Тольяттинский государственный университет

Кафедра «ОТМП»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

(курс лекций дисциплины)

заочной формы обучения ст. направления «Технология машиностроения»

Тольятти 2010

1. ПРЕДМЕТ «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ». ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Предмет «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ»

Слово «технология» имеет греческое происхождение и состоит из двух слов: «techne»- мастерство, умение и «logos» - учение. Таким образом, дословно, «технология» -это учение о мастерстве.

Как отрасль техники технология -это совокупность приемов и спо­собов получения, обработки или переработки сырья, материалов, заготовок или изделий.

Технологию рассматривают применительно к конкретной отрасли производства, например, технология машиностроения, технология двигателестроения, технология строительства, технология автострое­ния, технология горных работ, технология приборостроения и т.д.

Технология машиностроения -это совокупность приемов и способов механической обработки и сборки изделий в машиностроении.

Главнейшей задачей технологии машиностроения является изучение закономерностей построения технологических процессов, которые обеспе­чивали бы заданную производительность, точность и качество обработки и сборки.

Различают следующие этапы подготовки к производству:

ЭТАП I.Конструкторская подготовка производства.

При его выполнении отвечают на вопрос:

Что делать? (конструкция детали, узла и т.п., ее назначение, материал, термообработка и т.д.).

Первый этап выполняется конструкторами, которые при необходи­мости привлекают к работе технологов, экономистов, дизайнеров и т.д.

Цель первого этапа -создание конструкторской документации, необ­ходимой для изготовления изделия.

ЭТАП II.Технологическая подготовка производства.

При его выполнении отвечают на вопросы:

Из чего делать? (способ получения заготовки, ее конструкция).

Как делать? (технология).

На чем делать? (оборудование).

Чем делать? (инструмент).

Где делать? (организация производства).

Второй этап выполняется технологами.

Цель второго этапа -анализ конструкции изделия на технологичность и разработка технологического процесса его изготовления.

1.2. Основные понятия и определения

Изделием называется единица промышленной продукции в конечной стадии для данного производства. Исчисляется в штуках.

В зависимости от назначения различают изделия основного и вспо­могательного производств.

В основном производстве изготавливаются изделия, предназначен­ные для реализации другим потребителям.

Во вспомогательном производстве изготавливаются изделия, предназначенные только для внутреннего потребления.

Обычно изделия состоят из деталей.

Деталь - это изделие, или его часть, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций.

Заготовка - это предмет производства, из которого путем изменения формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изго­тавливают деталь.

Исходная заготовка - это заготовка перед первой технологической операцией механической обработки.

Различают следующие основные виды механической обработки:

1. Обработка резанием (происходит снятие стружки).

2. Обработка давлением (без снятия стружки).

3. Термическая обработка (изменение структуры и свойств заготовки с ис­пользованием теплового воздействия).

4. Электрофизическая обработка (изменение размеров и свойств заготовки с использованием непосредственно электрического тока).

5. Лучевая обработка (изменение размеров и свойств заготовки с использо­ванием энергии излучения).

Для превращения исходного материала в готовое изделие необходи­мо выполнить различные действия. Например, получить заготовку, провес­ти механическую и термическую обработку, провести контроль качества и размеров, осуществить транспортировку заготовок от одного рабочего места к дру­гому, организовать подачу электричества, сжатого воздуха, воды и т.д. Все это части производственного процесса.

Производственный процесс -совокупность всех действий, необходи­мых для превращения исходного материала в готовое изделие.

Производственный процесс изготовления машины состоит из техно­логических процессов различных видов работ: технологический процесс механической обработки, технологический процесс сборки, технологиче­ский процесс термообработки и т.д.

Технологический процесс механической обработки -это совокуп­ность действий по изменению размеров, формы и свойств заготовки.

Технологический процесс состоит из технологических операций.

Технологическая операция -это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Рабочее место -это часть площади цеха, на которой размещено обо­рудование, оснастка и инструмент для выполнения одной технологической операции.

В операции обработки резанием включаются все действия рабочего, связанные с управлением станком, все автоматические движения механиз­мов станка, все вспомогательные действия по установке, закреплению и снятию заготовок со станка и т.п.

Технологические операции являются основным элементом произ­водственного планирования.

Операциям присваивается порядковый номер (005, 010, 015и т.д.) и дается наименование в зависимости от применяемого оборудования (токарно-револьверная, сверлильная, фрезерная и т.п.)

Для выполнения технологического процесса необходимы средства производства. Они включают: технологическое оборудование, технологи­ческую оснастку и режущий инструмент.

Технологическое оборудование - это средства производства, необхо­димые для выполнения операций по обработке заготовок (металлорежущие станки, прессы, термические печи и т.д.).

Технологическая оснастка - это вспомогательные устройства, добав­ляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенных операций (приспособления для закрепления заготовки и режущего инстру­мента, контрольные приспособления и т.д.).

Режущие инструменты - это орудия производства, используемые для осуществления процесса обработки заготовок на станках.

Режущие инструменты можно разделить на две группы:

1. Лезвийные инструменты, имеющие четко выраженную режущую кромку (токарные и строгальные резцы, сверла, метчики, развертки, протяжки и т.д.).

2. Абразивные инструменты, у которых форма режущих зерен имеет случайный характер (шлифовальные круги, хонинговальные бруски, полирующий ин­струмент и т.д.).

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.

Введение
1.Машина как объект производства
2 Производственный процесс и его структура
3 Технологический процесс и его структура
4 Типы производства и их характеристика
Заключение
Список использованных источников

Введение

В основе производственного процесса лежит технологический процесс. Он включает в себя все операции обработки, связанные непосредственно с изменением формы, размеров и свойств изготовляемого изделия, выполняемые а определенной последовательности. Различают такие технологические процессы: обработка давлением, механическая обработка, термическая обработка, сборка и многие другие. На заводе технологические процессы и технологическую документацию разрабатывает отдел главного технолога. Правильно разработанные технологические процессы обеспечивают выполнение всех операций по изготовлению промышленной продукции с минимальными затратами материалов, труда и энергии.

Виды производств. Для этого типа производства характерно применение универсального оборудования, на котором обрабатываются разнообразные по форме и величине детали, универсальные приспособления и измерительный инструмент, значительное количество ручных работ, использование высококвалифицированных рабочих. Себестоимость деталей на таких заводах значительно выше, чем на заводах с иным характером производства, а производительность труда намного ниже. Типичными представителями такого типа производства являются заводы тяжелого машиностроения, турбинные, судостроительные, химического машиностроения и др. Кроме того, на современных машиностроительных заводах с массовым и серийным характером производства имеются экспериментальные цеха, где создаются новые образцы машин в одном или нескольких экземплярах, что характерно для индивидуального производства.

Серийное производство характеризуется выпуском определенных партий (серий) одинаковых изделий, которые повторяются через определенные промежутки времени, применением высокопроизводительного специального оборудования, приспособлений, оснастки и инструмента. В зависимости от размера партии (серии) выпускаемых изделий различают три типа серийного производства: крупносерийное, которое по своему характеру приближается к массовому, среднесерийное и мелкосерийное. Типичными представителями заводов серийного производства являются тепловозостроительные, станкостроительные и др. Массовое производство характеризуется выпуском большого количества одинаковых изделий (машин) на протяжении длительного времени, узкой специализацией рабочих мест, применением высокопроизводительного специального оборудования (автоматических линий, станков-автоматов и полуавтоматов, агрегатных станков), а также специальных оснастки, приспособлений и инструментов, широкой взаимозаменяемостью деталей.

К заводам этого типа относятся автомобиле- и тракторостроительные, завод поршней и др. Принципы поточного производства. В машиностроении различают две формы организации производства: поточное и непоточное. Характерной особенностью поточного производства является закрепление за рабочими местами выполнения определенных операций, расположение рабочих мест в технологической последовательности выполнения операций обработки. При этом до минимума сокращается время на передачу детали с одного рабочего места к другому. Поточная форма организации производства свойственна заводам серийного и массового производства. Пели за рабочими местами операции не закреплены и оборудование установлено независимо от технологической последовательности обработки, то это является характерными чертами непоточного производства.

