Конспект лекций

Накопичений досвід розвитку машинобудування в науковому плані був узагальнений в книзі професора Московського Університета І. Двигубського «Начальные основания технологии, или краткое описание работ на заводах и фабриках производимых», яка випущена у 1807 році.

Подальше узагальнення досвіду розвитку машинобудування знайшло в капітальній праці професора Тіме І.І., яка вийшла у 1885 році : «Основи машиностроения, организация машиностроительних фабрик в техническом и єкономическом отношении и производство работ».

Праця професора А.П.Гавриленка 1861-1914 рр. «Технология металлов», яка узагальнювала досвід розвитку металообробки, довгі роки була основним курсом, який використовувався декількома поколіннями російських інженерів.

Серед вітчизняних вчених, які внесли значний вклад у розвиток питань технології машинобудування як вчення о технологічних процесах виготовлення машин слід відмітити таких:

1.А.П. Соколовский (роботи 1930-х32-х гг.)

2.А.І. Каширін ( «Основи проектування тех.. процесів» 1933р.)

3.В.М. Кован ( «Технологія автотракторобудування» 1935 р.)

4.Б.С. Балакшин ( «Теорія розмірних ланцюгів» 1933 р.)

5.Н.А. Бородачьов ( «Аналіз якості та точності виробництва»)

6.К.В. Вотінов ( «Дослідження жорсткості технологічної системи»)

7.А.А.Зиков , А.Б.Яхін ( «Аналіз виникаючих похибок обробки») Та інші: С.П. Митрофанов , П.Є. Єгоров, В.С. Корсаков, та інші.

1.3.Тенденції та перспективи розвитку технології машинобудування

Одним з напрямків розвитку технології машинобудування є розвиток інструментальних матеріалів, які застосовуються для виготовлення ріжучого інструмента. Різальні властивості їх пов’язані з підвищенням твердості та червоностійкості – (tчс).

11

Історія їх створення та застосування виглядає таким чином: -багато вуглецеві інструментальні сталі: У10, У12, У13. tчс =2000 С; -легіровані інструментальні сталі: ХВГ, 9ХГС, tчс = 2200 С; -швидкоріжучі сталі: Р18, Р9, Р6М5, tчс = 6000 С;

-тверді сплави: Т5К10, Т15К6, Т30К4, ВК8,ВК6, ВК2, tчс = 900-9500 С; - алмаз, tчс= 10000 С;

-ельбор, гексаніти, tчс = 15000 С.

Не менш важливим напрямком розвитку технології машинобудування являється створення та застосування електрофізичних способів обробки [3], які дозволяють виготовляти деталі з матеріалів будь якої твердості.: електроіскровий, ультразвуковий, магнітний, лазерний, плазмений та ін..

Напрямок створення автоматизованого виробництва у машинобудуванні має декілька шляхів.

Один з шляхів створення автоматизованого керованого виробництва на основі верстатів з ЧПК, оброблюючих центрів, роботів і маніпуляторів, автоматичних транспортних засобів, автоматизованих складів та електронно обчислювальних машин.

Інший шлях створення роторних та роторно-конвеєрних технологій. Роторні машини мають інструментальні блоки в яких при обертанні ротора оброблюється заготовка. Перевагами роторних технологій являється порівняно нескладна автоматизація, висока продуктивність, відносна дешевизна.

Одним з прогресивних напрямків в розвитку машинобудування є створення систем машин, які мають відповідне призначення, а саме:

-створення автоматизованих ліній високої заводської готовності для обробки деталей стабільної номенклатури. ( 1-2 типорозміру) з точною послідовністю обробки деталей та високою автоматизацією;

-створення систем для обробки типових деталей загально машинобудівельного призначення в серійному виробництві;

12

-створення роботизованих технологічних комплексів (РТК) та роботизованих технологічних ліній (РТЛ) призначених для обробки деталей широкої номенклатури;

-створення ГВС (гнучких виробничих систем ) призначених для обробки деталей довільної, будь якої номенклатури.

Створення систем машин дає зниження трудомісткості майже 5 разів, скорочення обслуговуючого персоналу у 3 рази та скорочення термінів підготовки виробництва у 2 рази.

