Ермолаев Технологические процессы в машиностроении 2011

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

В. А. Ермолаев

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Конспект лекций

Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений

Москва 2011

3

4

Тема 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Предметом курса «Технологические процессы в машиностроительном производстве» (ТПМ) являются современные рациональные и распространенные в промышленности прогрессивные способы формообразования заготовок и деталей машин.

Курс ТПМ занимает в становлении современного инженерамашиностроителя особое место, так как в последующем инженер должен реализовать в металле различные конструкции машин.

Создавая конструкции машин и приборов, обеспечивая на практике их заданные характеристики и надежность работы с учетом экономических показателей, инженер должен уверенно владеть методами изготовления деталей машин и их сборки. Для этого он должен обладать глубокими технологическими знаниями.

1.1. Понятие о технологии

Технологический процесс определяется как:

1)совокупность производственных методов и процессов в определенной отрасли производства, а также научное описание спосо-

бов производства (Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка);

2)совокупность методов изготовления, обработки, изменения свойств, состояния, формы сырья, полуфабриката, материала, осуществляемых в процессе производства продукции (Васюков И.А. Словарь иностранных слов).

Вобоих определениях фигурирует ключевые слова – производ-

ственные, производства, и это вполне логично, ведь уровень жизни людей в современном обществе определяется эффективностью производства!

Первоочередной задачей отечественной экономики является по-

вышение производительности труда и качества выпускаемой про-

дукции. Это может быть достигнуто на основе высокоэффективных технологий.

Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время связано с его автоматизацией, созданием робототехни-

5

ческих комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением станков с ЧПУ. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация технологических процессов и режимов обработки, создание гибких производственных систем.

Важным направлением научно-технического прогресса является также создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве широко применяют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, полимерные и другие материалы, позволяющие резко повысить технический уровень и надежность оборудования. Например, космический корабль «Буран» облицован термостойким композиционным материалом, легким и прочным, выдерживающим t > 1000 °C; у атомной подлодки «Курск» стенки корпуса толщиной 200 мм из титана – твердого, прочного и легкого материала; в обрабатывающей промышленности используются ВОК – искусственные алмазы.

1.2. Изделие как объект производства

Изделия машиностроения и их составные части. Изделием

вмашиностроении называется любой предмет производства, подлежащий изготовлению на предприятии. Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и даже отдельная деталь в зависимости от того, что является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для карбюраторного завода – карбюратор, для автоматического завода поршней – поршень.

Деталь – это изделие (составная часть изделия), изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Характерный признак детали – отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединений. Деталь – это первичный сборочный элемент каждой машины.

Сборочная единица – это изделие, составные части которого подлежат соединению. Характерным признаком составной части изделия с технологической точки зрения является возможность ее сборки обособленно от других элементов изделия. Составная часть

взависимости от конструкции может состоять либо из отдельных

6

деталей, либо из составных частей высших порядков и деталей. Различают составные части первого, второго и более высоких порядков. Составная часть первого порядка входит непосредственно в составную часть изделия. Она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких составных частей второго порядка и деталей. Составная часть второго порядка входит в составную часть первого порядка. Она расчленяется на детали или на составные части третьего порядка и детали и т.д., составная часть, наивысшего порядка расчленяется только на детали. Рассмотренное деление изделия, на составные части производится по технологическому признаку.

Существует другое деление, когда изделие расчленяется на составные части по функциональному признаку. К ним можно, например, отнести механизм газораспределения двигателя, систему его смазки или охлаждения. Эти составные части изделия не являются сборочными с технологической точки зрения, так как их в большинстве случаев нельзя обособлено и полностью собрать отдельно от других элементов изделия. Деление изделия на составные части и оформление чертежей и других технических документов в машиностроении дано в ГОСТ 2.101–68.

Всовременном машиностроении сборка расчленяется на общую

иузловую. Объектом общей сборки является изделие, объектом узловой сборки являются его составные части.

