В., Шлыкова А. В. Технологические процессы машиностроительного
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
1 ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Кузнецов В.А Черепахин А.А., Колтунов И.И., Пыжов В.В., Шлыкова А.В. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Учебное пособие Москва Издательство «Форум» 2009 2 УДК: 669.018.29.004.14(075.8) Авторы: д.т.н., проф., Кузнецов В.А., к.т.н., доц. Черепахин А.А., д.т.н., проф. Колтунов И.И. доц. к.т.н. Пыжов В.В., доц. к.т.н. Шлыкова А.В. Технологические процессы машиностроительного производства Учебное пособие для студентов высших учебных заведений /Кузнецов В.А., Черепахин А.А., Колтунов И.И., Пыжов В.В., Шлыкова А.В.М., Изда- тельство «Форум», 2009. Учебное пособие написано в соответствии с требованием государст- венного образовательного стандарта преподавания обще профессиональной дисциплины: «Технологические процессы машиностроительного производ- ства». В учебном пособии подробно рассмотрена структура современного машиностроительного комплекса России, аспекты технологической подго- товки производства и ресурсосберегающих технологий, дана методика сис- темного анализа технологических процессов и методов обработки, рассмот- рены традиционные технологические процессы изготовления деталей машин. Для студентов машиностроительных ВУЗов технологических специ- альностей. 3 АННОТАЦИЯ Учебное пособие написано в соответствии с требованием государст- венного образовательного стандарта преподавания обще профессиональных дисциплин: «Технологические процессы в машиностроительном производст- ве» (высшее профессиональное образование). В первой части учебного пособия подробно рассмотрена структура со- временного машиностроительного комплекса России, аспекты технологиче- ской подготовки производства и ресурсосберегающих технологий, дана ме- тодика системного анализа технологических процессов и методов обработки. Во второй части учебного пособия рассмотрены вопросы: производства конструкционных материалов (черных и цветных металлов и сплавов, по- рошковых и композиционных материалов); заготовительное производство (производство заготовок методами литья и пластического деформирования); механическая обработка (лезвийная, абразивная и финишная), термическая обработка заготовок; получение разъемных и неразъемных соединений (резьбовые, тепловые, заклепочные, сварные). При рассмотрении каждого способа и метода переработки основной упор делался на: описание основных схем переработки; технологических особенностей, технологических возмож- ностей способа; технологические требования, предъявляемые способом к за- готовкам. Даны практические рекомендации по выбору способа и режима обработки. 4 ПРЕДИСЛОВИЕ Современное машиностроение — комплексная отрасль промышленно- сти, производящая различные машины, орудия, приборы, а также предметы потребления и продукцию оборонного назначения. Российский машиностроительный комплекс можно разделить на сле- дующие группы отраслей: тяжелое машиностроение; общее машинострое- ние; среднее машиностроение; точное машиностроение; производство метал- лических изделий и заготовок; ремонт машин и оборудования. Общее машиностроение представлено такими отраслями, как транс- портное машиностроение (железнодорожное, судостроение, авиационное, ракетно-космическая промышленность), сельскохозяйственное машино- строение, производство технологического оборудования для различных от- раслей промышленности. В состав среднего машиностроения входят автомобилестроение, трак- торостроение, станкостроение, инструментальная промышленность, произ- водство технологического оборудования для легкой и пищевой промышлен- ности. Ведущие отрасли точного машиностроения — приборостроение, ра- диотехническое и электронное машиностроение, электротехническая про- мышленность. Машиностроительный комплекс объединяется одной задачей: обеспе- чение народного хозяйства изделиями, удовлетворяющими потребителя (как в масштабе страны, так и в масштабе отдельного человека) по качественным и стоимостным показателям. Выполнение этой задачи невозможно без точно- го понимания технологии изготовления изделий. Технология это наука о том, за счет каких действий и средств можно получить готовое изделие с параметрами качества, обеспечивающими тре- буемые эксплуатационные свойства изделия. Современная технологи находится в поле жесткого критерия «при за- данных качестве и производительности обеспечить минимальную себестои- 5 мость изделия». Этот критерий требует рассмотрения различных этапов про- изводства изделия как единую технологическую структуру со взаимным влиянием различных этапов друг на друга. Например: параметры качества за- готовки влияют на качество конечной детали или изделия; технологические возможности различных