Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический

университет»

В.М. Борисов

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Текст лекций.

2007

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет»

В.М. Борисов

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Текст лекций.

Казань 2007 УДК 621.658.512 (075.8) Технология машиностроения: Текст лекций / В.М. Борисов; Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2007. 70 с.

Текст лекций написал в соответствии с действующими программами дисциплин СД.02 «Технология вакуумного машиностроения» и «Технология компрессоростроения», СД. машиностроения», ОПД.Р. «Технология «Технология машиностроения», ОПД.Р.09 «Технология машиностроения».

Содержит основные термины и определения, основы квалиметрии, точности и технологичности в машиностроении.

Особое внимание уделено расчетам технологических параметров и технико-экономических показателей производственных процессов, статистической оценке качества технологических процессов. Излагаются основы проектирования приспособлений.

Предназначен для студентов всех форм обучения по специальностям механического профиля.

Подготовлено на кафедре деталей машин КГТУ.

Библиогр.: 6 назв.

Печатаются по решению методической комиссии по циклу общепрофессиональных дисциплин.

Рецензенты: проф. КГТУ Ф.Ф. Ибляминов проф. КГТУ им. А.Н. Туполева Ф.М. Галимов Тема 1. ВВОДНАЯ 1.1. Понятие о технологии машиностроения. Краткая историческая справка.

Дисциплина «Технология машиностроения » занимается изучением закономерностей, действующих в процессе производства изделий, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества изделий при наименьшей их себестоимости.

Начало развития технологии машиностроения связано с появлением крупной промышленности и относится к глубокой древности – эпохи Киевской Руси, в основном при изготовлении вооружения (на оружейных заводах эпохи Петра I, тульских заводах).

В 1807г. была написана первая книга по технологии машиностроения профессором МГУ И.Двигубским «Начальные основания технологии или краткое описание работ на заводах и фабриках производимых». Следующие труды в этой области были написаны профессором И.И.Тиме (1885г.) и профессором А.П.Гавриленко.

Значительное количество трудов по технологии машиностроения появилось в 30-х годах прошлого столетия.

Это труды профессора В.П.Кована, А.П.Соколовского, А.И.Каширина, А.Б.Яхина, Н.А.Бородачева, С.В.Вотинова, Э.А.Сателя и многих других.

1.2. Основные задачи по развитию промышленности.

- изучение закономерностей протекания технологических процессов;

- выявление параметров этих процессов, воздействие на которые наиболее эффективно для интенсификации производства, повышения его точности, автоматизации и комплексной механизации и на базе этого снижение себестоимости производимой продукции.

1.3. Взаимосвязь конструирования и производства Технический прогресс всех отраслей народного хозяйства зависит от развития машиностроительного производства (совершенствования технологии производства и конструкции самих изделий).

Перед технологом-машиностроителем возникают задачи:

- выбор метода выполнения заготовки, - выбор варианта механической обработки, - выбор оборудования и оснастки, - расчет размеров заготовки и режимов обработки на всех стадиях, - выбор метода сборки и т.д.

Решение этих задач в зависимости от конструкции изделия, предъявляемых к нему ТТ и заданной программы – главная цель технологии машиностроения. При конструировании изделий и их деталей необходимо учитывать технологические условия производства (сложность выполнения).

Конструкторам крайне необходимо знать технологию изготовления изделий и их деталей, чтобы проектировать так называемую «технологическую» конструкцию изделия.

1.4. Производственный процесс в машиностроении.

Производственный процесс – совокупность действий, направленных на превращение сырых материалов или полуфабрикатов в готовую продукцию или изделие. Этот процесс в машиностроении охватывает: подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест;

получение и хранение материалов и полуфабрикатов; все стадии изготовления деталей-узлов; транспортировку материалов, заготовок, деталей, узлов и изделий; контроль на всех стадиях производства; упаковки готовой продукции.

технологические процессы.

Технологический процесс – часть производственного процесса, который характеризуется последовательным изменением состояния объекта производства.

Различают технологические процессы:

- получения заготовок, - термообработки, - механической обработки заготовок – совокупность операций, направленных на последовательное превращение заготовки в деталь, путем изменения ее размеров и форм с помощью металлорежущего инструмента, 1.5. Структура технологического процесса.

Технологический процесс выполняется на рабочих местах. Рабочее место – участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой.

Основной элемент технологического процесса – операция.

выполняемая над определенным объектом или деталью одним рабочим или группой рабочих на одном рабочем месте.

Установка – часть операции, выполняемая при одном закреплении заготовки (детали) в станке или приспособлении.

Операция подразделяется на переходы технологические и вспомогательные.

Технологический переход – законченная часть операции, характеризуемая постоянством инструмента, поверхностей и режима работы станка.

Вспомогательный переход – законченная часть операции, состоящая из действий человека и оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и качества поверхности детали, но необходимы для выполнения технологического перехода. Например: установка заготовки, смена инструмента и т.д.

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Рабочий ход – часть перехода, охватывающая все действия, связанные со снятием одного слоя материала при неизменном инструменте, поверхности обработки и режиме работы станка.

Вспомогательный ход – часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента без изменения формы, размеров, качества поверхности заготовки, но необходимая для выполнения рабочего хода. Например: перемещение инструмента в исходное положение.

Позиция – часть операции, когда при одной фиксации приспособления обрабатывается поверхность детали.

Прием – законченная совокупность отдельных движений в процессе выполнения операции.

В зависимости от масштаба производства различают три типа производства: единое серийное, массовое.

Единичное – изготавливается одно или несколько изделий (производство опытных образцов: судостроение, турбостроение) - универсальность оборудования;

- расположение оборудования по типам;

- применяется универсальный и нормализованный режущий инструмент;

- высокая квалификация рабочих;

- технологический процесс разрабатывается не детально (маршрутный).

Серийное (мелкосерийное – примыкает к единичному, среднесерийное, крупносерийное примыкает к массовому).

- цикличность производства;

- количество операций превышает количество рабочих мест;

- оборудование от универсального до специального;

- специальный режущий и мерительный инструмент;

- относительно высокая квалификация рабочих;

- установка оборудования по типам и по предметам;

- технологический процесс разработан детально (пооперационно);

- относительно большая доля производственной зарплаты в себестоимости изделий.

Массовое – на большинстве рабочих мест выполняются закрепленные за ними одни и те же операции.

- выпуск одного вида изделия;

- специальное оборудование, режущий и мерительный инструмент;

- поточные и конвейерные линии;

- полная взаимозаменяемость деталей;

- механизация и автоматизация операций;

- невысокая квалификация производственных рабочих и высокая – вспомогательных (наладчиков, инструментальщиков, ремонтных слесарей).

1.7. Концентрация и дифференциация производства.

соединяющий более простые операции в одну сложную.

Дифференциация операций – метод обработки, расчленяющий сложную операцию на более простые.

МАШИНОСТРОЕНИИ.

2.1. Понятие о качестве промышленной продукции.

Качество продукции – совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Качество продукции объединяет такие группы как технические характеристики и параметры, технологичность и долговечность изделий.

Уровень качества продукции – относительная характеристика качества продукции, основанная на сравнении показателей ее качества с соответствующей совокупностью базовых показателей.

По техническим свойствам продукция должна отвечать производительности, точности, надежности, материало- и энергоемкости, эксплуатационным свойствам – удобству использования и ремонтопригодности.

2.2. Надежность – основной показатель качества – время наработки изделия до возникновения отказа; количество отказавших однотипных изделий; заданный промежуток времени, за который произошли отказы изделия; среднее количество изделий, отказавших за это время; количество исправных изделий в начале заданного промежутка времени;

количество исправных изделий в конце заданного промежутка времени; суммарное время работы изделия к рассматриваемому моменту; суммарное время простоев, обусловленных ремонтами; ресурс изделия.

2.3. Качество изделий машиностроения прямо связано с экономикой их производства и эксплуатации.

Определяющие факторы в этом направлении:

- конструкция изделия;

- технический уровень производственной базы;

- организация подготовки производства новых изделий;

- механизация и автоматизация производства;

- технология и технические средства объективного контроля;

- технический уровень базы эксплуатации.

машиностроения – стабильность выполнения им служебного назначения, производительность, безопасность работы, удобство и простота эксплуатации, уровень шума, кпд.

Требования качества, надежности и долговечности изделий закладываются на стадии конструкторской разработки.

Совершенно очевидно, что эти требования, учтенные видом и формой отдельных деталей и узлов, могут быть соблюдены, если технологически эти детали и узлы могут быть изготовлены с максимальным соответствием чертежу. Для этого необходимо соблюдать конструкторам следующие требования общего характера:

- конфигурация детали должна представлять собой сочетание простых геометрических форм, обуславливающих возможность применения высокопроизводительных методов производства, предусматривать высокую и надежную базу для установки заготовки в процессе ее обработки (если такая база не обеспечена, предусмотреть специальные элементы – приливы, бобышки, отверстия – для базирования и закрепления заготовки);

- заданные точность и качество поверхностей должны быть строго обоснованы служебным ее назначением;

унифицированные детали;

- предусматривать возможность механизации и автоматизации механических и контрольных операций.

