книги из ГПНТБ / Кабаков, М. Г. Технология производства гидроприводов учеб. пособие

при наиболее экономичном использовании всех средств произ­ водства, называют технической нормой времени.

Величина, обратная технической норме времени, представляет собой норму выработки

Определение технических норм времени называют техниче­ ским нормированием. При установлении нормы времени вычис­

где L — требуемое перемещение инструмента с рабочей подачей относительно обрабатываемого объекта, или обрабаты­

станка или другого оборудования, на котором обрабатываются детали. Для нормирования приемов и их элементов, осуществ­ ляемых вручную, используют различные нормативные данные в виде таблиц, графиков и номограмм, в которых даются нормы времени на выполнение типовых приемов и их элементов, связан­ ных с подготовкой рабочего места к работе, с управлением стан­ ком, со сменной установкой и закреплением обрабатываемых деталей.

Расходы на содержание и амортизацию оборудования (О) слагаются из расходов на электроэнергию, необходимую для работы оборудования (Ох), на амортизацию оборудования (0 2), на амортизацию части здания, относящейся к данному оборудо­ ванию (О4).

10

/— общее количество объектов производства, подлежащих обработке по неизменному чертежу.

Расходы на ремонт оборудования

где Q — площадь здания, занимаемая оборудованием и обеспе­ чивающая возможность обработки на нем изделий, в м2;

И

Расходы на содержание и амортизацию инструмента

а— количество одинаковых, одновременно работающих ин­ струментов;

Ка — коэффициент использования инструмента; R — стойкость инструмента;

пх — количество инструментов различного типа, одновре­ менно работающих на каждой из операций;

Для сопоставления двух (и более) вариантов конструкции машины или технологических процессов с целью выбора наиболее экономичного можно воспользоваться графоаналитическим ме­ тодом [2]. Для этого все расходы, связанные с выполнением над­ лежащих вариантов, разделяют на две группы: 1) не зависящие от количества подлежащих обработке заготовок, деталей или машин, и 2) зависящие от количества заготовок, деталей или машин, подлежащих изготовлению. В первую группу включают расходы на оборудование, приспособления, инструмент, на­ стройку оборудования и т. д. Во вторую группу входят расходы на материалы, содержание и амортизацию оборудования, при­ способлений и инструмента, электроэнергию.

Если обозначить первую группу расходов Ь, вторую т и ко­ личество изделий х, то себестоимость изготовления единиц про­

новленными на нем приспособлениями и инструментом, требуются две, вследствие чего независимые расходы b увеличиваются в 2 раза.

Изложенное можно представить в виде графика в координа­ тах С—х (рис. 1).

При сравнении нескольких вариантов технологических про­ цессов, например трех, составляют уравнения типа (16):

C1— b1-\- mxx; ]

каждое из которых действительно в различных пределах значе­ ния х.

Из графика следует, что при первом варианте следует добавить единицу оборудования при х = х г и затем при х — хл. При вто-

12

Рис. 1. Обоснование наиболее экономич­ ного технологиче­ ского процесса

ром варианте единицу необходимо добавить при х = х 3. При третьем варианте значение х ' находится за пределами графика.

С помощью приведенных формул можно составить алгоритмы для решения задачи сопоставления и выбора наиболее экономич­ ного варианта технологического процесса в заданных производ­ ственных условиях. Алгоритмы позволят разработать программы

13

для решения задачи на любой универсальной цифровой автома­ тической вычислительной машине.

В табл. 1 показана себестоимость изготовления отдельных изделий гидроприводов, выпускаемых одним из машинострои­ тельных заводов.

§ 4. ТИПИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Типовые технологические процессы применяются при изго­ товлении типовых деталей и отражают передовой опыт и дости­ жения науки и техники. Типовые технологические процессы су­ щественно не только влияют на внедрение передового опыта в ма­ шиностроении, но и позволяют упростить и сократить трудоем­ кость и цикл подготовки производства новых изделий.

При разработке технологических процессов прежде всего выбирают типовую машину или типовые детали, так как каждый технологический процесс имеет целью экономичное изготовление изделия, полностью отвечающего его назначению. При выборе типовых машин или деталей заводы, научно-исследовательские институты, кафедры вузов и другие профилирующие организации изучают, анализируют и обобщают опыт советского и зарубеж­ ного гидромашиностроения и разрабатывают на этой основе раз­ личные руководящие материалы (отраслевые нормали и ГОСТы, размерные ряды на гидравлические машины).