элементов технологической цепочки (технологиче- ских операций) влияют на точностные параметры и конфигурацию, как заго- товки, так и изделия в целом. Учебное пособие состоит из двух частей: «Общие вопросы машино- строения» и «Традиционные технологические переделы». Первая часть «Общие вопросы машиностроения» состоит и из пяти глав. В первой главе подробно рассматривается структура машинострои- тельного производства. Даны понятия: изделия; технических параметров ка- чества изделия; производственной системы; производственном и технологи- ческом процессе. Приведена структура технологического процесса. Вторая глава посвящена системному анализу технологического про- цесса и методов изготовления деталей. В третьей главе рассматриваются аспекты технологической подготовки производства. Даны основные понятия и определения технологической под- готовки производства (ТПП). Рассмотрена структура, основные нормативные документы и основные модели ТПП. Четвертая глава посвящена проектированию ресурсосберегающих тех- нологий. Даны основные критерии ресурсосбережения, приведена методика и примеры построения ресурсосберегающих технологий. В пятой главе рассмотрены требования, классификация, маркировка и области применения традиционных и современных конструкционных мате- риалов. Во второй части «Традиционные технологические переделы» описаны основные переделы производства изделия: литейное производство; обработка металлов давлением; термическая и химико-термическая обработка сплавов; 6 обработка металлов резанием; основные технологические процессы сборки. При рассмотрении каждого передела даны теоретические основы соответст- вующего метода переработки конструкционных материалов; основные спо- собы переработки. Основные способы переработки рассматривались по еди- ной схеме: теоретические основы способа; основные схемы реализации спо- соба; применяемое технологическое оборудование, оснастка, инструмент и расходные материалы; технологические режимы и показатели способа; тех- нологические требования, предъявляемые к заготовке. Учебное пособие написано коллективом преподавателей МГТУ «Мос- ковский автомеханический институт». Первая часть: проф. д.т.н. Кузнецовым В.А. доц. к.т.н. Черепахиным А.А., проф. д.т.н. Колтуновым И.И. Вторая часть: проф. д.т.н. Кузнецовым В.А. доц. к.т.н. Черепахиным А.А., проф. д.т.н. Колтуновым И.И., доц. к.т.н. Пыжовым В.В., доц. к.т.н. Шлыковой А.В. 7 ЧАСТЬ 1 ГЛАВА 1 СТРУКТУРА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТ- ВА 1.1. Понятие изделия (машины) и его служебное назначение В машиностроении изделием (рис. 1.1)называется предмет производст- ва, подлежащий изготовлению. В качестве изделия выступает машина, уст- ройство, механизм, инструмент и их составные части: сборочная единица, деталь. Рис. 1.1. Изделие «Экскаватор ЭО 2621-В3»: 1 - трактор МТЗ; 2 - гидроразводка; 3 – аккумуляторы; 4 - установка сидения; 5 - щиток управления; 6 – правы и левый гидроцилиндры рукоятки; 7 - гидроцилиндр ковша; 8 – ковш; 9 – стрела; 10 - гидроцилиндр отвала; 11 - башмак опорный; 12 - колонка; 13 - привод насоса; 14 - масляный бак; 15 – отвал: 16 - гидроцилиндр опорных башмаков; 17 - рама; 18 – гидроцилиндр стрелы; 19 – рукоять; 20 – управление. Сборочная единица (рис. 1.1, 1 … 20) - это изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии обособленно от других эле- ментов изделия. Сборочная единица в зависимости от конструкции может состоять либо из отдельных деталей, либо включать сборочные единицы более высоких по- 8 рядков и детали. Различают сборочные единицы первого второго 2 и более высоких порядков. Сборочная единица первого порядка (рис. 1.2), входит не- посредственно в изделие. Она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких сборочных единиц второго порядка 1 и деталей 3, 4. Сборочная единица второго порядка расчленяется на детали или сборочные единицы третьего порядка и детали и т.д. Сборочная единица наивысшего порядка расчленяется только на детали. Рассмотренное деление изделия на составные части производится по технологическому признаку. Рис. 1.2. Сборочная единица 1 порядка «Ковш»: 1 – сборочная единица 2 порядка «Металлоконструкция ковша»; 3, 4 – детали «Шплинт и палец». Деталь - это изделие, изготавливаемое из однородного по наименова- нию и марке материала без применения сборочных операций. Характерный признак детали - отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединений (рис. 1.2, поз. 3 и 4). Деталь представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей, выполняющих различные функции при эксплуатации машины. Служебное назначение это задача, для решения которой создается из- делие. Формулировка служебного назначения изделия включает описание процесса, для которого создается изделие, и условия, в которых