Машиностроение в 21 веке

Введение

"Основными  направлениями экономического и  социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" предусмотрен неуклонный  подъем материального и культурного  уровня жизни народа, создание  лучших условий для всестороннего  развития личности на основе  дальнейшего повышения эффективности  всего общественного производства, увеличения производительности  труда, роста социальной и трудовой  активности трудящихся

Для обеспечения  решения этих задач народное хозяйство  должно изготовлять большое количество машин и приборов, в том числе  радиоэлектронных. Для этого нужно  не только увеличивать объем выпуска  различных материалов, но и обеспечивать их рациональное использование, что  существенно снижает экономические  затраты и прямо способствует выполнению поставленных задач

С целью  обеспечения новых потребностей народного хозяйства при создании новых и приборных устройств  широко используют новые конструкционные  материалы: сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, порошковые, полимерные и  другие материалы, позволяющие резко  повысить технический уровень, надежность, снизить затраты на производство. Обработка этих материалов связана  со значительными технологическими трудностями

Развитие  и совершенствование любого производства в настоящее время связано  также и с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применение станков с числовым программным управлением. Эти элементы составляют базу, на которой создаются  автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация  технологических процессов и  режимов обработки, создание гибких автоматизированных производств

Решение таких  задач возможно только высококвалифицированными инженерами, в деятельности которых  применение на практике технологических  наук имеет очень большое значение. При создании конструкции различных  приборных устройств инженер  должен обеспечивать определенные их технические и эксплуатационные характеристики и надежность в работе, учитывать особенности технологических  методов обработки и сборки, а  также экономическую целесообразность изготовления избранной конструкции

Для этого  инженер должен обладать глубокими  технологическими знаниями в области  расчета приборных устройств

Предметом изучения курса "Технология конструкционных  материалов" являются современные  рациональные и распространенные в  промышленности наиболее прогрессивные  технологические методы формообразования заготовок и деталей приборов литьем, обработкой давлением, переработкой пластмасс, порошковой металлургией, методами керамики, обработкой резанием, электрофизическими и другими методами. В этом курсе  студенты получают кроме общеинженерной и специальную подготовку в производстве некоторых видов изделий. Этот курс является основой для изучения последующих технологических курсов "Технология приборостроения" и "Специальная технология"

Создание  и развитие конструкции любого изделия  производится в несколько этапов и значительная часть этапов конструирования  изделия тесно связана с технологией, а пренебрежение технологическими требованиями приводит к значительным экономическим, а иногда и техническим  потерям: изделие изготовляется  в более продолжительные сроки (часто срок увеличивается в несколько  раз), технические показатели ухудшаются, увеличивается материалоемкость. Иногда становится невозможно изготовить изделие  в планируемые сроки

Уровень технологического мышления (т.е. возможность представления  путей изготовления всего изделия) в значительной мере определяет технические  возможности конструирования новых  электронных изделий. Это легко  проследить на основе развития электронных  приборов (радиоэлектронных устройств  и в том числе ЭВМ).Масса, потребляемая мощность, размеры, время безотказной работы этих приборов в период с 1946 года по настоящее время сократились более чем в 10-100 раз, а надежность в такое же количество раз увеличилась

1. Основные понятия  об изделии, производственном  и технологическом  процессах. Понятие  о качестве приборов.

1.1. Виды изделий

Изделие-единица  промышленной продукции, количество которой  может исчисляться в штуках или  экземплярах [ГОСТ 15895-77]

Изделия приборостроительного производства в зависимости от их назначения, делят на изделия основного  производства и вспомогательного. К  первым относятся изделия, предназначенные  для поставки (системы автоматического  управления; приборы и датчики  давления; приборы и датчики линейных и угловых скоростей; приборы  и датчики измерения медико-биологических  параметров и др.)

ГОСТ 2.101-68 устанавливает  следующие виды изделий:

-деталь-изделие,  изготовляемое из однородного  по наименованию и марке материала,  без применения сборочных операций (зубчатое колесо отсчетного устройства; корпус редуктора; подложка микросхемы; штампованная пластина магнитопровода; цилиндр рулевой машинки и др.);

- сборочная  единица-изделие, составные части  которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сваркой, пайкой, клепкой, склеиванием и др.)

