продукции и одновременно внедрять новые техно­логии и технику; повышать качество изделий и снижать издержки про­изводства.

В связи с непрерывно растущими требованиями к качеству изделий, быстрой смене выпускаемых изделий непрерывно растет объем техноло­гической подготовки производства в единицу времени. Таким образом, возникает проблема, заключающаяся в том, что технолог в современных условиях должен выполнять в единицу времени не только ббльший объ­ем работ, но и делать ее на более качественном уровне.

Решение этой проблемы лежит в автоматизации труда технолога, а это, в свою очередь, требует дальнейшего развития научных основ тех­нологии машиностроения. Все это должно идти в направлении более глу­бокого изучения закономерностей технологических процессов, повыше­ния уровня обобщений, формализации результатов исследований, при­менения математических методов, совершенствования методов расчета и разработки технологических процессов, проектирования средств техно­логического оснащения, методов организации технологической подго­товки производства.

В процессе эволюции технологии машиностроения сформировались различные формы организации технологических процессов, основу кото­рых составляют три вида технологий: единичная, типовая и групповая, имеющие свои достоинства и недостатки.

С начала становления машиностроения применялась единичная тех­нология, когда под изготовление изделия разрабатывался единичный технологический процесс. Единичный технологический процесс позволя­ет учесть все особенности конкретного изделия и производственные ус­ловия, но требует много времени на его разработку.

С целью сокращения трудоемкости разработки технологических процессов и распространения передового опыта по предприятиям была разработана типовая технология, основоположником которой является профессор А. П. Соколовский.

Групповая технология, основоположником которой является про­фессор С. П. Митрофанов , разработана с целью повышения эффектив­ности изделий широкой номенклатуры. При групповой технологии разные изделия объединяются в группы по общности обору­дования и оснастки для осуществления одной и той же операции, что по­вышает однородность труда при изготовлении разных изделий и позво­ляет поднять его производительность.

С расширением номенклатуры выпускаемых изделий, снижением жизненного цикла рассмотренные выше виды технологий уже не удовле­творяют требованиям производства, поэтому назрела острая необходи­мость поиска нового вида технологии, позволяющей существенно сни­зить сроки технологической подготовки производства и поднять ее эф­фективность.

Перспективным в этом отношении является новый вид технологии - модульная технология . Она базируется на сквозном применении модульного принципа в конструкторско-технологической подготовке производства, когда изделие представляется совокупностью модулей, а под изготовление этих модулей разрабатываются модули технологиче­ского процесса; в свою очередь под осуществление последних создаются модули технологического оборудования и оснастки. Такой подход позво­ляет на каждом предприятии организовывать на модульном уровне эле­ментную базу технологических процессов, оборудования и оснастки и из них методом компоновки строить технологические процессы, системы и приспособления.

Получаемый модульный технологический процесс объединяет в себе достоинства единичной, типовой и групповой технологий, поскольку учитывает все особенности конкретного изделия так же, как и единичный процесс. Идея типизации реализуется на уровне модулей технологиче­ского процесса и так же, как и при групповой технологии, изделия объе­диняются в группы по общности в них модулей, но (в отличие от группо­вой технологии) в этом случае не возникает трудностей в группировании изделий.

В учебнике развивается методологический подход изложения ос­нов технологии машиностроения, разработанный профессором Борисом Сергеевичем Балакшиным с 1946 по 1976 гг., возглавлявшим кафедру технологии машиностроения Московского станкоинструментального института.

Учебник состоит из трех разделов:

Раздел 1 - теоретические основы технологии машиностроения;

Раздел 2 - основы разработки технологического процесса изготов­ления изделий;

Раздел 3 - основы технологической подготовки производства.

В результате изучения дисциплины "Основы технологии машино­строения" студент должен не только уметь разрабатывать технологиче­ские процессы, но и владеть методами технологической подготовки про­изводства. К сожалению, вопросы технологической подготовки произ­водства в учебниках по основам технологии машиностроения или отсут­ствуют, или излагаются фрагментарно. В итоге у студентов не создается цельного представления о сущности и методах технологической подго­товки производства. В связи с изложенным в учебник введен третий раз­дел "Основы технологической подготовки производства", в котором из­лагаются цель, задачи, функции, методы организации и автоматизации технологической подготовки производства.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Москва 1996

ВВЕДЕНИЕ

При изготовлении любой детали существует определенная последовательность действий, позволяющая получить готовое изделие в заданные сроки и с наименьшими затратами. На разных предприятиях в разных странах детали одного наименования изготавливают практически в одной и той же последовательности, на аналогичном оборудовании с использованием одинаковых инструментов.

Первые технологии появились много сотен лет назад, когда от поколения к поколению передавались знания о способах изготовления тех или иных изделий и инструментах, применяемых при этом. Часть этих знаний по тем или иным причинам оказалась потерянной для человечества, большая же часть получила дальнейшее развитие и дополнилась новыми знаниями. В начале XX века опыт изготовления деталей и машин был систематизирован и стал постепенно дополняться научными разработками учёных на основе развития фундаментальных наук. Были введены стандарты и другие нормативные материалы, разработаны научные принципы построения технологических процессов и их типизации, предложена теория базирования заготовок при их обработке, измерении и сборке, разработаны методы расчета припусков на обработку, погрешностей обработки заготовок и проведены исследования точности обработки на станках. Далее был получен опыт построения автоматизированного производства с использованием методов скоростной обработки материалов.

В России в развитие технологии машиностроения большой вклад внесли учёные: Б. С. Балакшин, Ф.С. Демьянюк, А. И. Каширин, И.М. Колосов, B.C. Корсаков, В.А. Кудинов, А.А. Маталин, С.П. Митрофанов, Э.В. Рыжов, М.П. Новиков, С.С. Силин, А.П. Соколовский, Э.А. Сатель, Ю.М. Соломенцев, А.Б. Яхин и др.

В настоящее время технология машиностроения является наукой, которая изучает способы изготовления машин требуемого качества в установленном программой количестве в заданные сроки и с наименьшими затратами.

В технологии машиностроения для решения теоретических проблем и практических задач используются различные разделы математики, физики, химии, теоретической механики, материаловедения, кристаллографии и других наук. К теоретическим основам технологии машиностроения как науки следует отнести учения о типизации технологических процессов и групповой обработке, о жёсткости технологической системы, о точности процессов обработки, рассеянии размеров обрабатываемых заготовок, о влиянии механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин, о припусках на обработку, о погрешностях технологической оснастки и оборудования, о путях повышения производительности и экономичности технологических процессов, о базировании заготовок и другие теоретические разделы.

Важнейшими современными направлениями развития технологии машиностроения являются методы оптимизации технологических процессов по достигаемой точности, производительности и экономичности изготовления при обеспечении высоких эксплуатационных свойств и надёжности работы, разработка систем автоматизированного управления ходом технологических процессов, в том числе и сборочных операций, создание гибких автоматизированных производственных систем на основе использования вычислительной техники, автоматизации межоперационного транспорта и систем контроля, разработка малоотходных, ре сур со сберегающих технологий.

Изучение технологии машиностроения невозможно без хорошего знания таких дисциплин, как теория резания, металлорежущие станки, материаловедение, детали машин, основы технических измерений, черчение.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Машиностроительные предприятия предназначены для производства различных изделий: станков, двигателей, подшипников, инструментов и т.д.

В зависимости от назначения изделия делятся на изделия основного и вспомогательного производства. Изделия основного производства предназначены для поставки заказчику вне данного предприятия. Изделия вспомогательного производства предназначены только для собственных нужд предприятия, которое их изготавливает.

Так, например, машиностроительное предприятие выпускает авиационные двигатели, которые предназначены для авиационного завода. В этом случае двигатели являются изделиями основного производства. Но на машиностроительном предприятии существует инструментальный цех для изготовления специального инструмента (протяжки для изготовления замка лопаток турбин, метчики для нарезания резьбы в глубоких отверстиях с направляющей частью, фасонные фрезы и т.д.), который необходим при изготовлении авиационных двигателей самому предприятию. В этом случае инструмент является изделием вспомогательного производства и предназначен только для нужд данного предприятия.

