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.

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

Развитию и формированию учебной дисциплины «Технология машиностроения» как прикладной науки предшествовал непрерывный прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий. Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, а, следовательно, и научное их обобщение с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Производственные процессы в древние времена были примитивными. Оружие затачивали с помощью камней, обладающих абразивными свойствами; вначале режущий инструмент удерживали в рабочем положении рукой, а в дальнейшем прикрепляли к рукоятке прутьями деревьев или сухожилиями животных. Одним из достижений того времени явилось использование вращающегося камня - прообраза заточного станка. В дальнейшем вращательное движение применили для изготовления керамических изделий и изделий цилиндрической формы из дерева, костей животных и, наконец, из металла.

Наряду с устройствами, сообщающими движение режущему инструменту, появились приспособления, передающие движение обрабатываемой заготовке. Прообразом примитивного токарного станка оказался лук, вращающий изделие с помощью тетивы; кремневый резец держали вручную. Постепенно был создан простейший тип токарного станка с конным приводом и по-прежнему ручным удерживанием режущего инструмента.

История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что уже в X в. русские мастера-ремесленники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов домашнего обихода и т. п. Еще в XII в. русские оружейники применяли сверлильные и токарные устройства с ручным приводом и вращательным движением инструмента или обрабатываемой заготовки. В XIV- XVI вв. для изготовления оружия пользовались токарными и сверлильными станками с приводом от водяной мельницы.

В XVI в. в селе Павлово на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность, основанная на использовании местной железной руды. Однако наиболее значительное развитие эта отрасль получила во времена Петра I. Ремесленные мастерские превращались в фабрики и заводы, оборудованные машинами. В этот период (1718-1725) русский механик А. Нартов изобрел для токарного станка механический суппорт, который с помощью зубчатого колеса и рейки перемещался вдоль обрабатываемой детали. А. Нартов также создал ряд других станков оригинальной конструкции (винторезный, зуборезный, пилонасекательный и др.). Одним из выдающихся русских механиков был М. Сидоров, создавший в 1714 г. на Тульском оружейном заводе «вододействующие машины» для сверления оружейных стволов. Тогда же солдат Я. Батищев построил станки для одновременного сверления 24 ружейных стволов, станки для «обтирания» (зачистки) напильниками наружных и внутренних поверхностей орудийных стволов с помощью «водил» от мельничных приводов и др. Работы М. Сидорова и Я. Батищева продолжали мастера-механики XVIII и начала XIX в. А. Сурин, Я- Леонтьев, Л. Собакин, П. Захава и др.

К тому же времени относится деятельность гениального русского ученого 71. В. Ломоносова (1711 - 17G5), который построил лоботокарный, сферотокарный и шлифовальный станки. Изобретатель паровой машины И. И. Ползунов (1728-1764) построил для изготовления некоторых деталей парового котла специальный цилиндрорасточный и другие станки. Русский механик И. П. Кулибин (1735-1818) создал специальные станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов.

Первые шаги в механизации производственных процессов относятся также к этому времени. Так, И. И. Ползунов создал простейшее автоматическое устройство, в котором основным элементом является поплавок на поверхности жидкости. Изменение уровня жидкости заставляло поплавок опускаться или подниматься и тем самым производить те или иные действия посредством системы прикрепленных к нему рычагов.

В то время военная промышленность была единственной областью массового производства, она положила начало введению принципа взаимозаменяемости в технологию производства. Установлено, что первая инструкция по организации взаимозаменяемого производства была разработана в России и направлена на Тульский завод почти за 25 лет до первых опытов по взаимозаменяемости французского инженера Леблана и почти за 100 лет до съезда английских промышленников, где Витворт сформулировал основные задачи взаимозаменяемости. Вначале на Тульском оружейном заводе были применены медные калибры, а затем по указу Петра I - лекала для независимой обработки сопрягаемых деталей ружья. Известно, что успешному внедрению взаимозаменяемости содействовали русские лекальщики, изготовлявшие лекала и сложные калибры с высокой для того времени точностью и применявшие при изготовлении калибров искусственное старение. В конце XIX и начале XX в. на некоторых предприятиях начали указывать на рабочих чертежах допуски на изготовление деталей.

