Основы технологии машиностроения
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.
Технология машиностроения является прикладной наукой.
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:
М
ашина
Машины двигатели Машины 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.
И
зделия
делятся на
Основное производство Вспомогательное производство (на реализацию) (для нужд основного производства)
Определение: Деталь - это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, валик из одного куска металла и т.п.)
У каждой детали для сборки имеются сопрягающиеся и не сопрягающиеся поверхности. Сопрягающиеся соприкасаются при сборке с другими подобными поверхностями и образуют сопряжения. Причем
С
опряжения
поверхностей делятся на:.
О
сновные
базы Вспомогательные
базы Функциональными
(замок лопатки) (опора станины передней (ременная передача,
бабки станка) шкив, шлицевое
соединение, цепная передача)
Примером не сопрягающейся функциональной поверхности может служить - отражательная поверхность зеркала). Все остальные поверхности детали являются «свободными» и служат лишь для оформления требуемой конфигурации.
Определение: Базовые детали - это детали с базовыми поверхностями, выполняющие в сборочном соединении (в узле) роль соединительного звена, обеспечивающего при сборке соответствующее относительное положение других деталей.
Определение: Сборочная единица (узел) - это часть изделия, которая собирается отдельно, и в дальнейшем чувствует в процессе сборки как одно целое.
Составные части сборочной единицы на предприятии подлежат соединению (свинчиванием, склеиванием, сваркой и т.п.)
Количество входящих деталей определяют порядок сборочной единицы (узла)
Определение: Комплекс - это два и более специфицированных (состоящих из 2х и более составных частей) изделия, не соединенных на предприятие изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (например: автоматическая линия, цех - автомат и т.п.)
Определение: Комплект - это два и более изделия, не соединенных на предприятие изготовителе сборочными операциями, и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационные назначение вспомогательного характера (например, комплекты запасных частей, измерительной аппаратуры, упаковочной тары).
Определение: Комплектующее изделие - это изделие предприятия -поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятием - изготовителем. (Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы (ГОСТ 3.1109 - 82)
Определение: Конструктивная сборочная единица - это единица, спроектированная лишь по функциональному принципу без учета значений условий независимой и самостоятельной сборки. (Пример система газораспределения и системы топливопроводов и маслопроводов двигателей и т.п.)
Определение: Технологическая сборочная единица или узел - это сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей изделия и выполнять определенную функцию (пример: станок по составным частям).
Определение: Конструктивно-технологическая сборочная единица - соответствует как условиям функционального назначения, так и самостоятельной независимой сборки (пример: насосы, клапаны, вентили, коробки передач и т.п.)
Конструирование по этому принципу называется агрегатным.
Определение: Агрегат - сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других составных частей изделия и способность выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно.
Сборка изделия или его составной части из агрегатов называется агрегатной или модульной. Изделие, спроектированное по агрегатному (модульному) принципу, несомненно, имеет лучшие технико-экономические показатели, как в изготовлении, так и в эксплуатации и ремонте; цикл сборки значительно сокращается. Повышается и качество сборки за счет того, что каждая сборочная единица после ее сборки может быть испытана по функциональным параметрам независимо от других сборочных единиц. Значительно улучшаются условия эксплуатации такого изделия, особенно при замене отдельных составных частей. Агрегатная конструкция позволяет ремонтировать каждую составную часть в отдельности, исходя из ее состояния. При этом уменьшается количество изделий, находящихся в резерве.
Каждая сборочная единица включает в себя определенные виды соединений деталей. По возможности относительного перемещения составных частей соединения подразделяются на подвижные и неподвижные.
По сохранению целостности при сборке соединения подразделяются на разъемные и неразъемные. Соединение считается разъемным, если при его разборке сохраняется целостность его составных частей, и неразъемным, если при разборке его составные части повреждаются и их целостность нарушается.
