УП тех_я машиностроения1. Машиностроени я
 Скачать 1.38 Mb.
|
2.2 Производственный и технологический процессДля превращения предметов природы в полезное для человека изделие служит производственный процесс. Производственный процесс включает все этапы, которые проходит предмет природы на пути превращения в изделие. Производственный процесс, осуществляемый на машиностроительном заводе, является частью всего производственного процесса превращения предметов природы в машину. Таким образом, производственным процессом в машиностроении называют совокупность всех этапов, которые проходят полуфабрикаты на пути их превращения в готовую машину. Выполнение различных этапов производственного процесса на машиностроительном заводе обычно организуется в отдельных цехах или в одном цехе. В первом случае производственный процесс делят на части и говорят о производственных процессах, например литейного цеха, механического, сборочного, во втором случае говорят о комплексном производственном процессе. Производственный процесс разделяется на следующие этапы: 1) изготовление заготовок деталей – литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала; 2) обработка заготовок на металлорежущих станках для получения деталей с окончательными размерами и формами; 3) сборка узлов и агрегатов (или механизмов), т.е. соединение отдельных деталей в сборочные единицы и агрегаты (механизмы); в единичном (индивидуальном) производстве применяются слесарная обработка и пригонка деталей к месту постановки при сборке; в серийном производстве эти работы выполняются в незначительном объеме, а в массовом и крупносерийном не применяются, так как благодаря применению предельных калибров при обработке на металлорежущих станках достигается взаимосвязь деталей; 4) окончательная сборка всей машины; 5) регулирование и испытание машины; 6) окраска и отделка машины (изделия). (Окраска состоит из нескольких операций, выполняемых на разных этапах технологического процесса, например, шпаклевка, грунтовка и первая окраска отливок, окраска обработанных деталей, окончательная окраска всей машины). Технологическим процессом называют последовательное изменение формы, размеров, свойств материала или полуфабриката в целях получения детали или изделия в соответствии с заданными техническими требованиями. Технологический процесс обработки деталей является частью общего производственного процесса изготовления всей машины. Любой технологический процесс состоит из мельчайших технологических процессов или является частью более сложного. Например, технологический процесс сборки автомобильного двигателя, с одной стороны, можно разделить на мельчайшие, которые отличаются один от другого: технологические процессы сборки шатунно-поршневой группы, блока цилиндров или коробки изменения скоростей; с другой стороны, технологический процесс сборки двигателя является частью технологического процесса сборки автомобиля в целом. Технологические процессы постоянно усовершенствуют. Это обусловлено тем, что продукцию, которую изготавливают на предприятии, периодически улучшают. Кроме того, наука, техника и технология предлагают новые, более эффективные способы обработки и переработка сырья, новое более производительное оснащение и инструменты. Для выполнения технологического процесса нужно оборудовать место труда (работы). Рабочее место обычно представляет собой часть объема цеха, которое предназначено для выполнения работ одним рабочим или группой рабочих и в которой размещены технологическое оборудование, инструмент, приспособления, подъемно-транспортное оборудование, стеллажи для хранения заготовок, деталей или сборочных единиц. 2.3 Структура технологического процесса Технологический процесс имеет сложную структуру. Его составляющими являются операции, любую из которых рассматривают как отдельный технологический процесс. Законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими, называют операцией. Например, обтачивание вала, выполняемое последовательно сначала на одном конце, а потом после повтора, т. е. перестановки вала в центрах, без снятия его со станка, - на другом конце, является одной операцией. Если же все заготовки (валы) данной партии обтачиваются сначала на одном конце, а потом на другом, то это составит две операции. Во время обработки заготовки на токарном станке операция точения охватывает все действия рабочего (токаря) и движения узлов станка, которые выполняются в процессе обработки поверхности заготовки к моменту снятия ее из станка и перехода к обработке другой заготовки. Некоторые трудоемкие операции выполняет группа работников (рабочих). Названия операций происходят от способа обработки объекта. Например, во время механической обработки заготовок резанием операции называют так: точение, сверление, нарезание рези и т.п. По операциям определяют трудоемкость технологического процесса, потребность в исполнителях, инструментах, оснащении и т.п. Технологические операции разделяют на отдельные составляющие. Самый полный набор состаляющих имеют технологические операции резания, к которым относится точение. Во время изготовления детали резанием на токарном станке составляющими операции точение является установление, технологический и вспомогательный переходы и т.