Начало изучения технологических процессов, т. е. способов обработки заготовок, в результате которых получается готовое изделие, соответствующее по размерам, форме и качеству поверхности требованиям, предъявляемым к его работе, относится к первым годам прошлого столетия. В 1804 г. акад. В. М. Севергин сформулировал основные положения о технологии, в 1817 г. проф. Московского университета И. А. Двигубский издал книгу «Начальные основания технологии, как краткое описание работ на заводах и фабриках производимых». Первым капитальным трудом, посвященным технологии металлообработки, является трехтомный труд проф. II. А. Тиме «Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство в них работ» (1885). II. А. Тиме впервые сформулировал основные законы резания и установил правильное понимание сущности этого процесса как последовательного скалывания отдельных элементов металла. Его исследования легли в основу науки о резании металлов, которая получила широкое развитие в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции. Советские инженеры и техники в содружестве с рабочими-новаторами решили важную проблему современного машиностроения - разработали и внедрили в производство резание с большими скоростями и подачами.

Советская станкоинструментальная промышленность создала станки различного технологического назначения и усовершенствованные конструкции режущего инструмента, обеспечивающие большую производительность и точность при обработке. Все эго позволило советским ученым и инженерам разработать основные закономерности технологических процессов механической обработки.

К первым трудам по технологии машиностроения относятся работы А. П. Соколовского, вышедшие в 1930-1932 гг. Обобщением опыта автотракторной промышленности были «Основы проектирования технологических процессов» А. И. Каширина (1933) и «Технология автотракторостроения» В. М. Кована (1935). В 1933 г. Б. С. Балакшин провел теоретические исследования по технологии машиностроения, основные положения и выводы которых, разработанные им в «Теории размерных цепей», дали возможность технологам путем предварительных расчетов решать технологические задачи, обеспечивающие повышение точности изготовления машин.

Для создания теоретических основ технологии машиностроения большое значение имели работы Н. А. Бородачева по анализу качества и точности производства, К. В. Вогинова, осуществившего обширные исследования жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь и ее влияния на точность механической обработки, А. А. Зыкова и А. Б. Яхина, положивших начало научному анализу причин возникновения погрешностей при обработке. В 1959 г. вышли «Основы технологии машиностроения» В. М. Кована, содержащие основные научные положения технологии машиностроения и методику технологических расчетов, общих для различных отраслей машиностроения.

Задачи экономии металла и повышения производительности труда при механической обработке теоретически обоснованы работами Г. А. Шаумяна по основам расчета производительности обработки на автоматах и автоматических линиях и др.

В 50…70-х годах проводились многочисленные исследования по адаптивному управлению станками, по групповой обработке, определению влияния различных факторов на точность обработки и качество поверхности. В разработке этих проблем участвовали Б. С. Балакшин, С. П. Митрофанов, П. Е. Дьяченко, М. Е. Егоров, В. С. Корсаков и др. В последние годы многие научно-исследовательские и проектные институты работали над созданием автоматического оборудования с системами числового программного управления (ЧПУ) на микропроцессорах, разработкой нового металлообрабатывающего инструмента с применением природных и синтетических алмазов, минералокерамики, производством стойких абразивных материалов.

XXVI съезд КПСС рассмотрел и утвердил «Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года». Главная задача одиннадцатой пятилетки состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы.

В решении этой задачи существенное место занимает ускорение научно-технического прогресса на базе технического перевооружения производства, создания и выпуска высокопроизводительных машин и оборудования большой единичной мощности, внедрения новой техники и материалов, прогрессивной технологии и систем машин для комплексной механизации, и автоматизации производства. В связи с этим большое внимание уделяется разработке, освоению и внедрению новых высокоэффективных технологических процессов, новых материалов, в том числе и неметаллических, снижению металлоемкости изделий, экономики топливно-энергетических ресурсов, механизации и автоматизации производственных процессов, повышению надежности и долговечности изделий, соответствующих (или превосходящих) по своему техническому уровню и качеству лучшим отечественным и зарубежным аналогам.

Ведущее место в дальнейшем росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения, которые обеспечивают материальную основу технического прогресса всех отраслей народного хозяйства. В настоящее время машиностроение располагает мощной производственной базой, выпускающей свыше четверти всей промышленной продукции страны.

