Емельянов В.Н. Основы технологии машиностроения - файл n1.doc

приобрести
Емельянов В.Н. Основы технологии машиностроения
скачать (3045 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3045kb.13.09.2012 10:56скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

В.Н. Емельянов




Основы

технологии

машиностроения


Краткий курс

Великий Новгород

2004

Содержание


1.

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ…………

2




1.1. Основные понятия и определения……………………………………

2




1.2. Краткая технологическая характеристика различных типов производства……………………………………………………………..


6

2.

КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЙ…………………………………………………

10

3.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ДЕТЛЕЙ………………………………………………………………….


15




3.1. Виды погрешностей…………………………………………………….

15




3.2. Метод кривых распределения………………………………………...

16




3.3. Законы распределения, имеющие большое практическое значение в машиностроении…………………………………………..

17




3.4. Правила суммирования погрешностей………………………………

19




3.5. Практическое применение законов распределения……………….

19




3.6. Точечные диаграммы……………………………………………………

20

4.

РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ…………………………………………………….

24




4.1. Основные понятия и определения. Правила построения

размерных цепей…………………………………………………………

24




4.2. Расчёт номинальных размеров размерной цепи…………………..

27




4.3. Метод полной взаимозаменяемости………………………………..

28




4.4. Метод неполной взаимозаменяемости……………………………..

30




4.5. Метод групповой взаимозаменяемости…………………………….

32




4.6. Метод пригонки………………………………………………………….

34




4.7. Метод регулирования…………………………………………………..

40




4.8. Сравнительная характеристика различных методов

решения размерных цепей……………………………………………..

42

5.

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ДЕТАЛИ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ…………………….

48




5.1. Точность детали и погрешности обработки……………………...

48




5.2. Структура производственных погрешностей……………………

49




5.3. Базирование деталей……………………………………………………

50







5.3.1. Основы базирования………………………………………….

50







5.3.2. Классификация баз……………………………………………

51







5.3.3. Теоретические схемы базирования………………………..

52







5.3.4. Погрешности базирования………………………………….

53







5.3.5. Принцип совмещения баз…………………………………….

56







5.3.6. Определенность базирования. Смена баз………………..

57







5.3.7. Три метода получения и измерения размеров деталей…………………………………………………………

58







5.3.8. Уменьшение погрешностей установки за счет базирования…………………………………………………………

60







5.3.9. Основы выбора технологических баз……………………..

61







5.3.10. Искусственные технологические базы……………………

62




5.4. Погрешности закрепления…………………………………………….

63




5.5. Погрешности положения…………………………………………….

64




5.6. Погрешности статической настройки…………………………….

64




5.7. погрешности динамической настройки……………………………

65







5.7.1. Жесткость системы СПИД……………………………….

65







5.7.2. Вибрации системы СПИД…………………………………..

69







5.7.3. Тепловые деформации системы СПИД………………….

69







5.7.4. Размерный износ инструмента……………………………

70




5.8. Погрешности, возникающие вследствие неточности, износа и деформации станков……………………………………………………

71




5.9. Технологические (остаточные напряжения)……………………..

72




5.10. Влияние человека на качество продукции………………………….

73

6.

РАСЧЕТЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ….

88




6.1. Расчет суммарной погрешности механической обработки…..

88




6.2. Анализ точности механической обработки………………………

89

7.

НАСТРОЙКА И ПОДНАСТРОЙКА СИСТЕМЫ СПИД…………….

94




7.1. Настройка системы СПИД…………………………………………..

94




7.2. Поднастройка системы СПИД………………………………………

96

8.

ЭКОНОМИЧНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ………..

101




8.1. Себестоимость машины………………………………………………

101




8.2. Структура нормы времени……………………………………………

101




8.3. Основы технического нормирования………………………………..

103




8.4. Определение экономической эффективности

механообработки……………………………………………………….

104







8.4.1. Графо-аналитический метод………………………………

105







8.4.2. Расчетно-аналитический метод………………………….

106




8.5. Оценка экономической эффективности по приведенным

затратам………………………………………………………………….

107

9.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И СНИЖЕНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЙ……………

111




9.1. Увеличение программы выпуска……………………………………...

111




9.2. Сокращение расходов на материалы………………………………..