п., их и рассмотрим. 1. Установлениемназывают часть технологической операции, которую выполняют во время одного закрепления заготовки. Операцию можно выполнить за одно или несколько установлений. Например, вал имеет два торца. Отцентровать оба торца вала можно на одно- и двустороннем центровальном станке: на первом станке центрирование выполняют за два установления, а на второй - за одно. Установления разделяют на позиции. Позициейназывают определенное положение заготовки на станке относительно резального инструмента. Например, заготовку обрабатывают на многошпиндельном токарном станке-автомате. При каждом повороте шпиндельного барабана заготовка занимает новую позицию. 2. Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой, или режима работы станка. При выполнении технологического перехода на станках с программным управлением режим работы иногда изменяется без вмешательства рабочего, то есть автоматически. Технологический переход состоит из прохода (рабочего хода) и холостого хода. а) Проходомназывают законченную часть технологического перехода, в процессе выполнения которого инструмент один раз перемещается относительно заготовки и служит причиной изменения его формы, размеров и шероховатости поверхности. Например, в процессе точения инструментом является резец, который перемещается относительно заготовки справа налево и срезает с нее пласт металла, тем самым придает ей новую форму, размер и шероховатость поверхности. Один переход может состоять из нескольких проходов. б) Холостым ходомназывают законченную часть технологического перехода, в процессе выполнения которого инструмент перемещается относительно заготовки, но не служит причиной изменения ее формы, размеров, шероховатости поверхности, но тем не менее является необходимым для выполнения прохода. Так, при точении резец после срезания пласта металла снова возвращается к начальному положению с целью выполнения следующего прохода. 3. Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действия человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т. д. Вспомогательные переходы очень разные. Они связаны с установлением заготовки, изменением инструмента, отладкой станка на необходимый режим работы, снятием обработанной заготовки и т.п. Например, сверление отверстия в вале состоит из таких вспомогательных переходов: взять вал и установить в устройство; закрепить вал; включить станок; подвести сверло к валу; включить подачу; выключить подачу; отвести шпиндель в исходное положение; остановить станок; освободить вал от устройства; взять вал и положить его на полку. Каждый технологический процесс состоит из отдельных операций. Тем не менее, следует помнить, что технологические операции не всегда будут иметь полный набор представленных выше составляющих. Составляющие технологической операции можно объединить в две группы. К первой группе относится проход.Эта составляющая операции служит причиной изменения формы, размеров, шероховатости поверхности или свойства обрабатываемого объекта. Ко второй группе относятся те составляющие, которые таких изменений не выполняют. Это установление, холостой ход, вспомогательный переход и т.п. Чем меньшее время выполнения составляющих операций, тем лучше результат производства, то есть лучшими будут технико-экономические показатели: большая производительность оснащения и меньшая себестоимость продукции. Сократить затраты времени на выполнение составляющих операций можно двумя путями: внедрением механизации и автоматизации; изменением технологии изготовления продукции. Рассмотрим их в частности. 1. Внедрение механизации и автоматизации. Сократить затраты времени на выполнение всех составляющих технологической операции можно введением дополнительных механизмов, которые ускоряют движение элементов оснащения, или заменой механизмов на более мощные. Эти мероприятия в большинстве случаев еще и высвобождают или облегчают работу рабочего, который принимает участие в выполнении технологического процесса. Например, внедрение в токарно-револьверном станке механизмов автоматического управления составляющими технологической операции, а также введение вспомогательных силовых механизмов для ускорения движений элементов обусловили переведение станка на автоматический режим работы, вследствие чего высвободился рабочий (токарь). Внедрение дополнительных механизмов в оснащения обусловило увеличение массы оснащения в технологическом процессе, а соответственно выросла доля овеществленной работы в единице продукции. Доля затраченной живой работы в продукции уменьшилась. Увеличилась производительность живой работы за счет высвобождения работника из технологического процесса и сокращения промежутков времени между проходами. 