Федераьное агентство по образованию. Производственный и технологический процесс в машиностроении; основные этапы производства машин Сквозной технологический процесс в машиностроении

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.

Введение

Разработка нового изделия в машиностроении – сложная комплексная за-

дача, связанная не только с достижением требуемого технического уровня это-

го изделия, но и с приданием его конструкций таких свойств, которые обеспе-

чивают максимально возможное снижение затрат труда, материалов и энергии

на его разработку, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Решение этой задачи

определяется творческим содружеством создателей новой техники – конструк-

торов и технологов – и их взаимодействием на этапах разработки конструкции

с его изготовителями и потребителями.

В реализации требуемых свойств изделий машиностроения определяющая

роль принадлежит методам и средствам производства этих изделий. Детали, уз-

лы и другие компоненты машин чрезвычайно разнообразны, и для их изготов-

ления необходимы материалы с самыми различными свойствами, а также тех-

нологические процессы, основанные на разных принципах действия.

Многолетняя практика показывает, что в современном машиностроитель-

ном производстве не существует универсальных методов обработки, в равной

мере эффективных для изготовления различных деталей из разных материалов.

Каждый метод обработки имеет свою конкретную область применения, причем

эти области нередко пересекаются так, что одна и та же деталь может быть из-

готовлена различными методами. Поэтому выбор способа изготовления деталей

с учетом конкретных производственных условий связан с необходимостью вы-

бора оптимального метода из большого числа возможных, исходя из заданных

технико-экономических ограничений как по параметрам изготавливаемой дета-

ли, так и по условиям эксплуатации оборудования и инструмента.

Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с основами

знаний о современном машиностроительном производстве: с видами материа-

лов и способов их производства, с технологическими процессами изготовления

деталей машин и сборочными работами. Текст лекций содержит 7 разделов. В

первом разделе излагаются основы производственного процесса и его состав-

ляющие. Рассматриваются кристаллизация и строение металлов и сплавов, спо-

собы их термической обработки, описаны превращения, протекающие в спла-

вах при их нагреве и охлаждении. Уделено внимание сплавам на основе цвет-

ных металлов, свойствам сталей, методам их улучшения, а также неметалличе-

ским, порошковым и композиционным материалам, которые являются перспек-

Во втором разделе рассмотрены основы металлургического и литейного

процесса. Внимание сконцентрировано на методах получения и физико-

химической переработке конструкционных материалов. Рассмотрены основы

современной технологии литейного производства, специальные способы литья

и применяемое оборудование для их выплавки.

Третий раздел посвящен обработке металлов давлением. Даны представле-

ния о влиянии процессов пластического деформирования на структуру металла,

на его механические свойства.

В четвертом разделе рассмотрены вопросы сварочного производства, про-

цессы пайки и получение неразъемных клеевых соединений. Физические осно-

вы сварки, ее способы, различные виды оборудования.

В пятом разделе описаны основные процессы, протекающие при обработке

металлов резанием. Приведены краткие сведения о металлорежущих станках,

инструментах, работах, выполняемых на этом оборудовании. Здесь же рассмот-

рены вопросы электрофизической и электрохимической обработки.

В шестом разделе рассматривают получение материалов на основе поли-

В седьмом разделе рассмотрены технологические процессы сборки, вопро-

сы контроля в машиностроении.

Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время

зависит от знаний инженера и от того, насколько он владеет методами изготов-

ления деталей машин и их сварки. Важным направлением научно - техническо-

го процесса является создание и широкое применение новых конструкционных

материалов для того, чтобы повысить технический уровень и надежность обо-

рудования с учетом экономических показателей, для этого инженер должен об-

ладать глубокими технологическими знаниями.

Раздел 1. Производственный процесс изготовления машины.

Конструкционные материалы

Глава 1. Теоретические основы технологии

машиностроения

Лекция 1. Понятие о производственном и технологическом

процессах

Все то, что имеет общество для удовлетворения своих потребностей, связано с использованием или переработкой продуктов природы. Последнее неразрывно связано с необходимостью реализации тех или иных производственных процессов, т. е. в конечном итоге с затратами человеческого труда. В производственный процесс входят все этапы переработки продуктов природы в предметы (машины, строения, материалы и т. п.), необходимые человеку. Так, например, для создания станка необходимо добыть и переработать руду, затем из металла создать заготовки будущих деталей станка, осуществлять этап их переработки, а затем сборки. При создании машины обычно ограничиваются рассмотрением производственных процессов, реализуемых на машиностроительном предприятии.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор пред-

метов, подлежащих изготовлению. Изделием может быть любая машина или ее

элементы в сборе, остальные детали в зависимости от того, что является про-

дуктом конечной стадии данного производства. Например, для станкострои-

тельного завода изделием являются станок или автоматическая линия, для за-

вода изготовления крепежных деталей – болт, гайка и т. п.

Производственным процессом в машиностроении называют совокуп-

ность всех этапов, которые проходят полуфабрикаты на пути их превращения в

готовую продукцию: металлообрабатывающие станки, литейные машины, куз-

нечно-прессовое оборудование, приборы и другие.

На машиностроительном заводе производственный процесс включает:

подготовку и обслуживание средств заготовок, их хранение; различные виды

обработки (механическую, термическую и т.д.); сборку изделий и их транспор-

тирование, отделку, окраску и упаковку, хранение готовой продукции.

Наилучший результат дает всегда тот производственный процесс, в кото-

ром все этапы строго организационно согласованы и экономически

обоснованы.

Технологическим процессом называют часть производственного процес-

стояния предмета производства. В результате выполнения технологических

процессов изменяются физико-химические свойства материалов, геометриче-

ская форма, размеры и относительное положение элементов деталей, качество

поверхности, внешний вид объекта производства и т.д. Технологический про-

цесс выполняют на рабочих местах. Рабочее место представляет собой часть

цеха, в котором размещено соответствующее оборудование. Технологический

процесс состоит из технологических и вспомогательных операций (например,

технологический процесс обработки валика состоит из токарных, фрезерных,

шлифовальных и других операций).

Производственный состав машиностроительного завода. Машино-

строительные заводы состоят из отдельных производственных единиц, назы-

ваемых цехами, и различных устройств.

Состав цехов, устройств и сооружений завода определяется объектом вы-

пуска продукции, характером технологических процессов, требованиями к ка-

честву изделий и другими производственными факторами, а также в значитель-

ной мере степенью специализации производства и кооперирования завода с

другими предприятиями и смежными производствами.

Специализация предполагает сосредоточение большого объема выпуска

строго определенных видов продукции на каждом предприятии.

Кооперирование предусматривает обеспечение заготовками (отливками,

поковками, штамповками), комплектующими агрегатами, различными прибо-

рами и устройствами, изготовляемыми на других специализированных пред-

приятиях.

Если проектируемый завод будет получать отливки в порядке коопериро-

вания, то в его составе не будет литейных цехов. Например, некоторые станко-

строительные заводы получают отливки со специализированного литейного за-

вода, снабжающего потребителей литьем в централизованном порядке.

Состав энергетических и санитарно-технических устройств завода также

может быть различными в зависимости от возможности кооперирования с дру-

гими промышленными и коммунальными предприятиями по снабжению элек-

троэнергией, газом, паром, сжатым воздухом, в части устройства транспорта,

водопровода, канализации и т. д.

Дальнейшее развитие специализации и в связи с этим широкое коопери-

рование предприятий значительно отразятся на производственной структуре

заводов. Во многих случаях в составе машиностроительных заводов не преду-

сматриваются литейные и кузнечно-штамповочные цехи, цехи по изготовлению

крепежных деталей и т. д., так как заготовки, метизы и другие детали постав-

ляются специализированными заводами. Многие заводы массового производст-

ва в порядке кооперирования со специализированными заводами также могут

снабжаться готовыми узлами и агрегатами (механизмами) для выпускаемых

машин; например, автомобильные и тракторные заводы – готовыми двигателя-

Состав машиностроительного завода можно разделить на следующие

1) заготовительные цехи (чугунолитейные, сталелитейные, литейные

цветных металлов, кузнечные, кузнечно-прессовые, прессовые, кузнечно-

штамповые и др.);

2) обрабатывающие цехи (механические, термические, холодной штам-

повки, деревообрабатывающие, металлопокрытий, сборочные, окрасочные и

3) вспомогательные цехи (инструментальные, ремонтно-механические,

электроремонтные, модельные, экспериментальные, испытательные и др.);

4) складские устройства (для металла, инструмента, формовочных и ших-

товых материалов, принадлежностей и разных материалов для готовых изде-

лий, топлива, моделей и др.);

5) энергетические устройства (электростанция, теплоэлектроцентраль,

компрессорные и газогенераторные установки);

6) транспортные устройства;

7) санитарно-технические устройства (отопление, вентиляция, водоснаб-

жение, канализация);

8) общезаводские учреждения и устройства (центральная лаборатория,

технологическая лаборатория, центральная измерительная лаборатория, главная

контора, проходная контора, медицинский пункт, амбулатория, устройства свя-

зи, столовая и др.).

Технологической операцией называют законченную часть технологиче-

ского процесса, выполняемую на одном рабочем месте одним или несколькими

рабочими, или одной или несколькими единицами автоматического оборудова-

ния. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или

несколькими совместно обрабатываемыми (собираемыми) объектами произ-

Операция является основным элементом производственного планирования и учета.

Трудоемкость производственного планирования и учета.

Трудоемкость технологического процесса, число рабочих, обеспечение

оборудованием и инструментом определяют по числу операций.

К вспомогательным операциям относят контроль деталей, их транспорти-

рование, складирование и другие работы. Технологические операции делят на

технологические и вспомогательные переходы, а также на рабочие и вспомога-

тельные ходы. Основным элементом операции является переход.

Технологический переход – законченная часть технологической опера-

ции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхно-

стей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. При обработке ре-

занием технологический переход представляет собой процесс получения каж-

дой новой поверхности или сочетания поверхностей режущим инструментом.

Обработку осуществляют в один или несколько переходов (сверление отвер-

стия – обработка в один переход, а получение отверстия тремя последовательно

работающими инструментами: сверлом, зенкером, разверткой - обработка в три

перехода). Переходы могут совмещаться во времени, например, обработка сра-

зу трех отверстий тремя расточными оправками, или фрезерование трех сторон

корпусной детали тремя торцевыми фрезами.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической опера-

ции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопро-

вождаются изменением формы, размеров и качества поверхностей, но необхо-

димы для выполнения технологического перехода (например, установка заго-

товки, ее закрепление, смена режущего инструмента).

Переходы могут быть совмещены во времени за счет одновременной об-

работки нескольких поверхностей детали несколькими режущими инструмен-

тами. Их можно выполнять последовательно, параллельно (например, одновре-

менная обработка нескольких поверхностей не агрегатных или многорезцовых

станках) и параллельно-последовательно.

Рабочим ходом называют законченную часть технологического перехо-

да, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заго-

товки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности

или свойств заготовки. При обработке резанием в результате каждого рабочего

хода с поверхности или сочетания поверхностей заготовки снимается один слой

материала. Для осуществления обработки заготовку устанавливают и закреп-

ляют с требуемой точностью в приспособлении или на станке, при обработке -

на сборочном стенде или другом оборудовании.

На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом пони-

мают непрерывную работу инструмента, например на токарном станке снятие

резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном станке снятие одного

слоя металла по всей поверхности.

Если слой материала не снимается, а подвергается пластической дефор-

мации (например, при образовании рифлений), также применяют понятие рабо-

чего хода, как и при снятии стружки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода,

состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки,

не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхно-

сти или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении технологиче-

ской операции, расчленяются на отдельные приемы. Под приемом понимают

законченное действие рабочего. Установом называют часть операции, выпол-

няемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно об-

рабатываемых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной

единицы, так, например, обтачивание вала при закреплении в центрах - первый

установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для об-

работки другого конца – второй установ. При каждом повороте детали на ка-

кой-либо угол создается новый установ (при повороте детали необходимо ука-

зывать угол поворота: 45°, 90°, и т. д.) Установленная и закрепленная заго-

товка может изменять свое положение на станке относительно его рабочих ор-

ганов под воздействием перемещающих или поворотных устройств, занимая

новую позицию.

Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимае-

мое ею относительно станка при неизменном ее закреплении.

Производственная программа машиностроительного завода содержит но-

менклатуру изготавливаемых изделий (с указанием типов и размеров), количе-

ство изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, пе-

речень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям.

Единичное производство характеризуется выпуском изделий широкой

номенклатуры в малом количестве и единичных экземплярах. Изготовление из-

делий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенное

время, например: выпуск экспериментальных образцов машин, крупных метал-

лорежущих станков, прессов и т. д.

В серийном производстве изделия изготовляют по неизменным чертежам

партиями и сериями, которые повторяются через определенные промежутки

времени. В зависимости от числа изделий в серии серийное производство раз-

деляют на мелко-, средне- и крупносерийное. Продукцией серийного производ-

ства являются машины, выпускаемые в значительном количестве: металлоре-

жущие станки, насосы, компрессоры и т. д. В этом производстве используют

высокопроизводительное, универсальное, специализированное и специальное

оборудование, универсальные, переналаживаемые быстродействующие при-

способления, универсальный и специальный инструмент. Широко применяют

станки с ЧПУ, многоцелевые станки.

Оборудование располагают по ходу технологического процесса, а часть

его – по типам станков. На большинстве рабочих мест выполняют периодиче-

ски повторяющиеся операции, В серийном производстве цикл изготовления

продукции короче, чем в единичном производстве.

Массовым называется производство большого числа изделий одного и того же типа по неизменным чертежам в течение длительного времени. Продукцией массового производства яв-

ляются изделия узкой номенклатуры и стандартного типа.

В этом производстве на большинстве рабочих мест выполняют только

одну закрепленную за ними постоянно повторяющуюся операцию. Оборудова-

ния в поточных линиях располагают по ходу технологического процесса. В

массовом производстве широко используют специальные станки, станки-

автоматы, автоматические линии и заводы, специальные режущие измеритель-

ные инструменты и различные средства автоматизации.

Лекция 2. Служебное назначение машины. Качество машины.