оно будет работать. Например, при формулировании назначения станка следует указать описание процесса обработки (метод обработки, инструмент, обрабатывае- 9 мый материал, режимы обработки, требуемое качество поверхности, произ- водительность обработки и другое), а также условия, которых будет работать станок. Так, например, станки, работающие в обычной или агрессивной сре- дах, должны быть разного исполнения. Если в качестве изделия выступает автомобиль, то в формулировке его служебного назначения должны найти отражение характер перевозимого груза, его масса, объем, расстояние и ско- рость перевозки, состояние дорог, климатические условия, требования к внешнему виду и другое. Все перечисленное влияет на конструкцию автомо- биля (например, если автомобиль предназначен для перевозки людей, то его кузов будет отличаться от кузова самосвала). В формулировке служебного назначения изделия должны найти отра- жение качественные и количественные характеристики процесса, в котором будет участвовать изделие, а также условия протекания процесса. Опыт машиностроения показывает, что каждая ошибка, допущенная при выявлении и уточнении служебного назначения изделия, приводит не только к созданию недостаточно качественной машины, но и вызывает лиш- ние затраты труда на ее изготовление и эксплуатацию, а также удлинение сроков ее освоения. Нередко недостаточно глубокое изучение и выявление служебного назначения машины порождает излишне жесткие, экономически неоправданные требования к эксплуатационным показателям машины. 1.2. Технические параметры и параметры качества машины Качество продукции – совокупность свойств продукции, определяю- щих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответст- вии с ее назначением. Качество изделия включает в себя различные конструктивные и техно- логические свойства, обусловливающие трудоемкость производства изделия и эффективность его эксплуатации, а также потребность изделия к техниче- скому обслуживанию, ремонту, хранению и транспортированию. 10 Для объективной оценки качества любой продукции, ее свойства необ- ходимо охарактеризовать количественно. Такая характеристика называется показателем качества продукции. Показатель качества продукции – количе- ственная характеристика одного или нескольких свойств продукции, состав- ляющих ее качество, рассматриваемое применительно к определенным усло- виям ее создания, эксплуатации или потребления. Все показатели качества в целом называют технико-экономическими, поскольку они характеризуют как технические особенности продукции, так и экономическую эффективность применения и производства. Все технико-экономические показатели можно разделить на семь групп: o Группа 1. Показатели назначения, характеризующие назначение, область применения, производительность, транспортабельность, конструк- тивные и другие специфические особенности изделия. o Группа 2. Показатели надежности, определяемые четырьмя свой- ствами: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. o Группа 3. Показатели технологичности, характеризуемые степе- нью соответствия машины и ее элементов оптимальным условиям современ- ного производства, рациональностью использования конструктивных реше- ний, конструкционных материалов, приспособленностью продукции к при- менению прогрессивных технологических методов производства, а также технологических процессов, что приводит к увеличению производительности при изготовлении, ремонте и обслуживании. o Группа 4. Показатели эргономичности, позволяющие оценить степень приспособленности машины к взаимодействию с человеком- оператором с точки зрения создания оптимальных условий для эффективного управления машиной, соблюдения необходимых норм гигиены и техники безопасности для оператора. o Группа 5. Эстетические показатели, характеризующие внешний вид продукции, ее соответствие современному стилю, гармоничность сочета- 11 ния отдельных элементов машины между собой, а также всей машины с ок- ружающей средой, соответствие форм машины ее назначению, колористиче- ское оформление, а также качество и совершенство отделки внешних по- верхностей и других элементов изделия. o Группа 6. Параметры стандартизации и унификации, характери- зующие степень использования или применения в данном изделии стандар- тизованных и унифицированных деталей, узлов и других составных элемен- тов. o Группа 7. Патентно-правовые показатели, включающие два пока- зателя: патентоспособность и патентную чистоту. Патентоспособным счита- ется изделие, если оно содержит технические решения, которые могут быть признаны изобретением. Патентно-чистым считается изделие, если оно не содержит технических решений, подпадающих под действие патентов и дру- гих документов, зарегистрированных в данной стране. В машиностроении особое место в системе оценки качества продукции (машины или механизма) занимают параметры качества деталей, из которых они собираются. Все параметры качества машиностроительных деталей можно разделить на следующие группы: химический состав материала дета- ли; физико-механические свойства материала детали; макрогеометрия детали и точность размеров, формы и взаимного расположения ее поверхностей; микрогеометрия поверхностей детали; физико-механические свойства по- верхностного слоя. Достижение заданных параметров качества деталей явля- ется основной задачей технологических процессов в машиностроении. 