1.4.Контрольні питання

1.4.1.Роль машинобудування у розвитку сучасного виробництва у різних

галузях.

1.4.2.Основні теоретичні засади технології машинобудування.

1.4.3.Як впливає прискорення науково-технологічного прогресу на значення машинобудування.

1.4.4.З якими галузями промисловості пов’язана технологія апаратобудування.

1.4.5.Історичні приклади розвитку машинобудування.

1.4.6.Як виникнення взаємозамінності вплинуло на розвиток технології машинобудування.

1.4.7.Які вчені внесли значний вклад у розвиток машинобудування.

1.4.8.Як розвивався привід металорізальних верстатів.

1.4.9.Приклади розвитку матеріалів для виготовлення різальних інструментів.

1.4.10.Напрямки автоматизації та механізації машинобудування.

1.4.11.Які напрямки існують у створенні систем машин.

13

2. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ПОЛОЖЕННЯ

2.1.Основні поняття технології машинобудування

Термінологія технологічних процесів приведена у ДОСТ 3.1109-82. До основних понять у машинобудуванні відносяться такі:

-виріб це будь який предмет чи набір предметів, які виготовляються на підприємстві (трактор, насос, компресор тощо);

-деталі це вироби, які виготовлені із однорідного матеріалу без застосування складальних операцій (вал, кришка, гвинт, фланець, виливка корпусу, важель тощо);

-складальна одиниця (вузол) це виріб, який виготовляється з складових частин складальними операціями (зварювання, клепання, паяння, з’єднання різьбовими елементами, розвальцюванням, фальцюванням тощо) на підприємстві що його виготовляє (підшипник кочіння, муфта, задня бабка токарного верстата, гідроциліндр, редуктор тощо). Складальні одиниці можуть бути різної ступені складності, причому менш складна одиниця може входити в склад більш складної. Найбільш складна складальна одиниця входить до складу виробу та називається складовою одиницею першого порядку. Складальна одиниця яка входить у складальну одиницю першого порядку називається складальною одиницею другого порядку і так далі;

-комплекс це 2 і більше специфіцированих виробів, які не з’єднані на

заводі де їх виготовляють складальними операціями, але призначені для виконання взаємопов’язаних експлуатаційних функцій. Прикладом комплексу може бути набір виробів таких як токарний верстат, керуючий блок ЧПК, гідравлисний привід або ректифікаційна колона, дефлегматор, насос;

- комплект це 2 і більше виробів, які не з’єднані на заводі де їх виготовляють складальними операціями і представляють собою набір виробів спільного експлуатаційного призначення допоміжного характеру (комплект запасних частин, комплект інструменту тощо);

14

-напівфабрикат це виріб підприємства-постачальника, який потребує додаткової обробки або складання;

-комплектуючий виріб це вирібпідприємства-постачальника, який застосовується як складова частина виробу випускаємому іншим підприємством;

-складальний комплект це група складових частин (складальних одиниць), яку необхідно подати на робоче місце для складання виробу або його складової частини;

-агрегат – складальна одиниця, яку можна окремо скласти та яка може виконувати визначену експлуатаційну функцію самостійно або у складі виробу.

-заготовка це виріб, з якого внаслідок зміни форми, розмірів, шорсткості поверхонь та властивостей матеріалу отримують деталь чи суцільну складальну одиницю;

-вихідна заготовка це заготовка перед першою технологічною операцією;

-типовий виріб – виріб, що належить до групи близьких за

У хімічному апаратобудуванні розрізняють наступні види виробів:

-апарат – це герметична закрита ємкість, з внутрішніми устроями, які призначені для здійснення фізико-хімічних процесів і має такі види: масообмінні, гідродинамічні, теплові, хімічні (реактори);

-сосуд – це закрита ємкість яка працює під тиском і призначена для ведення фізико-хімічних процесів або зберігання та перевозки стиснених, сжіжених та розчинених газів та рідин і не має внутрішніх устріїв;

-трубопроводи – це вироби по якім транспортуються речовини, які беруть участь в технологічних процесах та мають характерні для апаратів види: компенсатори, переходи, трійники, фланці, коліна тощо.

15

Раціональна організація виробничого процесу неможлива без проведення ретельної технічної підготовки виробництва. Цей процес включає декілька етапів.

