ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА

На всем протяжении жизни человеку приходится пользоваться предметами природы. При этом он затрачивает труд, чтобы природ­ные предметы представить в пригодном для использования виде. Качественное изменение предметов природы, осуществляемое человеком, получило название технологического процесса. Осуществляя технологический процесс, человек всегда ставит две задачи: 1) создать изделие нужного качества для удовлетворения по­требности; 2) затратить на его изготовление как можно меньше труда. Количество труда характеризуется ало интенсивностью и продолжи­тельностью. Интенсивность труда, при которой не происходит переутомления человека, называют нормальной, тогда количество труда может измеряться затратой рабочего времени.

Естественно стремление человека уменьшить время на изготовление изделия, которое в основном определяет стоимость и поэтому является источником наиболее полного удовлетворения его потребностей и повышения жизненного уровня.

Проведение технологического процесса невозможно без применения различных средств труда и орудий производства. История развития производства показывает, как постепенно во все возрастающих темпах развивались орудия труда, при этом перераспределялась доля физического и умственного труда, необходимого при их использовании. Таким образом, в процессе изготовления используется живой труд и овеществленный через орудия труда. Этот процесс отражается в снижении себестоимости изделия, выраженной в денежной форме.

В XX в. развитие промышленности потребовало разработки новых технологических процессов, осмысления накопленного опыта и использования результатов науки. Постепенно появилась новая область науки -"Технология машиностроения". Термин "технология" произошел от греческого: techne—мастерство + logos — учение;

или совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов. Совокупность методов и приемов изготовления машин, выработанных в течение длительного времени и используемых в определенной области производства, составляет технологию этой области (понятия: технология литья, сварки, меха­нической обработки и т.д.). Все эти области производства относятся к технологии машиностроения, охватывающей процесс изготовления машиностроительной продукции.

Технология машиностроения — научная дисциплина, изучающая преимущественно процессы механической обработки деталей и сборки машин и попутно затрагивающая вопросы выбора заготовок и методы их изготовления. Это объясняется тем, что в машиностроении заданные формы деталей с требуемой точностью и качеством их поверхностей достигаются в основном механическим путем. В процессе механической обработки возникает большое число проблем, связанных с необходимостью выполнения технических требований, поставленных конструкторами. Процесс механической обработки связан с эксплуатацией сложного оборудования — металлорежущих станков. Трудоемкость этих процессов велика, поэтому развитие технологии машиностроения как научной дисциплины, пошло в направлении изучения вопросов механической обработки и сборки.

Сложность процесса и физической природы явлений, связан­ных с механической обработкой, обусловила образование таких дис­циплин, как: "Учение о резании металлов", "Режущие инструмен­ты" —эти технологические дисциплины сформировались раньше, чем комплексная дисциплина "Технология машиностроения". В "Технологии машиностроения" комплексно изучаются вопросы взаимодействия станка, приспособления, режущего инструмента и обрабатываемой детали, пути построения наиболее рациональных, то есть наиболее производительных и экономичных технологических процессов обработки деталей, включая выбор оборудования и техно­логической оснастки, методы рационального построения процесса сборки машин. "Технология машиностроения" изучает основы и методы производства машин, являющиеся общими для различных отраслей машиностроения.

Появление технологии как научно-технической дисциплины и технической науки, объединившей впоследствии целый ряд весьма различных по содержанию отраслевых технологических дисциплин, было вызвано становлением машинного производства и производства машин. Существовавшие издревле описания эмпирически найденных приемов, методов и средств обработки материалов, соединения частей технических устройств в условиях машинизированного производственного процесса были мало эффективными. Поэтому уже в первой половине девятнадцатого века сформировалась наука, предметом которой стало не только описание, но и объяснение взаимодействия инструментов, машин и орудий, употребляемых при обработке материалов на заводах.

Накопленный опыт был впервые описан профессором Мос­ковского университета И .Двигубским (1807 г.) в труде "Начальные основания технологии и краткое описание работ, на заводах и фабриках производимых". В 1885г. вышел 3-томник профессора И.М.Тимме "Основы машиностроения, организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство работ".

Долгие годы основным курсом, по которому училось несколько поколений русских инженеров, был труд профессора А.П.Гавриленко "Технология металлов".

