Виды производств, технологических процессов и операций в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Тема 2. Виды производств, технологических процессов и операций в машиностроении

1. Основные виды производств.

Любой технологический процесс получения объекта машиностроения проходит следующие основные виды производств (рис.2.1):

-- заготовительное;

-- механообрабатывающее;

-- химико-гальваническое;

-- сборочное.

Каждому виду производства присущи свои технологические процессы и операции.

1.1 Заготовительное производство

Заготовки для производства деталей машин, приборов, механизмов и т.п. машиностроительных изделий получают на основе следующих технологических процессов:

проката, литья, штамповки и ковки [1].

Рис. 2.2. Основные профили проката.

Прокат - это процесс получения заготовки путем прокатывания через специальные вальцы материала, нагретого до пластичного состояния. Основные профили материала, получаемые прокатом (рис.2.2) -- а) уголок; б) швеллер; в) двутавр; г) труба; д) пруток; е) лист. Дальнейшей разрезкой проката получают заготовки заданного размера.

Литье - это процесс получения заготовки путем заливки в специальные формы материала, нагретого до жидкого состояния. Процесс литья используется для получения преимущественно корпусных деталей машиностроения (рис.2.3, а).

Штамповка - процесс получения заготовки путем ударного воздействия пуансона на листовой материал, помещаемый в матрицу. По температуре заготовки различают холодную и горячую штамповку, а по форме - плоскую и объемную (рис.2.3, б).

Ковка - это процесс получения заготовки путем ударного воздействия на материал, нагретый до пластичного состояния (рис.2.3, в).

Рис. 2.3. Примеры заготовок, полученные: а) литьем; б) штамповкой; в) ковкой.

1.2 Механообрабатывающее производство

машиностроение технологический прокат заготовка

В этом виде производства реализуются технологические процессы, связанные с удалением слоя материала. Формообразование детали путем отделения слоев материала с образованием стружки называется обработкой резанием.

К общим видам обработки резанием относится так называемая лезвийная обработка. К лезвийными инструментами относятся резцы, фрезы, сверла. С помощью этих инструментов осуществляются следующие технологические операции:

Точение - лезвийная обработка с вращательным главным движением резания и возможностью изменения радиуса его траектории. Разновидности точения: обтачивание, растачивание, подрезание торцевых поверхностей деталей.

Обтачивание - точение наружной поверхности с движением подачи вдоль образующей линии обрабатываемой поверхности (рис. 2.4, а).

а б

Рис.2.4. Обработка точением: а) обтачивание; б) растачивание.

Растачивание - точение внутренней поверхности с движением подачи вдоль образующей поверхности (рис. 2.4, б).

Осевая обработка - лезвийная обработка с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и движении подачи только вдоль оси главного движения резания. Разновидностями осевой обработки являются такие операции, как сверление, зенкеровании и, развертывание[1].

Сверление - операция получения отверстий методом сверления (рис.2.5, а). Для выполнения этой операции используется инструмент, именуемый сверлом и имеющий два лезвия с боковыми спирально выполненными направляющими ленточками. Для процесса сверления важным фактором является геометрия режущей части сверл. Для различных технологий (размеры отверстий, материал заготовки, точность обработки и т.д.) используют различные способы заточки сверл.

Рис. 2.5. Схемы операций осевой обработки:

а) сверление; б) зенкерование; в) развертывание.

Зенкерование отверстий - обработка ранее просверленных, отлитых или штампованных отверстий для увеличения диаметра осуществляемых специальным инструментом - зенкером (рис.2.5, б).

Зенкеры (рис. 8) имеют четыре режущие кромки, поэтому диаметр и прямолинейность отверстия, обработанного зенкером, выдерживаются точнее, чем при сверлении, имеющем, как отмечено выше, только две режущие кромки.

Развертывание отверстий - технологическая операция окончательной обработки отверстий высокой точности, осуществляемая специальным инструментом - разверткой (рис.2.5, в). Развертка имеет большое количество зубьев, одновременно участвующих в работе. Процесс характеризуется малой глубиной резания, что способствует получению низкой шероховатости обрабатываемой поверхности.

-------------------------------- ---------------------

Нарезание резьбы.

Процесс нарезания резьбы иллюстрируется на рис. 6.

Фрезерование - лезвийная обработка с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории, сообщаемым инструменту, и хотя бы одним движением подачи, направленным перпендикулярно оси главного движения резания.

В зависимости от вида лезвийного инструмента (фрезы) фрезерование может быть периферийным, торцовым, круговым.

Периферийное фрезерование - применяется для обработки плоских поверхностей цилиндрической (рис. 9, а) или дисковой (рис. 9, б) фрезой.