111




9.3. Отработка конструкции изделия на технологичность…………

112




9.4. Сокращение затрат времени на выполнение операций…………

113







9.4.1 Сокращение подготовительно-заключительного

времени………………………………………………………….

113







9.4.2. Сокращение основного технологического времени…….

114







9.4.3. Сокращение вспомогательного времени……………........

115




9.5. Типизация технологических процессов………………………………

115




9.6. Групповая технология………………………………………………….

116




9.7. Автоматизация производства……………………………………….

118










10.

Основы разработки технологического процесса

изготовления машины………………………………………….

127




10.1. Очередность разработки технологического процесса

изготовления машины…………………………………………………..

127




10.2 . Разработка технологических процессов изготовления

деталей……………………………………………………………………

128

11.

Приложения……………………………………………….

132-143

12.

Литература………………………………………………………

144


1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
1.1. Основные понятия и определения
Технология машиностроения (ТМ) - наука об изготовлении машин требуемого качества, в установленном количестве, в заданные сроки, с наименьшей себестоимостью и с максимальной производительностью.

Производственный процесс - совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

В состав производственного процесса включаются все действия по изготовлению и сборке продукции, контролю ее качества, хранению и перемещению на всех стадиях изготовления, организации снабжения и обслуживания рабочих мест и участков, управления всеми звеньями производства, а также все работы по технической подготовке производства.

Техническая подготовка производства включает в себя следующие этапы:

1. Конструкторская подготовка производства - разработка конструкции изделия и создание чертежей общей сборки изделия, сборочных единиц и отдельных деталей с оформлением соответствующих спецификаций и других видов конструкторской документации.

2. Технологическая подготовка производства (ТПП) – обеспечение технологичности конструкции изделия, разработка технологических процессов общей и узловой сборки, а также технологических процессов изготовления деталей, проектирование и изготовление средств технологического оснащения, управление процессом ТПП.

3. Календарное планирование производственного процесса изготовления изделия.

В условиях мелкосерийного производства трудоемкость технологической подготовки составляет 30-40% от общей трудоемкости технической подготовки производства, при серийном – 40-50% и при массовом производстве - 50-60%.

Отметим, что в крупносерийном и массовом производстве технологическая подготовка производится более тщательно, чем в серийном (увеличивается по общему объему, подробнее разрабатывается документация).

Технологический процесс - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и/или определению состояния предмета труда. Работа по созданию технологических процессов в общем случае включает в себя:

  1. анализ исходных данных для разработки технологического процесса;

  2. выбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск аналога единичного процесса;

  3. выбор исходной заготовки и методов ее изготовления;

  4. выбор технологических баз;

  5. составление технологического маршрута обработки;

  6. разработку технологических операций, разработку или уточнение последовательности переходов в операции;

  7. выбор средств технологического оснащения (СТО) операции;

  8. определение потребности СТО, заказ новых СТО, в том числе средств контроля и испытаний;

  9. выбор средств механизации и автоматизации элементов технологического процесса и внутрицеховых средств транспортирования;

  10. назначение и расчет режимов обработки, нормирование технологического процесса;

  11. определение требований техники безопасности;

  12. расчет экономической эффективности технологического процесса;

  13. оформление технологических процессов.

Приведенное выше общее определение технологического процесса можно уточнить применительно к условиям машиностроительного производства: технологический процесс* - это часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение формы, размеров, шероховатости, внешнего вида и/или внутренних свойств заготовки и их контроль.

Технологические процессы могут разрабатываться по отдельным видам их выполнения (процессы механической обработки, сборки, литья, термической обработки, покрытий и т. п.), но достаточно часто встречаются комплексные технологические процессы, включающие в себя различные виды (механическая обработка + термическая обработка, механическая обработка + покрытие и т.п.).

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (ГОСТ 3.1109-82). Применительно к условиям механосборочного производства стандартизированное определение операции можно представить в следующем виде: технологическая операция* - это часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими.

Условие непрерывности означает, что обработка заготовки на данном станке не должна прерываться обработкой другой заготовки. Например, требуется отработать партию (20 шт.) ступенчатых валиков. 1-й вариант: первый валик обтачивают с одной стороны, переворачивают и обтачивают с другой стороны. Затем таким же образом обрабатывают второй валик и т.д. Имеем одну технологическую операцию. 2-й вариант: все валики последовательно обтачивают с одной стороны, затем – с другой. Имеем две технологические операции, так как обработка первого валика была прервана обработкой второго и т.д.