В конце XIX века пальма первенства в производстве станков переходит в США, а бурное развитие машиностроения в то время было связано именно с производством станков. Было организовано массовое производство станков и машин, что стимулировало развитие стандартизации. Повышение точности способствовало созданию новых методов измерений. Быстрыми темпами развивается промышленность США, Германии, Бель­гии, Японии. '

Однако технология машиностроения как научная дисцип­лина сформировалась в России в 30-е годы XX века, когда создавались отечественные машиностроительные предприятия и машины. Впервые были опубликованы труды по технологии авторов В.М.Кована, А.П.Соколовского, А.И.Каширина, М.Е.Егорова, В.И.Дементьева, Б.С.Балакшина. А.Б.Яхнина.

Обширный комплекс технико-экономических, технологи­ческих и организационно-управленческих проблем возник в связи с зарождением крупнотоннажного производства сырья и материалов, производства однотипной промышленной продукции в больших количествах. Важным фактором научного и технического прогресса в данный период становится быстрая эволюция требований общества к техническим средствам, их потребительским и функциональным свойствам и к технико-экономической эффективности, совокупность которых во все большей степени начинает зависеть от доли научного труда и продуцированного им нового научного знания, опредмечиваемого в данном материале, техническом устройстве, технологическом процессе.

В первой половине XX столетия в сознании инженеров и экономистов промышленности сложилась модель организации высокоэффективного производства на базе механизированного массового производства однородных изделий с высоким уровнем стандартизации и неизменной номенклатурой, не требующей переналадки технологического оборудования и систематического внедрения новой оснастки. В машиностроении и машинизирован­ном производстве такая организация обеспечивается поточной технологией, позволяющей применять системы машин и конвейер с высоким уровнем производительности кооперированного труда.

Во второй половине ХХвека в области промышленного произ­водства и технологии обработки материалов происходит коренное техническое перевооружение с целью значительного и быстрого увеличения объемов выпускаемой продукции при непрерывном улучшении показателей ее качества — технических, технологических, функциональных, эксплуатационных и др. В металлообработке получают широкое применение прогрессивные способы формообразования: производство деталей машин методом точного литья под давлением, точная штамповка, плазменные, лазерные, электроннолучевые, электроэрозионные, электрохимические.

Внедряются высокопроизводительное и особо мощное прес­совое оборудование, металлорежущие станки с числовым про­граммным управлением, станки типа "обрабатывающий центр", средства прецизионной обработки поверхностей. Широко приме­няются конвейеры, внедряются полностью механизированные и автоматизированные участки и линии.

В 70-хгодахпроизводство начинает оснащаться промышленными роботами — автоматическими манипуляторами первых поко­лений. Развивается примене1шеавтоматизированнь1х систем проекти­рования, технологической подготовки производства и управления Процессами обработки материалов с использованием ЭВМ. На осно­ве применения ЭВМ, нового технологического оборудования и со­вершенствования организации производства в последние годы наме­чается тенденция ускоренного развития оснащенных роботами и уп­равляемых ЭВМ гибких автоматических производств и интегриро­ванных автоматизированных комплексов, решающих особо слож­ную проблему автоматизации дискретных производственных про­цессов с часто изменяющейся номенклатурой выпускаемой продукции.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ "ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ"

Производственный и технологический процессы

Производственный процесс — совокупность всех действий лю­дей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта продукции. В производственный процесс входят основные процессы, связанные с изготовлением деталей и сборкой машин, и вспомогательные процессы, обеспечивающие возможность изготовления продукции, например: транспортировка, хранение, подготовка средств производства, организация обслу­живания рабочих мест (рис. 1).

Технологический процесс — часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета производства. Технологический процесс включает в себя следующие этапы: 1 — изготовление заготовок; 2-обработкашметаллорежушихстанкахдля получения детали с заданными размерами и формой, термическая обработка для изменения физических свойств материала; 3 — сборка узлов, агрегатов и всей машины — последовательное соединение деталей в готовое изделие—на этом этапе производят испытания, окраску и окончательную отделку, маркирование, консервацию изделий. На каждом этапе технологического процесса осуществляется контроль для обеспечения должного качества.

Производственный процесс

Вспомогательные процессы

Технологические процессы

Заготовительные провесы" питейные, сваренные. обработка давлением

2. Процессы обработки:

механическая обработка, новые методы прогрессивной обработки

3. Сборочные процессы

Изготовление инструмента и приспособлений,

ремонт и наладка оборудования, транспортировка изделий

Вспомогательные процессы обеспечивают технологических процесс

Рис. 1. Схема производственного процесса

Структура технологического процесса

В целях обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки детали составляется план обработки с указанием, какие поверхности, в каком порядке и каким способом надо обработать. Весь процесс расчленяется на отдельные составные части [ 1 ]: операции, установы, поящий, переходы, рабочие ходы и т.д.

