Отрасль науки, занимающаяся исследованием закономерностей технологических процессов изготовления машиностроительных изде - пий, с целью использования результатов изучения для обеспечения требуемого качества и количества изделий с наивысшими технико - жономическими показателями, называется технологией машиностроения.
Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом - установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса. Только на основе их глубокого изучения возможно построение прогрессивных технологических процессов, обеспечивающих изготовление изделий высокого качества с минимальными затратами.
Современная технология развивается по следующим основным направлениям: создание новых материалов; разработка новых технологических принципов, методов, процессов, оборудования; механизация и автоматизация технологических процессов, устраняющая непосредственное участие в них человека. Технологический процесс и орудия труда тесно таимосвязаны. Если осуществление технологического процесса порождает необходимость изготовления орудий труда, являясь причиной их появления, то развитие и совершенствование орудий труда в свою очередь стимулирует совершенствование самого процесса. Формирование технологии машиностроения как отрасли знания началось с появлением крупного машиностроения. Большой вклад в ее развитие внесли русские умельцы Андрей Чохов, М. В. Сидоров, Я. Батищев, А. К. Нартов и многие другие. Так, например, А. К. Нартов (1680 - 1756 гг.) разработал ряд технологических процессов изготовления оружия, монет, создал для этого оригинальные станки и инструменты.
Одним из первых, описавшим накопленный опыт в технологии машиностроения, был профессор Московского Университета И. Двигуб - і"кий. В 1807 г. он написал книгу "Начальные основания технологии или краткое описание работ на заводах и фабриках производимых". В 1885 г. нышла работа профессора И. И. Тиме (1838 - 1920 гг.) "Основы машиностроения, организация машиностроительных фабрик в техническом и жономическом отношении и производство работ". И, наконец, была издана книга проф. А. ГТ. Гавриленко (1861 - 1914 гг.) "Технология металлов", в которой обобщен опыт развития технологии металлообработки. Долгие годы этот учебник был основным пособием, по которому училось несколько поколений русских инженеров.
В связи с бурным развитием техники в начале XX века возникла необходимость обобщения опыта по разработке и осуществлению технологических процессов. В учебные программы вузов страны были включены дисциплины, описывающие технологические процессы изготовления машин, проектирование приспособлений, цехов и заводов (например "Технология автомобилестроения", "Технология тракторостроения", "Технология станкостроения" и др.). На первом этапе они содержали, главным образом, описательный материал, обобщающий опыт изготовления изделий в отрасли.
По мере развития машиностроения, дальнейшего изучения технологии стали выявляться общие закономерности, появились широкие обобщения, справедливые для различных отраслей машиностроения. В итоге были сформированы такие технологические дисциплины как основы технологии машиностроения, конструирования приспособлений, проектирования машиностроительных цехов и заводов, а также автоматизация производственных процессов и ряд других. В курсе "Основы технологии машиностроения" излагаются общие вопросы для всех отраслей машиностроения, и постепенно он стал общеинженерной дисциплиной, читаемой студентам всех специальностей машиностроительных вузов. В специальной части курса "Технология машиностроения" рассматриваются, главным образом, вопросы, специфичные для данной отрасли машиностроения и касающиеся изготовления основных деталей и сборки машин этой отрасли.
Технология машиностроения стала формироваться как отрасль науки на основе обобщения результатов большого труда коллективов заводов, научно-исследовательских институтов, высших учебных заведений и работников науки и промышленности. Основы технологии машиностроения были созданы, главным образом, трудами советских ученых: Б. С. Балакшина, Н. А. Бородачева, К. В. Вотинова, В. И. Дементьева, Ф. С. Деменьюка, М. Е. Егорова, А. А. Зыкова, А. И. Каширина, В. М. Кована, B. C. Корсакова, А. А. Маталина, С. П. Митрофанова, Э. Б. Рыжова, Э. А. Сателя, А. П. Соколовского, Д. В. Чарнко, А. Б. Яхина и многих других.
Наука о технологии - это не просто сумма каких-то знаний о технологических процессах, а система строго сформулированных и проверенных положений о явлениях и их глубинных связях, выраженных посредством особых понятий. С другой стороны, наука о технологии, как и любая другая отрасль знания, - это результат практической деятельности человека; она подчинена целям развития общественной практики и способна служить теоретической основой.
Если наука - система научных знаний, то процесс приобретения тгих знаний является научным познанием. В процессе становления научного познания в области технологии машиностроения можно выделить три стадии: зарождение и развитие эмпирического исследования и первоначальное накопление эмпирических знаний о технологических процессах; зарождение первой научной картины совокупности явлений, имеющих место при осуществлении технологических процессов; построение теорий.
Становление технологии машиностроения как научной дисциплины затруднено огромным разнообразием объектов производства (от миниатюрных приборов до экскаваторов, от простейших изделий типа молотка до сложнейших машин - таких, как космический корабль), бесчисленным множеством методов изготовления и оборудования для их осуществления. Поэтому развитие научных основ технологии машиностроения долгое время находилось на стадии эмпирического исследования.
Постепенное накопление данных эмпирических исследований технологических процессов, выявление отдельных фактов, связей между явлениями, выдвижение различных идей и гипотез позволило сформировать технологию как науку.
На этой основе создано учение о точности обработки деталей, раскрыты закономерности размерных и временных связей технологических процессов, разработаны расчетные методы, сформулирована система основных понятий и определений, создана методика разработки технологических процессов и др.
К одному из первых фундаментальных трудов по основам технологии машиностроения следует отнести учебник проф. Б. С. Балакшина "Технология станкостроения" и книгу проф. А. П. Соколовского "Научные основы технологии машиностроения" .
Развитие машиностроения ставит новые проблемы, связанные с повышением качества изделий, производительности труда и требует их разрешения. Современное машиностроение используется практически во всех сферах человеческой деятельности, достигло огромных успехов в повышении ее эффективности и в итоге превратилось в технологическую базу промышленности, определяющую уровень технического развития страны и ее безопасности.
В развитии промышленного производства, в том числе и машиностроения, можно выделить две эры: индустриальную и информационную. Первая прошла свой путь развития, начиная с прошлого века, и характеризуется преимущественным развитием отраслей материального производства и, в первую очередь, промышленности. Само производство в значительной степени стало массовым, крупносерийным, ориентированным на рынки большой емкости и на изделия массового спроса.
На смену индустриальной эры пришла информационная эра, переход к которой в ведущих странах Запада начался в 50 - 60-е годы прошлого столетия и завершился в наиболее экономически развитых странах мира к середине 80-х гг.
В эру индустриализации основным фактором повышения эффективности производства была преимущественно экономия затрат живого труда в самых различных сферах. Повышение эффективности использования прошлого труда (производственных фондов, материально-энергетических затрат) осуществлялось, в основном, в форме "экономии на масштабах производства", снижения затрат ресурсов на единицу конечной продукции за счет повышения удельной мощности технологического оборудования и др.
Информационную эру отличает преимущественный рост экономики, сферы услуг (как в валовом продукте, так и в численности занятых), особенно для отраслей, связанных с переработкой информации и осуществлением посреднической деятельности всех видов.
Производство в информационную эру становится в высшей степени гибким, не массовым, ориентируется на индивидуальные запросы потребителей и небольшие по емкости рынки сбыта.
Прошли времена, когда предприятие могло выпускать одну и ту же продукцию десятилетиями. Сегодня в самых современных отраслях промышленности (например, в электронике) жизненный цикл изделия сокращается до нескольких месяцев. Если же говорить о машиностроении, то в нем в среднем за три-пять лет необходимы полная замена выпускаемых изделий и смена средств технологического обеспечения (технологических процессов, оборудования, оснастки).
