Производственный и технологический процессы в машиностроении. Производственный процесс в машиностроении. Технологические процессы в машиностроении.Производственная программа машиностроительного завода. Отделочные методы обработки

Курс лекций по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении»

Лекция 1. Введение.

В современных условиях развития общества одним из самых значимых факторов технического прогресса в машинострое­нии является совершенствование технологии производства. Коренное преобразование производства возможно в результате создания более совершенных средств труда, разработки принципиально новых технологий .

Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время связано с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применением станков с числовым программным управлением. Все это составляет базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация техноло­гических процессов и режимов обработки, создание гибких автомати­зированных комплексов.

Важным направлением научно-технического прогресса является также создание и широкое использование новых конструкционных материалов. В производстве все шире используют сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, композиционные, порошковые, поли­мерные и другие материалы, позволяющие резко повысить техниче­ский уровень и надежность оборудования. Обработка этих материа­лов связана с решением серьезных технологических вопросов.

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.

Предметом курса «Технология конструкционных материалов» являются современные рациональные и распространенные в промыш­ленности прогрессивные методы формообразования заготовок и деталей машин. Содержание курса представлено на принципе единства основных, фундаментальных методов обработки конструк­ционных материалов: литья, обработки давлением, сварки и обра­ботки резанием. Эти методы в современной технологии конструкцион­ных материалов характеризуются многообразием традиционных и новых технологических процессов, возникающих на их слиянии и взаимопроникновении.

Описание технологических процессов основано на их физической сущности и предваряется сведениями о строении и свойствах конст­рукционных материалов. Комплекс этих знаний обеспечивает уни­версальный подход к изучению технологии.

Большой вклад в развитие металлургии внесли русские ученые и инженеры. Российская металлургия является одной из самых передовых в мире и давно оставила позади самые развитые страны запада. Такие учёные как, является основателем крупнейшего производства литой стали и стальных пушек в России. В 1857 году изобрёл способ массового производства тигельной стали высокого качества.

наиболее полно представил влияние способов и условий ковки на структуру металла, его свойства, образование дефектов. Впервые объяснил образование внутренних напряжений в стали и чугуне.

выдвинул теорию по которой сталь представляет собой твёрдый раствор углерода в железе. Совместно с объяснил процесс ликвации. Впервые в мире применил алюминий для раскисления стали.

основатель современного металловедения. Его открытия – критические температуры, теория кристаллизации слитка, совершенствование конверторного процесса, применение спектроскопа для определения конца процесса производства получили признание во всём мире.

впервые использовал вместо угля газ. Раскрыл рецепт булатной стали, который был утерян. Он в течении 10 лет делал опыты по сплавлению железа с кремнием, золотом, платиной и другими элементами.

Бадаев ёл способ получения новой «бадаевской» стали, которая обладает хорошей вязкостью и свариваемостью.

Взаимосвязь конструкции изделия с технологией его производства обусловила одну из наиболее сложных функций технологически подготовки производства - отработку конструкции изделия н технологичность.

Недостаточно полное и четкое выполнение этой функции на практике является причиной изготовления в промышленности неотработанных на технологичность изделий, что вызывает неоправданные затраты труда, средств, материалов и времени.

На отдельных предприятиях различных отраслей промышленности производится отработка конструкции изделия на технологичность, но методы отработки обычно существенно различаются.

Отсутствие единой методики отработки конструкций на технологичность затрудняет сравнительную оценку технологичности изделий и обмен опытом создания технологичных изделий.

Обязательность отработки конструкций изделий на технологичность на всех стадиях их создания устанавливается стандартами ЕСТПЛ.

Совершенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобством в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкцию машины, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной.

Таким образом, технологичность конструкции изделий (ТКИ) - это совокупность таких свойств конструкции изделия, которые определяют ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ .

Отсюда следует, что ТКИ - понятие относительное. Технологичность
одного и того же изделия в зависимости от тина производства, где оно
изготавливается, и от конкретных производственных условий может быть,
различной.

ТКИ - понятие комплексное. Ее нельзя рассматривать изолированно, без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля, ремонта и эксплуатации.

Улучшением технологичности конструкции можно увеличить
выпуск продукции при тех же средствах производства. Трудоемкость
машин нередко удается сократить на 15-25% и более, а себестоимость их
изготовления на 5-10%.

Основная задача обеспечения ТКИ заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, технологическое и техническое обслуживание, ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ.

Главными факторами, определяющими требования к ТКИ, являются:

· вид изделия, степень его надежности и сложности, условия изготовления, технического ремонта и обслуживания, показатели качества;

· тип производства;

· условия производства, в том числе наличие передового опыта и
прогрессивных методов изготовления аналогичных изделий,
оборудования, оснастки и т. д.

Производственный и технологический процессы.

Под производственным процессом понимают совокупность отдельных процессов, осуществляемых для получения из материалов и полуфабрикатов готовых машин (изделий).

В производственный процесс входят не только основные, т. е. непосредственно связанные с изготовлением деталей и сборкой из них машины, процессы, но и все вспомогательные процессы, обес­печивающие возможность изготовления продукции (например, транспортирование материалов и деталей, контроль деталей, изго­товление приспособлений и инструмента, заточка последнего и т. д.).

Технологическим процессом называют после­довательное изменение формы, размеров, свойств материала или полуфабриката в целях получения детали или изделия в соответ­ствии с заданными техническими требованиями.

Технологический процесс механической обработки деталей яв­ляется частью общего производственного процесса изготовления всей машины.

Производственный процесс разделяется на следующие этапы:

1)изготовление заготовок деталей - литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала;

3) Норма штучного и штучно-калькуляционного времени полной
обработки и сборки;

4) Основное (технологическое) время по всем операциям.

Технологические характеристика типовых заготовительных процессов.

Технологическая оснастка.

Основы классификации сталей и их маркировка

Стали являются наиболее многочисленными сплавами и широко применяются в промышленности как основной машиностроитель­ный материал.

Стали классифицируют по химическому составу, способу про­изводства и применению.

По химическому составу классифицируют в основном конст­рукционные стали. Согласно этой классификации стали подразде­ляют на углеродистые, хромистые, хромоникелевые и т. д. Другие стали, например инструментальные с особыми физико-химическими свойствами по химическому составу почти не классифици­руют.

По способу производства (определение условий металлурги­ческого производства сталей и содержание в них вредных приме­сей) стали классифицируют на группы А, Б, В и Г.

К ней относятся стали обыкновенного качества. Они могут иметь повышенное содержание серы (до 0,055%) и фосфора (до 0,07%).

Механические свойства сталей обыкновенного качества ниже механических свойств сталей других классов. Основным элемен­том, определяющим механические свойства этих сталей, является углерод. Их выплавляют в кислородных конвертерах и марте­новских печах. Стали обыкновенного качества подразделяют на спокойные (полностью раскисленные), кипящие (не полностью раскисленные) и полуспокойные (занимающие промежуточное по­ложение между спокойными и кипящими). Согласно ГОСТу спо­койные, полуспокойные и кипящие стали обозначают в конце марки буквами, соответственно сп; пс и кн.

К ней относятся качественные стали - углероди­стые или легированные. В этих сталях содержание серы и фос­фора не должно превышать 0,035% каждого. Выплавляют их в основных мартеновских печах.

К этой группе относятся высококачественные стали, главным образом легированные, выплавляемые в электропечах. В этих сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,025% каждого.

Стали особовысококачественные, выплавляемые в электропечах, электрошлаковым переплавом или другими мето­дами. Содержание серы и фосфора до 0,015% каждого.

По применению стали подразделяют на строительные, машино­строительные (конструкционные, общего назначения), инстру­ментальные, машиностроительные специализированного назначе­ния, с особыми физическими свойствами, с особыми химическими свойствами (устойчивые против коррозии).

Строительные стали - это углеродистые и некоторые низко­легированные стали с небольшим содержанием углерода - стали обыкновенного качества.

Для машиностроительных сталей (конструкционных) общего назначения главной характеристикой являются их механические свойства, которые зависят от содержания углерода, изменяюще­гося в пределах 0,05-0,65%.

Инструментальные стали имеют высокие твердость, прочность и износостойкость. Их используют для изготовления режущего и измерительного инструментов, штампов и т. д. Твердость и вяз­кость зависят от содержания в инструментальных сталях угле­рода.