Технологическая операция — законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Установ — часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или соби­раемой сборочной единицы.

Позиция — фиксированное положение, занимаемое неиз­менно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно ин­струмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции.

Технологический переход — законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

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

Технико-экономические показатели производства машин

Для оценки наиболее экономичного варианта технологическо­го процесса сравнивают себестоимости изготовления изделий.

Себестоимость - затраты на израсходованные средства произ­водства, заработную плату, изготовление изделия, выраженные в денежной форме. Различают себестоимость машины в целом (заводскую, цеховую), себестоимость деталей и отдельных операций процесса их изготовления. Сравнение по себестоимости учитывает за­траты живого и овеществленного труда.

Подсчет себестоимости называют калькуляцией, которая в себя следующие статьи затрат: М - расходы на материал, Роб - расходы на амортизацию и содержание оборудования, Рп -расходы на изготовление приспособлений, Ри - расходы на инстру­мент, 3-заработная плата, Нз- начисления на расходы по заработной плате, НРз - накладные расходы, начисленные на расходы по заработной плате. Себестоимость

С = М + Роб + Рп+ Ри+3 + Нз+ НРз.

При разработке технологического процесса и оценке его экономической эффективности возникает необходимость опериро­вать следующими показателями и терминами:

Объем выпуска продукции — количество изделий определен­ных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в тече­ние планируемого периода времени.

Программа выпуска продукции — установленный для данно­го предприятия перечень изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска по каждому наименованию на плани­руемый период времени.

Производственная мощность —расчетный максимально воз­можный в определенных условиях объем выпуска изделий в единицу времени.

Производственная партия —предметы труда одного наиме­нования и типоразмера, запускаемые в обработку в течение опреде­ленного интервала времени при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.

Серия изделия— все изделия, изготовленные по конструкторской и технологической документации без изменения ее обозначе­ния.

Производственный цикл — интервал времени от начала до окончания производственного процесса изготовления или ремонта изделия.

Цикл технологической операции — интервал календарного времени от начала до конца периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготовляемых или ремонтируемых изделий.

Такт выпуска — интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенного наименования, типоразмера и исполнения.

Ритм выпуска — число изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнений, выпускаемых в единицу времени.

Трудоемкость — количество времени, затрачиваемого рабочим для осуществления операции при нормальной интенсивности труда (измеряется в нормо-часах).

Материал — исходный предмет труда, потребляемый для изготовления изделия.

Полуфабрикат — предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке на предприятии потребителе.

Заготовка— предмет труда, из которого путем изменения формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

Исходная заготовка — заготовка перед первой технологи­ческой операцией.

Изделие — любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Деталь - изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных опе­раций.

Технологическое оборудование — средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. Примером оборудования могут служить станки, прессы, печи.

Технологическая оснастка — средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса, например: режущий инструмент, штампы, приспособления, литей­ные формы.

Производственный состав машиностроительного завода

Машиностроительные заводы состоят из отдельных произ­водственных единиц, называемых цехами, и различных устройств и сооружений. Цех представляет собой совокупность производст­венных участков. Производственный участок — группа рабочих мест, организованных по предметному, технологическому или пред­метно-технологическому принципам. Рабочее место — элемен­тарная единица структуры предприятия, где размещены исполнители работы, обслуживаемое технологическое оборудование, часть конвейера, на ограниченное время оснастка и предметы труда. Состав завода определяется видом и объемом выпускаемой продукции. Наиболее характерным является следующий состав завода:

1. Заготовительные цеха (литейный, кузнечный, прессовый).

2. Обрабатывающие цеха (механические, термические, хо­лодной штамповки, деревообрабатывающие, покрытий, сборочный).

3. Цеха вспомогательного производства (инструментальные, ремонтные, модельные, экспериментальные).

4 Складские устройства (склады металла, инструмента, го­товой продукции).

5. Энергетические устройства (трансформаторная подстан­ция, компрессорная).

6. Транспортные цеха и участки.

7. Сантехнические устройства (отопление, вентиляция, во­доснабжение, канализация).

8. Общезаводские учреждения и устройства (центральная заводская лаборатория, технологическая лаборатория, цент­ральная измерительная лаборатория, контора, проходная, медицинский пункт, столовая, устройства связи).