Таким образом, четко видна тенденция сокращения жизненного цикла изделия, обусловленная стремлением производителей быстрее и максимально полнее удовлетворять потребности общества, что, в свою очередь, стимулирует рост этих потребностей. Непрерывно растущие потребности общества порождают рост разнообразия машиностроительных изделий, их назначения. Необходимость выпуска конкурентоспособной продукции усиливает эту тенденцию и требует непрерывного совершенствования технологических процессов и средств технологического оснащения.
Современное предприятие должно быть способным быстро переходить на выпуск новых изделий повышенного качества с минимальными издержками. Сложность решения этой задачи усугубляется тем, что номенклатура выпускаемых изделий и объемы серий в определенной степени являются непредсказуемыми. Это не говорит о полном отсутствии планирования выпуска продукции предприятием - просто планирование строится на основе прогноза сбыта продукции. Главное отличие планирования в условиях рынка от централизованного директивного планирования заключается в ориентации производства на конкретного потребителя и даже на общественные явления и политические процессы.
Естественно, что роль случайных и неучтенных факторов в прогнозе достаточно велика и поэтому прогноз носит вероятностный характер, в результате годовая программа производства достаточно непредсказуема.
Работа современного предприятия в динамично изменяющихся условиях заставляет решать "взаимоисключающие" задачи: быстро переходить на выпуск новой продукции и одновременно внедрять новые технологии и технику; повышать качество изделий и снижать издержки производства.
В связи с непрерывно растущими требованиями к качеству изделий, быстрой смене выпускаемых изделий непрерывно растет объем технологической подготовки производства в единицу времени. Таким образом, возникает проблема, заключающаяся в том, что технолог в современных условиях должен выполнять в единицу времени не только ббльший объем работ, но и делать ее на более качественном уровне.
Решение этой проблемы лежит в автоматизации труда технолога, а это, в свою очередь, требует дальнейшего развития научных основ технологии машиностроения. Все это должно идти в направлении более глубокого изучения закономерностей технологических процессов, повышения уровня обобщений, формализации результатов исследований, применения математических методов, совершенствования методов расчета и разработки технологических процессов, проектирования средств технологического оснащения, методов организации технологической подготовки производства.
В процессе эволюции технологии машиностроения сформировались различные формы организации технологических процессов, основу которых составляют три вида технологий: единичная, типовая и групповая, имеющие свои достоинства и недостатки.
С начала становления машиностроения применялась единичная технология, когда под изготовление изделия разрабатывался единичный технологический процесс. Единичный технологический процесс позволяет учесть все особенности конкретного изделия и производственные условия, но требует много времени на его разработку.
С целью сокращения трудоемкости разработки технологических процессов и распространения передового опыта по предприятиям была разработана типовая технология, основоположником которой является профессор А. П. Соколовский.
Групповая технология, основоположником которой является профессор С. П. Митрофанов , разработана с целью повышения эффективности изделий широкой номенклатуры. При групповой технологии разные изделия объединяются в группы по общности оборудования и оснастки для осуществления одной и той же операции, что повышает однородность труда при изготовлении разных изделий и позволяет поднять его производительность.
С расширением номенклатуры выпускаемых изделий, снижением жизненного цикла рассмотренные выше виды технологий уже не удовлетворяют требованиям производства, поэтому назрела острая необходимость поиска нового вида технологии, позволяющей существенно снизить сроки технологической подготовки производства и поднять ее эффективность.
Перспективным в этом отношении является новый вид технологии - модульная технология . Она базируется на сквозном применении модульного принципа в конструкторско-технологической подготовке производства, когда изделие представляется совокупностью модулей, а под изготовление этих модулей разрабатываются модули технологического процесса; в свою очередь под осуществление последних создаются модули технологического оборудования и оснастки. Такой подход позволяет на каждом предприятии организовывать на модульном уровне элементную базу технологических процессов, оборудования и оснастки и из них методом компоновки строить технологические процессы, системы и приспособления.
Получаемый модульный технологический процесс объединяет в себе достоинства единичной, типовой и групповой технологий, поскольку учитывает все особенности конкретного изделия так же, как и единичный процесс. Идея типизации реализуется на уровне модулей технологического процесса и так же, как и при групповой технологии, изделия объединяются в группы по общности в них модулей, но (в отличие от групповой технологии) в этом случае не возникает трудностей в группировании изделий.
В учебнике развивается методологический подход изложения основ технологии машиностроения, разработанный профессором Борисом Сергеевичем Балакшиным с 1946 по 1976 гг., возглавлявшим кафедру технологии машиностроения Московского станкоинструментального института.
Учебник состоит из трех разделов:
Раздел 1 - теоретические основы технологии машиностроения;
Раздел 2 - основы разработки технологического процесса изготовления изделий;
Раздел 3 - основы технологической подготовки производства.
В результате изучения дисциплины "Основы технологии машиностроения" студент должен не только уметь разрабатывать технологические процессы, но и владеть методами технологической подготовки производства. К сожалению, вопросы технологической подготовки производства в учебниках по основам технологии машиностроения или отсутствуют, или излагаются фрагментарно. В итоге у студентов не создается цельного представления о сущности и методах технологической подготовки производства. В связи с изложенным в учебник введен третий раздел "Основы технологической подготовки производства", в котором излагаются цель, задачи, функции, методы организации и автоматизации технологической подготовки производства.
Технология машиностроения - это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах труда и наименьшей себестоимости.
Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.
1 этап развития.
До 1929-1930г. характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В этот период издаются первые нормативные материалы проектных организаций.
2 этап.
1930-1941гг. продолжается дальнейшее накопление производственного опыта с обобщением и систематизацией его разрабатываются общие научные принципы технологических процессов, появляются труды наших соотечественников. Авторы; А.П.Соколовский, А.И.Каширин, В.М.Кован и А.Б.Яхтин.
3 этап.
1941-1970гг. Характеризуется интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической дисциплины. В эти годы создается: современная теория точности обработки, находит развитие и широкое использование методы математической статистики и теории вероятностей, в процессах механической обработки и сборки, детально разрабатывается учение о жесткости технологической системы и ее влияние на точность и производительность обработки, разрабатывается теория базирования обрабатываемых заготовок и собираемых узлов, развиваются теоретические и экспериментальные исследования качества обработанной поверхности (шероховатость, наклеп, остаточные напряжения) и их влияние на эксплуатационные свойства деталей машин, начинается разработка проблемы организации поточных и автоматизированных технологических процессов обработки заготовок в серийном производстве, систематизируются и сообщаются материалы по технологии сборки и разрабатываются научные основы.
4 этап.
1970-настоящее время.
Особенности данного этапа являются:
1.Широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических и практических задач технологии машиностроения.
2. Широкое применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математического моделирования процессов механической обработки.
3. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создается система автоматизированного проектирования технологических процессов САПТП.
4. Разрабатываются методы активации технологических процессов и создаются системы автоматизированного управления процессов.
5. Ведутся работы по созданию гибких автоматизированных систем.
Технология машиностроения как учебная дисциплина
Имеет ряд особенностей существенно отличающейся от других специальных дисциплин.
1. Технология машиностроения является прикладной наукой.
2. Технология машиностроения базируется на теоретических основах, включающих в себя:
Учение о типизации технологических процессов и групповой обработки;
Учение о жесткости технологической системы (технологическая система включает в себя станок, приспособление, инструмент, деталь);
Учение о точности процессов обработки;
Учение о влиянии механической обработки на состояние металла поверхностных слоев заготовок и эксплуатационные свойства деталей машин;
Учение о припусках на обработку;
Учение о путях повышения производительности и экономичности технологических процессов;
Теория конструкторских и технологических баз и другие теоретические разделы.
3. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной тесно связанной с дисциплинами, как теория резания, металлорежущие станки, инструменты, допуски и технические измерения, материаловедение и ряд других общетехнических наук.
Подготовка производства.
Машина как объект производства
Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные машины.
Машина - это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ.
