Размещено на http://www.allbest.ru/

Вводная информация

Преподаватель:

Зайцев Геннадий Николаевич.

Технология машиностроения - технология о строении машин:

· требуемого качества (технические проблемы),

· в установленном производственной программой количестве (вопросы организации производства),

· в заданные сроки (вопросы планирования производства),

· при наименьших затратах живого (себестоимость) и овеществленного (капиталовложения) труда.

Наука была создана при участии Соколовского и Митрофанова в конце 20 века.

1. Производственные и технологические процессы в машиностроении

1.1 Машина как объект производства

Машины бывают двух видов: рабочие, которые используются для изготовления других машин, или для выполнения работы. Второй вид - машины-двигатели, преобразующие один вид энергии в другой.

Машины, механизмы, их агрегаты и детали в процессе производства на машиностроительном предприятии являются изделиями.

К изделиям основного производства относятся изделия, предназначенные для поставки или реализации.

Вспомогательное производство - изделия, предназначенные только для собственных нужд изготавливающего их предприятия.

Деталь - это изделие, изготовленное из однородной по наименованию марки материала.

Сборочная единица (узел) - часть изделия, которая собирается отдельно, и в дальнейшем участвует в сборке как одно целое.

Другие виды изделий

Комплекс - это два и более специфицированных, состоящих из двух и более составных частей, изделия, не соединенные предприятием-изготовителем сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Например, автоматическая линия.

Комплект - это два и более изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями, и представляющие набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера. Например - комплект запасных частей.

1.2 Технологический процесс в машиностроении

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии, для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению или определению состояния предмета труда.

Последовательность технологического процесса в машиностроении или основные этапы производственного процесса.

1.2.1 Технологический процесс заготовительного производства

· Литье;

· Сварка;

· Обработка давлением;

· Специальные методы получения заготовок.

Основная задача - формообразование деталей машин. Заготовка принимает форму детали.

1.2.2 Технологический процесс обработки

· Резанье;

· Поверхностное пластическое деформирование;

· Электрофизическая и электрохимическая, термическая обработка;

· Термическая и химико-термическая обработка;

· Нанесение покрытий.

Основная задача - коррекция формы, обеспечение точности и качества деталей.

1.2.3 Технологический процесс сборки

· Пригонка;

· Соединение;

· Регулировка;

· Контроль

Основная задача - сборка машины и обеспечение ее качества.

1.3 Классификация технологических процессов

По отдельным методам выполнения: литья, обработки давлением, ковки, штамповки и др., резаньем, термической, электрофизической, электрохимической, поверхностным пластическим деформированием, нанесением покрытий, сборки.

По степени унификации: единичные и унифицированные. Единичные технологические процессы - это технологические процессы изготовления изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства. Унифицированный технологический процесс - это технологический процесс, относящийся к группе изделий, характеризующихся общностью конструктивных и технологический признаков. Унифицированные технологические процессы делятся на типовые и групповые. Типовые - это технологические процессы изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими \признаками. Групповой технологический процесс - это технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

По условию достижений науки и техники: перспективный технологический процесс (когда нужно разработать на предприятии технологический процесс достижений науки и техники) и рабочий (по имеющейся документации).

По стадии разработки, состоянию технологии подготовки производства и стандартизации:

Проектный (выполняется по предварительному проекту технологической документации);

Временный (применяется на предприятии в течение ограниченного промежутка времени из-за отсутствия надлежащего оборудования или аварии);

Стандартный (устанавливается стандартами).

По содержанию операций и перемещений в технологическом процессе:

Комплексный (технологический процесс, в состав которого включены не только технологические операции, но и операции перемещения, контроля и очистки обработанных заготовок по ходу технологического процесса);

Некомплексный (когда в технологическом процессе толлллько некомплексные операции).

1.4 Структура технологического процесса

Технологический процесс состоит из отдельных технологических и вспомогательных операций.

Технологическая операция - это часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте над одним или несколькими обрабатываемыми одновременно или собираемыми изделиями одним или несколькими рабочими.

Рабочее место - это участок производственной площади , предназначенный для выполнения определенной работы одним или группой рабочих.

Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. На основе операций:

Определяется трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы времени и расценки;

Задается требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов;

Определяется себестоимость обработки;

Производится календарное планирование производства;

Осуществляется контроль количества и сроков выполнения работ.

Кроме того, в состав технологического процесса в ряде случае (например, при обработке в гибких автоматизированных линиях) включают вспомогательные операции (транспортные, контрольные, маркировочные, по удалению стружки и др.), не изменяющие состав обрабатываемого изделия, но необходимые для осуществления технологических операций.

Технологические операции состоят из установов, позиций, переходов, ходов и приемов.

Установ - это часть технологического процесса, выполняющаяся при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

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

Технологический переход - это законченная часть технологической операции, выполняемая над одной или несколькими работающими одновременно инструментами без изменения или при автоматическом изменении режимов работы станка.

Вспомогательный переход - это законченная часть технологического процесса, состоящая из действий человека или оборудования, которые не сопровождается изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода (например, установка заготовки, смена инструмента).

Рабочий ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки.

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

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

1.4.1 Технологическая характеристика типов производства

В зависимости от объемов выпуска, широты номенклатуры, современное производство делится на различные типы: единичное, серийное (мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное) и массовое.

Тип производства определяется по значению коэффициента закрепления операций производства.

KЗО = О / Р

О - число всех различных операций.

Р - число рабочих мест.

То есть, KЗО характеризует число операций, выполняемых на одном рабочем месте.

2. Технико-экономические характеристики технологического процесса в машиностроении

К техническим характеристикам технологического процесса относятся обеспеченные им показатели:

Точность;

Механические свойства деталей;

Качества поверхностного слоя деталей.

