Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Технологические процессы механосборочного производства подразделяют на заготовительные процессы для получения заготовок, процессы обработки заготовок для получения деталей и сборочные процессы.
В результате технологического процесса происходит изменение свойств предмета труда: изменяются физические, химические, механические свойства материалов, размеры и форма предмета труда, качество его поверхностного слоя, внешний вид и др. Таким образом, в основе любого технологического процесса лежит соответствующий метод воздействия на предмет труда.
Основу технологических процессов изготовления деталей составляют формообразующие методы, методы изменения физико-механических свойств материала, методы воздействия на качество поверхностного слоя (методы покрытия, отделки, окраски и др.).
Формообразующие методы делятся на методы со съемом материала и без съема материала. Первые подразделяются на методы резания материала (точение, строгание, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование, протягивание и др.), методы абразивной обработки (шлифование, хонингование, супоршлифование, доводка и др.), электрофизические и электрохимические методы.
К методам без съема материала относятся методы пластического деформирования; к методам изменения физико-механических свойств материала относятся различные виды термической обработки, химико - термические процессы.
Основу сборочных технологических процессов составляют методы соединения деталей, которые делятся на методы, образующие разъемные и неразъемные соединения.
К методам, образующим неразъемные соединения, относятся пластическое деформирование, сварка, склеивание, пайка и др.
Технологический процесс может состоять из одной или нескольких операций; последовательность операций технологического процесса принято называть маршрутом. В технологический процесс включаются не только операции, связанные с изменением свойств предмета труда, но и операции контроля и транспортировки. В свою очередь технологическая операция представляет собой совокупность технологических и вспомогательных переходов.
Входные характеристики заготовок, деталей, сборочных единиц |
Технологическая система
—Efc- |
|
Время |
|
Изготовления |
|
—в». |
Рабочий, вспомогательные, сопутствующие процессы |
Качество |
Себестоимость изготовления |
П П
Г |
1 |
Действующие факторы
Рис. 1.5.1. Структура технологической операции
Содержание операции может быть представлено с помощью схемы (рис. 1.5.1). Согласно этой схеме, внутри технологической системы происходит качественное изменение предмета труда или изменение его положения под воздействием рабочего процесса, вследствие чего их исходные качественные характеристики преобразовываются в заданные качественные характеристики изделия. Эти преобразования осуществляются в условиях действия вспомогательных, сопутствующих процессов и окружающей среды.
Для качественного преобразования предмета труда необходимы затраты энергии, времени и материальных средств. При этом операцию можно осуществлять при непосредственном участии человека или без него. Рассмотрим содержание элементов технологической операции.
Выходные показатели - это конечный результат операции, который характеризуется качеством полученного изделия, затратами времени на осуществление операции и ее себестоимостью.
Входные данные при изготовлении детали характеризуют качество заготовки, поступающей на операцию; при сборке - это качество деталей и сборочных единиц, поступающих на сборку. Качественные характеристики выражаются в номинальных значениях и допусках на отклонения.
Тип технологической системы определяется технологическим процессом (например, для сборочного процесса - это сборочная машина, для механической обработки деталей - это обрабатывающая система, для операции упаковки - это упаковочная машина и т. д.). Технологическая система характеризуется целым рядом параметров, описывающих ее технологические возможности и качество.
Рабочий процесс - это процесс непосредственного изменения качественного состояния предмета труда (например, при сборке соединения с гарантированным натягом - это процесс запрессовки; при механической обработке заготовки со снятием материала - это процесс резания материала и т. д.). Рабочий процесс характеризуется методом воздействия, инструментом и режимом работы.
Вспомогательные процессы - это процессы, которые необходимы для осуществления рабочего процесса (например, при обработке заготовок на станке - это закрепление заготовки, раскрепление и снятие обработанной детали, подвод и отвод режущего инструмента, охлаждение и т. п.). Вспомогательные процессы тоже характеризуются методом осуществления, режимом работы и существенно влияют на конечные результаты технологического процесса.
Сопутствующие процессы. Во время рабочего и вспомогательных процессов, как правило, имеют место процессы трения, выделения теплоты и нагрева элементов технологической системы, вибрации, химической реакции; все они могут как положительно, так и отрицательно влиять на результаты технологического процесса. Сопутствующие процессы - это объективно действующие процессы независимо от нашего желания, поэтому приходится предпринимать различные меры по уменьшению их вредного влияния.
Действующие факторы. Технологическая система находится под непрерывным воздействием многочисленных факторов, порождаемых рабочими, вспомогательными, сопутствующими процессами и окружающей средой. К ним относятся: силовое воздействие; тепловое воздействие, вызванное выделением теплоты в самой технологической системе, лучами солнца, обогревательными устройствами; вибрации; влияние оператора и др.