По назначению машины делятся на:
Машины двигателиМашины орудия
(т.е. устройства преобразующие (т.е. устройства для изменения
один вид энергии в другой) форм, свойств и положения
объекта труда)
Определение : Изделие - это предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.
К изделиям можно отнести: машины, механизмы и установки, их агрегаты или детали в процессе производства на машиностроительном предприятии.
Изделия делятся на
ГОУ ВПО САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Основы технологии машиностроения
Методические указания для выполнения курсового проекта
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2008
Изучение курса «Основы технологии машиностроения» завершается выполнением курсового проекта, являющимся важным этапом закрепления полученных знаний по изучаемым ранее дисциплинам и подготовки к выполнению дипломного проекта.
Целью выполнения курсового проекта по дисциплине «Основы технологии машиностроения» студентами специальности «Металлообрабатывающие станки и комплексы» является:
1. Использование студентами знаний, полученных при изучении дисциплины «Основы технологии машиностроения» на базе решения комплексных задач с привлечением знаний по дисциплинам технологического характера, изучаемых ранее.
2. Развитие у студентов навыков критического анализа технологических процессов с целью их совершенствования на основе использования современных достижений в области науки и техники и применения новейших методов обработки деталей машин, высокопроизводительного оборудования и технологического оснащения .
3. Развитие у студентов навыков самостоятельной работы при решении вопросов, связанных с решением технологических задач при проектировании перспективных технологических процессов.
Знание принципов и закономерностей формирования и развития технологических систем в машиностроении позволит студентам квалификации инженер проводить комплексный технико-экономический анализ для обоснованного принятия инженерных и управленческих решений , изыскивать возможности сокращения цикла работ, содействовать подготовке процесса их реализации с обеспечением необходимым техническим сопровождением, материалами, оборудованием, средствами автоматизации, информационным обеспечением . Но разработка таких технологических решений невозможна без знаний методов обеспечения качества, надежности и заданных технико-экономических характеристик машин, методов обработки типовых поверхностей и получения типовых деталей, основанных на новейших достижениях науки и техники на предприятиях машиностроительного профиля. Таким образом, накопленные познания базовых дисциплин , полученные студентами на предыдущих курсах, будут использованы в курсовом проекте при разработке нового, перспективного технологического процесса.
Проект является самостоятельной работой студента, поэтому успешное выполнение его в большей мере зависит от степени овладения им изученного материала, инициативы и самостоятельности, организованности и активности в работе над проектом. За качество проекта и выполнение его в заданные сроки несет ответственность студент, а роль преподавателя-консультанта состоит в помощи при выборе рационального решения из предложенных студентом вариантов, рекомендациях литературы по соответствующим разделам, выявлении допущенных ошибок при решении поставленных задач. Способ же решения задач студент должен находить самостоятельно. Поэтому, курсовой проект позволяет установить степень усвоения студентами полученных знаний и его готовность к самостоятельным действиям в реальных производственных условиях.
Подготовка к курсовому проектированию
Задание на производственную технологическую практику студент получает после изучения первой, базовой части дисциплины «Основы технологии машиностроения», а также целого ряда дисциплин – «Технологические процессы в машиностроении», «Резание материалов», «Режущий инструмент», «Металлорежущие станки», перед началом практики у руководителя проекта, назначаемого кафедрой ТМС. Во время прохождения технологической практики студент должен изучить конструкцию и служебное назначение выбранной детали и узла, в который входит деталь, технологический процесс изготовления этой детали на базовом предприятии, используемые оборудование, режущий инструмент и средства измерения, технологическую оснастку, режимы обработки и нормы времени, определить тип производства. Более подробную информацию об условиях прохождения технологической практики и объему собираемого на практике материала, студент получает из программы технологической практики, и содержания курсового проекта, согласно данных методических указаний.
Технологический процесс должен разрабатываться в соответствии с ЕСТПП.
При проектировании технологических процессов необходимо стремиться полностью использовать все технические возможности станка, инструмента, приспособлений при оптимальных режимах резания и в итоге обеспечить заданные технические условия на обработку с наибольшей производительностью и наименьшей себестоимостью.
4.1 Разработка и обоснование маршрутного технологического процесса
Технологический процесс для условий мелкосерийного производства следует разрабатывать по принципу группового метода обработки деталей, дающего возможность эффективно применять на универсальном оборудовании специализированную высокопроизводительную технологическую оснастку, использовать станки с ЧПУ и обрабатывающие центры, позволяющие повысить производительность труда, сократить сроки подготовки производства, использовать рабочих более низкой квалификации и т. д.
Для условий серийного производства следует проектировать технологический процесс, ориентируясь на использование переменно-поточных линий, когда параллельно изготавливаются партии деталей разных наименований.
В условиях массового производства следует стремиться разрабатывать технологический процесс для непрерывной поточной линии с использованием высокопроизводительных станков, специальной технологической оснастки и максимальной автоматизации и механизации производства.
В основу разработки технологических процессов положены два принципа – технический и экономический. В соответствии с техническим принципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований рабочего чертежа и технических требований на изготовление заданной детали. В соответствии с экономическим принципом изготовление должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства.
Кроме того, разработанный технологический процесс должен соответствовать требованиям техники безопасности и промышленной санитарии, изложенным в системе стандартов безопасности труда (ССБТ), инструкциях и других нормативных документах.
Для разработки технологических процессов необходимо использовать исходную информацию, которая подразделяется на базовую, руководящую и справочную.
Разработка технологических процессов состоит из взаимосвязанных этапов, для которых определены конкретные задачи, а также основные документы и системы, обеспечивающие решение этих задач. В общем виде можно представить укрупненную схему последовательности выполнения этапов проектирования технологии механообработки заготовки, представленную на рис.4.1.
Рис.4.1. Схема этапов проектирования технологии механообработки
Из этой схемы видна взаимосвязь этапов проектирования технологических процессов. Задачи, связанные с выполнением некоторых этапов были рассмотрены выше, поэтому остановимся на выполнении последующих этапов.
Выбор метода обработки поверхностей заготовки производится на основе обеспечения наиболее рационального процесса обработки, служебного назначения детали, функционального назначения каждой поверхностей детали, требований обеспечения размерной и геометрической точности. Каждый метод обработки обеспечивает свою экономически достижимую точность размеров, формы и расположения поверхностей, и для каждого метода обработки характерны оптимальные режимы и величина припуска. Для выбора метода обработки и количества переходов рекомендуется использовать таблицы средней экономически достижимой точности .
На первом этапе, в зависимости от требований, предъявляемых к точности размеров, формы, относительного расположения поверхностей, их шероховатости, массы, конфигурации и типа производства выбираются возможные методы окончательной обработки и тип соответствующего оборудования.
На втором этапе производится сопоставление различных методов обработки, позволяющих получить равноценный технический результат, по производительности и себестоимости. При прочих равных условиях предпочтение отдается методу, обеспечивающему максимальную производительность при минимальной себестоимости.
Третий этап позволяет выбрать первый метод обработки заготовки, исходя из точностных параметров исходной заготовки. При невысокой точности исходной заготовки рекомендуется закладывать в технологический процесс начало обработки поверхности с предварительного (чернового) метода. Если же исходная заготовка имеет повышенную точность, то начало обработки можно закладывать с чистового метода. При этом, опять-таки, необходимо сопоставить варианты обработки по производительности и себестоимости.
Зная первый и завершающий методы маршрута обработки поверхностей, четвертый этап позволяет синтезировать промежуточные методы обработки. При этом исходят из того, что каждый последующий метод обработки поверхности должен быть точнее предыдущего. Предыдущий метод обработки можно определить по допуску (квалитету):
ТА i-1 = Zimin / (2…4),
где ТА i-1 - допуск предыдущего метода обработки;
Zimin - минимальный припуск на последующую обработку.
Предыдущая обработка должна обеспечить точность заготовки в 2-4 раза меньше припуска на последующую обработку . При этом точность на каждом последующем переходе (операции) обработки повышается на чистовых переходах (операциях) на 1-2 квалитета, а на черновых – на 2-4 квалитета .
