Лекция 12 Основные понятия технологии машиностроения

Слово «технология» (образованное из двух греческих слов techne – искусство, мастерство, умение и logos – слово, учение) означает науку, систематизирующую совокупность приемов и способов обработки (переработки) сырья, материалов, полуфабрикатов соответствующими орудиями производства в целях получения готовой продукции.

Подобно всякой науке, технология машиностроения представляет собой систему взаимосвязанных понятий.

Приступая к изучению технологии машиностроения, необходимо раньше ознакомиться с ее основными понятиями и определениями.

Для превращения предметов природы в полезное для человека изделие служит производственный процесс.

Производственный процесс включает все этапы, которые проходит предмет природы на пути превращения в изделие. Так, например, железная руда вначале добывается в шахтах или открытых разрезах, транспортируется на обогатительные фабрики, далее поступает на металлургические заводы, где, пройдя ряд процессов плавки и проката, превращается в металл. Металл поступает на машиностроительные предприятия и путем различного вида обработки (литье, обработка давлением, резание, термообработка и др.) превращается в деталь. Из деталей, прошедших контроль качества, при помощи сборки и последующей отделки (например, покраски) получается готовое изделие, которое после испытания, регулировки, консервации и упаковки поставляется заказчику.

Производственный процесс, осуществляемый на конкретном машиностроительном заводе, является частью всего производственного процесса превращения предметов природы в машину, а готовое изделие (например, подшипник или электродвигатель), выпущенное на этом заводе может служить полуфабрикатом для сборки готового изделия на другом заводе.

Выполнение различных этапов производственного процесса на машиностроительном заводе обычно организуется в отдельных цехах или производствах – заготовительном, литейном, кузнечно-прессовом, механическом, термическом, сборочном. В связи с этим производственный процесс делят на соответствующие части и говорят о производственном процессе, например, механического или сборочного цеха.

Часть производственного процесса, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства (материала, заготовки, детали, машины), называется технологическим процессом (ГОСТ 3.1109-82).

Изменения качественного состояния касаются химических и физических свойств материалов, формы и относительного положения деталей, внешнего вида объекта производства. Так, например, все виды механической обработки связаны в основном с изменением формы материала, заготовки или детали. Термическая обработка связана с изменением физических свойств материала, заготовки или детали. Сборка связана с изменением формы и относительного положения деталей путем соединения их в сборочные единицы и готовую машину. Окраска и отделка машины связаны с изменением внешнего вида.

В технологический процесс включают ряд дополнительных действий, непосредственно связанных или сопутствующих качественным изменениям объекта производства. К таким действиям относятся, например, контроль качества, очистка заготовок и деталей, их транспортирование и другие.

Для выполнения технологического процесса должно быть организовано и надлежащим образом оборудовано рабочее место.

Рабочее место – элементарная единица структуры предприятия (обычно представляет собой часть площади цеха), где размещаются исполнители работы, обслуживаемое ими технологическое оборудование, часть конвейера, на ограниченное время оснастка и предметы труда (ГОСТ 14.004-83).

Технологический процесс изготовления машины или отдельной детали обычно делится на несколько частей. Необходимость деления вызвана двумя видами причин – физическими и экономическими.

По физическим причинам невозможно, например, одновременно обработать все поверхности корпусной детали, расположенные с шести сторон, или смонтировать переднюю и заднюю бабки токарного станка, пока не готова станина и т.п.

По экономическим причинам в ряде случаев оказывается невыгодным весь технологический процесс механической обработки детали выполнять на одном рабочем месте, так как это связано с нерациональным использованием станка, инструмента и квалификации рабочего. Целесообразнее, например, отделить черновую (предварительную) обработку от чистовой (окончательной), так как, выполняя их на различных станках, даже одного типа, можно гораздо экономичнее достичь требуемой точности детали, за счет того, что один из станков, постоянно занятый на чистовой обработке, дольше сохранит свою точность. При сборке большого количества машин целесообразно технологический процесс разделить на отдельные части, выполняемые на разных рабочих местах в одинаковые промежутки времени, что дает значительный экономический эффект.

Законченную часть технологического процесса, выполняемую на отдельном рабочем месте, одним или несколькими рабочими, называют операцией.

Операция представляет собой наименьшую часть технологического процесса, на которую осуществляется планирование, организация и учет. На каждую операцию обычно разрабатывается вся необходимая документация.

Основными технологическими элементами, на которые делится операция, являются переходы.

