УП тех_я машиностроения1. Машиностроени я
 Скачать 1.38 Mb.
|
|
Дикань В.Л., Калабухин Ю.Е., Мельник В.А. Т Е Х Н О Л О Г И Я М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Я У ч е б н о е п о с о б и е Харьков 2004 СОДЕРЖАНИЕ Введение 4 Глава 1 Введение в технологию 6
Глава 2 Основные понятия и положения технологии машиностроения 12 2.1 Изделие и его элементы 12 2.2 Производственный и технологический процесс 14 2.3 Структура технологического процесса 15 2.4 Производственная структура машиностроительного предприятия 18 2.5 Производственная программа 21 2.6 Типы машиностроительных производств и характеристика их технологических процессов 21 Глава 3 Машина как объект производства 24 3.1 Служебное назначение машины 24 3.2 Показатели качества машины 25 3.3 Существующие виды обработки деталей машин 28 Глава 4 Характеристика технологических методов получения и обработки заготовок, оборудование, приспособления, технологическая оснастка, инструмент 31 4.1 Методы получения заготовки 31 4.2 Методы обработки заготовок 57 4.3 Методы покрытия деталей 65 4.4 Технологические методы сборки 70 Глава 5 Основные положения разработки технологического процесса изготовления машины 77 5.1 Исходная база и последовательность разработки технологичес- кого процесса изготовления машины 77 5.2 Ознакомление со служебным назначением машины 79 5.3 Изучение намечаемого количественного выпуска машин 80 5.4 Изучение рабочих чертежей машины 80 5.5 Основные положения разработки технологического процесса изготовления деталей машин 81 5.6 Основные положения разработки технологического процесса сборки машины 85 5.7 Пример разработки технологического процесса сборки машины 86 Глава 6 Технико-экономические показатели технологических процессов изготовления 94 6.1 Себестоимость машины 94 6.2 Трудоемкость единицы продукции и выработка 94 6.3 Станкоемкость единицы продукции 95 6.4 Сокращение цикла производственного процесса 96 Глава 7 Основы управления себестоимостью производства машины 98 7.1 Выбор наиболее экономичного варианта технологического процесса 98 7.2 Снижение себестоимости за счет сокращения затрат на материалы 103 7.3 Снижение расходов на заработную плату, приходящихся на единицу продукции 105 7.4 Увеличение производительности труда 105 7.5 Автоматизация производственных процессов 108 7.6 Улучшение условий труда и сокращение утомляемости 111 7.7 Снижение накладных расходов 111 7.8 Количество машин 112 Глава 8 Перспективы развития технологии машиностроения 114 8.1 Организационно-технические задачи развития машиностроения 114 8.2 Технологические задачи 116 Список литературы 120 ВВЕДЕНИЕ Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Его продукция – машины различного назначения поставляются всем отраслям народного хозяйства. Перед технологами-машиностроителями стоят задачи дальнейшего повышения качества машин, снижения трудоемкости, себестоимости, материалоемкости их изготовления, механизации и автоматизации производства, а также сокращения сроков подготовки производства новых объектов. Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. Важно качественно, дешево и в заданные плановые сроки с минимальными затратами живого и овеществленного труда изготовить машину, применив высокопроизводительное оборудование, технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производства. От принятой технологии производства во многом зависит надежность работы выпускаемых машин, а также экономика их эксплуатации. Совершенствование технологии машиностроения определяется потребностями производства необходимых обществу машин. Развитие новых прогрессивных технологических методов способствует конструированию более совершенных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат труда на их изготовление. Совершенство конструкции машин характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкцию машины, в которой эти требования учтены, называют технологичной. Улучшая технологичность конструкции, можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства и сократить себестоимость ее изготовления. Недооценка технологичности конструкции часто приводит к корректировке рабочих чертежей изделия после их составления, к удлинению сроков подготовки и дополнительным затратам производства. Недостаточная технологичность конструкции изделий – большое препятствие на пути автоматизации их производства. Предметом технологии машиностроения является учение об изготовлении машин заданного качества в установленном программой выпуска количестве при наименьших затратах материалов, минимальной себестоимости и высокой производительности труда, облегченного в максимальной степени и безопасного. Одной из главных задач технологии машиностроения является изучение закономерностей протекания технологических процессов и выявление параметров, воздействуя на которые можно интенсифицировать производство и повысить его точность. Знание этих закономерностей является основным условием рационального проектирование технологических процессов и применения электронных вычислительных машин, обеспечивающих сокращение сроков проектирования, облегчение труда технологов, и получение оптимальных вариантов проектируемых технологических процессов. Лишь на базе этих закономерностей может решаться задача автоматизации производства. В каждом конкретном случае принятый вариант автоматизации должен подтверждаться точными технологическими и экономическими расчетами. В период научно-технической революции и при высоких темпах технического прогресса важное значение имеет всемерное ускорение технологической подготовки производства новых объектов. Эта задача может быть решена путем разработки и широкого использования типовых технологических процессов, применения гибких быстропереналаживаемых средств производства, нормализованной и обратимой оснастки. ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ.