Служебное назначение изделия. Под служебным назначени-

ем машины понимают четко сформулированную конкретную 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. Так, формулируя служебное назначение автомобиля, недостаточно сказать, что автомобиль предназначен для перевозки грузов. Необходимо конкретизировать характер грузов, их массу и объем, условия, расстояния и скорость перевозки, состояние дорог, климат, требования к внешнему виду автомобиля и многое другое с тем, чтобы исчерпывающе определить именно ту задачу, которую должен выполнять создаваемый автомобиль.

7

Служебное назначение машины описывают не только словесно, но и системой количественных показателей, определяющих ее конкретные функции, условия работы и ряд дополнительных моментов в соответствии с задачей, которую предстоит решать с помощью создаваемой машины. Формулировка служебного назначения машины является важнейшим документом в задании на ее проектирование.

Показатели качества изделия. Под качеством машины по-

нимают совокупность ее свойств, обусловливающих способность выполнять свое служебное назначение. К показателям качества машины можно отнести лишь то, что характеризует меру полезности машины, т.е. ее способность удовлетворять потребности людей в соответствии со своим назначением. Такими показателями являются качество продукции, производимой машиной, производительность машины, ее надежность, долговечность физическая и моральная, безопасность работы и удобство управления, уровень шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации, техническая эстетичность и т.п.

В проектирование машины, ее изготовление, эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонты вкладывается конкретный труд. Создание машины, ее эксплуатация, обслуживание и ремонты сопряжены с использованием энергии, технических средств и материалов. Все вместе взятое образует стоимостное свойство машины – ее экономичность. Показателем Э экономичности машины может служить сумма затрат на проектирование Зпр, изготовление Зизг, эксплуатацию Зэ, техническое обслуживание Зт.о и ремонты Зрем, отнесенная к количеству N продукции, произведенной за период ее службы:

Э = Зпр +Зизг +Зэ +Зт.о +Зрем .

N

Между показателями качества и экономичности машины существуют связи, приводящие к влиянию одних на другие. Например, повышение качества машины по любым показателям сопряжено с увеличением ее стоимости. Но в то же время повышение уровня такого показателя качества, как надежность машины, сократит за-

8

траты труда на устранение отказов, техническое обслуживание и ремонты. Потребление машиной энергии, топлива, материалов при эксплуатации, в известной мере характеризующее экономичность машины, во многом зависит от качества ее изготовления и т.п.

Наличие связей между показателями качества и экономичности не означает свободу отнесения того или иного показателя к любой из категорий. Возможность такой свободы исключается принципиальным различием между показателями качества и экономичности. Первые из них отражают степень пригодности, полезности, наконец, те блага, которые извлекает человек, используя машину, вторые – цену этих благ, их стоимость.

Качество машины обеспечивается уровнем проектных решений, от которого зависит техническое совершенство конструкции машины, и технологией, определяющей качество деталей, сборки и отделки машины (рис. 1.1).

Экономичность машины находится в более сложной зависимости от технического совершенства конструкции машины и технологии ее изготовления. Например, стоимость машины зависит от качества, количества и стоимости материалов, выбранных конструктором в процессе проектирования. Однако конечные затраты на материалы, входящие в себестоимость, можно определить лишь после осуществления технологического процесса ее изготовления.

Уровень унификации и технологичности машины определяет конструктор. Но влияние этих факторов на себестоимость машины проявляется не прямым путем, а через технологию ее изготовления. Влияние этих же факторов скажется и на затратах по техническому обслуживанию и ремонту машины. Такие экономические показатели, как потребление машиной энергии, топлива и материалов в процессе эксплуатации, в первую очередь, зависят от качества конструкторских решений. Однако на значения этих показателей влияет качество реализации технологического процесса и т.д.

Таким образом, обеспечение качества и экономичности машины процессе ее создания является общей задачей конструктора и технолога. Ее успешное решение возможно при тесном сотрудничестве и взаимопонимании друг с другом.

9