Все изделия состоят из отдельных деталей, которые соединены между собой.

Деталь - это изделие, которое изготовлено из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Деталями являются валы, втулки, зубчатые колёса, фланцы, рычаги, крестовины, поршни и др. Если внимательно рассматривать всё многообразие существующих деталей, то можно выделить целые группы (классы) деталей, которые имеют общий порядок обработки.

Существуют различные классификации деталей. Так по технологической классификации, предложенной А.Я. Малкиным все детали можно разбить на пять классов:

I класс - детали вращения без отверстия по основной оси симметрии с отношением их длины к диаметру от 2 до 20 - детали типа валов.

Примеры конструкций деталей 1-го класса представлены на рис. I.

2 класс - детали являющиеся телами вращения, имеющие сквозное отверстие по основной оси симметрии (всевозможные втулки, трубы, диски, кольца и т.д.). Примеры конструкций деталей 2-го класса представлены на рис.2.

3 класс - детали с параллельными плоскостями, имеющие в них два отверстия с параллельными осями или одно отверстие и точный наружный контур. Оси отверстий лежат в одной плоскости (шатуны, рычаги, скобы, крышки и т.д.). Примеры конструкций деталей 3-го класса представлены на рис. 3.

Рис.1. Примеры конструкций деталей 1-го класса.

4 класс - коробчатообразные детали (корпуса, ёмкости, коробки, баки и т.д.). Примеры конструкции деталей 4 класса представлены на рис. 4.

5 класс - сложные детали, имеющие несколько осей симметрии (крестовины, поршни, корпуса дифференциалов и т.д.). Пример конструкции деталей 5 класса представлены на рис. 5.

Рис.2. Примеры конструкций деталей 2-го класса.

Рис.3. Примеры конструкций деталей 3-го класса.

Рис.4. Примеры конструкций деталей 4-го класса.

В соответствии с ЕСКД на все детали машиностроения и приборостроения установлены шесть классов со следующей номенклатурой:

класс 71 - тела вращения типа колес, дисков, шкивов, колец, блоков, втулок, стержней, стаканов, колонок, валов, штоков и др. В этом классе все детали еще делятся между собой на три диапазона по соотношению длины детали к наибольшему наружному диаметру.

класс 72 - тела вращения с элементами зубчатого зацепления: трубы, шланги, сегменты и т.п.

Рис.5. Примеры конструкций деталей 5-го класса.

класс 73 - детали корпусные, опорные, ёмкостные.

класс 74 - детали, не являющиеся телами вращения: плоскостные, рычажные, грузовые, тяговые и т.п.

класс 75 - детали кулачковые, карданные, пружинные, крепежные, рукоятки и т.п.

класс 76 - детали технологической оснастки, которые выполняют самостоятельные функции (режущие пластины, свёрла, метчики, матрицы, пуансоны и т.д.).

Существуют и другие классификации деталей.

Сборочная единица (узел) - это часть изделия, которая собирается отдельно и в последующем процессе сборки участвует как одно целое. Сборочными единицами могут являться коробка скоростей, двигатель, коробка передач, ротор турбины, шпиндельный узел и др.

Агрегат - это сборочная единица, которая может выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно. Изделие, которое изготовлено по агрегатному принципу, имеет множество положительных качеств в изготовлении, эксплуатации и ремонте. Цикл сборки такого изделия значительно сокращается. В любой момент любой из агрегатов может быть заменен на новый, а ремонт отказавшего агрегата производится вне машины. По агрегатному принципу в настоящее время выполняется множество изделий.

Существуют несколько параметров, которые характеризуют потребительские свойства изделия.

Качество - это совокупность свойств, позволяющих удовлетворять определенным потребностям в соответствии с назначением изделия. Качество - это комплексный показатель, который зависит от точности, мощности, производительности, экономичности, коэффициента полезного действия изделия, степени его автоматизации.

Работоспособность - состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции в пределах определенных параметров.

Надежность - это свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность. Надежность изделия включает в себя понятия безотказности и долговечности.

Безотказность - свойство, изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного периода времени, без каких-либо регулировок, ремонта и т.д.

Долговечность - это период времени, в течение которого изделие сохраняет свою работоспособность до наступления предельного состояния, после которого эксплуатация изделия прекращается.

Основными понятиями, связанными с технологической подготовкой производства являются:

Производственный процесс - совокупность всех действий, производимых на данном предприятии и связанных с изготовлением и ремонтом выпускаемых изделий. Производственный процесс включает изготовление и сборку изделий, их хранение, консервацию, охрану, транспортировку, контроль, конструкторскую и технологическую подготовку производства и календарное планирование.

Технологический процесс - это часть производственного процесса, включающая в себя только этапы механической обработки, связанные с изменением размеров, формы и внешнего вида предметов производства, а также физико-механических свойств.

Технологическая операция - это часть технологического процесса, которая выполняется непрерывно на одном рабочем месте над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями. Технологическая операция является основной единицей для осуществления планирования и учёта.

Применительно к условиям автоматизированного производства технологическая операция - это законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на автоматической линии, состоящей из нескольких станков, связанных автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами.

Установ - часть технологической операции, выполняемая при постоянном закреплении обрабатываемых заготовок.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, которая характеризуется постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой, без изменения или с автоматическим изменением режимов работы станка.

Позиция - фиксированное положение заготовки относительно инструмента для выполнения определенной части операции.

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

Вспомогательный ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, качества поверхности или свойств заготовки, но необходимого для подготовки рабочего хода.

Приём - законченная совокупность действий человека, выполняемых при осуществлении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.

2. ПОНЯТИЯ О ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЙ

Технологичность конструкции изделий - это совокупность признаков, обеспечивающих оптимальные затраты при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объёмах выпуска и условиях выполнения работ.

Другими словами изделие технологично, если оно просто в изготовлении, удобно при эксплуатации и ремонте.

Технологичность - понятие относительное, она зависит от масштаба и типа производства. Так, например при больших годовых программах выпуска изделий будут технологичны заготовки, трудоемкость и себестоимость которых ниже, а, размеры максимально приближены к размерам готового изделия. Такие заготовки могут быть получены литьём в кокиль. При малых годовых программах производства заготовки целесообразнее изготавливать в песчаных формах. То есть каждый тип производства при изготовлении одного и того же изделия предъявляет различные требования по технологичности.

Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичности.

Производственная технологичность заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства, технологическую подготовку производства, изготовление, контроль, монтаж и испытание изделий.

Эксплуатационная технологичность заключается в сокращении средств и времени на подготовку к использованию изделий, технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт и утилизацию.

Ремонтная технологичность заключается в сокращении средств и времени на все виды ремонта.

Основными факторами, которые определяют требования к технологичности являются:

размеры, форма и вид изделия;

объем выпуска и тип производства.

Вид заготовки в значительной степени определяет технологический процесс механической обработки изделия и её трудоёмкость. Рациональный способ получения заготовки выбирают в зависимости от объема выпуска и типа производства. Заготовка по форме и размерам должна, приближаться к форме и размерам готовой детали. Это позволяет упростить механическую обработку, снизив при этом трудоёмкость и себестоимость изготовления детали.

Необходимо по возможности упростить конструкцию изделия, не завышать точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей. Увеличение необоснованных требований существенно влияет на трудоёмкость и технологическую себестоимость.

На рис. 6 а, б, в показаны примеры сопряжения втулки с корпусом. На рис. 6 а показано нерациональное решение, когда вся поверхность втулки и отверстия корпуса должны быть обработаны с высокой точностью, для того, чтобы обеспечить требуемую по чертежу посадку. На рис. 6 в размеры сопрягаемых поверхностей сведены до минимума, что значительно упрощает механическую обработку.

