Основы автомобилостроения. 1. 1 Основные понятия и определения
 Скачать 427.67 Kb.
|
|
Введение Эффективная эксплуатация автомобильного транспорта обеспечивается высоким качеством технического обслуживания и ремонта. Успешное решение этой задачи зависит от квалификации специалистов, подготовка которых ведется по специальностям «280540 - Автомобили и автомобильное хозяйство» и «050713 – Транспорт, транспортная техника и технологии». Основная задача преподавания дисциплины «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» - дать будущим специалистам знания, позволяющие с технико-экономической целесообразностью применять прогрессивные методы ремонта автомобилей, повышения их качества и надежности, обеспечивающих доведение ресурса отремонтированных машин до уровня близкого к ресурсу новых. Для глубокого понимания и усвоения вопросов технологии ремонта автомобилей необходимо изучить основные положения механической обработки восстанавливаемых деталей и сборки автомобилей, которые базируются на технологии автостроения, основы которой приведены в первом разделе конспекта лекций. Второй раздел «Основы ремонта автомобилей» является основным по назначению и содержанию дисциплины. В этом разделе излагаются методы обнаружения скрытых дефектов деталей, технологии их восстановления, контроля при комплектации, мтоды сборки и испытания узлов и автомобиля в целом. Целью написания конспекта лекций является изложение курса в объеме программы дисциплины наиболее кратко и обеспечение студентов учебным пособием, позволяющим им выполнять самостоятельную работу в соответствии с программой дисциплины «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» для студентов. 1 Основы технологии автомобилестроения 1.1 Основные понятия и определения 1.1.1 Автомобилестроение как отрасль массового машиностроения Автомобилестроение относится к массовому производству – наиболее эффективному. Производственный процесс автозавода охватывает все этапы производства автомобилей: изготовление заготовок деталей, все виды их механической, тепловой, гальванической и других обработок, сборку узлов, агрегатов и машины, испытание и окраску, технический контроль на всех стадиях производства, транспортировку материалов, заготовок, деталей, узлов и агрегатов на хранение на складах. Производственный процесс автозавода осуществляется в различных цехах, которые по своему назначению делятся на заготовительные, обрабатывающие и вспомогательные. Заготовительные – литейные, кузнечные, прессовые. Обрабатывающие – механические, термические, сварочные, окрасочные. Заготовительные и обрабатывающие цехи относятся к основным цехам. К основным цехам относятся также модельный, ремонтно-механический, инструментальный и т. п. Цехи, занятые обслуживанием основных цехов, являются вспомогательными: электроцех, цех безрельсового транспорта. 1.1.2 Этапы развития автомобилестроения Первый этап – до Великой отечественной войны. Строительство автомобильных заводов с технической помощью иностранных фирм и постановка на производство автомобилей зарубежных марок: АМО (ЗИЛ) – форд, ГАЗ-АА – форд. Первый легковой автомобиль ЗИС-101 в качестве аналога был использован американский Бьюик (1934г.). Завод имени Коммунистического интернационала молодежи (Москвич) выпускал легковые автомобили КИМ-10 на базе английского «Форда Префект». В 1944 году были получены чертежи, оборудование и оснастка для изготовления автомобиля «Опель». Второй этап – после окончания войны и до распада СССР (1991) Строятся новые заводы: Минский, Кременчугский, Кутаисский, Уральский, Камский, Волжский, Львовский, Ликинский. Разрабатываются отечественные конструкции и осваивается производство новых машин: ЗИЛ-130, ГАЗ-53, КрАЗ-257, КамАЗ-5320, Урал-4320, МАЗ-5335, Москвич-2140, УАЗ-469 (Ульяновский завод), ЛАЗ-4202, микроавтобус РАФ (Рижский завод), автобус КАВЗ (Курганский завод) и другие. Третий этап – после распада СССР. Заводы распределились по разным странам – бывшим республикам СССР. Нарушились производственные связи. Многие заводы прекратили производство автомобилей или резко сократили объемы. Крупнейшие заводы ЗИЛ, ГАЗ освоили малотоннажные грузовики ГАЗель, Бычок и их модификации. На заводах начали разрабатывать и осваивать типоразмерный ряд автомобилей разных назначений и разной грузоподъемности. В Усть-Каменогорске освоено производство автомобилей «Нива» Волжского автозавода. 1.1.3 Краткий исторический очерк развития науки о технологии машиностроения. В первый период развития автомобилестроения производство автомобилей носило мелкосерийный характер, технологические процессы выполнялись рабочими высокой квалификации, трудоемкость изготовления автомобилей была высокой. Оборудование, технология и организация производства на автомобильных заводах были для того времени передовыми в отечественном машиностроении. В заготовительных цехах использовались машинная формовка и конвейерная заливка опок, паровоздушные молоты, горизонтально-ковочные машины и другое оборудование. В механосборочных цехах применялись поточные линии, специальные и агрегатные станки, оснащенные высокопроизводительными приспособлениями и специальным режущим инструментом. Общая и узловая сборка производилась поточным методом на конвейерах. В годы второй пятилетки развитие технологии автостроения характеризуется дальнейшим освоением принципов поточно-автоматизированного производства и увеличением выпуска автомобилей. Научные основы технологии автостроения включают выбор метода получения заготовок и базирование их при обработке резанием с обеспечением высокой точности и качества, методику определения эффективности разработанного технологического процесса, методы расчета высокопроизводительных приспособлений, повышающих эффективность процесса и облегчающих труд станочника. Решение проблемы повышения эффективности производственных процессов потребовало внедрения новых автоматических систем и комплексов, более рационального использования исходных материалов, приспособлений и инструментов, что является основным направлением работы ученых научно-исследовательских организаций и учебных заведений. 