Элементы технологического процесса

Всякий технологический процесс состоит из отдельных элементов. Такими элементами являются: операция, установка, позиция, переход, проход, рабочий прием. Под технологической операцией понимают часть технологического процесса обработки заготовки, выполняемую на одном рабочем месте (станке) одним инструментом (резцом, напильником и т. п.) одним или несколькими рабочими. В зависимости от объема выполняемой работы операции могут быть простыми и сложными. Сложную операцию можно разбить на отдельные составные части, называемые установками.

Таким образом, установка - это часть операции, которая выполняется на станке (рабочем месте) при неизменном креплении заготовки. Позиция представляет собой часть операции, которая выполняется при одном неизменном положении заготовки относительно инструмента (не считая перемещении, связанных с рабочими движениями заготовки или инструмента). Часть операции по обработке одной или одновременно нескольких поверхностей заготовки, которая выполняется при неизменных режиме станка и инструменте (или нескольких инструментах), называется переходом. Проходом называется часть перехода, при котором снимается один слой металла или другого материала. Рабочим приемом называется законченное действие рабочего при выполнении операции (закрепление или снятие заготовки, режущего инструмента и т. п.).

Многопозиционная обработка. Высокой производительности труда на машиностроительных заводах при механической обработке достигают благодаря широкому внедрению прогрессивных технологических процессов, применения специального высокопроизводительного оборудования, приспособлений и инструмента. В зависимости от тина производства и имеющегося оборудования обработку деталей можно выполнять двумя различными методами: на небольшом количестве различных станков и на сравнительно большом количестве станков, каждый из которых выполняет только одну определенную операцию. Обработка деталей по первому методу получила название метода концентрированных (укрупненных) операций, а по второму - метода дифференцированных (расчлененных) операций.

Отличительной чертой метода укрупненной обработки является объединение нескольких переходов в одной более сложной операции. Например, сокращение количества перестановок деталей на станке и выполнение заданной обработки за одну установку, одновременное сверление нескольких отверстий в различных плоскостях и т. п. Высшей степенью развития метода укрупнения операции является многопозиционная обработка деталей на автоматических поточных линиях и на агрегатных станках, что является характерным для массового и крупносерийного производства.

Однако метод укрупнения операций успешно применяется и в условиях единичного и мелкосерийного производства: при обработке тяжелых и крупных деталей, при наличии зажимных приспособлений, которые требуют при закреплении деталей больших физических усилий рабочего, при установке сложных заготовок, для правильности выверки которых требуется затрата большого количества времени и т. п. При этом требуется более высокая квалификация рабочих и предъявляются более высокие требования к рабочему месту. Совмещению нескольких операций на одном станке способствует применение многоместных приспособлений, много шпиндельных головок, комбинированных инструментов (комбинированных сверл, зенкеров и т. п.).

1.Машина как объект производства

Машиностроение является одной из ведущих отраслей народного хозяйства. Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные виды машин. Понятие о «машине» формировалось на протяжении многих столетий по мере развития науки и техники. С давних времен под машиной понимали устройство, предназначенное для действия в нем сил природы сообразно потребностям человека. В настоящее время понятие «машина» расширилось и трактуется с разных позиций и в различном смысле. Например, с точки зрения механики машина ­ это механизм или сочетание механизмов, выполняющих целесообразные движения для преобразования энергии, материалов или производства работ.

Появление электронно-вычислительных машин, стихийно причисленных к классу машин, вынудило рассматривать машину как устройство, выполняющее определенные целесообразные механические движения для преобразования энергии, материалов, производства работ или же для сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации. Все машины и различные механические устройства создавались с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека. С точки зрения технологии машиностроения машина может быть либо объектом, либо средством производства. Поэтому для технологии машиностроения понятие «машина» можно определить как систему, созданную трудом человека для качественного преобразования исходного продукта в полезную для человека продукцию. Процесс преобразования может вестись механическим, физическим, химическим путем как каждым в отдельности, так и в сочетаниях. В зависимости от области использования и функционального назначения различают энергетические, производственные и информационные машины.

В энергетических машинах один вид энергии превращается в другой. Такие машины обычно называют двигателями. Гидравлические турбины, двигатель внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины относят к так называемым тепловым двигателям. Электрические двигатели постоянного и переменного тока составляют группу электрических машин. Число типов производственных машин достаточно велико. Это объясняется разнообразием производственных процессов, выполняемых этими машинами. Различают строительные, грузоподъемные, землеройные, транспортные и другие машины. Самую большую группу составляют технологические или рабочие машины. К ним можно отнести, например, металлорежущие станки, текстильные и бумагоделательные машины, полиграфическое оборудование и др. Для технологических машин характерны периодически повторяющиеся перемещения их рабочих органов, которые непосредственно выполняют производственные операции. К рабочим органам машины необходимо непрерывно подводить механическую энергию. При этом двигатель (чаще всего электрический) и рабочие органы машины соединяются с помощью специальных устройств, называемых механизмами. Механизмы являются составной частью как энергетических, так и производственных машин.

В современных энергетических машинах используют простые виды движений (вращательные, возвратно-поступательные), поэтому в них применяется небольшое число типов механизмов. Наоборот, число типов механизмов, используемых в современных производственных машинах, достаточно велико. Это объясняется большим разнообразием типов движений их рабочих органов. Машина-двигатель, передаточный механизм и исполнительная машина, спроектированные как одно целое и установленные на общей раме или фундаменте, представляют собой машинный агрегат. Огромное значение для развития всех отраслей современного производства имеет все более широкое внедрение методов автоматического контроля производственных процессов. Устройства, используемые для этой цели, называют приборами. Отдельной группой устройств, изменяющих состояние предмета труда без непосредственного участия рабочего, являются аппараты.

В аппаратах происходят различные химические, тепловые, электрические и другие процессы, необходимые для обработки или изменения свойств обрабатываемых деталей. Рабочие устройства аппаратов, как правило, неподвижны. Иногда аппараты включают устройства для транспортирования обрабатываемых объектов (транспортеры термических печей, различные загрузочные и дозирующие устройства и др.). Группу информационных машин составляют вычислительные, измерительные, контрольно-управляющие и др. Энергетические и информационные машины изучаются в специальных курсах соответствующих специальностей. Машины, механизмы, отдельные узлы и детали в процессе производства их на машиностроительном предприятии являются изделиями. Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на данном предприятии.

Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и отдельные детали, если они являются продуктом конечной стадии данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для завода редукторов – редуктор, для завода поршней – поршень и т.п. Изделия могут быть неспецифицированными (не имеющими составных частей) и специфицированными (состоящими из двух и более частей). Деталь ­ это изделие, изготавливаемое из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Характерным признаком детали является отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединений. Деталь представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей, выполняющих различные функции при эксплуатации машины. Детали машин различного функционального назначения отличаются формой, размерами, материалом и др. Вместе с тем независимо от функционального назначения детали машин имеют общее свойство производственного характера ­ они являются продуктом производства, формирующего их из исходных заготовок и материалов.

Кроме отдельных машин и их частей объектами производства машиностроительных предприятий могут быть комплексы и комплекты изделий. Комплексом называют два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, например: бурильная установка, автоматическая линия, цех-автомат и т.п. Комплект ­ это два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей, комплект измерительной аппаратуры и т.п. Группу составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части, называют сборочным комплектом. Изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, которое выпускается предприятием-изготовителем, называют комплектующим изделием. Для моторного завода комплектующими изделиями могут быть, например, стартеры, генераторы, прерыватели-распределители и др. Одной из важнейших характеристик выпускаемой продукции является ее качество. При этом в соответствии с ГОСТ 15467­79 под качеством промышленной продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Качество продукции фиксируется на определенный период времени с помощью различных нормативных документов, главным образом стандартов, и изменяется при появлении более прогрессивных технологий. Качество продукции относится к числу важнейших показателей производственно-хозяйственной деятельности промышленного предприятия. Именно качество продукции обусловливает финансовую и экономическую устойчивость предприятия, темпы научно-технического прогресса, экономию материальных и трудовых ресурсов. Во всех странах мира выпуск продукции высокого качества рассматривается как одно из важнейших условий развития национальной экономики. Снижение качества приводит к уменьшению объема продаж, прибыли и рентабельности, к снижению экспорта и другим нежелательным последствиям.