Опережающее развитие машиностроения и металлообработки в условиях растущего дефицита трудовых и энергетических ресурсов и металла предусмотрено с одновременным увеличением выпуска продукции машиностроения не менее чем в 1,4 раза при прогрессивных тенденциях как по увеличению номенклатуры изделий, так и обновлению ее структуры.

Моральное старение продукции машиностроения зачастую наступает значительно быстрее их физического старения, при этом сроки устойчивого массового или серийного производства изделий сократились к настоящему времени с 10… 15 до 3…5 лет, а для постановки на производство новых изделий на каждую тысячу деталей требуется разработать свыше 15 тыс. единиц различной технической документации и изготовить до 5 тыс. различных видов технологического оснащения. Все это требует дальнейшего повышения научно-технического уровня и качества изделий, всестороннего совершенствования технологии методов организации и управления процессами производства.

Практическому осуществлению широкого применения прогрессивных типовых технологических процессов, оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации, соответствующих современным достижениям науки и техники, содействует Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), обеспечивающая для всех предприятий и организаций системный подход к оптимизации выбора методов и средств технологической подготовки производства (ТПП). Единство структур и положений ТПП предусматривает взаимосвязь ее с другими функциональными подсистемами автоматизированных систем управления (АСУ) всех уровней с применением технических средств обработки информации.

Технологическая подготовка производства, осуществляемая на принципах, установленных основополагающими стандартами ЕСТПП, создает условия для максимального сокращения сроков этой подготовки, быстрейшего освоения новой техники, всестороннего совершенствования технологии н организации производства. Основными принципами ЕСТПП являются: запуск в производство изделий, отработанных на технологичность, широкое применение типовых технологических процессов, стандартизация и унификация оборудования, технологической оснастки и инструмента, автоматизация и механизация инженерно-технических и управленческих работ. Важное место в решении этих задач занимает технология машиностроения.

Кафедра технологии и организации машиностроительного производства

Дисциплина

"Технологические основы машиностроения" (ТОМ)

Конспект лекций

Э.П. Выскребенцев

Для студентов специальности "Металлургическое оборудование"

3-й курс дневного обучения

4-й курс заочного обучения

Основная

1. Ковшов А.Н. Технология машиностроения: учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1987

Дополнительная.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – Минск: Вышейша школа, 1985.

3. Воробьев А.Н. Технология машиностроения и ремонт машин: Учебник. – М.: Высшая школа, 1981.

4. Корсаков В.С. Технология машиностроения. – М.: Машиностроения, 1987.

5. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 кн. под. ред. Косиловой А. Г, – 3-е изд. – М.: Машиностроение, 1985.

6. Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. – М.:

Изд. стандарт. 1992.

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА, ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ВИДЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 6