Сокращение объема механической обработки достигается также за счет упрощения конструкции детали, что позволяет использовать стандартные виды заготовок. Так, например, на рис. 6 г, д показаны примеры выполнения крепежных деталей. В первом случае величина механической обработки значительна, но при изменении конструкции без нарушения свойств крепежной детали появляется возможность использования в качестве заготовки калиброванного проката с сохранением большей части необработанной поверхности.

Если в конструкции изделия предусмотрены отверстия, то необходимо учитывать следующее:

отверстия по возможности должны быть сквозные;

если конструкция детали не позволяет иметь сквозные отверстия, то после обработки они должны быть закрыты пробками;

производительность обработки отверстий в значительной степени определяется условиями врезания и выхода инструмента в процессе резания;

соосные отверстия, расположенные на двух и более параллельных

осях, будут более технологичны, если их диаметры будут уменьшаться постепенно.

На рис. 6 е, ж показаны примеры обработки соосных отверстий. Во втором случае крайнее отверстие, служащее для упрощения обработки, закрывается крышкой.

Для повышения технологичности следует использовать составные конструкции, которые применяют при небольшом масштабе выпуска, когда изготовление штампов или литейных форм экономически не оправдано о Составные конструкции упрощают механическую обработку и позволяют снижать отходы металла в стружку.

На рис.6 з, и показаны примеры составной конструкции. В случае, показанном на рис. 6 и нарезание резьбы на втулке возможно выполнить на станке, когда как в первом случае - только вручную, что неприемлемо для массового производства.

Обработка напроход не всегда осуществима и в таких случаях необходимо предусмотреть перебег режущего инструмента относительно обрабатываемой детали на расстояние, достаточное для получения заданной шероховатости и точности.

Участки ступенчатого вала (рис. 6 к) в виде цилиндрической поверхности, сопрягающейся с торцом заплечика невозможно чисто обработать. Поэтому на участке сопряжения целесообразно выполнить канавку для выхода инструмента (рис.6 л). Поскольку канавка является концентратором напряжения, то в высоконагруженных деталях необходимо выполнять сопряжение с галтелью (рис. 6 м).

Конструкция детали должна позволять осуществлять выход режущего

инструмента в конце обработки. На рис. 7 а показан пример чашечной детали с нетехнологичным выполнением цапфы, которая может быть прошлифована только дорогим и малопроизводительным способом - с помощью чашечного круга, эксцентрично установленного по отношению к валу (рис.7 б). Для обеспечения цилиндрического шлифования цапфу следует выпустить из чашечки на расстояние, достаточное для выхода шлифовального круга.

Рис.7. Примеры выполнения обработки поверхностей деталей.

Технологичная конструкция позволяет осуществлять свободный подход режущего инструмента к обрабатываемой поверхности. Для обеспечения этого конструктор должен ясно представлять характер операции, размеры инструмента и крепежных элементов, условия установки и крепления детали при обработке.

На рис.7 г показана конструкция цилиндра с фланцами. Отверстие в центральном фланце может быть выполнено через вспомогательное отверстие (рис.7 д) или через выемку (рис.7 е) в верхнем фланце.

Поверхности, которые обрабатываются разным инструментом с различной степенью точности и шероховатости должны быть конструктивно разделены одна от другой. Цилиндрические поверхности одинакового диаметра, обрабатываемые до различных параметров шероховатости (рис. 7, з) целесообразно разделять канавкой. Валы, имеющие насадные детали должны быть выполнены ступенчатыми.

При обработке отверстий следует избегать сверления под углом к поверхности (рис. 7, и) и выполнять специальные площадки.

Приведенные примеры являются лишь частичными рекомендациями по повышению технологичности изделия. При реальном выборе конструкции необходимо учитывать особенности различных методов обработки и конкретные возможности производства.

Конструкция проектируемой детали должна обеспечивать возможность применения прогрессивных технологических процессов её изготовления, в том числе малоотходных, ресурсосберегающих и т. д., а также с использованием станков с ЧПУ, с применением роботов, быстросменных и групповых наладок в условиях гибких производственных систем.

Для повышения технологичности сборки следует выполнять одно из основных требований - изделие должно состоять из отдельных сборочных единиц, каждая из которых должна содержать как можно меньшее число деталей. Каждая сборочная единица должна допускать независимую сборку, контроль и испытание, что позволяет производить параллельную сборку отдельных сборочных единиц, что сокращает время сборки изделия.

Конструкция сборочной единицы должна состоять из как можно большего числа стандартных и унифицированных частей и обеспечивать удобство сборочных работ с применением средств механизации и автоматизации.

Задача сокращения числа деталей и операций сборки может быть достигнута путем фиксации соединяемых деталей в форме и последующей их заливкой высоконаполненным композиционным материалом на полимерной основе, образующим при затвердевании корпусную деталь.

Существует качественная и количественная оценка технологичности конструкции изделия.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции на основе опыта исполнителя.

Количественная оценка характеризуется следующими показателями: трудоемкость изготовления изделия, уровень технологичности конструкции по трудоёмкости, себестоимость изделия, уровень технологичности конструкции по себестоимости, материалоемкость изделия и энергоёмкость изделия (ГОСТ 14.201-83).

Рассчитанные показатели технологичности проектируемого изделия сравнивают с базовыми показателями, которые определены на основе статистических данных о ранее созданных конструкциях.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

На машиностроительных предприятиях решаются задачи по выпуску в заданные сроки и в необходимых количествах изделий с выполнением всех требований, заданных технической документацией с наименьшими затратами.

Машиностроительное предприятие - это комплекс цехов, конторских помещений и транспортных средств, размешенных на одной территории и предназначенных для переработки материальных ценностей в готовую продукцию, выпускаемую для нужд потребителя.

Цехи подразделяются на основные (производственные) и вспомогательные.

Основные цехи - те, где происходит процесс превращения исходного материала в готовый продукт. Основными цехами являются литейные, кузнечные, прессовые, механические, сборочные, термические. Цехи делятся на группы и отделения.

Вспомогательные цехи - те, где не происходит процесса превращения исходного материала в готовый продукт, но выполняются все необходимые работы, без которых невозможно функционирование основных цехов и невозможно выполнить производственную программу. Вспомогательными цехами являются инструментальные, нестандартного оборудования, ремонтно-механический, деревообрабатывающий и др.

На машиностроительном предприятии имеются обслуживающие отделы - подразделения, связанные с проектированием, оформлением документации, здравоохранением, охраной, техникой безопасности и транспортировкой продукции.

Структура производства предусматривает наличие:

научно-исследовательских институтов и лабораторий для каждой отрасли машиностроения (конструкторское бюро + опытный завод);

опытных заводов для производства изделий мелкими партиями;

заводов серийного и массового производства.

На машиностроительных предприятиях при выпуске изделий приходится совмещать решение технических, экономических и организационных задач и в зависимости от объема выпуска, широты номенклатуры, регулярности и стабильности различают в соответствии с ГОСТ 14.004-83 три типа производства: единичное, серийное и массовое.

На предприятиях единичного производства количество одинаковых изделий, подлежащих изготовлению, исчисляется штуками; на каждом рабочем месте выполняются разнообразные технологические операции, используется точное универсальное оборудование и приспособления; станки в цехе расставляются по участкам (токарный, сверлильный, фрезерный, зуборезный и т.п.), используются простейшие исходные заготовки с большими припусками, точность достигается методом пробных ходов, широко используется разметка, пригонка по месту; технические нормы отсутствуют, нормирование труда осуществляется опытно-статистическим методом; используются рабочие высокой квалификации.

Серийное производство характеризуется изготовлением большого объема изделий ограниченной номенклатуры периодически повторяющимися партиями.

В зависимости от количества изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Коэффициент закрепления операций есть отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых в течение месяца к числу рабочих мест:

Коэффициент закрепления операций составляет: для мелкосерийного производства 20...40; для среднесерийного производства 10...20; для крупносерийного производства 1...10.