Для выбора типовой машины и детали, их, разделяют на классы. Классификацию деталей машины первоначально можно строить по подобию геометрических форм, затем с учетом добавочных признаков, таких как геометрические размеры, общность техно­ логических задач и т. д.

Опыт показал, что наиболее правильно классифицировать машины по одинаковому промышленному назначению, порожда­ ющему сходство технических требований, которым должны отве­ чать изделие или деталь. Отсюда близость кинематических схем, конструктивных форм и размеров, используемых материалов и других качественных показателей машин и деталей. Поэтому типизация технологических процессов неразрывно связана с уни­ фикацией машин и их деталей и может быть с успехом осуществ­ лена только на основе последней.

В СССР проводятся большие работы по унификации. Так, созданы и внедряются размерные ряды на гидроцилиндры, кон- трольно-регулирующую гидроаппаратуру, роторные и пластин­ чатые насосы и гидромоторы, высокомоментные гидромоторы, гидромуфты, гидротрансформаторы, присоединительную арма­ туру и т. д. При этом ярко выражается тенденция создания гидро­ агрегатов для определенной отрасли машиностроения, например станкостроения, строительных и дорожных машин и т. д. Однако при разработке изделий для определенной отрасли конструктор должен предусматривать межотраслевую унификацию гидро­ агрегатов, что позволяет расширить область их применения,.уве­

14

личить производительность труда, снизить себестоимость изго­ товления, повысить качество изготовления машины. При меж­ отраслевой унификации возможны компромиссные решения. В ка­ честве иллюстрации можно привести примеры создания гаммы аксиально-поршневых гидромашин [1 ] и гидротрансформаторов для строительных и дорожных машин. Так, гидромашины гаммы II предназначены для схем с дистанционным управлением. Поэтому выбранная типовая конструкция должна отличаться высокими регулировочными качествами и широким диапазоном изменения скоростей. При этом машины должны быть пригодны для приме­ нения в любых схемах объемного и дроссельного регулирования. В этом случае на выбор типовой конструкции накладывают отпе­ чаток производственные и эксплуатационные соображения, свя­ занные с выгодой иметь машины от малых до крупных, построен­ ных по единому принципу, из одинаковых по форме, назначению и материалу деталей (с учетом изложенного были проанализиро­ ваны радиально-поршневые гидромашины, аксиально-поршневые гидромашины с силовым замыканием поршней, гидромашины с упорным диском и точечным касанием головок плунжеров, гидромашины, в которых для передачи крутящего момента между валом и кривошипным диском применен силовой карданный механизм).

Каждая из перечисленных машин имеет преимущества и не­ достатки. Наиболее приемлемой конструктивно-силовой схемой, по которой можно построить насосы и гидромоторы для универ­ сального применени-я широкого ряда мощностей с высокими регу­ лировочными качествами, является схема с наклонным блоком цилиндров. Но она также имеет недостаток: необходимость отво­ дить рабочую жидкость под давлением от подвижной качающейся люльки к неподвижным маслопроводам, что несколько усложняет конструкцию и увеличивает ее габаритные размеры. Однако проектирование и изготовление специальных гидромашин, наи­ более удобных и выгодных, приводит к созданию большого коли­ чества машин различных типов, что сильно затрудняет производ­ ство, снабжение запасными частями и эксплуатацию.

Таким образом, при изготовлениигидроприводов определен­ ного класса необходимо выбирать типовую, базовую конструкцию, наиболее полно отражающую промышленное назначение машин данного класса. В зависимости от качества изготовляемых машин или деталей типовые технологические процессы следует разра­ батывать для различных масштабов выпуска изделий. Типовые технологические процессы способствуют:

1)внедрению в производство передового опыта и достижений науки и техники;

2)упрощению разработки технологических процессов и со­

кращению требуемого на это времени; 3) сокращению циклов подготовки производства новых

изделий;

15

4) критической оценке уровня технологии, существующей на заводе;

5)выявлению потребностей в новых видах оборудования, инструмента и технологической оснастки;

6)разработке более производительных и экономичных тех­ нологических процессов;

7)отработке конструкций машин и деталей в целях полного использования особенностей технологических процессов (т. е.