В условиях автоматизированного производства под операцией понимается законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на автоматической линии, которая состоит из нескольких станков, связанных автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами.

В условиях гибкого автоматизированного производства непрерывность выполнения операции может нарушаться направлением обрабатываемых заготовок на промежуточный склад после обработки на разных технологических модулях.

Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. На основе операций определяется трудоемкость изготовления изделий, и устанавливаются нормы времени и расценки; рассчитывается требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов; определяется себестоимость обработки; производится календарное планирование производства и осуществляется контроль качества и сроков выполнения работ.

Кроме технологических операций в состав технологического процесса включаются вспомогательные операции (транспортные, контрольные, маркировочные, по удалению стружки и т. п.), не изменяющие формы, размеров, внешнего вида или свойств заготовки, но необходимые для осуществления технологических операций.

Установ - часть технологической операции, которая выполняется при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Технологический переход представляет собой законченную часть технологической операции, выполняемую над одной или несколькими поверхностями заготовки, одним или несколькими одновременно работающими инструментами без изменения или при автоматическом изменении режима работы станка.

Таким образом одним технологическим переходом является не только часть операции, относящаяся к обработке одной простой поверхности или фасонной поверхности простым или фасонным инструментом, но и одновременная обработка нескольких поверхностей комплектом режущих инструментов (набором фрез, многорезцовая обработка), а также обработка криволинейных поверхностей простым инструментом, движущимся по контуру или заданной программе (фрезерование кулачков, обточка ступенчатого валика на токарном гидрокопировальном полуавтомате).

Элементарный переход - часть технологического перехода, выполняемая одним инструментом, над одним участком поверхности обрабатываемой заготовки за один рабочий ход без изменения режима работы станка.

Понятие элементарного перехода удобно при проектировании технологической операции и расчете основного времени обработки заготовок на станках с ЧПУ, когда внутри технологического перехода производятся изменения режимов работы станка.

Вспомогательный переход* - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и/или оборудования, которая не сопровождается изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей заготовки, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примеры вспомогательных переходов: установка заготовки, смена инструмента и т. д.

Вспомогательный ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождающегося изменением формы, размеров и/или других показателей качества заготовки, но необходимого для подготовки рабочего хода.

Рабочий ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождающегося изменением формы, размеров и/или других показателей качества заготовки.

Прием - это законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.

Норма времени - регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Такт выпуска tт - интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или деталей определенного наименования:

,

где Fд - действительный фонд рабочего времени оборудования в год (квартал), час;

П - программа выпуска изделий в год (квартал), шт.
1.2. Краткая технологическая характеристика различных типов производства
Одним из основных принципов построения технологических процессов является принцип совмещения технических, экономических и организационных задач, решаемых в данных производственных условиях.

Наименьшие затраты при максимальной производительности и обеспечении всех требований к качеству изделий могут быть достигнуты в случае построения технологического процесса в полном соответствии с типом данного производства.

В зависимости от широты номенклатуры и объема выпуска изделия, современное производство подразделяется на различные типы: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий (Объем выпуска - количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых предприятием в течение планируемого интервала времени).

На предприятиях единичного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок (т. е. количество заготовок, поступающих на рабочее место для выполнения технологической операции) исчисляется штуками и десятками штук; на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции, повторяющиеся нерегулярно или не повторяющиеся совсем; используется универсальное точное оборудование, которое расставляется в цехах по технологическим группам (токарный, фрезерный, сверлильный, зуборезный и т. п. участки); специальные приспособления и инструменты как правило не применяются (они создаются только в случаях невозможности выполнения операции без специальной технологической оснастки); исходные заготовки - простейшие (литье в землю, горячий прокат, поковки) с малой точностью и большими припусками; требуемая точность достигается методом пробных ходов и промеров с использованием разметки; взаимозаменяемость деталей и узлов во многих случаях отсутствует; широко применяется пригонка по месту; квалификация рабочих очень высокая, так как от нее в значительной мере зависит качество продукции; технологическая документация сокращенная и упрощенная; применяется опытно-статистическое нормирование труда.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени.