2.1 Точность в технологии машиностроения

Под точностью в технологии машиностроении понимают степень соответствия производимых изделий их заранее установленному эталону.

Точность - понятие комплексное. Оно характеризует:

Точность геометрии, параметров машин и их элементов (размеров, формы и взаимного расположения деталей и их поверхностей), задаваемую с помощью квалитетов, степеней точности и допусков.

Единообразие различных свойств изготавливаемых изделий, упругих, динамических, магнитных, электрических и др.

Единообразие качественных показателей машин (КПД, развиваемой мощности, напора, производительности и т. д.).

Единообразие характеризует выдержанность этих показателей..

На всех этапах технологического процесса возникают те или иные погрешности, поэтому достичь абсолютной точность практически невозможно. Погрешности, возникающие на различных этапах изготовления машины, взаимосвязаны. Точность сборки машины зависит от точности изготовления деталей, а точность изготовления деталей зависит от точности заготовок, так как свойства заготовок передаются в определенной степени деталям. С повышением точности возрастает точность машин, а это в свою очередь сокращает затраты на обслуживание, простой и ремонт машин.

Вопросы задания необходимой точности, исходя из предъявленных к машине требований и ее функциональным значениям, решаются конструкторами. Вопросы обеспечения заданной конструкторами точности или поиск путей повышения точности с помощью правильно разработанных технологических процессов решаются технологами.

Необходимо задавать оптимальную точность, обеспечивающую минимальные затраты на изготовление машины.

2.1.1 Пример первый

Определение оптимальной точности с учетом затрат на получение заготовки CЗАГ и изготовления детали CИЗГ. Мера точности - припуск на механическую обработку заготовки.

Чем больше припуск, тем больше требуется времени на обработку, больше затрат энергии на оснастку, затраты на зарплату и т. д.

Чем меньше припуск, тем дороже заготовка, так как заготовки с меньшими припусками являются более точными, для их получения требуется более точное оборудование и оснастка, хотя затраты на материал меньше.

2.1.2 Пример второй

Определение оптимальной точности с учетом затрат на изготовление деталей соединения и последующую их сборку. Мера точности - допуски на изготовление деталей.

Затраты на изготовление при уменьшении допуска растут, так как приходится вводить несколько технологических операций (черновой, чистовой и отделочной обработки).

С увеличение допуска увеличиваются затраты на сборку. Затраты растут, так как некоторые детали нужно собирать с пригонкой, затрачивая время и энергию и пр.

2.1.3 Пример третий

Определение оптимальной точности с учетом затрат на изготовление детали и затрат на эксплуатацию собранного из них соединения. Мера точности - допус на зазор (TS) между поршнем и цилиндром.

Затраты на эксплуатацию при увеличении допуска растут, так как увеличиваются протечки масла из одной полости в другую.

2.2 Механические свойства детали

Механические свойства детали зависят от качества материала, конфигурации деталей и применяемых методов термообработки.

В данном курсе отметим, что операции термообработки входят в маршрут операций обработки деталей:

для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры (отжиг, нормализация);

для обеспечения заданной на чертеже твердости (закалка).

После закалки обработка осуществляется, как правило, абразивными инструментами (например, шлифованием) из-за высокой твердости заготовки.

2.3 Качество поверхностного слоя детали

Это состояние поверхностного слоя детали как результат воздействия одного или нескольких последовательно применяемых технических методов.

Качество поверхности деталей машин характеризуется:

Шероховатостью;

Волнистостью;

Физико-механическими свойствами поверхностного слоя:

твердостью;

структурными и фазовыми превращениями;

величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений;

деформацией кристаллической решетки материала.

При применении химико-термической обработки изменяется также химический состав материала поверхностного слоя.

У готовой детали качество обрабатываемых поверхностей обеспечивается в основном при окончательной обработке.

Предшествующая обработка, а также заготовительные процессы оказывают определенное влияние в силу технологической последовательности.

Качество поверхности влияет на эксплуатационные свойства деталей машин:

Износ рабочих поверхностей;

Контактная жесткость стыков;

Усталостная прочность;

Коррозионная стойкость.

Необходимое из условий эксплуатации качество поверхностей деталей машин задается конструктором. Обеспечением качества поверхностей, заданного конфигурацией, занимаются техники.

При задании значения параметров качества машин необходимо обеспечивать минимум затрат на изготовление и эксплуатацию машин. Например, определение оптимальной шероховатости поверхности деталей с учетом затрат на ее изготовление и эксплуатацию.

Увеличение шероховатости влечет уменьшение стоимости изготовления, так как необходимо лишь применение одного чернового метода обработки, необходим один рабочий низкой квалификации, необходимо меньше энергии, меньше затрат на оснастку и др.

2.4 Производительность технологического процесса

TШК - штучно-коллекционное время.

Tш - норма штучного времени на операцию.

Tпз - норма подготовительно-заключительного времени на операцию, время на подготовку рабочего места и самого рабочего для изготовления партии деталей объемом nзап.

TО - основное время, затрачиваемое непосредственно на обработку детали.

TВ - вспомогательное время, необходимое для обеспечения выполнения основных переходов.

TОО - время организационного обслуживания.

TТО - техническое обслуживание.

TОТД - время отдыха.

TОП - оперативное время.

ОБ - время на обслуживание рабочего места в процентах от оперативного времени.

ОТД - время на отдых в процентах от оперативного времени.

lВР - длина врезания.

lОБР - длина обработки.

lПЕР - длина перебега.

z - припуск, t - глубина резанья.

Глубина резанья t обычно до 4 мм.

TО обычно составляет 80% всего времени.

lОБР определяется при конструировании.

lВР и lПЕР уменьшают при одновременной обработке нескольких деталей.

Трудоемкость определяется продолжительностью изготовления изделий при нормальной интенсивности труда в час и может оценивать нормы штучно-коллекционного времени.