Рассмотрим содержание операций технологических процессов по обработке заготовок и сборки изделий.
Технологические процессы обработки заготовок характеризуются выходными показателями, которыми являются геометрические погрешности обработки, отклонения показателей качества поверхностного слоя детали, затраты времени на обработку заготовки и себестоимость обработки.
Рабочие процессы обработки заготовок разнообразны и делятся (как уже отмечалось) на две группы: связанные со снятием материала и без снятия материала.
Сборочная машина
Входные характеристики точности, качества поверхностного слоя деталей и др.
Система
Сборочный рабочий процесс, вспомогательные сопутствующие процессы
Качество сборочной единицы
Затраты времени
На сборку
Себестоимость сборки
М а
Действующие факторы
Рис. 1.5.2. Схема технологической операции сборки изделия
Каждый рабочий процесс характеризуется кинематикой относительного движения заготовки и инструмента, параметрами режима обработки и типом инструментов.
К вспомогательным процессам относятся установка и снятие заготовки и инструмента, подвод-отвод инструмента и т. п.
Технологический процесс сборки содержит действия по установке и образованию соединений деталей, сборочных единиц в изделие. При этом учитывается техническая и экономическая целесообразная последовательность получения изделия (рис. 1.5.2).
Качество сборочной единицы характеризуется точностью относительного движения или расположения деталей в сборочной единице, силовым замыканием, натягом в неподвижных соединениях, зазором в подвижных соединениях, качеством прилегания поверхностей и другими.
Под сборочной операцией понимается процесс непосредственного формирования сборочной единицы. Он, как правило, включает ориентацию, соединение, регулировку и закрепление (фиксацию) деталей и сборочных единиц. Сборку соединений условно можно разделить на сборку с натягом и без натяга.
Сборка с натягом осуществляется или методом пластического деформирования, или тепловым методом. В свою очередь тепловой метод реализуется посредством нагрева охватывающей детали или охлаждением охватываемой детали.
К вспомогательным процессам относятся:
- подготовительные, в результате которых детали и сборочные единицы приводят в состояние, требуемое условиями сборки (например, протирка, сортировка, укладка в тару и т. п.);
- контрольные, предназначенные для проверки годности детали, сборочной единицы и их соответствия техническим условиям на сборку;
- демонтажные, заключающиеся в частичной разборке сборочной единицы, и некоторые другие процессы.
Технологический процесс осуществляется во времени и пространстве, при этом состояние технологической системы, входные данные, параметры рабочего и других процессов, действующие факторы непрерывно изменяются, оказывая тем самым влияние на выходные показатели технологического процесса. В задачу технолога входит обеспечение всех выходных показателей технологического процесса на заданном уровне. Чтобы решить эту задачу, правильно строить и управлять технологическими процессами, необходимо знать закономерности технологических процессов.
Известно, что при осуществлении технологического процесса изменение режима рабочего процесса приводит к изменению качества изделия. Если требуется получить более высокое качество изделия при прочих равных условиях, то на осуществление технологического процесса планируют большую трудоемкость. Например, если на токарном станке необходимо изготовить два вала: один с точностью до 0,1 мм по диаметру, а другой с точностью до 0,01 мм, то во втором случае обработку будут осуществлять с большим числом технологических переходов и с меньшими параметрами режима обработки на заключительном переходе. В итоге затраты времени на изготовление вала с большей точностью возрастут.
Из изложенного следует, что качество и производительность - это две противоположные стороны технологического процесса; нельзя себе представить процесс без качества или производительности. Противоречие между качеством и производительностью заключается в том, что изменение одной стороны влечет за собой изменение другой стороны в противоположном направлении. Иными словами, с повышением производительности при прочих равных условиях снижается качество изделия. Если необходимо повысить качество изготовления изделия, то приходится снижать производительность процесса.
Непрерывный рост требований к качеству и производительности обостряет противоречия между ними. Разрешение этих противоречий сопровождается качественным скачком в развитии технологического процесса, и последний приобретает новое качество, выражающееся в создании новых методов воздействия на предмет груда, принципиально нового оборудования. Без преодоления указанных противоречий немыслимо дальнейшее развитие технологии машиностроения.
В разрешении противоречия между качеством и производительностью процесса можно отметить три направления: повышение качества при сохранении заданной производительности; повышение производительности при сохранении заданного качества; повышение одновременно качества и производительности процесса.
Технологические процессы условно делятся на проектные и рабочие.
Проектный технологический процесс - это процесс, выполняемый по предварительному проекту технологической документации.
Рабочий технологический процесс - это процесс, выполняемый по рабочей технологической документации.