Точность деталей. Точность обработки

Служебное назначение машины. Любая машина создается для удовле-

творения определенной потребности человека, которая находит отражение в

служебном назначении машины. Создание любой машины является следствием

потребности того или иного технологического процесса. Такой подход предо-

пределяет необходимость в четком определении тех функций, которые должна

выполнять данная машина, т. е. в определении ее служебного назначения.

Машина может быть определена как устройство, выполняющее целесооб-

разные механические движения, служащие для преобразования полуфабрика-

тов в предметы (изделие) или действия необходимые человеку.

Технологической машиной называется машина, в которой преобразование

материала состоит в изменении его формы, размеров и свойств. К этому классу

машин относятся металлорежущие станки, кузнечно-прессовое оборудование и

Под служебным назначением машины понимается максимально уточ-

ненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначает-

ся машина.

Однако и приведенная формулировка недостаточно развернута, чтобы

создать и выпустить станок, отвечающий своему служебному назначению. Ее

необходимо дополнить такими данными, как характер и точность заготовок,

которые должны поступать на станок, материал режущего инструмента, необ-

ходимость или отсутствие необходимости обработки полученных поверхностей

на валиках и т. д. В ряде случаев необходимо указать те условия, в которых

должны работать машины; например, возможные колебания температуры,

влажности и т. д.

Опыт машиностроения показывает, что каждая ошибка, допущенная при

выявлении и уточнении служебного назначения машины, а также и ее механиз-

мов, не только приводит к созданию недостаточно качественной машины, но и

вызывает лишние затраты труда на ее освоение. Нередко недостаточно глубо-

кое изучение и выявление служебного назначения машины порождает излишне

жесткие, экономически неоправданные требования к точности и другим показа-

телям качества машины.

Каждая машина, как и ее отдельные механизмы, выполняет свое служеб-

ное назначение при помощи ряда поверхностей или их сочетаний, принадле-

жащих деталям машины. Условимся называть такие поверхности или их соче-

тания исполнительными поверхностями машины или ее механизмов.

Действительно, сочетания конических поверхностей переднего конца

шпинделя и пиноли задней бабки определяют положение обрабатываемой на

станке детали, установленной в центрах, поверхности которых входят в ком-

плекс исполнительных поверхностей. На фланец переднего конца шпинделя

монтируется поводковый патрон, через который обрабатываемой детали сооб-

щается вращательное движение. Поверхности резцедержателя определяют по-

ложение резцов относительно обрабатываемой детали и непосредственно пере-

дают им необходимые для обработки движения. Исполнительными поверхно-

стями зубчатой передачи, рассматриваемой как механизм, являются сочетания

боковых рабочих поверхностей зубьев пары зубчатых колес, работающих со-

вместно. Исполнительными поверхностями двигателя внутреннего сгорания,

рассматриваемого как механизм, служащего для преобразования тепловой

энергии в механическую, являются поверхности поршня и рабочего цилиндра и

Основы разработки конструктивных форм машины и ее деталей.

После того как выявлено и четко сформулировано служебное назначение ма-

шины, выбирают исполнительные поверхности или заменяющие их сочетания

поверхностей надлежащей формы. Затем выбирается закон относительного

движения исполнительных поверхностей, обеспечивающий выполнение маши-

ной ее служебного назначения, разрабатывается кинематическая схема машины

и всех составляющих ее механизмов.

На следующем этапе рассчитываются силы, действующие на исполни-

тельных поверхностях машины, и характер их действия. Используя эти данные,

рассчитывают величину и характер сил, действующих на каждом из звеньев

кинематических цепей машины и её механизмов с учетом действия сил сопротивления (трения, инерции, веса и т. д.).

Зная служебное назначение каждого звена кинематических цепей маши-

ны или ее механизмов, закон движения, характер, величину действующих на

него сил и ряд других факторов (среда, в которой должны работать звенья и т.

д.), выбирают материал для каждого звена. Путем расчета определяются конструктивные формы, т. е. превращают их в детали машины.

Для того чтобы детали, несущие исполнительные поверхности машины и

ее механизмов, а также и все другие, выполняющие функции звеньев ее кине-

матических цепей, двигались в соответствии с требуемым законом их относи-

тельного движения и занимали одни относительно других требуемые положе-

ния, их соединяют при помощи различного рода других деталей в виде корпу-

сов, станин, коробок, кронштейнов и т. д., которые называют базирующими де-

Конструктивные формы каждой детали машины и ее механизмов созда-

ются, исходя из ее служебного назначения в машине, путем ограничения необ-

ходимого количества выбранного материала различными поверхностями и их

сочетаниями.

С точки зрения технологии изготовления будущей детали, например, ва-

лика, использование цилиндрических поверхностей более экономично, поэтому

для опорных частей валика выбирают две цилиндрические поверхности.

С точки технологии механической обработки валика, его целесообразно

было бы сделать цилиндрическим одного диаметра на всю длину. Однако с

точки зрения монтажа зубчатых колес и их обработки такая конструкция была

бы менее экономичной. Исходя из этого, останавливаемся для данных произ-

водственных условий на конструкции ступенчатого валика. Выбор поверхно-

стей, которые должны ограничить кусок материала, и придание ему требуемой

формы еще не означает, что валик будет правильно выполнять свое служебное

назначение в машине.

Поверхности, относительно которых определяется положение других по-

верхностей, принято называть базирующими или, короче, базами.

Следовательно, при разработке конструктивных форм детали вначале

необходимо создать поверхности, принимаемые за ее базы, тогда все остальные поверхности должны занять относительно их положение, требуемое служебным

назначением детали в машине.

Деталь является пространственным телом, поэтому, у нее должно быть в

общем случае, как это следует из теоретической механики, три базирующие по-

верхности, представляющие собой систему координат. Относительно этих ко-

ординатных плоскостей определяется положение всех остальных поверхностей,

образующих конструктивные формы детали.

Таким образом, каждая деталь должна иметь свои системы координат.

Как правило, в качестве координатных плоскостей обычно используются по-

верхности основных баз и их оси. Относительно этих координатных плоскостей

определяется положение всех остальных поверхностей детали, при помощи ко-

торых создаются ее конструктивные формы (вспомогательные базы, исполни-

тельные и свободные поверхности).

Из изложенного следует, что создание конструктивных форм деталей

следует разрабатывать, учитывая из их служебное назначение и требования

технологии их наиболее экономичного изготовления и монтажа.

В соответствии с этим под деталью следует понимать необходимое

количество выбранного материала, ограниченного рядом поверхностей или их

сочетаний, расположенных одни относительно других (выбранных за базы), ис-

ходя из служебного назначения детали в машине и наиболее экономичной тех-

нологии изготовления и монтажа.

Построение машины осуществляется путем соединения составляющих ее

деталей. Базирующая деталь машины должна соединять и обеспечивать тре-

буемые служебным назначением машины относительные положения (расстоя-

ния и повороты) всех составляющих машину сборочных единиц и деталей.

Соединение деталей и сборочных единиц осуществляется путем приведе-

ния в соприкосновение поверхностей основных баз присоединяемой сборочной

единицы или детали с вспомогательными базами детали, к которой они присое-

диняются (базирующей). Следовательно, поверхности основных баз присоеди-

няемой детали и вспомогательных баз присоединяемой детали и вспомогатель-

ных баз базирующей детали, к которой они присоединяются, являются нега-

Это очень важное обстоятельство, играющее большую роль при разра-

ботке конструктивных форм деталей, разработке технологии их изготовления и

конструирования приспособлений.