2. Изменение технологии изготовления продукции. Для этого необходимо выучить свойства исследуемого объекта и использовать те, которые раньше не брались во внимание или были неизвестны. Этот путь требует денежных затрат на научно-исследовательские работы и внедрение полученных результатов в производство. Кроме того, он требует изменения технологического оснащения, но при этом не обязательно увеличится количество механизмов, их масса или возрастут затраты энергии, и как следствие увеличится стоимость продукции. Например, переход от обработки заготовок резанием к изготовлению их литьем, где используются литейные свойства сплавов, требует принципиально нового оборудования. Используя соответствующие физико-механические свойства металлов и сплавов, порошковая металлургия дает возможность за короткое время изготовлять детали точной формы и размеров и значительно уменьшить отходы. Экономический эффект, полученный от внедрения в производство результатов научно-исследовательских работ, послуживших причиной изменения технологии изготовления продукции, может превышать или равняться эффекту, полученному при внедрении механизации и автоматизации. 2.4 Производственная структура машиностроительного предприятия Каждое промышленное предприятие состоит из производственных (основных), вспомогательных и обслуживающих звеньев, технических подразделений, органов управления и охраны, а также из непроизводственных организаций и учреждений культурно-бытового назначения. Различают понятия производственная структура и организационная структура. Производственная структура – это состав и взаимосвязи основных и вспомогательных производственных подразделений (заводов, корпусов, цехов, участков). Организационная структура – это структура управления, т. е. состав и взаимосвязи органов управления производством и заводоуправления (отделы, лаборатории и др.). Цех – это административно обособленное подразделение завода, выполняющее определенные функции, обусловленные характером разделения и кооперации труда. Он выпускает определенную продукцию (заготовки, детали, сборочные единицы и т. д.) или выполняет определенные работы (транспортные, ремонтные и т. д.). Цехи делятся на основные и вспомогательные. Основные цехи – это цехи, занятые различными стадиями изготовления изделий основного производства, т. е. изделий, идущих на поставку и реализацию. К числу основных относятся цехи заготовительные, механообрабатывающие, сборочные и др. Вспомогательные цехи – это цехи, выпускающие изделия вспомогательного назначения, которые потребляются внутри завода и не идут на поставку. К вспомогательным относятся цехи инструментальные, штамповочные, модельные, ремонтно-механические. Общезаводские обслуживающие хозяйства организуются для обслуживания основных и вспомогательных цехов. К ним относятся складское и энергетическое хозяйства, цехи транспортные: железнодорожные, автотранспортные и др. В производственной структуре многих предприятий массового производства предусмотрены еще так называемые побочные цехи и участки, занятые переработкой отходов основного производства. Основу производственной структуры заводов массового производства составляют механообрабатывающие и механосборочные цехи. Главными факторами, определяющими производственную структуру предприятия (объединения), являются организационно-технический уровень производства, уровень и формы специализации и кооперирования. На состав цехов завода влияет степень промышленно-экономичского развития страны и отдельных районов, в которых расположены эти заводы, выражающаяся в уровне накопленных производственных мощностей и фондов, наличии трудовых, материальных, энергетических и природных ресурсов. Виды производственных структур можно классифицировать по двум признакам: составу имеющихся стадий основного производственного процесса и характеру специализации. В зависимости от стадий производственного процесса различают структуры (предприятия): с полным технологическим циклом, т. е. имеющие заготовительные, обрабатывающие и сборочные цехи; механосборочного типа, имеющие только обрабатывающие и сборочные цехи. Все заготовки эти предприятия получают по кооперации; предприятия по производству отдельных деталей, потребляемых в больших количествах, например зубчатых колес, коленчатых валов и т. д. В их составе имеются заготовительные и обрабатывающие цехи; сборочные предприятия, имеющие только сборочные цехи, например автосборочные предприятия; предприятия по производству заготовок типа центролит, центрокуз, центросвар, имеющие только заготовительные цехи. В составе перечисленных выше видов предприятий имеется также определенное количество вспомогательных и обслуживающих цехов и служб. В зависимости от характера специализации различают следующие производственные структуры (предприятия). Предметно специализированные предприятия, осуществляющие при изготовлении машин почти все технологические процессы и имеющие все основные, вспомогательные и обслуживающие цехи. Их правильнее называть универсальными предприятиями, так как они выпускают самую разнообразную продукцию в небольшом количестве и на многих рабочих местах попеременно выполняются различные работы. Подетально (поагрегатно) специализированные предприятия с двумя технологическими стадиями основного производства, например заготовительным и обрабатывающим или обрабатывающим и сборочным. Причем, эти работы в ряде случаев могут осуществляться в одной и той же поточной линии, например поточные линии, включающие литье цветных металлов под давлением, штамповку, термическую