Машиностроительные стали и сплавы специализированного назначения характеризуются их механическими свойствами при низких и высоких температурах; физическими, химическими и технологическими свойствами. Они могут быть использованы для эксплуатации в особых условиях (на холоде, при нагреве, при ди-намических и гидроабразивных нагрузках и т. п.).

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами получают эти свойства в результате специального легирования и термической обработки. Их применяют в основном в приборостроении , электронной, радиотехнической промышленности и т. д.

Стали и сплавы с особыми химическими свойствами (стойкие против коррозии). Стойкости сталей против коррозии достигают при содержании хрома не ниже 12,5-13%. Стали с высоким содержанием хрома и никеля - стойкие в агрессивных средам.

Маркировка сталей. Стали обыкновенного качества обозна­чают марками Ст0 - Ст6. Чем выше номер, тем выше прочностные свойства стали и содержание углерода.

Качественные, высококачественные и особовысококачественные стали маркируют следующим образом. Содержание углерода указывают в начале марки цифрой, соответствующей его содер­жанию: в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,7% С (конструкционные стали), и в десятых долях процента для ста­лей, имеющих более 0,7% С (инструментальные стали). Соответ­ственно сталь, содержащую до 0,1 % С, обозначают как сталь К сталь с 0,5% С - сталь 50, сталь с 1% С - сталь У10.

Легирующие элементы обозначают русскими буквами, на­пример Н (никель); Г (марганец); X (хром); С (кремний) и т. д. Если после буквы нет цифры, то сталь содержит 1,0-1,5% ле­гирующего элемента; если стоит цифра, то она указывает содержание легирующего элемента в процентах, кроме молибдена и ванадия, содержание которых в сталях обычно до 0,2-0,3%.

Различие в обозначении качественной стали по сравнению с высококачественной сталью состоит в том, что в конце марки высококачественной стали ставят букву А: сталь 30ХНМ - ка­чественная, а сталь ЗОХНМА - высококачественная. В конце марки особовысококачественной стали стоит буква Ш.

Для некоторых высококачественных сталей бывают следую­щие отклонения в обозначении:

Общая характеристика свойств инструментальных материалов

Инструментальные материалы должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований. Материал рабочей части инстру­мента должен иметь следующие физико-механические характе­ристики: большую твердость и высокие допускаемые напряжения на изгиб, растяжение, сжатие, кручение. Твердость материала рабочей части инструмента должна значительно превышать твер­дость обрабатываемого материала.

Высокие прочностные свойства необходимы для того, чтобы инструмент мог сопротивляться соответствующим деформациям в процессе резания. Одновременно требуется, чтобы материал инструмента был достаточно вязким и воспринимал ударную динамическую нагрузку, которая возникает при обработке хруп­ких материалов или прерывистых поверхностей заготовок.

Инструментальные материалы должны обладать высокой крас­ностойкостью, сохраняя большую твердость при высоких темпе­ратурах нагрева.

Материал рабочей части инструмента должен быть износо­стойким, т. е. хорошо сопротивляться изнашиванию. Чем выше износостойкость, тем медленнее изнашивается инструмент, тем выше его размерная стойкость. Это значит, что детали, последо­вательно обработанные одним и тем же инструментом, будут иметь более стабильные размеры.

Материалы для изготовления режущих инструментов должны по возможности содержать наименьшее количество дефицитных элементов.

Инструментальные стали

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-74). Эти стали содержат 0,6-1,3 %С. Для изготовления инструментов при­меняют качественные стали У10А, УНА, У12А, содержащие бо­лее 1 % С. После термической обработки стали имеют HRC 60-62, однако красностойкость их невысока (200-250° С). При этой температуре их твердость резко уменьшается и они не могут выполнять работу резания. Эти стали находят ограниченное при­менение, так как допустимые скорости резания обычно не превы­шают 15-18 м/мин. Из них изготовляют метчики, плашки, но­жовочные полотна и т. д.

Легированные инструментальные стали. Основой этих сталей является инструментальная углеродистая сталь марки У10А, ле­гированная хромом (X), вольфрамом (В), ванадием (Ф), кремнием (С) и другими элементами. После термической обработки твердость легированных сталей составляет HRC 62-64; их красностойкость 250-300° С.

Легированные стали по сравнению с углеродистыми имеют повышенную вязкость в закаленном состоянии, более высокую прокаливаемость, меньшую склонность к деформациям и трещи­нам при закалке. Режущие свойства легированных сталей немного выше инструментальных. Допустимые скорости резания состав­ляют 15-25 м/мин.

Для изготовления инструментов: протяжек, сверл, метчиков, плашек, разверток и т. д. наиболее широко используют стали 9ХВГ, ХВГ, 9ХС, 6ХС и др.

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73). Эти стали содержат 8,5-19% W; 3,8-4,4% Сr; 2-10% Со и V. Для изготовления ре­жущего инструмента используют быстрорежущие стали Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. Резжущий инструмент из быстрорежущих сталей после термичес­кой обработки имеет HRC 62–65. Красностойкость сталей 600–630° С; они имеют повышенную износостойкость. Инструмент из быстрорежущей стали может работать со скоростями резания до 100 м/мин.

Сталь Р9 рекомендуется для изготовления инструментов простой формы (резцов, фрез, зенкеров). Для фасонных и сложных инструментов (резьбонарезных, зуборезных), для которых ос­новным требованием является высокая износоустойчивость, це­лесообразнее использовать сталь Р18.

Кобальтовые быстрорежущие стали (Р18К5Ф2, Р9К5, Р9К10) применяют для обработки труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов в условиях тяжелого прерывистого резания, вибраций, при плохих условиях охлаж­дения.

Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомен­дуются для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжек, разверток, шеверов). Их также применяют для обра­ботки труднообрабатываемых материалов при срезании неболь­ших поперечных сечений стружки.

Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6МЗ) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез, сверл и другого инструмента.

Для экономии быстрорежущих сталей режущий инструмент делают сборным или сварным. Рабочую часть инструмента сва­ривают с хвостовиком из конструкционной стали (45, 50, 40Х и др.). Часто используют пластинки из быстро режущей стали, которые приваривают к державкам или корпусам инструментов.

Лекция 3. Литейное производство. Общая характеристика литейного производства.

Общие сведения о литейном производстве .

Современное состояние и роль литейного производства в машиностроении.

Теория и практика технологии литейного производства на современном этапе позволяет получать изделия с высокими эксплуатационными свойствами. Отливки надежно работают в реактивных двигателях, атомных энергетических установках и других машинах ответственного назначения. Они используются в изготовлении строительных конструкций, металлургических агрегатов, морских судов, деталей бытового оборудования, художественных и ювелирных изделий.

Современное состояние литейного производства определяется совершенствованием традиционных и появлением новых способов литья, непрерывно повышающимся уровнем механизации и автоматизации технологических процессов, специализацией и централизацией производства, созданием научных основ проектирования литейных машин и механизмов.

Важнейшим направлением повышения эффективности является улучшение качества, надежности, точности и шероховатости отливок с максимальным приближением их к форме готовых изделий путем внедрения новых технологических процессов и улучшения качества литейных сплавов, устранение вредного воздействия на окружающую среду и улучшения условий труда.

Литье является наиболее распространенным методом формообразования.

Преимуществами литья являются изготовление заготовок с наибольшими коэффициентами использования металла и весовой точности, изготовление отливок практически неограниченных габаритов и массы, получение заготовок из сплавов, неподдающихся пластической деформации и трудно обрабатываемых резанием (магниты).

Классификация литых заготовок

По условиям эксплуатации, независимо от способа изготовления, различают отливки:

– общего назначения – отливки для деталей, не рассчитываемых на прочность

Кафедра технологии и организации машиностроительного производства

Дисциплина

"Технологические основы машиностроения" (ТОМ)

Конспект лекций

Э.П. Выскребенцев

Для студентов специальности "Металлургическое оборудование"

3-й курс дневного обучения

4-й курс заочного обучения

Основная

1. Ковшов А.Н. Технология машиностроения: учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1987

Дополнительная.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск: Вышейша школа, 1985.

3. Воробьев А.Н. Технология машиностроения и ремонт машин: Учебник. – М.: Высшая школа, 1981.

4. Корсаков В.С. Технология машиностроения. – М.: Машиностроения, 1987.

5. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 кн. под. ред. Косиловой А. Г, – 3-е изд. – М.: Машиностроение, 1985.

6. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. – М.:

Изд. стандарт. 1992.

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА, ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ВИДЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 6

1.1 Типы производства 6

1.2 Виды технологических процессов 9

1.3 Структура технологического процесса и его основные

характеристики 11

1.3.1 Характеристики технологического процесса 15

1.4 Трудоёмкость технологической операции 16

1.5 Основные принципы технологического проектирования 21

2 ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 23

2.1 Точность и её определяющие факторы 23

3 ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ И БАЗЫ ЗАГОТОВКИ 27

3.1 Погрешность закрепления ε з, 36

3.2 Погрешность положения заготовки ε пр, вызываемая

неточностью приспособления 37

3.3 Базирование заготовки в приспособлении 38

4 КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И

ЗАГОТОВОК 41

4.1 Влияние технологических факторов на величину

шероховатости 41

4.2 Методы измерения и оценки качества поверхности 46

5 ЗАГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН 49

5.1 Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления 49

5.2 Определение припусков на механическую обработку 51

6 ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 60

6.1 Общие положения разработки технологических

процессов 60

6.2 Выбор технологического оборудования 63

6.З. Выбор технологической оснастки 64

6.4. Выбор средств контроля 65

6.5. Формы организации технологических процессов и их

разработка 65

6.6. Разработка групповых технологических процессов 67

6.7. Разработка типовых технологических процессов 70

7 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ 72

7.1 Технология производства валов 72

7.2 Технология производства корпусных деталей 82

7.2.1 Технологический маршрут обработки заготовок

корпусов 84

7.3 Технология производства цилиндров 92

7.4 Обработка зубчатых колёс 94

7.4.1 Конструктивные особенности и технические требования к зуб-

чатым колёсам 94

7.4.2 Обработка заготовок зубчатых колёс с центральным отверстием. 95

7.4.3 Нарезание зубьев 97

7.4.4 Изготовление крупногабаритных зубчатых колёс 100

7.4.5 Обработка заготовок до нарезания зубьев 101

7.5 Технология изготовления рычагов 102

8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ 111

ВВЕДЕНИЕ

Технология машиностроения - наука, занимающаяся изучением закономерностей процессов изготовления машин, с целью использования этих закономерностей для обеспечения выпуска машин заданного качества, в установленном производственной программой количестве и при наименьших народнохозяйственных затратах.

Технология машиностроения развивалась с развитием крупной промышленности, накапливая соответствующие методы и приемы для изготовления машин. В прошлом технология машиностроения получила наибольшее развитие в оружейных мастерских и заводах, где изготовлялось оружие в больших количествах.

Так, на Тульском оружейном заводе еще в 1761 г. впервые в мире было разработано и внедрено изготовление взаимозаменяемых деталей и их контроль с помощью калибров.

Технология машиностроения создавалась трудами российских ученых: А.П. Соколовского, Б.С. Балакшина, В.М. Кована, B.C. Корсакова и др,

К технологии машиностроения относятся следующие области производства: технология литья; технология обработки давлением; технология сварки; технология механической обработки; технология сборки машин, т. е. технология машиностроения охватывает все этапы процесса изготовления машиностроительной продукции.

Однако под технологией машиностроения обычно понимают научную дисциплину, изучающую преимущественно процессы механической обработки заготовок и сборки машин к попутно затрагивающие вопросы выбора заготовок методы их изготовления. Это объясняется тем, что в машиностроении заданные формы деталей с требуемой точностью и качеством их поверхностей достигаются в основном механической обработкой. Сложность процесса механической обработки и физической природы, происходящих при этом явлений, вызвана трудностью изучения всего комплекса вопросов в пределах одной технологической дисциплины и обусловила образование нескольких таких дисциплин: резание металлов; режущие инструменты; металлорежущие станки; конструирование приспособлений; проектирование машиностроительных цехов и заводов; взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения; технология конструкционных материалов; автоматизация и механизация технологических процессов и др.

1 ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА, ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ВИДЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1.1 Типы производства

Тип производства - классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий.

Объем выпуска изделий - количество изделий определенных наименования, типоразмера и исполнения, изготовленных или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени.

Реализуют следующие типы производства: единичное; серийное; массовое. Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций. Коэффициент закрепления операций – отношение числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.

Единичное производство - производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий.

В единичном производстве изделия изготовляются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причем повторяемость этих изделий редка или совсем отсутствует (турбостроение, судостроение). В этом типе производства, как правило, используется универсальные оборудование, приспособления и измерительный инструмент, рабочие имеют высокую квалификацию, сборка производится с использованием слесарнопригоночных работ, т. е. по месту и т. п. Станки располагаются по признаку однородности обработки, т. е. создаются участки станков, предназначенных для одного вида обработки - токарных, строгальных, фрезерных и др.

Коэффициент закрепления операций > 40.

Серийное производство - производство, характеризуемое ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями выпуска.

В зависимости от количества изделий в партии или серии и значение коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Коэффициент закрепления операций в соответствии со стандартом принимают равным:

а) для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно;

б) для среднесерийного производства - свыше 10 до 20 включительно;

в) для крупносерийного производства - свыше 1 до 10 включительно.

Основные признаки серийного производства: станки применяются разнообразных типов: универсальные, сспециализированные, специальные, автоматизированные; кадры различной квалификации;

работа может производиться на настроенных станках; применяется и разметка, и специальные приспособления; сборка без пригонки и т. д.

Оборудование располагается в соответствии с предметной формой организации работы.

Станки располагаются в последовательности технологических операций для одной или нескольких деталей, требующиходинакового порядка выполнения операций. В той же последовательности, очевидно, образуется и движение деталей (так называемые, предметно-замкнутые участки). Обработка заготовок производится партиями. При этом время выполнения операций на отдельных станках может быть не согласовано с временем операций на других станках.

Изготовленные детали хранятся во время работы у станков и затем транспортируются всей партией.

Массовое производство - производство, характеризуемое узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени.

Коэффициент закрепления операций для массового производства принимают равным единице.

2.6.1. Общие сведения. В машиностроительном производ-стве технологический процесс (англ. – manufacturing process) – это часть производственного процесса, содержащая целе-направленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. Технологический процесс может быть отнесен к изделию, его составной части или к методам обработки, формообразования, сборки.

Основной составной частью технологического процесса является технологическая операция (англ. – operation), вы-полняемая на одном рабочем месте. Она является структур-ной исходной единицей для расчёта времени и денежных за-трат на технологический процесс в целом.

Параллельно существующее понятие «технологический метод» представляет собой совокупность правил, опреде-ляющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки, пе-ремещения, включая технический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, уста-новленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнения изделия.

2.6.2. Технологическая документация. Технологический документ – это графический или текстовой документ, кото-рый отдельно или в совокупности с другими документами определяет технологический процесс или операцию изго-товления детали.

Оформление технологического документа представляет собой комплекс процедур, необходимых для составления и подготовки технологического документа в соответствии с порядком, установленным на предприятии. К подготовке документа относится его подписание, согласование и т. д.

2.6.3. Комплектность технологических документов. Комплект документов технологического процесса (опера-ции) представляет собой совокупность технологических до-кументов, необходимых и достаточных для выполнения тех-нологического процесса (операции).

Комплект проектной технологической документации – это совокупность технологической документации для проек-тирования и реконструкции предприятия.

Стандартный комплект документов технологического процесса (операции) состоит из комплекта технологических документов, установленных в соответствии с требованиями стандартов государственной системы стандартизации.

2.6.4. Степень детализации технологических процессов. Маршрутное описание технологического процесса представ-ляет собой сокращенное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения, но без раз-деления операций на составные элементы (переходы) и без указания режимов обработки.

Режим обработки – это набор условий, при которых реализуется обработка. Основными параметрами, состав-ляющими режим, например обработки резанием, являются глубина резания, то есть толщина срезаемого слоя за один приём; подача (перемещение) инструмента, например, за каждый оборот обрабатываемой детали; скорость резания, предопределяющая степень интенсивности ухода стружки из очага резания; принятый способ отвода тепла из очага ре-зания и ряд других параметров

Маршрутно-операционное описание технологического процесса представляет собой сокращённое изложение техно-логических операций с сохранением их последовательности при полном описании отдельных операций.

2.6.5. Влияние организации производства на технологи-ческие процессы и операции. Технологические процессы по своему составу и глубине проработки отдельных элементов процесса существенно зависят от типа машиностроительно-го производства. Имеются в виду массовое, серийное и еди-ничное производства.

