Основные понятия и определения машиностроительного производства

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3

1. Основные понятия и определения машиностроительного производства………………………………………………………….....5
2. Технологическое обеспечение свойств материала и точности    детали……………………………………………………………………9
3. Основы разработки технологического процесса изготовления детали………………………………………………………………….14

Заключение…………………………………………………………….….18

Список использованной литературы…………………………………….19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Его продукция - машины различного назначения поставляются всем отраслям промышленности, сельского хозяйства, транспорта, определяя уровень их развития. Исключительно важная роль принадлежит машиностроению в обеспечении обороноспособности государства.

Процесс создания машины делится на два этапа. Первый этап состоит в разработке конструкции машины с оформлением соответствующих чертежей. Второй этап заключается в разработке и реализации производственных процессов изготовления деталей и сборки машины, что составляет основную задачу технологии машиностроения. Этапы создания машины тесно взаимосвязаны. Действительно, невозможно разработать хорошую конструкцию машины без учета технологии ее производства. Принятые технологии изготовления деталей и сборки машины определяют ее качество и затраты на производство. Развитие технологии позволяет применять новые конструкторские решения, обеспечивающие повышение качества машины и снижение этих затрат.

Современное представление о технологии машиностроения сформировалось на основе исследований и разработок многих поколений отечественных и зарубежных ученых и инженеров, способствовавших ее становлению как отрасли технической науки, которая занимается изучением закономерностей, действующих при изготовлении машин, с целью использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества машин и наименьшей их себестоимости.

Целью работы  «Основы технологии машиностроения» является формирование компетентности в области владения и практического применения технологических методов производства технологических машин и оборудования, а также методов их ремонта и эксплуатации для наиболее эффективного использования в профессиональной деятельности.

Задачи работы заключаются в приобретении:

- знаний  о физической сущности явлений, происходящих при производстве  технологических машин и оборудования, их ремонте и эксплуатации;

- умения  определить опытным путем основные  технологические приемы обработки  материалов;

- умения  правильно выбрать материал, назначить  режимы его обработки с целью  получения заданной точности  и других свойств, обеспечивающих  высокую надежность и долговечность  деталей машин;

- навыков  владения методиками оценки выбора  технологий при производстве  сложных деталей, узлов и конструкций  технологических машин и оборудования  и уметь на этой основе выбрать  их оптимальное сочетание.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные понятия и определения машиностроительного производства

К основным понятиям в машиностроении относятся:

- Изделие - это любой предмет  или набор предметов, которые  изготавливаются на предприятии (трактор, насос, компрессор и т.д.);

- Детали - это изделия, изготовленные  из однородного материала без  применения сборочных операций (вал, крышка, винт, фланец, отливки корпуса, рычаг и т.п.);

- Сборочная единица (узел) - это  изделие, изготовленное из составных  частей сборочными операциями (сварка, клепка, пайка, соединения резьбовыми  элементами, развальцовкой, фальцовкой  и т.п.) на предприятии, его производит (подшипник кочиння, муфта, задняя бабка токарного станка, гидроцилиндр, редуктор и т.п.). Сборочные единицы могут быть различной степени сложности, причем менее сложная единица может входить в состав более сложной. Наиболее сложная сборочная единица входит в состав изделия и называется составной единицей первого порядка. Сборочная единица, которая входит в сборочную единицу первого порядка, называется сборочной единицы второго порядка и так далее;

- Комплекс - это 2 и более специфицированных  изделия, не соединенные на заводе  где их изготавливают сборочными  операциями, но предназначенные  для выполнения взаимосвязанных 'связанных эксплуатационных функций. Примером комплекса может быть  набор изделий, таких как токарный  станок, управляющий блок ЧПУ, гидравлический  привод или ректификационная  колонна, дефлегматор, насос;

- Комплект - это 2 и более изделий, которые не Объединенные на  заводе где их изготавливают  сборочными операциями и представляют  собой набор изделий общего  эксплуатационного назначения вспомогательного  характера (комплект запасных частей, комплект инструмента и т.п.); 