2. Производственный процесс и его структура

Промышленное производство является наиболее крупной и ведущей областью сферы материального производства. Оно представляет собой систему взаимосвязанных отраслей, занятых добычей и переработкой промышленного и сельскохозяйственного сырья в готовую продукцию, необходимую для общественного производства и личного потребления. Машиностроительное производство основано на преимущественном применении при выпуске продукции методов технологии машиностроения. Основной продукцией машиностроения являются металлорежущие станки, автомобили, тракторы, сельскохозяйственные машины, оборонная продукция, оборудование для энергетики, строительная техника и другие виды машин и механизмов. Машиностроительное производство в целом представляет собой множество организационно и экономически самостоятельных производственных единиц, называемых предприятиями машиностроения. Машиностроительное предприятие является сложноорганизованной, целенаправленной системой, объединяющей людей и орудия производства для обеспечения выпуска изделий.

Процесс изготовления машин и механизмов на машиностроительном предприятии состоит из комплекса работ, в результате которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в готовое изделие. Отдельные виды исходных материалов, деталей и узлов (подшипники, электродвигатели, гидроавтоматика, резинотехнические изделия и др.) машиностроительный завод может получать в качестве комплектующих изделий от других промышленных предприятий. Совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления или ремонта изделий на данном предприятии, называют производственным процессом. Производственный процесс современных машиностроительных предприятий представляет собой единый взаимосвязанный комплекс работ, охватывающих подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест, процессы получения исходных заготовок и готовых деталей, процессы сборки, испытания, технического контроля, хранения, транспортировки, упаковки и сбыта готовой продукции, а также другие виды работ, связанные с выпуском продукции. В зависимости от значения и роли в изготовлении продукции различают основные, вспомогательные и обслуживающие производственные процессы. Основной процесс обеспечивает производство товарной продукции. Он непосредственно связан с изготовлением деталей и сборкой из них машин и механизмов. В ходе основных производственных процессов сырье и материалы превращаются в готовую продукцию заданного качества. К основному производству относятся, например, обработка заготовок на металлорежущих станках, химическая и химико-термическая обработка, ковка, штамповка, сварка, сборка и др.

Вспомогательные процессы обеспечивают стабильную и ритмичную работу основного процесса и заняты изготовлением продукции и оказанием услуг, необходимых основному производству. К этим работам относят, например, изготовление металлорежущих инструментов и технологической оснастки, наладка и ремонт оборудования, изготовление контрольно-измерительных инструментов, заточка инструмента, обеспечение предприятия электрической и тепловой энергией, сжатым воздухом, углекислым газом, кислородом, ацетиленом и другие виды работ. Изделия основного производства предназначены для реализации по договорам и на свободном рынке, а изделия вспомогательного производства используются только внутри предприятия-изготовителя. Обслуживающие процессы должны обеспечивать бесперебойную и ритмичную работу всех подразделений предприятия. К ним относятся меж­ и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные работы, складирование и хранение сырья, материалов, комплектующих изделий, уборка цехов и территории предприятия. Сюда можно отнести также заводские лаборатории, лечебные учреждения, столовые и др.

В зависимости от технической оснащенности, т.е. в зависимости от участия рабочего производственные процессы подразделяются на ручные, ручные механизированные, машинно-ручные, машинные, автоматизированные и аппаратурные. В случае ручных процессов воздействие на предмет труда осуществляется рабочим с помощью каких-либо инструментов, но без применения любых источников энергии. Это, например, заворачивание гайки ключом, сверление отверстия ручной дрелью.

Ручные механизированные процессы характеризуются тем, что технологические операции выполняются рабочим с помощью ручных механизированных орудий труда, т.е, с использованием каких-либо источников энергии, например, сверление отверстий электродрелью, зачистка литья переносным наждачным кругом и т.п. К машинно-ручным относятся процессы, когда воздействие на предмет труда производится с помощью машины или механизма, но при обязательном участии рабочего, например, сверление отверстия на сверлильном станке с ручной подачей.

Машинные процессы осуществляются на машинах, станках и других видах технологического оборудования без непосредственного участия рабочего, а роль рабочего при этом заключается в обеспечении машины материалом, снятии готовой продукции, пуске и остановке оборудования и пр.

Автоматизированные производственные процессы выполняются на станках-автоматах, автоматизированных поточных линиях и других видах автоматизированного оборудования, а роль рабочего в этом случае сводится к контролю за ходом процесса и выполнению пуско-наладочных работ. Аппаратурные процессы имеют место тогда, когда воздействие на предмет труда происходит каким-либо видом энергии ­ тепловой, химической, электрической. К этим видам процессов можно отнести, например, металлургические процессы, термическую и химико-термическую обработку, приготовление пара, сушку, различные химические процессы. Рабочие в этом случае наблюдают за работой аппаратов и при необходимости вмешиваются в ход протекающих в них процессов. В зависимости от стадии изготовления, т.е. от места в процессе изготовления изделия, различают заготовительные, обрабатывающие и сборочные производственные процессы. Заготовительные процессы превращают сырье и материалы в исходные заготовки, по форме и размерам приближающиеся к готовым деталям.

В машиностроении это, например, литейные, кузнечно-штамповочные цехи, цехи по первичной обработке проката. Обрабатывающими являются процессы, в ходе которых заготовки превращаются в готовые детали, форма, размеры и свойства которых заданы конструктором на чертеже. К этой фазе относятся обработка заготовок на металлорежущих станках, термическая и химико-термическая обработка, гальванические, окрасочные и другие работы. Сборка узлов, агрегатов и отдельных деталей в готовые изделия производится в отдельных цехах или на отдельных участках цехов. Кроме того, в производственном процессе предусматриваются контроль качества, регулирование и испытание изготовленной продукции, т.е. проверка тех параметров, которые и определяют ее качество, назначение и применение.

Производственную деятельность завода осуществляют входящие в его состав цехи, участки, различные службы и подразделения, в которых изготовляется, проходит контрольные проверки и испытания основная продукция, комплектующие изделия, материалы и полуфабрикаты, запасные части для обслуживания изделий и ремонта их в процессе эксплуатации. Цех является основной производственной единицей машиностроительного предприятия. При этом по ГОСТ 14.004­83 под цехом понимают совокупность производственных участков. Цех характеризуется выполнением работ технологически однородного вида, наличием определенного типажа технологического оборудования и определенных видов профессий рабочих. Например, в механических цехах производят обработку деталей машин резанием на металлорежущих станках, профессии рабочих ­ токари, фрезеровщики, сверловщики, расточники и др.

Цех является обособленным в административном отношении звеном, выполняющим определенную часть общего производственного процесса изготовления продукции. Цехи осуществляют свою деятельность на принципах хозяйственного расчета. Производственный участок ­ это группа рабочих мест, организованных по предметному, технологическому или предметно-технологическому принципам. В зависимости от выполняемых функций и роли в изготовлении продукции цехи, как правило, подразделяются на производственные, вспомогательные и обслуживающие. Кроме того, почти на каждом машиностроительном предприятии имеются подразделения, занимающиеся повышением производственной квалификации рабочих, инженерно-технических работников, специалистов. Состав цехов и служб предприятия с указанием связей между ними называют его производственной структурой.

