Основные направления развития машиностроения

Характеризуется следующими факторами:

1. Создание новых машин и оборудования, предназначенных для принципиально новых и совершенствования существующих технологических процессов.

2. Создание комплексной автоматизации на основе микропроцессорной техники, разработке ГПС и широком применении высокоэффективных систем машин, для всех стадий производственного цикла – от поступления сырья до отгрузки готовой продукциии.

3. Увеличение единичной мощности машин и систем, что обеспечивает повышение скорости осуществления технологических процессов.

4. Внедрение безотходных технологий.

5. Переход к принципиально новым технологическим процессам и видам оборудования повышенной производительности.

6. Самое широкое применение информационных технологий на основе знаний фундаментальных, технических и специальных дисциплин при проектировании конструкций машин, инструментов, средств технологического оснащения и разработке прогрессивных технологических процессов

Машина полезна лишь, если она обладает требуемым качеством и способна удовлетворять потребность людей.

При создании машины ставится две задачи:

1. создать машину качественной;

2. затратить наименьшее количество труда и других ресурсов при ее создании и изготовлении.

Процесс создания машины состоит из трех основных этапов:

1. проектирование машины

2. разработка технологических процессов (ТП) изготовления машины

3. изготовление

В результате проектирования создаются чертежи машины.

Проектирование ТП содержит комплекс проектных работ по выбору методов обработки, обеспечению технологичности изделия, выбору средств технологического оснащения, режущего и контрольно-измерительного инструмента, расчеты режимов и норм времени, расчету технологической себестоимости.

В процессе изготовления появляется машина.

Все три этапа создания машины должны базироваться на творческом подходе и оптимизационных методах решения задач.

Создание машины можно представить в виде схемы (рис.1.1). Изготовление машины связано с использованием различных способов обработки металлов.

Рис. 1..1. Создание машины

Краткая история возникновения металлообработки в России

; 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.

Зарождение технологии машиностроения, как отрасли науки связывают с появлением трудов, содержащих описание опыта производство процесса.

Впервые положение о технологии сформулировал и определил академик В.М.Севергин в 1804 г. А в 1817 г.: «технология – наука о ремеслах и заводах». 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. Можно выделить четыре этапа.

Первый этап (до1929-1930г.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 (1930-1941г.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.

3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Конфуций учил давать вещам правильные имена. В этом залог будущего успеха.

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.

Для превращения предметов природы в полезное изделие служит производственный процесс.

Процесс ( в широком смысле слова) – последовательные изменения какого-либо предмета (явления) или совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенного результата.

Реальный ход процесса, выполняемого машиной, отличается от идеального из-за непрерывно меняющихся условий. Не остаются постоянными во времени качество исходного продукта, количество сообщаемой энергии, изменяется состояние окружающей среды и самой машины, что приводит к нестабильности качества, количества продукции, производимой в единицу времени, и ее стоимости (рис.25.1).

Рис. 2.1. Нарушения намеченного хода процесса

Производственный процесс включает этапы, которые проходит предмет природы на пути превращения в изделие. Например, добытая железная руда, в процессе плавки превращается в металл, затем поступает на машиностроительные заводы и после различного рода обработки (со снятием и без снятия стружки) превращается в детали. Из деталей при помощи сборки и последующей отделки получается готовое изделие.

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

Технологический процесс (ТП) – часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их контроль (т.е. происходит качественное изменение состояния объекта производства – материала заготовки, детали, машины).

Технологические процессы строятся по отдельным методам их выполнения (процессы механической обработки, сборки, литья, штамповки, термообработки, покрытия, окраски и т.д.).

В технологический процесс включают ряд дополнительных действий орудий производства и рабочих: контроль качества, очистка заготовки и изделий, транспортировка и т. д.

Для выполнения технологических процессов должно быть организованно и надлежащим образом оборудовано рабочее место.

Рабочее место – элементарная единица структуры предприятия (часть объема цеха), где размещаются исполнители работы, обслуживаемое или технологическое оборудование, часть конвейера, оснастка и предметы труда (инструмент, приспособления, ПТО, стеллаж для хранения заготовок, деталей или сборочных единиц.

ТП изготовления машины или детали обычно делится на несколько частей.

Технологическая операция (ТО)– законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (ГОСТ 3.1109 – 82).

Примеры: обработка детали и нескольких деталей на станке, штамповка нескольких деталей на прессе, сборка на валик нескольких деталей (зубчатое колесо, втулки, подшипники), шабрение направляющих станины, установка и закрепление двигателя на шасси автомобиля.