По величине ТА i-1 , определяется квалитет точности, а по нему – метод обработки (табл. 4, 5 , табл. 8, 9, 13 , табл. 3.39, 3.40 ).
Таким образом, для каждой поверхности определяется число ступеней обработки (переходов, операций), методы выполнения каждой ступени и их последовательность.
При выборе методов обработки необходимо стремиться к их унификации – чтобы одним и тем же методом обрабатывалось возможно большее количество поверхностей заготовки. В дальнейшем, при разработке операций, это позволяет совместить наибольшее количество переходов во времени, уменьшить число операций и сократить трудоемкость изготовления детали.
Для удобства пользования, полученные таким образом методы обработки поверхностей, можно представить в виде таблицы (см. табл. 4.1), в которой указываются наименование (номер) поверхности, методы её обработки, квалитет точности, шероховатость, погрешности формы.
Таблица 4.1
Методы обработки поверхностей
Наименование поверхности |
обработки | Квалитет точности | Шероховатость поверхности | Погрешность |
Принятые методы обработки поверхностей заготовки являются исходными данными для разработки маршрута обработки заготовки в целом.
На этом этапе проектирования обосновывается необходимость расчленения технологического процесса на соответствующее число операций и метод их построения (концентрации или дифференциации). Обосновывается последовательность их выполнения.
Обоснование маршрута обработки заготовки выполняется на основании сопоставления различных вариантов последовательности выполнения операций и схем установки заготовки.
Так как практически невозможно (за редким исключением) полностью обработать заготовку на одном станке, то возникает необходимость дифференциации обработки на ряд операций. Поэтому при построении маршрута необходимо синтезировать обработку по группам оборудования (токарная, фрезерная, сверлильная, шлифовальная и др.), разделяя обработку на черновую, чистовую и отделочную. Причиной дифференциации технологического процесса являются, также, чередование видов механической обработки и прерывание её другими видами воздействия на заготовку – термообработка, старение, нанесение различных видов покрытия, технический межоперационный контроль и т. д.
При формировании маршрута обработки заготовки необходимо руководствоваться целым рядом технологических принципов.
Соблюдать общую последовательность обработки поверхностей заготовки, разработанную выше.
В первые операции следует объединять энергоёмкие переходы, связанные с удалением наибольшего припуска. В целях уменьшения влияния внутренних напряжений целесообразно на этой стадии произвести обработку всех наружных поверхностей заготовки. В результате этого произойдет перераспределение остаточных напряжений в заготовке, сопровождаемое её деформацией и возникновением соответствующих погрешностей формы и расположения поверхностей заготовки. В наиболее ответственных случаях после предварительных операций в технологическом процессе предусматривают проведение искусственного или естественного старения, во время которого происходит релаксация остаточных напряжений.
При разработке технологического маршрута важно определить местоположение в нем термической обработки. Технологический процесс будет проще и экономичнее, если механическая обработка не прерывается термическими операциями. Это возможно если заготовка подвергается только предварительной термообработке, такой как отжиг, нормализация или улучшение. Если в результате проведения термической обработки (закалка, отпуск) заготовка получила твердость НRС > 40, то для дальнейшей обработки, зачастую, необходимо использовать абразивный инструмент. При наличии в технических требованиях условия повысить твердость отдельных поверхностей до 55…60 НRС посредством их цементации и последующей закалки необходимо эти поверхности науглеродить. Все другие поверхности должны быть защищены от цементации различными способами - омеднением, повышенным (на глубину цементации) припуском, удаляемым после цементации, но до закалки, комбинацией этих методов и др. Поверхности подлежащие цементации предохраняют от омеднения покрывая их диэлектриком, чаще всего лаком.
При формировании операции необходимо учитывать возможность объединения тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.
Объединение черновых и чистовых переходов в одной операции нежелательно.
Каждая последующая операция, как правило, должна уменьшать погрешности и повышать качество получаемой поверхности.
В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами при выполнении последующих операций.
Необходимо стремиться к формированию операций одинаковых или кратных по трудоёмкости.
В целях своевременного выявления брака по раковинам и другим подобным дефектам необходимо предусмотреть приоритетную обработку поверхностей, на которых возможно появление этих дефектов и на которых они не допускаются.
Обработку особо сложных или ответственных поверхностей желательно выделить в самостоятельную операцию. Например, обработка фасонных поверхностей по копиру.
Обработку поверхностей с повышенными требованиями к их взаимному расположению (например, соосности), следует производить в одной операции и выполнять с одного установа.
Наиболее ответственные переходы или операции, связанные с достижением большой точности, следует выполнять в конце технологического процесса. Здесь же необходимо производить обработку легкодеформируемых поверхностей, например, наружных резьб.
Для крупногабаритных заготовок и заготовок, имеющих большую массу необходимо стремиться к уменьшению количества операций и концентрации переходов, поскольку транспортировка, складирование, установка на станке таких заготовок затруднена.
Выбор маршрута обработки в существенной мере зависит от типа производства, уровня автоматизации и применяемого оборудования.
В условиях единичного производства, как правило, используют универсальное оборудование и операции максимально концентрируют.
В мелко - и среднесерийном производствах применяют в основном универсальное оборудование, станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, револьверные станки, модули.
В крупносерийном и массовом производствах широко используются агрегатные станки, специальное и специализированное оборудование, а также автоматические линии.
Приведенная методика и принципы разработки маршрутного технологического процесса позволяют, как правило, получить несколько вариантов технологического процесса, отличающихся друг от друга числом и содержанием операций, их последовательностью, оборудованием и т. д. Поэтому, в качестве окончательного, принимают тот вариант, который обеспечит более высокие технические и экономические показатели.
Таким образом, при разработке маршрута технологического процесса определяются виды, количество и код операций, тип, модель и код оборудования, единица нормирования, на которую установлена норма расхода материала или времени, норма расхода материала, коэффициент расхода материала, степень механизации, код профессии по классификатору ОКПДТР, разряд работы по классификатору ОКПДТР, код условий труда по классификатору ОКПДТР.
Пример оформления МК см. приложение 2.
4.2 Обоснование выбора технологических баз
Выбор баз необходимо делать обоснованно, показать их связь с точностью выполнения размеров, с конструкцией приспособлений и производительностью обработки. При выборе технологических баз необходимо соблюдать ряд принципов.
1. Выбирать такую схему базирования, которая обеспечит наименьшую погрешность установки.
2. Соблюдать принцип совмещения баз – совмещать конструкторскую, технологическую и измерительную базы.
3. Стремиться к соблюдению принципа постоянства баз – на различных операциях механообработки использовать одни и те же базы (поверхности) обрабатываемой детали.
Кроме этого необходимо помнить, что нельзя использовать дважды (и более) в качестве баз «черные» (необработанные) поверхности заготовки. При этом в случае использования в качестве баз «черных» поверхностей, приоритет отдается тем поверхностям, которые после изготовления детали остаются не обработанными или имеют меньшую величину припуска. Поэтому на первой механической операции, как правило, планируется подготовка технологических баз под последующую обработку. Не последнюю роль играет удобство, точность и качество поверхности, выбираемой для базы.
4.3 Разработка и обоснование операционного
технологического процесса изготовления детали
Проектирование операций технологического процесса связано с разработкой их структуры, выбором последовательности переходов, определением возможности их совмещения во времени, разработкой операционных эскизов и схем наладок, определением настроечных размеров и ожидаемой точности обработки.
При разработке технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесообразности их концентрации путем применения комплектов нормального или специального режущего инструмента, многоинструментальных державок, параллельной или параллельно-последовательной обработки.