На предприятиях серийного производства выпускается порядка 80% всей продукции машиностроения при годовых программах выпуска от десятков до тысяч регулярно повторяющихся изделий. Широко используются станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ, связанных транспортными устройствами; используется универсальная и специальная оснастка, а также универсально-сборная, переналаживаемая технологическая оснастка; оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направления движения изделия; используются также групповые поточные линии. Используются более точные заготовки, целесообразность применения которых определяется экономическими расчетами. Наряду с рабочими высокой квалификации, работающими на сложных универсальных станках, используются операторы более низкой квалификации, которые работают на настроенных станках. Обеспечивается полная или неполная взаимозаменяемость, а в ряде случаев и пригонка размеров по месту. Технологическая документация и техническое нормирование подробно разрабатываются для наиболее сложных и ответственных изделий. Для простейших изделий используется опытно-статистическое нормирование. Характер технологических процессов в серийном производстве в зависимости от размеров партий выпускаемых изделий может изменяться в широких пределах.

В массовом производстве непрерывно изготавливаются изделия узкой номенклатуры при больших объемах выпуска, как правило, в течение длительного времени. Коэффициент закрепления операций равен единице, т.е. на каждом рабочем месте выполняется только одна операция. Используются точные заготовки с минимальными припусками; применяется высокопроизводительное специальное оборудование, которое располагается по ходу технологического процесса; оборудование связано между собой автоматизированными транспортирующими устройствами и снабжено средствами автоматического промежуточного контроля; широко применяются автоматические линии, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; используется высокопроизводительный инструмент из сверхтвёрдых материалов. Требуемая точность достигается методами автоматического получения размеров на настроенном оборудовании с обеспечением взаимозаменяемости обрабатываемых изделий. Средняя квалификация рабочих в массовом производстве ниже, чем в единичном: на настроенных станках работают рабочие низкой квалификации, а наладчики станков имеют высокую квалификацию.

В условиях массового производства технологическая документация разрабатывается детально, тщательно рассчитываются технические нормы.

В реальных условиях на машиностроительных предприятиях имеет место сочетание различных типов производства.

Для определения типа производства используют коэффициент серийности Ксер, который определяется по формуле:

где: В - темп выпуска (мин/шт) , который определяется по формуле:

где: F Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования при работе в одну смену, ч;

m - число смен;

N - годовая программа выпуска, шт.

Действительный годовой фонд времени определяется по формуле:

где: ТСМ - продолжительность одной смены (8 часов)

Ф - число рабочих дней в году (253 дня)

КР - коэффициент, учитывающий простой оборудования в связи с ремонтом и обслуживанием (0,88...0,98) Среднее штучное время на операцию определяется по формуле:

где:n - число операций механической обработки,

Тшт.- штучное время i - ой операции.

При коэффициенте серийности до 3 - производство массовое, от 3 до 5 - крупносерийное; от 5 до 20 - среднесерийное; от 20 до 40 - мелкосерийное; свыше 40 - единичное.

4. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ И МЕТОДЫ ЕЁ ДОСТИЖЕНИЯ

Под точностью реально существующей детали понимают степень её приближения по размерам, геометрической форме, правильности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и их шероховатости к аналогичным параметрам, заданным по чертежу.

От точности изготовления изделий зависит долговечность и надёжность их эксплуатации. Используемые в настоящее время мощные и высокоскоростные машины не могут функционировать, если они не обладают достаточной точностью, поскольку в местах сопряжения различных деталей будут иметь место зазоры и неправильное взаимодействие поверхностей, что вызовет дополнительные деформации, вибрации и преждевременный износ. Поэтому требования к точности изготовления деталей в машиностроении постоянно ужесточаются. В зависимости от назначения того или иного изделия допуски на детали могут изменяться от сотых долей миллиметра до десятых долей микрометра. Чем выше требования к точности изготовления деталей, тем сложнее технологический процесс механической обработки, выше его трудоёмкость и стоимость, но при этом обеспечивается взаимозаменяемость при сборке, появляются предпосылки её автоматизации, а также облегчается проведение ремонта машин в условиях их эксплуатации.

При разработке технологического процесса технолог должен обеспечить заданную по чертежу точность изготовления отдельных деталей при высокой производительности и экономичности их изготовления, выбрать необходимые измерительные инструменты для контроля точности обработки и сборки, назначить межоперационные технологические допуски и размеры и обеспечить возможность их выполнения.

В машиностроении существуют два метода достижения заданной точности обработки: метод "пробных ходов и промеров" и метод автоматического получения размеров на настроенных станках.

Сущность первого метода заключается в том, что к обрабатываемой поверхности заготовки рабочий подводит инструмент и с короткого участка снимает стружку. По еле этого станок выключают и производят замер частично обработанной поверхности. Определяется величина отклонения размера от заданного чертежом и положение инструмента корректируется путём отсчета по лимбу станка. Затем снова осуществляют пробную обработку участка заготовки, производят замер и корректировку инструмента до тех пор, пока не будет получен необходимый размер, заданный чертежом. После этого производят обработку заготовки по всей её длине. При обработке следующей заготовки весь процесс настройки инструмента повторяют.

При использовании этого метода широко используется разметка, когда на поверхность заготовки наносятся контуры будущей детали, положения осевых- линий отверстий, а рабочий старается совместить положение и направление движения инструмента с линиями разметки, обеспечивая при этом заданную форму обрабатываемых поверхностей.

Метод пробных ходов и промеров имеет следующие достоинства:

на неточном оборудовании существует возможность получения высокой точности обработки;

при неточной заготовке путем правильного распределения припуска исключается появление брака;

износ режущего инструмента не влияет на точность обрабатываемых поверхностей;

отсутствует необходимость наличия сложных и дорогостоящих приспособлений.

Метод имеет и ряд серьёзных недостатков:

низкая производительность из-за большого числа вспомогательных ходов;

возможность появления брака по вине рабочего;

высокая себестоимость обработки и трудоёмкость;

зависимость достигаемой точности обработки от минимально возможной толщины снимаемой стружки на используемом станке (на токарном станке при работе обычным резцом минимальная толщина снимаемой стружки 0,02 мм - гарантировать получение размера с погрешностью меньше этой величины невозможно).

Метод пробных ходов и промеров используется в единичном, опытном и мелкосерийном производствах, при обработке деталей тяжёлого машиностроения, а также для получения годных деталей из бракованных заготовок. В крупносерийном производстве метод используется в шлифовании для компенсации износа шлифовального круга.

Метод автоматического получения размеров на настроенных станках заключается в том, что станок предварительно настраивается на определенный размер, и точность обработки достигается автоматически без участия рабочего. На настроенном станке обрабатывается вся партия заготовок без какой-либо корректировки положения инструмента.

Метод имеет следующие преимущества:

повышается точность обработки, которая не зависит от минимально возможной толщины снимаемой стружки и квалификации рабочего;

снижается величина брака;

повышается производительность обработки за счет снижения потерь времени на вспомогательные движения и разметку;

рабочие высокой квалификации заняты на ответственных операциях настройки станка; на самих же станках работают рабочие низкой квалификации;

повышается экономичность производства.

Метод автоматического получения размеров используется в крупносерийном и массовом производстве, когда затраты на настройку станков окупаются большим количеством выпускаемой продукции.

Степени точности по ЕСДП называются квалитетами, которых установлено 19: 01, О, I, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, II,-12, 13, 14, 15, 16, 17. Точность от квалитета 01 убывает к квалитету 17.

Каким бы методом не обрабатывались детали, их размеры и формы поверхностей не могут быть идеально точными, и будут отличаться между собой и от заданных по чертежу на величину погрешности, которая зависит от многих параметров.

Погрешность - это разница между реальным размером детали и заданным по чертежу.

Все погрешности, возникающие в процессе обработки изделий подразделяются на систематические и случайные. В общем виде погрешности обработки могут быть классифицированы следующим образом: d - погрешности размера; р - погрешности взаимного расположения поверхностей; ф - погрешности формы поверхности; в - волнистость поверхности; ш - шероховатость поверхности.