достижения технологичности изделий).

§ 5. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛЕЙ

Машина или деталь, сконструированные без учета требований типовой технологии изготовления, могут оказаться не экономич­ ными. Поэтому при разработке конструкций деталей необходимо учитывать и отражать требования технологии наиболее эконо­ мичного их изготовления. Из всего количества технологических процессов в первую очередь следует выбирать процессы, обеспе­ чивающие нужное качество машины или детали, и затем процессы, с помощью которых достигается наибрльшая экономичность изго­ товления машины. Например, при многорезцовой обработке деталей длина хода всех резцов, закрепленных на каждом из суппортов, должна быть одинаковой. Следовательно, чтобы ма­ шинное время, необходимое для обработки, было наименьшим, длина одновременно обрабатываемых поверхностей детали должна быть равна или кратна длине неименьшей поверхности. При этом, чтобы можно было обрабатывать детали за одинаковое число проходов, диаметральные размеры одновременно обрабатываемых поверхностей не должны иметь резких переходов. Аналогичное положение наблюдается, если для одновременной обработки по­ верхностей отверстий инструменты закрепляются в одной головке. Почти для всех способов механической обработки деталей с пло­ скими поверхностями предполагается обработка детали на про­ ход. В общем случае, чем меньше число поверхностей одного назначения и чем проще их относительное расположение, тем производительнее и экономичнее осуществляется обработка де­ тали.

С изменением количества машин или деталей, подлежащих изготовлению, технологические процессы изменяются. Новый технологический процесс требует анализа й корректировки кон­ струкции детали. Приходится изменять конструкцию детали.

Конструкцию машины или детали называют технологичной, если она позволяет использовать все возможности и особенности наиболее экономичного технологического процесса, обеспечива­ ющего ее высокое качество при определенном количественном выпуске. Опыт показывает, что конструкция машины или де­ тали, технологичная при одном количественном выпуске, оказы­ вается нетехнологичной при другом. В конструкцию необходимо

J6

вносить существенные изменения, если для ее изготовления используется качественно новый технологический процесс. Напри­ мер, при переходе от литой конструкции заготовки рабочего колеса гидромуфты (колеса с радиальными лопатками) к сварной с сохранением конструктивных форм, отвечающих требованиям технологии литейного производства, себестоимость рабочего ко­ леса возрастает на 10—15%.

Путем повышения технологичности конструкции машины можно дополнительно .сократить ее трудоемкость в среднем на 15^-25% и снизить себестоимость на 5—6%.

Вопрос создания технологичных конструкций машин и их деталей необходимо рассматривать как комплексный. Техноло­ гичная машина не представляет собой арифметическую сумму деталей технологичной конструкции._При технологической обра­ ботке конструктивных форм деталей последние необходимо рас­ сматривать во взаимосвязи с другими деталями и решать задачу комплексно. Так, цилиндрические золотники технологичнее пло­ ских, однако обеспечить требуемый рабочий зазор (с учетом допуска на зазор) в распределителе с плоским золотником более просто технологически, поэтому плоские золотники распростра­ нены сравнительно больше в следящих приводах.

Технологичные конструкции машин и деталей могут созда­ ваться в процессе разработки конструкции машины, а также при внесении изменений в нее после изготовления чертежей и крити­ ческого анализа конструкции технологами и рабочими. Опыт изготовления гидроприводов показал, что первый путь наиболее эффективен, так как в этом случае создается не только более тех­ нологичная конструкция, но и уменьшается цикл подготовки производства новой машины по сравнению с циклом, требующимся при использовании второго пути.

Опыт изготовления гидроприводов на московском машино­ строительном заводе им. Калинина показал также, что наилучшие результаты достигаются при творческом содружестве конструк­ торов с технологами и квалифицированными производственниками с самого начала разработки машины.

Итак, основным показателем технологичности конструкции является сокращение трудоемкости и себестоимости изготовления одного изделия по сравнению с другим, конструкция которого позволяет в полной мере использовать дополнительные возмож­ ности технологических процессов, экономичных при данном масштабе выпуска.