Коэффициент закрепления операций Кз.о. (отношение всех различных технологических операций, выполняемых в течение месяца, к числу рабочих мест) для массового производства равен единице, т. е. за каждым рабочим местом закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции. При этом используется специальное высокопроизводительное оборудование, которое расставляется по поточному принципу (т. е. по ходу технологического процесса) и во многих случаях связывается транспортирующими устройствами и конвейерами с постами промежуточного автоматического контроля, а также промежуточными складами - накопителями заготовок, снабженными автоматическими перегружателями (роботами-манипуляторами); последние обеспечивают смену заготовок на отдельных рабочих местах и пунктах контроля. Используются высокопроизводительные одно- и многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, специальные станки, поточные, автоматизированные и автоматические линии. Используется высокопроизводительная технологическая оснастка, а также прогрессивные способы получения точных исходных заготовок, точное литье, горячая объемная штамповка и прессовка, калибровка и чеканка и т. п..

Требуемая точность достигается методами автоматического получения размеров на настроенных станках при обеспечении взаимозаменяемости обрабатываемых заготовок и собираемых узлов. Только в отдельных случаях применяется селективная сборка, обеспечивающая групповую взаимозаменяемость.

Средняя квалификация рабочих в современном массовом производстве ниже, чем в единичном. На настроенных станках и автоматах работают рабочие-операторы сравнительно низкой квалификации. Одновременно в цехах работают высококвалифицированные наладчики станков, специалисты по электронной технике и пневмогидроавтоматике.

Технологическая документация массового производства разрабатывается самым детальным образом, технические нормы тщательно рассчитываются и подвергаются экспериментальной проверке.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска.

Производственная партия - группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.

В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

(Объем серии - это общее количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых по неизменяемой конструкторской документации.)

Коэффициент закрепления операций составляет: для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно; для среднесерийного - свыше 10 до 20 включительно; для крупносерийного - свыше 1 до 10 включительно.

Серийное производство является основным типом современного машиностроительного производства, предприятиями этого типа выпускается в настоящее время 75-80% всей продукции машиностроения страны. По всем технологическим и производственным характеристикам серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.

Объем выпуска предприятий серийного типа колеблется от десятков и сотен до тысяч регулярно повторяющихся изделий. Используется универсальное и специализированное, а также частично специальное оборудование. Широко используются станки с ЧПУ и обрабатывающие центры. Применяются гибкие автоматизированные системы станков с ЧПУ, связанных транспортирующими устройствами и управляемых от ЭВМ. Оборудование расставляется по технологическим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха по предметно-замкнутым участкам. Однако одновременно используются групповые поточные линии и переменно-поточные автоматические линии. Технологическая оснастка в основном универсальная, однако, во многих случаях (особенно в крупносерийном производстве) создается высокопроизводительная специальная оснастка; при этом целесообразность ее создания должна быть предварительно обоснована технико-экономическим расчетом. Большое распространение имеет универсально-сборная, переналаживаемая технологическая оснастка, позволяющая существенно повысить коэффициент оснащенности серийного производства. В качестве исходных заготовок используется горячий и холодный прокат, различные виды литья, ковки, штамповки, прессовки, целесообразность применения которых также обосновывается технико-экономическими расчетами. Требуемая точность достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных ходов и промеров с частичным применением разметки.

Средняя квалификация рабочих выше, чем в массовом производстве, но ниже, чем в единичном. Наряду с рабочими высокой квалификации, работающими на сложных универсальных станках, и наладчиками используются рабочие-операторы, работающие на настроенных станках.

В зависимости от объема выпуска и особенностей изделий обеспечивается полная, неполная или групповая взаимозаменяемость сборочных единиц. Однако в ряде случаев на сборке применяется метод пригонки.

Технологическая документация и техническое нормирование подробно разрабатываются для наиболее сложных и ответственных заготовок при одновременном применении упрощенной документации и опытно-статистического нормирования для простейших заготовок.