2.5. На стадиях проектирования и производства должны быть обеспечены высокие показатели качества:

производственно-технологические, эксплуатационные и экономические. С этой целью стандартом ЕСТПП предусмотрена отработка изделий на технологичность, в результате которой изыскиваются возможности доведения количественных значений названных показателей, по крайней мере, до среднеотраслевого уровня. Не последнюю роль в этом процессе играет качество технологического оборудования и степень оснащенности (приспособлениями, режущими и мерительными инструментами).

2.6. Качество и уровень разработки технологического процесса изготовления изделия прямо коррелирует с его качеством.

Тема 3. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ Конструкцию машины или детали принято называть технологичной, если она позволяет в полной мере использовать все возможности и особенности наиболее экономичного техпроцесса, обеспечивающего ее качество при надлежащем количественном выпуске.

Конструкция машины должна быть совершенной, то есть экономичной в производстве и эксплуатации при соответствии ее современному уровню техники. Наряду с этим при изготовлении такой машины должна быть обеспечена конструкцией и технологическими требованиями возможность использования высокопроизводительных технологических методов и процессов производства применительно к заданной программе выпуска машин в год и условием производства.

Степень соответствия конструкции машины этим требованиям и определяет ее технологичность, которая может быть оценена следующими показателями ( по сравнению с другой машиной):

Различают конструкторскую, производственную и эксплуатационную технологичность.

Первая может быть оценена показателями - преемственности конструкции где Дпр. – количество наименований деталей из другого изделия;

Добщ. – общее количество наименований деталей.

- стандартизации где Дст. – количество наименований стандартных деталей, без крепежа.

- взаимозаменяемости где Двз. – количество наименований взаимозаменяемых деталей;

- коэффициентом использования материала где mд – масса детали (изделия);

mз – масса заготовки (всех заготовок).

- коэффициентом удельной трудоемкости где Т – суммарная трудоемкость изделия, - коэффициентом ремонтопригодности где Днр. – количество наименований деталей не подлежащих ремонту (крепежные, неразъемные соединения, совместно балансируемые).

Конструирование – творческий процесс, поэтому дать общие для всех случаев правила конструирования деталей, отвечающие требованиям технологии производства не представляется возможным, тем более, что конструкция детали диктуется ее служебным назначением.

Общие направления решения этой задачи можно сформулировать следующим образом:

- конфигурация деталей должна представлять собой сочетание простых геометрических форм, что позволяет предусмотреть удобную и надежную базу для установки заготовки; в тех случаях, когда поверхности детали не обеспечивают такой базы, должны быть предусмотрены специальные элементы (приливы, бобышки, отверстия) для базирования и закрепления заготовки, при необходимости эти элементы могут быть удалены после обработки;

- заданные точность и качество поверхности деталей должны быть строго обоснованы ее назначением.

Необоснованно повышенные требования вынуждают к введению в технологический процесс дополнительных операций, удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоемкость изготовления и повышают себестоимость детали;

- необходимо сокращать объем механической обработки, предусматривая допуски по размерам детали лишь для посадочных поверхностей и оставляя свободными остальные размеры. При точных методах получения заготовок детали могут быть получены без механической обработки;

- обеспечивать достаточную жесткость детали, обуславливающую восприятие сил резания без ощутимых деформаций;

- предусматривать возможность удобного подвода жесткого и высокопроизводительного режущего инструмента к обрабатываемой поверхности;

- задавать разность в размерах черных и обрабатываемых поверхностей, обеспечивающую с учетом припусков на обработку свободный выход режущего инструмента;

- предусматривать свободный выход режущего инструмента при обработке на проход;

- конструировать детали с учетом возможности одновременной установки нескольких деталей для обработки.

Особые требования предъявляются и к заготовкам и для деталей машины:

- с заготовок должна быть удалена окалина (пескоструйка, круглыми приводными стальными щетками с последующей обдувкой струей сжатого воздуха через наконечники воздушных шлангов, травление, мойка) и устранены твердые корки;

- с заготовок должна быть удалена литниковая система, прибыли (вырубка пневмозубилами, зачистка абразивными кругами);

- заготовки должны пройти термообработку с целью улучшения структуры и однородности металла (полный отжиг, неполный и низкотемпературный отжиг, нормализация, старение) - заготовки из пруткового материала должны быть выправлены (правка проволоки на правильно -отрезных станках;

правка прутков на првильно-калибровочных станках; холодная правка нарезанных из проката заготовок и поковок – на прессах, цилиндрических заготовок небольшой длины – на накатных станках с гладкими планками;

- заготовки должны иметь минимальные погрешности изготовления.

Тема 4. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ

МАШИН И ЗАГОТОВОК.

4.1. Понятие о качестве поверхностей деталей машин, шероховатость и волнистость поверхностей, физикомеханические свойства поверхностного слоя.

Качество поверхностей деталей машин и заготовок характеризуется шероховатостью и волнистостью поверхности, а также физико-механическими свойствами поверхностного слоя.

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности детали и рассматриваемых на определенной (базовой) длине.

Волнистость поверхности – совокупность периодически чередующихся возвышенностей и впадин, образующих неровности поверхности, у которых расстояние между смежными возвышенностями или впадинами превышает принимаемую при измерении шероховатости базовую длину.

микроотклонениями обрабатываемой поверхности. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями геометрической формы и шероховатостью поверхности («съедает» 30-50% допуска).

Для количественной оценки шероховатости на базовой длине по ГОСТу 2789-80 предусмотрено два критерия:

- среднее арифметическое отклонение Rа профиля – среднее арифметическое абсолютных значений отклонения профиля в пределах базовой длины;

- высота неровностей профиля по десяти точкам Rz представляет собой сумму средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

Физико-механические свойства поверхности изменяются под влиянием комплексного воздействия силовых и температурных факторов в процессе обработки. При обработке лезвийными инструментами превалирующее воздействие оказывают силовые факторы, в результате чего разрушается структура металла и появляется наклеп поверхностного слоя (повышение микротвердости и снижение вязкости).

поверхностного слоя рекомендуется:

- при обработке металла лезвийным инструментом – малые сечения стружки и большие скорости резания;

- при обработке абразивным инструментом - малые сечения стружки и большие скорости резания;

- при обработке следует применять охлаждающие и смазывающие жидкости ( при этом облегчается пластическое течение металла без разрыва, понижается величина коэффициента трения).

- жесткость системы СПИД должна быть достаточной.

4.2. Обеспечение требуемых параметров качества поверхности. Выбор методов условий обработки для получения заданной шероховатости.

Для успешного решения поставленной задачи следует руководствоваться следующими рекомендациями:

- обеспечить кондиционность и требуемую точность станка;

- обеспечить соблюдение режимных (по расчету) условий обработки;

- не допускать штрихов и царапин на задней грани инструмента, нароста на режущем лезвии инструмента обрабатываемого металла;

- не допускать пластических явлений захвата и отрыва слоев металла, находящегося под режущей кромкой инструмента. С этой целью при обработке вязких материалов следует проводить термообработку их – закалку;

- исключить возникновение вибраций в системе СПИД, которые периодически могут изменять положение режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности, создавая на ней впадины и выступы;

- контролировать периодически величины зазоров в звеньях системы СПИД (не допуская превышения допустимых величин);

- исключить дефекты приводов и неуравновешенность вращающихся элементов оборудования.

4.3. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин.

Качество поверхности деталей машин оказывает превалирующее влияние на:

- износоустойчивость;

- усталостную прочность;

- качество подвижных и неподвижных соединений;

- коррозию и теплопередачу.

4.3.1. Практика показывает, что при оптимальной высоте неровностей начальный износ металла является наименьшим.

Увеличение высоты неровностей по сравнению с оптимальным значением (более низкое качество поверхностей деталей) повышает износ за счет возрастания механического зацепления, скалывания и среза неровностей поверхностей. Задача конструктора назначить шероховатость трущихся поверхностей, соответствующей ее оптимальному значению, при котором износ и коэффициент трения при данных условиях изнашивания являются наименьшими.

4.3.2. Впадины микропрофиля являются, по существу, надрезами на поверхности и в значительной степени влияют на концентрацию напряжений и образование усталостных трещин циклической и знакопеременной нагрузки. Степень концентрации напряжений на дне впадин микропрофиля определяется коэффициентом концентрации. Его величина для поверхностей, обработанных резанием, лежит в пределах 1,5–2,5.

4.3.3. Прочность сопряжений с натягом во многом зависит от шероховатости поверхностей. При запрессовке происходит сглаживание микронеровностей и фактический натяг уменьшается. Большее уменьшение натяга происходит при более шероховатых поверхностях.