1.3. Содержание и структура жизненного цикла изделия Жизненный цикл изделия это время в течение, которого знания превра- щаются в продукт, включая время на разработку новой продукции, ее освое- ние на предприятии и время стабильного выпуска, вплоть до снятия с произ- водства. 12 В жизненном цикле изделия можно выделить два периода: время, в те- чение которого осуществляется разработка новой продукции, и время, в те- чение которого новая продукция осваивается, производится и реализуется. В первый период жизненного цикла включаются научно- исследовательская работа (НИР), опытно-конструкторская работа (ОКР), конструкторская и технологическая подготовка производства, организацион- ная подготовка производства, отработка новой конструкции или новой тех- нологии в опытном производстве. Во второй период жизненного цикла входят освоение изделия в про- мышленном производстве, стадия производства и реализации изделия, стадия эксплуатации изделия, стадия утилизации после окончания срока полезного использования. Жизненный цикл изделия начинается со стадии НИР. В процессе вы- полнения НИР возникают и проходят всестороннюю проверку новые идеи, которые иногда реализуются в виде открытий и изобретений. Теоретические предпосылки решений научной проблемы проверяются в опытно- экспериментальных работах. ОКР это переходная стадия от научных исследований к производству. На этой стадии идеи, возникающие в процессе НИР, практически претворя- ются техническую документацию и образцы, при этом, производится конст- рукторская, технологическая и организационная подготовка производства, и отработка конструкторских и технологических решений в опытном произ- водстве. Во время конструкторской подготовки производства осуществляется разработка новой техники, чертежей и технической документации. При тех- нологической подготовке производства разрабатываются и проверяются но- вые технологические процессы, проектируется, и изготавливается техноло- гическая оснастка. При организационной подготовке производства выбира- ются методы и моделирующие процессы перехода на новые виды продукции, проводятся расчеты потребности в материалах и комплектующих изделиях, 13 определяются плановые нормативы. При отработке в опытном производстве новой конструкции изделия или новой технологии осваивается выпуск опыт- ного образца, проводится отладка новых технологических процессов, про- верка и оценка жизнеспособности новой продукции. Второй период жизненного цикла включается в себя освоение изделия в промышленном производстве. В ряде случаев в это время возникают конст- рукторские изменения и изменения технологического процесса. Освоение изделия в промышленном производстве является связующим звеном с фазой промышленного производства и реализации продукции. При промышленном производстве и реализации продукции осуществ- ляется изготовление деталей, сборочных единиц и испытания изделия. Все это делается в соответствии с технологической и конструкторской докумен- тацией, утвержденной руководством предприятия. Эксплуатация изделия это период, когда продукция используется по назначению и приносит экономический эффект до момента утилизации. 1.4. Место машиностроения в экономике страны Для национальной экономики характерно наличие двух сфер: сферы материального производства и непроизводственной сферы. В непроизводственную сферу входят следующие комплексы: жилищ- ное хозяйство, коммунальное хозяйство, здравоохранение, образование, культура и искусство и другие. Производственная сфера предполагает нали- чие целого ряда отраслей экономики, в том числе отраслей промышленности. Отрасль промышленности представляет собой совокупность промыш- ленных предприятий, характеризующихся либо единством назначения про- изводимой продукции, либо общностью технологических процессов (хими- ческая промышленность), либо однородностью перерабатываемого сырья (нефтегазовая промышленность). Отрасли промышленности можно разбить на следующие комплексы: ― Топливно-энергетический комплекс, включающий в себя газовую, неф- тяную, угольную, нефтеперерабатывающую и электроэнергетику. o Металлургия (черная и цветная). 