Каждый тип машиностроительного производства имеет свои характерные особенности, определённым образом влияющие на проектируемый технологический процесс. Так, в массовом производстве за каждым станком постоянно за-креплена только одна технологическая операция. Поэтому все составные части проектируемого технологического про-цесса прорабатывают очень подробно, и от рабочих, выпол-няющих каждую операцию, не требуется высокая квалифи-кация. В свою очередь, оборудование в цехе располагают по ходу действий, указанных в технологическом процессе. Этим упрощается передача обрабатываемой детали от стан-ка к станку. Складываются условия для организации поточ-ного (непрерывного) производства. Длительность каждой операции, а также степень равномерной и полной загрузки станков обеспечивают технологическими приёмами, закла-дываемыми в проектируемый технологический процесс. Здесь имеют в виду кратность отрезка времени, затрачивае-мого на каждую операцию, число станков на одну и ту же операцию и т.п.

Однако следует иметь в виду, что полностью загрузить большое количество станков обработкой одной детали мож-но только при достаточно большой программе выпуска продукции. Само собой разумеется, что программа должна быть устойчивой, то есть ориентированной на достаточно длительный период спроса продукции, по крайней мере дос-таточный для самоокупаемости затрат на организацию мас-сового производства.

Одним из основных критериев массового производства является такт выпуска продукции.

Такт выпуска (англ. – production time) – интервал време-ни, через который периодически производится выпуск изде-лий или заготовок определённых наименования, типоразме-ра и исполнения.

Определённое значение имеет также ритм выпуска (англ. – production rate) – количество изделий или заготовок определённых наименований, типоразмеров и исполнения, выпускаемых в единицу времени.

В серийном производстве за каждым станком закреплено больше одной операции, а цех и каждый его участок заняты обработкой нескольких или многих деталей. Но программа выпуска каждой детали мала для того, чтобы организовы-вать поточное производство.

Подбирая номенклатуру деталей для каждого участка, стараются подобрать детали примерно одинаковых габарит-ных размеров со схожей конфигурацией (валы, зубчатые ко-лёса, корпусные детали и т.д.), одинакового материала (сталь, алюминиевые сплавы, магниевые сплавы).

Однородность перечисленных характеристик предопре-деляет сходство технологических процессов. Это позволяет уменьшить разнообразие станков на участке и способствует возможности максимально загрузить станки.

Закрепление за станком нескольких технологических операций предопределяет неизбежность последующей пере-наладки, то есть замены технологической оснастки для того, чтобы перейти к обработке других деталей. Поэтому в се-рийном производстве детали обрабатывают партиями, то есть группами одноименных деталей. Выполнив одну опе-рацию для партии деталей, станок переналаживают для вы-полнения очередной операции.

Чем разнообразнее технологические процессы, выпол-няемые на участке, тем труднее на участке расположить станки в наиболее выгодном порядке. Поэтому в серийном производстве чаще всего представляется целесообразным располагать станки в большем соответствии с последова-тельностью этапов технологического процесса (черновые операции, чистовые, окончательные).

В серийном производстве заняты рабочие главным обра-зом средней квалификации.

По сравнению с массовым производством в серийном производстве увеличен объём так называемого незавершён-ного производства, то есть накапливаются детали, ждущие очередного передвижения к местам дальнейших этапов об-работки. Соответственно, возрастает длительность произ-водственного цикла,

Цикл технологической операции (англ. – operation cycle) – интервал календарного времени от начала до конца перио-дически повторяющейся технологической операции незави-симо от числа одновременно изготовляемых или ремонти-руемых изделий.

Единичное производство характерно тем, что оно ориен-тировано на изготовление чрезвычайно широкой номенкла-туры самых разнообразных деталей, каждая из которых вы-пускается единицами экземпляров. По этой причине все ис-пользуемые средства производства отличаются повышенной универсальностью с применением рабочей силы высокой квалификации. За каждым станком закрепляется максималь-но возможное количество технологических операций.

По принципу единичного производства организованы опытные цехи и заводы, находящиеся в непосредственном распоряжении опытно-конструкторских организаций, заня-тых созданием и разработкой новой продукции.

Наличие высококвалифицированной рабочей силы ис-ключает необходимость подробной детализации, как техно-логических операций, так и технологического процесса в целом. То есть технологический процесс в ряде случаев дос-таточно представлять в виде сокращённого маршрутного описания всех действий, составляющих технологический процесс. Этим сокращается объём работы инженерно-тех-нического персонала на составление технологической доку-ментации, а также в определённой мере компенсируются расходы, связанные с привлечением высококвалифициро-ванной рабочей силы.

В свою очередь, независимо от типа машиностроитель-ного производства, сформировались конкретные наимено-вания технологических процессов.

Единичный технологический процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и ис-полнения, независимо от типа производства.

Типовой технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

Групповой технологический процесс изготовления груп-пы изделий с разными конструктивными, но общими техно-логическими признаками

Типовая технологическая операция, характеризуемая единством содержания и последовательности технологиче-ских переходов для группы изделий с общими конструктив-ными и технологическими признаками.

Групповая технологическая операция совместного изго-товления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

2.7. Технологическая система

2.7.1. Структура технологической системы. В общем случае технологическая система состоит из обрабатывае-мого и обрабатывающего начал, находящихся в техниче-ском окружении, необходимом и достаточном для того, что-бы при вводе энергии реализовывался запланированный тех-нологический процесс.

Структурными основными единицами технологической системы являются следующие её элементы.

Технологическое оборудование (англ. – manufacturing equipment) – средства технологического оснащения, в кото-рых для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. Примерами технологического оборудования являются ли-тейные машины, прессы, станки, печи, гальванические ван-ны, испытательные стенды и т.д.

Технологическая оснастка (англ.– tooling) – средства тех-нологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определённой части техно-логического процесса. В состав технологической оснастки входят режущий инструмент и приспособления.

Инструмент (англ. – tool) – технологическая оснастка, предназначенная для воздействия на предмет труда с целью изменения его состояния. Состояние предмета труда опре-деляется при помощи меры и (или) измерительного прибора.

В свою очередь, различают основной инструмент, непо-средственно взаимодействующий с обрабатываемым объек-том (например, резец) и вспомогательный инструмент (на-пример, оправка, несущая на себе этот резец и являющаяся связующим звеном между резцом и местом крепления этого резца на станке).

Приспособление (англ. – fixture) – технологическая осна-стка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении техноло-гической операции. Фактически приспособление является устройством для расширения технологических возможно-стей применяемого оборудования.

Перечисленные структурные элементы показывают, что термин «технологическая система» по своей сути эквива-лентен понятию «вещественные факторы производитель-ных сил», используемому экономическими теориями при анализе процессов развития общественного производства.

В то же время в машиностроении вещественные факторы производительных сил часто называют средствами техно-логического оснащения (СТО). При этом имеют в виду, что в составе этих средств значатся только технологическое обо-рудование, технологическая оснастка и средства механи-зации и автоматизации реализуемого технологического процесса. Таким образом, инструмент и предмет труда не входят в состав СТО. Тем не менее, при выборе каждого из структурных составляющих системы СТО неизбежно учи-тывают основные факторы, относящиеся и к инструменту, и к предмету труда. Это следует из стандартных рекоменда-ций, касающихся выбора каждого их структурных состав-яющих системы СТО.

а) Выбирают технологическое оборудование на основа-нии анализа подлежащих обработке поверхностей изготов-ляемых деталей и перечня методов обработки, каждый из которых реально может быть использован в рассматривае-мом случае. Выбор наиболее эффективного метода обработ-ки предопределяют технико-экономические и эксплуатаци-онные требования к изготовляемой детали.

Оборудование должно обеспечивать высокопроизводи-теьный процесс за счёт

– одновременной обработки несколькими инструмента-ми;

– одновременной обработки одним инструментом не-скольких деталей (или нескольких поверхностей);

– совмещения нескольких операций.

При этом действия, связанные с контролем геометриче-ских параметров детали, с контролем станка и состоянием обрабатывающего инструмента, а также с коррекцией точ-ности обработки и переналадкой станка стремятся по вре-мени совместить с основным действием, а именно: обработ-кой поверхностей изготавливаемых деталей.

б) Агрегатирование средств технологического оснаще-ния. При частой сменяемости изготовляемой продукции (в среднесерийном и мелкосерийном производствах) необхо-дима быстрая замена состава средств технологического ос-нащения. Быстрота замены и переналадки оснащения ха-рактеризуется понятием «гибкость производства».