4.3.4. Коррозия на грубо обработанных поверхностях возникает легче и распространяется быстрее. Грубо обработанные поверхности ухудшают условия смазки, теплопроводность и герметичность стыков в соединениях.

4.4. Связь шероховатости с точностью.

Практика показывает, что высокой точности обработки деталей всегда отвечает и малая шероховатость поверхности.

Такое соответствие обусловлено не только условиями работы деталей, но и необходимостью получения устойчивых и надежных результатов измерения размеров обрабатываемой поверхности. Существуют общемашиностроительные и отраслевые нормативы, полученные на основе изучения производства и эксплуатации тех или иных изделий, по которым представляется возможным назначать сочетанные значения шероховатости поверхностей, квалитетов точности их обработки.

Тема 5. ТОЧНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБЫ ЕЕ

ПОВЫШЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ.

5.1. Понятие о точности в машиностроении, значение проблемы точности в свете задач конструирования, производства и эксплуатации машин. Влияние требований точности на трудоемкость и себестоимость обеспечения Точность в машиностроении – степень соответствия обработанных деталей установленным техническим требованием.

Погрешность – величина, которая отличает размеры идеальной детали от обрабатываемой.

Допуск – мера погрешности.

Погрешности, возникающие на различных этапах технологического процесса, взаимосвязаны. Так точность сборки машины зависит от точности изготовления ее деталей, а последняя в свою очередь зависит от точности изготовления заготовок. Поэтому вопросы точности должны решаться не изолированно, а комплексно для всего технологического процесса.

Точность в машиностроении имеет большое значение для повышения эксплуатационных характеристик машин и для построения техпроцесса их изготовления. Например, зубчатые колеса, изготовленные с незначительной точностью, не могут работать при высоких скоростях, так как при этом в передаче возникают дополнительные ударные нагрузки; величины зазоров в центробежном и осевом компрессорах.

Повышение точности изготовления заготовок снижает трудоемкость последующей механообработки и сокращает расход материала из-за уменьшения припусков на ее выполнение. Повышение точности механообработки сокращает трудоемкость сборки машин благодаря частичному или полному устранению пригоночных работ.

взаимозаменяемость деталей и узлов машин. Особое значение имеют вопросы точности при автоматизации производства. В этом случае необходимое качество продукции должно получаться не вследствие искусства рабочего, а в результате устойчивой и надежной работы технологического оборудования.

С развитием автоматизации производства проблема получения продукции стабильного качества становится все более актуальной. Ее решение должно базироваться на глубоком исследовании технологических факторов, тщательном изучении условий работы оборудования и оснастки, а также на изыскании новых прогрессивных технологических методов.

При решении вопросов точности в машиностроении:

- устанавливают необходимую точность изготовления машины и ее элементов, исходя из предъявляемых к ней требований и ее функционального назначения. Эта задача решается конструктором на базе теоретических и экспериментальных данных с учетом опыта эксплуатации машин аналогичного типа. Точность изготовления должна назначаться с учетом затрат на изготовление машины, сроков ее службы, а также затрат и условий эксплуатации;

- определяют необходимые методы и средства контроля на базе заданной точности изготовления. Эта метрологическая задача непосредственно связана с технологией изготовления данного изделия;

- обеспечивают заданную точность изготовления машины и ее элементов соответствующим построением техпроцессов с учетом наибольшей производительности и наименьших затрат на их выполнение;

- устанавливают значения технологических допусков (допусков на промежуточные размеры заготовок) и допусков на так называемые вспомогательные базы при выполнении операций механообработки;

- определяют фактическую точность при лабораторных и производственных исследованиях действующих или новых технологических методов и процессов;

- выявляют причины невыдерживания заданной точности в производственных условиях и изыскивают пути ее повышения с разработкой соответствующих мероприятий.

5.2. Погрешности выполнения заготовок, механической обработки и сборки. Взаимосвязь этих погрешностей. Погрешности размеров, форм и Точность в машиностроении характеризуется:

- точностью выполнения размеров;

- точностью формы поверхностей;

- точностью взаимного расположения поверхностей.

Точность выполнения размеров деталей (диаметр наружной и внутренней цилиндрической поверхности, глубина отверстия, угол конуса и др.) регламентируется допусками, проставляемыми на рабочих чертежах детали.

Под точностью формы поверхностей понимается степень их соответствия геометрически правильным поверхностям, с которыми они сравниваются.

Цилиндрическая поверхность может иметь небольшую конусность, некруглость поперечного сечения, искривление оси.

Плоскость может иметь небольшие выпуклости, вогнутость.

Отклонение формы сопрягаемых поверхности имеют часто большее значение для работы деталей в механизме, чем погрешности выполнения их размеров. Допускаемая величина отклонения формы поверхностей нередко задается частью допуска на ее размер. При обработке шеек валов допустимая овальность и конусность на всей их длине обычно составляет не более половины допуска на диаметральный размер.

К погрешностям взаимного расположения поверхностей деталей относятся: эксцентричное (несоосное) расположение участков ступенчатого вала, непараллельность расположения противолежащих граней (поверхностей), неперпендикулярность цилиндрической поверхности к его торцу, погрешности расположения отверстий в корпусных деталях.

Допускаемые отклонения расположения поверхностей часто устанавливаются на основе опытных данных, полученных в результате обобщений материалов по эксплуатации машин.

Тема 6. АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА

ИЗДЕЛИЙ МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ

6.1. Случайные, систематические закономерно изменяющиеся и постоянные производственные Погрешности, возникающие при механической обработке, можно разбить на три вида:

- систематические постоянные;

- систематические закономерно изменяющиеся;

действующих факторов. Например, неперпендикулярность оси просверленного отверстия к базовой плоскости заготовки из-за не перпендикулярности оси шпинделя к плоскости стола вертикально-сверлильного станка; ошибки межосевого расстояния растачиваемых отверстий из-за неправильно выдержанного расстояния между осями направляющих втулок расточного кондуктора. Эти погрешности могут быть выявлены пробными измерениями нескольких обработанных деталей и сводятся к желаемому минимуму соответствующими технологическими мероприятиями (устранением геометрической погрешности станка, приспособления и инструмента, условиями выполнения данной операции).

Вторые могут влиять на точность обработки непрерывно или периодически. Например, погрешность, вызываемая размерным износом режущего инструмента. Знание закона изменения этих погрешностей позволяет принять меры для их устранения или компенсации при построении технологического процесса.

Третьи возникают в результате действия большого количества не связанных между собой факторов. Определить заранее момент появления и точную величину этих погрешностей для каждой конкретной детали в партии не представляется возможным.

Погрешности механообработки принято исследовать на основе статистического метода оценки точности с помощью кривых распределения.

6.2. Законы распределения случайных величин, характеризующие изменения качества, погрешности формы и расположения поверхностей деталей машины.

Вид кривой распределения размеров (линейных, диаметральных, угловых) при обработке заготовок на предварительно настроенных станках зависит от характера (вида) погрешности.

Для равномерно возрастающих погрешностей (погрешности, вызываемые размерным износом режущего инструмента) распределение – по закону равной вероятности – кривая распределения – прямоугольник.

Систематическая постоянная погрешность не оказывает влияния на форму кривой распределения. Влияние этой погрешности оказывается лишь в том, что кривая распределения для данной партии сдвигается на величину Н этой погрешности по оси абсцисс.

Если наряду со случайными погрешностями имеются и систематические закономерно изменяющиеся, то кривая распределения искажается. Такая кривая может получиться, когда на точность обработки сильное влияние оказывает размерный износ инструмента.

Кривая распределения для двух партий деталей, обработка которых производилась при двух различных настройках станка, получается двухвершинной. Для нескольких настроек может получиться многовершинная кривая.

Кривые распределения погрешностей взаимного расположения поверхностей обработанных деталей (эксцентриситеты, уводы осей), а также погрешности формы поверхностей (овальность, смещение контуров) приближаются к кривой Максвелла и имеют несимметричную форму, поскольку величины указанных погрешностей являются существенно положительными величинами и изменяются от нуля до определенного значения. Характер этой кривой говорит, что деталей с нулевым эксцентриситетом нет, большая часть деталей имеет незначительный эксцентриситет, деталей с большим эксцентриситетом – немного.

При наличии погрешности, доминирующей в данном случае, изменение которой в первой половине времени имеет замедленный характер, а во второй – ускоренный, закон распределения – закон Симпсона.

Работы многих исследователей показали, что распределение размеров, выполняемых на предварительно настроенных станках, близко к нормальному закону или закону Гаусса.

С применением рассматриваемого метода:

- в массовом производстве можно разработать нормативы по точности характерных операций, в серийном производстве – то же для типовых операций;

- кривые распределения позволяют сразу выявить действие постоянных погрешностей и закон случайных;

- кривые распределения позволяют заранее определить вероятность брака деталей, брака который можно доработать и нельзя;

- в условиях массового и серийного производства представляется возможным вводить статистические методы контроля и управлять техпроцессом.