и механическую обработку небольших деталей на заводах поршней, карбюраторов. Такие предприятия выпускают ограниченную номенклатуру продукции, но имеют свое небольшое вспомогательное и обслуживающее хозяйство. Технологически специализированные предприятия с одним переделом основного производства и своим вспомогательным хозяйством, например центролит, центрокуз, сборочный завод. Здесь номенклатура продукции также невелика, каждым рабочим местом закрепляется небольшое количество операций или видов работ. Отдельные предприятия этой группы, как и второй, могут не иметь подсобного производства, пользуясь услугами специализированных заводов по производству моделей, штампов, услугами автотранспортных баз и др. Функционально специализированные предприятия, которые возникают в результате выделения функций обслуживания и их обособления. Основным производством здесь становится выполнение работ по обслуживанию других предприятий энергией, транспортом, ремонтом, учетно-вычислительными работами, инструментами и т. п. Комплексно специализированные предприятия предметной, подетальной, технологической специализации, взаимодействующие друг с другом по основному производству и с функционально специализированными – по обслуживанию. Они выпускают ограниченную номенклатуру однотипной продукции при минимальном количестве деталеопераций на каждом рабочем месте. Эту структуру можно считать наиболее прогрессивной. 2.5 Производственная программа Производственная программа машиностроительного завода содержит номенклатуру изготовляемых деталей (с указанием их типов и размеров), количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, перечень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям. На основании общей производственной программы завода составляется подетальная производственная программа по цехам, указывающая наименование, количество, черный и чистый вес (массу) деталей, подлежащих изготовлению и обработке в каждом данном цехе (литейном, кузнечном, механическом и др.) и проходящих обработку в нескольких цехах; составляется программа по каждому цеху и одна сводная, указывающая, какие детали и в каком количестве проходят через каждый цех. При составлении подетальных программ по цехам к общему количеству деталей, определяемому производственной программой, прибавляются детали запасные, прилагаемые к выпускаемым машинам, а также представляемые в качестве запасных частей для обеспечения бесперебойной работы машин, находящихся в эксплуатации. Количество запасных частей принимают в процентном отношении к количеству основных деталей. К производственной программе прилагаются чертежи общих видов машин, чертежи сборочные и отдельных деталей, спецификации деталей, а также описание конструкций машин и технические условия на их изготовление и сдачу. 2.6 Типы машиностроительных производств и характеристика их технологических процессов Производством называют процесс, в ходе которого человек действует на вещества природного или искусственного происхождения с помощью собственных сил и оснащения с целью изготовления продукции, необходимой для обеспечения своих потребностей. Производством называют и место изготовления продукции.Например, фабрика, завод, цех, участок и т.п. В машиностроении различают три типа производства: массовое, серийное и единичное и два метода работы: поточный и непоточный. В массовом производстве изделия изготавливают непрерывно в относительно больших количествах и в течение продолжительного (несколько лет) времени. Характерным признаком массового производства является, однако, не количество выпускаемых изделий, а выполнение на большинстве рабочих мест только одной закрепленной за ними постоянно повторяющейся операции. Продукция массового производства – это изделия узкой номенклатуры и стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю. Такой продукцией являются автомобили, тракторы, велосипеды, электродвигатели, швейные машины и т. п. В серийном производстве изготавливают партии деталей и серии изделий, регулярно повторяющиеся через определенные промежутки времени. Серийное производство многономенклатурное; его характерный признак – выполнение на большинстве рабочих мест по несколько периодически повторяющихся операций. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа (металлорежущие станки, стационарные двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пищевой промышленности и т. п.), выпускаемые в значительных количествах. В единичном производстве выпускают изделия широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто индивидуально; поэтому оно должно быть универсальным и гибким для выполнения различных заданий. Изготовление изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. Характерным признаком единичного производства является выполнение на рабочих местах разнообразных операций. Продукция единичного производства – машины, не имеющие широкого применения и изготовляемые по индивидуальным заказам, предусматривающим выполнение специальных требований. К ним относятся также опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения. Единичное производство характерно для тяжелого машиностроения, продукцией