Например, тахометр, автопилот, потенциометр, микромодуль, микросхема, накопитель на магнитных  дисках;

- комплекс-два  и более специфицированных изделия,  не соединенных на предприятии-изготовителе  сборочными операциями, но предназначенных  для выполнения взаимно связанных  эксплуатационных функций (ракетный  комплекс: ракета, пусковая установка,  средства управления);

-комплект-два  и более специфицированных изделия,  не соединенных на предприятии-изготовителе  сборочными операциями и представляющими  собой набор изделий имеющих  общее эксплуатационное назначение  вспомогательного характера (комплект  контрольно-измерительных устройств);

Изделия, в  зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей, делятся  на:

-неспецифицированные (детали) - не имеющие составных частей;

-специфицированные  (сборочные единицы, комплексы  и комплекты) - состоящие из двух  и более составных частей

1.2. Виды конструкторских  документов.

К конструкторским  документам согласно ГОСТ 2.102-68 относятся

графические (чертеж детали, сборочный чертеж, чертеж общего вида, монтажный чертеж и  др.) и текстовые документы (пояснительная  записка, технические условия, патентный  формуляр и др.), которые в отдельности  или совокупности определяют состав или устройство прибора и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта

Чертеж детали - документ, содержащий изображение  детали и другие данные, необходимые  для изготовления и контроля

Сборочный чертеж - документ, содержащий изображение  сборочной единицы и др. данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля. К сборочным чертежам относят также гидромонтажные, пневмомонтажные и электромонтажные чертежи

Чертеж общего вида - документ, определяющий конструкцию  изделия, взаимодействие его составных  частей поясняющий принцип работы изделия

Технические условия - документ, содержащий требования (совокупность всех показателей, норм, правил и положений) к изделию, его  изготовлению, контролю, приемке, поставке, которые целесообразно указывать  в других конструкторских документах

1.3. Основные этапы  проектирования приборов.

По ГОСТ 2.103-68 установлены стадии разработки конструкторской документации на все  виды изделий промышленности

1. Стадия "Техническое  задание" - разработка НИИ на  основе анализа работы, эксплуатации, изучения имеющихся образцов; используется  техническая и научная литература, а также результаты расчета  основных параметров

ТЗ устанавливает  основное назначение технических и  тактико-технических характеристик, показатели качества и тактико-экономические  требования к изделию, выполнение определенных этапов разработки конструкторской  документации и ее основ, а также специальные требования к изделию

2. Стадия "Техническое  предложение" - разработка технического  предложения по результатам анализа  ТЗ , с присвоением документации литеры "П"

Техническое предложение-совокупность конструкторских  документов, которые должны содержать  техническое и технико-экономическое  обоснование целесообразности разработки документации изделия на основе анализа  ТЗ заказчика и различных вариантов  возможных решений создаваемых  изделий, сравнительные оценки с  учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов

3. Стадия "Эскизный  проект" - техническое предложение  после согласования и утверждения  является основанием для разработки  эскизного проекта с присвоением  документации литеры "Э"

Эскизный  проект - совокупность конструкторских  документов, которые должны содержать  принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также  данные, определяющие название, основные параметры и габаритные размеры  разрабатываемого изделия

Эскизный  проект после согласования и утверждения  служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской  документации

4. Стадия "Технический  проект" - на основании эскизной  разработки отрабатывается концепция  для обеспечения наиболее компактной  конструкции, рациональной (технико-экономической)  разбивки изделия на сборочные  единицы и детали, выявления возможности  использования нормализованных  и стандартных агрегатов, сборочных  единиц деталей

Технический проект - совокупность конструкторских  документов, которые должны содержать  окончательное техническое решение, дающее полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации

Технический проект после согласования и утверждения  служит основанием для разработки конструкторской  документации. Он состоит из чертежей общих видов изделия с присвоением  литеры "Т"

5.Разработка  рабочей документации - рабочие чертежи  с техническими условиями, содержащие  все данные для изготовления  и контроля изделия: сборочные  чертежи, чертежи деталей, спецификация  деталей, материала

По ГОСТ 3.1102-74 устанавливаются стадии разработки технической документации и этапы  выполнения этих работ на изделии.