- Полуфабрикат - это изделие предприятия-поставщика, который требует дополнительной  обработки или сборки;

- Комплектующее изделие - это изделие  предприятия-поставщика, который применяется как составная часть выпускаемого изделия другим предприятием;

- Сборочный комплект - это группа  составных частей (сборочных единиц), которую необходимо подать на  рабочее место для сборки изделия  или его составной части;

- Агрегат - сборочная единица, которую  можно отдельно составить и  которая может выполнять определенную  эксплуатационную функцию самостоятельно  или в составе изделия.

- Заготовка - это изделие, из которого  вследствие изменения формы, размеров, шероховатости поверхностей и  свойств материала получают деталь  или сплошную сборочную единицу; - исходная заготовка - это заготовка  перед первой технологической  операции;

- Типовое изделие - изделие, относящееся к группе близких по конструкции изделий и имеет наибольшее количество конструктивных и технологических признаков этой группы.

Как уже отмечалось, технологическая операция - основной расчетный элемент технологического процесса. Время и затраты на выполнение операции являются важнейшими критериями ее эффективности при заданной программе выпуска изделий.

Программой выпуска изделий называют установленный для данного предприятия перечень изготавливаемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска за планируемый период времени. Под объемом выпуска понимают количество изделий определенных наименований. типоразмеров и исполнений, изготавливаемых или ремонтируемых предприятием в течение планируемого периода времени (обычно - в течение года). Объем выпуска в значительной степени определяет построение технологических процессов.

При заданном объеме выпуска изделия в большинстве случаев изготавливают партиями.

Производственную партию образуют изделия, запускаемые в обработку в течение определенного интервала времени. Производственную партию или ее часть, поступающую на рабочее место для выполнения технологической операции, называют операционной партией.

Выполнение любой технологической операции требует затрат времени работы оборудования и рабочих. Интервал календарного времени от начала до конца периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготавливаемых или ремонтируемых изделий называют циклом технологической операции.

Под производительностью Q понимают объем W продукции, е пущенной в единицу времени 1:

Q=W/t.

Принято различать производительность станка,   производительность труда рабочего, производительность производственного процесса, производительность труда работающих и производительность общественно труда.

Производительность станка оценивают объемом удаленного с заготовки материала или площадью обработанной поверхности в единице времени. Производительность станка зависит от его мощности, качества инструмента и режимов обработки.

Производительность труда рабочего измеряют количеством продукции, произведенной им за единицу рабочего времени. Например, производительность труда станочника определяют по количеству деталей в штуках, изготовленных за час или смену. Производительность труда рабочего зависит от производительности оборудования, интенсивности труда и его организации.

Производительность станка-автомата, выполняющего функции обычного станка и рабочего, измеряют в тех же единицах, что и производительность труда рабочего.

Производительность производственного процесса оценивают измеряемой в штуках или рублях продукцией, произведенной в единицу времени. Производительность производственного процесса зависит не только от производительности оборудования и производительности труда рабочих. но и от уровня организации, планирования этого процесса и управления нм.

Производительность труда работающих характеризует эффективность работы всего коллектива предприятия. Она измеряется количеством продукции в рублях, выпущенной в единицу времени в расчете на одного работающего.

Производительность общественного труда оценивают путем сопоставления количества выпускаемой продукции за некоторый интервал времени с трудовыми затратами. При этом учитывают затраты прошлого труда, вложенные в создание оборудования, зданий и т. д., текущие затраты овеществленного труда (основные и вспомогательные материалы, электроэнергия, инструменты и т. п.) и текущие затраты живого труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Технологическое обеспечение свойств материала и точности    детали

 Детали машин изготавливают  из сталей, чугунов. цветных металлов сплавов, полимеров, гранита и других материалов. Материал детали 1бирает конструктор, исходя из ее функционального назначения. Выбор материала производится также с учетом его технологических свойств.

К механическим свойствам материала относят предел прочности, предел текучести, твердость, модуль продольной упругости, ударную вязкость, предел выносливости, относительное удлинение и др.

К физическим свойствам относят удельный вес, температуру плавания и кристаллизации, теплопроводность, коэффициент линейного расширения, электрическое сопротивление и др.

Химические свойства материала, прежде всего характеризуются его морозной стойкостью.

К технологическим свойствам материала относят его литейные свойства, обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость и т. д.

При изготовлении детали материал заготовки подвергается силовым, тепловым, химическим и другим видам воздействий. В результате этого в каждом из этапов технологического процесса могут изменяться химический состав, структура, зернистость материала заготовки и, следовательно его свойства.

Формирование свойств материала исходных заготовок. В большинстве случаев в качестве исходных заготовок используют прокат, отливки и поковки, получаемые ковкой или штамповкой.

Структура и размер зерен материала отливки, от которых зависят его механические свойства, определяется большим числом факторов: количества и вида примесей и легирующих элементов в сплаве, температуры разливки, скорости охлаждения при кристаллизации, температуры, теплопроводности. состояния внутренних поверхностей литейной формы.

Вредными примесями, ухудшающими механические и физические свойства материала отливок, являются сера и фосфор. Фосфор снижает пластичность, вызывает хладноломкость стали, способствует образованию ликваций. Сера способствует образованию горячих трещин, возникающих при кристаллизации. Повышенное содержание серы в стали тем опаснее, чем сложнее форма отливки и чем большее сопротивление оказывает литейная форма усадке металла.

Получению мелкозернистой структуры, повышению механических свойств стальных отливок благоприятствует легирование стати никелем, хромом, молибденом, ванадием.

Увеличение скорости охлаждения при кристаллизации металла ведет к получению более мелкозернистой структуры. Вследствие этого, например: литье в кокили по сравнению с литьем в песчаные формы обеспечивает более высокие механические свойства материала отливки. В то же время необходимо иметь ввиду, что при быстром охлаждении в поверхностных слоях и тонкостенных частях чугунных отливок может происходить отбеливание образование белого чугуна, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Белый чугун имеет высокую твердость (НВ 4500...5500 МПа); его обработка резанием лезвийными инструментами является крайне затруднительной.

Свойства материала отливки в значительной степени зависят от ее конструкции, которая должна создавать возможность одновременного или последовательного затвердевания частей отливки. Для одновременного затвердевания желательна равномерность сечений стенок отливки, а для последовательного - постепенное увеличение сечений стенок в направлении затвердевания металла. Неравномерное охлаждение различных частей отливки, сопротивление литейной формы усадке металла м)о- гут привести к образованию трещин, усадочных раковин и остаточных напряжений.

При получении исходных заготовок холодной обработкой давлением их материал упрочняется (наклепывается). При этом наряду с повышением характеристик прочности материала происходит снижение характеристик его пластичности. Из-за неравномерности пластических деформаций на различных участках заготовок в них возникают остаточные напряжения.

При изготовлении исходных заготовок горячей обработкой давлением большое значение имеет температура нагрева металла. Нарушение температурного режима может привести к образованию трещин в заготовке. дефектной крупнозернистой структуре (перегрев стати) и неисправимому браку в виде пережога (оплавления и окисления металла по границам зерен, приводящих к полной потере пластичности). Заготовка перед горячей обработкой давлением должна быть нагрета равномерно по всему объему. В противном случае в ней возникают термические напряжения, которые могут привести к появлению трещин. При высокой температуре происходит окисление металла. В результате этого на поверхности стальной заготовки образуется окалина и обезуглероженный слой, толщина которого иногда достигает 1,5...2,0 мм. Для уменьшения окисления заготовки нагревают в нейтральной или восстановительной атмосфере.

Формирование свойств материала при термической и химико-термической обработках. Основной целью термической обработки является изменение структуры материала, направленное на формирование требуемых его свойств. Так как наиболее распространенными материалами в машиностроении являются стати, то суть различных видов и способов термообработки рассмотрим применительно к стальным заготовкам.

Основными видами термообработки стальных заготовок являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск.

Отжиг заготовок из стали выполняют для снижения твердости, повышения пластичности, получения однородной мелкозернистой структуры, устранения остаточных напряжений. При отжиге заготовка нагревается на 30...50 °С выше точки Ас3, выдерживается при этой температуре до полного завершения структурно-фазовых превращений и медленно охлаждается. В результате отжига в отливках устраняется грубозернистая структура, снижающая механические свойства стати. В заготовках, полученных ковкой и штамповкой устраняются последствия различия условий деформирования их отдельных частей, структура стали приобретает однородность.

Нормализация отличается от отжига условиями охлаждения. После нагрева до температуры на 50...70°С выше точки АсЪ заготовку охлаждают на воздухе. Нормализация обеспечивает более высокую прочность. чем отжиг, из-за большей скорости охлаждения.

Цементация представляет собой диффузионное насыщение поверхностного слоя заготовок из низкоуглеродистой стали углеродом. Последующая закалка и низкий отпуск обеспечивают высокую твердость поверхностного слоя и высокую пластичность сердцевины заготовки, а также вызывает формирование в поверхностном слое остаточных напряжений сжатия. Это позволяет повысить износостойкость детали и ее усталостную прочность (предел выносливости). Твердость поверхностного слоя после закалки и отпуска может составлять НКСЭ 64...66. Толщина цементированного слоя обычно находится в пределах 0.5...2,2 мм. хотя может достигать (на крупных заготовках) 6 мм.

Цементацию осуществляют в твердом или газовом карбюризаторе при температуре 920... 1050 °С. Длительность выдержки может составлять от 2 до 24 ч.

Во многих случаях цементации подвергают не все, а только отдельные поверхности заготовок, которые должны иметь высокую твердость. Для защиты нецементируемых поверхностей применяют меднение, нанесение специальных обмазок, в отверстия заготовки устанавливают медные пробки, а на наружные поверхности надевают колпачки.

Азотирование - это диффузионное насыщение поверхностного слоя заготовки азотом. Азотированию обычно подвергают заготовки из легированных сталей. До азотирования выполняют чистовую обработку заготовок и подвергают их закалке и высокому отпуску. После азотирования проводят отделочную обработку заготовок (тонким шлифованием, притиркой и т. п.). Азотирование применяют для повышения износостойкости деталей и усталостной прочности, а также их коррозионной стойкости. Твердость поверхностного слоя после азотирования достигает НКСЪ 70...72. Толщина азотированного слоя обычно составляет не более 0,5 мм. В этом слое возникают остаточные напряжения сжатия.

Азотирование осуществляют в атмосфере диссоциированного аммиака при температуре 500...600°С. Процесс азотирования протекает довольно медленно. Так, при температуре 500...520 °С для получения азотированного слоя толщиной 0,1 и 0,8 мм требуется соответственно 3 и 90 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Основы разработки технологического процесса изготовления детали

1 Виды технологических процессов. Их делят на основные виды по следующим признакам:

• форме организации технологического процесса, определяемой числом охватываемых предметов производства:
• освоенности технологического процесса в конкретных производственных условиях.

В зависимости от формы организации технологического процесса различают три его вида:

• единичный:
• типовой:
• групповой.

Единичный технологический процесс - это процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.

Типовой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

Групповой технологический процесс - это процесс изготовления изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

В зависимости от освоенности в производстве различают два вида технологического процесса:

• рабочий:
• перспективный.

Рабочим технологическим процессом называется процесс изготовления одного или нескольких изделий по принятой в производстве рабочей технологической документации.

Перспективным технологическим процессом называется процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, который предстоит освоить на предприятии (используется как информационная

основа для разработки рабочих технологических процессов при технологическом и организационном перевооружении производства).