которого являются крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки, прокатные станы и другое оборудование. Программа выпуска в массовом производстве обуславливает возможность узкой специализации рабочих мест, за каждым из которых закреплено выполнение только одной операции, и расположение оборудования по ходу технологического процесса в виде поточных линий. На каждой линии производят обработку отдельной детали (сборку отдельного изделия или его составной части). Технологические особенности серийного производства изменяются в зависимости от номенклатуры, выпуска и трудоемкости изделий; поэтому различают мелко-, средне- и крупносерийное производство. Мелкосерийное производство приближается по своим технологическим особенностям к единичному. В нем применяют преимущественно универсальное оборудование (с расположением его в цехах по типам станков), универсальный рабочий и измерительный инструмент. В крупносерийном производстве наряду с универсальным оборудованием достаточно широко применяют оборудование специального назначения и агрегатные станки. Оборудование в цехах располагают не по типам станков, а по изготовляемым предметам и в ряде случаев в соответствии с выполняемым технологическим процессом. Наряду с универсальным применяют специальный рабочий инструмент, предельные калибры и контрольные приспособления. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках. Среднесерийное производство занимает промежуточное положение между крупно- и мелкосерийным. На размер партии в среднесерийном производстве, под которым понимают число одновременно запускаемых в производство заготовок, влияют годовой выпуск изделий, календарные сроки их выпуска, длительность процессов обработки (сборки) и наладки технологического оборудования. В мелкосерийном производстве размер партии обычно составляет несколько единиц, в среднесерийном – несколько десятков и в крупносерийном – несколько сотен деталей. Сравнение различных типов производства приведено в табл. 1 Деление машиностроительных заводов по типам производства является условным. Можно назвать производство массовым, 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. Таблица 1 Показатели, характеризующие основные типы производства
ГЛАВА 3 МАШИНА КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА 3.1 Служебное назначение машины Каждая машина создается для выполнения определенного технологического процесса, в результате осуществления которого должна быть получена продукция требуемого качества. В связи с этим содержание служебного назначения машины должно прежде всего отражать исчерпывающие данные о продукции, которую ей предстоит производить: вид, качество, количество. Условия работы машины берут из описания технологического процесса изготовления продукции, они включают комплекс показателей с допустимыми отклонениями, характеризующих качество исходного продукта, потребляемую энергию, режимы работы машины и состояние окружающей среды. Составной частью описания служебного назначения машины могут быть требования к экономической эффективности, надежности и производительности машины. Требуемая производительность машины определяется в результате разработки технологического процесса изготовления продукции и проведения технико-экономических расчетов. Кроме того, в описание служебного назначения машины могут входить дополнительные требования, которые необходимо учесть при проектировании и изготовлении машины: к внешнему виду, безопасности работы, удобству и простоте обслуживания и управления, уровню шума, коэффициенту полезного действия и т. п. Первоначально служебное назначение машины формулируется заказчиком в результате разработки технологического процесса изготовления продукции и уточняется при оформлении заказа на проектирование машины. Для конструктора формулировка служебного назначения машины является исходным документом, который впоследствии прилагается им к чертежам машины. Технолог, приступающий к проектированию технологии изготовления машины и являющийся лицом, ответственным за сдачу готовой машины заказчику, должен критически оценить формулировку служебного назначения машины. Это необходимо для того, чтобы задачи, которые должны быть решены с помощью создаваемой машины, были определены правильно. Если ошибка или неточности, допущенные при конструировании и изготовлении машины, еще как-то устранимы, то ошибки в определении служебного назначения машины – ее замысла – не поддаются исправлению и нередко ведут к неполноценности или негодности конструкции. На практике нередки случаи, когда уточнения служебного назначения машины на стадии проектирования технологического процесса требуют значительных конструктивных доработок и способствуют повышению качества машины. 