Станкоемкость характеризуется продолжительностью времени, в течение которого заняты станки и другое оборудование, и может оценивать на универсальных станках нормы основного времени, а на автоматизированных станках - нормой машинного времени.

2.5 Себестоимость

CЦ - цеховая себестоимость.

CМ - затраты на материалы.

CТ - технологическая себестоимость.

k'ИМ - коэффициент используемых материалов.

mЗ - масса заготовки.

mД - масса детали.

kПМ - коэффициент потерь материала.

kТР - коэффициент транспортно-заготовительных расходов.

mО - масса отходов.

ЦО - цена материала отходов.

M - материалоемкость.

Для снижения затрат материалов следует приближать массу заготовке к массе детали. Это минимизирует припуски на обработку.

CТ - технологическая себестоимость.

CЗ - зарплата.

CЭ - энергия.

CОСН - оснастка.

CА - амортизация.

CР - ремонт.

Затраты на электроэнергию.

NД - установленная мощность двигателя.

KN - коэффициент использования двигателя станка по мощночти.

KВР - коэффициент использования станка по времени.

ЦЭ - цена электроэнергии.

- КПД привода.

NКИ - коэффициент условной обработки.

Э - электроемкость.

KВР - коэффициент времени.

NЦ - мощность двигателя.

NЭФ - мощность на процессе.

кВт

PZ - сила резанья.

V - скорость резанья.

Для снижения PZ нужно снижать следующие режимы:

Скорость

Глубина

Подача.

2.5.1 Влияние технологической оснастки на эффективность технологического процесса

Например, в технологическом процессе обработки резаньем применяют:

Приспособления для установки заготовок;

Вспомогательные инструменты - приспособления для закрепления режущего инструмента;

Режущий инструмент (резцы, фрезы и т. д.);

Измерительный инструмент.

Применение приспособлений позволяет:

Повысить производительность за счет:

Снижения части вспомогательного времени на установку снятие заготовки;

Снижение основного времени при многоместной установке.

Повысить точность обработки.

Применение вспомогательного инструмента позволяет:

Повысить производительность за счет сокращения вспомогательного времени на смену режущего инструмента.

Повысить точность детали за счет высокой точности вспомогательного инструмента.

Применение соответствующего режущего инструмента позволяет:

Повысить производительность за счет сокращения основного времени при повышении скорости обработки и подачи.

Повысить точность деталей за счет применения точного мерного инструмента.

Применение соответствующего измерительного инструмента позволяет:

Сократить вспомогательное время на контрольных измерениях;

Повысить точность за счет исключения брака.

2.5.2 Влияние вспомогательных материалов на эффективность технологического процесса

Вспомогательные материалы - это смазочно-охлаждающие вещества при резании (сварочная проволока), материалы для очистки литья. Например, применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) при резании позволяет повысить производительность и качество деталей.

2.5.3 Влияние выбранного оборудования на эффективность технологического процесса

Применение соответствующего оборудования позволяет повысит производительность и снизить затраты на обработку.

3. Товароведение технологии в машиностроении

3.1 Виды технологических товаров

Товароведение изучает потребительскую стоимость товаров, которая определяется их себестоимостью и потребительскими свойствами. Технология изготовления машиностроительного изделия как товар представляет собой технологическую и конструкционную документацию с описание технологических процессов и необходимых средств технологического оснащения. Технология может закупаться для вновь создаваемого предприятия вместе с конструкторской документацией или для действующего предприятия с уже готовой производственной базой по имеющейся или закупленной конструкторской документацией. В первом случае технология составляет основу проекта создания завода. Вместе с технологией необходимо закупить СТО (средства технологического оснащения), оборудование основное и вспомогательное и оснастку. Во втором случае часть необходимого оборудования и оснастки может иметься на заводе, а часть нужно закупить или изготовить. Технология может закупаться:

В России и других странах, ранее входивших в СССР с учетом стандартов СССР.

В странах, ранее входивших в СЭВ или с ними сотрудничавшими с учетом стандартов СЭВ.

В других странах, охваченных международной системой стандартизации с учетом стандартов ISO.

Технология, разработанная СССР должна отвечать стандартам входящим в системы ЕСТПП (единая система технологической подготовки производства), АСТПП (автоматизированная система технологической подготовки производства), ЕСЛП (единая система допусков и посадок), ЕСТД (единая система технической документации), ССБТ (система стандартов безопасности труда).

Товаром может быть технология производства следующих машиностроительных изделий: комплексов, комплектов, машин, узлов или сборочных единиц и деталей. Кроме технологического процесса изготовления изделия в целом могут закупаться технологические процессы отдельных этапов изготовления изделия (например, заготовительного производства, обработки заготовок, сборки). Товаром могут быть отдельные операции технологического процесса (например, в литье - технологические операции получения формовочных материалов, технологический процесс обработки заготовок, только технологические операции термообработки). Технологическими товарами также являются оборудование, приспособления, инструмент, средства механизации и автоматизации.

3.2 Исходные данные для покупки технологии

Сборочные чертежи машиностроительных изделий с техническими требованиями;

Программа выпуска изделий с учетом запасных частей;

Календарь промышленного времени выпуска изделий;

Конкретная производственная обстановка, наличие рабочих площадей, оборудования, оснастки, материалов, квалифицированной рабочей силы, типа производства для существующих заводов.

3.3 Качество технологии

К потребительским качествам относятся такие, которые служат ориентиром при коммерческом выборе технологий, и дают возможность потребителю оперативно отыскать необходимый ему товар среди большого разнообразия, предлагаемого на рынке. В стандартной ситуации потребителя интересует соответствие технологической документации технологического процесса, оборудования и оснастки стандартам в сфере использования, возможность их замены, дефицитность и уровень качества и прочее. Под качеством понимается совокупность свойств и характеристик продукции, которая обеспечивает удовлетворения установленных ими предполагаемых потребностей. Под качеством технологии понимается ее способность надежно обеспечить при изготовлении и дальнейшей эксплуатации качественные показатели машин (КПД, развиваемая мощность, производительность и прочее) и деталей (точность, качество материала поверхностного слоя и прочее).