Особую роль в производственной структуре предприятия играют конструкторские бюро, научно-исследовательские и испытательные станции, В них разрабатываются конструкции новых изделий, новые технологические процессы, проводятся экспериментальные исследования и опытно-конструкторские работы, проводится доработка конструкции изделия и т.п. Производственная структура цеха определяется главным образом конструктивными и технологическими особенностями продукции цеха, объемом выпуска продукции, формой специализации цеха и его кооперированием с другими цехами. Основными элементами производственной структуры цеха являются участки и линии, обеспечивающие изготовление деталей и сборку узлов и изделий, составляющих производственную программу цеха и завода. Кроме основных производственных участков и линий в состав цехов входят также вспомогательные отделения и службы, обеспечивающие функционирование производственных участков. Это, например, отделения и участки по восстановлению режущего инструмента, его ремонта, цеховая ремонтная база по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, сбора и переработки стружки, контрольные и испытательные отделения и др. Основные производственные участки могут создаваться по принципу технологической и предметной специализации.

На участках, организованных по принципу технологической специализации, выполняют технологические операции определенного вида. Например, в механическом цехе могут быть организованы токарный, фрезерный, шлифовальный, слесарный и другие участки, в сборочном ­ участки узловой и окончательной сборки изделий, испытаний их частей и систем, контрольно-испытательные станции и др. На участках, организованных по принципу предметной специализации, осуществляют не отдельные виды операций, а технологические процессы в целом, вследствие чего получают законченную продукцию для данного участка. Например, выделяют участок по обработке корпусных деталей, валов, зубчатых и червячных колес, метизов и т.п. В некоторых случаях за цехом или участком закрепляют технологический процесс изготовления отдельного изделия или какой-либо ограниченной номенклатуры изделий, например, цехи редукторов, муфт, коробок передач и т.п. В этом случае детали и узлы распределяют по отдельным цехам или участкам цехов в зависимости от их массы, сложности, функционального назначения или других признаков. Установка и расположение оборудования на таких участках осуществляется по ходу технологического процесса изготовления определенных деталей или готовых изделий.

Машиностроительные предприятия в зависимости от степени их технологической специализации подразделяются на два вида.

1. Предприятия, полностью охватывающие все стадии процесса изготовления изделия. В состав такого предприятия входят основные предприятия по всем стадиям производственного процесса, начиная от заготовительных до сборочных включительно.

2. Предприятия, не полностью охватывающие все стадии изготовления изделия. В производственной структуре такого предприятия отсутствуют некоторые цехи, относящиеся к той или иной стадии основного производственного процесса. Такое предприятие может иметь только основные заготовительные цехи, выпускающие отливки, поковки или штамповки, поставляемые в порядке кооперации другим машиностроительным предприятиям; или же только сборочные цехи, выполняющие сборку изделий из деталей, узлов, поставляемых в порядке кооперации другими предприятиями; или только механообрабатывающие цехи, которые из заготовок, получаемых от других предприятий, изготовляют детали или узлы и передают их для окончательной сборки и испытания другим машиностроительным предприятиям.

Предприятия с неполной производственной структурой имеют обычно более высокой уровень технологической специализации, чем предприятия с полной производственной структурой. Рационально организованный технологический процесс изготовления изделия должен обеспечивать заданное качество продукции и производительность труда, а также ритмичность работы, стабильность качества во времени и выпуск продукции в требуемом объеме. При решении вопросов развития производства, его технического перевооружения и реконструкции особенно важно правильно определить наиболее перспективные объекты производства, потребность рынка в этих объектах как в ближайшее время, так и на длительную перспективу. Вся научно-техническая, производственная и сбытовая деятельность предприятия должна быть направлена на выпуск конкурентоспособных и пользующихся спросом изделий, в том числе и на мировом рынке.

3. Технологический процесс и его структура

Важнейшим элементом производственного процесса является технологический процесс. Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и последующему определению состояния предмета труда. Под изменением состояния предмета труда понимают изменение его физических, механических, химических свойств, геометрических размеров, внешнего вида. В зависимости от содержания различают технологические процессы получения заготовок, изготовления деталей, сборки отдельных узлов и машины в целом, окраски машины и др. Последующее определение состояния предмета труда означает последовательный контроль производственного «изменения» предмета производства.

По последовательности выполнения различают технологические процессы изготовления исходных заготовок, их обработки и сборки изделий. В технологическом процессе изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин путем литья, обработки давлением, резки сортового проката, а также комбинированными методами. В результате технологического процесса обработки в определенной последовательности происходит непосредственное изменение состояния обрабатываемой заготовки, т.е. изменение ее размеров, формы или физико-механических свойств. При этом под обработкой понимают действие, направленное на изменение свойств предмета труда при выполнении технологического процесса.

К отдельным видам обработки можно отнести, например, обработку резанием, обработку давлением, термическую обработку, поверхностное упрочнение деталей и др. Совокупность значений параметров технологического процесса в определенном интервале времени называется технологическим режимом. При обработке резанием, например, параметрами технологического режима являются скорость резания, глубина резания и подача; при термической обработке ­ скорость нагрева, температура нагрева, длительность выдержки и скорость последующего охлаждения. Технологический процесс может осуществляться при наличии соответствующих орудий производства, называемых средствами технологического оснащения. При этом к технологическому оснащению относят технологическое оборудование и технологическую оснастку.

Технологическим оборудованием называют средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. К технологическому оборудованию можно отнести, например, литейные машины, металлорежущие станки, нагревательные печи, гальванические ванны, ковочные молоты, испытательные стенды и т.д. Технологической оснасткой называют средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. К технологической оснастке относят режущий инструмент, штампы, приспособления, измерительные средства, модели, литейные формы и др.

Степень прогрессивности технологического процесса можно оценить качественными и количественными показателями. Качественный показатель прогрессивности технологического процесса характеризует его основную идею, технический метод реализации этой идеи, а также степень приближения реального технологического процесса к такой его модели, которая может быть разработана с учетом последних достижений науки и техники. С количественной стороны прогрессивность технологического процесса можно оценить системой показателей, основными из которых по ГОСТ 27782­88 являются коэффициент использования материала, расходный коэффициент, коэффициент раскроя материала. Коэффициент использования материала характеризует степень полезного расхода материала на производство изделия. Расходный коэффициент ­ это показатель, обратный коэффициенту использования материала. Коэффициент раскроя материала характеризует степень использования массы (площади, длины, объема) исходного материала при раскрое по отношению к массе (площади, длине, объему) всех видов полученных заготовок или деталей. Максимально допустимое плановое количество материала на изготовление изделия при установленном качестве и условиях производства составляет норму расхода материала на изделие.

В составе нормы расхода следует учитывать массу изделия (полезный расход материала), технологические отходы и потери материала. Отходы могут быть использованы в качестве исходного материала для производства других изделий или реализованы в качестве вторичного сырья. Потери материала характеризуют количество безвозвратно теряемого материала в процессе изготовления изделия. Массу технологических отходов и потерь материала регламентируют в технологической документации.

Ранее отмечалось, что производство машин на машиностроительных предприятиях осуществляется в результате выполнения комплекса взаимосвязанных технологических процессов, являющихся частями общего производственного процесса предприятия. Для выполнения технологического процесса создается рабочее место, представляющее собой участок производственной площади цеха, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой. Рабочее место является элементарной единицей структуры предприятия, где размещены исполнители работы, обслуживаемое технологическое оборудование, часть конвейера, устройства для хранения заготовок и изделий, изготовленных на данном рабочем месте, а на ограниченное время ­ технологическая оснастка и предметы труда. Т

ехнологический процесс обычно расчленяется на части, называемые операциями. Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми объектами производства. Так при обработке на станках операция включает все действия рабочего по управлению станком, а также автоматические движения станка, связанные с процессом обработки заготовки до момента снятия ее со станка и перехода к обработке другой заготовки. Число операций в технологическом процессе зависит от сложности конструкции детали или собираемого изделия и может изменяться в достаточно широких пределах.