Термин «технология»происходит от греческого «техно...», что означает мастерство, ремесло, умение, и «...лого» - слово, учение. Ведь технологияот греческого - это знания ремесла. Когда-то человека, который умел что-то делать, называли ремесленником. Теперь говорят - "учение или знание технологии". А того, кто знает как изготовить ту или другую вещь, предоставить те или другие услуги и т.п., называют технологом. Технология – это наука о способах воздействия на сырье, материалы и полуфабрикаты соответствующими орудиями производства для получения готовой продукции. Перерабатывать сырье на продукцию можно разными способами. Ведь каждый способ - это отдельная технология, по которой изготавливают определенный вид продукции. В современных технологиях широко используют научные достижения механики, физики, теплотехники, электротехники и других наук. В наше время технология стала обширной областью знаний - она изучает и разрабатывает промышленные способы получения разных видов продукции. Имеем, например, технологии, по которым изготавливают автомобили, станки, локомотивы, вагоны и т.п.. Разработка технологии осуществляется по отраслям производства. Поэтому можно говорить о технологии машиностроения, технологии приборостроения, технологии строительного производства, технологии производства обуви и т.д. Каждое предприятие выпускает продукцию по определенной технологии. Так, технология обработки металлов, сплавов и других конструкционных материалов резанием изучает и разрабатывает способы обработки их на резальных станках. Выбор технологии зависит не только от вида сырья и продукции, которую изготавливают на предприятии, а и от ее количества. Например, комбайн, автомобиль или другую машину можно собрать из отдельных деталей на небольшой площади сборочного цеха. Если речь идет о сотнях тысяч комбайнов, автомобилей и других машин на год, то необходимо создать мощные конвейерные линии, к которым из всех цехов в определенной последовательности будут поступать детали и узлы. На предприятии, какую бы продукцию не изготавливали, все подчиненно технологии. Итак, технология служит основой производства. Выбор технологии и соблюдение ее требований является залогом низкой себестоимости изготовляемой продукции и ее высокого качества. 1.2. Сырье, топливо, энергия – основные понятия и определения. Сырьем называют предмет труда, на добычу или производство которого был затрачен труд и из которого в дальнейшем изготавливают продукцию. Например, из железной руды изготавливают чугун. Итак, железная руда - это сырье,а чугун - продукция. Сырье классифицируют по таким признакам как: происхождение, агрегатное состояние, важность в технологическом процессе и т.п. І. По происхождению. По этому признаку сырье разделяют на первичное, искусственное и вторичное. 1.Первичным сырьемназывают вещества естественного происхождения, которые не испытывают переработку. Первичное сырье разделяют на минеральное, растительное и животное: а) Минеральным сырьемназывают полезные ископаемые, которые добывают в недрах Земли или на ее поверхности. В зависимости от цели использования минеральное сырье разделяют на топливно-энергетическое, рудное, химическое, строительное и драгоценные камни, гидроминеральное. Топливно-энергетическое сырье- это угли, нефть, торф, природный газ, горючие сланцы, уран и др. Оно является не только источником тепловой энергии, а и сырьем для химической, металлургической и других отраслей промышленности. Рудное сырье- это железные, медные, хромовые, мангановые, молибденовые, никелевые и прочие руды. Промышленные руды содержат один или несколько металлов. Содержание металлов в этих рудах разное, но экономически выгодное для изъятия из них металлов на данном этапе развития технологии. Химическое сырье- это минералы с небольшим содержанием металлов. Поэтому его часто называют минерально-химическим сырьем. Это калийные соли, сера, апатиты, фосфориты и т.п. Строительное сырье и драгоценный камень.К строительномусырью относятся гранит, известняк, песок, глина и т.п. Из этого сырья изготовляют продукцию необходимую для строительного производства. Драгоценный камень(алмаз, янтарь, хрустальный кварц, аметист и т.п.) в основном является сырьем для ювелирной промышленности. Гидроминеральное сырье- это подземные минеральные и пресные воды, а также рассолы. б) Растительным сырьем называют наземную и подземную части растений (листья, ствол, цветы, семена, плоды, корневище и т.