В зависимости от сложности изделий, их стоимости и типа производства используют различное по степени детализации описание технологического процесса:

• маршрутное;
• операционное;
• маршрутно-операционное.

При маршрутном описании технологического процесса дается сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

При операционном описании технологического процесса дается полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов.

При маршрутно-операционном описании технологического процесса дается сокращенное описание операций технологического процесса в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

В соответствии с принятым описанием технологического процесса принято различать маршрутный, операционный и маршрутно- операционный технологический процессы.

Маршрутное и маршрутно-операционное описание технологического процесса используют при единичном и мелкосерийном производствах, операционное - преимущественно при среднесерийном, крупносерийном и массовом производствах. При изготовлении крупных (дорогих) деталей операционное описание технологического процесса применяют и в единичном и мелкосерийном производствах.

Ниже преимущественно будем рассматривать разработку единичного операционного технологического процесса изготовления детали.

Разработка такого технологического процесса имеет целью дать подробное описание всех этапов изготовления детали с техникоэкономическими расчетами и обоснованием принятых решений. В результате составления технологической документации инженерно- технические работники и рабочие получают всю необходимую информацию для реализации разработанного технологического процесса на предприятии. При разработке технологического процесса определяют сред

ства технологического оснащения (оборудование, приспособления, режущий и измерительный инструменты), трудоемкость и себестоимость изготовления деталей. Это служит основой для организации снабжения основными и вспомогательными материалами, календарного планирования производства, технического контроля, инструментального и транспортного обеспечения, а также для определения производственных площадей. необходимых энергетических ресу*рсов и рабочей силы.

Следу*ет различать разработку технологических процессов для действующих предприятий и для вновь проектируемых (реконструируемых). В первом случае необходимость разработки технологических процессов изготовления деталей возникает при освоении в производстве нового или усовершенствованного изделия, а также при производстве уже освоенных изделий для повышения технико-экономических показателей изготовления деталей на базе внедрения современных достижений науки и техники. Во втором случае разработанные на основе этих достижений технологические процессы изготовления деталей являются основой всего проекта нового (реконструируемого) предприятия.

Принципы проектирования технологического процесса. Проектирование технологических процессов производят на основе двух принципов: технического и экономического. В соответствии с техническим принципом технологический процесс изготовления детали должен обеспечивать все предъявленные к ней технические требования. Эти требования могут быть выполнены при нескольких вариантах технологического процесса, отличающихся, например, методом получения исходной заготовки. применяемыми для ее последующей обработки станками и инструментами и т. д. В соответствии с экономическим принципом принятый вариант технологического процесса должен быть наиболее экономичным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Ведущая роль в ускорении научно-технического прогресса, поднятию России на мировой уровень в сфере производства призвано сыграть машиностроение, которое в кратчайшие сроки необходимо поднять на высший технический уровень. Цель машиностроения – изменение структуры производства, повышение качественных характеристик машин и оборудования. Предусматривается осуществить переход к экономике высшей организации и эффективности со всесторонне развитыми силами, зрелыми производственными отношениями, отлаженным хозяйственным механизмом. Такова стратегическая линия государства.

Перед машиностроительным комплексом поставлена задача резко повысить технико-экономический уровень и качество машин, оборудования и приборов.

Основными направлениями развития современной технологии: переход от прерывистых, дискретных технологических процессов к непрерывным автоматизированным, обеспечивающим увеличение масштабов производства и качества продукции; внедрение безотходной технологии для наиболее полного использования сырья, материалов, энергии, топлива и повышения производительности труда; создание гибких производственных систем, широкое использование роботов и роботизированным технологических комплексов в машиностроении и приборостроении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Рабочее учебное пособие по дисциплине «Основы технологии машиностроения» для направления 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», профиль: «Бытовые машины и приборы», Тольятти, 2016 г.
2. Основы технологии машиностроения, издательство Томского политехнического университета, 2012 г.