1.1.4 Основные понятия и определения изделия, производственного и технологических процессов, элементов операции Изделие характеризуется большим разнообразием свойств: конструктивных, технологических и эксплуатационных. Для оценки качества изделий машиностроения используют восемь видов показателей качества: показатели назначения, надежности, уровня стандартизации и унификации, технологичности, эстетические, эргономические, патентно-правовые и экономические. Совокупность показателей можно разделить на две категории: - показатели технического характера, отражающие степень пригодности изделия к использованию его по прямому назначению (надежность, эргономика и т. д.); - показатели экономического характера, показывающие непосредственно или косвенно уровень материальных, трудовых и финансовых затрат на достижение и реализацию показателей первой категории, во всех возможных сферах проявления (создания, производства и эксплуатации) качества изделия; показатели второй категории включают в основном показатели технологичности. Как объект проектирования изделие проходит ряд стадий по ГОСТ 2.103-68. Как объект производства изделие рассматривается с позиций технологической подготовки производства, методов получения заготовок, обработки, сборки, испытания и контроля. Как объект эксплуатации изделие анализируется по соответствию эксплуатационных параметров техническому заданию; удобству и сокращению трудоемкости подготовки изделия к функционированию и контролю его работоспособности, удобству и сокращению трудоемкости профилактических и ремонтных работ, требуемых для повышения срока службы и восстановления работоспособности изделия, по сохранению технических параметров изделия в период длительного хранения. Изделие состоит из деталей и узлов. Детали и узлы могут соединяться в группы. Различают изделия основного производства и изделия вспомогательного производства. Деталь – элементарная часть машины, изготовленная без применения сборочных приспособлений. Узел (сборочная единица) – разъемное или неразъемное соединение деталей. Группа – соединение узлов и деталей, являющихся одной из основных составных частей машин, а также совокупность узлов и деталей, объединенных общностью выполняемых функций. Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции. Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и чистоты поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода, например, установка заготовки, смена инструмента. Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки. Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода. Технологический процесс может быть выполнен в виде типового, маршрутного и операционного. Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками. Маршрутный технологический процесс выполняется по документации, в которой содержание операции излагается без указания переходов и режимов обработки. Операционный технологический процесс выполняется по документации, в которой содержание операции излагается с указанием переходов и режимов обработки. 1.1.5 Задачи, решаемые при разработке технологического процесса Основной задачей разработки технологических процессов является обеспечение при заданной программе выпуска деталей высокого качества при минимальной себестоимости. При этом производится: - выбор способа изготовления и заготовки; - выбор оборудования с учетом имеющегося на предприятии; - разработка операций обработки; - разработка приспособлений для обработки и контроля; - выбор режущего инструмента. Технологический процесс оформляется в соответствии с Единой системой технологической документации (ЕСТД) – ГОСТ 3.1102-81 1.1.6 Виды машиностроительных производств. В машиностроении различают три типа производств: единичное, серийное и массовое. Единичное производство характеризуется изготовлением небольших количеств изделий разнообразных по конструкции, применением универсального оборудования, высокой квалификацией рабочих и более высокой себестоимостью продукции по сравнению с другими типами производства. К единичному производству на автозаводах относятся изготовление опытных образцов автомобилей в экспериментальном цехе, в тяжелом машиностроении – производство крупных гидротурбин, прокатных станов и т. п. В серийном производстве изготовление деталей осуществляется партиями, изделий сериями, повторяющимися через определенные промежутки времени. После изготовления данной партии деталей производится переналадка станков на выполнение операций той же или другой партии. Серийное производство характеризуется применением как универсального, так и специального оборудования и приспособлений, расстановкой оборудования как по типам станков, так и по технологическому процессу. В зависимости от величины партии заготовок или изделий в серии различают мелкосерийное, средне - и крупносерийное производства. К серийному производству относятся станкостроение, производство стационарных двигателей внутреннего сгорания, компрессоров. Массовым производством называется производство, при котором изготовление однотипных деталей и изделий ведется непрерывно и в большом количестве в течении длительного времени (несколько лет). Массовое производство характеризуется специализацией рабочих на выполнение отдельных операций, применением высокопроизводительного оборудования, специальных приспособлений и инструмента, расположением оборудования в последовательности, соответствующей выполнению операции, т. е. по потоку, высокой степенью механизации и автоматизации технологических процессов. В технико-экономическом отношении массовое производство является наиболее эффективным. К массовому производству относятся автомобилестроение и тракторостроение. Приведенное деление машиностроительного производства по типам является в известной мере условным. Провести резкую грань между массовым и крупносерийным производствами или между единичным и мелкосерийным затруднительно, поскольку принцип поточно-массового производства в той или иной мере осуществляется в крупносерийном и даже в среднесерийном производстве, а характерные особенности единичного производства свойственны мелкосерийному производству. Унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства, сокращению номенклатуры изделий и увеличению объемов их выпуска, а это позволяет шире применять поточные методы и автоматизацию производства. 