п.) К растительному сырью относятся лен, конопля, сахарная свекла, хлопок, древесина, зерно и т.п. Из них изготавливают продукты питания, а также продукцию промышленного и бытового назначения. Так, из семян льна получают масло, из его стеблей волокна, а потом пряжу, из которой ткут ткани; из сахарной свеклы изготавливают сахар. в) Животным сырьем называют шерсть, кожу, шелк, молоко, мех и т.п. Перерабатывая сырье животного происхождения, получают продукты питания и продукцию бытового и промышленного назначения. Растительное и животное сырье в отличие от минерального требует быстрой переработки, поскольку с течением времени его состав и качество изменяются. Для сохранности растительного и животного сырья на длительное время его высушивают, замораживают, консервируют, стерилизуют, сохраняют в атмосфере защитных газов и т.п.. Сырье растительного и животного происхождения восстанавливается человеческой работой, в то время как минеральное - нет. Сырье минерального происхождения имеет определенные районы залежей и ограниченное количество. Сырье растительного и животного происхождения зависит от природных условий. Тем не менее, и минеральное, и растительное, и животное сырье надо использовать бережно. 2. Искусственным сырьемназывают продукцию или полуфабрикат, изготовленную на другом предприятии или в подразделениях этого или других предприятий. Например, готовая продукция домнового цеха – чугун, является сырьем для получения стали; готовая продукция ткацкого цеха – ткань, является сырьем для пошива одежды и т.п. 3. Вторичным сырьемназывают промышленные и потребительские отходы и побочную продукцию. Промышленными отходаминазывают остатки сырья и полуфабрикатов, которые образовалось в процессе изготовления основной продукции, которые частично или полностью утратили свои свойства и не отвечают установленным стандартам. Промышленные отходы после переработки, а иногда и без нее, могут быть использованы в производстве или потреблении. Потребительскими отходаминазывают изделия и вещества, которые в процессе пользования ними утратили свои свойства. Например, изделия из металлов (утюг, кастрюля и т.п.) утратили пригодность к использованию и стали металлоломом;изделия из бумаги (книжки, газеты, журналы и т.п.) вследствие устаревшей информации и повреждения стали макулатурой;хлопчатобумажные и шерстяные изделия – ветошью. Побочной продукциейназывают такую продукцию, которая образовалась наряду с основной в процессе переработки сырья, но не была целью производства. На побочную продукцию устанавливают стандарты, технические условия, цены. Побочную продукцию часто используют как готовую продукцию или она является сырьем для изготовления другой. Например, в процессе производства чугуна (основная продукция) получают шлак (побочная продукция), который является сырьем для изготовления строительных материалов (шлакоцемента, шлаковаты и т.п.). Вторичное сырьеполностью или частично заменяет первичное сырье при изготовлении продукции.Это экономически и экологически выгодно: продукция становится более дешевой и меньше загрязняется окружающая среда. Искусственное и вторичное сырье называют материалами. II. По агрегатному состоянию. По этому признаку сырье разделяют на твердое, жидкое и газовое. Примером твердого сырьяявляются металлические руды, уголь, песок; жидкого- нефть, вода; газового - воздух, природные и промышленные газы. III. По важности в технологическом процессе. По этому признаку сырье разделяют на основное и вспомогательное. Основным сырьемназывают сырье, которое служит основой изготовляемой продукции. Например, железная руда служит основой для получения чугуна. Вспомогательным сырьемназывают такие составляющие сырья, которые придают продукции определенные свойства или гарантируют нормальный ход технологического процесса. Например, смазочные масла обеспечивают надежную работу узлов оснащения. Топливомназывают вещества, в процессе сгорания (или деления, или соединения ядер) которых выделяется значительное количество теплоты. Основной составляющей частью топлива является углерод. В разных видах топлива содержимое углерода разное - от 30 до 95%. В состав топлива входят также водород, кислород, азот, сера, пепел или шлак и прочие вещества. С давних пор топливом были дрова, солома, древесный уголь и др. Позже к ним приобщили ископаемый уголь, природный газ, мазут, горючие сланцы и др. Теперь слово «топливо» употребляют и если речь идет о веществах, которые используются в ядерных реакторах, на атомных электростанциях и в ракетных двигателях. Соответственно говорят ядерное и ракетное топливо. 1. По происхождению топливо разделяют на природное и искусственное. К природному топливуотносят, например, дрова, торф, уголь, горючие сланцы и т.п.. Искусственное топливополучают переработкой природного топлива. Так, в процессе нагревания ископаемого угля до высокой температуры без доступа воздуха получают кокс, из нефти изымают мазут и т.п. 2. По агрегатному состоянию топливо разделяют на твердое(ископаемый уголь, торф, горючие сланцы, дрова), жидкое(бензин, мазут, дизельное топливо и т.п.) и газовое(природный газ, водород и т.п.). Ценность топлива определяется количеством теплоты, которое выделяется в случае полного его сгорания. Так, в процессе сжигания 1 кг дров выделяется 10,2 МДж/кг теплоты, каменного угля - 22 МДж/кг, бензина – 44 МДж/кг. Чем больше углерода и водорода содержится в топливе, тем больше теплоты выделяется в процессе его сгорания. Во время сжигания топлива получаются твердые и газовые вещества. Твердые - это пепел, шлак, садока. Газовые - оксиды углерода, азота и серы и т.п. Газовые и частично твердые продукты сгорания топлива через дымовые трубы выбрасываются в атмосферу. Ежегодно в атмосферу выбрасываются сотни миллионов тонн разных вредных веществ. Для защиты окружающей среды от загрязнения веществами, которые получаются в процессе сгорания топлива, используют разные фильтры и устройства, очищающие или обезвреживающие вредные выбросы. Охрана окружающей среды от загрязнения стала одной из важнейших задач человечества. Перспективным видом топлива, которое не загрязняет окружающей среды, хорошо сохраняется и транспортируется, является водород. В процессе сгорания водорода выделяется водный пар. Все технологические процессы связаны с затратами или выделением энергии. Энергия нужна для транспортирования сырья и готовой продукции, для подготовки сырья к переработке (измельчение, высушивание, фильтрование и т.п.), для изготовления продукции. Разные предприятия требуют разных видов энергии. При изготовлении продукции используют энергию солнечную, световую, тепловую, химическую, электрическую, механическую, ядерную и т.п.. 1. Солнечная энергия. От Солнца на Землю идет тепловой поток, энергия которого составляет 1,57-1018 квт*ч. в год. Эту энергию можно использовать для нагревания воздуха, воды, помещения, высушивания сырья, полуфабрикатов и готовой продукции и т.п. Ее можно превратить в электрическую энергию. 2. Энергия света. Этот вид энергии приобретает все большего значения в жизнедеятельности человека, ее используют для создания фотоэлементов, фотоэлектрических датчиков, автоматов и т.п. С помощью этого вида энергии осуществляется большое количество фотохимических процессов в химической технологии. 3. Тепловая энергия, ее получают в ходе сжигания топлива. Она издавна используется для обогревания помещений, получение металлов и сплавов, высушивания сырья и продукции и т.п. Тепловую энергию превращают в электрическую. Роль теплоносителей выполняют печные газы, водяной пар, вода и прочие вещества. 4. Химическая энергия. Она выделяется в процессе экзотермических реакций. Химическая энергия является источником теплоты для нагревания сырья. Ее используют для проведения эндотермических процессов. Химическая энергия в гальванических элементах и аккумуляторах превращается в электрическую. 5. Электрическая энергия, ее вырабатывают на электростанциях. Этот вид энергии используют для проведения электрохимических (электролиз растворов и расплавов) и электротермических (нагревание, плавление и т.п.) процессов. В промышленности электрическую энергию используют в электрических фильтрах для очищения газов от пыли, тумана и т.п. Электрическую энергию используют для освещения и получения механической и тепловой энергии. 6. Механическая энергия. Она нужна, главным образом, для измельчения, размалывания и перемешивания сырья, работы компрессоров, вентиляторов, а также для транспортирования сырья, продукции и т.