Необходимость в правильных геометрических формах поверхностей де-

талей появляется тогда, когда детали оставляется хотя бы одна степень свободы

для выполнения служебного назначения в машине.

В подобных случаях между поверхностями основных баз такой детали и

вспомогательных баз детали, к которой они присоединяются, возникает трение,

порождающее износ сопряженных поверхностей. Износ вызывает, в свою оче-

редь, изменение размеров и положения поверхностей основных и вспомога-

тельных баз сопрягаемых деталей, а, следовательно, изменение расстояний и

поворотов этих поверхностей (положения), а тем самым и относительного по-

ложения и движения деталей. В конечном итоге машина или ее механизмы не

смогут выполнять экономично, а иногда и физически свое служебное назначе-

ние. Поэтому в дополнение к необходимости получения поверхностей деталей

правильной геометрической формы добавляется требование обеспечения тре-

буемой степени их шероховатости и качества поверхностного слоя материала.

Одной из задач технологии машиностроения является экономичное полу-

чение деталей, имеющих требуемую точность размеров, поворота, геометриче-

ской формы поверхностей, требуемую их шероховатость и качество поверхно-

стного слоя материала. Для этого исполнительные поверхности основных и

вспомогательных баз деталей, как правило, подвергают обработке.

Качество машины. Для того чтобы машина экономично выполняла свое

служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством.

Под качеством машины понимается совокупность ее свойств, опреде-

ляющих соответствие ее служебному назначению и отличающих машину от

Качество каждой машины характеризуется рядом методически правиль-

но отработанных показателей, на каждый из которых должна быть установлена

количественная величина с допуском на ее отклонения, оправдываемые эконо-

мичностью выполнения машиной ее служебного назначения.

Система качественных показателей с установленными на них количест-

венными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины,

получила название технических условий и норм точности на приемку готовой

К основным показателям качества машины относятся: стабильность вы-

полнения машиной ее служебного назначения; качество выпускаемой машиной

продукции, долговечность физическая, т. е. способность сохранять первона-

чальное качество во времени; долговечность моральная, или способность эко-

номично выполнять служебное назначение во времени; производительность,

безопасность работы; удобство и простота обслуживания управления; уровень

шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации

и т. д. Основные технические характеристики и качественные показатели неко-

торых машин и составляющих их частей, выпускаемых в больших количествах,

стандартизованы.

Точность обработки. Под точностью обработки понимают степень со-

ответствия обработанной детали техническим требованиям чертежа в отноше-

нии точности размеров, формы и расположения поверхностей. Все детали, у ко-

торых отклонения показателей точности лежат в пределах, установленных до-

пусков, пригодны для работы.

В единичном и мелкосерийном производстве точность деталей получают

методом пробных рабочих ходов, т. е. последовательным снятием слоя припус-

ка, сопровождаемым соответствующими измерениями. В условиях мелкосе-

рийного и среднесерийного производства применяют обработку с настройкой

станка по первой пробной детали партии или по эталонной детали. В круп-

носерийном и массовом производствах точность детали обеспечивают методом

автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках-

автоматах, полуавтоматах или автоматических линиях.

В условиях автоматизированного производства в станок встраивают на-

ладчики, представляющий собой измерительное и регулировочное устройство,

которое в случае выхода размера обрабатываемой поверхности за пределы поля

допуска автоматически вносит поправку в систему «станок-приспособление –

инструмент-заготовка» (технологическая система) и подналаживают ее на за-

данный размер.

На станках, выполняющих обработку за несколько рабочих ходов (на-

пример, на круглошлифовальных), применяют устройства активного контроля,

которые измеряют размер детали в процессе обработки. При достижении за-

данного размера устройства автоматически отключают подачу инструмента.

Применение этих устройств повышает точность и производительность обра-

ботки путем уменьшения времени на вспомогательные операции. Эта цель дос-

тигается также путем оснащения металлорежущих станков системами адаптив-

ного управления процессом обработки. Система состоит из датчиков получения

информации о ходе обработки и регулирующих устройств, вносящих в нее по-

На точность обработки влияют: погрешности станка и его износ; по-

грешность изготовления инструментов, приспособлений и их износ; погреш-

ность установки заготовки на станке; погрешности, возникающие при установ-

ке инструментов и их настройке на заданный размер; деформации технологиче-

ской системы, возникающие под действием сил резания; температурные де-

формации технологической системы; деформация заготовки под действием

собственной массы, сил зажима и перераспределения внутренних напряжений;

погрешности измерения, которые обусловлены неточностью средств измере-

ния, их износом и деформациями и др. Эти факторы непрерывно изменяются в

процессе обработки, вследствие чего появляются погрешности обработки.

Собственная точность станков (в ненагруженном состоянии) регламенти-

рована стандартом для всех типов станков. При эксплуатации происходит из-

нашивание станка, в результате чего собственная точность его снижается.

Износ режущего инструмента влияет на точность обработки в партии за-

готовок при одной настройке станка (например, при растачивании отверстий

износ резца приводит к появлению конусообразности).

Погрешности, допущенные при изготовлении и износе приспособления,

приводят к неправильной установке заготовки и являются причинами появле-

ния погрешностей обработки. В процессе обработки под действием сил резания

и создаваемых ими моментов элементы технологической системы изменяют

относительное пространственное положение из-за наличия стыков и зазоров в

парах сопрягаемых деталей и собственных деформаций деталей.

В результате возникают погрешности обработки. Упругая деформация

технологической системы зависит от силы резания и жесткости этой системы.

Жесткостью J технологической системы называют отношение приращения

нагрузки ∆Р к вызванному им приращению ∆У мм, упругого обжатия: J =∆Р/∆У

Применительно к станку под жесткостью понимают его способность со-

противляться появлению упругих обжатий под действием сил резания. Как

правило, жесткость станка определяет экспериментальным путем.

Процесс резания сопровождается выделением теплоты. В результате из-

меняется температурный режим технологической системы, что приводит к до-

полнительным, пространственным перемещениям элементов станка вследствие

изменения линейных размеров деталей и появлению погрешностей обработки.

Заготовки, имеющие малую жесткость (L/D>10, где L – длина заготовки; D – ее

диаметр), под действием сил резания и их моментов деформируются. Напри-

мер, длинный вал небольшого диаметра при обработке на токарном станке в

центрах прогибается. В результате диаметр на концах вала получают меньше,

чем в середине, т. е. возникает бочкообразность.

В отливках и кованых заготовках в результате неравномерного остывания

возникают внутренние напряжения. При резании вследствие снятия верхних

слоев материала заготовки происходят перераспределение внутренних напря-

жений и ее деформация. Для уменьшения напряжений отливки подвергают ес-

тественному или искусственному старению. Внутренние напряжения появля-

ются в заготовке при термической обработке, холодной правке и сварке.

Под достижимой точностью понимают точность, которая может быть

обеспечена при обработке заготовки рабочим высокой квалификации на станке,

находящемся в нормальном состоянии, при максимально возможных затратах

труда и времени на обработку.

