ист_тех. Учебник СанктПетербург 2003 Утверждено редакционноиздательским советом спбгиэу рецензенты
 Скачать 29.41 Mb.
|
РАЗДЕЛ 1. ВСЕОБЩАЯ ИСТОРИЯ ТЕХНИКИГлава 1. Основные понятия и определения истории техники и технологийПри изучении любой науки нужно знать основные понятия и определения которыми она оперирует. Для истории техники и технологий можно выделить определения терминов связанных с одной стороны с техникой, а с другой – с технологией. 1.1. Определения терминов, связанных с техникойСлово «техника» греческого происхождения. «Технэ» или «техна» означало: 1. искусство, ремесло, профессию 2. способ, средство, прием 3. произведение, изделие. Но вместе с тем это слово употреблялось в значении «хитрость, уловка, коварство», что было связано с древнейшими поверьями о связи мастерства с колдовством. Все многообразие определений термина «Техника» можно свести к следующим группам:
Можно остановиться на толковании термина «техника», изложенном в энциклопедическом словаре []. Техника – совокупность средств человеческой деятельности, созданных для осуществления процессов производства и обслуживания производственных потребностей общества. Термин “техника” часто употребляется также для совокупной характеристики навыков и приемов, используемых в какой-либо сфере деятельности человека. В технике материализованы знания и опыт, накопленный в процессе развития общества. Основное назначение техники – облегчение и повышение эффективности труда человека, расширение его возможностей, освобождение (частично или полностью) человека от работы в условиях, опасных для здоровья. Средства техники применяются при создании материальных и культурных ценностей, исследовании природы и общества, для получения передачи и преобразования энергии, сбора, хранения, обработки и передачи информации, управления производственными процессами создания материалов с заранее заданными свойствами, создание средств передвижения и связи, бытового и культурного обслуживания, обеспечение обороноспособности. Современная техника характеризуется высокими темпами ее модернизации и автоматизации, унификацией, стандартизацией, интенсивным развитием энергетики, радиоэлектроники, химической технологии, широким использованием автоматики, ЭВМ и др. достижений современной техники, базирующейся на фундаментальных научных исследованиях и открытиях. Первоначально первобытный человек в своей деятельности по добыванию пищи, изготовлению одежды, строительству жилья и т.д. использовал или создавал различные инструменты. Инструмент (от латинского instrument – орудие) – орудие человеческого труда или исполнительный механизм машин. Различают инструменты: ручной, станочный, механизированный (ручные машины). Инструментами называют также приборы, устройства, приспособления, применяемые для измерений и других операций, в медицине и ветеринарии для хирургических операций, а также музыкальные инструменты. Затем для подъема тяжестей, преобразования энергии сил природы, ведения боевых действий человек изобрел различные механизмы. Механизм – система тел, предназначенных для преобразования движения энергии одного или нескольких тел. Если в преобразовании движения участвуют жидкие или газообразные тела, то механизм называется гидравлическим или пневматическим. Обычно в механизме имеется одно входное звено, получающее движение от двигателя и одно выходное звено, соединенное с рабочим органом машины или указателем прибора. Различают механизмы плоские, у которых точки звеньев описывают траектории, лежащих в параллельных плоскостях и пространственные. Позднее человек создал более совершенные технические средства – машины. Машина – (франц. machine) – устройство, выполняющее механическое движение с целью преобразования энергии, материалов или информации. Различают машины: энергетические, преобразующие любой вид энергии в механическую и наоборот; рабочие, в т.ч. технологические, преобразующие форму, свойства, положение материала (обрабатываемого предмета) и транспортные, преобразующие положения (перемещаемого предмета); информационные (шифровальные машины в арифмометры, механические интеграторы и др.). ЭВМ, в которых механические движения служат лишь для выполнения вспомогательных операций. ЭВМ, строго говоря, не являются машинами, название сохранилось за ними лишь в порядке преемственности от простых счетных машин. Для разработки и использования машин были созданы специальные технические науки: механика, теория машин и механизмов, машиноведение. Механика (от греч. mecanicetechne – искусство построения машин) – наука о движении и равновесии тел, рассматривающая математические методы описания механических движений. Под механическим движением понимают изменение положения тел относительно друг друга. Механика разделяется на теоретическую и прикладную. Теоретическая механика изучает общие законы движения материальных тел, устанавливая те математические соотношения, которые из этих законов вытекают. Механика прикладная изучает на основе теоретической механики работу реальных машин и механизмов и их частей и практические способы их расчета. Как часть физики механика состоит из 3-х наук: теоретической механики, квантовой механики и релятивистской механики. Теоретическая механика описывает движение: 1) макроскопических тел 2) со скоростями, которые значительно меньше скорости света в пустоте V<< 3108 м/с. Под макроскопическими понимаются тела, состоящие из множества молекул. Движение отдельных молекул, атомов, электронов и других элементарных частиц описывает квантовая механика. Она является более общим разделом физики и включает теоретическую механику как некоторый предельный случай. В задачах теоретической механики рассматривается движение со скоростями, гораздо меньшими скорости света в пустоте (3108 м/с). Движение со скоростями, близкими к скорости света, изучаются методами релятивистской механики. Структура теоретической механики включает кинематику и кинетику, которая в свою очередь состоит из 2-х частей - статики и динамики (рис. 1.1.).  