Рис. 8. Погрешности обработки.

5. СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Систематическая погрешность - это такая погрешность, которая для всех заготовок рассматриваемой партии остаётся постоянной или же закономерно изменяется при переходе от каждой обрабатываемой заготовки к следующей.

Причинами возникновения систематических погрешностей обработки являются: неточность, износ и деформации станков, приспособлений и инструментов; деформации заготовок, тепловые процессы, происходящие в технологической системе, погрешности теоретической схемы обработки, погрешности наладки технологической системы на размер; погрешности измерений.

Погрешности, связанные с неточностью, износом и деформацией станков.

Металлорежущие станки выпускаются промышленностью с определённой степенью точности. Существуют станки нормальной, повышенной, высокой, особо высокой точности и особо точные. Для каждой группы станков ГОСТом определены нормы точности станков в ненагруженном состоянии. Тая, например, для токарно-винторезного станка мод. Ш6056 (станок нормальной точности средних размеров) определены следующие характеристики геометрической точности:

радиальное биение конца шпинделя 0,01 мм

торцовое биение шпинделя 0,01-0,02 мм

биение конического отверстия в шпинделе 0,02 мм

прямолинейность направляющих станины 0,02 мм

параллельность оси шпинделя направлению движения каретки в вертикальной плоскости на длине 300 мм 0,02-0,03 мм

в горизонтальной плоскости 0,01-0,015 мм

Таким образом, даже новый станок имеет погрешности геометрической точности, которые полностью или частично передаются в процессе механической обработки на заготовку в виде систематических погрешностей. На рис. 9 показаны примеры влияния погрешностей станков на обрабатываемые заготовки.

При непараллельности оси шпинделя токарного станка направлению движения суппорта в горизонтальной плоскости (рис. 9, а) заготовка, становится конической.

При непараллельности оси шпинделя токарного станка направлению движения суппорта в вертикальной плоскости (рис. 9, б), заготовка приобретает форму гиперболоида вращения.

При неперпендикулярности оси шпинделя вертикально-фрезерного станка к плоскости стола в продольном направлении (рис.9, в) на. обрабатываемой заготовке появляется вогнутость, которая зависит от диаметра фрезы, угла наклона шпинделя и ширины обрабатываемой поверхности.

При неперпендикулярности оси шпинделя вертикально-фрезерного станка к плоскости стола в поперечном направлении (рис. 9, г) возникает непараллельность обработанной плоскости заготовки относительно установочной.

Биение посадочных поверхностей шпинделей токарных станков, которое может быть вызвано неточностью их изготовления или неправильной регулировкой подшипников приводит к искажению формы обрабатываемой заготовки в поперечном сечении: овальность, некруглость, разбивка отверстий и т.д.

Перенос погрешности станков на обрабатываемые заготовки имеет место и у всех других, типов станков: сверлильных, шлифовальных, координатно-расточных, фрезерных, строгальных и т.д.

К увеличению систематических погрешностей обрабатываемых заготовок ведёт износ станков в процессе их эксплуатации, происходящий неравномерно. Больший износ имеют поверхности станков, которые наиболее интенсивно используются при его работе, например направляющие. Причём износ таких поверхностей происходит неравномерно по их длине: у токарных станков средних размеров участок наибольшего износа направляющих находится на расстоянии 350...400 мм от торца шпинделя (на рис.9 ,д показана лунка износа). Это вызвано тем, что в этом месте осуществляется наиболее интенсивное движение суппорта, поскольку станок предназначен для обработки валов средних размеров 300...500 мм.

Систематические погрешности обработки заготовок могут быть вызваны неправильной установкой опор станков, искривлением направляющих при монтаже, оседании фундаментов, а также прогибом под действием собственной массы.

Погрешности обработки, вызываемые неточностью и износом инс т румента.

Неточность мерного инструмента (свёрла, метчики, развертки, фасонные резцы, плашки, протяжки, зенкеры, концевые пазовые фрезы, модульные фрезы) непосредственно передаётся на обрабатываемые заготовки, создавая систематические погрешности, хотя, как правило, они незначительны.

Наиболее существенную переменную систематическую погрешность вызывает износ инструмента по задней поверхности при работе на настроенных станках по методу автоматического получения размеров. В процессе работы резца его вершина постепенно удаляется от оси вращения заготовки в связи с радиальным износом, что ведет к увеличению диаметра обточки. Зависимость размерного износа резца от пути резания показана на рис.10 .

В начальный период работы режущего инструмента имеет место его интенсивный износ, вызванный приработкой, когда выкрашиваются отдельные выступающие кромки и заглаживаются впадины на режущей кромке. Этот участок является незначительным и при заточке инструмента алмазными кругами составляет 500 м, а обычными - I000...2000 м.

На втором участке происходит нормальный износ инструмента, прямо пропорциональный пути резания. Угол наклона прямой износа характеризует интенсивность размерного изнашивания инструмента. Длина пути резания на этом участке составляет 30000...50000 м.

Третий участок характеризует критический износ инструмента, когда в любой момент возможно его разрушение. Работа инструмента при таком износе недопустима.

Износ режущего инструмента зависит от нескольких причин: жесткости технологической системы, режущего и обрабатываемого материалов и режимов резания.

С повышением жесткости технологической системы или с повышением демпфирования в ней, вибрации снижаются, и износ режущего инструмента значительно снижается. Так, например, при выполнении державок резцов из высоконаполненного композиционного материала на полимерной основе (синтеграна), обладающего высокими демпфирующими способностями, износ резцов снижается в 1,4...1,7 раза.

Износ инструмента зависит также и от условий его работы. Так при наружном точении износ значительно ниже, чем при растачивании, которое осуществляется в худших условиях (затруднен отвод стружки, подвод охлаждающей жидкости, большой вылет инструмента и т.д.).

При работе резцами, фрезами, шлифовальными кругами и т.д. возможна компенсация размерного износа инструмента путём поднастройки станка, но погрешности формы остаются.

Износ режущего инструмента рассчитывается по формуле:

где:V 0 - удельный износ (мкм/км);

L - длина пути резания (м).

При точении длина пути резания:

где:D - диаметр обрабатываемой заготовки (мм);

l - длина обрабатываемой поверхности (мм);

S - подача (мм/об).

При фрезеровании длина пути резания:

где: l - длина хода (мм);

B - ширина фрезерования (мм);

S0 - подача фрезы (мм/об);

Z - число зубьев фрезы;

SZ - подача фрезы (мм/зуб).

Погрешности обработки, связанные с величиной усилия зажима заготовки.

При закреплении заготовок в приспособлениях они могут деформироваться под действием усилий зажима. Особенно этому подвержены тонкостенные заготовки в виде труб, колец, втулок, корпусных деталей. Поскольку усилия зажима и размеры обрабатываемых заготовок всей партии постоянны, то погрешности формы являются систематическими и могут быть рассчитаны по формулам.

На рис. 11 , а показана корпусная деталь, которая при закреплении деформируется: её боковые стенки выгибаются, как показано на рис.11, б. При сверлении отверстия в боковой стенке оно будет иметь погрешность формы, например, конусность, после того, как деталь вынут из приспособления (рис.11,в).

При закреплении кольца в патроне оно деформируется под влиянием усилия зажима кулачков, причем в местах контакта с кулачками диаметр кольца уменьшается, а в промежутках между ними - увеличивается (рис.12, б). Если при этом произвести обработку центрального отверстия (рис.12, в), то после извлечения кольца из патрона (рис.12, г) оно будет иметь погрешность формы - некруглость.

При закреплении тонкостенных деталей в патроне погрешность формы бывает достаточно большой и зависит от числа кулачков в патроне. Причем при увеличении числа кулачков погрешность уменьшается. Если принять погрешность формы заготовки при обработке её в двухкулачковом патроне за 100^, то при обработке в трёхкулачковом патроне она снизится до 21%, в четырехкулачковом - до 8%, а в шести - 2%.