К отдельным операциям обработки можно отнести, например, сверление, точение, фрезерование, развертывание, нарезание резьбы метчиком и др. Как видно, операция характеризуется неизменностью рабочего места, технологического оборудования, предмета труда и исполнителя. При изменении одного из этих условий имеет место новая операция. Однако изменение рабочего места не всегда является критерием законченности операции. Например, обработка на двух сверлильных станках-дублерах, где необходимо постоянное присутствие по одному рабочему возле каждого станка, означает наличие двух рабочих мест, но выполнение одной и той же операции, если на этих станках выполняется одна и та же обработка с одинаковой наладкой оборудования. В случае если черновая обработка детали, например, выполняется одним рабочим на одном станке, а чистовая – другим рабочим на другом станке, то здесь выполняется две операции. Если же и черновая и чистовая обработка выполняется на одном станке, то это будет одна операция. Точение вала, выполняемое последовательно сначала на одном конце, а затем после переустановки его в центрах ­ на другом, является одной операцией.

Следует заметить, что переход к обработке другой заготовки не означает начало новой операции. Заготовка может быть из одной партии с предыдущей. В этом случае операция одна и та же, но повторяется столько раз, сколько заготовок в партии. Поэтому основным критерием другой операции является переналадка станка, т.е. законченность процесса обработки. Необходимость деления технологического процесса на операции обусловлена в основном двумя факторами. Обычно обработать заготовку со всех сторон на одном рабочем месте невозможно. Кроме того, при построении технологического процесса по принципу дифференциации возникает необходимость разделения предварительной и окончательной механической обработки заготовки, поскольку между ними должна быть проведена термическая обработка. С другой стороны по экономическим соображениям нецелесообразно, например, создавать специальный и дорогостоящий станок, позволяющий совмещать на одном рабочем месте проведение многих способов механической обработки. В крупносерийном и массовом производстве при сборке большого числа одинаковых изделий расчленение сборочного процесса на отдельные операции и закрепление каждой из них за отдельным рабочим местом обусловливают узкую специализацию рабочих в выполнении операций, что обеспечивает более высокую производительность труда и позволяет использовать рабочих сравнительно невысокой квалификации.

Содержание операции определяется многими факторами и, прежде всего, факторами организационного и экономического характера. Диапазон работ, входящих в состав операции, может быть достаточно широк. Операцию может составлять обработка всего лишь одной поверхности на отдельном станке. Например, фрезерование шпоночной канавки на вертикально-фрезерном станке. Изготовление сложной корпусной детали на автоматической линии, состоящей из нескольких десятков станков и имеющей единую систему управления, является также операцией. Технологическая операция является основным элементом производственного планирования и учета. По операциям определяют трудоемкость процесса, необходимое оборудование, инструмент, приспособления, квалификацию рабочих. На каждую операцию составляется вся плановая, учетная и технологическая документация.

Операции, входящие в состав технологического процесса, выполняют в определенной последовательности. Содержание, состав и последовательность выполнения операций определяют структуру технологического процесса. Последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта называют технологическим маршрутом. Структура операции предполагает расчленение ее на составные элементы ­ установы, позиции и переходы. Для обработки заготовки ее необходимо установить и закрепить в приспособлении, на столе станка или другом виде оборудования. При сборке то же самое следует проделать с деталью, к которой должны быть присоединены другие детали. Установ ­ часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. При каждом повторном снятии заготовки и последующем ее закреплении на станке или же при повороте заготовки на какой-либо угол для обработки новой поверхности имеет место новый установ.

В зависимости от конструктивных особенностей изделия и содержания операции она может быть выполнена либо с одного, либо с нескольких установов. В технологической документации установы обозначаются буквами А, Б, В и т.д. Например, при обработке вала на фрезерно-центровальном станке фрезерование торцов вала с двух сторон и их зацентровку выполняют последовательно за один установ заготовки. Полная обработка заготовки вала на токарно-винторезном станке может быть осуществлена только с двух установов заготовки в центрах, так как после обработки заготовки с одной стороны (установ А) ее необходимо открепить, установить в новом положении (установ Б) для обработки с другой стороны. В случае поворота заготовки без снятия ее со станка необходимо указывать угол поворота: 45°, 60° и т.д.

Установленная и закрепленная заготовка в случае необходимости может изменять свое положение на станке относительно инструмента или рабочих органов станка под воздействием устройств линейных перемещений или поворотных устройств, занимая новую позицию. Позицией называется каждое отдельное фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции. При обработке заготовки, например, на токарно-револьверном станке позицией будет каждое новое положение револьверной головки.

При обработке на многошпиндельных автоматах и полуавтоматах неизменно закрепленная заготовка занимает различные позиции относительно станка путем вращения стола, последовательно подводящего заготовку к разным инструментам. Технологический переход ­ законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке. Технологический переход, таким образом, характеризует постоянство применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, а также неизменность технологического режима. Например, технологическими переходами будут являться получение отверстия в заготовке при обработке спиральным сверлом, получение плоской поверхности детали фрезерованием и т.п. Последовательная обработка одного и того же отверстия в корпусе редуктора расточным резцом, зенкером и разверткой будет состоять соответственно из трех технологических переходов, поскольку при обработке каждым инструментом образуется новая поверхность.

В токарной операции, выполняются два технологических перехода. Такие переходы называют простыми, или элементарными. Совокупность переходов, когда в работе одновременно участвуют несколько инструментов, называют совмещенным переходом. При этом все инструменты работают с одинаковой подачей и при одинаковой частоте вращения заготовки. В случае, когда происходит изменение последовательно обрабатываемых поверхностей одним инструментом с изменением режимов резания (скорости при обработке на гидрокопировальных станках или скорости и подачи на станках с ЧПУ) при одном рабочем ходе инструмента, имеет место сложный переход. Технологические переходы при этом могут выполняться последовательно или параллельно-последовательно. При обработке заготовок на станках с ЧПУ несколько поверхностей могут последовательно обрабатываться одним инструментом (например, подрезным резцом) при его движении по траектории, задаваемой управляющей программой. В этом случае говорят, что указанная совокупность поверхностей обрабатывается в результате выполнения инструментального перехода.

Примерами технологических переходов в сборочных процессах могут служить работы, связанные с соединением отдельных деталей машины: приданием им требуемого относительного положения, проверкой достигнутого положения и его фиксацией с помощью крепежных деталей. При этом постановку каждой крепежной детали (например, винта, болта или гайки) следует рассматривать как отдельный технологический переход, а одновременное закручивание нескольких гаек с помощью многошпиндельного гайковерта ­ как совмещение технологических переходов. Технологическая операция в зависимости от организации технологического процесса может быть осуществлена на основе концентрации или дифференциации технологических переходов. При концентрации переходов структура операции включает максимально возможное при заданных условиях количество технологических переходов. Такая организация операции сокращает количество операций в технологическом процессе. В предельном случае технологический процесс может состоять лишь из одной технологической операции, включающей все переходы, необходимые для изготовления детали. При дифференциации переходов стремятся к уменьшению количества переходов, входящих в технологическую операцию.

Пределом дифференциации является такое построение технологического процесса, когда в состав каждой операции входит лишь один технологический переход. Характерной особенностью технологического перехода в любых процессах (кроме аппаратурных) является возможность его обособления на отдельном рабочем месте, т.е. выделение его в виде самостоятельной операции. В случае однопереходной операции понятие операции может совпадать с понятием перехода. При организации процесса обработки по принципу дифференциации построения операции (а не перехода) технологический процесс расчленяется на одно-, двух-переходные операции, подчиняющиеся по продолжительности такту выпуска. Если операции (например, зубофрезерная, шлицефрезерная) по длительности выходят за пределы такта выпуска, то ставят станки-дублеры. Следовательно, пределом дифференциации служит такт выпуска. Принцип концентрации операций подразделяется на принцип параллельной концентрации и последовательной. И в том и в другом случае в одной операции концентрируется большое количество технологических переходов, но они распределяются по позициям таким образом, чтобы время обработки на каждой операции было примерно равно или было меньше такта выпуска.