Качество технологии изготовления машины определятся качеством технологии ее сборки и качеством технологии изготовления отдельных деталей.

Качество деталей определяется качеством технологии финишных операций механической обработки.

Качество технологического процесса изготовления машины в значительной степени определяется качеством вспомогательных операций контроля. Например, качество технологического процесса сборки машины определяют при ее испытаниях, а качество исходных или промежуточных заготовок с помощью послеоперационного контроля.

Экономическими показателями, определяющими потребительскую стоимость технологии как товара, являются:

Себестоимость технологического процесса;

Трудоемкость, станкоемкость или производительность технологического процесса;

Энергоемкость;

Материалоемкость технологического процесса;

Гибкость технологического процесса.

Себестоимость является обобщающим показателем. В условиях дефицита времени, энергии или материалов определяющими при выборе технологии являются трудоемкость, станкоемкость, производительность, энергоемкость, или материалоемкость. Гибкость технологии - это свойство, позволяющее быстро перестраиваться на выпуск новой номенклатуры изделий. К взаимозаменяемым технологиям относятся такие, которые обладают приблизительно одинаковыми значениями показателей, определяющих назначение технологии. По степени универсальности технологии могут быть универсального назначения (технология обработки резанием) и специального назначения (технология ультразвуковой обработки).

4. Технологические процессы сборки машин

4.1 Значение сборки в процессе производства машин

Процесс сборки заключительный и в значительной мере определяет качество машины, так как по разным причинам могут возникнуть погрешности взаимного расположения деталей.

Это процесс, обладающий большими затратами труда. Трудоемкость сборки составляет 80% в массовом и 40% в серийном производстве от общей трудоемкости изготовления изделия.

4.2 Классификация видов сборки

Сборка это образование разъемных и неразъемных соединений составных частей заготовки или изделия.

Признаки классификации.

По объему:

Общая (объект сборки - изделие в целом);

Узловая (объект сборки - сборочная единица или узел);

По стадиям процесса:

Предварительная (сборка заготовок и составных частей изделия, которые в последствии подлежат разборке);

Промежуточные (сборка заготовок для совместной сборки);

Сборка под сварку;

Окончательная (без последующих разборок).

По методу образования соединений:

Слесарная (простым соединением, свинчиванием, запрессовкой и т. д.);

Монтаж (установка изделия на место использования);

Электромонтаж (монтаж электроизделий или изделий с токоведущими элементами);

Пайка (процесс образования неразъемного соединения деталей, когда в зазор между нагретыми элементами вводят припай, стягивающий их поверхности и скрепляющий соединение после охлаждения);

Клепка;

Сварка;

Склеивание.

4.3 Классификация организации форм сборки

По организации производства:

Групповая (применяются групповые технологические процессы сборки);

Поточная (сборочные операции расписаны по ходу технологического процесса, и время на каждую операцию кратно такту;. сборка обеспечивается взаимозаменяемость собираемых узлов и отдельных деталей.)

Непоточная, когда продолжительность сборочных операций не кратна такту; появляются промежуточные накопители).

По перемещению собираемого объекта:

Стационарная;

Подвижная.

По способу перемещения собираемого объекта:

Со свободным перемещением на рольганге или тележке;

С принудительным перемещением на конвейерах с периодическим и непрерывным движением.

По расчленению объекта сборки:

С расчленением на обще-узловые сборки;

Без расчленения.

4.4 Выбор метода достижения точности сборки

В простейшем случае точность сборки обеспечивается выбором метода расчета сборочных размерных цепей. Размерной цепью называется совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.

Основным критерием выбора метода достижения заданной точности сборки является обеспечение минимума затрат на изготовление и сборку деталей. Возможны расчеты размерных цепей методами полной взаимозаменяемости (метод максимума и минимума) и неполной взаимозаменяемости (вероятностный метод, метод пригонки, регулирования и селективной сборки). При прочих равных условиях рекомендуется выбирать в первую очередь метод полной взаимозаменяемости или вероятностный, при которых сборка производится без подбора, пригонки и регулирования. Если применение этих методов экономически нецелесообразно или технические невозможно, то применяют методы неполной взаимозаменяемости.

Технические рекомендации:

При числе звеньев размерной цепи менее четырех и технологически возможных значениях допусков выбирается метод максимума и минимума.

При числе звеньев размерной цепи более четырех и технологически выполнимых значениях допусков выбирают вероятностный метод.

При технологически невыполнимых допусках и числе звеньев размерной цепи до трех применяется метод селективной сборки.

При большом числе звеньев размерной цепи, не изменяющемся во времени из-за нагрева, износа и тому подобного применяется метод регулирования.

4.5 Основные определения размерных цепей

С помощью сборочной размерной цепи определяется точность взаимного расположения нескольких деталей в сборочной единице или механизме. Например, упрощенная схема редуктора.

Размеры, образующие размерную цепь являются звеньями в размерной цепи. Размерная цепь состоит из составляющих звеньев и замыкающего звена. Замыкающее звено - размер, который получается последним в процессе сборки машины. Пример это A3 - тепловой зазор.

Составляющие звенья делятся на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающим звеном размерной цепи является такое звено, с увеличением которого замыкающее звено увеличивается (А3).

Уменьшающим звеном размерной цепи называется такое звено, при увеличении которого замыкающее звено уменьшается (А1, А2).

Прямая задача расчета размерных цепей заключается в определении допусков составляющих звеньев при известном размере и допуске замыкающего звена.