3.2 Показатели качества машины Для того чтобы машина экономично выполняла свое служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством. Под качеством машины понимают совокупность ее свойств, определяющих соответствие ее служебному назначению и отличающих данную машину от других. К основным показателям качества машины относятся: стабильность выполнения машиной ее служебного назначения; качество выпускаемой машиной продукции, долговечность физическая, т. е. способность сохранять первоначальное качество во времени; долговечность моральная, или способность экономично выполнять служебное назначение во времени; производительность; безопасность работы; удобство и простота обслуживания и управления; уровень шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации и т. д. Каждый из перечисленных основных показателей применительно к тому или иному типу машины конкретизируется в виде целой системы дополнительных качественных и количественных показателей, характеризующих особенности, которыми должны обладать машины данного типа, предназначенные для выполнения данного служебного .назначения. Правильная и ясная постановка задачи в значительной степени предопределяет успех наиболее быстрого и экономичного ее решения. Следовательно, разработка качественных и количественных показателей является одной из наиболее ответственных задач, так как от ее правильного решения зависят качество и экономичность выполнения машиной служебного назначения, быстрота освоения и экономичность изготовления. Показателем качества машин, достижение и обеспечение которого вызывает наибольшие трудности и затраты в процессе создания и особенно в процессе изготовления машин, является точность машин. Поэтому рассмотрим вначале показатели, которыми характеризуется точность машины и ее деталей. Для упрощения вопроса и ознакомления с необходимыми исходными положениями рассмотрим сначала показатели, характеризующие точность детали. Под точностью детали или машины, понимают степень ее приближения к геометрически правильному ее прототипу. Изготовить любую деталь абсолютно точно, т. е. в полном соответствии с ее геометрическим представлением, практически невозможно, поэтому за меру точности принимают величины отклонений от теоретических значений. Эти отклонения после их измерения сопоставляют с отклонениями, допускаемыми служебным назначением детали в машине. Следовательно, по всем показателям качества детали, характеризующим ее служебное назначение, необходимо устанавливать допустимые отклонения, или допуски. Таким образом, мерами точности служат, с одной стороны, устанавливаемые допустимые отклонения, а с другой – измеренные, т. е. познанные с известной степенью приближения действительные отклонения реальной детали. Точность геометрических форм поверхностей детали или правильность геометрических форм – наибольшее приближение каждой из поверхностей детали к ее геометрическому представлению. Различают три вида отклонений поверхностей деталей от их геометрических форм: 1) макрогеометрические отклонения, под которыми понимают отклонения реальной поверхности от правильной геометрической формы в пределах габаритных размеров этой поверхности; например, отклонение плоской поверхности от плоскостности, поверхности кругового цилиндра, конуса, шара от их геометрических представлений; 2) волнистость, представляющая собой периодические неровности поверхности, встречающиеся на участках протяженностью до 10 мм; 3) микрогеометрические отклонения (микронеровности), под которыми понимают отклонения реальной поверхности в пределах небольших ее участков. Микрогеометрические отклонения называют шероховатостью поверхности. Выбирая тот или иной параметр шероховатости поверхностей детали, тем самым устанавливают допуск на микроотклонения поверхностей от геометрически правильной формы. Рассмотренные выше показатели, характеризующие точность детали, целиком используются и для характеристики точности машины. Различие заключается только в том, что у детали все показатели точности относятся к поверхностям одной данной детали, у машины же они относятся к исполнительным поверхностям, принадлежащим различным связанным одна с другой деталям машины. Поскольку исполнительные поверхности машины должны осуществлять относительное движение, необходимое для выполнения машиной ее служебного назначения, постольку одним из основных показателей, характеризующих точность машины, является точность относительного движения исполнительных поверхностей. Под точностью относительного движения принимается максимальное приближение действительного характера движения исполнительных поверхностей к теоретическому закону движения, выбранному исходя из служебного назначения машины. Точность относительного движения характеризуется величиной надлежащего отклонения, на которое в соответствии с изложенным ранее должен устанавливаться (как и на другие показатели точности) допуск. Исходя из изложенного выше, точность машины характеризуется следующими основными показателями: 1) точностью относительного движения исполнительных поверхностей машины; 2) точностью расстояний между исполнительными поверхностями или заменяющими их сочетаниями поверхностей и их размеров; 3) точностью относительных поворотов исполнительных поверхностей; 4) точностью геометрических форм исполнительных поверхностей (включая макрогеометрию и волнистость); 5) шероховатостью исполнительных поверхностей. В дополнение к основному показателю качества машины и ее деталей – точности – имеется ряд других. К ним, например, относится физико-химическое состояние и физико-механические свойства