1 Основная литература 1. Технология машиностроения: Учебное пособие / М.Ф.Пашкевич [и др.]; под ред. М.Ф.Пашкевича – Мн.: Новое знание, 2008, с. 2. Жолобов А.А. Технология автоматизированного производства. Учебник для вузов. - Мн.: Дизайн ПРО, 2000, с. 3. Проектирование технологических процессов в машиностроении: Учебное пособие для вузов / И.П. Филонов [и др.]; под общ. ред. И.П. Филонова; + СD. – Мн.: УП «Технопринт», 2003, с. 4. Технология машиностроения: В 2 т. Т 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001,- 563 с.

2 Дополнительная литература 1. Технология сельскохозяйственного машиностроения: Учебное пособие / Л.М.Кожуро [и др.]; под ред. Л.М.Кожуро. – Мн.: Новое знание, Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебное пособие / И.М.Колесов.– М.: Высш. шк., Маталин А.А. Технология машиностроения.- Л.: Машиностроение, Горбацевич А.Ф., Шкред В.А., Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - Мн.: Выш. школа, 1983.

ТЕМА 1. Введение. Основные понятия и определения

4 ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ КАК НАУКА Технология машиностроения – наука, занимающаяся изучением закономерностей процессов изготовления машин с целью использования результатов исследований для обеспечения выпуска машин заданного качества, в установленном производственной программой количестве и при наименьших затратах. Слово «технология» происходит от двух греческих слов «технос» - ремесло и «логос» - наука и в переводе означает наука о производстве.

5 Этапы развития технологии машиностроения 1929 – 1930 г.г. – накопление отечественного и зарубежного опыта изготовления машин. Издаются первые руководящие и нормативные материалы – 1941 г.г. – начало разработки общих научных принципов построения технологических процессов, начало формирования технологии машиностроения как науки в связи с опубликованием в 1933 – 1935 гг. научных трудов профессоров Соколовского А.П., Каширина А.И., Кована В.М., Яхина А.Б. и мн. других.

6 Этапы развития технологии машиностроения 1941 – 1970 г.г. отличаются интенсивным развитием технологии машиностроения, формированием научных основ технологической науки. Формируется современная теория точности обработки, разрабатывается расчётно-аналитический метод определения первичных погрешностей обработки и их суммирования – 1990 г.г. – широкое использование достижений фундаментальных наук для решения задач технологии машиностроения. Расширяется применение ВТ при проектировании ТП и математического моделирования процессов механической обработки.

7 Этапы развития технологии машиностроения С 1990 – х годов по настоящее время получают дальнейшее развитие ЭВМ, совершенствуются на их основе методики исследований, получают дальнейшее развитие автоматизированные производственные системы, осуществляется широкомасштабный переход к «безбумажному» методу проектирования ТП, на базе широкого применения ПЭВМ, разрабатываются новые методы управления качеством изделий машиностроения, основанные на применении систем искусственного интеллекта, способных к обучению и самообучению.

8 Основные понятия и определения Машина – это механизм или сумма механизмов, осуществляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ. Изделие – это предмет или сумма предметов, подлежащих изготовлению на предприятии. Деталь – изделие, изготовленное из одного материала без применения сборочных операций (валик, литой корпус). Она представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей. Наиболее высокие требования предъявляются к качеству изготовления сопрягающихся и функциональных поверхностей деталей.

9 Основные понятия и определения Если сопрягающаяся поверхность служит для присоединения данной детали к другим деталям и при этом определяет положение данной детали после сборки, то такая поверхность называется основной базой. Если сопрягающаяся поверхность служит для присоединения к данной детали других деталей сборочного соединения, то такая поверхность называется вспомогательной базой. При сборке основные базы одной детали опираются на вспомогательные базы другой. Остальные поверхности детали являются несопрягающимися, свободными. Они часто не обрабатываются.