При этом соединения могут быть: неподвижными разъемными (резьбовые, пазовые, конические); неподвижными неразъемными (соединения запрессовкой, развальцовкой, клепкой); подвижными разъемными (подшипники скольжения, плунжеры-втулки, зубья зубчатых колес, каретки-станины); подвижными неразъемными (подшипники качения, запорные клапаны). Количество разъемных соединений в современных машинах и механизмах составляет 65— 85 % от всех соединений.
Неразъемные соединения в процессе эксплуатации и ремонта нередко подвергаются разборке, вызывающей большие затруднения и часто приводящей к порче сопряженных поверхностей (одной или обеих деталей соединения), а также дополнительной пригонке, доработке или замене.
По форме сопрягаемых поверхностей соединения подразделяются на: цилиндрические (до 35—40 % всех соединений), плоские (15—20 %), комбинированные (15—25 %), конические (6—7 %), сферические (2—3 %), винтовые и профильные.
По методу образования соединений они разделяются на резьбовые, клиновые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, сварные, паяные, клепаные, клееные, фланговые, прессовые, фальцованные (соединения, полученные с применением совместного загибания их кромок), развальцованные и комбинированные и др.
Важнейшей характеристикой современных машин является их качество. В соответствии с ГОСТ 15467—79 под качеством продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.
Качество каждой машины характеризуется определенной системой показателей, учитывающих ее назначение и регламентируемых ГОСТ 15895—77, ГОСТ 16035—81, ГОСТ 16504-81 и др. При этом степень совершенства машины, выражающаяся ее мощностью, КПД, производительностью и экономичностью, степенью автоматизации и точностью работы и некоторыми другими показателями, определяет общий технический уровень машины.
Для общей оценки качества машины большое значение имеет ее работоспособность, под которой понимается такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. В связи с этим одной из основных характеристик современных машин является их надежность.
Надежность — это свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность (ГОСТ 13377—75).
Отказ — это событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Время работы изделия до отказа, выраженное в часах, называется наработкой до отказа и по своему существу является случайной величиной,
Срок службы изделия, определяемый его наработкой до достижения предельного регламентированного состояния (предельный износ и т. п.), называется ресурсом.
Ресурс в отработанных часах или допустимый срок службы изделия (в календарных часах), в отличие от наработки до отказа, является неслучайной, детерминированной величиной (регламентированное время работы изделия, определяющее его долговечность).
Надежность изделия — это обобщенное свойство, которое включает в себя понятия безотказности и долговечности.
Безотказность - это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки. При этом предполагается самостоятельная непрерывная работа изделия без каких-либо вмешательств для поддержания работоспособности (т. е. без регулировки и ремонта).
Долговечность — это свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т. е. в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Кроме эксплуатационных показателей качество машины характеризуется экономичностью их эксплуатации, изготовления и ремонта и системой производственно-технологических показателей, перечисленных ниже.
Трудоемкость определяется продолжительностью изготовления изделия при нормальной интенсивности труда в часах.
Станкоемкость характеризуется продолжительностью времени, в течение которого должны быть заняты станки или другое оборудование для изготовления всех деталей изделия. Единицей измерения станкоемкости обычно является станко-час.
Производственный цикл — интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления или ремонта изделия, а также ряд других показателей организационно-технического характера.
Конструктивная преемственность изделия — это свойство изделия, определяющее возможность использования в нем деталей и сборочных единиц, применяемых или применявшихся в других изделиях.
Технологическая преемственность изделия — это свойство изделия, определяющее возможность использования применяемых на предприятии технологических процессов, отдельных технологических операций и средств технологического оснащения для его изготовления или ремонта.
Изготовление современных машин и приборов требует четкой организации всего производственного процесса при тщательной технологической подготовке производства.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.
Для выполнения производственного процесса необходимо осуществить следующие действия:
-изготовление и сборка продукции;
-контроль ее качества;
-транспортировка и хранений заготовок и изделий на всем этапе производства;
-организационные мероприятия по снабжению и обслуживанию рабочих мест и производственных участков;
-управление всеми этапами и звеньями производства;
-работы по технической подготовке производства.