4.6 Обеспечение точности сборки методом максимума и минимума. Достоинства и недостатки

Основное уравнение метода:

m - общее количество звеньев в размерной цепи.

Метод максимума и минимума учитывает только предельные отклонения звеньев размерной цепи (максимум и минимум) и самые неблагоприятные их сочетания. Например, увеличивающие звенья имеют наибольший предельный размер, а уменьшающие - наименьший.

Основные достоинства метода:

Простота, высокая производительность, экономичность сборки изделий, сводящейся только к соединению и фиксации отдельных деталей и не требующей высокой квалификации рабочих;

Простота нормирования сборочных операций, их синхронизации во времени и организации поточного сборки;

Возможность специализации и кооперирования предприятий по выпуску деталей и сборочных единиц;

Сокращение простоев машин при их ремонте и упрощение ремонта в связи с возможностью быстрой замены изношенных деталей новыми без пригонки и регулирования.

Основные недостатки: метода:

Необходимость ужесточения допусков составляющих звеньев пропорционально их количеству. Для многозвенных цепей такую точность достичь иногда практически невозможно. Например, j = 10, TA = 0,05 мм:



Поэтому рекомендуется применять этот метод при числе звеньев от четырех и менее.

4.7 Обеспечение точности сборки вероятностным методом. Достоинства и недостатки

При расчете метода максимума и минимума предполагали, что размеры всех 100% деталей попадают в поле допуска, то есть в процессе обработки или сборки возможно одновременное сочетание наибольших увеличивающих и наименьших уменьшающих звеньев или их обратное сочетание.

Но такое сочетание маловероятно, так как отклонения в основном группируются около середины поля допуска и соединение деталей с такими отклонениями встречаются наиболее часто.

Если допустить ничтожно малую вероятность выхода размера замыкающего звена за пределы допуска (то есть предположить, что часть деталей при сборке не имеет неблагоприятных сочетаний предельных размеров), то можно значительно расширить допуски составляющих звеньев и тем самым снизить себестоимость изготовления детали. При нормальном законе распределения размеров составляющих звеньев и процента риска 0,27% основное уравнение метода имеет следующий вид:

Если для одной и той же размерной цепи произвести расчет вероятностным методом, то средний квалитет точности составляющих звеньев будет выше, чем в методе максимума и минимума.

Если в приведенном примере (три звена) каждое звено изготовить с процентом риска 0,27%, то процент выхода замыкающего звена за пределы допуска , то есть ничтожно мал. Единственное ограничение по применению этого метода - недопустимость такого расчета для малозвенных цепей, так как возрастает вероятность выхода за пределы допуска замыкающего звена. Число звеньев от четырех и более.

4.8 Обеспечение точности сборки методом пригонки. Достоинства и недостатки

При этом методе заданная точность замыкающего звена достигается дополнительной обработкой при сборке (фрезерованием и т. д.) деталей, выбранных в качестве компенсирующего звена (Например, втулки А1).

Тогда звенья размерной цепи изготавливаются с допуском экономически приемлемым для данных условий производства.

Чтобы осуществить пригонку, нужно по выбранному размеру звена-компенсатора оставить припуск, достаточный для компенсации замыкающего звена. Величина компенсации определяется по формуле:

Таким образом увеличение TК приводит к увеличению суммы и снижению себестоимости их изготовления.

Чем больше величина компенсации, тем дольше нужно удалять припуск на компенсацию.

Метод пригонки применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства, когда решение методом максимума и минимума экономически нецелесообразно из-за большой трудоемкости и себестоимости изготовления деталей, имеющих малые допуски на изготовление, а применение селективной сборки невыгодно из-за систематических пополнения групп в условиях мелкосерийного производства.

4.9 Обеспечение точности сборки методом регулирования

Под методом регулирования понимают метод расчета размерных цепей, при котором требуемая точность замыкающего звена достигается без удаления материала, однако из заранее выбранных составляющих размеров компенсатора.

Роль компенсатора выполняет звено в виде набора прокладок, регулируемого клина и других конструкций.

По всем остальным размерам цепи детали обрабатываются по расширенным допускам, приемлемым для данных условий производства.

Величина компенсации рассчитывается как и в предыдущем методе.

CЕД - единовременные затраты на изготовление компенсатора.

Метод регулирования эффективен в условиях мелкосерийного и серийного производства, особенно в тех случаях, когда имеются размеры, изменяющиеся в процессе эксплуатации из-за износа или нагрева.

5. Технологические процессы сборки заготовок

Технологический процесс механической обработки включает технологические процесс обработки резаньем со снятием стружки и технологический процесс холодного поверхностного пластического деформирования (ХППД).

Резание - это отделение части материала с поверхности заготовки с помощью режущего инструмента-клина с образованием стружки с целью обеспечения точности и качества поверхности.

5.1 Схема обработки точением. Режим резания, геометрия инструмента

Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон - приспособление;

Задний центр - приспособление;

Заготовка;

Резец;

Обрабатываемая поверхность;

Поверхность резания;

Обработанная поверхность;

Плавно-режущая кромка;

Передняя поверхность резца;

Главная задняя поверхность резца.

dЗ - диаметр заготовки;

dД - диаметр детали.

Режимные параметры

Глубина резания t - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней за один рабочий ход инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Скорость резания V (м/мин) - путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени.

T=(dЗ-dД)/2

V=dЗn/1000

dЗ - наибольший диаметр обрабатываемой заготовки в мм.

n - частота вращения заготовки в об/мин (или в мин-1).

Подача S (мм/об) - путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за 1 оборот заготовки. Скорость V, подача S и глубина резания t составляют понятие режима резания.

Основное техническое время T.

lВР - длина врезания.

lОБР - длина обработки.

lПЕР - длина перебега.

z - припуск, t - глубина резанья.

