3. Машина как объект производства

Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные машины.

Машина – это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразное движение для преобразования энергии или производства работ. Различают два класса машин: машины – двигатели (с помощью которых один вид энергии преобразовывается в другой) и рабочие машины (с помощью которых происходит изменение формы, свойств и положение объекта труда).

Каждая машина создается для удовлетворения потребностей человека, которая находит отражение в служебном назначении машины. Для того чтобы выпускаемая заводом машина выполняла свое служебное назначение, раньше чем приступить к ее созданию, необходимо его выявить и четко сформулировать.

Под служебным назначением машины понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначена машина. Предположим, что необходимо обработать ступенчатые валики средних размеров диаметром d = 35…60 мм, длиной L = 150…600 мм из стали 45. Поставленная задача недостаточно уточняет и четко формулирует служебное назначение требуемого станка, в результате чего может быть сконструирован и построен станок, который не сможет обеспечивать экономичное изготовление валиков требуемого качества.

Более уточненная формулировка: станок должен обеспечивать обработку ступенчатых валиков диаметром d = 35…60 мм, длиной L = 150…600 мм из стали 45. Валик должен обладать точностью диаметральных размеров не ниже IT9 (h9), отклонение линейных размеров должны быть не более 0,1 мм, погрешности формы не должны выходить за пределы допусков на размеры, шероховатость поверхности не ниже Rz 40. Производительность станка не менее 150 валиков в смену (d = 45 мм, L = 300 мм).

Однако и приведенная формулировка недостаточно развернута, чтобы создать и выпустить станок, отвечающий своему служебному назначению. Ее необходимо дополнить такими данными, как характер и точность заготовок, которые должны поступать на станок, материал режущего инструмента, необходимость или отсутствие необходимости обработки полученных поверхностей на валиках и т.д. В ряде случаев необходимо указать те условия , в которых должна работать машина: например, возможные колебания температуры, влажности и т.д.

0. Качество машины

Для того чтобы машина экономично выполняла служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством. В соответствии с ГОСТ 15467-85 под качеством продукции понимается совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.

В современных условиях качество продукции охватывает не только потребительские, но и технологические свойства, художественные особенности, надежность, уровень стандартизации и унификации деталей и узлов.

Свойства, составляющие качество продукции характеризуется непрерывными или дискретными величинами, называемыми показателями качества продукции. Они могут быть абсолютными, относительными или удельными.

Критерием относительно новой продукции по отношению к старой или базовой является коэффициент уровня качества продукции (основан на сравнении относительных характеристик качества).

Для сопоставления нескольких вариантов применяется интегральный показатель качества, который выбирается на основе теории принятия решений.

Различают три группы качества машины:

1. Технический уровень машины, определяющий совершенства машины ( мощность, КПД, производительность, экономичность).

2. Производственно-технологические показатели, фиксирующие эффективность конструктивных решений с точки зрения обеспечения минимальных затрат труда и средств на ее изготовление, эксплуатацию и ремонт.

3. Эксплуатационные показатели (надежность, эргономические и эстетические характеристики).

Для большей оценки качества машины большое значение имеет ее работоспособность, под которой понимается такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения требуемых параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. В связи с этим одной из основных характеристик 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 (является случайной величиной).

Срок службы изделия, определяемый его наработкой до достижения предельного регламентированного состояния (предельный износ) называется ресурсом.

Ресурс в отработанных часах или допустимый срок службы изделия (в календарных часах), является неслучайной 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 течении некоторого периода времени или некоторой наработки.

Долговечность – это свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т.е. в течении всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ:

1.Трудоемкость, определяется продолжительностью изготовления изделия при нормальной интенсивности труда в часах.

2.Станкоемкость – характеризуется продолжительностью времени в течении которого должны быть заняты станки или другое оборудование для изготовления всех деталей изделия (единичное измерение – станко-час).

3.Конструкторская преемственность изделия – это свойство изделия, использования в нем деталей и сборных единиц, применяемых или применявшихся в других изделиях.

4.Технологическая преемственность изделия – это свойство изделия, использование применяемых на предприятии технологических процессов, отдельных технологических операций и средств технологического оснащения для его изготовления или ремонта.

Одним из важнейших показателей качества машин изделий является: точность.

Под точностью машины понимается степень ее приближения к геометрически правильному ее прототипу.

Поскольку исполнительные поверхности машины должны осуществлять относительное движение, необходимое для выполнения машиной своего служебного назначения, поэтому одним из основных показателей, характеризующих точность машины является точность относительного движения.

Точность относительного движения – это максимальное приближение действительного характера движения исполнительной поверхности к теоретическому закону движения поверхности, выбранного с учетом назначения проектируемой машины.

Точность относительного движения характеризуется величиной отклонения, на которое устанавливается допуск.

Точность машины характеризуют следующие показатели:

1. точность относительного движения исполнительных поверхностей машины;

2. точность расстояний между исполнительными поверхностями;

3. точность относительных поворотов исполнительных поверхностей;

4. точность геометрической формы исполнительных поверхностей включая макро и микро неровности;

5. шероховатость исполнительных поверхностей.

ПРОЦЕСС СОЗДАНИЯ МАШИНЫ КАК СИСТЕМА

СВЯЗЕЙ

Процесс создания машины состоит из 2-х частей:

-- процесса конструирования;

-- процесса изготовления.

Процесс конструирования может быть записан как система 2-х связей: свойств материала и размерных связей.

Процесс изготовления наряду с предыдущими двумя связями имеет:

временные связи;

информационные связи;

экономические связи.

Все связи имеют вероятностный характер, что затрудняет использовать учет их при проектировании производственного процесса. В настоящее время считают, что эти связи детерминированы, т.е. течении времени не меняются.

До настоящего времени в автоматизации производства, как правило, присутствовал конструкторский подход, согласно которому ГАП представляет собой совокупность производственного оборудования, предназначенного для проведения различных видов механической обработки, что не позволяло связать все вышеназванные связи, которые позволили бы иметь наиболее оптимальный вариант производственного процесса.

Свойства материалов – определяются металлургическими процессами получения заготовок (литье, поковки, ковки, в процессе механической и химической обработки). Свойства материалов в процессе изготовления машины при взаимосвязи с размерными связями обеспечивают соответствие изготавливаемой машины своему служебному назначению, т.е. качеству.

Размерные связи. Получаемые в процессе производства размеры определяются через размерные связи в изготавливаемой машине. Любой размер детали получается через размерные связи при получении заготовки, подготовки технологических баз, установки детали в приспособления, приспособления на станке, настройки инструмента, жесткости системы и т.д. сложные размерные связи, возникающие в процессе сборки машины в конечном счете определяют ее геометрическую точность.

Информационные связи. Они определяют последовательность выполнения технологических переходов и операций.

Временны связи. Определяют такие показатели как цикл изготовления детали, степень выгрузки оборудования во времени.

Экономические связи. Образуются затратами труда, вкладываемого в техническое оснащение, организацию, управление, непосредственное осуществление производственного процесса. Основной показатель – себестоимость продукции.

Учет всех связей в производственном процессе позволяет создать саморегулируемые системы, в которых происходит адаптивное управление.