Для сокращения времени па переналадку все элементы СТО проектируют и изготовляют, применяя принцип агре-гатирования. То есть все элементы СТО изготовляют в виде унифицированных многоцелевых, и в ряде случаев, обрати-мых модулей

Принцип агрегатирования предполагает выполнение комплекса работ в последовательности:

– анализ планируемых технологических операций с це-лью выявить возможность применения известных типовых методов обработки;

– анализ объектов обработки, классификация их с выде-лением типовых представителей (например, поверхности плоские, криволинейные; детали - болты, гайки и т.д.);

– составление схем рабочих движений обработки и пере-мещения предметов труда;

– разделение конструкций СТО на элементы и узлы обра-тимой конструкции;

– установление необходимых условий связи между эле-ментами и узлами по соответствующей компоновочной схе-ме;

– определение номенклатуры входящих в СТО деталей,-узлов и агрегатов многократного применения;

– издание альбомов и каталогов деталей, узлов и агрега-тов СТО.

Основным критерием целесообразности любых решений по агрегатированию СТО является технико-экономическая эффективность от их создания и практического применения.

в) Комплектуют технологическую оснастку, опираясь на предварительный анализ:

– характеристики изготовляемых деталей (конструкция, размеры, материал, требуемые точность и качество);

– технологических и организационных условий изготов-ления детали (схема ориентации и закрепления детали в зоне обработки);

– оптимизации степени загрузки и интенсивности работы, как самой оснастки, так и используемого оборудования вплоть до условий для непрерывного труда;

– полного соответствия оснастки её целевому назначению и техническим характеристикам применяемого оборудова-ния;

– способности оснастки обеспечивать интенсивность эксплуатации и полную загрузку станка.

В общем случае оснастка может быть выбрана из перечня имеющейся номенклатуры, либо оснастку следует спроекти-ровать и изготовить вновь. Но всегда оснастка должна обес-печивать труд с высокой производительностью.

г) Средства механизации. Выбор этих средств ведут с учётом того, что механизация предполагает главным обра-зом вытеснение ручного труда и замену его машинным тру-дом в тех звеньях, где он до сих пор остаётся как среди ос-новных технологических операций, так и среди операций вспомогательных, зачастую отличающихся большой трудо-ёмкостью и наличием ручной работы. Механизация ведёт к сокращению производственного цикла, повышению произ-водительности труда и к улучшению экономических показа-телей.

При выборе средств механизации учитывают

– плановые сроки и трудоемкость выпуска продукции;

– плановую продолжительность выпуска продукции;

– организационные формы производства в период освое-ния и выпуска продукции.

Выбор средств всегда сопровождается технико-эконо-мическими расчётами затрат на производство в течение все-го периода его реализации.

2.7.2. Роботизация оснастки. По мере развития техники на смену механизации отдельных технологических действий постоянно приходит автоматизация с целью повысить про-изводительность труда и освободить оператора от тяжелых и утомительных операций. В первую очередь это коснулось массового производства, ориентированного на выпуск большого количества однородной продукции, где не требу-ется частых переналадок технологического оснащения. А в малосерийном и серийном производствах темп автоматиза-ции заметно сдерживается из-за высокой стоимости, как са-мих разработок автоматизированных устройств, так и из-за длительности переналадки этих устройств на выпуск оче-редных партий другой продукции. Однако высокий темп

роста производительности станочного оборудования посто-янно ставит вопрос о необходимости сокращать время на выполнение сопутствующих вспомогательных операций, ха-рактеризующихся для оператора трудоёмкостью, утомляе-мостью, плохими условиями труда. Автоматизированное устройство для вспомогательных операций получило назва-ние робот. Соответственно, в машиностроении возникла новая отрасль – робототехника.

Роботы, предназначенные для замены человека на опас-ных для здоровья, физически тяжёлых и утомительных руч-ных работах, получили название промышленные роботы (ПР). Первый ПР появился в США в 1961 году под названи-ем «Рука Эрнста». В нашей стране первый ПР «Универсал-50» разработан в 1969 году.

В 1980 году общий парк ПР в мире составлял около 25 тыс. штук, а через 5 лет их стало в мире около 200 тыс. штук, что свидетельствует об уже тогда возникшей потреб-ности быстрого роста производительности труда.

В зависимости от участия человека в процессе управле-ния роботом выделяют группы биотехнических и автоном-ных (автоматических) роботов .

К биотехническим роботам относятся дистанционно управляемые копирующие роботы; роботы, управляемые че-ловеком с пульта управления, и полуавтоматические роботы.

Дистанционно управляемые копирующие роботы снаб-жены задающим органом (например, манипулятором, пол-ностью идентичным исполнительному органу), средствами передачи сигналов прямой и обратной связи и средствами отображения информации для человека-оператора о среде, в которой функционирует робот.

Копирующие роботы выполняются в виде антропо-морфных конструкций, обычно «надеваемых» на руки, ноги или корпус человека. Они служат для воспроизведения дви-жений человека с некоторыми необходимыми усилиями и

имеют иногда несколько десятков степеней подвижности.

Роботы, управляемые человеком с пульта, снабжаются системой рукояток, клавиш или кнопок, связанными с ис-полнительными механизмами, соответствующими каналами по различным обобщённым координатам. На пульте управ-ления устанавливаются средства отображения информации о среде функционирования робота, в том числе и поступаю-щей к человеку по радиоканалу связи.

Полуавтоматический робот характеризуется сочетани-ем ручного и автоматического управления. Он снабжён су-первизорным управлением для вмешательства человека в процесс автономного функционирования робота путём со-общения ему дополнительной информации (указание цели, последовательности действий и т.д.).

Роботы с автономным (или автоматическим) управле-нием обычно подразделяют на производственные и научно-исследовательские роботы, которые после создания и на-ладки в принципе способны функционировать без участия человека.

По областям применения производственные роботы под-разделяют на промышленные, транспортные, строительные, бытовые и т.п.

В зависимости от элементной базы, структуры, функций и служебного назначения роботы подразделяют на три поко-ления.

1) Роботы первого поколения (программные роботы) имеют жёсткую программу действий и характеризуются на-личием элементарной обратной связи с окружающей средой, что вызывает определённые ограничения в их применении.

2) Роботы второго поколения (очувствленные роботы) обладают координацией движения с восприятием. Они при-годны для малоквалифицированного труда при изготовле-нии изделий.

Программа движений робота требует для своей реализа-ции управляющей ЭВМ. Неотъемлемая часть робота второго поколения – наличие алгоритмического и программного обеспечения, предназначенного для обработки сенсорной информации и выработки управляющих воздействий.

3) Роботы третьего поколения – это роботы с искусст-венным интеллектом. Они создают условия для полной за-мены человека в области квалифицированного труда, обла-дают способностью к обучению и адаптации в процессе ре-шения производственных задач. Эти роботы способны по-нимать язык и вести диалог с человеком, формировать в себе модель внешней среды с той или иной степенью детализа-ции, распознавать и анализировать сложные ситуации, фор-мировать понятия, планировать поведение, строить про-граммные движения исполнительной системы и осуществ-лять их надёжную отработку.

Появление роботов различных поколений не означает, что они последовательно приходят на смену друг друга. Ис-ходя их технико-экономических соображений роботы всех поколений находят свою так называемую «социальную» нишу, применительно к которой робот подвергается совер-шенствованию его функциональных назначений.

2.7.3. Техническое окружение. Опыт машиностроения и анализ многочисленных технологических процессов пока-зывает, что, как понятие СТО, так и понятие «технологиче-ская система», будучи вещественным фактором, не являются исчерпывающими, так как не отражают необходимость учи-тывать целый ряд явлений, без учёта которых технологиче-ский процесс не может состояться. По этой причине наряду с понятием «технологическая система» применяется более общее понятие «техническое окружение», которое рассмат-ривается как своеобразная инфраструктура технологическо-го процесса. Она в присутствии материальных веществ и

предметов в полной мере проявляется ещё и определённым свойством материального мира: силовым полем, магнетиз-мом, температурой, интервалом времени, положительным или отрицательным катализатором и другими свойствами материи . В результате структурные вещественные эле-менты, входящие в состав технического окружения (техно-логическое оборудование, технологическая оснастка, инст-румент, приспособления), должны быть способными прояв-лять определенные явления или иные свойства материи, не-обходимые для достижения намеченной цели, а именно: для реализации запланированного технологического процесса. Так, для магнитно-импульсной штамповки комплект техни-ческого окружения должен располагать условиями для воз-никновения вихревых токов достаточной интенсивности, то есть высокой электропроводностью заготовки. Если элек-тропроводность мала, то на поверхность заготовки со сторо-ны индуктора укладывают тонкий слой металла с высокой электропроводностью (алюминий или медь). То есть вводят в техническое окружение дополнительный элемент, способ-ный вызвать дополнительное свойство материи, нужное для реализации проектируемого технологического процесса.