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

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

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

Основными технологическими элементами, из которых формируются операции являются переходы.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемой над одной или несколькими поверхностями заготовки, одним или несколькими одновременно работающими без изменения или при автоматическом изменении режимов работы станка.

При этом автоматическое изменение режимов работы станка внутри одного технологического перехода имеет место в период обработки заготовок на станках с программным или адаптивным управлением. В случае использования обычных металлорежущих станков технологические процессы, как правило, осуществляются при неизменных режимах их работы.

Например: проточка одной ступени вала; сверление отверстий; фрезерование поверхности; фрезерование набором фрез нескольких поверхностей (комплектом режущих инструментов); многорезцовая обработка.

Сверление отверстий, зенкерование и развертывание – 3 перехода.

К переходам механической обработки деталей относится и такие законченные элементарные части технологического процесса, как установка и закрепление деталей в приспособлении, ее открепление и снятие (вспомогательные переходы).

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

Длина участков поверхности, обрабатываемой с неизменной подачей, и соответствующее ей основное время обработки определяет величину элементарного перехода.

Переходы могут выполняться путем удаления одного или нескольких слоев металла, снимаемых один за другим, одним и тем же инструментом с каждой новой поверхности, или сочетания поверхностей детали. В этом случае говорят о переходе, выполняемом в один проход или несколько проходов.

Проходом – называется однократное относительное движение режущего инструмента и обрабатываемой детали, в результате которого с поверхности или сочетания поверхностей снимается слой материала (один). Например: шлифование ступени вала в один переход при помощи значительного числа проходов.

Примеры переходов: присоединение шпонки к валу, завертывание гайки при соединении 2-х деталей.

Для термообработки – нагрев детали; закалка ее; очистка.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

Рабочий ход (проход) – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемой изменением формы, размеров,, качества поверхности и свойств заготовки.

Установ – часть технологической операции, выполняемых при неизменном закреплении 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.

Закрепление – приложение сил и пар сил к предмету труда дня обеспечения постоянства его положения, достигнутого при базировании.

Различие между установкой и позицией заключается в том, что при каждой новой установке объект производства меняет свое положение относительно приспособления, стола станка, рабочего места или сборочного стенда. При смене позиции объект производства сохраняет положение относительно приспособления, в котором он установлен и закреплен, и меняет свое положение относительно оборудования, рабочего места или сборочного стенда совместно с приспособлением.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, качества поверхности или свойств заготовки, но необходимого для подготовки рабочего хода.

Прием – законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и соединенных одним целевым назначением.

Наладка – подготовка технологического оборудования и оснастки к выполнению определенной технологической операции. К наладке относятся установка приспособления, переключение скорости или подачи, настройка на заданный размер и т. д.

Подналадка - дополнительная регулировка технологического оборудования и (или) оснастки в процессе работы для восстановления достигнутых при наладке значений парметров.

Настройка станка на размер – придание лезвию инструмента требуемого расположения относительно баз заготовки

Станкоемкость - время, в течение которого фактически занят (фактическая станкоемкость) или должен быть занят (расчетная станкоемкость) станок, несколько станков или других видов оборудования для выполнения отдельных или всех операций по обработке детали или целого изделия. В соответствии с этим различают станкоемкость операции, станкоемкость детали и станкоемкость изделия. Единицей измерения станкоемкости обычно служит станкочас.

Трудоемкость – количество времени, затрачиваемое работающим при нормальной интенсивности труда на выполнение технологического процесса или его части. Единица измерения – человеко-час. Для планирования затрат труда используют:

· норма времени – время, установленное рабочему, соответствующей квалификации на выполнение операции или технологического процесса в нормальных производственных с нормальной интенсивностью труда. Единица измерения – 3ч. 5-го разряда.

· норма выработки (для нормирования малотрудоемких работ) – установленное количество изделий, которое должно быть изготовлено в единицу времени. Единица измерения – 1000шт. в 1ч., 3-го разряда.

Масштаб выпуска характеризует примерное количество машин, деталей или заготовок, выпускаемых или подлежащих выпуску заводом или каким-либо
его цехом в единицу времени (год, квартал, месяц).

Цикл – отрезок календарного времени, определяющий длительность периодически повторяющейся технологической операции от начала до ее конца.

Интенсивность производства одинаковых изделий характеризуется тактом выпуска.

Такт выпуска – промежуток времени, через который периодически осуществляется выпуск изделия. Если говорят, что машину изготовляют с тактом в 5 мин, это значит, что через каждые 5 мин завод выпускает машину.

Ритм выпуска – величина обратная такту.