поверхностного слоя материала, из которого сделана деталь. Под физико-механическими свойствами поверхностного слоя понимаются твердость, структурное состояние, характер и знак остаточных напряжений и др. В необходимых случаях на отклонения показателей каждого из этих свойств следует устанавливать надлежащие допуски исходя из служебного назначения детали в машине. Одной из задач технологии машиностроения является изготовление деталей, фактические отклонения которых не выходили бы из пределов всех установленных допусков. Коэффициент полезного действия машин, как известно, представляет собой один из комплексных показателей, характеризующих как конструкцию машины, так и технологию ее изготовления. Поэтому при изготовлении машины данной конструкции колебания установленного для нее КПД зависят в наибольшей степени от качества изготовления машины. В соответствии с этим на величину КПД машины в практике многих заводов устанавливается надлежащий допуск. К показателям качества машины относится ее производительность в смену (или в другой более длительный промежуток времени), выражаемая или в штуках продукции, отвечающей установленным качественным требованиям, или в других единицах измерений (кубометрах вынутого грунта и т. д.). Другими показателями качества являются расход горючего и смазки на единицу пути и ряд других. К показателям, характеризующим качество машин, относится и легкость управления, которая для данной конструкции машины также зависит от качества ее изготовления. Например, при ручном управлении машиной необходимое усилие рабочего не должно быть выше 6-8 кГс, так как большее усилие недопустимо по условиям охраны труда. К показателям качества относятся надежность и долговечность машины. Установление оптимальных на данном уровне развития техники (на определенный промежуток времени) допусков на каждый из рассмотренных выше показателей качества машины и ее механизмов представляет одну из наиболее ответственных задач машиностроения, имеющую большое народнохозяйственное значение. Действительно, с уменьшением допусков на показатели качества машины, например, на показатели, характеризующие ее точность, физико-механические свойства поверхности слоев материала и другие, машина будет работать экономичнее. Однако это вызовет, с одной стороны, увеличение затрат на ее изготовление, с другой – повышение расходов на эксплуатацию ввиду необходимости проведения более частых ремонтов для восстановления требуемого качества машины. Таким образом, допуски на все показатели качества машины должны устанавливаться на основе технико-экономических расчетов, имеющих в виду достижение наименьших затрат общественно необходимого труда на решение задач, для выполнения которых создается данная машина. При этом не следует забывать, что средства производства непрерывно развиваются и совершенствуются, вследствие чего, с одной стороны, непрерывно растут требования к качеству машин, а с другой – создается возможность обеспечивать повышение качества с наименьшими затратами труда. 3.3 Существующие виды обработки деталей машин Выше были рассмотрены показатели, характеризующие качество деталей, обусловленное их служебным назначением в машине. Экономическое достижение качества деталей является одной из основных задач технологии машиностроения. Наиболее экономичным, видимо, был бы такой технологический процесс, в результате выполнения которого из сырого продукта природы непосредственно получалась бы готовая деталь, отвечающая своему служебному назначению. Практика машиностроения на современном этапе развития не имеет таких процессов, и поэтому детали изготовляются из различных видов полуфабрикатов. Таким образом, в машиностроении изготовление деталей заключается в превращении выбранного полуфабриката в готовую деталь. С точки зрения достижения требуемой точности детали задача сводится к выбору требуемого объема полуфабриката, к приданию ему формы и размеров, приближающихся к будущей детали, и к их "уточнению" до отклонений, лимитированных допусками на готовую деталь. 1. Изготовление заготовок деталей машин производится: а) литьем металлов различными способами; б) обработкой металлов давлением (пластическим деформированием), ковкой, штамповкой (горячей и холодной), прессованием (выдавливанием), прокаткой, волочением; в) литьем из пластмасс; г) штамповкой пластмасс. 2. Обработка заготовок деталей машин производится: а) механическими способами: - снятием стружки – резание металла лезвийными инструментами и абразивами на металлорежущих станках; - пластическим деформированием (без снятия стружки) – уплотнение металла; обкатывание и раскатывание роликами, продавливание – калибрование отверстий шариком или оправкой; накатывание (для получения рифленой поверхности); - холодной правкой металлических деталей;