Таким образом, необходимо стремиться к использованию приспособлений с наибольшим числом зажимных элементов, кроме того, они должны плотно прилегать к поверхности заготовки, а их рабочая поверхность по форме должна соответствовать форме соответствующей поверхности заготовки.

При закреплении заготовок в приспособлениях с их дальнейшей обработкой систематические погрешности геометрической формы могут появиться при деформации заготовок под действием собственного веса, центробежных сил, возникающих в момент обработки из-за наличия неуравновешенных масс отдельных частей, при одностороннем снятии припуска с перераспределением внутренних напряжений, которые образовались в заготовках при их получении или предварительной обработке.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

Погрешности обработки, связанные с деформациями технологической системы под влиянием нагрева.

Неработающий станок имеет одинаковую температуру всех его частей, приблизительно равную температуре окружающей среды. При работе станка происходит постепенное неравномерное нагревание элементов технологической системы, что приводит к появлению систематической погрешности обработки заготовок.

Тепловые деформации станков происходят из-за неравномерного нагрева отдельных их частей. Источниками тепла в станках являются электродвигатели, подвижные механизмы (подшипники, зубчатые колёса, направляющие), зона резания, рабочие жидкости (СОЖ, масло), а также внешние источники (батареи отопления, солнечные лучи и т.д.).

Наибольший нагрев в станках имеют шпиндельные бабки, которые при работе разогреваются до 20...60°С, причем в разных точках корпуса температура может быть разная. Больше всего нагреваются подшипники быстроходных валов и шпинделя, а также зубчатые колёса. Это приводит к смещению положения оси шпинделя, направление которого зависит от расположения валов в корпусе.

На рис. 13 , поз. I показано горизонтальное смещение оси передней бабки токарного станка при работе в центрах. В начале работы шпиндельная бабка разогреваясь перемещается в направлении рабочего, вызывая переменную систематическую погрешность обработки, которая пропорциональна частоте вращения шпинделя. После 4...5 часов работы шпиндельная бабка полностью нагревается, её температура стабилизируется, а также и положение оси шпинделя. Если после этого станок выключить, то он будет медленно остывать, а ось шпинделя постепенно возвратится в начальное положение.

В настоящее время шпиндельные бабки высокоточных станков выполняют из композиционных материалов, которые обладают меньшей теплопроводностью, чем сталь и чугун. На рис. 13 поз. 2 показано горизонтальное смещение оси передней бабки токарного станка, выполненной из композиционного материала. По сравнению с металлической шпиндельной бабкой она нагревается меньше и медленнее, и также медленнее остывает, возвращаясь в исходное положение.

Рис. 14. Линейные деформации резца при его работе.

На схематически изображён плоскошлифовальный станок, под столом которого размещен силовой цилиндр привода стола. В процессе работы станка, масло, поступающее в цилиндр разогревает его, а также происходит неравномерный нагрев стола. В результате рабочая поверхность 1 стола (на ней закрепляется магнитная плита) деформируется и занимает положение 2.

Для снижения погрешностей обработки, которые вызваны тепловыми деформациями станка при высокоточных работах станок предварительно прогревают на холостом ходу в течение 2...3 часов, после чего приступают к работе. При выполнении элементов станка из композиционных материалов в процессе их изготовления прокладываются дренажные трубопроводы по которым в процессе работы станка циркулирует охлаждающая жидкость.

Тепловые деформации инструмента являются доминирующими в тепловых деформациях всей технологической системы, поскольку в процессе работы резцы непосредственно контактируют с зоной резания и нагреваются до высоких температур, что ведёт к значительным линейным деформациям, а следовательно и к погрешностям обработки. В процессе работы нагрев резца происходит в течение 20…25 минут (рис.14 , поз. 1), после чего наступает тепловое равновесие. Удлинение резца после его нагрева можно рассчитать по формуле:

где: С - постоянная, зависящая от режимов резания;

lP - вылет резца;

F - поперечное сечение.

Чем выше твёрдость обрабатываемого материала, больше вылет и меньше поперечное сечение державки резца, тем больше его удлинение.

При работе по методу автоматического получения размеров до наступления теплового равновесия удлинение резца вызывает погрешность размеров обрабатываемых заготовок.

Если резец работает с перерывами (рис. 14, поз. 2),то происходит чередование нагрева, и охлаждения резца, в результате общее удлинение резца и температурные погрешности обработки значительно снижаются.

При использовании резцов с державками, выполненными из композиционных материалов их нагрев и линейные деформации значительно ниже, чем при точении резцами с цельнометаллическими державками, рис. 14, поз. 3.

Погрешности обработки, связанные с тепловыми деформациями з а готовки.

Рис.16. Распределение температуры в обрабатываемой заготовке и её форма после обработки.

При механической обработке часть тепла, выделяемая в зоне резания идёт на нагрев заготовки, в результате чего она изменяет свои размеры, что ведёт к появлению систематической погрешности обработки. Наибольшая погрешность обработки имеет место при обработке тонкостенных заготовок, я также заготовок, имеющих переменное поперечное сечение.

Нагревание заготовок зависит от вида обрабатываемого материала, режимов резания и времени теплового воздействия на обрабатываемую заготовку. Чем меньше время теплового воздействия, тем меньше температура заготовки, а следовательно и ее деформация.

В ряде случаев погрешности, связанные с тепловым нагревом заготовок могут быть соизмеримы с допусками на обработку. В таких случаях необходимо использовать обильное охлаждение зоны резания или изменять режимы обработки.

Погрешности измерения размеров.

Систематические погрешности измерений могут быть вызваны многими причинами.

Для примера рассмотрим штангенциркуль, изображенный на рис.17.

Штангенциркуль с нониусом изготовлен из закаленной легированной стали, поверхность шкалы хромирована и притерта для облегчения скольжения подвижной части. Штангенциркулем можно измерять наружные размеры (1), внутренние размеры (2), глубины (3) и ступени (4).

При использовании штангенциркуля для измерения размеров погрешности возникают по следующим причинам:

на заводе-изготовителе отметки делений шкалы нанесены не абсолютно точно: между двумя рисками расстояние не I мм, а колеблется в интервале от 0,995 до 1,005 мм;

в процессе измерений рабочий берет штангенциркуль рукой и он нагревается от тепла руки. В результате происходит линейное удлинение шкалы, расстояние между рисками увеличивается;

шкала нониуса имеет наклон по отношению к плоскости отсчета основной шкалы в результате при считывании величины размера имеет место параллакс - видимое изменение положения рисок вследствие перемещения глаза наблюдателя;

при измерении наружных и внутренних размеров происходит перекос губок штангенциркуля, поскольку измеряемая величина находится в стороне от шкалы отсчета.

При использовании других типов штангенциркулей или измерительных приборов (микрометров, миниметров, пассаметров, индикаторных и цифровых штангенциркулей) погрешность возникает из-за наличия механизмов (рычажных, винтовых и т.д.) передачи величины размеров.

Рис.17. Штангенциркуль с нониусом.

Влияние погрешности измерения может привести к тому, что часть проверенных изделий будет отнесена к годным, хотя истинные значения их размеров находятся за пределами поля допуска, а часть изделий будет забракована. Поэтому значения размеров, по которым осуществляют приёмку изделий устанавливают совпадающими с предельными отклонениями проверяемого размера (предпочтительный способ) или смещенными от предельных отклонений размера (уменьшение допуска), т.е. вводят производственный допуск.

Для снижения погрешностей измерений необходимо, чтобы точность измерительного инструмента была бы выше допуска измеряемого размера.

Погрешности теоретической схемы обработки.