Исследование процессов обработки методом кривых распределения позволяет объективно оценить точность выполнения данной операции.

6.3. Статистическое регулирование технологического Другой метод исследования точности техпроцесса основан на построении точечных диаграмм или контрольных карт.

Сущность метода: систематическое наблюдение за точностью обрабатываемых деталей, путем выборочного обмера деталей. Контроль производят через равные промежутки времени. Партия деталей, отобранная на контроль, носит название пробы (от 2-х до 10-ти деталей).

По горизонтальной оси - номер обрабатываемых деталей в той последовательности, как они сходят со станка. По вертикальной оси – результаты измерений деталей. Подобные диаграммы можно построить как для одной, так и для нескольких последовательно обрабатываемых партий деталей.

горизонтальной оси откладывать не номера деталей, а номера групп деталей, причем в каждую группу входит одинаковое количество последовательно снимаемых со станка деталей.

По вертикальной оси для групп деталей обычно откладываются средние арифметические значения размеров деталей, входящих в каждую группу. В этом случае гораздо легче уловить общую тенденцию изменения выполняемых размеров с течением времени.

Для контроля точности техпроцесса используют контрольные карты.

I зона – допустимого размера, зона действия случайных погрешностей;

II зона – предупредительная зона о переналадке станка;

III брак – для валов исправимый (вверху) и неисправимый (внизу).

В последнее время – механизация статистического контроля. Применение комбинированных приборов, при помощи которых производится измерение размеров и фиксация их величины на контрольную ленту.

предупреждается брак, так как контролируется не вся совокупность уже изготовленных деталей (как при обычных способах контроля), а правильность выполнения самого технологического процесса; при обнаружении отклонений своевременно принимаются меры для их устранения.

Тема 7. РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ

7.1. Классификация баз. Пути уменьшения Базирование – ориентирование и установка заготовки (детали) относительно станка (приспособления).

Способы базирования:

а) установка деталей непосредственно на станок с выверкой ее положения;

б) установка деталей по разметке;

в) установка деталей в приспособления.

Способы а) и б) применяются для обработки методом индивидуального получения заданных размеров;

Способ в) применяется для обработки методом автоматического получения заданных размеров. При этом обычно применяют специальные рабочие приспособления.

База – любая поверхность детали.

а) конструкторские б) технологические.

а) такие поверхности, которые ориентируют положение детали при работе ее в машине относительно других деталей;

б) такие, которые не требуются для работы детали в машине или требуются с более грубой точностью.

Технологические базы подразделяются на исходные, установочные и измерительные.

Исходные - поверхности, линии или точки детали, относительно которых координируется положение остальных поверхностей на технологической карте.

Установочные - поверхности, линии или точки детали, которые при установке ее в станок или приспособление создают определенное положение относительно режущего инструмента.

Измерительные - поверхности, линии или точки детали, от которых производятся измерения выдерживаемых размеров.

Погрешность установки при обработке плоских деталей определяется по зависимости:

Погрешность установки при обработке цилиндрических деталей определяется по зависимости:

На практике погрешность установки для любых деталей не рассчитывается по приведенным зависимостям, а выбирается по справочным материалам в зависимости от вида заготовки (детали), схемы установки и размера установочной базы.

7.3. Жесткость технологической системы СПИД (станок – приспособление – инструмент – деталь).

Под жесткостью системы СПИД понимают отношение составляющей усилия резания, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению режущей кромки инструмента в том же направлении.

Влияние жесткости опор станка на точность обработки может быть определено по зависимости:

где у – смещение оси заготовки (детали) при обработке;

Ру – составляющая усилия резания;

l – длина обрабатываемой поверхности;

jз.б. и jи.б. – жесткости задней и передней бабки соответственно;

х - текущее расстояние от заднего центра, для которого определяется у.

Влияние жесткости обрабатываемой детали (при абсолютно жестких опорах станка) может быть определено по зависимости:

где Ру, l, х – тоже что и для (7.2), Е – модуль упругости материала детали;

d – диаметр детали на начало обработки.

Влияние жесткости приспособления и инструмента на точность обработке может быть определено лишь в эксперименте.

7.4. Размерный износ режущего инструмента и вызываемые им погрешности обработки.

Изучение размерного износа при обработке показал, что процесс не подчиняется строго линейному закону.

Первый период работы режущего инструмента сопровождается повышенным размерным износом (участок I на рис.). Время работы на этом участке не продолжительно (несколько минут), а путь резания обычно не превышает 1000м.

Второй период – нормальный износ инструмента (участок II). Путь резания на этом участке – 30.000м.

Участок II прямолинеен и проходит под небольшим углом наклона оси абсцисс. Третий период ( участок III) связан с быстрым износом инструмента, через короткий промежуток времени происходит разрушение его режущей кромки.

В справочной литературе приводятся кривые подобные приведенной выше для конкретного сочетания марки обрабатываемого материала и материала режущего инструмента. Таким образом, зная период работы инструмента можно определить величину ожидаемого износа его.

7.5. Понятие о погрешности настройки по эталону и Периодическая смена затупившегося инструмента вызывает необходимость каждый раз настраивать станок на выполняемый размер. При узких допусках приходиться делать одну или несколько поднастроек за время стойкости инструмента путем регулировки его положения относительно детали для компенсации размерного износа. Задача настройки и поднастройки в том, что бы выполняемые размеры всех деталей данной партии находились в пределах поля допуска. Известны два принципиально различных метода настройки. По первому методу – установка режущего инструмента производится последовательным приближением к заданному размеру в результате обработки на станке пробных деталей, размеры которых проверяются универсальными измерительными средствами. По данным проверки пробных деталей определяется величина и направление необходимого смещения инструмента.

По второму методу – режущий инструмент устанавливается в требуемое, заранее рассчитанное положение по эталону (высоте, габариту). Установка инструмента производится в нерабочем (статическом) состоянии станка или вне его (при использовании съемных суппортов, расточных скалок, револьверных головок).

Погрешность настройки станка может быть определена по зависимости:

где изм. – погрешность измерения пробных деталей;

регул. – погрешность регулирования.

7.6. Геометрические погрешности станков и их Каждый металлорежущий станок состоит из ряда узлов, представляющих собой отдельные звенья единой технологической системы. Одни узлы связаны с обрабатываемой заготовкой, другие – с режущим инструментом.

Погрешности взаимного положения неподвижно закрепленных или перемещаемых узлов станка, вызванные неточностями его сборки являются причиной возникновения погрешностей механообработки.

Помимо неточности сборки и неправильной обработки основных деталей станка, его геометрические погрешности могут быть следствием износа.

Допустимые геометрические погрешности станков приводятся в нормах точности ГОСТа на их приемку. В этих же нормах приводятся методы проверки точности.

7.7. Тепловые деформации технологических систем.

Температурные деформации технологической системы оказывают большое влияние на точность выполнения отделочной обработки. Эти деформации оказывают влияние на точность обработки особенно в начальный период работы станка после длительного перерыва. В дальнейшем наступает тепловое равновесие и температурные деформации сохраняют более или менее устойчивое состояние. На точность обработки влияют и температурные деформации режущего инструмента и детали.

Уменьшение влияния таких деформаций на точность обработки может быть достигнуто:

- достаточно обильным подводам охлаждающей жидкости в зону резания;

- повышением скорости резания, в результате чего большая доля тепла отводится в стружку;

- чередованием операций с большим и меньшим нагревом детали;

- устранением накопленного раннее в деталях тепла достаточной по времени выдержкой на транспортирующем устройстве;

- шлифованием деталей кругами больших диаметров;

- закреплением детали с возможностью односторонне направленной компенсации их температурных деформаций (применение пружинных или пневматических устройств для поджима заднего центра при обтачивании).

Тема 8. РАСЧЕТ СУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ Суммарную погрешность или поле рассеивания выполняемого размера можно выразить в общем виде функциональной зависимостью:

где y – погрешность (поле рассеивания) выполняемого размера в данном сечении, которая возникает в результате упругих отжатий звеньев технологической системы. y находится по тому сечению заготовки, где эта величина получается наибольшей (жесткость технологической системы – минимальная);

– погрешность установки, =б+ з+ пр.;

н – погрешность настройки станка – разность предельных положений режущего инструмента на станке при настройке его на выполняемый размер. Для каждой партии заготовок текущее значение настроечного размера является величиной случайной, распределение которой подчиняется близкому к нему;

u – размерный износ инструмента. Размерный износ систематически изменяет положение режущей кромки инструмента относительно исходной установочной базы заготовок в процессе обработки. В результате этого выполняемый размер непрерывно изменяется между двумя сменами или поднастройками инструмента. Приближенно можно считать, что u изменяется по закону прямой. (Закон равной вероятности – кривая распределения u);

вызываемые температурными деформациями системы СПИД;

ф – сумма погрешностей формы обработанной поверхности.