При обработке ось фрезы параллельна обрабатываемой поверхности; работа производится зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности фрезы.

Торцувое фрезерование - применяется для обработки плоских поверхностей торцовой фрезой (рис. 9, г, д). При торцувом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна обрабатываемой поверхности; в работе участвуют зубья, расположенные как на цилиндрической, так и на торцувой поверхности фрезы. Торцувое фрезерование имеет ряд преимуществ по сравнению с цилиндрическим - обеспечивает более равномерное фрезерование.

Шлифование поверхностей - операция резания, осуществляемая абразивным инструментом (шлифовальным кругом)

для целей черновой обработки заготовок.

Наиболее распространенными видами шлифования являются круглое (наружное и внутреннее) - для обработки цилиндрических деталей, и плоское шлифование.

1.2.3 Технология сборочных процессов

Процесс сборки составляет 20 - 50 % в общей трудоемкости изготовления машины.

Сборку подразделяют на узловую и общую. Объектом узловой сборки являются сборочные элементы машины,

объектом общей сборки - сама машина.

Детали поступают на сборку после их окончательного технического контроля.

Процесс сборки состоит из двух основных частей: подготовки деталей к сборке и собственно сборочных операций. К подготовительным работам относятся: различные слесарно-пригоночные работы, выполняемые при необходимости; окраска отдельных деталей; очистка и промывка деталей; смазывание сопрягаемых деталей, если это необходимо по техническим условиям.

К собственно сборочным работам относится процесс соединения сопрягаемых деталей и узлов с обеспечением правильного их взаимного положения и определенной посадки.

Различают следующие виды соединений:

- неподвижные разъемные - которые можно разобрать без повреждения соединяемых и скрепляемых деталей (например, резьбовые);

- неподвижные неразъемные - разъединение которых связано с повреждением или полным разрушением деталей

(такие соединения получают посадкой с натягом, развальцовкой, сваркой, пайкой, клепкой, склеиванием);

- подвижные разъемные - соединения с подвижной посадкой;

- подвижные неразъемные - подшипники качения, втулочно-роликовые клепаные цепи, запорные краны.

К сборочным процессам относятся также балансировка собранных узлов.

При выполнении сборочных работ возможны ошибки во взаимном расположении деталей и узлов, их повышенные

деформации, несоблюдение в сопряжениях необходимых зазоров.

Погрешности сборки вызываются рядом причин:

* отклонением размеров и формы сопрягаемых деталей;

* несоблюдением требований к качеству поверхностей деталей;

* неточной установкой и фиксацией элементов машины в процессе ее сборки;

* несоблюдением режима сборочной операции, например, при затяжке винтовых соединений или склеивании;

* геометрическими неточностями сборочного оборудования и технологической оснастки.

Для достижения заданной точности сборки используют методы взаимозаменяемости, регулирования и пригонки.

В методе взаимозаменяемости предъявляются высокие требования к точности изготовляемых деталей, в результате чего сборка сводится лишь к соединению сопрягаемых деталей, что является преимуществом. Кроме того, унификация деталей позволяет использовать продукцию различных предприятий. Недостаток - высокая сложность и трудоемкость изготовления деталей.

Сборка методом регулирования заключается в том, что точность сборки достигается путем изменения размера заранее выбранного компенсирующего звена

Компенсирующее кольцо подбирается сборщиком по результатам измерения фактического размера замыкающего звена.

Недостаток - большая длительность сборки. Преимущество - универсальность (метод применим к любым деталям, требования к точности их изготовления низкие); простота сборки при высокой ее точности; возможность регулирования соединения в процессе работы.

Сборка методом пригонки заключается в достижении заданной точности сопряжения путем снятия с одной из сопрягаемых деталей необходимого слоя материала опиловкой или любым другим способом. Метод трудоемкий и применяется в единичном и мелкосерийном производствах.

2. Трудоемкость технологических операций

Трудоемкость выполнения технологических операций является критерием эффективности технологического процесса и определяется на основе технически обоснованных норм времени.

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

Норма выработки - регламентированный объем работы, которая должна быть выполнена в единицу времени одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Существуют три метода установления нормы времени.

1 На основе изучения затрат рабочего времени наблюдателем непосредственно на рабочих местах. Метод используется для обобщения передового опыта и для разработки нормативов.

2 По нормативам - производят расчет длительности операции, используя нормативы длительности выполнения

отдельных элементов работы (операции).

3 Сравнением и расчетом по типовым нормам - приближенный расчет, применяется в единичном и мелкосерийном производствах.

Штучное время - интервал времени, равный отношению цикла технологической операции к числу одновременно изготовляемых или ремонтируемых изделий, или равный календарному времени сборочной операции.