б) химико-механическими способами: - доводкой (притиркой) притирами, изготовленными преимущественно из чугуна, меди или латуни, микропорошками и пастами. Материал притира обычно мягче, чем материал обрабатываемой детали; - полированием мягкими кругами (из сукна, бязи, войлока, бумаги, кожи) с помощью полировальных паст, содержащих (как и притирочные пасты) поверхностно-активные вещества, химически воздействующие на обрабатываемый материал; - обработкой (затачиванием и доводкой) твердосплавного инструмента в растворе сернокислой меди с помощью абразивного порошка и металлического диска. в) электрохимическими способами, сущность которых заключается в применении электрической энергии в форме электролиза. г) термическими способами, которые применяются с целью видоизменить структуру металла для получения механических и физических свойств его, соответствующих техническим требованиям. д) химико-термические способы обработки применяются для металлических деталей с целью улучшить их физико-химические и механические свойства – повысить их жаропрочность, износоустойчивость и т. д. путем изменения химического состава поверхностного слоя металла, который искусственно насыщается азотом (процесс носит название азотирования), алюминием (алитирование), углеродом и азотом одновременно с последующей закалкой (цианирование) и некоторыми другими элементами. Сюда же иногда относят широко распространенный процесс термической обработки – насыщение низкоуглеродистой стали углеродом с последующей закалкой (цементация). 3. Старение заготовок деталей. Старение имеет целью привести структуру отливки в состояние равновесия, т. е. освободить заготовку от внутренних напряжений, возникающих как при застывании металла, так и при предварительной механической обработке (обдирке). Старение бывает естественное и искусственное. Метод естественного старения заключается в том, что заготовка после литья или после обдирки выдерживается на открытом воздухе под воздействием атмосферы в течение 0,5-6 месяцев и более. Ввиду длительности этого процесса чаще применяется метод искусственного старения. Искусственное старение преимущественно осуществляется термической обработкой заготовки путем нагревания ее в печи (электрической, газовой, нефтяной) при температуре 450-500° С, выдержки в течение 12-15 ч и охлаждения в течение 2,5-3 ч вместе с печью, после чего заготовка окончательно охлаждается на воздухе. Старение применяется преимущественно для крупных литых деталей, от которых требуется возможно большая стабильность формы и размеров, например для станин металлорежущих станков. 4. Сварка металлов – один из способов соединения металлических деталей; подразделяется на химическую (газовая, термитная и др.) и электрическую (электродуговая, контактная и др.). Сварка может заменить пайку, клепку, ковку, литье; во многих случаях с помощью сварки достигается значительная экономия металла (уменьшается трудоемкость изготовления продукции, удешевляется производство). 5. Балансировка деталей. Во избежание возникновения вибраций детали, вращающиеся с большой скоростью, должны быть отбалансированы. Вращающаяся деталь будет отбалансированной или уравновешенной в том случае, когда ее центр тяжести и главная ось инерции совпадают с осью вращения. Причинами неуравновешенности деталей и узлов могут быть неоднородность материала, неточность размеров и формы поверхностей, несимметричное расположение массы металла относительно оси вращения, несовпадение осей сопрягаемых деталей, вращающихся совместно. Детали, совершающие возвратно-поступательное движение (например, поршень с шатуном в двигателе внутреннего сгорания), подвергаются подгонке по весу (массе). 6) Очистка, промывка и покрытие деталей смазкой. В процессе обработки и после обработки деталей производится их очистка, промывка, просушка и покрытие смазкой. Очистка производится механическими или химическими способами, промывка – в моечных баках или моечных машинах, просушка - обдувкой сжатым воздухом. Детали покрывают смазкой в целях предохранения их от коррозии. ГЛАВА 4 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК, ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА, ИНСТРУМЕНТ 4.1 Методы получения заготовок Получение заготовок литьем. Общие понятия Литье - один из древнейших и наиболее распространенных способов изготовления изделий и заготовок для деталей машин и механизмов. Литьемназывают изготовление заготовок для изделий заполнением, заведомо изготовленных литейных форм, расплавленным металлом, сплавом или другим конструкционным материалом. После кристаллизации и охлаждения металла или сплава изделие вытягивают из формы и передают на механическую обработку. Отливкаминазывают изделия, изготовленные литьем. Литейные формы могут быть разовыми и многоразовыми. Разовые формыиспользуют лишь один раз для освобождения отливки от формы, затем последнюю разрушают. Многоразовые формыиспользуют сотни и тысячи раз; отливки вытягивают из формы вытряхиванием или выталкиванием. Область машиностроения, которая занимается изготовлением изделий литьем, называют литейным производством. Ни одна область машиностроения не обходится без деталей, изготовленных литьем. Доля деталей, изготовленных литьем, в машинах составляет около 50%, а в станках - около 80%. Литьем изготовляют блоки цилиндров и поршни двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин и т.п. Наибольшее количество отливок - около 70% общей массы - выливают из серого чугуна, далее идут стальные отливки, отливки из медных, алюминиевых и других сплавов. |