механообработки можно сравнить с задачей определения замыкающего звена размерной цепи.

При решении этой задачи по максимуму и минимуму.

Вычисленное значение общ. по этой формуле получается завышенным. Даже при большом количестве обрабатываемых заготовок предельные размеры, соответствующие величине общ.

будут встречаться крайне редко. Принятие технологического допуска по этой величине общ. приводит к увеличению промежуточных и общих припусков на обработку.

Рекомендуется общ. определять по зависимости:

где t – коэффициент, определяющий процент риска получения брака при обработке;

К1, К2, … - коэффициенты, зависящие от формы кривых распределения соответствующих первичных погрешностей.

Для кривой распределения, близкой к нормальной Для кривой равной вероятности и для случая, когда о форме кривой распределения ничего неизвестно К =.

Распределение величин y,, н близко к нормальному, тогда К 1 = К 2 = К 3 = распределение величины u – равной вероятности – К 4 = ;

Характер распределения величины малоизучен, поэтому К 5 =, тогда при t= Удельные значения слагаемых в суммарной погрешности для основных методов обработки поверхности на различных стадиях обработки представляется определить лишь в эксперименте, однако, общая рекомендация для их снижения – повышение точности обработки за счет применения более оптимальных технологических решений с учетом конструктивных особенностей деталей и конкретных условий выполнения операций механообработки.

Тема 9. РАСЧЕТ ПРИПУСКОВ И РАЗМЕРОВ 9.1. Понятия припуска на обработку. Виды Припуском называется слой материала, который удаляется в процессе обработки.

Различают промежуточные и общие припуски на обработку.

называется слой материала, снимаемой за один переход.

Определяется как разница размеров между предшествующим и выполняемым переходом.

Общи припуск – слой материала, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов (всего процесса обработки данной поверхности от черновой заготовки до готовой детали). Определяется разностью размеров черновой заготовки и готовой детали.

Различают симметричные и ассиметричные припуски.

принимается при обработке цилиндрических наружных и внутренних поверхностей, а также при параллельной обработке противолежащих плоских поверхностей.

Ассиметричный припуск – припуск, который имеет различную величину на каждой стороне обрабатываемой поверхности и поверхности обрабатываются последовательно, независимо друг от друга.

9.2. Методы расчета припусков и размеров заготовок.

Факторы, определяющие величины минимальных и Существует три метода расчета припусков и операционных размеров:

- расчетно-аналитический;

- по руководящим техническим материалам (опытностатистический);

- с помощью размерных технологических цепей.

В.М.Кованом).

У заготовки с наименьшим предельным размером аmin при обработке в размер «b» наименьший припуск на обработку будет zbmin, а у заготовки с наибольшим предельным размером amax – наибольший припуск на обработку – zbmax.

Действительные припуски на обработку заготовок, размеры которых находятся в пределах от аmin до amax будут не менее zbmin и не более zbmax. При обработке наружных поверхностей на предварительном настроенном станке получим выдерживаемые размеры:

Обозначив через а допуск на размер «a» и через b допуск на размер «b», получим bmax= bmin+ b, тогда zbmax= amax– bmax= аmin+ а– bmin– b= zbmin+ а– b.

Для номинального припуска:

zbном.= аном.–bном.

аном.= аmin+Ha, bном.= bmin+Hb.

где Ha и Hb – нижние отклонения по размерам на предшествующем Ha и выполняемом Hb переходах при обработке плоских поверхностей.

Рассуждая аналогично, получим для наружных цилиндрических поверхностей при симметричном припуске:

2zbmax=Damax– Dbmax 2zbmin= Damin– Dbmin 2zbmax= 2zbmin+ Dа– Db 2zbном.= Daном.– Dbном.

для внутренних цилиндрических поверхностей при симметричном припуске:

2zbmin=Dbmax– Damax 2zbmax= Dbmin– Damin 2zbmax.= 2zbmin+ Dа– Db 2zbном.= Dbном.– Daном.

где BDa и BDb – верхнее отклонение по диаметральным размерам на выполняемом (BDb) и предшествующих (BDa) переходах.

Допуск на припуск определяется как:

z= zbmax– zbmin= а- b и z=2 zbmax–2 zbmin= Dа– Db следующие факторы:

предшествующем переходе – Rza;

- глубина разрушенного дефектного поверхностного слоя Ta – (наклепанный слой остается нетронутым);

- ошибки взаимного расположения различных баз на поверхностей и т.п.) – a векторная величина;

- векторная сумма погрешностей базирования и закрепления детали на выполняемом переходе – b.

Тогда величины минимальных припусков могут быть определены по следующим зависимостям:

- при обработки плоских поверхностей;

- при обработке цилиндрических поверхностей. С учетом изложенного диаметральный размер заготовки определяется по следующему алгоритму:

- по зависимости (9.7) находится 2zbmin для каждого перехода технологического процесса обработки поверхности максимального диаметра детали;

где n – количество переходов;

- по зависимости (9.4) находится - Dзаг.ном.=Dдет.ном.+2zbном..

Длина заготовки определяется по следующему алгоритму:

- по зависимости (9.6) находится zbmin для каждого перехода технологического процесса обработки торца детали;

где n – количество переходов;

- по зависимости (9.3) находится Lзаг.ном.= Lдет.ном.+2zbном..

В зависимостях (9.3), (9.4), (9.6), (9.7), (9.8), (9.9) величины Ha, Hb, HDa, HDb, Rza, Ta, a и b определяются по справочным материалам в зависимости от конструкции заготовки и детали с учетом конкретных условий выполнения технологической операции механической обработки.

Тема 10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

10.1. Понятие о технических нормах времени и выработки. Элементы нормы времени. Трудоемкость как один из критериев оценки производства. Понятие о себестоимости продукции. Основы технического Технически обоснованной нормой времени – tш (технической нормой времени) называют время, необходимое для выполнения технологической операции в определенных организационно-технических условиях, наиболее благоприятных для данного производства.

Под наиболее благоприятными условиями понимается:

- правильная разработка операции с точки зрения выбора станка, приспособления и инструмента;

- соответствие свойств обрабатываемого материала рабочему чертежу детали и размеров припуска данному виду операции и размерам детали;

- наивыгоднейшие в данных условиях режимы резания;

- соответствующая данной работе квалификация рабочего;

- исправный станок и приспособление;

- кондиционное качество инструмента;

- своевременное и бесперебойное снабжение рабочего места всем необходимым для выполнения работы.

На основе технических обоснованных норм времени устанавливаются расценки, определяется производительность оборудования, осуществляется календарное планирование производства, выявляется возможность организации многостаночного обслуживания.

Технической нормой выработки называют величину, обратную норме времени; выражают ее количеством изделий в единицу времени.

Для неавтоматизированного производства где tо – основное (технологическое) время;

tорг – время организационного обслуживания;

tт – время технического обслуживания;

Основное время tо - это время, в течение которого происходит изменение формы, размеров или состояния поверхности обрабатываемой детали (при сборке - время, в течение которого происходит изменение взаимного расположения и связи отдельных деталей). При станочной обработке обычно вместо основного времени tо пользуются термином «машинное» время tм, понимая под этим время, затрачиваемое на работу станка по снятию стружки с обрабатываемой поверхности. Машинное время всякой механообработки может быть выражено в общем виде формулой:

где L - длина рабочего хода в направлении подачи;

(изделия или инструмента);

n – число оборотов (изделия или инструмента) или двойных ходов в одну минуту.

Вспомогательное время tв - время, затрачиваемое на выполнение различных действий, необходимых при каждой операции для обеспечения основной работы (время на установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки или собираемого узла, на управление механизмами оборудования, на измерение обрабатываемой заготовки и т.п.).

Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем (tоп).

Время организационного обслуживания рабочего места tорг. – время, затрачиваемое на подготовку рабочего места к началу работы, уборку рабочего места в конце смены, смазку и чистку станка и другие аналогичные действия в течение смены.

Оно определяется в процентах от оперативного времени по нормативам (0,6 - 7,1% для станочных и 2-8% для слесарносборочных работ).

Время технического обслуживания – tm – затрачивается на смену инструмента, наладку оборудования, заправку и регулировку инструмента. Его величина берется в процентах от основного времени по нормативам.

Время перерывов tn. – берется по нормативам в процентном отношении к оперативному времени 2% при механической обработке, при сборке до 7%.

При обработке заготовок партиями определяется подготовительно – заключительное время tп.з., которое затрачивается рабочим на ознакомление с чертежом; на подготовку и наладку оборудования, приспособлений и инструментов; на снятие и сдачу приспособлений и инструментов после окончания работы и на сдачу выполненной работы.