1.1 Типы производства 6

1.2 Виды технологических процессов 9

1.3 Структура технологического процесса и его основные

характеристики 11

1.3.1 Характеристики технологического процесса 15

1.4 Трудоёмкость технологической операции 16

1.5 Основные принципы технологического проектирования 21

2 ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 23

2.1 Точность и её определяющие факторы 23

3 ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ И БАЗЫ ЗАГОТОВКИ 27

3.1 Погрешность закрепления ε з, 36

3.2 Погрешность положения заготовки ε пр, вызываемая

неточностью приспособления 37

3.3 Базирование заготовки в приспособлении 38

4 КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И

ЗАГОТОВОК 41

4.1 Влияние технологических факторов на величину

шероховатости 41

4.2 Методы измерения и оценки качества поверхности 46

5 ЗАГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН 49

5.1 Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления 49

5.2 Определение припусков на механическую обработку 51

6 ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 60

6.1 Общие положения разработки технологических

процессов 60

6.2 Выбор технологического оборудования 63

6.З. Выбор технологической оснастки 64

6.4. Выбор средств контроля 65

6.5. Формы организации технологических процессов и их

разработка 65

6.6. Разработка групповых технологических процессов 67

6.7. Разработка типовых технологических процессов 70

7 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ 72

7.1 Технология производства валов 72

7.2 Технология производства корпусных деталей 82

7.2.1 Технологический маршрут обработки заготовок

корпусов 84

7.3 Технология производства цилиндров 92

7.4 Обработка зубчатых колёс 94

7.4.1 Конструктивные особенности и технические требования к зуб-

чатым колёсам 94

7.4.2 Обработка заготовок зубчатых колёс с центральным отверстием. 95

7.4.3 Нарезание зубьев 97

7.4.4 Изготовление крупногабаритных зубчатых колёс 100

7.4.5 Обработка заготовок до нарезания зубьев 101

7.5 Технология изготовления рычагов 102

8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ СБОРКИ 111

ВВЕДЕНИЕ

Технология машиностроения - наука, занимающаяся изучением закономерностей процессов изготовления машин, с целью использования этих закономерностей для обеспечения выпуска машин заданного качества, в установленном производственной программой количестве и при наименьших народнохозяйственных затратах.

Технология машиностроения развивалась с развитием крупной промышленности, накапливая соответствующие методы и приемы для изготовления машин. В прошлом технология машиностроения получила наибольшее развитие в оружейных мастерских и заводах, где изготовлялось оружие в больших количествах.

Так, на Тульском оружейном заводе еще в 1761 г. впервые в мире было разработано и внедрено изготовление взаимозаменяемых деталей и их контроль с помощью калибров.

Технология машиностроения создавалась трудами российских ученых: А.П. Соколовского, Б.С. Балакшина, В.М. Кована, B.C. Корсакова и др,

К технологии машиностроения относятся следующие области производства: технология литья; технология обработки давлением; технология сварки; технология механической обработки; технология сборки машин, т. е. технология машиностроения охватывает все этапы процесса изготовления машиностроительной продукции.

Однако под технологией машиностроения обычно понимают научную дисциплину, изучающую преимущественно процессы механической обработки заготовок и сборки машин к попутно затрагивающие вопросы выбора заготовок методы их изготовления. Это объясняется тем, что в машиностроении заданные формы деталей с требуемой точностью и качеством их поверхностей достигаются в основном механической обработкой. Сложность процесса механической обработки и физической природы, происходящих при этом явлений, вызвана трудностью изучения всего комплекса вопросов в пределах одной технологической дисциплины и обусловила образование нескольких таких дисциплин: резание металлов; режущие инструменты; металлорежущие станки; конструирование приспособлений; проектирование машиностроительных цехов и заводов; взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения; технология конструкционных материалов; автоматизация и механизация технологических процессов и др.

1 ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА, ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ВИДЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1.1 Типы производства

Тип производства - классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий.

Объем выпуска изделий - количество изделий определенных наименования, типоразмера и исполнения, изготовленных или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени.

Реализуют следующие типы производства: единичное; серийное; массовое. Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций. Коэффициент закрепления операций – отношение числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.

Единичное производство - производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий.

В единичном производстве изделия изготовляются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причем повторяемость этих изделий редка или совсем отсутствует (турбостроение, судостроение). В этом типе производства, как правило, используется универсальные оборудование, приспособления и измерительный инструмент, рабочие имеют высокую квалификацию, сборка производится с использованием слесарнопригоночных работ, т. е. по месту и т. п. Станки располагаются по признаку однородности обработки, т. е. создаются участки станков, предназначенных для одного вида обработки - токарных, строгальных, фрезерных и др.

Коэффициент закрепления операций > 40.

Серийное производство - производство, характеризуемое ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями выпуска.

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

Коэффициент закрепления операций в соответствии со стандартом принимают равным:

а) для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно;

б) для среднесерийного производства - свыше 10 до 20 включительно;

в) для крупносерийного производства - свыше 1 до 10 включительно.

Основные признаки серийного производства: станки применяются разнообразных типов: универсальные, сспециализированные, специальные, автоматизированные; кадры различной квалификации;

работа может производиться на настроенных станках; применяется и разметка, и специальные приспособления; сборка без пригонки и т. д.

Оборудование располагается в соответствии с предметной формой организации работы.

Станки располагаются в последовательности технологических операций для одной или нескольких деталей, требующиходинакового порядка выполнения операций. В той же последовательности, очевидно, образуется и движение деталей (так называемые, предметно-замкнутые участки). Обработка заготовок производится партиями. При этом время выполнения операций на отдельных станках может быть не согласовано с временем операций на других станках.

Изготовленные детали хранятся во время работы у станков и затем транспортируются всей партией.

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

Коэффициент закрепления операций для массового производства принимают равным единице.