2.7.4. Отладка и настройка технологической системы. Присутствие в технологической системе упомянутых явлений и иных свойств материи представляется возможным рассмат-ривать как внутренние технологии формируемого техничес-кого окружения.

Опробование спроектированных технологических процес-сов, для реализации, которых требуется определённое техни-ческое окружение, всегда связано с необходимой наладкой внутренних технологий. На примере термоимпульсного уда-ления заусенцев это выглядит следующим образом,

Заусенцы образуются на пересечениях поверхностей в процессе механической обработки деталей.

Сущность прогрессивного процесса термоимпульсного удаления заусенцев состоит в том, что деталь с заусенцами помещают в герметизируемую камеру и сжигают там заряд горючей газовой смеси. Возникающий фронт пламени, омы-вая деталь, сжигает заусенцы. Особенность этого технологи-ческого процесса в том, что горючая смесь, как правило, сго-рает быстрее, чем успевают разогреться заусенцы до темпе-ратуры своего воспламенения. Эта особенность – временной период несоответствия скоростей - указывает на недостаточ-ность технического окружения для реализации термоим-пульсного процесса. Практическая применимость этого про-цесса обеспечена внесением в техническое окружение допол-нительного элемента в виде отрицательного катализатора, способного сдержать темп горения топливной смеси на вре-мя, достаточное для разогрева и сжигания заусенцев. Таким катализатором является дополнительно вводимый в камеру азот. Взамен азота сдержать темп горения топлива представ-ляется возможным за счёт дозированного сброса давления, нарастающего в камере по мере горения топливного заряда. Тогда технологическую систему надо дополнить устройством для дозированного сброса давления.

2.7.5. Влияние технологической системы на технологи-ческий процесс. Технологическую систему формируют для реализации конкретного технологического процесса.

В общем случае технологический процесс представляет собой набор способов и действий, результатом которых явля-ется получаемая продукция. В свою очередь, получаемую продукцию оценивают по ряду показателей. Основными из них являются себестоимость, производительность труда

и ряд эксплуатационных показателей (точность, качество, надёжность, степень полезного использования вводимой энергии, конкурентная способность).

2.7.5.1. Себестоимость оценивают по объёму расходов (в денежном выражении), приходящихся на каждую единицу продукции. На первичном этапе расчёта себестоимости бе-рут во внимание так называемую технологическую себе-стоимость, учитывающую только минимально необходимые расходы на производство без каких-либо неизбежных впо-следствии начислений на стоимость продукции. В таком случае структурными основными элементами для расчета технологической себестоимости (С) являются следующие расходы на единицу продукции:

– расходы М на материал для изготовления продукции;

– заработная плата З основному рабочему;

– стоимость И инструмента и необходимых приспособле-ний к нему;

– отчисления А от применяемого оборудования, отнесен-ные к единице продукции;

– стоимость Э энергии, израсходованной на единицу про-дукции;

– отчисления П от стоимости производственной площади, необходимой для создания продукции.

То есть себестоимость С является суммой перечисленных расходов:

С = М + З + И + А + Э + П.

Основной рабочий и производственная площадь не входят в перечень структурных элементов технологической системы, но являются необходимым условием для реализации техноло-гического процесса.

В настоящее время современное машиностроение распо-лагает широким ассортиментом инструмента, технологиче-ского оборудования и видов применяемой энергии. От вы-бора этих структурных элементов технологической системы зависит выбор квалификации основного рабочего (влияние на параметр З) и размеры требуемой производственной площади (показатель П), что в свою очередь предопределя-ется типоразмером требуемого технологического оборудо-вания (показатель А). Таким образом формированием техно-логической системы оказывают существенное влияние на себестоимость С изготовляемой продукции В свою очередь, несколько вариантов технологической системы, отличаю-щихся типами и типоразмерами структурных элементов, для получения одной и той же продукции могут обеспечивать одинаковую себестоимость этой продукции. В этом случае предпочтение отдают тому варианту технологической сис-темы, который сопровождается более высокой производи-тельностью труда.

2.7.5.2. Точность и качество получаемой продукции. В общем случае под точностью понимают степень соответст-вия изготовленной продукции тем условиям и требованиям, которые изложены в документации на изготовление этой продукции. В практике машиностроения степень такого со-ответствия используется в качестве критерия для оценки уровня технологической дисциплины на предприятиях (на-ряду с административной дисциплиной и ответственно-стью).

По мере необходимости понятие точность конкретизи-руют и указывают, например, точность геометрической формы, точность геометрических размеров, точность взаим-ного расположения обработанных поверхностей и т.д.

Диапазон требований, охватываемых понятием качество

обработки, достаточно широкий и многообразный. Напри-мер, при обработке металлов резанием из-за силового воз-действия инструмента на обработанной поверхности детали остаются следы инструмента в виде микронеровностей - шероховатость. Высота шероховатости зависит от инстру-мента и параметров способа резания. По этой высоте судят о качестве обработанной поверхности.

К качеству обработки относят и появления наклепа (то есть повышенной твёрдости на некоторую глубину в тело детали вдоль под обработанной поверхностью), также яв-ляющегося следствием силового воздействия инструмента на обработанную поверхность. Величину наклёпа устанав-ливают, измеряя твёрдость обработанной поверхности.

В машиностроении очень часто все точностные и качест-венные показатели получаемой продукции характеризуют единым общим понятием качество продукции. Широко распространенные в производстве приёмы контроля качества направлены на то, чтобы тиражируемые объекты производст-ва были бы между собой идентичными по основным эксплуа-тационным параметрам и характеристикам. Систематическая бурная созидательная деятельность человечества, как ни странно, замыкается всего лишь на трех создаваемых объек-тах производства. Это – вещество, предмет (устройство) и технология. Исходные для получения объекта материалы и полуфабрикаты характеризуются наличием определенных качественных характеристик, предопределяющих свойства, и количественных параметров, сопутствующих этим свойст-вам.

Соответственно, создаваемый объект тоже получает в ка-ких-то соотношениях определенное число этих характери-стик и свойств, которые получили обобщенные названия – качество и количество. Находясь в создаваемом объекте в определенном соотношении, качество и количество состав-ляют меру, то есть создаваемый объект.

Соотношение между количеством и качеством может изменяться в некотором диапазоне, который в практике на-зывают допуском на отклонения количественных и качест-венных характеристик. Тиражируемые объекты, находящие-ся в пределах этого допуска, считаются идентичными и пригодными для работы в задаваемых эксплуатационных условиях. При выходе параметров из этого допуска исход-ное соотношение качества и количества нарушается и воз-никает новая мера (новый объект). Чаще всего в инженер-ной практике этот новый объект представляет собой брак исправимый, если остается возможность довести объект до требуемой кондиции, или окончательный брак, то есть по-лучен негодный для намеченной цели объект. Во избежание брака и для повышения эксплуатационных свойств вырабо-талась система мероприятий, направленных на контроль ка-чества создаваемых объектов. Сюда вошли технические требования, виды достаточного контроля, стандартизация системы мер, проверок и применяемого технического и тех-нологического оснащения. Сущностью всех этих мероприя-тий является стремление создавать тиражируемые объекты идентичными и способными надежно обеспечивать назна-ченный ресурс работы.

Соответственно вопросу контроля качества стали уделять внимание на всех этапах создания объектов, начиная с про-ектных работ и кончая передачей объектов в эксплуатацию.

Появившаяся в обиходе компьютерная техника дала воз-можность накапливать большие объемы информации (базы данных) и на этапе проектных работ эффективно ее анали-зировать для выбора оптимальных соотношений качествен-ных и количественных параметров у создаваемых объектов. В результате предположительно выявилась возможность расширить функции контроля качества тиражируемой про-дукции, а именно: преобразовать этот контроль в один из

приемов, способствующих созданию объектов с новым уровнем свойств. Здесь имеются в виду свойства, необходи-мые и достаточные, чтобы техническое решение о создании объекта соответствовало нормам, предъявляемым к изобре-тениям.

Широкие возможности компьютерной техники явились основой для мнения о том, что именно компьютерная техни-ка придет на смену творческому коллективу проектных ор-ганизаций, создающих объекты с новым уровнем свойств по сравнению с аналогами.