Конструкторська підготовка виробництва (розробка конструкції виробу, складальних елементів і окремих деталей виробів, що запускаються у виробництво з оформленням відповідних специфікацій і інших видів конструкторської документації).

Технологічна підготовка виробництва, тобто сукупність взаємозв'язаних процесів, що забезпечують технологічну готовність підприємств (або підприємства) до випуску виробів заданого рівня якості при встановлених термінах, об'ємі випуску і витратах. До технологічної підготовки виробництва відносяться забезпечення технологічності конструкцій виробу, розробка технологічних процесів, проектування і виготовлення засобів технологічного оснащення, управління процесом технологічної підготовки виробництва.

Календарне планування виробничого процесу виготовлення виробу у встановлені терміни, в необхідних об'ємах випуску і витратах. Відповідальною і трудомісткою частиною технічної підготовки виробництва є технологічне проектування, трудомісткість якого складає 30-40% (від загальної трудомісткості підготовки виробництва) в умовах дрібносерійного виробництва, 40-50% при серійному виробництві і 50-60% при масовому виробництві.

Зростання трудомісткості проектування технологічних процесів із збільшенням випуску продукції пояснюється тим. що у великосерійному виробництві розробка процесів проводиться ретельніше, ніж в серійному, збільшується за загальним обсягом, ускладнюється технологічне оснащення, докладніше розробляється документація.

16

2.2. Виробнича програма і виробничий склад машинобудівного

підприємства

Виробнича програма машинобудівного заводу містить номенклатуру виготовляємих виробів з указанням їх типів та розмірів, кількість виробів кожного найменування, які підлягають виготовленню на протязі року, перелік і кількість запасних частин до випускаємих виробів.

На основі загальної виробничої програми завода складаються по детальні виробничі програми по цехам, в яких визначено найменування, кількість, чорна та чиста вага деталей, які повинні бути виготовлені у даному цеху або які виготовляються у декількох цехах.

Складається виробнича програма для кожного цеху і одна зведена, яка вказує які деталі та в якій кількості проходять через кожний цех.

При складанні подетальних програм по цехам до загальної кількості деталей додаються запасні деталі до випускаємих машин а також для забезпечення безперебійної експлуатації на протязі заданого періода. Кількість запасних деталей приймають у відсотковому відношенні до кількості основних деталей.

До виробничої програми додаються креслення загальних видів, креслення складальних вузлів та окремих деталей, специфікація деталей і ТУ на їх виготовлення та здачу.

Машинобудівні підприємства складаються з окремих виробничих одиниць, які називаються цехами та різноманітних устріїв.

Види цехів: -заготівельні, оброблюючі, допоміжні.

Заготівельні цехи: чавуно-сталеливарні, ливарні, ливарні кольорових металів, кувальні, кувально-пресові, пресові, кувально-штампувальні, тощо.

Оброблюючі цехи: механічний, термічний, холодного штампування, деревообролюючі, складальні, фарбувальні;

Допоміжні цехи: інструментальні, ремонтно-механічні, электроремонтні, модельні, експериментальні, випробувальні.

17

Крім того на будь якому машинобудівному підприємстві існують склади, енергетичні та сантехнічні установки, загальнозаводські служби тощо.

Складські устрії призначені для зберігання металу, інструментів, формувальних та шихтових матеріалів, палива, моделей тощо.

Склад цехів, устріїв та споруд підприємств визначаються: об’ємом випускаємої продукції, характером технологічних процесів, вимогами до якості виробів та іншими виробничими факторами, а також ступінем спеціалізації та кооперування.

До загальнозаводськіх установ та устріїв відносяться ЦЗЛ, технологічна лабораторія, центральна вимірювальна лабораторія, головна контора, медпункт, амбулаторія, засоби зв’язку, їдальня тощо.

Спеціалізації та кооперування це отримання виливок з іншого підприємства при відсутності ливарних цехів.

Склад енергетичних та сантехнічних установок залежить від можливого кооперування з іншими промисловими і комунальними підприємствами на теріторії розташування даного підприємства. Це стосується електричної енергії, газу, пару, транспорту, водогонів та іншого.