Глубина резанья t обычно до 4 мм.

TО обычно составляет 80% всего времени.

lОБР определяется при конструировании.

lВР и lПЕР уменьшают при одновременной обработке нескольких деталей.

Путь врезание и перебега резца.

Геометрия инструмента, углы и радиусы заточки резца

- главный угол в плане между главной режущей кромкой и направлением подачи. Через главную режущую кромку проходит главная режущая плоскость.

- главный передний угол резца между передней поверхностью резца и перпендикуляром к плоскости резания.

- главный задний угол между главной задней поверхность юи плоскостью резания.

- угол наклона главной режущей кромки.

5.2 Силы резания и их влияние на технико-экономические показатели технологического процесса

Деформирование и срезание с заготовки слоя материала происходит под действием силы P, приложенной со стороны инструмента к обрабатываемой заготовке. Работа, затраченная на деформирование:

A=PV

A=AУ+AП+AТР

AУ - работа сил на упругое деформирование;

PУ1 и PУ2 - силы упругого деформирования, перпендикулярные к передней и задней поверхностям резца.

AП - работа на пластическую деформацию.

PП1 и PП2 - силы пластической деформации, направленные перпендикулярно к передней и задней поверхностям резца.

AТР - работа по преодолению сил трения.

FТР1 и FТР2 - силы трения по передней и задней поверхностям резца.

В результате сопротивления металла возникают реактивные силы, нормальные и касательные, результирующая является результирующей сил резания.

Точка приложения и направления силы резания являются переменными из-за переменной твердости, колебания слоя припуска и т. д. Поэтому теоретически по математической зависимости силу резания определить нельзя, и используют результаты экспериментов по определению трех составляющих силы резания по осям x, y, z.

По тангенциальной постоянной силы резания определяют крутящий момент.

ЦЭ - затраты на электроэнергию.

jСПИД - жесткость технологической системы.

По осевой силе резания PX рассчитывается прочность механизма подачи станка.

5.3 Период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность или минимальную себестоимость

5.3.1 Период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность

Время TСМ связано со сменой и заточкой изношенного инструмента.

(1)

(2)

NСТ - число деталей, обработанных за период стойкости.

(3)

(4)

(5)

m - показатель относительной стойкости.

Если в формулу (1) подставить формулы (2), (3), (4), (5), то получится зависимость:

(6)

Для определения минимума функции TШК возьмем первую производную по периоду стойкости (6) и приравняем к нулю.

(7)

(8)

Это период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность.

Анализ формулы (8)

Рассмотрим два случая организации заточки инструмента:

Заточка не централизована, то есть по истечении периода стойкости рабочий сам затачивает инструмент на заточном участке. В этом случае время смены большое, поэтому период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность, также велик.

Заточка централизована, то есть инструмент затачивают рабочие заточники, организована доставка его на заточной участок и обратно. При этом время смены мало, и поэтому невелик период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность.

Период стойкости, обеспечивающий минимальную себестоимость

ci - составляющие затрат при калькуляции себестоимости.

Выведем из-под суммы затраты на инструмент:

(9)

(10)

Подставим в формулу (9( формулы (1), (2), (3), (4), (5), (10).

(11)

(12)

(13)

Анализ формулы (13)

Период стойкости, обеспечивающий минимальную себестоимость, всегда больше, чем период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность, так как добавляются затраты на инструмент.

Два случая организации заточки инструмента и затрат на инструмент:

Заточка не централизована, то есть TСМ велико, и применяется дорогой инструмент (или много экземпляров дешевых инструментов, или один, но дорогой инструмент). Тогда период стойкости, обеспечивающий минимальную себестоимость, велик.

Заточка инструмента централизована, и инструмент дешевый, тогда период стойкости, обеспечивающий минимальную себестоимость, не велик.

5.4 Алгоритм выбора оптимального режима резания при точении

Выбор инструментального материала

Могут применяться инструментальные стали (У10), низколегированные инструментальные стали (9ХС), быстрорежущие инструментальные стали (Р6М5), твердые сплавы (ВК8) и более экзотические -керамика (СМ332), (В0К3), синтетические алмазы.

Остановимся на двух наиболее распространенных видах.

Быстрорежущие стали

t стойкости	tКР, C	V м/мин	Типичные представители	Применение
1. Нормальная	600	До 50	Р6М5	Обработка конструкционных материалов сверлением, зенкерованием, развертыванием, протягиванием, фрезерованием и другими сложными инструментами
2. Повышенная	650	До 60	Р9К5Ф2, (в 3-4 раза дороже Р6М5)	Обработка труднообрабатываемых материалов, нержавеющих и жаропрочных сталей и др.
3. Высокая	700	70 - 80	Р6М8К25 (в 10 раз дороже Р6М5)	Обработка титановых сплавов и жаропрочных сталей с большим содержанием никеля

Твердые сплавы

Бывают трех видов:

ВК - вольфрамокобальтовые - состоят из карбида вольфрама, связанного металлическим кобальтом.

ВТК - вольфрамтитанкобальтовые, в отличие от ВК добавляется карбид титана.

ВТТК - вольфрамтитантанталкобальтовые - добавляется карбид тантала.

ВТК	Применение ВТК	ВК	Применение ВК	VСР	tКР, C
Т30К4 Т15К6 Т5К10 (5% титана, 10% кобальта, остальное карбид вольфрама)	Конструкционные стали и труднообрабатываемые сплавы	ВК3 ВК4 ВК6 ВК8	Чугун и нержавеющие стали	1280 - - 100	900 - - 800

Чем больше в твердом сплаве кобальта, тем более вязок и прочен инструментальные материал, поэтому для черновой обработки с большими подачами и глубинами резания применяют Т5К10 и ВК8/

Чем менше кобальта, тем тверже резец и выше критическая температура, поэтому для чистовой обработки с малыми припусками и большими скоростями применяют Т30К4, ВК3 и ВК4.