14 o Химическая и нефтехимическая промышленность. o Машиностроение и металлообработка. o Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышлен- ность. o Промышленность строительных материалов. o Легкая промышленность. o Пищевая промышленность. Машиностроение является базой технического перевооружения всего общественного производства. От развития машиностроения зависят масшта- бы и темпы внедрения современного прогрессивного оборудования, уровень автоматизации и механизации производства во всех отраслях промышленно- сти, сельского хозяйства, транспорта, строительства. Машиностроение во многом определят состояние производственного потенциала страны, обеспе- чивает устойчивое функционирование таких важных отраслей экономики, как топливно-энергетический комплекс, транспорт, оборонный комплекс, аг- ропромышленный комплекс, все отрасли промышленности, строительный комплекс. Удельный вес продукции машиностроения и металлообработки в общем объеме промышленного производства в Росси составляет около 20%. В комплекс машиностроения входят следующие отрасли: тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение, электротехническая про- мышленность, приборостроение, химическое и нефтяное машиностроение, станкостроение и инструментальная промышленность, автомобильная и транспортная промышленность, сельскохозяйственное машиностроение, авиационная промышленность, судостроение и прочие отрасли, в том числе входящие в военно-промышленный комплекс. Основным элементом любого промышленного комплекса является предприятие. Предприятие это хозяйственная единица, обладающая экономической и административной самостоятельностью, т.е. правами юридического лица, организационно-техническим, экономическим и социальным единством, обу- 15 словленным общностью целей деятельности, т.е. производством и реализаци- ей продукции, работ и услуг и получением прибыли. Основная структурно-производственная единица промышленного предприятия - цех, который является обособленным в административном от- ношении звеном, выполняющим определенную часть общего производствен- ного процесса. В машиностроении цеха подразделяются на четыре группы: основные, вспомогательные, побочные и подсобные. В основных цехах выполняются операции по изготовлению товарной продукции, т.е. продукции предназначенной для реализации. Основные цеха, как правило, подразделяются на: заготовительные, обрабатывающие и сбо- рочные. К заготовительным цехам относятся цеха: литейные, кузнечно- штамповочные, кузнечнопрессовые, цеха сварных конструкций и т.д. К обра- батывающим цехам относятся: механообрабатывающие, термические, цеха гальванических и лакокрасочных покрытий. К сборочным цехам относятся цеха агрегатной и окончательной сборки изделий, их окраски, комплектации запасными частями и комплектации съемным оборудованием. К вспомогательным цехам относятся: инструментальные цеха, цеха не- стандартного оборудования, модельные цеха, ремонтные цеха, энергетиче- ский цех, транспортный цех. К побочным цехам относятся цеха по утилизации и переработки метал- лоотходов (например, методом прессования стружки в брикеты). Подсобные цеха – цеха изготавливающие тару для упаковки продук- ции, а также цеха выполняющие консервацию изделий, упаковку продукции, ее погрузку и отправку потребителю. 1.5. Основные понятия о производственной системе и производственном процессе Производственная система представляет собой комплекс для изготов- ления различного рода изделий из различных материалов. При этом он свя- 16 зывает между собой работу различного вида оборудования (основного и вспомогательного), а также работу различных по квалификации рабочих, инженерно-технического персонала, обеспечивающих работу и управление этих систем. Производственная система, как правило, состоит из шести разнород- ных производственных структур: 1. Основное производство, которое осуществляется в заготовительном, обрабатывающем и сборочном цехах. 2. Вспомогательное производство, которое осуществляется в инструмен- тальном, ремонтном цехах, а также в цехах создания средств автоматизации и механизации. 3. Обеспечивающее производство: службы снабжения и сбыта, а также службы энергоснабжения. 4. Структура управления: службы управления и диспетчирования. 5. Технические службы, включающие подразделения главного метролога, механика, технолога. 6. Планово-экономические структуры. Производственный процесс - это совокупность всех действий людей и орудий производства, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, узлы и готовые изделия на данном предприятии. Производственный процесс в свою очередь состоит из следующих про- цессов: o основные — это технологические процессы, в ходе которых происхо- дят изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств продукции; o вспомогательные — это процессы, которые обеспечивают бесперебой- ное протекание основных процессов (изготовление и ремонт инстру- ментов и оснастки; ремонт оборудования; обеспечение производства электроэнергией, теплом, паром, водой, сжатым воздухом и т.д.); обслуживающие — это процессы, связанные с обслуживанием как ос- 17 новных, так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение, транспортировка, тех. контроль и т.д.). Производственный процесс предприятия включает в себя получение и хранение материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, изготовле- ние заготовок деталей, различного вида обработки заготовок (механическую, пластическим деформированием и др.), транспортирование в процессе в про- цессе производства заготовок и деталей, сборочных единиц, их хранение на складах, технический контроль, сборку, испытание, регулировку и окраску (рис. 1.3). Рис. 1.3.. Структура производственных процессов В условиях автоматизированного, автоматического и гибкого интегри- рованного производств вспомогательные и обслуживающие процессы в той или иной степени объединяются с основными, и становятся неотъемлемой частью процессов производства продукции, что будет рассмотрено более подробно позже. 1.6. Основные понятия о технологическом процессе Технологический процесс – это последовательное изменение формы, размеров, свойств материалов или полуфабрикатов для получения детали или изделия в соответствии с заданными техническими требованиями. 18 Технологический процесс - часть производственного процесса, содер- жащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению со- стояния предмета труда. Под изменением состояния предмета труда понима- ется изменение его физических, химических, механических свойств, геомет- рии, внешнего вида. Кроме того, в технологический процесс включены до- полнительные действия, непосредственно связанные или сопутствующие ка- чественному изменению объекта производства; к ним относят контроль каче- ства, транспортирование и др. Для осуществления технологического процес- са необходима совокупность орудий производства, называемых средствами технологического оснащения, и рабочее место. Рабочее место представляет собой элементарную единицу структуры предприятия, где размещены исполнители работы и обслуживаемое техноло- гическое оборудование, подъемно-транспортные средства, технологическая оснастка и предметы труда. Технологическое оборудование - это средство технологического осна- щения, в котором для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическую оснастку. К ним относят, например, литейные ма- шины, прессы, станки, испытательные стенды и т. д (рис. 1.4). Технологическая оснастка - это средство технологического оснащения, дополняющее технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. К ним относятся режущий инструмент, приспособления, измерительные средства. Технологическое оборудование совместно с технологической оснаст- кой, а в некоторых случаях и манипулятором, принято называть технологи- ческой системой. Понятием "технологическая система" подчеркивается, что результат технологического процесса зависит не только от оборудования, но и в не меньшей степени от приспособления, инструмента, заготовки. Основной продукцией машиностроения являются машины и механиз- мы, которые собираются из отдельных деталей. Качество машины и ее соот- 19 ветствие условиям эксплуатации зависят от параметров качества отдельных деталей, которые достигаются соответствующими технологическими процес- сами. Деталь проходит, как правило, несколько этапов обработки, называе- мых технологическими переделами. На первом этапе (переделе) с помощью процессов металлургии получают металлы и сплавы с требуемым химиче- ским составом и физико-механическими свойствами. Рис. 1.4. Технологическое оборудование: а – пресс; б – радиально-сверлильный станок; в – установка для резки метал- ла. Второй технологический передел заключается в получении из соответ- ствующего материала заготовки детали, при этом заготовка должна иметь форму, в максимальной степени соответствующую макро геометрии готовой детали. Технологические процессы механической обработки позволяют по- лучать заданные параметры точности размеров, формы и взаимного распо- 20 ложения поверхностей, их микрогеометрию и физико-механические свойства поверхностного слоя. На этом же этапе для изменения объемных и поверхно- стных физико-механических свойств материала детали могут применяться технологические процессы термической и химико-термической обработки. Для получения из отдельных деталей механизмов и машин с требуемыми эксплуатационными показателями служат технологические процессы сборки и сварки. Анализ технологических переделов показывает, что каждый техно- логический процесс обеспечивает те или иные параметры качества деталей, что, в совокупности позволяет получить готовое изделие машиностроитель- ного производства. 