Партия – количество заготовок (изделий) одного наименования и типоразмера, одновременно (или непрерывно) поступающих для обработки на одно рабочее место в течение определенного времени. Количество заготовок (деталей) в партии определяется на основе технико-экономического расчета.

Показатели производственного и технологического процесса (трудоемкость, цикл, такт) могут быть номинальными, действительными и измерительными. Случайный характер действительных и измерительных значений показателей производственного и технологического процесса заставляет рассматривать их во времени с позиции теории случайных функций.

В зависимости от потребностей, машины изготавливают в разных количествах, определяемых объемом и программой выпуска.

Объем выпуска характеризует примерное количество машин, деталей, заготовок, изделий, подлежащих выпуску в течение планируемого периода времени (год, месяц). Это понятие используется на стадии проектирования завода, цеха, технологического процесса.

Программа выпуска – перечень изделий с указанием количества выпуска по каждому наименованию на планируемый период (год, месяц).

Серия – общее число изделий, подлежащих изготовлению по неизменным чертежам. Размер серии зависит от совершенства конструкции и степени спроса у потребителей.

Обработка деталей машин осуществляется на технологическом оборудовании с применением технологической оснастки.

Технологическое оборудование – средство технологического оснащения для размещения в нем материалов или заготовок, воздействующие на них средства, а также технологическую оснастку.

Технологическая оснастка – средство технологического оснащения, дополняющее технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса. (режущий инструмент, приспособления, измерительные средства.

Технологическое оборудование совместно с технологической оснасткой называют технологической системой.

Поточный вид Заготовки без задержек передаются с одной операции на другую, а деталь сразу на сборку. Деталь и сборка находятся в постоянном движении со скоростью, подчиненной такту выпуска. Все необходимое оборудование расставляется по ходу технологического процесса. Поточный вид организации применяется в массовом и в крупносерийном типе производства при изготовлении изделий близких по-своему служебному назначению, которые объединяют в группы. Изготовление ведут поточным методом в пределах одного изделия, со сменой изделия меняется поток и такт выпуска. Такой вид организации называется переменно-поточным

Непоточный вид – движение заготовок на разных стадиях изготовления прерывается пролеживанием на рабочих местах или на складах. Не соблюдается такт выпуска.. Непоточный вид применяется в единичном и мелкосерийном типах производства

ГЛАВА 3. МАШИНА КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. ПОНЯТИЕ О МАШИНЕ И ЕЕ СЛУЖЕБНОМ НАЗНАЧЕНИИ

Понятие машины охватывается большое число самых различных объектов, применяемых человеком для своих трудовых и физических функций. Машина - механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ

Целью создания машин является увеличение производительности и облегчение физического труда человека. В некоторых случаях машина может заменять умственный труд. Например, ЭВМ заменяют человека или помогают ему в проведении необходимых математических операций, информационные машины обрабатывают большое количество заложенной в них информации, выдают необходимые сведения и т.д. Созданные человеком машины могут управлять производственными и другими процессами по определенным, заранее установленным программам и в некоторых случаях автоматически обеспечивать процессы с оптимальными результатами.

Машины в некоторых случаях могут заменять отдельные органы человека, такие, как конечности (механизмы манипуляторов, протезы), искусственное сердце и др.

Роль человека – только функция управления машиной.

Машины различают в зависимости от рода выполняемых работ:

1. Энергетические – преобразуют любой виды энергии (паровая турбина, электродвигатель, электрогенератор и др.)

2. Транспортные – изменяют положение материала, перемещение груза (от велосипеда до космических кораблей).

3. Технологические или рабочие машины изменяют, преобразуют форму заготовки, ее свойства, положение (подъемный кран, сеялка, металлорежущий станок, пишущая машинка и др.).

4. Информационные – предназначены для преобразования информации (от арифмометра до ЭВМ).

Для совершения работы у машины есть рабочий орган (РО) (исполнительный орган).

У экскаватора РО – ковш, у токарного станка РО – шпиндель, резцедержатель, У электрических машин РО – ротор, статор, У реактивных самолетов РО – сопло двигателя.

РО приводит в движение, имеющийся в машине двигатель.

Таким образом, у машин есть РО и двигатель.

Для передачи движения от двигателя к РО существует передающий механизм.

Для управления машиной существуют устройства управления: штурвалы, рычаги, педали, кнопки и более сложные автоматические устройства, работающие по программе без участия человека (автоматы).

Таким образом, машина- устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации.

3.1.Машина.

Работа машины может быть представлена:

Рис. 3.2. Машина – средство производства

Дата добавления: 2014-01-20