Однако статистика показывает, что бесспорной оказалась только резко возросшая производительность проектных ра-бот, а количество технических решений, полученных на ос-нове системы автоматического проектирования (САПР) в проектных организациях и закрепляемых патентами на изо-бретение объектов с новым уровнем свойств, заметно мень-ше, чем в организациях, дополнительно располагающих мощной экспериментальной базой. Это объясняется, по крайней мере, двумя основными причинами.

1) Мощность любого банка данных никогда не может быть исчерпывающей, потому что производство как одна из составляющих материального мира под активным воздейст-вием человека развивается постоянно и достаточно стреми-тельно, всегда опережая скорость восполнения банков дан-ных.

2) Новый уровень свойств создаваемого объекта никогда не является простым сложением количественных и качест-венных параметров, характерных для исходных компонент создаваемого объекта. Поэтому предварительные расчетно-теоретические прогнозы, как правило, не подтверждаются экспериментально. Это относится, прежде всего, к тем объ-ектам, новизна которых состоит в качестве, предопреде-ляющем новый принцип действия.

Технологические процессы в машиностроении Лекция 1 ВВЕДЕНИЕ Н. А. Денисова, доцент кафедры машиностроения, канд. пед. наук

План лекции 1 Краткая характеристика изучаемой дисциплины 2 Классификация технологических процессов 3 Основные понятия и определения

Краткая характеристика изучаемой дисциплины Технология – это наука о методах, с помощью которых можно реализовать производственный процесс с целью получения готового изделия с параметрами качества, обеспечивающими требуемые его эксплуатационные свойства. Частью производственного процесса применительно к машиностроению является технологический процесс, или определенная последовательность действий, необходимая для получения конструкционных материалов, заготовок, деталей, комплектов, агрегатов и машин в целом с заданными параметрами качества l

Краткая характеристика изучаемой дисциплины l Цель изучения дисциплины – освоить терминологию и методологию, используемые при проектировании технологических и производственных процессов в машиностроении, а также при их реализации на производственных предприятиях.

Классификация технологических процессов Технологические процессы классифицируют по четырем признакам: l Формообразование l Параметры качества l Производительность изготовления изделий или партии изделий l Себестоимость изготовления изделий.

Классификация технологических процессов По признаку «Формообразование» вся технология конструкционных материалов делится на этапы – переделы: l l Металлургия (производство металлов и сплавов) Производство заготовок (литье, обработка давлением, сварка, методы порошковой металлургии) Механическая обработка (методы резания, поверхностное пластическое деформирование) Сборочное производство (создание подвижных и неподвижных соединений деталей механическими, электрическими способами, сваркой…)

Классификация технологических процессов Признак «Параметры качества» характеризуется группами качества, в числе которых: химический состав l структура и физико-механические свойства основного объема заготовки или детали и их поверхностных слоев l геометрическая форма l точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей l микрогеометрия поверхности l

Классификация технологических процессов l Признак «Производительность изготовления изделий или партии изделий» характеризуется временем, необходимым для изготовления изделия или партии изделий l Характеристикой признака «Себестоимость изготовления изделия» являются суммарные затраты на изготовление одного изделия.

Технологический процесс l Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда l Технологический процесс – это совокупность методов обработки: изготовления, изменения состояния, свойств, формы, сырья, материалов, – осуществляемых в процессе производства продукции

Основные понятия и определения Термин Определение ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ 1. Технологический процесс Процесс D. Technologischer Prozeß Fertigungsablauf Е. Manufacturing process F. Precédé de fabrication 2. Технологическая операция Операция D. Operation; Arbeitsgang Е. Operation F. Opération Часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. Примечания: 1. Технологический процесс может быть отнесен к изделию, его составной части или к методам обработки, формообразования и сборки. 2. К предметам труда относятся заготовки и изделия. Законченная часть технологического выполняемая на одном рабочем месте процесса,

Основные понятия и определения 3. Технологический метод Метод 4. Технологическая база D. Technologische Basis 5. Обрабатываемая поверхность D. Zu bearbeitende Fläche Совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки, перемещения, включая технический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, установленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия Поверхность, сочетание поверхностей, ось или точка, используемые для определения положения предмета труда в процессе изготовления. Примечание. Поверхность, сочетание поверхностей, ось или точка принадлежат предмету труда. Поверхность, подлежащая обработки. воздействию в процессе

Основные понятия и определения 6. Технологический документ Документ D. Technologisches Dokument 7. Оформление технологического документа Оформление документа Графический или текстовый документ, который отдельно или в совокупности с другими документами определяет технологический процесс или операцию изготовления изделия Комплекс процедур, необходимых для подготовки и утверждения технологического документа в соответствии с порядком, установленным на предприятии. Примечание. К подготовке документа относится его подписание, согласование и т. д.

Основные понятия и определения 97. Материал Исходный предмет труда, изготовления изделия потребляемый для 98. Основной материал D. Grundmaterial E. Basic material F. Matière première Материал исходной заготовки. Примечание. К основному материалу относится материал, масса которого входит в массу изделия при выполнении технологического процесса, например материал сварочного электрода, припоя и т. д. 99. Вспомогательный материал D. Hilfsmaterial E. Auxiliary material F. Matière auxiliaire Материал, расходуемый при выполнении технологического процесса дополнительно к основному материалу. Примечание. Вспомогательными могут быть материалы, расходуемые при нанесении покрытия, пропитке, сварке (например, аргон), пайке (например, канифоль), закалке и т. д.

Основные понятия и определения 100. Полуфабрикат D. Halbzeug E. Semi-finished product F. Demi-produit Предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке на предприятии-потребителе 101. Заготовка D. Rohteil E. Blank F. Ebauche Предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь 102. Исходная заготовка D. Anfangs-Rohteil E. Primary blank F. Ebauche première Заготовка перед первой технологической операцией 103. Листоштампованное изделие Деталь или заготовка, изготовленная методом листовой штамповки

Основные понятия и определения (Измененная редакция, Поправка, ИУС 6 -91) 104. Отливка D. Gußstück E. Casting 105. Поковка D. Schmiedestück E. Forging Изделие или заготовка, полученные технологическим методом литья Изделие или заготовка, полученные технологическими методами ковки, объемной штамповки или вальцовки. Примечания: 1. Кованая поковка - поковка, полученная технологическим методом ковки. 2. Штампованная поковка - поковка, полученная технологическим методом объемной штамповки. 3. Вальцованная поковка - поковка, полученная технологическим методом вальцовки из сортового проката. (Измененная редакция, Поправка, ИУС 6 -91) 106. Изделие По ГОСТ 15895 -77

Основные понятия и определения 107. Комплектующее изделие Изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятиемизготовителем. Примечание. Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы 108. Типовое изделие D. Typenwerkstück Е. Typified workpiece F. Pièce type Изделие, принадлежащее к группе изделий близкой конструкции, обладающее наибольшим количеством конструктивных и технологических признаков этой группы 109. Сборочный комплект D. Montagesatz E. Assembly set F. Jeu de montage Группа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ГОСТ 3. 1109 -82 Термины и определения основных понятий Гоцеридзе, Р. М. Процессы формообразования и инструменты: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Р. М. Гоцеридзе. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 384 с. 3. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для студ. в. учеб. заведений / В. Б. Арзамасов, А. Н. Волчков, В. А. Головин и др. ; под ред. В. Б. Арзамасова, А. А. Черепахина. – М. : Издательский центр «Академия» , 2007. – 448 с. 4. Основы механосборочного производства: Учебное пособие для машиностр. спец. вузов А. Г. Схиртладзе, В. Г. Осетров, Т. Н. Иванова, Г. Н. Главатских. – М: ИЦ МГТУ «Станкин» , 2004. – 239 с. 5. Схиртладзе, А. Г. Проектирование нестандартного оборудования: учебник / А. Г. Схиртладзе, С. Г. Ярушин. – М. : Новое знание, 2006. – 424 с. 1. 2.

2.1 Технологический процесс

2.2 Элементы технологического процесса

2.3 Технологическое оборудование и технологическая оснастка

2.4 Виды технологического планирования

В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 «Процессы технологические. Основные термины и определения» технологический процесс – это часть производственного процесса, включающая действия по изменению и последующему определению состояния предмета труда (заготовок, деталей, машины). Изменения качественного состояния касаются изменения формы, размеров, шероховатости поверхности заготовок, их свойств; относительного положения деталей, внешнего вида машины.