Для получистовой обработки применяют Т15К6 и ВК6.

Сплавы группы ВТТК применяются при ударных нагрузках, например при строгании или обработке прерывистых поверхностей - типичный представитель ТТ7К12 (7% - суммарное содержание карбида титана и тантала и 12% - кобальта).

Выбор формы заготовки инструмента.

№	Наименование	Изображение	Применение
1	Плоская		Чугун и бронза, HB<180
2	Плоская с фаской		HB>180 Фаска для предотвращения разрушения режущей кромки
3	Радиусная		В<55 кг/мм2 Обработка вязких материалов, имеющих сливную стружку
4	Радиусная с фаской		В<55 кг/мм2

Выбор геометрии инструмента

- угол наклона главной режущей кромки. Выбирается при обработке прерывистых поверхностей при работе на автоматах и полуавтоматах для отвода стружки в нужную сторону.

и 1

Углы и задаются в справочниках по твердости и прочности обрабатываемого материала. Радиус при вершине резца зависит от сечения державки резца.

Расчет припуска на сборку

Расчет числа рабочих ходов

tmax - это максимальная для данного станка глубина резания, при которой отсутствуют вибрации.

Для обработки конструкционных сталей на токарных станках

Расчет глубины резания

t = z / i

i - число рабочиъ ъодов.

Выбор подачи

Подачи выбираются из четырех условий (S1, S2, S3, S4).

S1 = f(Rz) - в зависимости от шероховатости.

S2 = f(В держ.) - как функция прочности державки резца.

S3 = f(В пласт.) - как функция прочности режущей пластины.

S4 = f(В М. П.) - как функция прочности механизма подачи станка.

8. Определение рабочей подачи

Выбирается наименьшая подача, Smin из S1, S2, S3, S4.

Расчет периода стойкости TСТ

В нормативах все режимы даны для периода стойкости TСТ = 60 мин. В курсовом проекте выбирается период стойкости, обеспечивающий максимальную производительность.

Выбор скорости резания

где SV, XV, YV - зависит от обрабатываемого материала. Все материалы делятся на 7 классов по обрабатываемости.

Сталеконструкционные;

Сталенержавеющие;

Чугуны;

Цветные сплавы;

Титановые сплавы;

Жаропрочные никелевые сплавы;

Неметаллические материалы.

Внутри каждого класса CV, XV, YV постоянны.

Конкретный материал внутри класса находится с помощью поправочного коэффициента,

 - для стали,

- для чугуна.

При технологической подготовке производства для сравнения материалов разных классов применяются коэффициент обрабатываемости.

V60i - скорость при периоде стойкости 60 мин при обработке i-го материала.

V60СТ45 - скорость при периоде стойкости 60 мин при обработке СТ45.

Расчет числа оборотов шпинделя

Выбор по паспорту станка ближайшего меньшего nПАСП

В курсовом проекте округлять до 0 или 5.

Расчет скорости резания по nпасп

Расчет силы резания Pz

Расчет мощности, потребной на резание

Сравнение с мощностью, потребной на резание, с мощностью по паспорту станка

Если условия №16 выполняется, то рассчитывается основное время

Если условие №16 не выполняется, то переходим к №11, выбрав:

5.5 Выбор оптимального режима резания при многорезцовом точении

1, 2, 3. Для каждого резца отдельно выбирают инструментальный материал, форму заточки и геометрию.

4. Для каждой ступени определяется припуск

5. Число рабочих ходов i = 1.

6. С целью резания без вибраций рассчитывают приведенную глубину резания.

7. Для каждого резца выбирают 4 подачи S1, S2, S3, S4.

4 по 6 резцов - 24 подачи, 12 продольных и 12 поперечных.

8. Из всех подач выбирают минимальную для каждого суппорта.

9. Определяется период стойкости, обеспечивающий минимум себестоимости.

10, 11. Для каждого резца рассчитывается оптимальная скорость резания и частота вращения.

12. Выбирается nmin для всех резцов.

13. Выбирается nПАСП=nmin.

14. Рассчитываются силы резания для каждого резца.



Рассчитывается суммарная сила резания для каждого суппорта.

15. Рассчитывается мощность резания для каждого резца отдельно.

Затем считается суммарная мощность для каждого суппорта.

Обычно мощность продольного суппорта значительно больше, чем параллельного.

16. По общей суммарное силе резания продольного суппорта.

17. Рассчитывают TОпоп.

TО = TОПР + TО min

lmax - длина максимальной ступени продольного суппорта.

Hmax - длина максимальной ступени поперечного суппорта.

5.6 Особенности резания абразивным инструментом, маркировка и правка абразивных кругов

В абразивном инструменте режущим элементом являются зерна неправильной формы из высококачественного абразивного материала (микрорезцы закрепленные в связке). Например, типичный представитель - абразивный шлифовальный круг.

Процесс резания при шлифовании - процесс массового микрорезания поверхностью зерна абразива.

Маркировка шлифовальных кругов

КАЗ - красноярский абразивный завод

14А - марка абразива, электрокорунд нормальный

40 - зернистость, размер зерна основной фракции

П - индекс зернистости = 55% зерен основной фракции.

С2 - средние твердые, твердость абразива.

6 - номер структуры. Определяют объемные соотношение зерен с одной стороны и связки и поры с другой.

К6 - керамическая связка № 6

А - класс точности геометрия размеров и формы, аналог квалитета.

2кл - II класс неуравновешенности или дисбаланса

ПП - прямого профиля

500 - наибольший диаметр

50 - ширина

305 - отверстие

35 м/с - предельнодопустимая скорость вращения

Самозатачивание и правка кругов

А) Самозатачивание

Б) Затупление

В) Правка

А) При самозатачивании (рис. А) абразивные зерна обкалываются, заостряются и появляются новые режущие кромки. Затем отработавшие зерна вываливаются и вступают в работу новые зерна. Соответствующим образом подбирают материал абразивных зерен, связки и твердость шлифовального круга.