Трудоемкость изготовления единицы продукции – количество времени (в человеко-часах), затрачиваемое на техпроцесс изготовления единицы продукции (деталь, узел, машина).

совершенствование техпроцесса – вооружение работающих наиболее производительным оборудованием, приспособлениями и инструментом, лучшая организация рабочих мест, механизация ручного труда, автоматизация производства.

Затраты на средства производства и зарплату, израсходованные на изготовления машины называется себестоимостью. Подсчет себестоимости получил название калькуляции.

10.2. Технологические мероприятия, направленные на повышение производительности труда.

10.2.1. Снижение подготовительно-заключительного времени за счет:

- снижения времени на получение и ознакомление рабочего с задачей, которую ему надо выполнить – четко и исчерпывающе ясно написанный техпроцесс и разработанный чертеж позволяют сократить это время;

- сокращения времени на установку инструмента – за счет применения быстросменных приспособлений, блоков с заранее установленными инструментами;

- сокращения времени на установку приспособлений за счет правильного его базирования на станке с использованием правила шести точек;

- сокращения времени на статическую настройку размерных и кинематических цепей системы СПИД.

10.2.2. Сокращение штучного времени за счет сокращения величин слагаемых или совмещением переходов техпроцесса.

Штучное время может быть сокращено главным образом за счет машинного и вспомогательного времени. Машинное время может быть ощутимо сокращено за счет уменьшения числа рабочих ходов путем применения более прогрессивных методов получения заготовок.

Вспомогательное время может быть сокращено за счет:

- уменьшения времени, расходуемого на замену одних обработанных деталей другими путем использования методов взаимозаменяемости и определенности базирования для достижения требуемой точности установки при смене деталей;

- уменьшения времени на контроль за ходом выполнения технологического процесса, путем правильного выбора методов средств измерения, механизации и автоматизации контроля;

комплексной автоматизаций технологических 10.2.3. Выбор оптимальной геометрии режущих инструментов и материала для их изготовления.

Рекомендации по этому направлению могут быть получены в нормативно-справочной литературе в зависимости от конструктивных особенностей обрабатываемой детали и конкретных условий выполнения операций механической обработки.

10.2.4. Применение многоместных приспособлений – предусматривающих обработку нескольких поверхностей одним инструментом последовательно или нескольких поверхностей несколькими инструментами.

10.2.5. Применение многоинструментальных станков.

Проектирование многоинструментальной наладки расчленяется на этапы:

- составление плана размещения инструмента по переходам и предварительный расчет режимов резания;

- конструктивная разработка оснастки с окончательной компоновкой инструмента и корректирование режимов резания (по лимитирующему инструменту);

- составление наладочной карты, включая размещение инструментов обозначенных присвоенными им шифрами, подбор копиров, шестерен;

- составление рабочих чертежей оснастки.

многоинструментальной наладке станка должны обеспечить согласованную работу всех инструментов, участвующих в выполнении проектируемой операции.

10.2.6. Внедрение многостаночного обслуживания.

Во время работы станка или другого вида оборудования у рабочего остается часть свободного времени. Следовательно, в течение этого времени рабочий момент обслужить дополнительно некоторое число единиц оборудования. В современном машиностроении, в большинстве случаев, оборудование расставляется по ходу технологического процесса обработки деталей. При этом обычно такую «технологическую цепочку» составляют не только различные станки, но нередко и другие виды оборудования. Исходя из этого следует, что для увеличения производительности труда рабочего ему приходится обслуживать и одинаковое и различное по виду оборудование. В соответствии с эти возникает необходимость в «совмещении профессий, то есть в приобретении рабочим знаний и навыков (квалификации), необходимых для обслуживания различных станков.

В большинстве случаев стремятся к полному использованию времени рабочего, сокращая при этом до минимума простои оборудования.

10.2.7. Механизация и автоматизации основных и вспомогательных процессов производства.

Механизация подъема деталей при их установке и съеме со станка – применение электротельферов или кранов.

Автоматизация станков станки-полуавтоматы (движение инструмента и управление станком – автоматически), станки с автоматической сменой деталей, разработка и создание автоматических поточных линий, создание агрегатных станков, создание роторных линий.

Тема 11. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТАВЛЕНИЯ

11.1. Требования к рабочему чертежу деталей – в соответствии с требованиями ЕСКД.

11.2. Цель разработки техпроцесса – установить тип производства; выбрать метод получения заготовки и сформулировать предъявляемые к ней требования; составить план обработки детали с указанием принятых баз, последовательности и содержания операций и переходов;

определить промежуточные припуски и допуски на размеры заготовки по технологическим переходам; установить режимы резания и нормы времени на операции; определить потребное оборудование, приспособления и измерительные инструменты и рабочую силу.

11.3. Исходные данные для разработки техпроцесса:

- рабочий чертеж детали, определяющий материал, конструктивные формы и размеры детали;

- технические условия на изготовление детали;

- размер программного задания;

- срок (в годах), в течение которого должна быть выполнена программа выпуска деталей (иногда выпуск продукции планируется по кварталам и месяцам);

- условия, в которых предполагается организовать и осуществить подготовку, изготовление и выпуск изделий (вновь создаваемый или существующий завод, имеющееся на нем оборудование);

- местонахождение завода (возможности кооперирования с другими заводами, условия снабжения);

- наличие и перспектива получения кадров;

- плановые сроки подготовки и освоения нового изделия и организации его выпуска.

11.4. Определение типа производства.

Степень углубленности технологических разработок зависит от типа производства.

Тип производства определяется после расчета темпа работы для заданной детали (изделия) по формуле:

происходит выпуск единицы продукции;

F – фонд рабочего времени в мин (годовой, за смену или другой период времени);

Если величина темпа близка или меньше прикидочно установленной средней длительности наиболее характерных операций обработки, то производство – массовое (тип производства может быть определен также по аналогии с типом производства подобных деталей или изделий с соизмеримой программой выпуска).

Если величина темпа значительно превосходит предполагаемую длительность отдельных операций обработки, то производство – серийное, в этом случае из-за недогрузки оборудования обработку деталей целесообразно вести партиями.

сокращенной разработкой документации, учитывая, что подробная разработка в данных условиях экономически не оправдывается.

11.5. Этапы разработки технологического процесса изготовления деталей.

11.5.1. Изучение рабочего чертежа детали на предмет обоснованности выбранных технических решений.

11.5.2. Составление плана обработки детали.

Намечаются в зависимости от видов заготовки черновые и чистовые виды обработки, характер отделочных операций.

Составляется маршрутная карта технологического процесса.

11.5.3. Выбор метода получения заготовки определяется:

- технологической характеристикой материала детали, то есть литейными свойствами и способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением и т.п.

- конструктивными формами и размерами заготовки;

- требуемой точностью выполнения заготовки;

- шероховатостью и качеством ее поверхностных слоев;

- программой выпуска.

11.5.4. Выбор установочных баз – намечаются сами базы и порядок их смены (если необходимо) при выполнении технологического процесса. Принятая схема базирования определяет конструктивные схемы приспособлений и влияний на точность размеров и взаимного положения поверхностей детали.

11.5.5. Выбор маршрута обработки детали.

На основе данных п.п. 11.5.2, 11.5.3, 11.5.4 уточняется маршрутная карта, производится выбор типов и габаритов станков (по паспортам или каталогам) с учетом их технологической классификации.

11.5.6. Определение припусков на обработку и размеров заготовки (см. тему 9).

11.5.7. Разработка операций технологического процесса механической обработки.

При разработке операций уточняется ее содержание (намеченное ранее при составлении маршрута); устанавливается последовательность и возможность совмещения переходов во времени; выбирается оборудование, режущий инструмент и станочные приспособления (по каталогам, справочникам или РТМ); рассчитываются технологические параметры каждой операции технологического процесса (режимы резания и параметры технологического нормирования).

технологического процесса проводится по одному из трех критериев:

- по машинному времени;

- по коэффициенту использования материала;

- по себестоимости.

11.6. Технологическая документация.

Составляется на каждый технологический процесс изготовления детали в виде установленных форм, в которых описываются операции технологического процесса и приводится соответствующие эскизы. В ряде случаев формы технологической документации разработаны и рекомендуются ведомственными РТМ. К технологической документации по изготовлению деталей относятся: рабочий чертеж детали, рабочий чертеж заготовки, сводная или маршрутная карта, технологическая карта, операционная или инструментальная карта, карта наладки станка, нормировочная карта, инструментальная карта.

Сводная или маршрутная карта – составляется на каждую деталь - сводка основных данных из операционных карт. В ней отражен маршрут движения детали по цеху (иногда по всем цехами и складам на протяжении всего процесса производства).

В этой карте записывают в последовательном порядке все операции технологического процесса, оборудование (тип и модель станка).

Технологическая карта – на каждую деталь, отличается от маршрутной тем, что в ней дана попереходная разработка операций с указанием установок, позиций и переходов.