2.3. Виробничий та технологічні процеси

Виробничий процес це сукупність дій людей та знарядь виробництва, які направлені на перетворення природної сировини у корисні для людини вироби. Цей процес може бути дуже тривалим та складним.

Прикладом виробничого процесу може бути наприклад: добуток залізної руди та вугілля у надрах, перетворення їх на чавун у вигляді зливок, виплавка сталі та виготовлення прокату, виготовлення з прокату методами обробки деталей, складання з деталей окремих виробів (компресори, насоси, реактори, масообмінні апарати, теплообмінники тощо). Загальний виробничий процес настільки складний та тривалий, що розглядають його частини у вигляді окремих виробничих процесів. Такими виробничими процесами можуть бути:

18

виробничий процес машинобудівного заводу, виробничий процес металургійного заводу, виробничий процес добувного підприємства тощо.

Виробничий процес машинобудівного заводу складається з виготовлення заготовок, різноманітні методи їх обробки (механічна, термічна, хімічна), контроль якості, транспортування, зберігання, складання машин, їх регулювання та випробування.

В залежності від складності та об’єму частини виробничого процесу можуть відбуватися на різних підприємствах, тоді він буде диференційованим. Якщо окремі частини виробничого процесу здійснюються на одному підприємстві, тоді він буде комплексним.

Технологічний процес – це частина виробничого процесу. Технологія слово греческого походження (techne –мистецтво, майстерність, вміння; logos

– слово, вчення). Технологічний процес пов’язаний зі зміною стану об’єкту виробництва. Наприклад у процесі виготовлення деталей змінюються їх розміри, форма та властивості матеріалу, у процесі складання здійснюється необхідне взаємне розташування деталей та характер їх з’єднання. Технологічний процес може бути як комплексним так і диференційованим. Тому можна розрізняти такі технологічні процеси як виготовлення заготовок, термічна обробка, механічна обробка, складання. Під технологічним процесом механічної обробки розуміють послідовне змінення стану заготовки (розмірів, форми, якості поверхонь, властивостей матеріалу) до отримання готової деталі. Під технологічним процесом складання розуміють послідовне з’єднання деталей у вузли а вузлів і деталей у вироби.

Технологічний процес механічної обробки чи складання має чітку структуру. Найбільш крупна структурна одиниця технологічного процесу, яка здійснюється на одному робочому місці та охоплює усі послідовні дії одного робітника або групи робітників і засобів виробництва по обробці одної деталі або одночасно групи деталей називається операцією. Таким чином операція є основною складовою частиною технологічного процесу. Як правило вона має назву в залежності від способу обробки, яка застосовується на операції. На

19

операцію розроблюється уся основна планова облікова і технологічна документація. Крім того операція являється основою для організації робіт, проектування технологічних процесів, а також планування, обліку і оплати за виконану роботу. Як правило основна документація у вигляді маршрутних карт складається на операцію.

Операція у свою чергу складається з окремих структурних елементів, а саме:

-установом називається частина операції, яка виконується при одному закріпленні заготовки (або групи заготовок) на верстаті або у пристрої. Наприклад для обробки центрових отворів на валах заготовку закріплюють у токарному патроні та оброблюють торець і свердлять центровий отвір. Потім знімають заготовку, розвертають її на 1800, закріплюють та здійснюють обробку торця та центрового отвору з іншої сторони;

-позицією називається кожне нове положення заготовки відносно верстата при незмінному її закріпленні ( це зміна положення за допомогою поворотних устріїв). Наприклад для обробки зубців дисковою модульною фрезою заготовку після обробки чергової впадини між зубцями повертають за допомогою ділильної головки (пристрій) на величину центрального кута без її розкріплення;

-переходом називається частина операції, яка здійснюється одним і тим же різальним інструментом (або одночасно декількома різальними інструментами) по обробці одної поверхні (або одночасно декількох поверхонь) без зміни режима різання;

-проходом називається частина перехода при якому знімається один шар матеріалу при незмінній установці різального інструмента та незмінному режимі різання (Прохід часто називають ходом);

- прийомом називається закінчена сукупність окремих рухів робочого у процесі виконання операції.

Розрізняють робочий хід та допоміжний хід. Наприклад робочий хід на токарному верстаті зняття різцем одного шару стружки безперервно, а на

20