По наибольшему времени по позициям будет определяться норма времени на операцию. По принципу последовательной концентрации все переходы выполняются последовательно, а время обработки определяется суммарным временем по всем переходам. Технологический переход при обработке резанием может состоять из нескольких рабочих ходов. Под рабочим ходом понимают законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки. Количество рабочих ходов, выполняемых в одном технологическом переходе, выбирают, исходя из обеспечения оптимальных условий обработки, например уменьшения глубины резания при съеме значительных слоев материала. Примером рабочего хода на токарном станке является снятие резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном ­ снятие одного слоя металла по всей поверхности, на сверлильном ­ сверление отверстия на заданную глубину. Рабочие ходы имеют место в тех случаях, когда величина припуска превышает возможную глубину резания и его приходится снимать за несколько рабочих ходов. При повторении одной и той же работы, например, сверление четырех одинаковых отверстий последовательно, имеет место один технологический переход, выполняемый за 4 рабочих хода; если же эти отверстия выполняются одновременно, то имеет место 4 совмещенных рабочих хода и один технологический переход. В состав операции входят также элементы, связанные с выполнением вспомогательных движений и необходимые для осуществления технологического процесса. К ним относятся вспомогательные переходы и приемы. Вспомогательный переход ­ законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров или свойств поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода.

К вспомогательным переходам относятся, например, закрепление заготовки на станке или в приспособлении, смена инструмента, перемещение инструмента между позициями и др. Для сборочных процессов вспомогательными могут считаться переходы по установке базирующей детали на сборочном стенде или в приспособлении на конвейере, перемещение к ней присоединяемых деталей и др. Для выполнения технологической операции необходимы также вспомогательные ходы и приемы. Вспомогательный ход ­ законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для подготовки рабочего хода. Под приемом понимают законченную совокупность действий рабочего, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, вспомогательный переход «установить заготовку в приспособлении» состоит из следующих приемов: взять заготовку из тары, установить в приспособление, закрепить. Вспомогательные ходы и приемы учитываются при изучении затрат вспомогательного времени на выполнение операции. Любой технологический процесс протекает во времени. Интервал календарного времени от начала до конца какой-либо периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготовляемых или ремонтируемых изделий называется циклом технологической операции.

Подготовку технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению технологической операции называют наладкой. К наладке относятся установка приспособления, переключение скорости или подачи, настройка заданной температуры и т.д. Дополнительную регулировку технологического оборудования и (или) оснастки в процессе работы для восстановления достигнутых при наладке значений параметров называют подналадкой.

4. Типы производства и их характеристика

Машиностроительное производство характеризуется объемом выпуска, программой выпуска продукции, тактом выпуска. Объем выпуска продукции ­ это количество изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени (месяц, квартал, год). Объем выпуска в значительной степени определяет принципы построения технологического процесса. Установленный для данного предприятия перечень изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и сроков выполнения по каждому наименованию на планируемый период времени называется программой выпуска продукции.

Тактом выпуска называется интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенных наименования, типоразмера и исполнения. Такт выпуска t, мин/шт., определяется по формуле t = 60 Фд/ N, где Фд ­ действительный фонд времени в планируемом периоде (месяц, сутки, смена), ч; N ­ производственная программа на этот же период, шт. Действительный фонд времени работы оборудования отличается от номинального (календарного) фонда времени, поскольку учитывает потери времени на ремонт оборудования. Действительный фонд работы оборудования в зависимости от его сложности и количества выходных и праздничных дней при 40­часовой рабочей неделе и при работе в две смены в машиностроительном производстве составляет от 3911 до 4029…4070 часов. Фонд времени рабочего при этом около 1820 ч.

В зависимости от производственных мощностей и возможностей сбыта продукции изделия на предприятии изготовляют в различных количествах ­ от единичных экземпляров, до сотен и тысяч штук. При этом все изделия, изготовленные по конструкторской и технологической документации без ее изменения, называются серией изделия. В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое. Каждому из этих типов присущи свои характерные особенности в организации труда и в структуре производственного и технологического процессов. Тип производства является классификационной категорией производства, выделяемой по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. В отличие от типа производства вид производства выделяется по признаку применяемого метода изготовления изделия. Примерами видов производства являются литейное, сварочное, механосборочное и др. Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций Кз.о., представляющий собой отношение числа всех различных технологических операций ΣО, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест ΣР: Кз.о. = ΣО/ΣР С расширением номенклатуры выпускаемых изделий и уменьшением их количества значение этого коэффициента увеличивается.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается. При этом технологический процесс изготовления изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. По единичному типу производства выпускаются, например, крупные гидротурбины, прокатные станы, оборудование для химических и металлургических заводов, уникальные металлорежущие станки, опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения, ремонтные цеха и участки и др.

Технология единичного производства характеризуется применением универсального металлорежущего оборудования, которое располагается в цехах обычно по групповому признаку, т.е. с разбивкой на участки токарных, фрезерных, шлифовальных станков и т.д. Обработку ведут стандартным режущим, а контроль ­ универсальным измерительным инструментом. Характерным признаком единичного производства является концентрация на рабочих местах разнообразных операций. При этом на одном станке часто производится полная обработка заготовок разнообразных конструкций и из различных материалов. Ввиду необходимости частой перенастройки и наладки станка на выполнение новой операции доля основного (технологического) времени в общей структуре нормы времени на обработку сравнительно невелика.

Отличительные особенности единичного производства обусловливают относительно низкую производительность труда и высокую себестоимость выпускаемых изделий. Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве одноименные или однотипные по конструкции изделия изготовляют по отработанным на технологичность чертежам. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа, выпускаемые в значительных количествах. К этой продукции можно отнести, например, металлорежущие станки, двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пищевой промышленности и др. Серийное производство является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении.

В серийном производстве наряду с универсальным широко используется и специальное оборудование, автоматы и полуавтоматы, станки с ЧПУ, специальный режущий инструмент, специальные измерительные приборы и приспособления. В серийном производстве средняя квалификация рабочих обычно ниже, чем в единичном производстве. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Такое подразделение является достаточно условным для различных отраслей машиностроения, так как при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным типам. Условной границей между разновидностями серийного производства по ГОСТ 3.1108­74 является величина коэффициента закрепления операций Кз.о.: для мелкосерийного производства 20 < Кз.о.< 40, для среднесерийного ­ 10 < Кз.о.< 20, а для крупносерийного ­ 1 < Кз.о.< 10.

В мелкосерийном производстве, близком к единичному, оборудование располагается преимущественно по типам станков ­ участок токарных станков, участок фрезерных станков и т.д. Станки могут располагаться и по ходу технологического процесса, если обработка ведется по групповому технологическому процессу. Применяют главным образом универсальные средства технологического оснащения. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц. При этом производственной партией принято называть предметы труда одного наименования и типоразмера, запускаемые в обработку в течение определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию. В среднесерийном производстве, обычно называемом серийным, оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования обычно закрепляют несколько технологических операций, при этом возникает необходимость переналадки оборудования. Размер производственной партии составляет от нескольких десятков до сотен деталей.

В крупносерийном производстве, близком к массовому, оборудование, как правило, располагается в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового процесса обработки. При недостаточно большой программе выпуска изделий целесообразно обрабатывать заготовки партиями, с последовательным выполнением операций, т.е. после обработки всех заготовок партии на одной операции производят обработку этой партии на следующей операции. Заготовки после окончания обработки на одном станке транспортируют целой партией или по частям к другому, при этом в качестве транспортных средств используют рольганги, подвесные цепные конвейеры или роботы. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках, в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций. В крупносерийном производстве используются, как правило, специальные приспособления и специальный режущий инструмент. В качестве измерительного инструмента широко используют предельные калибры (скобы, пробки, резьбовые кольца и резьбовые пробки) и шаблоны, позволяющие определять годность обработанных деталей и производить разбивку их на размерные группы в зависимости от величины поля допуска.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучше используется оборудование, ниже припуски, выше режимы резания, более высокая специализация рабочих мест, значительно сокращаются цикл производства, межоперационные заделы и незавершенное производство, более высокий уровень автоматизации производства, повышается производительность труда, резко снижается трудоемкость и себестоимость изделий, упрощается управление производством и организация труда. При этом под заделом понимают производственный запас заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса. Этот тип производства является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении. Около 80 % продукции машиностроения выпускается серийно. Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.