Рис.1.1. Схема структуры теоретической механики Кинематика рассматривает движение независимо от сил, вызывающих это движение. Кинематика охватывает методы описания механических движений с учетом причин, которые вызывают эти движения или же влияют на них. Кинематика состоит из 2-х частей: статики, изучающей условия равновесия тел, и динамики, изучающей законы движения тел под действием сил. Законы механики используются для расчета машин, строительных сооружений, транспортных средств, космических летательных аппаратов и т.д. Основоположниками механики являются: Г. Галилей, И. Ньютон и др. ученые. Теория машин и механизмов – наука об общих методах исследования свойств механизмов и машин и проектировании их схем. Основные направления – динамика машин и механизмов, кинематика, кинетостатика и синтез механизмов, проектирование систем управления машин-автоматов, исследование и проектирование манипуляторов и промышленных роботов. Машиноведение – наука о машинах, включающая теорию машин и механизмов, конструирование и расчет на прочность деталей машин, изучение трения и износ в машинах. Замена ручного труда и труда с использованием мускульной силы животных на машинный привела к машинному производству. Машинное производство – важнейшая стадия становления материальной основы индустриального производства, на которой произошла замена мануфактуры фабрикой. Характерно применение систем машин. Возникло в результате промышленной революции во 2-ой половине XVIII века. Новая ступень развития машин связана с научно-технической революцией. После изобретения машины дальнейшее улучшение качества жизни людей, удовлетворение их все возрастающих потребностей может быть обеспечено только путем улучшения качества машин и другой технической продукции. Качество технической продукции оценивается показателями ее технического уровня (уровня качества, уровня технического совершенства) на всех этапах жизненного цикла изделия: при проектировании и конструировании, при изготовлении и в процессе эксплуатации. Технический уровень продукции – относительная характеристика ее качества, основанная на сопоставлении значений показателей технического совершенства оцениваемой продукции и ее современных конкурентоспособных аналогов. Для оценки уровня качества продукции все показатели качества сведем в группы показателей назначения, надежности, экономичного использования сырья, материалов, топлива и энергии, технологичности, транспортабельности, эргономические, экологические, безопасности, эстетические, стандартизации и унификации, патентно-правовые, экономические. 1.2. Определение терминов, связанных с технологиейСлово «технология» произошло от двух греческих слов techhe – искусство, мастерство и logos –понятие, учение. Технология – совокупность методов обработки и изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции; научная дисциплина, изучающая физические, химические и др. закономерности, действующие в технологических процессах. Технологией называются также сами операции добычи, обработки, транспортирования, хранения, контроля, являющихся частью общего производственного процесса. В данном учебнике основной упор сделан на изучение машиностроительных технологий. Машиностроение – комплекс отраслей обрабатывающей промышленности, который включает: общее машиностроение, транспортное машиностроение, радиоэлектронную, электротехническую, приборостроительную промышленность, сельскохозяйственное машиностроение, станкостроение, энергетическое машиностроение и др. таким образом машиностроение поставляет машины и механизмы всем другим отраслям, определяющим технический прогресс страны. Технология машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьшей себестоимости. Производственный процесс – есть совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта продукции. В производственный процесс входят основные процессы, связанные с изготовлением заготовок деталей машин (литьем, ковкой, сваркой и другими методами), их обработкой (резанием, термической, электрофизической и электрохимической и др.) и сборкой из деталей сборочных единиц и машин в целом, а также вспомогательные процессы, обеспечивающие возможность изготовления продукции (контроль ее качества, транспортирование материалов, заготовок, деталей и оснастки, изготовление приспособлений и инструментов, энергообеспечение и др.). Кроме того, производственный процесс включает в себя все действия по организации снабжения и обслуживания цехов, участков и отдельных рабочих мест, управления всеми подразделениями производства и организации технической подготовки производства. В техническую подготовку производства входит технологическая подготовка производства – совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства: обеспечение технологичности конструкции изделия, разработку и применение технологических процессов и средств технологического оснащения, применение средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ, организацию и управление процессом технологической подготовки производства. Технологический процесс представляет собой часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда (заготовок или изделий). Заготовка представляет собой предмет труда, из которого изменением формы, размера, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь или неразъемную сборную единицу. Деталь – это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборных операций, например винт. Сборочная единица (узел) – изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии – изготовление сборочными операциями. В составе производственного процесса технологические процессы располагаются в следующей последовательности: 1. Технологические процессы заготовительного производства – литье, обработки заготовок давлением, порошковой металлургии, первичной обработки проката разных профилей и другие. Основная задача – максимальное приближение формы заготовки к форме детали. 