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

При обработке резанием переход представляет собой законченный процесс получения каждой новой поверхности или сочетания поверхностей детали, выполненный одним режущим инструментом. Например, получение цилиндрического отверстия в детали спиральным сверлом; получение плоской поверхности на одной из стенок корпусной детали торцовой фрезой; нарезание зубьев на зубчатом колесе червячной фрезой. Переходы могут совмещаться во времени, например при многоинструментальной обработке.

К переходам механической обработки деталей относятся и такие законченные элементарные части технологического процесса, как установка и закрепление детали в приспособлении, ее открепление и снятие.

При сборке изделия под переходом понимается законченный процесс присоединения с требуемой точностью одной детали к другой и ряд других элементарных законченных частей технологического процесса сборки, например, установка подшипника на вал или завертывание одной гайки при закреплении двух соединяемых деталей.

Получение поверхности точного отверстия в детали при помощи сверла, зенкера и развертки, то есть трех последовательно работающих инструментов, представляет собой обработку в три перехода. При этом в результате выполнения каждого из них образуется новая поверхность отверстия, обладающая особыми количественными показателями качества.

Переходы могут выполняться путем удаления одного или нескольких слоев материала, снимаемых последовательно один за другим, одним и тем же инструментом, с каждой новой поверхности или сочетания поверхностей детали. В первом случае говорят о переходе, выполняемом в один проход, а во втором о переходе, выполняемом в несколько проходов.

Проходом называется однократное относительное движение режущего инструмента и обрабатываемой детали, в результате которого с поверхности или сочетания поверхностей детали снимается один слой материала.

Например, обработка одной из цилиндрических поверхностей ступенчатого валика на токарном станке при его изготовлении из пруткового материала может быть выполнена за один переход, выполненный в два или несколько проходов в зависимости от толщины слоя материала, подлежащего удалению с этой поверхности.

Слой материала, удаляемый резанием с поверхности заготовки, называется припуском. Припуск назначается как на отдельную операцию, так и на технологический процесс изготовления детали в целом.

Чтобы обработать заготовку или деталь, ее прежде всего необходимо установить и закрепить с требуемой точностью в приспособлении или на столе станка. При сборке следует проделать то же самое с деталью, к которой присоединяют другие детали машины. Этот процесс называют установкой и включают в операцию как один из составляющих ее переходов.

После того как заготовка или деталь установлена и закреплена, ей сообщают необходимое для обработки или сборки движение.

Чтобы получить в результате обработки или сборки возможно большую точность требуется сохранить постоянное положение заготовки или детали относительно поверхностей приспособления или стола станка, определяющих ее положение на все время обработки. Обработку детали, сохраняющей указанное постоянное положение в течение всего процесса, называют обработкой с одной установки.

Если деталь в процессе обработки приходится устанавливать и закреплять несколько раз, то считают, что обработка производится с нескольких установок, причем понятие «установка» приобретает другое значение, а именно под установкой понимают не процесс установки детали, а неизменность положения заготовки или детали относительно поверхностей, определяющих ее положение.

Часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы, называется установом. Следовательно, каждый раз, когда меняется положение заготовки или детали относительно поверхностей, определяющих ее положение, появляется новый установ.

Для выполнения отдельных частей технологического процесса обрабатываемый или собираемый объект производства, установленный и закрепленный в приспособлении, должен занимать вместе с ним одно или ряд последовательных положений в пространстве.

Каждое новое положение, занимаемое объектом производства совместно с приспособлением, в котором объект установлен и закреплен, называется рабочей позицией или просто позицией.

Позиция характеризуется постоянством положения объекта производства совместно с приспособлением относительно оборудования или рабочего места на время выполнения части технологического процесса (одного или нескольких переходов).

Различие между установкой и позицией заключается в том, что при каждой новой установке объект производства меняет свое положение относительно приспособления, стола станка, рабочего места или сборочного стенда, а при смене позиции объект производства сохраняет положение относительно приспособления, в котором он установлен и закреплен, и меняет свое положение относительно оборудования, рабочего места или сборочного стенда, совместно с приспособлением.

При изучении технологических процессов с целью их рационализации и получения исходных данных о затратах времени рабочим отдельные части технологического процесса, в частности переходы, делят на рабочие приемы и элементы приемов.

Рабочим приемом называют часть перехода, состоящую из нескольких законченных действий рабочего, направленных на выполнение какой-либо законченной части перехода.