При обработке заготовок сложного профиля необходимо произвести наладку станка, т.е. согласованную установку режущего инструмента, рабочих органов станка, приспособления в положение, которое с учётом всех явлений, происходящих при обработке, обеспечивает получение заданного размера в пределах допуска. Кроме того в наладку входит установка заданного режима обработки путем подбора сменных шестерён, управление частотой вращения шпинделя и движением подачи. В ряде случаев наладка является весьма сложным и трудоёмким процессом, поэтому по возможности при обработке некоторых сложных фасонных поверхностей заведомо в схему обработки закладывают определенные упрощения конструкции режущего инструмента и устанавливают приближенную кинематическую цепь. Т.е., например, изготавливают зуб колеса не по идеальной эвольвенте, а по кривой, близкой к ней.

...

Подобные документы

Проектирования технологических процессов обработки деталей. Базирование и точность обработки деталей. Качество поверхностей деталей машин. Определение припусков на механическую обработку. Обработка зубчатых, плоских, резьбовых, шлицевых поверхностей.

курс лекций , добавлен 23.05.2010


Основные направления развития современной технологии машиностроения: разработка видов обработки заготовок, качества обрабатываемых поверхностей; механизация и автоматизация сборочных работ. Характеристики технологического оборудования и приспособлений.

курсовая работа , добавлен 14.12.2012


Дифференциация и концентрация технологического процесса. Факторы, определяющие точность обработки. Межоперационные припуски и допуски. Порядок проектирования технологических процессов обработки основных поверхностей деталей. Технология сборки машин.

учебное пособие , добавлен 24.05.2010


Эффективность применения станков с ЧПУ, повышение точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок. Выбор технологических баз и разработка систем операций. Припуски и методы их определения, оценка погрешности и себестоимости детали.

курсовая работа , добавлен 27.07.2010


Анализ основных технологических процессов обработки типовых деталей автомобиля. Проектирование операций механической обработки деталей. Установление рациональной последовательности переходов. Определение по таблицам припусков на механическую обработку.

методичка , добавлен 06.03.2010


Анализ исходных данных на основании типа производства и данных чертежа детали. Назначение и конструкция детали, выбор заготовки и метода ее получения. Основные виды заготовок. Методы обработки, припуски на механическую обработку, операционные размеры.

методичка , добавлен 19.11.2010


Автоматизация расчета припусков на обработку заготовок деталей машин. Величина припусков на обработку для интервалов размеров деталей цилиндрической формы. Методы получения заготовок. Факторы, влияющие на распределение припусков по этапам обработки.

дипломная работа , добавлен 14.11.2011


Изучение рабочих чертежей деталей. Расчет припусков на механическую обработку. Математическая обработка результатов измерения партии деталей. Расчет размерных цепей вероятностным методом и полной взаимозаменяемости. Определение погрешностей обработки.

методичка , добавлен 24.05.2010


Типы производства, формы организации и виды технологических процессов. Точность механической обработки. Основы базирования и базы заготовки. Качество поверхности деталей машин и заготовок. Этапы проектирования технологических процессов обработки.

курс лекций , добавлен 29.11.2010


Понятие и виды изделий. Условное изображение опорных точек. Базы в машиностроении и погрешность базирования заготовок. Понятия о служебном назначении изделия, исполнительные и вспомогательные поверхности. Необходимость обработки свободных поверхностей.

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра технологии автоматизированного машиностроения

Конспект лекций:

Основы технологии машиностроения»

ВВЕДЕНИЕ

Цель дисциплины – изучение закономерностей, действующих в процессе

изготовления машин.

Задачи изучения дисциплины . В результате изучения дисциплины необходимо

основные термины и определения;

связи в машине и производственном процессе ее изготовления;

теорию базирования;

теорию размерных цепей;

пути реализации размерных связей в машине в процессе ее сборки;

пути формирования требуемых свойств материала и размерных связей детали в процессе ее изготовления;

временные связи в производственном процессе;

основы разработки технологического процесса механической обработки детали машины.

1. Основные положения и понятия в технологии машиностроения

В природе существует ничтожно малое количество предметов, которые может использовать человек непосредственно без преобразования. Поэтому человеку приходиться приспосабливать предметы природы для удовлетворения своих потребностей.

Современный человек стремиться преобразования предметов природы выполнять с помощью машин.

Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при изготовлении освоенной продукции. Эти потребности могут быть удовлетворены с помощью новых технологических процессов и новых машин. Таким образом, стимулом к созданию новой машины всегда являетсяновый технологический процесс.

Машина полезна лишь, если она обладает требуемым качеством и, т.о., способна удовлетворять потребность людей.

Ресурсы труда в жизни человеческого общества представляют собой наивысшую ценность.

Создавая машину, человек ставит перед собой две задачи:

1. создать машину качественной

2. затратить меньшее количество труда при создании машины

Замысел новой машины возникает при разработке технологического процесса изготовления продукции, в производстве которой возникла потребность. Этот замысел выражается в формулировке служебного назначения, которая является исходным документом для проектируемой машины.

Процесс создания машины состоит из двух этапов:

1. проектирование

2. изготовление

В результате проектирования появляются чертежи машины. В результате изготовления с помощью производственного процесса появляется машина.

Второй этап и составляет основную задачу технологии машиностроения. Создание машины можно представить в виде схемы (рис.1.1). Изготовление машины связано с использованием различных способов обработки металлов.

История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что:

в X в. Русские ремесленники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов обихода и т.п.;

в XII в. Русские оружейники применяли сверлильные и токарные устройства с ручным приводом и вращательным движением инструмента или заготовки;

в XIV – XVI в.в. использовались токарные и сверлильные устройства с приводом от ветряной мельницы;

в XVI в. в селе Павлове на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность;

А.И.Нартов (1718-1725) создал механический суппорт для токарного станка;

М.В. Сидоров (1714) на тульском оружейном заводе создал

«вододействующие» машины для сверления оружейных стволов;

Яков Батищев построил станок для одновременного сверления 24 ружейных стволов;

М.В.Ломоносов (1711-1765) построил лоботокарные, сферотокарные и шлифовальные станки;

И.И.Ползунов (1728-1764) построил цилиндрорасточные и др. станки для обработки деталей паровых котлов;

И.П.Кулибин (1735-1818) построил станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов;

в конце XIX и начале XX в.в. на некоторых предприятиях начали указывать на рабочих чертежах допуски на изготовление деталей.

Рис. 1.1. Создание машины

Зарождение технологии машиностроения, как отрасли науки связывают появлением трудов, содержащих описание опыта производство процесса.

Впервые сформулировал положение о технологии и определил, что «технология – наука о ремеслах и заводах» в 1804 г. Академик В.М.Севергин. А в 1817 г. Впервые был изложен опыт производства профессором Московского университета И.А. Двигубским в книге «Начальные основания технологии или краткое описание работ, на заводах и фабриках производимых».

Дальнейшее описание выполнено Тиме И.А. (1838-1920 г.г.) в первом капитальном труде «Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство в них работ», вышедшим в 1885 г. Позже Гавриленко А.П. (1861-1914г.г.) создал курс «Технология металлов».

Затем появились работы не просто обобщающие опыт, но и выявляющие общие зависимости и закономерности. Соколовский А.П. в 1930-1932 г.г. издал первый труд по технологии машиностроения. В 1933 г. Появился труд Каширина А.И. «Основы проектирования технологических процессов» и «Теория размерных цепей», разработанная Балакшиным Б.С., а в 1935г. – «Технология автотракторостроения», в котором Кован В.М. и Бородачев Н.А. занимались анализом качества и точности производства. Исследованием жесткости, применительно к станкам, в 1936 г. занимался Вотинов К.В. Работы ЗыковаА.А. и Яхина А.Б. положили начало анализу причин возникновения погрешностей при обработке. В 1959 г. Кован В.М. разработал методику расчета припусков. Исследования в области технологии машиностроения продолжили Глейзер Л.А., Корсаков В.С., Колесов И.М., Чарнко Д.В. и др.,

Технология машиностроения как наука (в современном понимании) прошла в своем развитии несколько этапов. Маталин А.А., автор одного из учебников по технологии машиностроения, выделяет четыре этапа.