Число и последовательность технологических переходов зависят от вида заготовки, величины припуска, материала и точностных требований к готовой детали. Совмещение переходов определяется конструктивными особенностями заготовки, ее жесткостью и возможностями расположения режущего инструмента на станке. Обработку поверхностей, имеющих высокую точность и качество поверхности, иногда выделяют в отдельную операцию, применяя одноместную одноинструментальную последовательную схему обработки.
При разработке структуры операций необходимо дать технологическую оценку различных вариантов проектируемой операции. В итоге принимается та схема построения операции, которая является наиболее экономичной в рассматриваемых условиях производства.
Результаты разработки технологических операций заносятся в операционные карты, сопровождаемые операционными эскизами (см. приложения 3-6).
4.4 Обоснование выбора оборудования и технологического оснащения
Общие правила выбора средств технического оснащения определены в Р с учетом типа производства, вида изделия, характера намеченной технологии, возможности группирования операций, использования стандартного оборудования и т. д.
Выбор модели станка определяется, прежде всего, возможностью изготовления на нем деталей необходимых размеров, конфигурации, точности и шероховатости. Если эти требования можно обеспечить на различных станках, то конкретную модель оборудования выбирают из следующих соображений:
Соответствия размеров рабочей зоны станка габаритам заготовки;
Соответствия точности станка заданной точности детали;
Соответствия его производительности расчетной;
Соответствия мощности оборудования потребной мощности;
Возможности автоматизации и механизации выполняемых на этом станке работ;
Обеспечения минимальных затрат по себестоимости продукции и др.
При выборе оборудования с использованием ЧПУ, кроме вышесказанного необходимо учитывать объем инструментального магазина, количество управляемых координат, постпроцессор и др.
Технические характеристики ряда станков можно найти в литературе . Нормы точности металлорежущих станков даны в .
Таким образом, на этапе разработки операции определяется тип и модель станка, установочно-зажимное приспособление, режущий, вспомогательный инструмент и средства измерения, СОЖ, количество одновременно изготавливаемых деталей, технологические базы, схема последовательности обработки поверхностей, последовательность выполнения переходов и т. д.
4.5. Расчет припусков на механическую обработку
При проектировании технологического процесса механической обработки необходимо установить оптимальные припуски, которые бы обеспечивали заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей.
Припуски могут быть операционными и промежуточными.
Операционный припуск – это припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.
Припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода, называют промежуточным.
Установление оптимальных припусков играет важную роль при разработке технологических процессов изготовления деталей. Увеличение припусков приводит к повышенному расходу материала и энергии, введению дополнительных технологических переходов, а иногда и операций. Все это увеличивает трудоёмкость и повышает себестоимость изготовления деталей, а значит и уменьшает конкурентоспособность всего изделия в целом.
Необоснованно уменьшенные припуски не дают возможность удалить дефектные слои материала и достичь заданной точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, что может привести к появлению брака.
Имеются два основных метода определения припусков на механическую обработку поверхности: опытно-статистический и расчетно-аналитический.
В опытно-статистическом методе припуск устанавливают по стандартам и таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных целого ряда производственных предприятий. Припуски на механическую обработку поковок, изготовленных различными методами, и отливок из металлов и сплавов приведены в ГОСТ 7505-89, ГОСТ 7062-90, ГОСТ 7829-70, ГОСТ.
При расчетно-аналитическом методе, разработанным проф. , рассчитывают минимальный припуск на основе анализа факторов , влияющих на формирование припуска, с использованием нормативных документов. при этом припуски на обработку определяют таким образом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были устранены погрешности изготовления детали, которые остались от предшествующего перехода.
В курсовом проекте при разработке технологического процесса изготовления детали припуски на механическую обработку на одну из наиболее точных поверхностей определяют расчетно-аналитическим методом. В данных МУ такой расчет не приводится в связи с большим количеством публикаций по этому вопросу . На все остальные поверхности припуск определяется опытно-статистическим методом .
Имея расчетные формулы и заданные чертежом предельные размеры рассматриваемой поверхности, можно определить предельные размеры по всем технологическим переходам при обработке этой поверхности, включая размеры исходной заготовки .
Операционные размеры и допуски определяют для всех операций и переходов. Они необходимы для оформления операционных карт, операционных эскизов и настроечных схем обработки.
4.6. Определение режимов резания
Разработка технологического процесса механической обработки завершается установлением технически обоснованных норм времени на каждую операцию. Чтобы добиться наилучших результатов по соотношению: время обработки – качество обработки, необходимо в полной мере использовать режущие свойства инструмента и технические возможности металлорежущего оборудования. Для этого определяются рациональные режимы резания на все операции механической обработки детали. Наилучшие результаты дает аналитический расчет режимов резания с использованием эмпирических зависимостей.
При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определенного порядка, т. е. при назначении и расчете режимов резания учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и мощность оборудования и т. д. Следует помнить, что элементы режимов резания функционально взаимосвязаны между собой.
Определение режимов резания начинают с описания исходных данных, куда входят: наименование и номер операции, содержание (структура) операции, операционный эскиз, технические требования на изготовления детали, паспортные характеристики оборудования, материал заготовки и его механические свойства, сведения о режущем инструменте (материал режущей части, стойкость). Для каждого перехода определяют глубину резания, подачу, скорость резания, частоту вращения, силу резания, крутящий момент и мощность резания.
Полученные режимы резания корректируются по паспортным данным станка и проверяются по мощности его электродвигателя. Необходимо, чтобы потребная мощность резания не превышала номинальную мощность электродвигателя оборудования.
В связи с тем, что аналитический расчет режимов резания является трудоёмкой процедурой, в курсовом проекте таким методом определяются режимы резания на одну из операций, по согласованию с руководителем проекта. Для остальных операций технологического процесса, режимы резания определяются по общемашиностроительным нормативам режимов резания с учетом конкретных условий, то есть введением поправочных коэффициентов.
4.7 Определение норм времени на технологические операции
Техническая норма времени на обработку заготовки является одним из основных параметров для расчета себестоимости детали, количества металлорежущего оборудования, заработной платы рабочих, планирования производства.
Техническую норму времени определяют на основе технических возможностей станочного оборудования, технологической оснастки, режущего инструмента, схемы построения операции и переходов, автоматизации процесса обработки детали и др. В массовом производстве рассчитывается штучное время, в серийном и единичном – штучно-калькуляционное.
В курсовом проекте для тех операций, режимы резания которых определялись расчетно-аналитическим методом, нормы времени определяются также расчетно-аналитическим методом. Для остальных операций нормы времени определяются опытно-статистическим методом по общемашиностроительным нормативам норм времени. При выполнении этого подраздела рекомендуется использовать литературу .
5. Технико-экономическое сравнение 2-х вариантов
механической обработки заготовки
Одной из особенностей разработки технологических процессов механической обработки заготовок является многовариантность Она возникает при выборе методов обработки элементарных поверхностей и формировании из них маршрута обработки заготовки, построении структуры операций и техпроцесса в целом, при выборе оборудования и технологического оснащения.
При выполнении курсового проекта студент, исходя из типа производства и технических требований рабочего чертежа детали, может предложить несколько вариантов операций технологического процесса механической обработки заготовки, каждый из которых обеспечивает её изготовление, полностью отвечающее этим условиям. Из нескольких возможных вариантов необходимо выбрать оптимальный – обеспечивающий наилучшее качество при наименьшей себестоимости.
В соответствии с типовой методикой по оценке экономической эффективности новой техники , наивыгоднейшим вариантом считается тот, у которого сумма текущих и капитальных затрат на единицу продукции будет минимальной.
В курсовом проекте сравнению подлежат одинаковые объемы работ, выполняемые на различном оборудовании или различными методами. При этом, в число слагаемых сумм затрат включаются лишь те, которые изменяют свою величину при реализации различных вариантов операций технологического процесса - расходы по заработной плате рабочим и наладчикам (основная и дополнительная) с начислением налогов, расходы по содержанию и эксплуатации оборудования и производственной площади и т. п. Сумма этих затрат, отнесенная к часу работы оборудования, называется часовыми приведенными затратами.