Примерами приемов могут служить установка детали в приспособление, закрепление детали в приспособлении, включение станка, подвод режущего инструмента в рабочее положение, соединение двух деталей при сборке и другие.

Элементом приема называют элементарную часть приема, характеризуемую законченностью какого-либо элементарного действия рабочего.

Например, прием «закрепление заготовки в патроне токарного станка» может быть разделен на следующие элементы: взять заготовку, установить заготовку между кулачками патрона, взять ключ, закрепить заготовку в патроне, положить ключ на место.

Степень деления приема на элементы условна и может быть в отдельных случаях различной.

При выполнении каждого технологического перехода, операции и процесса обработки детали или сборки машины затрачивается определенное количество труда рабочего соответствующей квалификации.

Количество времени, затрачиваемого рабочим на выполнение того или иного технологического процесса или его части, называется трудоемкостью.

Различают трудоемкость фактическую, то есть количество времени, фактически затраченного рабочим на выполнение работы, и трудоемкость расчетную или нормированную, то есть количество времени, которое должно быть затрачено на выполнение той или иной работы.

Единицей измерения трудоемкости служит человеко-час.

Для нормирования труда и планирования производственного процесса используется норма времени.

Нормой времени называют установленное (нормированное) количество труда соответствующей квалификации, необходимое для выполнения какой-либо операции или целого технологического процесса в нормальных производственных условиях.

Норма времени измеряется в единицах времени (часах, минутах) с указанием квалификации (разряда) работы, например – пять часов пятого разряда.

Для операций малой трудоемкости, когда нормы времени составляют доли минуты или даже секунды, вместо нормы времени устанавливают обратную ей величину – норму выработки.

Нормой выработки называют устанавливаемое (нормируемое) количество заготовок, деталей или изделий, которое должно быть обработано или собрано в установленную единицу времени (час, минуту).

Единицей измерения нормы выработки является количество штук в единицу времени с указанием квалификации работы, например – 1000 штук в час, работа третьего разряда.

Каждая операция обработки, сборки или весь технологический процесс изготовления детали или машины в целом занимает определенное календарное время.

Промежуток календарного времени, измеренный от начала какой-либо периодически повторяющейся операции, технологического или производственного процесса до их окончания называют циклом.

Различают цикл операции, то есть промежуток календарного времени от начала до конца операции, цикл изготовления детали – промежуток календарного времени от начала первой до окончания последней операции изготовления детали, цикл изготовления машины - промежуток календарного времени от запуска в производство первой заготовки до окончания упаковки готовой машины.

Количество машин, деталей или заготовок, которые должны быть выпущены в единицу времени (год, квартал, месяц), называют программой выпуска.

Общее количество изделий, которые изготавливают по неизменяемым чертежам, называют серией. При переходе на новую конструкцию данного типа машины или другого изделия изменяются их чертежи, а, следовательно, номер или условное обозначение серии в виде ряда букв и цифр. Например, каждая новая конструкция станка одного и того же типа получает новое обозначение серии (токарно-винторезный станок ДИП-200, 1А62, 1К62, 16К20, 16А20 и т.д.).

Масштаб выпуска характеризует примерное количество машин или других изделий, выпускаемых или подлежащих выпуску заводом или отдельным цехом завода в единицу времени (год, квартал, месяц).

Такт выпуска представляет собой промежуток времени, через который периодически производится выпуск машин или других изделий. Если на ВАЗе говорят, что автомобиль выпускается с тактом 30 секунд – это значит, что через каждые 30 секунд завод выпускает одну машину.

Партия – количество заготовок или деталей, одновременно поступающих для обработки на одно рабочее место. Размер партии определяется на основе технико-экономического расчета.

В зависимости от потребностей рынка изделия изготавливаются на одном или нескольких заводах в необходимом количестве. При этом производства изделий делят на различные типы: единичное, серийное и массовое.

В зависимости от количества изделий в серии производство условно делят на мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное.

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент _. закрепления операций, который представляет собой отношение общего числа различных технологических операций О, выполняемых за один месяц, к числу рабочих мест Р:

.

При массовом и крупносерийном производстве , при среднесерийном , при мелкосерийном , при единичном производстве не регламентируется.

Следует отметить, что на одном и том же заводе и даже в одном и том же цехе, одни изделия изготавливаются единицами, другие – периодически повторяющимися различными по величине партиями, третьи - непрерывно.