2. Технологические процессы обработки заготовок: резанием, поверхностным деформированием, электрофизические и электрохимические, термические и химико-термические нанесения покрытий и другие. Основная задача – коррекция формы, обеспечение точности и качества деталей. 3. Технологические процессы сборки: пригонки соединений (сварки, пайки, клейки и др.), регулировки и контроль. Основные задачи – сборки машин и обеспечение их качества. Технологический метод – это совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки, перемещения, включая технологический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, установленных безотносительно к наименованию, типоразмеру и исполнению изделия. Обработка – действие, направленное на изменение свойств предмета труда или выполнение технологического процесса. Формообразование – изготовление заготовки или изделия из жидких, порошковых и волокнистых материалов. Технологические процессы можно классифицировать по отдельным технологическим методам выполнения: литье, обработки давлением, резания, поверхностного пластического деформирования, термообработки, электрофизической и электрохимической обработки, нанесение покрытий, пригонки и образования соединений при сборке и другие. Литье – формообразование заготовки или изделия из жидкого материала, заполнением им полости заданной формы и размера. Ковка – обработка материалов давлением местным приложением деформирующих нагрузок с помощью универсального подкладного инструмента или бойков. Штамповка – обработка металла давлением с помощью штампа (закрепленного рабочем органе кузнечно-штамповочной машины или не закрепленного). С помощью листовой штамповки изготавливают плоские и объемные тонкостенные изделия из листов, лент, полос. При объемной штамповке металл заполняет полость штампа, приобретая ее форму и размеры. Термическая обработка – обработка, заключающаяся в изменении структуры и свойств материала заготовки вследствие тепловых воздействий. Химико-термическая обработка – это процесс диффизионного насыщения поверхностных слоев заготовки различными элементами для придания ей необходимых свойств. Сварка – это процесс получения …. соединений посредством установления межатомных связей, между частями при их нагревании и (или) пластической деформации. Пайка – образование соединений с межатомными связями путем нагрева соединяемых металлов (ниже температуры их плавления, их …. припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации). Клейка – образование неразъемного соединения при помощи заклепок. Обработка резанием – это обработка, заключающаяся в образовании новых поверхностей, отделение поверхностных слоев материала с образованием стружки, сопровождаемая деформированием и разрушением поверхностных слоев материала. Технологическая операция – эта законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Рабочее место – элементарная структурная единица предприятия, где размещены исполнители работы, обслуживаемое ими технологическое оборудование, часть конвейера на ограниченное время, оснастка и предметы труда. Средства технологического оснащения – это совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса. Технологическое оборудование – это средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы и их заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. Примеры технологического оборудования: литейные и сварочные машины, прессы, станки, печи и т.д. Технологическая оснастка – это средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. Приспособления – это технологическая оснастка предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнения технологической операции. Примеры приспособлений для установки заготовок на станок: трехкулачковый самоцентрирующий патрон для токарного станка, машинные тиски для фрезерного станка и др. примеры приспособлений для установки режущего инструмента или вспомогательных инструментов: резцедержатели и резцедержавки на токарных станках, патроны или переходные втулки для установки сверла на сверлильных станках и др. Инструмент – это технологическая оснастка, предназначенная для воздействия на предмет труда с целью изменения его состояния. Примеры инструментов, применяемых для формообразования и обработки: резцы, фрезы, сверла, шлифовальные руги для обработки резанием; бойки и подкладные штампы для ковки; штампы для объемной и листовой штамповки; электроды для электродуговой сварки; формы для литья и др. Примеры инструментов для контроля качества обработки и измерения – измерительных инструментов: штангенциркуль, микрометр, рычажная скоба, индикаторный нутромер и др. Качество средств технологического оснащения оцениваются так же как и качество любой другой технической продукции, выпускаемой в данном случае предприятиями станкоинструментальной промышленности. Качество технологических процессов оценивается экономичностью, производительностью, энергоемкостью, материалоемкостью, достигаемой точностью и качеством поверхностного слоя деталей и другими показателями. Контрольные вопросы
|