В зависимости от размеров партий выпускаемых изделий характер технологических процессов серийного производства может изменяться в широких пределах, приближаясь к процессам массового (в крупносерийном) или единичного (в мелкосерийном) типа производства. Правильное определение характера проектируемого технологического процесса является сложной задачей, требующей от технолога понимания реальной производственной обстановки, ближайших перспектив развития предприятия и умения проводить серьезные технико-экономические расчеты и анализы.

На одном и том же заводе, а нередко и в цехе встречаются зачастую все типы производства. Поэтому отнесение производства целого завода или цеха к одному из рассмотренных типов является условным, обычно оно производится по преобладающему в цехе виду производства.

Границы перехода производства отдельных изделий в зависимости от изменения масштаба их выпуска из одного типа производства в другой также условны и зависят от веса изделий и других факторов. Например, при массовом выпуске сборка изделий ведется непрерывно, однако изготовление деталей в заготовительных и обрабатывающих цехах может производиться и партиями.

В зависимости от способа организации производства различают поточное и непоточное производство.

Поточным называют производство, при котором операции обработки или сборки закреплены за определенным оборудованием или рабочим местом, которые расположены в порядке выполнения технологического процесса. Обрабатываемая деталь или собираемое изделие передается с одной операции на следующую сразу же после выполнения предшествующей, как правило, с помощью специальных транспортных устройств. Время каждой операции равно или кратно такту. Поточное производство является наиболее прогрессивным видом производства, так как способствует повышению производительности труда и снижению себестоимости.

Непоточным называют производство, при котором изготовление деталей или сборка ведется партиями на каждой операции. В перерывах между операциями механической обработки заготовки хранятся на складе. Оборудование расставляется группами по видам (например, участок токарных станков, участок зубообрабатывающих станков и т. п.) без определенной связи с последовательностью техпроцесса. Таким образом, деталь или собираемое изделие находятся в процессе их производства в движении с перерывами различной продолжительности, процесс осуществляется с меняющейся величиной такта.

Очевидно, что поточное производство легче всего организовать в массовом производстве, которое в этом случае называют массово-поточным. При значительных величинах партий поточным может быть организовано и единичное производство, особенностью такого вида производства является его периодичность во времени в связи с периодичностью запуска партий, поэтому его называют переменно-поточным.
2. КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЙ
Качество продукции (ГОСТ 15467-79) – это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Изделие состоит из сборочных единиц (узлов, подузлов и т.п.), они – из деталей, детали – из комбинаций различных поверхностей. Поэтому уместно говорить как о качестве изделия в целом, так и качестве отдельных его элементов. Особо большое значение имеет качество исполнительных поверхностей, с помощью которых изделие выполняет свое служебное назначение (совокупность функций, которые изделие должно выполнять).

Качество каждого изделия определяется не каким-либо одним показателем, а их совокупностью. Например, качество автомобиля определяется его грузоподъемностью, вместимостью, маневренностью, экономичностью, технологичностью и т.д. Качество какой-либо поверхности – шероховатостью, волнистостью, отклонением формы, твёрдостью, износостойкостью и т.п.

Показатели качества изделий машиностроения можно разделить на три группы:
А. Геометрические показатели качества
Для деталей и отдельных поверхностей обычно нормируют следующие показатели:

  1. Погрешности размеров - 1

  2. Отклонения расположения поверхностей (от перпендикулярности, от параллельности, от соосности и т.д.) - 2

  3. Отклонения формы (от плоскостности, круглости, цилиндричности и т.д.) - 3

  4. Волнистость – периодические неровности поверхности с шагом от 1 до 10 мм. - 4

  5. Шероховатость - 5

В некоторых нетиповых ситуациях указывают и другие показатели. Например, указывают характер микронеровностей: требуют обеспечить не островершинные неровности (какие обычно получают при обработке резанием), а неровности с большим радиусом закругления вершин (получают с помощью накатывания), или неровности с плоской вершиной (при суперфинишировании).

При назначении допусков на эти показатели должно соблюдаться условие:

Т1 2345
Измерять погрешности следует в обратной последовательности:


Для изделия в целом добавляют отклонения взаимных перемещений деталей и узлов:

  1. отклонения траекторий движения от геометрического прототипа;

  2. отклонения законов движения от заданных.



  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


В.Н. Емельянов
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации