Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ИЗДЕЛИЕ КАК СОВОКУПНОСТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ
Изделие представляет собой техническую систему в виде совокупности элементов, наименьшим из которых является деталь.
Свое служебное назначение изделие выполняет посредством осуществления относительного движения или положения определенных поверхностей или сочетания поверхностей его деталей. Такие поверхности условились называть исполнительными поверхностями.
Для осуществления заданного закона относительного движения или положения исполнительных поверхностей необходимо в изделии наличие кинематических и размерных связей, которые реализуются с помощью соответствующих деталей.
Деталь представляет собой пространственное тело, очерченное совокупностью поверхностей, выполняющих соответствующие функции; классификация поверхностей приведена на рис. 1.2.1. Согласно этой
Рис. 1.2.1. Классификация поверхностей детали |
Классификации, все поверхности детали делятся на исполнительные и связующие. Под исполнительными поверхностями понимают поверхности, с помощью которых деталь выполняет свое назначение в машине или механизме. В свою очередь исполнительные поверхности делятся на базирующие и рабочие.
С помощью рабочих поверхностей деталь выполняет рабочие функции, такие как передача движения, резание материала, силовое нагруже - ние, герметизация и др.; с помощью базирующих поверхностей определяется положение детали в машине.
Поверхности детали, посредством которых определяется ее положение в машине, принято называть основными базами, а поверхности, по которым на ней базируются другие детали, называют вспомогательными базами.
Одновременно деталь имеет связующие поверхности, при помощи которых исполнительные поверхности детали объединяются в пространственное тело и деталь приобретает соответствующие конструктивные формы. Связи между поверхностями детали осуществляются посредством ее материала. Рассмотрим в качестве примера зубчатое колесо. На рис. 1.2.2 показаны его исполнительные поверхности. В соответствии со служебным назначением зубчатое колесо имеет рабочие поверхности в виде участков эвольвентной поверхности на боковых поверхностях зубьев, с помощью которых передается крутящий момент. Поверхности в виде отверстия, торца и боковой поверхности шпоночного паза являются
основными базами зубчатого колеса, которыми (рис. 1.2.3) оно базируется на налу; остальные поверхности относятся к связующим поверхностям. Таким образом, зубчатое колесо можно предста - нить как совокупность участков эвольвентой поверхности, цилиндрического отверстия, плоской поверхности (торец) и боковой поверхности шпоночного паза (см. рис. 1.2.2.). Соединив эти поверхности с помощью связующих поверхностей, получим зубчатое колесо.
Задача размерных связей в изделии состоит в обеспечении требуемого относительного положения исполнительных поверхностей, а задача кинематических связей - в обеспечении заданного закона относительного движения исполнительных поверхностей.
Кинематические связи материализуются с помощью механических, электрических, гидравлических, пневматических и других средств. В соответствии со средствами материализации кинематические связи изображают в виде кинематических, электрических, гидравлических и пневматических схем.
При механическом исполнении кинематических связей в качестве звеньев кинематических цепей выступают зубчатые колеса, пары винт-гайка, муфты, кулачки, рычаги и т. п. Посредством их перемещений и поворотов движение от привода передается деталям, несущим рабочие поверхности.
Рис. 1.2.2. Исполнительные поверхности зубчатого колеса |
Рис. 1.2.3. Сборочная единица (зубчатое колесо): 1 - вал; 2 - шпонка; 3 - зубчатое колесо |
Если кинематические связи реализуются гидравлическим или пневматическим способом, то кинематическими звеньями являются рабочая среда и носители рабочей среды: трубопроводы, клапаны, элементы, передающие движение (штоки, поршни, цилиндры). Таким образом, для материализации кинематических связей изделие содержит соответствующие детали, выполняющие роль кинематических звеньев.
Для того чтобы детали, несущие исполнительные поверхности машины и ее механизмов, а также и все другие, выполняющие функции ее кинематических цепей, двигались в соответствии с требуемым законом их относительного движения и занимали одни относительно других требуемые положения, их соединяют при помощи различного рода других деталей в виде корпусов, станин, коробок, кронштейнов и т. д., которые назовем базирующими деталями.
Изделие, как уже отмечалось, представляет собой техническую систему в виде совокупности элементов.
Если изделие рассматривать как объект эксплуатации, то составляющие его элементы группируются в различного рода агрегаты, механизмы, устройства, предназначенные выполнять соответствующие функции, связанные с осуществление его служебного назначения.
Условимся эти составные части изделия называть функциональными модулями. По своему назначению их можно разделить на две группы:
- модули функциональные технологические (МФТ);
- модули функциональные обслуживающие (МФО).
Под МФТ будем понимать модуль, с помощью которого изделие как объект эксплуатации выполняет непосредственно свое служебное назначение (например, у автомобиля МФТ являются кузов для размещения перевозимого груза, двигатель, с помощью которого движется автомобиль и др.).
У обрабатывающей технологической системы к МФТ относятся станок, стол или приспособление для установки заготовки, инструментальная наладка, в некоторых случаях контрольно-измерительное устройство. Эти модули непосредственно участвуют в выполнении служебного назначения технологической системы.
В свою очередь, для того чтобы МФТ могли выполнять свои функции, необходимы модули функциональные обслуживающие (например, для осуществления обрабатывающей технологической системой заданного закона относительного движения заготовки и инструмента необходимы такие МФО, как коробка передач, коробка подач).
Если технологическая система предназначена выполнять дополнительные функции (например, подачу смазочно-охлаждающей жидкости в зону обработки), то она будет содержать и соответствующие функциональные модули.
Перечисленный набор функциональных модулей, скомпонованных в конструкцию, позволяет обрабатывающей технологической системе выполнять свое служебное назначение. Если рассмотреть другой пример, і рузовой автомобиль, то он отличается от обрабатывающей технологиче - I кой системы составом МФТ. Пусть автомобиль является самосвалом, і до для выполнения своего служебного назначения (транспортировать і руч), он должен иметь такие МФТ, как кузов, движитель, кабина водите - ия, механизм наклона кузова, рулевое управление. Все остальные его аг - рсі аты: двигатель, рама, трансмиссия и др. - относятся к МФО.
Для каждого изделия характерны вполне определенные МФТ - именно ими изделие одного назначения отличается от изделия другого назначения. Поэтому МФТ определенного класса машин по служебному назначению отличаются разнообразием лишь по характеристикам и конструктивному оформлению, а рост разнообразия МФТ по назначению связан, главным образом, с разнообразием служебного назначения изделий.
В отличие от МФТ, одни и те же МФО (например, подшипниковые узлы, зубчатые передачи, приводы) могут применяться в изделиях самого разного назначения,
Описание изделий по составу содержащихся в них МФТ имеет большое научное значение, так как открывает путь к построению их киассификации с единых позиций с последующей типизацией, унификацией модулей и создания производств, специализированных под их изготовление.
Практика машиностроения показывает примеры создания подобного рода производств, например, производства по выпуску электродвигателей, гидроприводов, подшипников, редукторов и др.
Однако пришло время системного подхода в организации таких производств, реализация которых должна начинаться с анализа состава функциональных модулей изделий различного назначения. Это позволит осуществить их классификацию, широкую типизацию и унификацию не но отдельным видам изделий или отраслям, а на уровне всего машиностроения.