Штучное время tш для неавтоматизированного производства состоит из элементов

tш = to + tв + tт + tорг + tп ,

где to - основное (технологическое) время, затрачиваемое на изменение и определение состояние предмета труда (станочная, кузнечная, слесарная и другая обработка); tв

- вспомогательное время, затрачиваемое на выполнение приемов, необходимых

для выполнения технологических операций (установка и снятие заготовки или собираемого узла, пуск или останов станка); tт

- время технического обслуживания рабочего места, затрачиваемое исполнителем на поддержание средств технологического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ними и рабочим местом; tорг - время организационного обслуживания

рабочего места (получение задания, изучение чертежа детали); tп - время на личные потребности, затрачиваемое на производственную гимнастику, отдых и т.д.

Часть штучного времени, равная сумме основного tо и вспомогательного времени tв , называется оперативным временем

tоп , равно

tоп = tо + tв.

Оперативное время - основная часть технической нормы.

В серийном производстве при расчете норм времени на партию необходимо учитывать подготовительно-заключительное время tп-з, которое затрачивается рабочим перед началом обработки партии заготовок и после окончания задания.

В массовом производстве, в силу повторяемости одной и той же операции, необходимость в работах, выполняемых в подготовительно-заключительное время, отпадает.

В единичном производстве подготовительно-заключительное время включает и штучное время.

В серийном производстве норму времени на обработку партии заготовок или сборку партии сборочных единиц рассчитывают по формуле

tпар = tш n + tп-з,

где n - размер партии.

Норма штучно-калькуляционного времени на выполнение операции над одной деталью

tш-к = tш + (tп-з / n)

На основе норм времени определяют расценки выполняемых операций, рассчитывают необходимое количество оборудования, осуществляют планирование производственного процесса.

1.3 Базирование и базы в машиностроении

Базирование - придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

База - поверхность или сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию, и используемая для базирования.

Для обеспечения неподвижности заготовки или изделия в избранной системе координат на них необходимо наложить шесть двусторонних геометрических связей, для создания которых необходим комплект баз.

Технологическая база - используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта.

Измерительная база - используемая для определения положения заготовки или изделия относительно средств измерения.

Под базированием заготовки понимается придание ей определенного положения в приспособлении с целью изготовления деталей с заданной геометрией. Осуществив базирование, заготовку закрепляют, чтобы при обработке она сохраняла неподвижность относительно приспособления. Базирование и закрепление - два разных элемента установки

заготовки. Они выполняются последовательно, причем базирование достигается наложением на заготовку односторонних связей, а базирование совместно с закреплением - двусторонних, лишающих заготовку подвижности в обе стороны по рассматриваемой оси.

Базирование нельзя заменить закреплением.

Базирование заготовки в приспособлении производится двумя или тремя базами. В группе баз значимость каждой из них для данной операции неодинакова. Среди них выделяется основная база. Заготовка, устанавливаемая этой базой в приспособление, получает почти полную ориентацию; для полной ориентации используются другие, вспомогательные базы.

Поверхности, используемые в качестве основной базы: плоская, цилиндрическое отверстие, цилиндрическая наружная поверхность.

Основную базу выбирает конструктор приспособления. За основную базу предпочтительно брать поверхность, которая обеспечивает заготовке устойчивое положение в приспособлении даже при базировании только одной этой базы.

Для цилиндрической заготовки в качестве основной базы выбрана наружная цилиндрическая поверхность.

Устанавливается на призму.

1.4 Основное оборудование машиностроительных производств

1.4.1 Металлорежущие станки

В зависимости от целевого назначения станка для обработки тех или иных деталей или их поверхностей, выполнения

соответствующих технологических операций и режущего инструмента, станки разделяют на следующие основные группы -

токарные, сверлильные и расточные, фрезерные, шлифовальные. Условная классификация станков по технологическому

признаку следующая.

Токарные (группа 1) разделяются на типы: специализированные, одношпиндельные, многошпиндельные, револьверные, сверлильно-отрезные, карусельные, токарные и лобовые, многорезцовые.

Сверлильные и расточные (группа 2): вертикально-сверлильные, одношпиндельные, многошпиндельные полуавтоматы, координатно-расточные, радиально-сверлильные, расточные, алмазно-расточные, горизонтально-сверлильные и центровые.

Шлифовальные, полировальные, доводочные, заточные (группа 3): круглошлифовальные, внутришлифовальные, обдирочно-шлифовальные, специализированные шлифовальные

Литература

Автоматизация технологической подготовки производства

Учебное пособие по курсам "Автоматизированные системы технологической подготовки производства" и "Автоматизация конструкторского и технологического проектирования"

Изд-во ТГТУ.- Тамбов 2002

Размещено на Aallbest.ru