10 Основные понятия и определения Базовые детали – это детали с базовыми поверхностями, выполняющими в сборочном соединении роль соединительного звена, обеспечивающего определенное относительное положение других деталей. Сборочная единица (узел) – это часть изделия, которая собирается отдельно и в дальнейшем участвует в сборке как одно целое. Сборочные единицы, входящие в изделие в процессе общей сборки называются сборочными единицами первого порядка. Сборочные единицы, входящие в сборочную единицу первого порядка, называются сборочными единицами второго порядка и т.д.

11 Основные понятия и определения Крепежные детали могут входить в сборочные единицы любого порядка. Собранное изделие – сб. единица нулевого порядка. Сборочный комплект – это группа составных частей изделия, которые необходимы для сборки изделия или его составной части. Комплекс – это два и более специфицированных изделия, не соединённых на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для выполнения взаимосвязанных функций (автоматическая линия, станок с ЧПУ и управляющими панелями).

12 Основные понятия и определения Агрегат – это сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других частей изделия, способностью выполнять определённую функцию в изделии или независимо, самостоятельно. Сборка изделий из агрегатов называется агрегатной (модульной) сборкой. Сборочные единицы имеют соединения подвижные и неподвижные, разъёмные и неразъёмные. По форме сопрягаемых поверхностей бывают соединения цилиндрические, конические, сферические, плоские, винтовые, профильные; по методу сопряжения - резьбовые, клиновые, сварные, клееные, фальцованные и др.

13 Качество машины и его характеристики Качество (машины, продукции) – это совокупность свойств, обусловливающих её способность удовлетворять определённым потребностям в соответствии с назначением. Для общей оценки качества машины служат ряд характеристик: Работоспособность – состояние машины, при котором она способна выполнять заданные функции при сохранении параметров, предусмотренных нормативно-технической документацией. Надёжность – свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность; это обобщённое свойство изделия, включающее понятие безотказности и долговечности.

14 Качество машины и его характеристики Безотказность – способность изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки. Долговечность – способность изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния. Ресурс – время работы изделия, определяющее его долговечность. Трудоёмкость – продолжительность изготовления изделия при нормальной интенсивности труда в часах. Станкоёмкость - продолжительность работы станков или другого оборудования для изготовления всех деталей изделия (станко-часы).

15 Производственный процесс и его характеристика Производственный процесс – совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Производственный процесс включает: подготовку и обслуживание средств производства; получение материалов, полуфабрикатов, заготовок и их хранение; различные виды обработки – механическую, термическую и т.д.; сборку изделий, транспортирование; контроль качества на всех стадиях производства; окраску, отделку, упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий, а также все работы по технической подготовке производства.

16 Производственный процесс и его характеристика В ходе технической подготовки производства технологическое проектирование составляет при мелкосерийном производстве % от трудоёмкости общей технической подготовки, при серийном %, при массовом %. В ряде случаев трудоёмкость технологического проектирования многократно превосходит трудоёмкость конструирования машин (гусеничного трактора С в 5 раз, мостового крана – в 4,2 раза, гидро- и паровых турбин для электростанций – в 2,5 – 3 раза).

Тема 2. Технологический процесс и его виды. Структура ТП. Технол. документация. Типы производства

18 Понятие о технологическом процессе (ТП) В соответствии с ГОСТ , технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. ТП строятся по отдельным методам их выполнения. Различают технологические процессы механической обработки, сборки, литья, термической обработки, покрытий (химических, гальванических, окрасочных и др.).

19 Виды технологических процессов Согласно ГОСТ , технологический процесс может быть проектным, рабочим, единичным, типовым, стандартным, временным, перспективным, маршрутным, операционным, маршрутно-операционным. Единичный технологический процесс - ТП изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства. Типовой технологический процесс - ТП изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками. Групповой технологический процесс – ТП изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

20 Виды технологических процессов Маршрутный технологический процесс - ТП, содержащий сокращённое описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов. Операционный технологический процесс - ТП, содержащий полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов. Маршрутно-операционный технологический процесс - ТП, содержащий сокращённое описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

Тема 2. Структура технологического процесса

22 Структура технологического процесса Технологический процесс расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, установы, позиции, переходы, ходы, приёмы. Технологическая операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими. В условиях автоматизированного производства операция - это законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на автоматической линии (АЛ), которая состоит из нескольких станков, связанных автоматическими транспортно-загрузочными устройствами.