Если при сравнении вариантов существенно изменяются величины других затрат, например, расходы на специальную технологическую оснастку и режущий инструмент, то эти затраты также учитываются при расчете технологической себестоимости и экономического эффекта.
Рациональный вариант механической обработки можно выбрать на основании расчета технологической себестоимости базового и предлагаемого вариантов. Результаты технико-экономического сравнения выполняются в виде таблицы, представляющей собой структуру затрат на обработку заготовок по конкурирующим вариантам технологических процессов механической обработки заготовки.
Методика расчетов технологической себестоимости вариантов подробно излагается в литературе .
Литература
Список использованных, при выполнении курсового проекта источников, приводится в алфавитном порядке согласно библиографического описания документа по ГОСТ 7.1-2003 .
В тексте расчетно-пояснительной записки ссылки на литературные источники следует давать в виде квадратных скобок с цифрой внутри, соответствующей номеру этого источника в списке литературы. При необходимости указываются номера карт, таблиц, страниц и т. п. по данному источнику. Список литературы приводится в конце пояснительной записки перед приложениями.
Требования к графической части проекта
Рабочие чертежи детали и заготовки, в зависимости от размеров и сложности, выполняются на листах формата А1-А4 в строгом соответствии с требованиями ЕСКД с помощью вычислительной техники с использованием графических редакторов (Компас, Автокад, Ти Флекс и др.). В случае использования заготовки простой конфигурации (например, прокат), допускается выполнять совмещенный чертеж детали и заготовки.
Лист операционных эскизов выполняется форматом А1, на который выносятся эскизы выполнения операций, согласованные с руководителем курсового проекта. Все операционные эскизы выполняются в произвольном масштабе, но с соблюдением пропорций. При этом обрабатываемая заготовка изображается в одном или нескольких видах, главным из которых является вид, соответствующий положению заготовки на станке перед рабочим. На всех видах заготовки наносятся условные изображения установочно-зажимных элементов приспособления, согласно требованиям ЕСКД. Все обрабатываемые на рассматриваемой операции поверхности изображаются в цвете, либо линиями двойной толщины (2S) с указанием согласно ГОСТ 2.309-73 параметрами шероховатости. Все получаемые размеры должны быть проставлены с допускаемыми отклонениями. На операциях, выполняемых с использованием оборудования с ЧПУ или станков-автоматов (полуавтоматов) изображается соответствующая наладка оборудования. Каждый операционный эскиз сопровождается таблицей, в которой указывается используемый режущий инструмент с обозначением по соответствующему стандарту, режимы обработки и нормы времени. В правом нижнем углу заполняется общий штамп. При выполнении графической части курсового проекта рекомендуется использовать стандарты ЕСКД, ЕСТД, а также .
Литература
1. Аршинов металлов и режущий инструмент / , .- М.: Машиностроение, 1975.
2. Балабанов справочник технолога-машиностроителя. Т.1-2 / .- М.: Машиностроение, 19с.
3. К анализу технических условий: учеб. пособие / , . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.
4. Васин программирования обработки на станках с ЧПУ: учеб. пособие / , . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 19с.
5. Васин оформления технологической и конструкторской документации: учеб. пособие / , . Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.
6. Васин технологический: учеб. пособие / .-Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.
7. Васин подготовка при обработке деталей на станках с числовым программным управлением: учеб. пособие / , .- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 20с.
8. Великанов режимы резания металлов / , .- Л.: Машиностроение, 1972.
9. Гжиров обработки на станках с ЧПУ: Справочник / , .- Л.: Машиностроение, 19с.
10. Горбацевич проектирование по технологии машиностроения / , .- Минск: Высшая школа, 20с.
11. ГОСТ (СТ СЭВ 302-76) Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками. М.: Изд-во стандартов. 1983.
12. ГОСТ 2424-83. Круги шлифовальные. Технические условия. М.: Изд-во стандартов. 1989.
13. ГОСТ. Отверстия центровые. М.: Изд-во стандартов. 1977.
14. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000.
15. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе . Структура и правила оформления. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.
16. ГОСТ 8742-75. Центры станочные вращающиеся. Типы и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1993.
17. ГОСТ. Центры упорные с конусностью 1:10 и 1:7. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1986.
18. ГОСТ. Центры упорные с отжимной гайкой и конусностью 1:10 и 1:7. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1986.
19. ГОСТ 2575-79. Центры упорные с отжимной гайкой. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1979.
20. ГОСТ 2576-79. Полуцентры упорные. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1979.
21. ГОСТ. Центры упорные. Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов. 1979.
22. ГОСТ 1321-79. Центры и полуцентры упорные. Технические требования. М.: Изд-во стандартов. 1979.
23. ГОСТ. Скобы с отсчетным устройством. Типы. Основные параметры. Технические требования. М.: Изд-во стандартов. 1976.
24. ГОСТ. Калибры пазовые для размеров до 3 мм. М.: Изд-во стандартов. 1982.
28. ГОСТ. Калибры пазовые для размеров свыше 3 до 18 мм. М.: Изд-во стандартов. 1982.
25. ГОСТ. Пробки резьбовые со вставками двусторонние диаметром от 2 до 50 мм. Конструкция и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1992.
26. ГОСТ. Кольца резьбовые с полным профилем резьбы диаметром от 1 до 100 мм. Конструкция и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1992.
27. ГОСТ. Кольца резьбовые с укороченным профилем резьбы диаметром от 2 до 100 мм. Конструкция и основные размеры. М.: Изд-во стандартов. 1992.
28. ГОСТ 3.1120-83. Общие правила отражения и оформления требований безопасности труда в технологической документации. М.:ИПК Изд-во ст-в. 2001.
29. ГОСТ. Базирование и базы в машиностроении. М.: Изд-во ст-в. 1976.
30. ГОСТ 19372. Фрезы концевые твердосплавные. М.: Изд-во стандартов, 1973.
31. ГОСТ. Калибры-скобы составные для диаметров от 1 до 6 мм. Размеры. М.: Изд-во стандартов, 1993.
32. ГОСТ. Калибры-скобы листовые для диаметров от 3 до 260 мм. Размеры. М.: Изд-во стандартов, 1995
33. ГОСТ. Калибры скобы штампованные для диаметров свыше 10 до 180 мм. Размеры. Минск: Изд-во стандартов, 1995.
34. ГОСТ. Зенковки конические. Технические условия. М.: Изд-во ст-в. 1981.
35. Добрыднев проектирование по предмету «Технология машиностроения»: Учеб. пособие для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием».- М.: Машиностроение, 1985.-184с., ил.
36. Защитные покрытия изделий: Справочник конструктора / Л.: Машиностроение, 1969.-216 с.
37. Каменичный справочник технолога-термиста. Москва-Киев:196с.
38. Классификатор технологических переходов машиностроения и приборостроенияМ .: Изд-во стандартов, 1991.
39. Лакокрасочные покрытия в машиностроении: Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп./ Под ред. канд. техн. наук. М.: Машиностроение, 197с.
40. Лахтин -термическая обработка металлов : учеб. пособие для втузов по спец. «Металловедение, оборудование и технология термической обработки металлов» / , .– М.: Металлургия, 198с
41. Маталин машиностроения / .- Л.: Машиностроение, 19с.
42. Металлорежущие станки. . Номенклатурный каталог. Часть 1. Универсальные станки. Часть 2. Специальные и специализированные станки. М.: ВНИИТЭМР. 1992.
43. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: Экономика, 1977.
44. Методика отработки конструкций на технологичность и оценка уровня технологичности изделий машиностроения и приборостроения. Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР, 1973. 15с.
45. Панов металлов резанием: справочник технолога / , и др.; Под общ. ред. . – М.: Машиностроение. 198с.
46.Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на шлифовальных станках. Серийное производство. М.: Машиностроение, 19с.
47. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. М.: Машиностроение, 19с.
48. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для нормирования станочных работ. Серийное производство. М.: Машиностроение, 19с.
49. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 2. Нормативы режимов резания. М.: Экономика, 19с.
50. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. М.: Машиностроение, 19с.
51. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 1. Нормативы времени. М.: Экономика, 19с.
52. Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени для технического нормирования работ на протяжных станках. М.: Машиностроение, 19с.
53. ОК 016-94. Общероссийский классификатор профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов . М.: ИПК Изд-во стандартов. 1995.
54. Расчеты экономической эффективности новой техники: справочник / Под ред. . Л.: Машиностроение, 19с.
55. Режимы резания металлов: справочник. Под. ред. . М.: Машиностроение, 1972.
56. Самошин обработка / .- М.: Машгиз, 1962.-156 с.
57. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах / Под редакцией, . М.: Машиностроение, 1986.
58. Сточик покрытия в машиностроении / .- М.: Машгиз, 1963.-288 с.
59. Технологичность конструкции изделий: Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов / Сост. , . Саратов: СГТУ, 20с.
60. Технологичность конструкции изделия: справочник / Под ред. . М.: Машиностроение. 19с.
61. Технико-экономическое сравнение вариантов операций технологического процесса механической обработки: Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов/ Сост. , . Саратов: СПИ, 19с.
62. Технология машиностроения: Методические указания для выполнения курсового проекта / Сост. , . Саратов: СГТУ, 20с.
63. Косилова обработки, заготовки и припуски в машиностроении: справочник технолога / , .- М.: Машиностроение, 19с.
64. Справочник технолога-приборостроителя в 2-х т. т. Под ред. . М.: Машиностроение. 1980.
65. , Леонтьев, производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов / , .- М.: Машиностроение. 19с.
66. Опытно-статистический метод определения припусков на механическую обработку: методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов / Сарат. политехн. ин-т; сост. , .- Саратов: СПИ, 19с.
67. Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении: учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов / , ; под ред. .- М.: Высш. шк., 20с.
68. Расчетно-аналитический метод определения припусков на механическую обработку: методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов / Сарат. политехн. ин-т; сост. , .- Саратов, 19с.
000001 – чертеж детали – исходные данные проекта;
000003 – чертеж заготовки;
200000 – лист операционных эскизов;
Буквенное обозначение кода документа
КЭ – листы операционных эскизов
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Методические указания для выполнения курсового проекта
студентами специальности 120200
«Металлообрабатывающие станки и комплексы»
Составили: ВАСИН Алексей Николаевич
НАЗАРЬЕВА Виктория Алексеевна
Рецензент
Рассмотрим основы машиностроения с точки зрения обрабатывающей промышленности. Машиностроение занимает ведущее место среди всех других отраслей мировой промышленности, как по занятости населения, так и по стоимости изделий.
Степень развития этой отрасли показывает уровень научно-технического развития и обороноспособности той или иной страны, а также влияет на развитие остальных хозяйственных отраслей.
На сегодняшний день машиностроение включает в себя целый комплекс различных отраслей и производств.
Основы машиностроения подразделяются по техническим и экономическим особенностям производства на трудоемкое, наукоемкое и металлоемкое машиностроение.
А они, в свою очередь, делятся на тяжелое, среднее, точное машиностроение, и производство металлоизделий и заготовок.
К тяжелому относится подъемно-транспортное, железнодорожное машиностроение, ракетно-космическая отрасль, авиационная промышленность, судостроение и энергомашиностроение. А также производство оборудования для химического, сельскохозяйственного, лесопромышленного, нефтегазового и строительного машиностроения.
Среднее включает в себя производство автомобилей, станков, тракторов, инструментальную промышленность и производство оборудования для легкой промышленности. А также робототехнику и производство бытовых приборов и машин.
К точному машиностроению относятся приборостроение, электротехническая промышленность, а также электронное и радиотехническое машиностроение.
Производство металлоизделий подразумевает выпуск гвоздей, крепежей, канатов, проволоки и другой мелкой продукции.
Изучение основ машиностроения невозможно представить без рассмотрения технологии. Ведь создание продукции промышленной отрасли в первую очередь подразумевает разработку технологического процесса. Человек при изготовлении любого изделия ставит перед собой цель сократить количество труда и соблюсти качество.
Для этого необходимо пройти следующие этапы:
1. Разработка проекта, в результате которого появляются чертежи изделия.
2. Изготовление, которое является главной задачей технологии машиностроения.
Технология изучает и применяет различные способы обработки металла, для получения заготовок, создания машин и других изделий машиностроения. История возникновения технологии машиностроения как науки, условно делится на 4 периода:
1. Период накопления зарубежных знаний и опыта в области металлообработки и производства машин.
2. Период обобщения накопленного опыта, его систематизация, и первые попытки разработать общенаучные принципы осуществления технологического процесса.
3. Период интенсивного развития технологии машиностроения, формирования научных основ, публикации работ с описанием технических процессов обработки металлов и изготовления деталей с указанием применяемых инструментов, оборудования и оснастки. В этот период были разработаны методы поточного производства серийного и крупносерийного изготовления машин, деталей, методы обработки металла на высоких скоростях. Стали применять переналаживаемую оснастку и другие технические новшества.
4. Период использования достижений инженерных и фундаментальных наук, применение электронно-вычислительных машин, автоматизация процесса обработки путем программирования станков с ЧПУ. Стали использовать робототехнику, автоматизировать производство с помощью межоперационного транспортирования деталей, осуществлять контроль качества деталей.
Как мы видим, технический прогресс в машиностроительной отрасли развивается стремительно и постоянно. Поэтому осваивать должны не только инженеры и технологи, но и люди, имеющие или собирающиеся открыть свое производство. И не важно, будет это малый бизнес или крупная международная компания, знание основ машиностроения, в современном технологическом и индустриальном мире, необходимо для успеха предприятия.
Ивановский государственный энергетический университет
Кафедра технологии автоматизированного машиностроения
Конспект лекций:
Основы технологии машиностроения»
ВВЕДЕНИЕ
Цель дисциплины – изучение закономерностей, действующих в процессе
изготовления машин.
Задачи изучения дисциплины . В результате изучения дисциплины необходимо
основные термины и определения;
связи в машине и производственном процессе ее изготовления;
теорию базирования;
теорию размерных цепей;
пути реализации размерных связей в машине в процессе ее сборки;
пути формирования требуемых свойств материала и размерных связей детали в процессе ее изготовления;
временные связи в производственном процессе;
основы разработки технологического процесса механической обработки детали машины.
1. Основные положения и понятия в технологии машиностроения
В природе существует ничтожно малое количество предметов, которые может использовать человек непосредственно без преобразования. Поэтому человеку приходиться приспосабливать предметы природы для удовлетворения своих потребностей.
Современный человек стремиться преобразования предметов природы выполнять с помощью машин.
Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при изготовлении освоенной продукции. Эти потребности могут быть удовлетворены с помощью новых технологических процессов и новых машин. Таким образом, стимулом к созданию новой машины всегда являетсяновый технологический процесс.
Машина полезна лишь, если она обладает требуемым качеством и, т.о., способна удовлетворять потребность людей.
Ресурсы труда в жизни человеческого общества представляют собой наивысшую ценность.
Создавая машину, человек ставит перед собой две задачи:
1. создать машину качественной
2. затратить меньшее количество труда при создании машины
Замысел новой машины возникает при разработке технологического процесса изготовления продукции, в производстве которой возникла потребность. Этот замысел выражается в формулировке служебного назначения, которая является исходным документом для проектируемой машины.
Процесс создания машины состоит из двух этапов:
1. проектирование
2. изготовление
В результате проектирования появляются чертежи машины. В результате изготовления с помощью производственного процесса появляется машина.
Второй этап и составляет основную задачу технологии машиностроения. Создание машины можно представить в виде схемы (рис.1.1). Изготовление машины связано с использованием различных способов обработки металлов.