Детали, как правило, изготовляются из заготовок, производство которых ведется централизованно. Централизованным способом осуществляется производство нестандартного оборудования и технологической оснастки. Поставляют их своим потребителям цехи, являющиеся самостоятельной структурной единицей. Массовое производство экономически целесообразно при выпуске достаточно большого количества изделий, когда все материальные и трудовые затраты, связанные с переходом на массовое производство, достаточно быстро окупаются и себестоимость изделия ниже, чем при серийном производстве. Продукция массового производства ­ это изделия узкой номенклатуры, унифицированного или стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю. К этой продукции можно отнести, например, многие марки легковых автомобилей, мотоциклов, швейных машин, велосипедов и т.д.

В массовом производстве применяют высокопроизводительное технологическое оборудование ­ специальные, специализированные и агрегатные станки, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, автоматические линии. Широко применяется многолезвийный и наборный специальный режущий инструмент, предельные калибры, быстродействующие контрольные приспособления и приборы. Массовое производство характеризуется также установившимся объемом производства, что при значительной программе выпуска продукции обеспечивает возможность закрепления операций за определенным оборудованием. При этом производство изделий осуществляется по окончательно отработанной конструкторской и технологической документации. Наиболее совершенной формой организации массового производства является поточное производство, характеризуемое расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и определенным тактом выпуска изделий. Для поточной формы организации технологического процесса требуется одинаковая или кратная производительность на всех операциях. Это позволяет производить обработку заготовок или собирать узлы без заделов в строго определенные промежутки времени, равные такту выпуска. Приведение длительности операций к указанному условию называют синхронизацией, что в некоторых случаях предусматривает использование дополнительного (дублирующего) оборудования. Для массового производства коэффициент закрепления операций Кз.о. = 1.

Основным элементом поточного производства является поточная линия, на которой расположены рабочие места. Для передачи предмета труда с одного рабочего места на другое применяют специальные транспортные средства. В поточной линии, являющейся основной формой организации труда поточного производства, на каждом рабочем месте выполняют одну технологическую операцию, а оборудование располагают по ходу технологического процесса (по потоку). Если длительность операции на всех рабочих местах одинакова, то работа на линии выполняется с непрерывной передачей объекта производства с одного рабочего места на другое (непрерывным потоком). Достигнуть равенства штучного времени на всех операциях обычно не удается. Это обусловливает технологически неизбежное различие загрузки оборудования по рабочим местам поточной линии. При значительных объемах выпуска в процессе синхронизации наиболее часто возникает необходимость уменьшения длительности операций. Это достигается за счет дифференциации и совмещения во времени переходов, входящих в состав технологических операций. В массовом и крупносерийном производствах при необходимости каждый из технологических переходов может быть выделен в отдельную операцию, если будет выполнено условие синхронизации. За время, равное такту выпуска, с поточной линии сходит единица продукции.

Производительность труда, соответствующая выделенному производственному участку (линии, участку, цеху), определяется ритмом выпуска. Ритм выпуска ­ это количество изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнений, выпускаемых в единицу времени. Обеспечение заданного ритма выпуска является важнейшей задачей при разработке технологического процесса массового и крупносерийного производства. Поточный метод работы обеспечивает значительное сокращение (в десятки раз) цикла производства, межоперационных заделов и незавершенного производства, возможность применения высокопроизводительного оборудования, снижения трудоемкости изготовления изделий, простоту управления производством. Дальнейшее совершенствование поточного производства привело к созданию автоматических линий, на которых все операции выполняют с установленным тактом на рабочих местах, оснащенных автоматическим оборудованием. Транспортирование предмета труда по позициям осуществляется также автоматически. Интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления или ремонта изделия называют производственным циклом. Длительность производственного цикла и ритмичность работы предприятия в значительной степени зависят от организации всего производственного процесса, четкого управления производством и персоналом, своевременного снабжения предприятия сырьем, материалами, инструментом, запасными частями, комплектующими изделиями и другими средствами производства. Важное значение для ритмичности и экономичности работы предприятия имеет своевременная реализация изготовленной промышленной продукции. Следует отметить, что на одном предприятии и даже в одном цехе можно встретить сочетание различных типов производства.

Следовательно, тип производства предприятия или цеха в целом определяется по признаку преимущественного характера технологических процессов. Массовым можно назвать производство, если на большинстве рабочих мест выполняется одна постоянно повторяющаяся операция. Если на большинстве рабочих мест выполняется несколько периодически повторяющихся операций, то такое производство следует считать серийным. Отсутствие периодичности повторения операций на рабочих местах характеризует единичное производство. Кроме того, для каждого типа производства характерным является также соответствующая точность исходных заготовок, уровень отработанности конструкции деталей на технологичность, уровень автоматизации процесса, степень детализации описания технологического процесса и др. Все это влияет на производительность процесса и на себестоимость изготовляемых изделий. Планомерная проводимая унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства. Стандартизация приводит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные методы работы и автоматизацию производства. Характеристики производства отражаются в решениях, принимаемых при технологической подготовке производства.

Заключение

Основы организации производства. Под организацией производства понимают координацию и оптимизацию во времени и пространстве всех материальных и трудовых элементов производства с целью достижения в определенные сроки наибольшего производственного результата с наименьшими затратами. Следовательно, организация производства создает условия для наилучшего использования техники и людей в процессе производства, тем самым повышая его эффективность. На каждом промышленном предприятии имеются свои специфические задачи организации производства. Это могут быть, например, вопросы обеспечения сырьем, наилучшего использования рабочей силы, сырья, оборудования, улучшения ассортимента и качества выпускаемой продукции, освоение новых видов продукции и т.п. Поскольку на практике многие задачи организации производства решают технологии, то важно различать функции технологии и функции организации производства.

Технология определяет способы и варианты изготовления продукции. Функцией технологии является определение возможных типов оборудования и технологической оснастки для производства каждого вида продукции, а также оптимальных параметров технологического режима. Таким образом, технологии определяют, что нужно сделать с предметом труда и при помощи каких средств производства, чтобы превратить его в продукт с заданными свойствами. Функцией организации производства является определение конкретных значений параметров технологического процесса на основе анализа возможных вариантов и выбора наиболее эффективного в соответствии с целью и условиями производства. То есть организация производства определяет, как лучше сочетать предмет и орудия труда, а также сам труд, чтобы превратить предмет труда в продукт необходимых свойств с наименьшими затратами рабочей силы и средств производства.

Особенностями организации производства являются рассмотрение во взаимосвязи элементов производства и выбор таких методов и условий их использования, которые в наибольшей степени соответствуют цели производства. Многие вопросы организации производства рассматриваются совместно с технологией. Однако организация производства имеет и присущие только ей задачи. Это, в частности, углубление специализации, быстрая (гибкая) переориентация производства на другие виды продукции, обеспечение непрерывности и ритмичности производственного процесса, совершенствование форм организации производства и др. Кроме того, к задачам организации производства относятся сокращение длительности производственного цикла, бесперебойное снабжение сырьем, материалами, комплектующими изделиями, сбыт готовой продукции, снижение простоя оборудования и обеспечение оптимальной его загрузки, согласование всех звеньев производственного процесса и др.