Экономическая точность – такая точность, для обеспечения которой за-

траты при данном способе обработки будут меньше, чем при использовании

другого способа обработки той же поверхности.

Точность деталей. Точность деталей – это степень приближения формы

детали к геометрически правильному ее прототипу. За меру точности детали

принимают значения допусков и отклонений от теоретических значений пока-

зателей точности, которыми она характеризуется.

Стандартами, введенными в действие в качестве государственных стан-

дартов, а также ГОСТ 2.308-79, ГОСТ 24642-81, ГОСТ 24643-81 установлены

следующие показатели точности: 1) точность размеров, т. е. расстояний между

различными элементами деталей и сборочных единиц; 2) отклонение формы, т.

е. отклонение (допуск) формы реальной поверхности или реального профиля от

формы номинальной поверхности или номинального профиля; 3) отклонение

расположения поверхностей и осей детали, т. е. отклонение (допуск) реального

расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

Шероховатость поверхности не входит в отклонение формы. Иногда до-

пускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхно-

сти. Волнистость включается в отклонение формы. В обоснованных случаях

допускается нормировать отдельно волнистость поверхности или часть откло-

нения формы без учета волнистости.

Точность размеров детали характеризуется допуском Т, который определяют как разность двух предельных (наибольшего и наименьшего) допустимых

размеров. Величина допуска Т зависит от размера квалитета. Например, размер,

выполняемый по 7-му квалитету, более точный, чем такой же размер, выпол-

ненный по 8-му или 10-му квалитету.

Точность размеров на чертежах проставляют условными обозначениями

поля допуска (40Н7; 50К5) или предельных отклонений в миллиметрах, или ус-

ловными обозначениями полей допусков и отклонений.

Точность размеров грубее 13-го квалитета оговаривают в технических

требованиях, где указывают, по какому квалитету их следует выполнять. На-

пример, «неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов

Точность формы характеризуется допуском Т или отклонениями от за-

данной геометрической формы. Стандарт рассматривает допуски и отклонения

двух форм поверхностей; цилиндрических и плоских. Количественно отклоне-

ние формы оценивают наибольшим расстоянием от точек реальной поверхно-

сти (профиля) до прилегающей поверхности (профилю).

Допуск формы – наибольшее допустимое значение отклонения формы.

Отклонения формы отсчитывают по нормали от прилегающих прямых, плос-

костей, поверхностей и профиля.

Отклонение от плоскостности – наибольшее расстояние от точек реаль-

ной поверхности до прилегающей плоскости в пределах нормируемого участ-

ка. Частными видами отклонений от плоскости являются выпуклость и вогну-

Отклонение формы цилиндрических поверхностей характеризуются до-

пуском цилиндричности, который включает отклонение от круглости попереч-

ных сечений и профиля продольного сечения. Частными видами отклонений от

округлости являются овальность и огранка. Отклонения профиля в продольном

сечении характеризуются допуском прямолинейности образующих и разделя-

ются на конусообразность, бочкообразность и седлообразность.

Точность расположения осей характеризуется отклонениями расположе-

ния. При оценке отклонений расположения отклонения формы рассматривае-

мых и базовых элементов исключают из рассмотрения. При этом реальные по-

верхности (профили) заменяют прилегающими, а за оси плоскости симметрии и

центры реальных поверхностей или профилей принимают оси, плоскости сим-

метрии и центры прилегающих элементов.

Отклонение от параллельности плоскостей – разность наибольшего и рас-

стояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.

Отклонение от параллельности осей (или прямых) в пространстве –

геометрическая сумма отклонений от параллельности проекций осей (пря-

мых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей

является общей плоскостью осей.

Отклонение от перпендикулярности плоскостей – отклонение угла между

плоскостями от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах на длине

нормируемого участка.

Отклонение от соосности относительно общей оси – наибольшее рас-

стояние (∆1,∆2,...) между осью рассматриваемой поверхности вращения и об-

щей осью двух или нескольких поверхностей вращения на длине нормируемого

участка. Кроме термина «отклонение от соосности», в отдельных случаях мо-

жет применяться понятие отклонения от концентричности ∆ – расстояние в за-

данной плоскости между центрами профилей (линий), имеющих номинальную

форму окружности. Допуск концентричности Т определяется в диаметральном

и радиусном выражениях.

Отклонение от симметричности относительно базового элемента – это

наибольшее расстояние ∆ между плоскостью симметрии (осью) рас-

сматриваемого элемента (или элементов) и плоскостью симметрии базового

элемента в пределах нормируемого участка. Этот допуск определяется в диа-

метральном и радиусном выражениях. Отклонение от симметричности относи-

тельно базовой оси определяется в плоскости, проходящей через базовую ось

перпендикулярно к плоскости симметрии.

Позиционное отклонение – наибольшее расстояние ∆ между реальным

расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его но-

минальным расположением в пределах нормируемого участка. Позиционный

допуск определяется в диаметральном и радиусном выражениях.

Отклонения от пересечения осей – наименьшее расстояние ∆ между ося-

ми, номинально пересекающимися.

Радиальное биение – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний

от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении

плоскостью, перпендикулярно к базовой оси. Радиальное биение является ре-

зультатом совместного проявления отклонений от круглости профиля рассмат-

риваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой оси. Оно не

включает в себя отклонение формы и расположения образующей поверхности

вращения.

Торцовое биение – разность ∆ наибольшего и наименьшего расстояний от

точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости, пер-

пендикулярной к базовой оси.

Допуски формы и расположения указывают на чертежах согласно ГОСТ

2.308–79. Вид допуска формы или расположения должен быть обозначен на

чертеже знаком. Для допусков расположения и суммарных допусков формы и

расположения дополнительно указывают базы, относительно которых задается

допуск, и оговаривают зависимые допуски расположения или формы. Знак и

значение допуска или обозначение базы вписывают в рамку допуска, разделен-

ную на два или три поля, в следующем порядке (слева направо): знак допуска,

значение допуска в миллиметрах, буквенное обозначение базы (баз).

Рамки допуска вычерчивают сплошными тонкими линиями или линиями

одинаковой толщины с цифрами. Высота цифр и букв, вписываемых в рамки,

должна быть равна размеру шрифта размерных чисел. Допуски формы и распо-

ложения поверхностей выполняют предпочтительно в горизонтальном положе-

нии, при необходимости рамку располагают вертикально так, чтобы данные на-

ходились с правой стороны чертежа.

Линией, оканчивающейся стрелкой, рамку допуска соединяют с контур-

ной или выносной линией, продолжающей контурную линию элемента, огра-

ниченного допуском. Соединительная линия должна быть прямой или ломаной

а ее конец, оканчивающийся стрелкой, должен быть обращен к контурной (вы-

носной) линии элемента, ограниченного допуском в направлении измерения

отклонения.

В случаях, когда это оправдано удобствами выполнения чертежа, допус-

кается: начинать соединительную линию от второй (задней) части рамки до-

пуска; заканчивать соединительную линию стрелкой на выносной линии, про-

должающей контурную линию элемента, и со стороны материала детали.