Б) В режиме затупления (рис. Б) абразивные зерна изнашиваются на величину износа и с образованием площадок износа. Изнашивается и связка, причем неравномерно, что изменяет форму круга.

В) Для исправления формы и удаления затупившихся зерен производят правку алмазных кругов, путем срезания слоя с алмазного круга алмазным карандашом.

5.7 Особенности выбора режима резания при шлифовании на примере круглого наружного шлифования

Основные этапы выбора режима резания:

Выбор характеристики абразивного круга и вид шлифования:

- выбор материала абразива

естественные: наждак, корунд, кремний, алмаз и др.

искусственные: электрокорунд, карбид кремния, кубический нитрит бора, синтетический алмаз и др.

Обрабатываемый материал	Материал абразива	Примечания
Конструкционные стали	Электрокорунд нормальный: 12А, 13А, 14А (ЭА) Электрокорунд белый (ЭБ) 20А, 23А, 24А, 25А	= 20% примесей = 1 % примесей
Жаропрочные легированные стали	Электрокорунд митр. 33А (ЭХ), 34А (ЭТ) Монокорунд 40А, 43А, 44А	= 1% примесей
Хрупкие материалы: чугун, бронзы	Карбид кремния зеленый (КЗ) 62С, 63С, 64С
Обдирное и глубинное шлифование различные материалы с большими припусками.	Карбид кремния черный (К4) 51С, 52С, 53С.

Выбор зернистости и размера зерна.

Выбирают как функцию шероховатости обрабатываемых поверхностей и производительности. Чем крупнее зерно, тем больше производительность и больше шероховатость.

машиностроение технологический производственный сборка

Шероховатость	Точность	Зернистость	Применение
Rа = 1,6 = 0,63	IT 7 - IT 8	16 - 24	Общее шлифование
Rа = 0,63 - 0,16	IT 5 - IT 6	40, 50, 60 8, 6, 4	В 2 этапа: Черновое Чистовое

Выбор твердости шлифовального круга.

Твердость выбирается, как функция твердости детали. Чем тверже деталь, тем мягче шлифовальный круг, но тверже абразив.

Твердость - способность круга удерживать зерна под действием силы Рz.

Твердость шлифовального круга	Твердость детали HRC
C2	35 - 40
C1	40 - 45
CM2	45 - 50
CM1	50 - 55
M2	55 - 60
M1	60 - 65
BM	HRA 65 - 70

Твердость абразивного круга определяется на приборе Бриннеля.

Выбор структуры шлифовального круга.

Структура - процент соотношения зерен с одной стороны, связки и поры с другой, в шлифовальном круге.

Обрабатываемый материал	Структура шлифовального круга
Чугуны и конструкционные закаленные стали	0 - 1
Незакаленные стали	7 - 8
Цветные сплавы	9 - 10
Твердые стали	12

Выбор связки

Вид связки	Вид шлифования	Применение
Керамическая	К5, К6; все виды кроме разрезки и прорезки пазов	Основа связки - глина. Плохо держит кромку.
Бакилитовая Б1	Обдирочное, плоское, торцом круга, отрезка и прорезка пазов	Основа финель - формальдегидная смола. Хорошо держит кромку.
Вуланитовая В1, В2, В3.	Отрезка, прорезка и шлифование пазов	Основа - каучук.
Глифталиевые Г1	Тонкое шлифование, полирование	Основа - графит.

Выбор формы шлифовального круга.

Производится в зависимости от формы обрабатываемой поверхности. Применяется для подшлифовки торца 1 и шлифования цилиндрической поверхности 2.

Скорость резания.

Vшл= 35 м/с и n - const = 90% станков, скорость ограничивается прочностью шлифовального круга.

Выбор скорости детали.

Vд= 1/100 Vкруга м/мин = 200 м/мин

Выбирается из условий работы без прижогов и вибраций. Назначение продольной подачи Sпрод= f(RZ)

Черновое S = (0,7 - 0,8) В кр/об дет

Чистовое S = (0,2 - 0,3)

Расчет подачи на врезание



В зазор 0,25 Д необходим для размещения плана

Sty = t <0,25 Д

t = 0,003 - 0,05 мм

Z = (0,2 ч0,4) мм

Определение числа рабочих ходов

I = 7/t > 10ч15

Расчет периода стойкости

Период стойкости - промежуток времени м/у правками круга.

Расчет мощности, потребностей на шлифование.

Nша =Сn (Vд * S прод * Stk)0,7 * Вкр0,6

Сравнение мощности на шлифование с мощностью по паспорту станка.

Nшл = Nст * у

Расчет основного времени на шлифовку



К1 - учитывает время на снятие припуска, вызванное нежесткостью

Из за нежесткости шлифовальный круг отжимается от детали. Размер детали Т, появляется дополнительный припуск, на снятие которого требуется дополнительное время. Съем припуска осуществляется методом выхаживания, т.е. повторного шлифования без изменения установленной глубины резания.

К2 - учитывает время на дошлифовку припуска, вызванную износом круга. Круг изнашивается и отодвигается от детали, размер детали увеличивается.

К3 - учитывает время, затрачиваемое на правку круга.

5.8 Особенности обработки поверхностей детали методом холодного пластинчатого деформирования ХПД

Классификация методов ХПД - 2 вида:

А) скоростное пластическое деформирование ОПД

Используется для образования новых элементов заготовки, рифлений, резьб, зубчатых поверхностей и т.д.

Методы ОПД:

- накатывание рефлений

- накатывание микромодульных зубчатых колес

- накатывание шлицевых поверхностей