Совокупность отделов и служб, занимающихся построением и координацией функционирования производственного процесса, называют организационной структурой предприятия. Экономическую эффективность производственной структуры можно оценить такими показателями, как состав и размер цехов, профиль и уровень их специализации, длительность производственного цикла, коэффициент застройки территории, себестоимость и прибыль. Основными факторами, определяющими тип, сложность и иерархичность (т.е. число уровней предприятия) организационной структуры предприятия, являются: масштаб производства и объем продаж; номенклатура выпускаемой продукции; сложность и уровень унификации продукции; степень развития инфраструктуры региона; международная интегрированность предприятия и др. В зависимости от рассмотренных факторов выбирается тип организационной структуры, предполагающий методы планирования работ производственным подразделениям и контроль их выполнения. Для количественного анализа структуры предприятия используются различные показатели, характеризующие объем выпуска продукции, соотношение между основными, вспомогательными и обслуживающими производствами, эффективность пространственного размещения предприятия, характер взаимосвязей между подразделениями, степень централизации отдельных производств и др. Анализ данных показателей позволяет определить пути создания рациональной структуры предприятия, которая должна обеспечивать максимальную возможность специализации цехов и участков, непрерывность и прямоточность производства, отсутствие дублирующих и чрезмерно раздробленных подразделений, возможность расширения и перепрофилирования производства без его остановки.

Список использованных источников

1. Клепиков, В. В. Технология машиностроения: Учебник / В. В. Клепиков, А. Н. Бодров. – М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004.
2. Черепахин, А. А. Технология обработки материалов: Учебник / А. А. Черепахин. – М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 272 с.
3. Салтыков, В. А. Технологии машиностроения. Технологии заготовительного производства: Учебное пособие / В. А. Салтыков, Ю. М. Аносов, В. К. Федюкин. – СПб. : Изд-во Михайлова В.А., 2004. – 336 с.
4. Маслов, А. Р. Приспособления для металлообрабатывающего инструмента: Справочник, 2-е изд. исправ. и доп. – М. : Машиностроение, 2002. – 256 с.
5. Берлинер, Ю. И. Технология химического и нефтяного аппаратостроения / Ю. И. Берлинер, Ю. А. Балашов. – М. : Машиностроение, 1996. – 288 с.
6. Шишмараев, В. Ю. Машиностроительное производство: Учебник / В. Ю. Шишмараев, Т. И., Каспина. – М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 352 с.
7. Аверченков, В. И. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие / В. И. Аверченков, и др. – М. : Инфра-М, 2006. – 288 с.
8. Медведев, В. А. Технологические основы гибких производственных систем: Учебник / В. А. Медведев, В. П. Вороненко, В. Н. Брюханов. – М. : Высшая школа, 2009. – 255 с.
9. Типовые технологические процессы изготовления аппаратов химических производств. Атлас типовых технологических процессов и чертежей / под ред. А. Д. Никифорова. – М. : Машиностроение, 1989. – 244 с.
10. Ярушин, С. Г. Технологические процессы в машиностроении: учебник для бакалавров / С. Г. Ярушин. – М.: Юрайт, 2011. – 564 с.

Реферат на тему “Производственный и технологический процессы в машиностроении” обновлено: Июль 31, 2017 автором: Научные Статьи.Ру

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

В. А. Ермолаев

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ

для студентов высших учебных заведений

Москва 2011

УДК 669.018.29.004.14(075.8) ББК 34.5я 73 Е-74

Ермолаев В. А. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ. Конспект лекций. М.: НИЯУ МИФИ, 2011. – 264 с.

Рассмотрены современные и перспективные технологические способы производства чёрных и цветных металлов, изготовление заготовок и деталей машин из металлов и неметаллических материалов: литьём, обработкой добавлением, сваркой, резанием и другими способами.

Пособие предназначено для студентов очной, вечерней и заочной форм обучения по специальности 151001 – Технология машиностроения.

Подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ.

Рецензент: В.С. Гацков , канд. техн. наук, доцент НГТИ

Редактор Е.Н. Кочубей

Макет подготовлен к печати Е.Н. Кочубей

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское шоссе, 31.

ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, д. 42

Тема 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ................................
1.1. Понятие о технологии........................................................................
1.2. Изделие как объект производства....................................................
1.3. Обработка деталей...........................................................................
Тема 2. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В МАШИНОСТРОЕНИИ..........................................................................
2.1. Производство чугуна.......................................................................
2.2. Производство стали.........................................................................
2.3. Производство цветных металлов....................................................
Вопросы для самоконтроля...................................................................
Тема 3. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО.................................................
3.1. Литье металлов как технологический процесс..............................
3.2. Литейные формы и их конструкции...............................................
3.3. Получение отливок..........................................................................
3.4. Методы литья и области их применения.......................................
Тема 4. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ................................
4.1. Сущность обработки металлов давлением....................................
4.2. Классификация процессов обработки металлов
давлением и их краткая характеристика........................................
4.3. Прокатывание (прокат) металлов...................................................
4.4. Прессование металлов...................................................................
4.5. Волочение металлов......................................................................
4.6. Ковка металлов...............................................................................
4.7. Объемная штамповка металла.....................................................
4.8. Листовая (плоская) штамповка.....................................................
Вопросы для самопроверки..................................................................
Тема 5. ПОНЯТИЕ О ТЕХНОЛОГИИ ПОРОШКОВОЙ
МЕТАЛЛУРГИИ......................................................................................
5.1. Метод технологии порошковой металлургии.............................
5.2. Прессование металлических порошков.......................................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 6. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О СВАРКЕ МЕТАЛЛОВ................
6.1. Общие сведения. Развитие сварки, ее направления
и классификация............................................................................
6.2. Виды сварных соединений............................................................
6.3. Подготовка металла под сварку....................................................

6.4. Электрическая сварочная дуга.....................................................
6.5. Металлургические процессы при сварке.....................................
6.6. Электроды для дуговой сварки.....................................................
6.7. Оборудование для сварки металлов.............................................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 7. ВИДЫ СВАРКИ..........................................................................
7.1. Ручная дуговая сварка...................................................................
7.2. Автоматическая и полуавтоматическая сварки...........................
7.3. Газовая сварка................................................................................
7.4. Кислородная резка.........................................................................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 8. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК
РЕЗАНИЕМ...............................................................................................
8.1. Методы обработки заготовок резанием.......................................
8.2. Обработка заготовок на токарных станках с ЧПУ......................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 9. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ
И ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ....................
9.1. Характеристика электрофизических
и электрохимических методов обработки...................................
9.2. Термическая обработка в технологическом
процессе изготовления изделий....................................................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 10. ИЗНОСОСТОЙКИЕ И АНТИКОРРОЗИОННЫЕ
ПОКРЫТИЯ..............................................................................................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 11. ПАЯНЫЕ И КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ................................
11.1. Пайка.............................................................................................
11.2. Склеивание...................................................................................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Тема 12. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ.................................................................
12.1. Цели и задачи технологической подготовки
производства.................................................................................
12.2. Технологическая документация.................................................
12.3. Методы обеспечения технологичности
и конкурентоспособности изделий машиностроения................
Вопросы для самоконтроля..................................................................
Литература................................................................................................

Тема 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

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

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

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

1.1. Понятие о технологии

Технологический процесс определяется как:

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

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

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

В обоих определениях фигурирует ключевые слова – производ-

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

Первоочередной задачей отечественной экономики является по-

вышение производительности труда и качества выпускаемой про-

дукции . Это может быть достигнуто на основе высокоэффективных технологий.

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

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

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

1.2. Изделие как объект производства

Изделия машиностроения и их составные части. Изделием

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

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

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

в зависимости от конструкции может состоять либо из отдельных

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

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

В современном машиностроении сборка расчленяется на общую

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

Служебное назначение изделия. Под служебным назначени-

ем машины понимают четко сформулированную конкретную задачу, для решения которой предназначена машина.

Формулировка служебного назначения машины должна содержать подробные сведения, конкретизирующие общую задачу и уточняющие условия, при которых эта задача может быть решена. Так, формулируя служебное назначение автомобиля, недостаточно сказать, что автомобиль предназначен для перевозки грузов. Необходимо конкретизировать характер грузов, их массу и объем, условия, расстояния и скорость перевозки, состояние дорог, климат, требования к внешнему виду автомобиля и многое другое с тем, чтобы исчерпывающе определить именно ту задачу, которую должен выполнять создаваемый автомобиль.

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

Показатели качества изделия. Под качеством машины по-

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

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

Э = З пр +З изг +З э +З т.о +З рем .

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 1.1. Совокупности свойств, определяющих качества и экономичность машины

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.