Раздел 1. Основы технологии машиностроения

1. МАШИНА КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ

План:

1.1.1 Виды изделий в машиностроении. Требования, предъявляемые к машинам. Виды машин

1.1.2 Производственный процесс. Виды технологических процессов

1.1.3 Принцип организации и основные характеристики процесса производства

1.1.4 Типы машиностроительного производства и их особенности

1.1.1 Виды изделий в машиностроении. Требования, предъявляемые к машинам. Виды машин.

Изделие  это предмет или набор предметов, полученных в результате целенаправленных трудовых действий

ГОСТ 2.10168 установлены следующие виды изделий:

Детали  изделия, изготовленные из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций: свинчивания, сварки, клепки и. т. д. Например: валик из одного куска металла, зубчатое колесо, корпус редуктора и. т. д.

Сборочные единицы  изделия, составные части которых подлежат соединению между собой на предприятии – изготовителе путем применения сборочных операций. Например: редуктор, станок, автомобиль и. т. д.

Комплексы – два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Например: специализированный металлорежущий станок, робот для подачи в зону обработки заготовок, бункер-накопитель заготовок, объединение которых создает единую функциональную систему.

Комплекты – два и более изделия не соединенных на предприятии – изготовителе сборочными операциями и представляющие собой набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера. Например: набор запасных частей, набор слесарного инструмента и. т. д.

Наиболее сложным изделием является машина.

Машиной называется устройство, выполняющее механические движения по преобразованию материалов, энергии и информации для облегчения физического и умственного труда человека.

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 является новый технологический процесс.

Машина полезна лишь, если она обладает требуемым качеством и, таким образом, способна удовлетворять потребность людей.

Ресурсы труда в жизни человеческого общества представляют собой наивысшую ценность.

Создавая машину, человек ставит перед собой две задачи:

создать машину качественной;

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 (рисунок 1.1). Изготовление машины связано с использованием различных способов обработки металлов.

Поэтому машина - система, созданная трудом человека, для качественного преобразования исходного продукта в полезную для человека продукцию (рисунок 1.2).

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.

Рисунок– Создание машины

Рисунок 1.2 – Машина – средство производства

Поэтому конечной целью создания машины является – продукция.

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

Таблица 1.1

Преобразования машинами исходного продукта в продукцию

Исходный продукт	Энергия	Машина	Продукция
Заготовка	Электроэнергия	Станок	Деталь
Груз	Механическая	Автомобиль	Перевезенный груз
Ткань, нить	Механическая	Швейная машина	Шов
Эл. магнитные волны	Электрическая	Телевизор	Изображение и звук
Задача	Электрическая	ЭВМ	Решенная задача
Энергия сгораемого топлива	Расширения газов	Двигатель внутреннего сгорания	Механическая энергия

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.

Таким образом делаем вывод, что объектами производства машиностроительной промышленности яв­ляются различные машины.

Сборочная единица (узел) - это часть изделия, которая соби­рается отдельно и в дальнейшем участвует в процессе сборки как одно целое. Составные части сборочной единицы подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, склеиванием, клепкой, опрессовкой и т.п.). Например, собираются шпиндельный узел, коробка скоростей, ротор турбины, составной коленчатый вал и т. п.

Сборочные единицы (узлы), в процессе общей сборки непосред­ственно входящие в изделие, называются сборочными единицами пер­вого порядка. Сборочные единицы, входящие в сборочную единицу первого порядка, называются сборочными единицами второго порядка и т. д.

Отдельные детали (например, крепежные) могут входить в сбо­рочные единицы любого порядка или непосредственно в собираемое изделие (рисунок 1.3).

Собранное изделие может рассматриваться как сборочная еди­ница нулевого порядка.

Сборочные единцы(узлы) 1 - го порядка 2 – го порядка 3 – го порядка детали

Рисунок 1.3 – Схема сборочных элементов

Сборочный комплект - это группа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части (ГОСТ 3.1109-82).

Объектами производства машиностроительных предприятий могут быть комплексы и комплекты изделий, кроме отдельных машин и их частей.