Наименование перехода определяет краткое содержание работы.

Рабочие приемы по установке и снятию детали или перевертыванию детали записывается как переходы.

Обрабатываемые поверхности указывают условными обозначениями в соответствии с операционными эскизами либо размерами этих поверхностей в соответствии с чертежами готовых деталей.

Операционная карта – на каждую операцию, оборудование (станок), режущий и мерительный инструмент, эскиз детали, переходы, режимы резания, tм, tвсп., tшт., tшт.-кальк..

Нормировочная карта – для расчета норм времени составляется для каждой операции, если требуется точное обоснование нормы времени и расценка.

Инструментальная карта – перечень приспособлений и инструментов для каждой операции.

11.7. Поточные линии характеризуются:

- закреплением операций за определенными рабочими местами;

последовательности операций;

- длительностью (синхронностью) операций в поточных линиях по времени.

Поточный метод работы обеспечивает:

- значительное сокращение цикла производства;

- значительное сокращение межоперационных заделов и незавершенного производства;

- возможность применения высокопроизводительного оборудования;

- снижение себестоимости и трудоемкости;

- простоту планирования движения деталей и управления производством;

производственных процессов.

При групповой обработке на каждом станке линии одновременно выполняются несколько операций разных технологических процессов. Это обеспечивается применением специальных многоместных приспособлений, в которые устанавливают и закрепляют всю группу деталей, прикрепленных к данной линии.

Проектированию технологических процессов для технологическому маршруту закрепленных за линией близких по конфигурации и размерам заготовок нескольких наименований. Все закрепленные за линией заготовки обрабатываются на ней периодически пропускаемыми партиями, и в каждый данный момент линия работает как непрерывно-поточная. Переналадки при переходе на другую заготовку нет или частичная), предшествует классификация всех изготовляемых деталей по конструктивно-технологическим признакам:

- По типу применяемого при выполнении основных операций оборудования и его размерам;

- По методу установки заготовки для обработки и типу необходимого приспособления;

- По требуемой точности и качеству поверхности обрабатываемых заготовок.

Научные основы групповой технологии обработки деталей разработаны профессором С.П.Митрофановым.

11.9. Типизация технологических процессов.

Идея типизации технологических процессов была предложена профессором А.П.Соколовским. Первым этапом работы по типизации является классификация деталей по общности конструктивно-технологических признаков.

Составляется классификатор деталей, пользуясь которым рассматриваемую деталь можно отнести к тому или иному классу. Работа по классификации деталей сопровождается унификацией и нормализацией их конструкций.

Далее производится разработка принципиально общего технологического процесса, при котором устанавливается типовая последовательность операций, типовые методы установки, типовые конструкции оснастки (для типового представителя).

Типовые технологические процессы позволяют в серийном производстве создать предметно-замкнутые участки с оптимальным уровнем механизации транспортных и загрузочных средств и операций, а в ряде случаев внедрить и переменно-поточные автоматические линии.

11.10. Значение стандартизации, нормализации и унификации деталей и узлов изделий для разработки технологических процессов при оптимизации и кооперировании производства.

Широкое использование стандартизации, нормализации и унификации деталей и их элементов обуславливает уменьшение трудоемкости процессов производства и снижение себестоимости деталей машин в связи с увеличением серийности и унификацией станочных наладок. Кроме этого, эффективность групповых технологических процессов, а в ряде случаев и возможность их применения зависит от уровня стандартизации и нормализации конструкций деталей. Обычно, при подборе деталей в группу, при разработке групповых техпроцессов и наладок производится дополнительная работа по унификации материалов и видов заготовок, конструктивных форм и размеров деталей и отдельных поверхностей, а так же технологических требований к ним. Только достигнув максимальной унификации конструкции, можно разработать рациональный технологический процесс групповой обработки.

Кроме этого, стандартизация, нормализация и унификация деталей создает условия и делает возможным специализацию и кооперирование производств (крепеж, поршни, различные агрегаты).

Тема 12. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ.

технологического процесса сборки в производственном Технологический процесс сборки изделия – часть производственного процесса, связанная с последовательным соединением деталей в изделие, это – совокупность операций по соединению окончательно обработанных деталей в определенной последовательности, выполняемых методами, основанными на теоретических расчетах и практическом опыте с учетом обобщенных объективных закономерностей.

Процесс сборки делится на узловую и общую (окончательную).

Узловая – сборка деталей в сборочные единицы.

Общая (окончательная) – сборка законченного изделия из деталей, сборочных единиц и групп.

Узловая и общая сборка в свою очередь могут делиться на 1-ую и 2-ую.

При первой сборке – выполняются операции подготовительного характера, проверяется «собираемость»

изделия, регулируются зазоры и натяги. Собираемые детали и узлы клеймятся.

При второй сборке – соединения осуществляются в соответствии с имеющимися клеймами и подавляющее большинство подготовительных операций не повторяется.

При сборке выявляются дефекты предшествующих стадий производства, рациональность компоновки и оценивается технологичность конструкций изделия.

Трудоемкость сборки по отношению к трудоемкости механических цехов 40–45% (по времени) – индивидуальная сборка, 20% – крупносерийная.

12.2. Виды сборки:

- индивидуальная с подгонкой всех деталей (индивидуальное, опытное производство);

- с использованием системы полной взаимозаменяемости деталей (массовое производство);

- с использованием системы частичной (неполной) взаимозаменяемости (авиапромышленность по этому виду).

12.3. Организационные формы сборочных работ При непоточной неподвижной сборке (бригадной) собираемый объект остается в продолжение всего процесса сборки на одном рабочем месте или сборочном стенде. Все сборочные единицы и детали подаются на место сборки.

Рабочие (бригада) приходят на рабочее место к собираемому объекту и ведет его сборку.

При неподвижной поточной сборке (операционной) все собираемые объекты остаются на рабочих местах или стендах в течение всего процесса сборки. Рабочие (бригада) по сигналу одновременно переходят от одних собираемых объектов к следующим через периоды времени, равные такту. Каждый из рабочих (или бригада) выполняет закрепленную за ним (ней) одну и ту же операцию на каждом из собираемых объектов.

Другие известные организационные формы сборки (непоточная подвижная, поточная подвижная) в общем машиностроении практически не применяются.

Разновидностями поточной сборки являются поточно-узловая и предметно-узловая.

12.4. Точность сборки. Методы сборки, обеспечивающие заданную точность замыкающего звена.

Под точностью сборки понимается степень соответствия действительных значений параметров, получаемых при сборке, значениям заданным сборочными чертежами и техническими условиями.

Существует пять методов сборки, обеспечивающих заданную точность замыкающего звена:

- полной взаимозаменяемости;

- неполной взаимозаменяемости;

- подбора (селективной сборки);

- регулировки (компенсаторов);

Метод сборки, при котором любая деталь, включаемая в качестве звена в размерную цепь, обеспечивает заданную точность замыкающего звена без какой-либо пригонки или подбора, называется методом полной взаимозаменяемости.

Метод сборки, при котором требуется точность замыкающего звена достигается не у всех, а только у части объектов, путем включения в размерную цепь составляющих звеньев без какого-либо их выбора, подбора и регулировки, называется методом неполной (частичной) взаимозаменяемости.

Метод подбора или селективной сборки – проведение сборки из деталей, обработанных с экономическими приемлемыми допусками на размеры. Делятся на попарный и групповой методы.

Методы компенсаторов или регулировки состоит в том, что заданное значение допуска замыкающего звена при изготовлении остальных деталей с экономически приемлемой точностью достигается регулированием размера одной из деталей, называемой компенсатором.

Метод пригонки – требуемая точность замыкающего звена (зазора, натяга) при изготовлении остальных деталей сборочной единицы с экономически приемлемой точностью, достигается изменением размера одной из деталей путем слесарной или механической обработки.

12.5. Основные требования к сборке подшипников и производится в идеальной чистоте. При сборке подшипников скольжения должен быть обеспечен гидростатический (диаметральный) зазор. При сборке опор с подшипниками качения должны быть замерены осевые зазоры в подшипниках и по формуле подсчитаны осевые.

12.5.2. При сборке зубчатых передач должны быть соблюдены (и надежно проконтролированы) следующие требования:

- наличие установленного чертежом бокового зазора;

- правильность зацепления, устанавливаемая по отпечатку краски на контактных поверхностях зубьев;

- отсутствие в собранном узле недопустимых по техническим условиям радиальных и осевых (торцовых) биений.

12.6. Разработка технологического процесса сборки.