Если допуск относится к поверхности или ее профилю (линии), а не к оси

элемента, то стрелку располагают на достаточном расстоянии: от конца раз-

мерной линии. Если допуск относится к оси или плоскости симметрии опреде-

ленного элемента, то конец соединительной линии должен совпадать с продол-

жением размерной линии соответствующего размера. При недостатке места на

чертеже стрелку размерной линии можно заменить стрелкой выносной линии.

Если размер элемента уже указан один раз на других размерных линиях

данного элемента, используемых для обозначения допуска формы или распо-

ложения, то он не указывается. Размерную линию без размера следует рассмат-

ривать как составную часть этого обозначения. Если допуск относится к боко-

вой поверхности резьбы, то рамку допуска соединяют. Если допуск относится к

оси резьбы, то рамку допуска соединяют с размерной линией. Если допуск от-

носится к общей оси или плоскости симметрии и из чертежа ясно, для каких

элементов данная ось (плоскость) является общей, то соединительную линию

проводят к общей оси.

Величина допуска действительна для всей поверхности или длины эле-

мента. Если допуск должен быть отнесен к определенной ограниченной длине,

которая может находиться в любом месте ограниченного допуском элемента, то

длину нормируемого участка в миллиметрах вписывают после значения допус-

ка и отделяют от него наклонной линией.

Если допуск задан таким образом на плоскости, данный нормируемый

участок действителен для произвольного расположения и направления на по-

верхности. Если необходимо задать допуск по всему элементу и одновременно

задать допуск на определенном участке, то второй допуск указывают под пер-

вым в объединенной рамке допуска.

Если допуск должен относиться к нормируемому участку, располо-

женному в определенном месте элемента, то нормируемый участок обозначают

и штрихпунктирной линией, ограничив ее размерами. Дополнительные данные

пишут над или под рамкой допуска.

Если необходимо для одного элемента задать два разных вида допуска

объединяют и располагают их в рамке допуска. Если для поверхности надо од-

новременно указать обозначение допуска формы или расположения и буквен-

ное обозначение поверхности, используемое для нормирования другого допус-

ка, то рамки с обоими обозначениями располагают рядом на одной соединительной линии.

Повторяющиеся одинаковые или разные виды допусков обозначаем од-

ним и тем же символом, имеющие одни и те же значения и относящиеся к од-

ним и тем же базам указывают один раз в рамке, от которой отходит одна со-

единительная линия, разветвляемая затем ко всем нормируемым элементам.

Базы обозначают зачерненным треугольником, который линией сое-

диняют с рамкой допуска. Треугольник, обозначающий базу, должен быть рав-

носторонним с высотой, равной размеру шрифта размерных чисел. Если тре-

угольник нельзя простым и наглядным способом соединить с рамкой допуска,

то базу обозначают прописной буквой в рамке и эту букву вписывают в третье

поле рамки допуска.

Если базой является поверхность или прямая этой поверхности, а не ось

элемента, то треугольник должен располагаться на достаточном расстоянии от

конца размерной линии. Если базой является ось или плоскость симметрии, то

треугольник располагают в конце размерной линии соответствующего размера

(диаметра, ширины) элемента, при этом треугольник может заменить размер-

ную стрелку.

Если базой является общая ось или плоскость симметрии и из чертежа

ясно, для каких элементов данная ось (плоскость) является общей, то треуголь-

ник располагают на общей оси. Если базой является только часть или опреде-

ленное место элемента, то ее расположение ограничивают размерами.

Если два или несколько элементов образует общую базу и их после-

довательность не имеет значения (например, они имеют общую ось или плос-

кость симметрии), то каждый элемент обозначают самостоятельно и обе (все)

буквы вписывают подряд в третье поле рамки допуска. Если назначают допуск

расположения для двух одинаковых элементов, и нет необходимости или воз-

можности (у симметричной детали) различать элементы и выбрать один за базу,

то вместо зачерненного треугольника используют стрелку.

Таким образом, необходимо следующее:

1) измерение точности детали должно начинаться с измерения микро-

неровностей, затем должны измеряться микронеровности, отклонения от тре-

буемого поворота и, наконец, точность расстояния или размера (если не пред-

принимать особых мер для исключения влияния соответствующих отклоне-

2) допуски на расстояния и размеры поверхностей детали должны быть

больше допусков на величину отклонений от требуемого поворота поверхно-

стей, которые, в свою очередь, должны быть больше допусков на микрогеомет-

рические отклонения, а последние больше допусков на – микрогеометрические

отклонения, зависящие от назначаемого класса шероховатости поверхностей.

Лекция 3. Рабочая документация технологического процесса

Согласно ГОСТ 3.1102–81 Единой системы технологической документа-

ции (ЕСТД) «Комплектность документов в зависимости от типа производства»

документы, необходимые для описания технологических процессов, подбирают

в зависимости от типа производства. Кроме вышеперечисленных видов тех-

нологических процессов по организации (единичной и типовой), ГОСТ 14201–

83 установлено, что каждый вид технологического процесса по степени детали-

операционный.

Маршрутный технологический процесс – процесс, выполняемый по до-

кументации, в которой излагается содержание операций без указаний перехо-

дов и режимов обработки.

Операционный технологический процесс – процесс, выполняемый по до-

кументации, в которой излагается содержание операций с указанием переходов

и режимов обработки.

Маршрутно-операционный процесс– процесс, выполняемый по докумен-

тации, в которой излагается содержание отдельных операций без указаний пе-

реходов и режимов обработки.

Комплект форм документов общего назначения для технологического

процесса может содержать: маршрутную карту (МК); операционную карту

(ОК); карту эскизов (КЗ); ведомость деталей к типовому (групповому) техноло-

гическому процессу (операции) (ВТП, ВТО); сводную операционную карту

(СОК) и др.

Маршрутная карта (ГОСТ 3.1119–83) содержит описание технологиче-

ского процесса изготовления и контроля детали по всем операциям и техноло-

гической последовательности. В ней указывают соответствующие данные об

оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах.

В операционную карту вносят описание операции, расчлененной на пере-

ходы, с указанием оборудования, оснастки и режимов обработки. ОК применя-

ют в серийном и массовом производстве. К комплекту ОК на все операции тех-

нологического процесса прилагают маршрутную карту. При проектировании

операций для станков с ЧПУ составляют расчетно-технологическую карту, в

которую заносят необходимые данные о траектории движения инструмента и

режимах обработки. На основе этой карты разрабатывают управляющую про-

грамму станком.

МК и ОК составляют на основе данных чертежей, производственной про-

граммы, спецификации, описания конструкций, технических условий и сле-

дующих руководящих и нормативных материалов: паспорта металлорежущих

станков; каталогов станков, режущих и вспомогательных инструментов, альбо-

мов нормальных приспособлений; руководящих материалов по режимам реза-

ния; нормативов подготовительно-заключительного и вспомогательного

МК имеет определенную форму. В ее верхнюю часть заносят данные об

изготовляемой детали и заготовке, в нижнюю – номер, наименование и содер-

жание операций, а также необходимые для выполнения операций коды, наиме-

нования и данные станков, приспособлений, режущих и измерительных инст-

рументов, указывают штучное время, число рабочих и подготовительно-

заключительное время. На основании технологических карт осуществляют

дальнейшее расчеты, связанные с проектированием технологического процесса:

качество требуемого оборудования, численность рабочих и размер заработной

платы и т. д. К технологической документации относятся рабочие чертежи сбо-

рочных единиц и деталей, приспособлений, режущего и измерительного инст-

румента и т.д.