Редварительный проект предназначен для проверки технологичности конструкции изделия на стадиях эскизного и технического проектов. Он содержит перечни специальных и типовых технологических процессов, технических заданий на разработку специального технологического оборудования и оснастки

Предварительный проект служит основанием для разработки рабочей технологической документации: опытного образца, установочной серии, серийного или массового производства

Таким образом технологическая подготовка производства состоит из проектирования технологического процесса, конструирования и изготовления технологической оснастки, разработки технологии контроля и конструирования средств для его осуществления, разработки технических нормативов и спецификаций

1.4. Производственный  и технологический  процессы. Структура  технологического  процесса.

Производственный  процесс (ГОСТ 3.1109-73) - совокупность всех действий людей и орудий приборостроительного производства, необходимых на данном предприятии для изготовления выпускаемых  приборов и устройств. Производственный процесс включает не только основные процессы, непосредственно связанные  с изготовлением приборов и устройств, подлежащих поставке, но все вспомогательные  процессы: изготовление режущего и  контрольно-измерительного инструмента, изготовление и ремонт технологической  оснастки и специального оборудования и др

Технологический процесс - часть производственного  процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению  состояния предмета труда (ГОСТ 3.1109-82)

Структура технологического процесса

С целью  обеспечения наиболее рационального  процесса механической обработки заготовки  составляется план обработки с указанием  порядка обработки и способа  обработки поверхностей. В связи  с этим весь процесс механической обработки расчленяется на составные  части: технологические операции, установы, позиции, переходы, проходы, приемы

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем  месте (токарно-револьверная операция, шлифовальная операция, операция напыления  слоя микросхемы и др.). Технологическая  операция состоит из элементов: установка  технологического перехода, вспомогательного перехода, рабочего хода, вспомогательного хода и позиции

Рабочее место - это зона, оснащенная необходимыми технологическими средствами, в которой  совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей (ГОСТ 19605-11)

Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы

Технологический переход - законченная часть технологической  операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения  при постоянных технологических  режимах и установке

Вспомогательный переход - законченная часть технологической  операции, состоящая из действия человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т.д

Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемая изменением формы, размеров, чистоты поверхности  или свойств заготовки

Вспомогательный ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для выполнения рабочего хода

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

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

1.5 Типы производства

Тип производства - классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпускаемых изделий. Различают  типы производства: единичное, серийное и массовое. Одной из основных характеристик  типа производства является коэффициент  закрепления операций

Коэффициент закрепления операций - отношение  числа всех различных технологических  операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к  числу рабочих мест

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

Серийное  производство - производство, характеризуемое  ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых  периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом  выпуска. В зависимости от количества изделий в партии или серии  и значения коэффициента закрепления  операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Коэффициент закрепления операций в соответствии с ГОСТ 3.1108-74 принимают  равным:

-для мелкосерийного  производства - свыше 20 до 40 включительно;

- для среднесерийного  производства - свыше 10 до 20 включительно;

- для крупносерийного  производства - свыше 1 до 10 включительно

Массовое  производство - производство, характеризуемое  узкой номенклатурой и большим  объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых  в течение продолжительного времени. Коэффициент закрепления операций в соответствии с ГОСТ 3.1108-74 для  массового производства принимают  равным 1

Вид производства - классификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемого метода изготовления детали. Примерами  видов производства являются литейное, сварочное и т.д

1.6. Виды технологических  процессов

Единичный технологический процесс применяется  для изготовления изделий одного наименования, типоразмера и исполнения независимого от типа производства

Типовой технологический  процесс применяется:

а) как информационная основа при разработке рабочего технологического процесса;

б) как рабочий  технологический процесс при  наличии всей необходимой информации для изготовления детали, база для  разработки стандарта на типовые  технологические процессы

Каждый вид  технологических процессов характеризуется  следующими признаками:

а) основным назначением процесса:

-рабочий,

-перспективный;

б) степенью детализации содержания процесса:

-маршрутный,

-операционный,

-маршрутно-операционный

Рабочий технологический  процесс применяется для изготовления конкретного изделия в соответствии с требованиями рабочей технической  документации