1.2 Основы точности механической обработки 1.2.1 Понятие точности обработки. Понятие о случайных и систематических погрешностях. Определение суммарной ошибки Под точностью изготовления детали понимается степень соответствия ее параметров параметрам, заданным конструктором в рабочем чертеже детали. Соответствие деталей – реальной и заданной конструктором – определяется следующими параметрами: - точностью формы детали или ее рабочих поверхностей, характеризуемой обычно овальностью, конусностью, прямолинейностью и другими; - точностью размеров деталей, определяемой отклонением размеров от номинальных; - точностью взаимного расположения поверхностей, задаваемой параллельностью, перпендикулярностью, концентричностью; - качеством поверхности, определяемым шероховатостью и физико-механическими свойствами (материалом, термообработкой, поверхностной твердостью и другими). Точность обработки может быть обеспечена двумя методами: - установкой инструмента на размер способом пробных проходов и промеров и автоматическим получением размеров; - наладкой станка (установка инструмента в определенное положение относительно станка один раз при его наладке на операцию) и автоматическим получением размеров. Точность обработки в процессе выполнения операции достигается автоматически контролем и подналадкой инструмента или станка при выходе деталей из поля допуска. Точность находится в обратной зависимости от производительности труда и стоимости обработки. Стоимость обработки резко возрастает при высоких точностях (рисунок 1.2.1, участок А), а при низких – медленно (участок В). Экономическая точность обработки обуславливается отклонениями от номинальных размеров обрабатываемой поверхности, полученных в нормальных условиях при использовании исправного оборудования, стандартного инструмента, средней квалификации рабочего и при затратах времени и средств, не превышающих эти затраты при других сопоставимых способах обработки. Она зависит также от материала детали и припуска на обработку.  Рисунок 1.2.1 – Зависимость стоимости обработки от точности Отклонения параметров реальной детали от заданных параметров называются погрешностью. Причины возникновения погрешностей при обработке: - неточность изготовления и износ станка и приспособлений; - неточность изготовления и износ режущего инструмента; - упругие деформации системы СПИД; - температурные деформации системы СПИД; - деформации деталей под влиянием внутренних напряжений; - неточность настройки станка на размер; - неточность установки, базирования и измерения. Жесткостью  системы СПИД называется отношение составляющей силы резания  , направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению  лезвия инструмента, измеренному в направлении действия этой силы (Н/мкм). Величина обратная жесткости называется податливостью  системы (мкм/Н) Деформация системы (мкм)  Температурные деформации. Теплота, образующаяся в зоне резания распределяется между стружкой, обрабатываемой заготовкой, инструментом и частично рассеивается в окружающую среду. Например, при токарной обработке в стружку отходит 50…90% теплоты, в резец 10…40%, в заготовку 3…9%, в окружающую среду 1%. Из-за нагрева резца в процессе обработки удлинение его достигает 30…50 мкм. Деформация от внутреннего напряжения. Внутренние напряжения возникают при изготовлении заготовок и в процессе их механической обработки. В литых заготовках, штамповках и поковках возникновение внутренних напряжений происходит из-за неравномерного охлаждения, а при термической обработке деталей - по причине неравномерного нагрева и охлаждения и структурных превращений. Для полного или частичного снятия внутренних напряжений в литых заготовках их подвергают естественному или искусственному старению. Естественное старение происходит при длительной выдержке заготовки на воздухе. Искусственное старение осуществляется путем медленного нагрева заготовок до 500…600  , выдержки при этой температуре в течение 1…6 часов и последующего медленного охлаждения.Для снятия внутренних напряжений в штамповках и поковках их подвергают нормализации. Неточность настройки станка на заданный размер связана с тем, что при установке режущего инструмента на размер с помощью измерительных средств или по готовой детали возникают погрешности, влияющие на точность обработки. На точность обработки оказывает влияние большое число разнообразных причин, вызывающих систематические и случайные погрешности. Суммирование погрешностей производится по следующим основным правилам: - систематические погрешности суммируются с учетом их знака, т. е. алгебраически; - суммирование систематических и случайных погрешностей производится арифметически, поскольку знак случайной погрешности заранее неизвестен (наиболее неблагоприятный результат); - случайные погрешности суммируются по формуле:  ,где  - коэффициенты, зависящие от вида кривойраспределения составляющих погрешностей. Если погрешности подчиняются одному закону распределения, то  .Тогда  . |