Карты эскизов и схем наладок содержат графическую иллюстрацию тех-

нологического процесса, На каждую операцию вычерчивают эскиз. Эскизы вы-

полняют по определенным правилам: деталь на эскизах вычерчивают в поло-

жении обработки на станке. При многопозиционной обработке эскиз выполня-

ют для каждой позиции отдельно. Обрабатываемые на операции (позиции)

поверхности указывают толстыми линиями, осевые поверхности – условными

обозначениями. На поверхности проставляют размеры и расстояния от баз с

допусками, а на базовых поверхностях показывают обозначения элементов по

ГОСТ 3.1107–81.

В схемах наладок показывают элементы конструкции установочных и

зажимных элементов во взаимосвязи с пространственными положениями заго-

товки и инструмента. Инструменты показывают в конечном положении обра-

ботки, а направления движения заготовки – стрелками в схемах револьверной

операции указывают позиции револьверной головки с инструментами. В них в

конце обработки приводят таблицы и другие надписи. На чертеже наладок и

карт эскизов указывают место крепления инструментов, наименование и номер

операции, модель станка. Для агрегатных станков указывают число головок де-

Выбор вида технологического процесса. Классификация деталей. Тех-

нологический процесс изготовления детали разрабатывался на основе имеюще-

гося типового или группового технологического процесса. Групповой техноло-

гический процесс разрабатывают как единичный на основе использования ра-

нее принятых решений, содержащихся в соответствующих единичных техноло-

гических процессах изготовления аналогичных деталей. Деталь относят к дей-

ствующему типовому, групповому или единичному технологическому процес-

су на основе ее ранее нормированного технологического кода.Этот код разра-

батывают на основе технологического классификатора.

Технологический классификатор деталей (ТКД) машиностроения прибо-

ростроения является логическим продолжением и дополнением классификатора

ЕСКД (классов 71-76), разработанного в качестве информационной части ГОСТ

2.201–80. Этот стандарт устанавливает структуру обозначения изделия и ос-

новного конструкторского документа. Четырехбуквенный код организации-

разработчика назначают по кодификации организаций-разработчиков или ука-

зывают код, выделенный для организованного присвоения обозначения (эти че-

тыре знака конструкторского кода при курсовом проектировании не назнача-

ются). Порядковый номер регистрации присваивают по классификационной ха-

рактеристик от 001 до 999 в пределах кода организации-разработчика или кода

для централизованного присвоения (в курсовых проектов назначается). Код классификационной характеристики присваивают изделию или документу по

классификатору ЕСКД. Классификатор ЕСКД позволяет: установить единую

государственную классификационную систему обозначения изделий и конструкторских документов для обеспечения единого порядка оформления, учета,

хранения и обращения этих документов; обеспечить возможность использовать

конструкторскую документации, разработанную другими организациями (без

ее переоформления); внедрить средства вычислительной техники в сферу про-

ектирования управления; применять коды деталей по классам совместно с тех-

нологическими при решении задач технологической подготовки производства с

использованием средств электронно-вычислительной техники (САПР, ГПС).

Классификатор ЕСКД включает 100 классов, из которых 51 класс пока

резерв, в котором могут быть размещены новые виды.

Классификатор ЕСКД состоит из следующих документов:

1. Введение.

2. Классы классификатора ЕСКД (49 классов; каждый класс издан

отдельной книгой).

3. Алфавитно-предметный указатель классов деталей (классы 71-76).

4. Термины, принятые в классах деталей (классы 71-76).

5. Иллюстрированный определитель деталей (классы 72-76).

Классы 71-76 охватывают детали всех отраслей промышленности основ-

ного и вспомогательного производства:

класс 71: детали – тела вращения типа колес, дисков, шкивов, блоков,

стержней втулок, стаканов, колонок, валов, осей, штоков, шпинделей и др.;

класс 72: детали – тела вращения с элементами зубчатого зацепления;

трубы, шланги, проволочки, разрезные секторы, сегменты; изогнутые из лис-

тов, полос и лент; аэродинамические; корпусные, опорные, емкостные; под-

шипников;

класс 73: детали – не тела вращения корпусные, опорные, емкостные;

класс 74: детали – не тела вращения: плоскостные; рычажные, грузовые,

тяговые, аэрогидродинамические; изогнутые из листов, полос и лент; профиль-

ные; трубы;

класс 75: детали - тела вращения и (или) не тела вращения, кулачковые,

карданные, с элементами зацепления, арматуры, санитарно-технические, раз-

ветвленные, пружинные, ручки, посуды, оптические, крепежные;

класс 76: детали технологической оснастки, инструмента.

Технологический классификатор деталей (ТКД) создает предпосылки для

решения ряда задач, направленных на снижение трудоемкости и сокращение

сроков технологической подготовки производства:

анализ номенклатуры деталей по их конструкторско-технологическим

характеристикам;

группирование деталей по конструкторско-технологическому подобию

для разработки типовых и групповых технологических процессов с использо-

ванием ЭВМ; 25

унификация и стандартизация деталей и технологических процессов, ра-

циональный выбор типов технологического оборудования;

тематический поиск и использование ранее разработанных типовых или

групповых технологических процессов; автоматизация проектирования деталей

и технологических процессов их изготовления.

ТКД представляет собой систематизированный свод наименований об-

щих признаков деталей, их составляющих частных признаков и их кодовых

обозначений в виде классификационных таблиц. Структура полного конструк-

торско-технологического кода детали состоит из обозначения детали и техно-

логического кода длиной четырнадцать знаков. Технологический код состоит

из двух частей: постоянная часть из шести знаков – кодовое обозначение клас-

сификационных группировок основных признаков; переменная часть из восьми

знаков – кодовое обозначение классификационных группировок признаков, ха-

рактеризующих вид детали по технологическому методу ее изготовления.

Глава 2. Конструкционные материалы, применяемые в машиностроении

и приборостроении

Лекция 4. Понятие о внутреннем строении металлов и сплавов

Металлы и их сплавы в твердом состоянии представляют собой кри-

сталлические тела, в которых атомы располагаются относительно друг друга в

определенном, геометрически правильном порядке, образуя кристаллическую

структуру. Такое закономерное, упорядоченное пространственное размещение

атомов называется кристаллической решеткой.

В кристаллической решетке можно выделить элемент объема, об-

разованный минимальным количеством атомов, многократное повторение ко-

торого в пространстве по трем непараллельным направлениям позволяет вос-

произвести весь кристалл. Такой элементарный объем, характеризующий осо-

бенности строения данного типа кристалла, называется элементарной ячейкой.