п. 7. Ядерная энергия. Этот вид энергии выделяется при делении или соединении ядер. Умело собранную энергию используют на атомных электростанциях для получения электрической энергии. ГЛАВА 2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ 2.1 Изделие и его элементы 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), изготовленного 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 обособленно и полностью собрать отдельно от других элементов изделия. В современном машиностроении сборка расчленяется на общую и узловую. Объектом общей сборки является изделие, объектом узловой сборки являются его составные части. Построение процессов общей и узловой сборки может быть представлено с помощью технологических схем. Эти схемы отражают структуру и последовательность комплектования изделий и его составных частей. В качестве примера на рис. 1 показан сборочный чертеж червячного редуктора, а на рис. 2 показаны технологические схемы его обще (а) и узловой (б) сборки. На этих схемах каждый элемент изделия обозначен прямоугольником, разделенным на три части. В верхней части прямоугольника приведено наименование элемента; в левой нижней части – его числовой индекс, а в правой нижней – число элементов, входящих в данное соединение. Индексацию элементов машины производят в соответствии с номерами, проставленными на сборочных чертежах и в спецификациях. Перед числовым индексом составной части изделия ставят буквы сб. (сборка), перед индексом составной части первого порядка – 1 сб., перед индексом составной части второго порядка – 2 сб. и т. д. Элемент, с которого начинается сборка изделия (его составной части), называется базовым. По его номеру ставится числовой индекс составной части, в которую он входит. Процесс общей сборки изображают на схеме горизонтальной линией. Ее проводят в направлении от базового элемента изделия к собранному объекту. Сверху располагают в порядке последовательности сборки условные обозначения всех непосредственно входящих в изделие деталей, а снизу всех непосредственно входящих в изделие составных частей. На технологических схемах узловой сборки эти составные части расчленяются на составные части высших порядков, а в отдельных случаях только на детали. Технологические схемы сборки снабжают надписями-сносками, поясняющими характер сборочных соединений и выполняемый при сборке контроль (запрессовка, клепка, пайка, регулировка, выверка, проверка зазоров и пр.), когда они не ясны из схемы. Отдельные соединения подвергаются по условиям общей сборки частичной или полной разборке при их окончательной установке в собираемую машину. Например, поршень с шатуном в сборе предварительно собирают и проверяют на контрольном приспособлении, а при сборе машины (в данном случае компрессора) крышку шатуна снимают для соединения его с шатунной шейкой коленчатого вала. Этот вид дополнительных работ также отражается пояснительной надписью на технологической схеме общей сборки. Технологические схемы упрощают проектирование процессов сборки и позволяют оценить конструкцию изделия с точки зрения технолога. Предпочтительна та конструкция изделия, при которой возможна его сборка из предварительно собранных взаимозаменяемых составных частей; в этом случае они устанавливаются на собираемое изделие после технического контроля качества их сборки. Это позволяет быстрее обнаружить дефекты общей сборки, которые в этом случае следует искать в соединениях составных частей, а не внутри их. Кроме того, конструкция изделия, сборку которого можно производить из предварительно собранных составных частей, позволяет выполнять сборочные работы путем параллельной сборки составных частей и изделия, что сокращает длительность цикла сборки. Технологические схемы сборки отражают степень соблюдения перечисленных условий узловой сборки; при построении технологических схем можно обнаружить также возможные конструктивные неувязки собираемого изделия. Возможны варианты технологических схем общей и узловой сборки одного и того же изделия, которые отличаются структурой и последовательностью комплектования сборочных инструментов. Вариант схемы выбирают с учетом удобств выполнения процессов сборки и контроля. Выбранный вариант технологического процесса сборки, зафиксированной составленной схемой, должен обеспечивать заданное количество изделий и быть наиболее рентабельным и производительным для данных условий производства (единичного, серийного, массового). При создании новых машин нужно предусмотреть их общую сборку из предварительно собранных и проверенных составных частей (принцип узловой сборки), что обеспечивает преимущества не только при их производстве, но также при обслуживании, эксплуатации и ремонте. |