23 Структура технологического процесса В условиях гибкого автоматизированного производства непрерывность выполнения операции может нарушаться направлением обрабатываемых заготовок на склад в период между отдельными позициями, выполняемыми на различных технологических модулях. В поточном производстве и при обработке на АЛ в состав ТП включаются вспомогательные операции (транспортные, контрольные, по удалению стружки и т.д.). Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой единицы.

24 Структура технологического процесса Позиция – отдельное фиксированное положение, занимаемое неизменно закреплённой обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей относительно инструмента или неподвижной части оборудования. 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 действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

25 Структура технологического процесса Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением ее формы, размеров, качества и свойств. Вспомогательный ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для подготовки рабочего хода. Приём – законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части (установка деталей в приспособлении, её закрепление и снятие, управление станком, измерение детали).

26 Пример расчленения ТП на составные части Если каждую из заготовок партии обрабатывают с одного конца (поверхности 1 – 5), затем снимают эту заготовку, переходят к обработке второй заготовки, а после обрабатывают каждую из заготовок на том же или другом станке с другого конца (пов. 6-8), то такое выполнение ТП ведется в две операции. Деталь-заготовка Операция 1 Операция 2

27 Пример расчленения ТП на составные части Если же каждую заготовку обрабатывают вначале с одного конца (поверхности 1 – 5), а затем ее поворачивают, вновь закрепляют и обрабатывают с другого конца (поверхности 6-8), то такое выполнение ТП ведется в одну операцию за два установа. Деталь-заготовка Установ А Установ Б

28 Содержание работы по созданию ТП механической обработки Работа по созданию ТП механической обработки включает следующие этапы: 1. анализ исходных данных для разработки ТП; 2. подбор действующего типового, группового ТП или поиск аналога единичного процесса; 3. выбор заготовки и метода её изготовления; 4. выбор технологических баз; 5. составление технологического маршрута обработки; 6. разработка технологических операций и последовательности переходов; 7. выбор средств технологического оснащения (ТО) операций;

29 Содержание работы по созданию ТП механической обработки 8. определение потребности средств ТО, заказ новых средств; 9. выбор средств автоматизации и механизации, транспортных средств; 10. назначение и расчёт режимов обработки; 11. нормирование технологического процесса; 12. определение требований техники безопасности; 13.расчёт экономической эффективности технологического процесса; 14. оформление технологической документации.

30 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ГОСТ подразделяет основные технологические документы на документы общего и специального назначения Документы общего назначения: Карта эскизов – это графический документ, содержащий эскизы, схемы, таблицы, поясняющие выполнение технологического процесса, операции или перехода, включая контроль и перемещения. Технологическая инструкция содержит описание технологического процесса, методов и приёмов, повторяющихся при изготовлении деталей, правил эксплуатации средств технологического оснащения.

31 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Документы специального назначения : Маршрутная карта содержит полное описание ТП, включая все технологические операции, а также контроль и перемещение детали в технологической последовательности её изготовления с указанием сведений об оборудовании, оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах. Взамен маршрутной карты допускается использовать карты технологического процесса. Они служат для операционного описания ТП в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки или ремонта с указанием переходов, технологических режимов и данных о средствах ТО, материальных и трудовых затратах.

32 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Документы специального назначения : Карта типового (группового) технологического процесса служит для описания технологического процесса изготовления или ремонта изделий в технологической последовательности по всем операциям одного вида обработки, сборки или ремонта с указанием переходов и общих данных о средствах ТО, материальных и трудовых затратах. Операционная карта разрабатывается для единичных ТП, в которой содержится описание операции с указанием последовательности переходов, средств ТО, сведений о режимах и трудовых затратах.