§ 6. СВЯЗЬ КОНСТРУКТИВНОЙ ФОРМЫ ДЕТАЛЕ С ТЕХНОЛОГИЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Зная назначение каждого звена кинематических цепей агре­ гата или его механизмов, а также законы движения, величину действующих сил и другие факторы (среду

2 М. Г. Кабаков

работать звенья, рабочую жидкость, температуру и т. д.), а также выбрав материал для каждого звена, определяют (рассчитывают) основные конструктивные формы каждого из звеньев. Например, для аксиально-поршневых гидромашин сначала рассчитывают кинематическую схему (рис. 2, а), затем звенья кинематических цепей реализуют в детали, например в детали насоса (рис. 2, б).

Вобщем случае конструктивные формы каждой детали машины

иее механизмов создают исходя из ее назначения, путем ограни­ чения количества выбранного материала для различных поверх­ ностей и их сочетаний. Недостаточно выбрать поверхности, обес­ печивающие требуемые конструктивные формы детали; необхо­

димо, чтобы одни поверхности относительно других занимали положение, определяемое взаимными расстояниями и поворотами.

Поверхности, относительно которых определяется положение других поверхностей, принято называть базирующими, или базами. Следовательно, при разработке конструктивных форм детали вначале необходимо сконструировать базирующие поверх­ ности. Остальные поверхности должны занять относительно их положение, требуемое назначением детали в машине. В общем случае у детали должны быть три базирующие поверхности, пред­ ставляющие собой систему координат детали. Относительно этих координатных плоскостей определяется положение остальных поверхностей, образующих конструктивные формы детали. В за­ висимости от выполняемых функций эти поверхности можно раз­

18

делить на четыре вида: исполнительные, основные базы, вспомо­ гательные базы и свободные поверхности.

С помощью исполнительных поверхностей машина или ее механизм выполняет свое назначение.

Основные базы детали определяют положение одной детали относительно других деталей в машине, на которых они монти­ руются. На рис. 2, б основные базы отмечены точками.

С помощью вспомогательных баз детали определяется поло­ жение других деталей, присоединяемых к данной, относительно ее основных баз, а тем самым и относительно других деталей машины или ее механизмов. На рис. 2, б вспомогательные базы показаны черточками.

Свободные поверхности не сопрягаются с поверхностями дру­ гих деталей при работе детали в машине. Такие поверхности помогают вместе с рассмотренными поверхностями придать де­ тали конструктивные формы, требуемые ее назначением. Приме­ ром могут служить поверхности стенок корпуса на рис. 2, б, показанные крестиками.

Основные базы детали определяют ее положение относительно других деталей, к которым она присоединяется при работе в ма­ шине. Поэтому эти поверхности принимают за координатные, и по отношению к ним располагают все остальные поверхности, т. е. вспомогательные базы, исполнительные и свободные.

Между вспомогательными и основными базами каждой из деталей существуют непосредственные связи, определяющие их взаимное положение. Следовательно, чтобы машина или ее меха­ низмы выполняли свое назначение, необходимо не только создать эти связи, но и уметь управлять ими.

Необходимость в правильных геометрических формах поверх­ ностей деталей появляется, когда деталь имеет хотя бы одну степень свободы для выполнения основного назначения в машине. Между поверхностями основных баз такой детали и вспомогатель­ ных баз детали, к которой она присоединяется, возникает трение, порождающее износ сопряженных поверхностей, и, следовательно, изменение расстояний и положения сопрягаемых деталей. В этом случае машина не может экономично выполнять свое назначение

ииногда преждевременно выходит из строя. Поэтому в дополнение

кнеобходимости получения поверхностей деталей правильной геометрической формы появляется требование обеспечить необхо­ димые шероховатость и качество поверхностного слоя материала. Одной из задач технологии при производстве изделий гидропри­ вода является экономичное получение деталей, имеющих требуе­ мые точность размеров, поворотов, геометрической формы по­ верхностей, их шероховатость и качество поверхностного слоя материала. Для этого исполнительные поверхности и поверх­ ности основных и вспомогательных баз деталей, как правило, подвергают обработке, а свободные поверхности деталей остав­ ляют не обработанными.