Для ее описания используют шесть величин: три ребра ячейки а, b, с и три угла

между ними α, β, γ. Эти величины называются параметрами элементарной

Поскольку атомы стремятся занять наименьший объем, существуют всего

14 типов кристаллических решеток, свойственных элементам периодической

системы. Наиболее распространенными среди металлов являются следующие

типы решеток:

– объемно-центрированная кубическая (ОЦК) – атомы расположены в вер-

шинах и в центре куба; такую решетку имеют Nа, V, Nb, Feα, К, Сг, W и другие

– гранецентрированная кубическая (ГЦК) – атомы расположены в вершинах

куба и в центре каждой грани; решетку такого типа имеют Рв, А1, Ni, Аg, Аu,

Сu, Со, Feγ и другие металлы;

– гексагональная плотно упакованная (ГПУ) – четырнадцать атомов распо-

ложены в вершинах и центре шестиугольных оснований призмы, а три – в

средней плоскости призмы; такую решетку имеют Мg, Ti, Rе, Zn, Hf, Ве, Са и

другие металлы (рис.1).

Рис. 1. Кристаллическое строение металлов: а – схема кристаллической решетки;

б – объемно-центрированная кубическая; в – гранецентрированная кубическая;

г – гексагональная плотно упакованная

Кристаллическую решетку характеризуют следующие основные парамет-

ры: период, координационное число, базис и коэффициент компактности.

Периодом решетки называется расстояние между двумя соседними па-

раллельными кристаллографическими плоскостями в элементарной ячейке ре-

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.

Введение

Совокупность методов и приемов изготовления машин, выработанных в течение длительного времени и используемых в определенной области производства, составляет технологию этой области. В связи с этим возникли понятия: технология литья, технология сварки, технология механической обработки и т.д. Все эти области производства относятся к технологии машиностроения, охватывающей все этапы процесса изготовления машиностроительной продукции.

В дисциплине «Технология машиностроения» комплексно изучаются вопросы взаимодействия станка, приспособления, режущего инструмента и обрабатываемой детали, пути построения наиболее рациональных технологических процессов обработки деталей машин, включая выбор оборудования и технологической оснастки, методы рационального построения технологических процессов сборки машин.

Учение о технологии машиностроения в своем развитии прошло в течение немногих лет путь от простой систематизации производственного опыта механической обработки деталей и сборки машин до создания научно обоснованных положений, разработанных на базе теоретических исследований, научно проведенных экспериментов и обобщения передового опыта машиностроительных заводов. Развитие технологии механической обработки и сборки и ее направленность определяются стоящими перед машиностроительной промышленностью задачами совершенствования технологических процессов, изыскания и изучения новых методов производства, дальнейшего развития и внедрения комплексной механизации и автоматизации производственных процессов на базе достижений науки и техники, обеспечивающих наиболее высокую производительность труда при надлежащем качестве и наименьшей себестоимости выпускаемой продукции.

1. Производственный и технологический процессы

Под производственным процессом понимают совокупность всех действий людей и орудий труда, осуществляемых на предприятии для получения из материалов и полуфабрикатов готовых изделий.

В производственный процесс входят не только основные, 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 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 должен проектироваться и выполняться таким образом, чтобы посредством наиболее рациональных и экономичных способов обработки удовлетворялись требования к деталям (точность обработки, шероховатость поверхности, взаимное расположение осей и поверхностей, правильность контуров и т.д.), обеспечивающие правильную работу собранной машины.

2. Структура технологического процесса

В целях обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки заготовки составляется план обработки с указанием, какие поверхности надо обработать, в каком порядке и какими способами.

В связи с этим весь процесс механической обработки расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, позиции, переходы, ходы, приемы.

Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все последовательные действия рабочего (или группы рабочих) и станка по обработке заготовки (одной или нескольких одновременно).

Например, обтачивание вала, выполняемое последовательно сначала на одном конце, а потом после поворота, т.е. перестановки вала в центрах, без снятия его со станка, – на другом конце, является одной операцией.

Если же все заготовки данной партии обтачиваются сначала на одном конце, а потом на другом, то это составит две операции.

Установом называют часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной единицы.

Например, обтачивание вала при закреплении в центрах – первый установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для обработки другого конца – второй установ. При каждом повороте детали на какой-либо угол создается новый установ.

Установленная и закрепленная заготовка может изменять свое положение на станке относительно его рабочих органов под воздействием перемещающих или поворотных устройств, занимая новую позицию.

Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении.

Например, при обработке на многошпиндельных полуавтоматах и автоматах деталь при одном ее закреплении занимает различные положения относительно станка путем вращения стола (или барабана), последовательно подводящего деталь к разным инструментам.

Операция разделяется на переходы – технологические и вспомогательные.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой, или режима работы станка.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действия человека и или оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т.д.

Изменение только одного из перечисленных элементов (обрабатываемой поверхности, инструмента или режима резания) определяет новый переход.

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Под рабочим ходом понимают часть технологического перехода, охватывающую все действия, связанные со снятием одного слоя материала при неизменности инструмента, поверхности обработки и режима работы станка.

На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом понимают непрерывную работу инструмента, например на токарном станке снятие резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном станке – снятие одного слоя металла по всей поверхности. Если слой материала не снимается, а подвергается пластической деформации (например, при образовании рифлений или при обкатывании поверхности гладким роликом с целью ее уплотнения), также применяют понятие рабочего хода, как и при снятии стружки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении технологической операции, расчленяются на отдельные приемы.

Под приемом понимают законченное действие рабочего, обычно приемами являются вспомогательные действия, например постановка или снятие детали, пуск станка, переключение скорости или подачи и т.п. Понятие прием используется при техническом нормировании операции.

В план механической обработки включают также промежуточные работы – контрольные, слесарные и др., необходимые для дальнейшей обработки, например спайка, сборка двух деталей, запрессовка сопрягаемых деталей, термическая обработка и т.д. Окончательные операции для других видов работ, выполняемых после механической обработки, вносятся в план соответствующих видов обработки.

Производственная структура предприятия с технологической специализацией

3. Трудоемкость технологической операции

Время и затраты на выполнение операций являются важнейшими критериями характеризующими ее эффективность в условиях заданной программы выпуска изделий. Программа выпуска изделий – это установленный для данного предприятия перечень изготовляемых изделий с указанием объема выпуска по каждому наименованию за планируемый период времени.

Объем выпуска это количество изделий, определенных наименований, типа размеров и исполнений, изготавливаемых в течение планируемого периода времени. Объем выпуска в значительной степени определяют принципы построения технологического процесса. Расчетный, максимально возможный в определенных условиях объем выпуска изделий за единицу времени называют производственной мощностью.

При заданном объеме выпуска, изделия изготавливают партиями. Это количество штук деталей или комплекта изделий одновременно запущенных в производство. Производственную партию или ее часть, поступившую на рабочее место для выполнения технологической операции, называют операционной партией.

Серия – это общее количество изделий, подлежащее изготовлению по неизменным чертежам.

Для выполнения каждой операции рабочий затрачивает определенное количество труда. Трудоемкость операции – это количество времени затраченное рабочим требуемой квалификации при нормальной интенсивности труда и условиях на выполнение данной работы. Единицы измерения – человеко/час.

4. Норма времени

Правильное нормирование затраты рабочего времени на обработку деталей, сборку и изготовление всей машины имеет большое значение для производства.

Норма времени – время, отведенное на производство единицы продукции или выполнение определенной работы (в часах, минутах, секундах).

Норму времени определяют на основе технического расчета и анализа, исходя из условий возможно более полного использования технических возможностей оборудования и инструмента в соответствии с требованиями к обработке данной детали или сборке изделия.

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.