33 Тип производства, объем и программа выпуска Тип производства – классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий. Объем выпуска продукции характеризуется количеством изделий, определенных наименований и типоразмеров, изготавливаемых или ремонтируемых предприятием в течение планируемого интервала времени. Программа выпуска определяется перечнем изделий, подлежащих изготовлению на предприятии с указанием объема выпуска по каждому наименованию в течение некоторого календарного периода.

34 Тип производства, объем и программа выпуска Количество деталей, выпускаемых в год, определяется по следующей зависимости: где N - количество изделий, выпускаемых в год; m i - количество деталей в одном изделии; i - процент запасных деталей. При наличии планового брака имеем где - процент брака (планового).

35 Характеристика единичного производства Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой и малым объемом выпуска одинаковых изготавливаемых или ремонтируемых изделий. отсутствие подробной технологической документации; обработка заготовок и сборка машины или узла определяются технологическим маршрутом; операционные карты не разрабатываются, за исключением особо сложных деталей; на рабочих местах обрабатываются разнообразные заготовки деталей; используются преимущественно универсальные станки, приспособления и стандартный режущий инструмент, а также универсальный измерительный инструмент; оборудование размещается группами по видам станков (токарные, фрезерные, сверлильные и т.д.); используются рабочие высокой квалификации; низкая производительность труда, высокая себестоимость продукции.

36 Характеристика массового производства Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. на рабочем месте выполняется постоянно одна операция; оборудование расположено по технологическому признаку (в порядке выполнения операций); используется, в основном, высокопроизводительное специальное оборудование, специальные приспособления, режущий и мерительный инструменты; широко используются устройства для транспортировки заготовок вдоль поточной линии; технический контроль механизирован и автоматизирован; обеспечивается высокая производительность труда, низкая себестоимость продукции; характерна низкая квалификация рабочих.

37 Характеристика серийного производства Серийное производство характеризуется признаками: изделия изготавливаются сериями, обработка деталей ведется повторяющимися партиями; операции закреплены за определенным рабочим местом; технологический процесс построен по принципу дифференциации операций; оборудование устанавливается по технологическому процессу обработки; используется как универсальное, так и специализированное оборудование (револьверные и многорезцовые специальные станки, в том числе агрегатные); используется универсальная, специализированная и специальная оснастка; используются рабочие средней квалификации.

38 Типы серийного производства В зависимости от количества изделий в партии (серии) различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Производственной партией называют группу заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени. Серийное производство является основным типом современного машиностроительного производства. Предприятиями этого типа выпускается % всей продукции машиностроения страны. Серийность Количество деталей в серии (партии) крупные, 50 кг и выше средние, кг мелкие, до 8 кг Мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное св св св. 500

39 Определение типа производства На начальной стадии проектирования, когда технологический процесс еще не разработан, тип производства можно определить по массе детали и годовому объему выпуска, пользуясь таблицей. После разработки техпроцесса, определения норм времени, расчета коэффициента загрузки оборудования с учетом его дозагрузки уточняется тип производства по коэффициенту закрепления операций. Тип производства Годовой объем выпуска деталей, шт крупные, 50 кг и выше средние, кг мелкие, до 8 кг Единичное Серийное Массовое до св до св до св

40 Определение типа производства Коэффициент закрепления операций - это отношение числа различных операций О, закрепленных в среднем по цеху (участку) за каждым рабочим местом, к общему числу рабочих мест Р, т.е. К з.о. = О / Р Рассчитанный К з.о. сравнивают с его нормативным значением и уточненно определяют тип производства. Для массового производства Кз.о. = 1; для крупносерийного 1 < Кз.о. < 10; для среднесерийного 10 < Кз.о. < 20; для мелкосерийного 20 < Кз.о. < 40; для единичного производства Кз.о. не регламентируется, однако принято считать, что при Кз.о больше 40 производство будет единичным.