Таким образом, технологический процесс обработки данной детали – это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств заготовки с целью получения готовой детали. Изменение физических свойств детали происходит в процессе термической обработки, старения и т.д.

Выделение технологического процесса из общего процесса производства чисто условно. Во время установки, закрепления, измерения детали, снятия крупной детали со станка выполняется тоже часть технологического процесса.

А транспортировка деталей по цеху относится к производственному процессу (т.к. здесь выполняют работу вспомогательный рабочий и транспортный рабочий).

Для выполнения технологического процесса должно быть организованно и оборудовано рабочее место.

Рабочее место – часть площади цеха, которая предназначена для выполнения работы одним рабочим или группой рабочих, на которой размещено технологическое оборудование, инструмент, приспособления, стеллажи для заготовок, деталей и сборочных единиц, подъемно-транспортное оборудование.

Элементы технологического процесса. Для каждого рабочего места должна быть указана последовательность обработки детали. В связи с этим весь процесс механической обработки детали расчленяется на отдельные составные части: технологическая операция, установ, позиция, технологический переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход.

Технологическая операция – законченная часть (рабочая часть) технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (на одном станке). Выполнять ее могут один или несколько рабочих. Операция характеризуется неизменностью объекта обработки (детали), оборудования (рабочего места) и рабочих исполнителей.

Операции являются основными элементами, на которые расчленяется технологический процесс при его проектировании, калькуляции затрат на изготовление и планирование. Название операций, связанных с механической обработкой обычно дается по названию станка, на котором производят обработку (токарная, фрезерная операция и т.д.). В свою очередь, технологическая операция также состоит из ряда элементов: технологических и вспомогательных переходов, установа, позиций, рабочего хода.

При выполнении технологической операции часто необходимо изменять относительное положение заготовки и инструмента (рабочих органов станка).

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении одной или нескольких обрабатываемых заготовок.

Например, при обработке на токарном станке детали типа втулка должно быть два установа (рисунок 2).

Установ А 1 Установить заготовку 2 Точить торец 1 3 Расточить отверстие 4 Расточить фаску 2 Установ Б 5 Установить заготовку 6 Точить поверхность 3 7 Точить торец 4 8 Расточить фаску 5

Установ А Установ Б

Рисунок 2

При выполнении некоторых технологических операций установленная и закрепленная заготовка должна занимать ряд последовательных положений относительно рабочих органов оборудования с помощью поворотных или перемещающихся устройств, т.е. занимать различные позиции. Понятие «позиция» применяется при использовании многоместных поворотных приспособлений, при обработке на многошпиндельных станках.

Позиция – это фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижных частей оборудования при выполнении определенной части операции.

Отличие установа и позиции – на каждом новом установе объект производства меняет свое положения относительно приспособления, стола, станка, рабочего места, а при смене позиции объект производства сохраняет положение относительно приспособления, в котором он установлен и закреплен.

Основными технологическими элементами, из которых формируется и на которые делиться операция, является переход.

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

Рисунок 3

Для многоинструментных станков последовательное точение резцом сначала одной ступени вала, а затем другой будет состоять из двух технологических переходов; если же выполнять обточку этих ступеней одновременно двумя резцами (рисунок 4), то это будет обтачивание в один переход.

Рисунок 4

Обработка одной и той же поверхности заготовки на черновом, а затем чистовом режиме будет состоять из двух технологических переходов, так как изменяется режим резания.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которое не сопровождается изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей, но необходимых для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка и снятие заготовки перед обработкой, смена инструмента и др.).

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки. За каждый рабочий ход снимается один слой металла заданной толщины при неизменном режиме обработки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, необходимого для подготовки рабочего хода. Таким образом, вспомогательный ход не связан с изменением формы, размеров, шероховатости или свойств заготовки. (Например, перемещение суппорта токарного станка в исходное положение после выполнения обтачки).

Операциям и переходам в технологической документации присваиваются порядковые номера (00, 05, 10, 15 …, чтобы оставить резерв номеров для совершенствования технологического процесса).

Наименование операций определяется типом станка независимо от характера выполняемой работы. Операции формулируются коротко по виду станка: например, токарная, фрезерная, зубофрезерная и т.д. Правило записи и переходов устанавливает ГОСТ 3.1702-79 «Правило записи операций и переходов. Обработка резанием».

Нумерация основных и вспомогательных переходов должна быть сквозной, последовательной в пределах одной операции. Переходы записывают кратко в повелительном наклонении. Допускается полная или сокращенная запись содержания переходов при обработке резанием.

Полную запись следует выполнять при необходимости перечисления всех выдерживаемых размеров. Данная запись характерна для промежуточных переходов, не имеющих графических иллюстраций. В этом случае в записи содержания перехода следует указывать исполнительные размеры с их предельными отклонениями.

Сокращенную запись следует выполнять при условии ссылки на условное обозначение конструктивного элемента обрабатываемого изделия. Данная запись выполняется при достаточной графической информации.

Пример оформления записи представлен в таблице 1.

Таблица 1 – Запись содержания переходов при обработке резанием

Маршрутное описание содержания операций следует применять в единичном и опытном производстве на соответствующих формах маршрутных карт (МК).

Операционное описание содержания операции следует применять в серийном и массовом производстве.

В содержании операции должны быть отражены все необходимые действия, выполняемые в технологической последовательности исполнителем или исполнителями, по обработке изделия или его составных частей на одном рабочем месте. В случае выполнения на данном рабочем месте прочих видов работ (кроме обработки резанием), выполняемых другими исполнителями, их действия также следует отражать в содержании операции. (например, «Контроль ОТК», «Проверить выполнение перехода 2» и т.п.).

Таблица 2 – Примерная запись содержания операций

– ключевое слово, характеризующее метод обработки, выраженное глаголом в неопределенной форме (точить, сверлить, фрезеровать и т.п.);

– наименование обрабатываемой поверхности или ее условное обозначение;

– информация по размерам или их условным обозначениям;

– дополнительная информация, характеризующая количество одновременно или последовательно обрабатываемых поверхностей, характер обработки (например, предварительно, одновременно, по копиру и т.д.).

Технологическое оборудование и технологическая оснастка служат орудиями производства при выполнении технологических процессов.

К технологическому оборудованию относятся металлорежущие станки, прессы, разметочные плиты, испытательные стенды и т.д.

Понятие технологической оснастки включает различные инструменты (режущие, измерительные, вспомогательные, штамповые) и приспособления.

Приспособление – часть технологической оснастки, предназначенной для установки или направления заготовки или инструмента при выполнении технологической операции.

Подготовка технологического оборудования и оснастки к выполнению определенной технологической операции называется наладкой.

Виды технологического планирования. Проектирование технологических процессов обработки деталей для массового и крупносерийного производства можно вести двумя принципиально различными путями. Можно создать технологический процесс обработки детали, содержащий относительно небольшое количество операций и соответственно этому небольшое число типов станков. В противоположность этому возможно создать процесс, состоящий из относительно большого числа, но простых операций и возрастает число станков.

По первому принципу технологический процесс предусматривает концепцию операций, выполняемых на многошпиндельных автоматах, полуавтоматах, агрегатных, многопозиционных, многорезцовых станках, отдельно на каждом станке или на автоматизированных станках, связанных в одну линию. Подобные станки все шире внедряются в производство, особенно широкое применение они получили в автомобиле и тракторостроении.

Метод концентрации операций подразделяется на последовательную концентрацию, параллельную и параллельно–последовательную:

– последовательная концентрация предусматривает обработку поверхностей детали за несколько установов, используют в единичном производстве;

– параллельная концентрация предусматривает одновременную обработку нескольких поверхностей детали;

– параллельно–последовательная концентрация предусматривает одновременную обработку нескольких поверхностей детали за несколько установов.

Параллельная и параллельно–последовательная концентрации применяются для массового и крупносерийного производства, что значительно уменьшает затраты времени обработки деталей. Метод концентрации операций требует применения высокопроизводительных станков специального назначения, что оправдано с экономической стороны лишь при достаточно большом масштабе производства.

Применение принципа концентрации операций позволяет осуществлять большой объем работ и выпуск большего количества продукции при использовании малых производственных площадей и при небольшом числе рабочих.

По второму принципу технологический процесс дифференцируется (расчленяется) на элементарные операции с примерно одинаковым временем исполнения (тактом) или кратным такту. В связи с этим станки здесь применяются специальные и узкоспециализированные. Принцип дифференциации операций требует рабочих более низкой квалификации, чем при принципе концентрации операций.