1.7. Структура технологического процесса изготовления изделия По организационным, техническим и экономическим причинам техно- логический процесс делят на части, которые принято называть операциями. Технологической операцией называется законченная часть технологиче- ского процесса, выполняемая на одном рабочем месте и одном и том же обо- рудовании. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими объектами производства. При обработке на станках операция включает все действия рабочего, управляющего технологической системой, установку и снятие предмета труда, а также движения рабочих ор- ганов технологической системы. Содержание операций изменяется в широ- ких пределах - от работы, выполняемой на отдельном станке или сборочной машине в обычном производстве, до работы, выполняемой на автоматиче- ской линии, представляющей собой комплекс технологического оборудова- ния, связанного единой транспортной системой и имеющей единую систему управления в автоматизированном производстве. Число операций в техноло- гическом процессе изменяется от одной (изготовление детали на прутковом автомате, изготовление корпусной детали на многооперационном станке) до десятков (изготовление турбинных лопаток, сложных корпусных деталей). 21 Формируют операцию, главным образом, по организационному прин- ципу, так как она является основным элементом производственного планиро- вания и учета. На операцию обычно разрабатывается вся плановая, учетная и технологическая документация. В свою очередь, технологическая операция также состоит из ряда эле- ментов: технологических и вспомогательных переходов, установов, позиций, рабочих ходов. Технологический переход - законченная часть технологической опера- ции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснаще- ния при постоянных технологических режимах и установке. Вспомогательный переход - это законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода (например, установка заготовки, смена инструмента и т.п.). Переход можно выполнять один или несколько рабочих ходов. Рабочий ход - это законченная часть технологического перехода, со- стоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемая изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. Позиция - это фиксированное положение, занимаемое неизменно за- крепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной едини- цей, или деталью совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции. Установ - часть технологической операции, выполняемая при неиз- менном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы. 22 1.8. Типы производства Одной из характеристик производства является коэффициент закрепле- ния операций (k з.о ), представляющий собой отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых в течение месяца, к числу рабочих мест. Чем шире номенклатура выпускаемых изделий и меньше их количест- во, тем больше величина k з.о В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три типа производства: единичное, се- рийное и массовое. Единичное (индивидуальное) производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт ко- торых, как правило, не предусматривается. Изделия выпускаются широкой номенклатурой в относительно малых количествах, зачастую индивидуально, и либо совсем не повторяются, либо повторяются через неопределенные промежутки времени. Следовательно, единичное производство должно быть гибким, быстропереналаживаемым. Для единичного производства характерны следующие особенности: технологическое оборудование ставится по типам станков; используется универсальное технологическое оборудование; оборудование обслуживает персонал высокой квалификации; низкая производительность и высокая точ- ность и стоимость обработки. Продукция единичного производства – машины, не имеющие широкого применения и изготовляемые по индивидуальным заказам, предусматриваю- щим выполнение специальных требований (опытные образцы машин в раз- личных отраслях машиностроения, крупные гидротурбины, уникальные ме- таллорежущие станки, прокатные станы и т.д.). Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. Серийное производство делится: на мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное. Условной гра- ницей между разновидностями серийного производства является величина 23 коэффициента закрепления операций: (для мелкосерийного производства k з.о = 20…40; для среднесерийного k з.о = 10…20; для крупносерийного k з.