41 Определение типа производства Для определения числа рабочих мест определяют расчетное количество станков по операциям где N – годовой объем выпуска изделий в шт; tшт – штучное (штучно-калькуляционное) время на операции в мин; Fд – действительный годовой фонд времени работы оборудования в ч; - нормативный коэффициент загрузки оборудования, значения которого принимают: для мелкосерийного производства 0,8…0,9; для среднесерийного 0,75…0,85 для массового и крупносерийного 0,65…0,75. В среднем, можно принимать 0,75…0,8.

42 Определение типа производства Расчетное количество станков по операциям округляют до ближайшего большего целого числа и получают принятое количество станков. При этом Фактический коэффициент загрузки оборудования по операциям при этом равен Количество операций, которые можно выполнить на каждом рабочем месте определяется из соотношения

43 Определение типа производства Действительный годовой фонд времени работы оборудования Fд зависит от его типа. Оборудование Номинальный годовой фонд, ч Действительный годовой фонд, ч Металлорежущие станки 1-30 категорий ремонтной сложности Металлорежущие станки свыше 30 категории ремонтной сложности Автоматические линии Поточные линии

44 Пример определения типа производства Пример. Определить тип производства для техпроцесса механической обработки вала массой 6,5 кг при годовом объеме выпуска шт. Технологический процесс состоит из четырех операций: 1-Фрезерно-центровальной – tшт = 1,8 мин; 2-Токарно-копировальной - tшт = 2,8 мин; 3- Шлицефрезерной - tшт = 7 мин; 4-Шлифовальной - tшт = 1,8 мин. Обработка проводится на поточной линии. Решение По таблице (см. слайд выше) ориентировочно устанавливаем тип производства - массовое. Уточняем тип производства по коэффициенту закрепления операций. Определяем расчетное количество станков по операциям, принимая Fд = 3987 ч. и = 0,75.

45 Пример определения типа производства Рассчитанные и принятые количества станков: - Принимаем 2 станка. - Принимаем 2 станка - Принимаем 5 станков - Принимаем 2 станка Тогда суммарное число рабочих мест S Р = = 11.

46 Пример определения типа производства Определяем фактические коэффициенты загрузки станков по операциям и число операций, которые можно выполнить на каждом рабочем месте

47 Пример определения типа производства Определим суммарное число различных операций Определим коэффициент закрепления операций для рассматриваемого технологического процесса Следовательно, производство (уточненно) является массовым.

48 Дифференциация и концентрация ТП Можно разрабатывать различные варианты ТП, равноценные с точки зрения технологических требований к изделию, но имеющие различия по экономическим показателям. В массовом и крупносерийном производстве ТП строится на принципах дифференциации или концентрации операций. При использовании принципа дифференциации ТП расчленяется на элементарные операции с примерно одинаковым временем их выполнения, равным такту выпуска деталей t = 60 Ф Д / N или кратным ему. Ф Д = Ф Н К, где Ф Н – номинальный годовой фонд времени работы оборудования, равный 2070 час – при односменной работе, 4140 час – при двухсменной работе, 6210 час – при трёхсменной работе, К = 0,96...0,98 – коэффициент потерь времени на ремонт оборудования

49 Дифференциация и концентрация ТП При использовании принципа концентрации ТП предусматривает объединение простых операций в одну сложную, выполнение всех операций на одном рабочем месте, которые в этом случае проводятся на многошпиндельных автоматах, полуавтоматах, агрегатных, многопозиционных, многорезцовых станках, автоматических линиях. Операции концентрируют тремя способами: последовательным, параллельным и смешанным. При последовательной концентрации операций режущие инструменты, входящие в инструментальную наладку, работают последовательно; при параллельной – большинство режущих инструментов, входящих в наладку, работает одновременно.