Первый этап (до1929-1930 г.г.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. Публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.

Второй этап (1930-1941 г.г.) характеризуется обобщением и систематизацией накопленного производственного опыта и началом разработки общих научных принципов построения технологических процессов.

Третий этап (1941-1970 г.г.) отличается интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки.

Четвертый этап – с 1970 г. По настоящее время отличается широким использованием достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения.

Современное представление технологии машиностроения – это отрасль технической науки, которая изучает связи и закономерности в производственных процессах изготовления машин.

Конструкция любой машины – сложная система двух видов сопряженных множеств связей:

1. свойств материалов;

2. размерных.

Для реализации такой системы связей должен быть создан и осуществлен производственный процесс, который представляет собой другую систему сопряженных множеств связей:

1. свойств материалов (нужны для создания аналогичных связей в машине во время производственного процесса);

2. размерных;

3. информационных (для управления производственным процессом);

4. временных и экономических (производственный процесс не может осуществляться вне времени и без затрат живого и овеществленного труда).

Таким образом, создание машины сведены к построению двух систем связей

1. конструкции машины;

2. производственного процесса изготовления.

Рис.1.2. Системы связей в машине

1.1. Понятие о машине и ее служебное назначении

Машинаустройство, предназначенное для действия в нем сил природы сообразно потребностям человека.

В настоящее время понятие «машина» имеет ряд смыслов:

машина - механизм или сочетание механизмов, выполняющих движение для преобразования энергии, материалов или производства – с точки зрения механики;

машина – доменная печь (Менделеев Д.И.);

машина (с появлением ЭВМ) – механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии, выполнения работы или же для сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации.

И, наконец, с точки зрения технологии машиностроения: машина является либо объектом, либо средством производства.

Поэтому машина – система, созданная трудом человека, для качественного преобразования исходного продукта в полезную для человека продукцию (рис.1.3).

Исходный продукт процесса – предметы природы, сырье или полуфабрикат.

Сырье – предмет труда, на добычу или производство которого, был затрачен труд.

Полуфабрикат – сырье, которое подвергалось обработке, но не может быть потреблено как готовый продукт.

Продукция – это результат производства в виде сырья, полуфабриката, созданных материальных и культурных благ или выполненных работ производственного характера (табл. 1.1).

Рис. 1.3. Машина – средство производства

Таблица 1.1. Преобразования машинами исходного продукта в продукцию

	Исходный продукт			Продукция
	Заготовка	Электроэнергия
		Механическая	Автомобиль	Перевезенный груз
	Ткань, нить	Механическая
				Изображение и звук
	Эл. магнитные волны	Электрическая	Телевизор
		Электрическая		Решенная задача
	Энергия сгораемого	Расширения	Двигатель	Механическая
			внутреннего
			сгорания

Каждая машина создается для выполнения определенного процесса, т.е. имеет свое, строго определенное предназначение, иными словами - свое служебное назначение.

Под служебным назначением машины понимают четко сформулированную задачу, для решения которой предназначена машина.

Формулировка служебного назначения машины должна содержать подробные сведения, конкретизирующие общую задачу и уточняющие условия, при которых эта задача может быть решена. Например, автомобиль или обувь:

Сведений только о перевозке грузов недостаточно, чтобы представить нужный автомобиль. Необходимо знать: характер грузов, их массу и объем, условия, расстояние и скорость перевозки, состояние дорог, климат, внешний вид и т.д.

Сведения о защите ног недостаточно, чтобы удовлетворить потребность в обуви. Необходимо знать: размер, климат, время года, состояние дорог, внешний вид и т.д.

Служебное назначение машины описывают не только словесно, но и системой количественных показателей, определяющих ее конкретные функции, условия работы и т.д. Формулировка служебного назначения машины является важнейшим документом в задании на ее проектирование.

1.2. Качество и экономичность машины

Машина (как рассматривали выше) либо средство производства, либо объект производства – продукция. Поэтому машина, являясь одной из разновидностей продукции, обладает качеством и экономичностью.

Под качеством машины понимают совокупность ее свойств, обуславливающих способность выполнять свое служебное назначение. К показателям качества машины относят те, которые характеризуют меру полезности машины, т.е. ее способность

удовлетворять потребности людей в соответствии со своим назначением. К ним относятся:

качество продукции производимой машиной;

производительность;

надежность;

долговечность (физическая и моральная);

безопасность работы;

удобство управления;

уровень шума;

КПД;

степень механизации и автоматизации;

техническая эстетичность и т.п.

Проектирование машины, ее изготовление, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт связано с конкретными затратами труда и материалов, энергии, технических средств. Все затраты образуют стоимостное свойство машины

– ее экономичность.

где: - затраты на проектирование;

Затраты на изготовление

Затраты на эксплуатацию;

Затраты на техническое обслуживание;

Затраты на ремонт;

Количество продукции, произведенной машиной за ее срок службы.

Технология машиностроения - это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах труда и наименьшей себестоимости.

Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.

1 этап развития.

До 1929-1930г. характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В этот период издаются первые нормативные материалы проектных организаций.

2 этап.

1930-1941гг. продолжается дальнейшее накопление производственного опыта с обобщением и систематизацией его разрабатываются общие научные принципы технологических процессов, появляются труды наших соотечественников. Авторы; А.П.Соколовский, А.И.Каширин, В.М.Кован и А.Б.Яхтин.

3 этап.

1941-1970гг. Характеризуется интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической дисциплины. В эти годы создается: современная теория точности обработки, находит развитие и широкое использование методы математической статистики и теории вероятностей, в процессах механической обработки и сборки, детально разрабатывается учение о жесткости технологической системы и ее влияние на точность и производительность обработки, разрабатывается теория базирования обрабатываемых заготовок и собираемых узлов, развиваются теоретические и экспериментальные исследования качества обработанной поверхности (шероховатость, наклеп, остаточные напряжения) и их влияние на эксплуатационные свойства деталей машин, начинается разработка проблемы организации поточных и автоматизированных технологических процессов обработки заготовок в серийном производстве, систематизируются и сообщаются материалы по технологии сборки и разрабатываются научные основы.

4 этап.

1970-настоящее время.

Особенности данного этапа являются:

1.Широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических и практических задач технологии машиностроения.

2. Широкое применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математического моделирования процессов механической обработки.

3. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создается система автоматизированного проектирования технологических процессов САПТП.

4. Разрабатываются методы активации технологических процессов и создаются системы автоматизированного управления процессов.

5. Ведутся работы по созданию гибких автоматизированных систем.

Технология машиностроения как учебная дисциплина

Имеет ряд особенностей существенно отличающейся от других специальных дисциплин.

1. Технология машиностроения является прикладной наукой.

2. Технология машиностроения базируется на теоретических основах, включающих в себя:

Учение о типизации технологических процессов и групповой обработки;

Учение о жесткости технологической системы (технологическая система включает в себя станок, приспособление, инструмент, деталь);

Учение о точности процессов обработки;

Учение о влиянии механической обработки на состояние металла поверхностных слоев заготовок и эксплуатационные свойства деталей машин;

Учение о припусках на обработку;

Учение о путях повышения производительности и экономичности технологических процессов;

Теория конструкторских и технологических баз и другие теоретические разделы.

3. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной тесно связанной с дисциплинами, как теория резания, металлорежущие станки, инструменты, допуски и технические измерения, материаловедение и ряд других общетехнических наук.

Подготовка производства.

Машина как объект производства

Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные машины.

Машина - это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ.

По назначению машины делятся на:

Машины двигателиМашины орудия

(т.е. устройства преобразующие (т.е. устройства для изменения

один вид энергии в другой) форм, свойств и положения

объекта труда)

Определение : Изделие - это предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

К изделиям можно отнести: машины, механизмы и установки, их агрегаты или детали в процессе производства на машиностроительном предприятии.

Изделия делятся на