История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что:
в X в. Русские ремесленники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов обихода и т.п.;
в XII в. Русские оружейники применяли сверлильные и токарные устройства с ручным приводом и вращательным движением инструмента или заготовки;
в XIV – XVI в.в. использовались токарные и сверлильные устройства с приводом от ветряной мельницы;
в XVI в. в селе Павлове на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность;
А.И.Нартов (1718-1725) создал механический суппорт для токарного станка;
М.В. Сидоров (1714) на тульском оружейном заводе создал
«вододействующие» машины для сверления оружейных стволов;
Яков Батищев построил станок для одновременного сверления 24 ружейных стволов;
М.В.Ломоносов (1711-1765) построил лоботокарные, сферотокарные и шлифовальные станки;
И.И.Ползунов (1728-1764) построил цилиндрорасточные и др. станки для обработки деталей паровых котлов;
И.П.Кулибин (1735-1818) построил станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов;
в конце XIX и начале XX в.в. на некоторых предприятиях начали указывать на рабочих чертежах допуски на изготовление деталей.
Рис. 1.1. Создание машины
Зарождение технологии машиностроения, как отрасли науки связывают появлением трудов, содержащих описание опыта производство процесса.
Впервые сформулировал положение о технологии и определил, что «технология – наука о ремеслах и заводах» в 1804 г. Академик В.М.Севергин. А в 1817 г. Впервые был изложен опыт производства профессором Московского университета И.А. Двигубским в книге «Начальные основания технологии или краткое описание работ, на заводах и фабриках производимых».
Дальнейшее описание выполнено Тиме И.А. (1838-1920 г.г.) в первом капитальном труде «Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство в них работ», вышедшим в 1885 г. Позже Гавриленко А.П. (1861-1914г.г.) создал курс «Технология металлов».
Затем появились работы не просто обобщающие опыт, но и выявляющие общие зависимости и закономерности. Соколовский А.П. в 1930-1932 г.г. издал первый труд по технологии машиностроения. В 1933 г. Появился труд Каширина А.И. «Основы проектирования технологических процессов» и «Теория размерных цепей», разработанная Балакшиным Б.С., а в 1935г. – «Технология автотракторостроения», в котором Кован В.М. и Бородачев Н.А. занимались анализом качества и точности производства. Исследованием жесткости, применительно к станкам, в 1936 г. занимался Вотинов К.В. Работы ЗыковаА.А. и Яхина А.Б. положили начало анализу причин возникновения погрешностей при обработке. В 1959 г. Кован В.М. разработал методику расчета припусков. Исследования в области технологии машиностроения продолжили Глейзер Л.А., Корсаков В.С., Колесов И.М., Чарнко Д.В. и др.,
Технология машиностроения как наука (в современном понимании) прошла в своем развитии несколько этапов. Маталин А.А., автор одного из учебников по технологии машиностроения, выделяет четыре этапа.
Первый этап (до1929-1930 г.г.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. Публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.
Второй этап (1930-1941 г.г.) характеризуется обобщением и систематизацией накопленного производственного опыта и началом разработки общих научных принципов построения технологических процессов.
Третий этап (1941-1970 г.г.) отличается интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки.
Четвертый этап – с 1970 г. По настоящее время отличается широким использованием достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения.
Современное представление технологии машиностроения – это отрасль технической науки, которая изучает связи и закономерности в производственных процессах изготовления машин.
Конструкция любой машины – сложная система двух видов сопряженных множеств связей:
1. свойств материалов;
2. размерных.
Для реализации такой системы связей должен быть создан и осуществлен производственный процесс, который представляет собой другую систему сопряженных множеств связей:
1. свойств материалов (нужны для создания аналогичных связей в машине во время производственного процесса);
2. размерных;
3. информационных (для управления производственным процессом);
4. временных и экономических (производственный процесс не может осуществляться вне времени и без затрат живого и овеществленного труда).
Таким образом, создание машины сведены к построению двух систем связей
1. конструкции машины;
2. производственного процесса изготовления.
Рис.1.2. Системы связей в машине
1.1. Понятие о машине и ее служебное назначении
Машинаустройство, предназначенное для действия в нем сил природы сообразно потребностям человека.
В настоящее время понятие «машина» имеет ряд смыслов:
машина - механизм или сочетание механизмов, выполняющих движение для преобразования энергии, материалов или производства – с точки зрения механики;
машина – доменная печь (Менделеев Д.И.);
машина (с появлением ЭВМ) – механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии, выполнения работы или же для сбора, передачи, хранения, обработки и использования информации.
И, наконец, с точки зрения технологии машиностроения: машина является либо объектом, либо средством производства.
Поэтому машина – система, созданная трудом человека, для качественного преобразования исходного продукта в полезную для человека продукцию (рис.1.3).
Исходный продукт процесса – предметы природы, сырье или полуфабрикат.
Сырье – предмет труда, на добычу или производство которого, был затрачен труд.
Полуфабрикат – сырье, которое подвергалось обработке, но не может быть потреблено как готовый продукт.
Продукция – это результат производства в виде сырья, полуфабриката, созданных материальных и культурных благ или выполненных работ производственного характера (табл. 1.1).
Рис. 1.3. Машина – средство производства
Таблица 1.1. Преобразования машинами исходного продукта в продукцию
Исходный продукт | Продукция |
|||
Заготовка | Электроэнергия | |||
Механическая | Автомобиль | Перевезенный груз |
||
Ткань, нить | Механическая | |||
Изображение и звук |
||||
Эл. магнитные волны | Электрическая | Телевизор |
||
Электрическая | Решенная задача |
|||
Энергия сгораемого | Расширения | Двигатель | Механическая |
|
внутреннего |
||||
сгорания |
Каждая машина создается для выполнения определенного процесса, т.е. имеет свое, строго определенное предназначение, иными словами - свое служебное назначение.
Под служебным назначением машины понимают четко сформулированную задачу, для решения которой предназначена машина.
Формулировка служебного назначения машины должна содержать подробные сведения, конкретизирующие общую задачу и уточняющие условия, при которых эта задача может быть решена. Например, автомобиль или обувь:
Сведений только о перевозке грузов недостаточно, чтобы представить нужный автомобиль. Необходимо знать: характер грузов, их массу и объем, условия, расстояние и скорость перевозки, состояние дорог, климат, внешний вид и т.д.
Сведения о защите ног недостаточно, чтобы удовлетворить потребность в обуви. Необходимо знать: размер, климат, время года, состояние дорог, внешний вид и т.д.
Служебное назначение машины описывают не только словесно, но и системой количественных показателей, определяющих ее конкретные функции, условия работы и т.д. Формулировка служебного назначения машины является важнейшим документом в задании на ее проектирование.
1.2. Качество и экономичность машины
Машина (как рассматривали выше) либо средство производства, либо объект производства – продукция. Поэтому машина, являясь одной из разновидностей продукции, обладает качеством и экономичностью.
Под качеством машины понимают совокупность ее свойств, обуславливающих способность выполнять свое служебное назначение. К показателям качества машины относят те, которые характеризуют меру полезности машины, т.е. ее способность
удовлетворять потребности людей в соответствии со своим назначением. К ним относятся:
качество продукции производимой машиной;
производительность;
надежность;
долговечность (физическая и моральная);
безопасность работы;
удобство управления;
уровень шума;
КПД;
степень механизации и автоматизации;
техническая эстетичность и т.п.
Проектирование машины, ее изготовление, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт связано с конкретными затратами труда и материалов, энергии, технических средств. Все затраты образуют стоимостное свойство машины
– ее экономичность.
где: - затраты на проектирование;
Затраты на изготовление
Затраты на эксплуатацию;
Затраты на техническое обслуживание;
Затраты на ремонт;
Количество продукции, произведенной машиной за ее срок службы.