о = 1…10). В серийном производстве технологический процесс дифференцирован. Отдельные операции закреплены за определенными станками. Используются универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные и агрегатные станки. По окончании изготовления одной серии деталей станки переналаживаются на изготовление деталей другой серии. Серийное производство экономичнее единичного, так как лучше ис- пользуется технологическое оборудование, выше специализация рабочего, ниже себестоимость продукции. Массовое производство характеризуется небольшой номенклатурой, большим объемом выпуска изделий, непрерывным изготовлением или ре- монтом изделий продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Для массового производ- ства k з.о = 1. Массовое производство характеризуется следующими признаками: большинство операций по обработке заготовок закреплено за отдельными станками; на линии обработки имеет место непрерывное перемещение заго- товок с одного рабочего места на другое; используется специализированное, специальное или агрегатное оборудование; короткий технологический цикл, низкая трудоемкость и стоимость обработки. При массовом производстве можно использовать самое высокопроиз- водительное и дорогое технологическое оборудование, так как оно быстро окупается. Различают поточный и не поточный вид организации производственно- го процесса. Поточный вид организации производственного процесса характеризу- ется расположением средств технологического оснащения в последователь- ности выполнения операций технологического процесса и определенным ин- 24 тервалом выпуска изделий. Этот вид организации производственного про- цесса характерен для массового и крупносерийного производств. При не поточном виде организации производственного процесса пред- мет труда находится в движении по операциям с различной продолжительно- стью. Этот вид организации производственного процесса характерен для единичного и мелкосерийного производств. Для не поточного вида организа- ции производственного процесса характерны отсутствие закрепления опера- ций за конкретными рабочими местами, разная длительность операций, стремление на каждом рабочем месте осуществить максимальную концен- трацию технологических переходов с целью уменьшения числа операций. С целью приблизить производственный процесс к поточному виду в условиях мелкосерийного производства применяют групповую организацию, которая характеризуется совместным изготовлением или ремонтом групп из- делий с разными конструктивными, но общими технологическими признака- ми. 1.9. Средства технологического оснащения производства К средствам технологического оснащения относятся технологическое оборудование, оснастка, средства механизации и автоматизации производст- венных процессов. Выбор технологического оборудования и оснастки основывается на анализе затрат, связанных с реализацией технологического процесса в уста- новленный промежуток времени при заданном качестве изделия. Анализ за- трат предусматривает сравнение вариантов при прочих равных условиях и выбор наилучшего варианта. Выбор технологического оборудования в соответствии с требованиями ЕСТПП (единая система технологической подготовки производства) начина- ется с анализа формирования типовых поверхностей деталей и сборочных единиц и методов их обработки с целью определения наиболее эффективных методов обработки и сборки, исходя из назначения и параметров изделия. 25 Выбор оборудования производят по главному параметру, т.е. в наи- большей степени соответствующему его функциональному назначению и техническими возможностями. Физическая величина, характеризующая главный параметр, устанавли- вает взаимосвязь оборудования с размером изготавливаемого на нем изделия. При выборе технологической оснастки используют нормативно- техническую (стандарты) и техническую (альбомы типовых конструкций, ка- талоги, паспорта на технологическое оборудование, методические материа- лы) информацию. Если необходимая технологическая оснастка найдена, то оформляется заказ на ее приобретение. Если нет – то проектируется новая оснастка. Контрольные вопросы 1. Что такое «изделие», «сборочная единица»? 2. Чем сборочная единица второго порядка отличается от сборочной еди- ницы первого порядка? 3. На какие группы разделены технико-экономические показатели качест- ва? 4. Опишите структуру жизненного цикла изделия. 5. Какие отрасли входят в машиностроительный комплекс? 6. Какие операции выполняются в основных цехах предприятия? 7. Какие цеха предприятия относятся к вспомогательным? 8. Из каких структур состоит производственная система? 9. Что такое «производственный процесс»? 10. Опишите структуру технологического процесса. 11. Какие особенности характерны для единичного производства? 12. В чем разница между поточным и не поточным видами организации производственного процесса? 26 ГЛАВА 2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРО- ЦЕССА И МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 2.1. Технологический процесс изготовления деталей - техническая сис- |