Для разработки технологического процесса сборки необходимо иметь следующие исходные данные:

- чертежи сборочных единиц с индексацией и спецификацией всех входящих в них деталей и с указанием натягов и зазоров в сопряжениях;

- чертежи общего вида изделия с индексацией и спецификацией сборочных единиц и деталей с указанием натягов и зазоров, которые должны быть выдержаны при общей сборке, а также с габаритными размерами изделия;

- рабочие чертежи деталей;

- технические условия на сборку изделия и сборочных единиц;

- спецификация деталей и сборочных единиц с указанием их полного наименования, индекса и количества, идущего на одну сборочную единицу;

- размер годового задания (программу) по изготовлению изделия.

технологических процессов сборки:

12.6.1. Изучение и критический анализ чертежей сборочных единиц общего вида изделия и технических условий на сборку. Такое изучение упрощается, если имеется образец (макет) будущего изделия. В процессе работы над сборочным чертежом необходимо убедиться (последовательно по каждой сборочной единице и изделию) в том, что:

- деталь может быть легко собрана с сопрягаемыми;

- в момент сборки или разборки другие, уже собранные детали не мешают;

- разборка может быть произведена столь же удобно, как и сборка;

- при возможно неудачных в пределах заданных допусков отклонениях в размерах деталей ими будут выполняться функции, предусмотренные конструкцией.

12.6.2. Членение изделия на технологические сборочные единицы и отдельные детали, которые должны поступать на сборку.

12.6.3. Выбор вида и организационной формы процесса сборки.

12.6.4. Составление плана или перечня сборочных и контрольных операций в их последовательности.

Для облегчения составления плана сборки можно рекомендовать составление схемы сборки.

В каждой сборочной единице должна быть найдена базовая деталь.

Базовая деталь должна обладать достаточной жесткостью и при выбранном способе установки на сборочном приспособлении должна позволять провести максимум сборочных операций без открепления ее от приспособления.

12.6.5. Нормирование сборочных операций.

При наличии отработанных нормативов времени время T, потребное на сборку партии сборочных единиц (изделий) определяется по формуле:

где tшт. – штучное время на операцию, мин.

Tп.з. – подготовительно-заключительное время.

где tоп. – оперативное время (при сборке основное технологическое и вспомогательное время не разделяются);

t об. (2 6) %tоп.;

12.6.6. Определение трудоемкости сборки (в человекочасах), потребного количества рабочих и их квалификации.

Подробно эти вопросы рассматриваются в курсе «Экономика и организация производства».

инструмента.

12.7. Документация технологических процессов в результате разработки технологического процесса сборки составляется следующая технологическая документация:

- сборочные чертежи (с ТУ на сборку) и их части в форме эскизов к операциям;

- технологические схемы сборки (узловой и общей);

- сборочные операционные карты;

- сборочные инструментальные карты;

- чертежи специальных приспособлений и инструмента;

приспособлений и вспомогательных материалов.

Производятся контрольные измерения зазоров, натягов в сопрягаемых деталях; биений, соосности, плоскостности и герметичности.

12.9. Показатели оценки совершенства технологического процесса сборки.

К таким показателям относятся коэффициенты:

- загрузки рабочего места;

- трудоемкости сборки;

- себестоимости сборки;

- качества сборочного процесса;

- расчленённости сборочного процесса;

- значимости пригоночных работ;

- значимости повторных разборок и сборок.

Заключительным этапом разработки технологического процесса сборки является подбор и проектирование транспортных средств. разработка планировки сборочного цеха (участка, группы).

ПРИСПОСОБЛЕНИЙ.

13.1. Применение приспособлений в машиностроении.

Классификация приспособлений по применимости.

Назначение приспособлений. Требования к Приспособления делятся (по назначению) на станочные (в процессах механической обработки), сборочные, для термообработки, контроля, транспортирования деталей.

Наиболее важное место (по количеству, общей стоимости) для каждого завода занимают станочные приспособления.

Станочные приспособления – устройства (дополнительное оборудование) к станку, при помощи которых можно получать на станке нужное взаимное расположение инструмента и обрабатываемой детали и осуществлять их взаимное перемещение, требуемое для выполнения обработки. Эту группу приспособлений и рассмотрим более подробно. Заметим только, что основные положения и расчетные зависимости, приводимые для станочных приспособлений относятся и к остальным группам приспособлений, особенно к сборочным.

Приспособления делятся по применимости на группы:

изготавливаются специализированными инструментальными заводами или прилагаются к станкам заводами – поставщиками.

В этой группе приспособлений различают универсальносборные;

- нормализованные (изготавливаются из стандартных, нормализованных узлов и элементов);

- специальные – проектируются и изготавливаются только для одной операции данного технологического процесса.

Станочные приспособления классифицируются в зависимости от типа станка, на котором они могут быть применены на токарные, фрезерные, сверлильные и т.д.

Различают два вида станочных приспособлений:

- для установки деталей (связывающие деталь со станком);

- для установки инструмента (связывающие инструмент со станком).

Основное назначение приспособления:

- расширение технологических возможностей станка (установка детали для обработки без тщательной выверки и разметки с требуемой точностью);

- повышение производительности станка и снижение разряда рабочего за счет сокращения вспомогательного времени на установку и закрепление детали ( точная ориентация детали, применение быстродействующих зажимов); увеличения числа одновременно работающих инструментов (многошпиндельная сверлильная головка); одновременной обработки нескольких деталей (многоместное приспособление для фрезерования); повышения режимов резания за счет увеличения жесткости и точности ориентации детали;

- изменение назначения станка (например, токарный станок приспособить для проведения суперфиниша, шлифовка на токарном станке).

К приспособлениям предъявляются следующих три основных требования:

- приспособление должно ответить своему назначению.

технологических возможностей станка, то оно должно быть максимально простым и дешевым. Если назначение – увеличение производительности, то сложность и стоимость приспособления должны соответствовать требуемому увеличению производительности.

- точность расположения относительно исходных баз элементов детали, обработанных с помощью приспособления, должна лежать в пределах, допустимых операционным эскизом или чертежом детали. Это требование обеспечивается соответствующей конструкцией и точностью элементов приспособления, определяющих положение детали в приспособлении (установочных элементов) и положение инструмента относительно приспособления (направляющих элементов); жесткостью корпуса приспособления, гарантирующей неизменность положения элементов приспособления и отсутствие вибраций; надежностью зажимов, обеспечивающих неизменность положения детали во время обработки; соответствующей точностью установки приспособления на станке.

- Эксплуатационные удобства, то есть удобство установки и снятие детали; удобное расположение рабочих рукояток; легкость очистки стружки; простота установки на станке; отсутствие мелких отъемных частей, могущих затеряться; легкость в обращении (без затраты больших физических усилий); безопасность в работе.

Независимо от принадлежности приспособления к той или иной группе приспособления состоят из следующих элементов (элемент приспособления – одна деталь или простейший узел приспособления, предназначенные для выполнения определенных функций):

- установочные;

- зажимные (в том числе самоцентрирующиеся зажимные);

- элементы для направления инструмента;

- корпусы приспособлений;

- делительные устройства;

- копировальные устройства;

Наиболее распространенные и применяемые типовые конструкции этих элементов рассматриваются в специальной литературе.

13.3. Методика проектирования приспособлений.

технологические базовые поверхности, которые могут быть использованы для закрепления, фиксации и ориентирования детали в приспособлении.

Определяются установочные базы приспособления.

Составляется принципиальная схема приспособления с обозначением действующих усилий резания и зажима.

Производится расчет зажимных усилий.

Выполняется эскизный проект приспособления с расчетами на точность установки детали в приспособление и на прочность ответственных деталей приспособления.

Разрабатываются рабочие чертежи деталей и сборочный чертеж приспособления.

рентабельности приспособления.

13.4. Экономическое обоснование выбора варианта Приспособление будет рентабельным, если стоимость выполнения операции при его помощи будет меньше, чем без него. Это – основная предпосылка для установления наибольшей допустимой стоимости приспособления и для выбора варианта конструкции.

Стоимость выполнения операции без приспособления:

где З1 – зарплата станочника;

Стоимость выполнения операции с приспособлением:

где З2 – зарплата станочника;

Зпр. – затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию приспособления;

n – количество деталей, которое будет обработано с применением приспособления.

Условие рентабельности приспособления:

1. Егоров М.Е., Дементьев В.Н., Дмитриев В.Л.

Технология машиностроения.- М.: Высш. школа, 1981. – 344 с.

2. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения.М.: Высш. школа, 2001. – 591 с.

3. Маталин А.А. Технология машиностроения.- Л.:

Машиностроение, 1985. – 512 с.

4. Сегаль А.В. Технология производства центробежных и винтовых компрессорных и холодильных машин. Казань: Изд.

«ФЭН», 2004. – 212 с.

5. Технология компрессоростроения./ Н.А. Ястребова, А.Н. Кондаков, В.Д. Лубенец, А.Н. Виноградов. – М.:

Машиностроение, 1987. – 336 с.

6. Якушев А.Н. Взаимозаменяемость, стандартизация технические измерения. – М.: Машиностроение, 1987. – 351 с.