Перспективный технологический процесс разрабатывается  как информационная основа для разработки рабочих технологических процессов  при техническом и организационным перевооружении производства. Рассчитан на применение более совершенных способов обработки, более производительных и экономически эффективных средств технологического оснащения и изменения принципов организации производства

ГОСТ 3.1109-73 устанавливает следующие наименования технологических процессов

Проектный технологический процесс - технологический  процесс, выполняемый по предварительному проекту технологической документации

Рабочий технологический  процесс - технологический процесс, выполняемый по рабочей технологической  и (или) конструкторской документации

Единичный технологический процесс - технологический  процесс, относящийся к изделиям одного наименования, типоразмера и  исполнения, независимо от типа производства

Типовой технологический  процесс - технологический процесс, характеризуемый единством содержания и последовательности большинства  технологических операций и переходов  для группы изделий с общими конструктивными  признаками

Стандартный технологический процесс - технологический  процесс, установленный стандартом

Временный технологический процесс - технологический  процесс, применяемый на предприятии  в течении ограниченного периода времени из-за отсутствия надлежащего оборудования или в связи с аварией до замены на более современный

Перспективный технологический процесс - технологический  процесс, соответствующий современным  достижениям науки и техники, методы и средства осуществления которого полностью или частично предстоит освоить на предприятии

Маршрутный  технологический процесс - технологический  процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается без указания переходов и режимов  обработки

Операционный  технологический процесс - технологический  процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается с указанием переходов и режимов  обработки

Машинно-операционный технологический процесс - технологический  процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных  операций излагается безуказаний переходов и режимов обработки

1.7 Основные методы  организации технологических  процессов

ГОСТ 14.312-74 устанавливает две формы организации  технологических процессов:

- групповая;

- поточная

Групповая форма организации технологических  процессов характеризуется однородностью  конструктивно-технологических признаков  изделий, единством средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализации  рабочих мест

Поточная  форма организации технологических  процессов характеризуется:

-специализацией  каждого рабочего места на  определенной операции;

-согласованным  и ритмичным выполнением всех  операций технологического процесса  на основе постоянства такта  выпуска;

-размещением  рабочих мест в последовательности, строго соответствующей технологическому  процессу

Факторы, определяющие форму организации технологического процесса, и соответствующие ей характеристики следует выбирать в следующем  порядке:

-определяют  виды изделий;

-группируют  изделия по общности конструкторско-технологических  признаков;

-устанавливают  тип производства изделий и  их составных частей;

-учитывают  программу выпуска каждого изделия  и календарные сроки их выпуска;

-определяют  длительность производственных  процессов и наладок технологического  оборудования;

-определяют  потребное количество оборудования  и коэффициенты его загрузки;

-определяют  показатель относительной трудоемкости

Основой при  групповой форме организации  технологических процессов является группирование изделий по конструктивно-технологическим  признакам

Группы изделий  для обработки в определенном структурном подразделении (цехе, участке  и т.д.) устанавливаются с учетом трудоемкости обработки и объема выпуска

По результатам  анализа классификационных групп  изделий и показателей относительной  трудоемкости следует устанавливать  профиль специализации каждого  структурного подразделения (цеха, участка  и т.д.), отбирать и закреплять изделия  за подразделениями

Поточную  форму организации технологических  процессов в зависимости от номенклатуры одновременно обрабатываемых изделий  подразделяют на:

-однономенклатурную поточную линию;

-многономенклатурную  поточную линию

Однономенклатурная поточная линия характеризуется обработкой изделия одного наименования по закрепленному технологическому процессу в течение длительного периода времени

Однономенклатурную поточную линию в зависимости от количества одновременно обрабатываемых объектов одного наименования подразделяют на:

-однопоточную,

-многопоточную

Однопоточная  линия характеризуется обработкой на каждой операции одного объекта  одного наименования

Многопоточная линия характеризуется одновременной  обработкой на каждой операции двух и  более объектов одного наименования, причем выполнение операций дублируется  для каждого объекта

Многономенклатурная поточная линия характеризуется  последовательной обработкой групп  изделий двух и более наименований по типовому технологическому процессу

В зависимости  от характера движения изделий по операциям различают поточные линии:

-прерывные;

-непрерывные

1.8. Понятие о качестве  приборов