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).

Для построения эффективного технологического процесса сбор­ки необходимо расчленить изделие на ряд сборочных единиц и дета­лей. Такое расчленение производится на стадиях конструкторской подготовки производства при разработке конструкции изделия (рисунки 1.3, 1.4). При этом составные части (сборочные единицы) могут быть спроектированы с учетом конструктивных или технологических тре­бований. В соответствии с этими требованиями различают конструк­тивные сборочные единицы или узлы.

Рисунок 1.4 - Схема расчленения консольно-фрезерного станка:

1 – станина; 2 – поворотная головка; 3 – стол и салазки; 4 – консоль; 5 – коробка подач; 6 –электрооборудование; 7 – коробка переключений; 8 – коробка скоростей

Рисунок 1.5 - Модульная конструкция авиационного двигателя: 1 – вентилятор; 2 – компрессор среднего давления; 3 – переходный модуль; 4 – турбина привода компрессора среднего давления; 5 – турбина привода вентилятора;6 – компрессор и турбина высокого давления; 7 – коробка приводов

Конструктивная сборочная единица - это единица, спроектиро­ванная лишь по функциональному принципу без учета особого значе­ния условий независимой и самостоятельной сборки. Примером таких сборочных единиц могут быть механизмы газораспределения, системы топливопроводов и маслопроводов двигателя и т.п. (рисунок 1.5)

Технологическая сборочная единица или узел - это сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей изделия (или изделия в целом) и выполнять определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями (ГОСТ 23887-73). На рисунке 1.4 представлена схема расчленения консольно-фрезерного станка.

Наилучшим вариантом конструкции является сборочная единица, которая отвечает условию функционального назначения ее в изделии и условию самостоятельно независимой сборки. Это так называемая конструктивно-технологическая сборочная единица. К таким единицам можно отнести насосы, клапаны, вентили, коробки скоростей, короб­ки передач и т. п.

Принцип конструирования изделий из таких единиц называется агрегатным или блочным. Из конструктивно-технологических сбороч­ных единиц формируются агрегаты.

Количество разъемных соединений в современных машинах и механизмах составляет 65-85% от всех соединений»

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 Р 50779.10-2000, ГОСТ Р 50779.11-2000 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 27.002.89).

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).

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 станкочас.

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.

Порядок создания нового изделия

Новоё изделие имеет усовершенствованные технические и потребительские свойства.

Процесс создания нового изделия включает: выдачу технического задания, проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР), проектирование изделия и производственную деятельность.

Техническое задание разрабатывает заказчик нового изделия. В нем приводятся сведения о назначении изделия, условиях его эксплуатации, технические и другие параметры необходимые для проектирования.

Научно исследовательские разработки (НИР) включают: постановку задач исследования, проведение теоретических и экспериментальных исследований, обработку полученных результатов, выдачу рекомендаций и составление отчета.

В результате проведения НИР при создании нового изделия используются последние достижения науки. Это позволяет получать изделия с более высокими технико-экономическими показателями.

Опытно конструкторские разработки (ОКР) включают проектирование, изготовление и испытания в лабораторных или производственных условиях опытного образца изделия. В результате проверяются идеи, на основе которых разрабатывается это изделие. Необходимость проведения НИР и ОКР определяется в техническом задании.

Проектирование изделия по ГОСТ 2.103  68 включает следующие стадии: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация.

В техническом предложении (ГОСТ 2.118  73) рассматриваются вариант или варианты реализации требований технического задания

Эскизный проект (ГОСТ 2.119  73) содержит решения, которые дают общее представление о конструкции и принципе работы изделия, с указанием его основных параметров, например габаритов.

Технический проект (ГОСТ 2.120  73) включает чертежи общих видов с детальной проработкой конструкции изделия, достаточной для создания комплекта рабочей документации

Рабочая конструкторская документация разрабатывается на основе ЕСКД. Она включает комплект чертежей на сборочные единицы, детали и другие документы необходимые для изготовления, сборки, упаковки, хранения и транспортировки изделия.