Технологические основы промышленного производства. Машина как объект производства

Введение

Машиностроение – наиболее значимая отрасль промышленности: хотя бы в силу того, что именно машиностроение выпускает средства производства. К тому же, именно в машиностроении сконцентрирован основной инженерный потенциал: в виду технологических особенностей производства от них требуется наивысшая квалификация. Создание любой машины – это длительный и сложный процесс, который условно можно разделить на два этапа. Первый этап – ее разработка. В рамках этого этапа определяется будущее предназначение машины, составляются технологические требования, проектируется конструкция машины. Второй этап технологический. Во время второго этапа готовится технологическая база для изготовления изделия, а также организовывается сам процесс: подбираются кадры, вовлекаются необходимые смежные производства.
Особенностью разработки производства машин, которая отличает это направление деятельности от прочих, состоит в том, проектированные и производство такового изделия должно достичь заранее заданных технологических показателей (таких, как допустимая точность, производительность, а так же длительность строка службы и надежность). При этом необходимо вписаться в отведенный бюджет, а так же учитывать возможности существующей производственной и компонентной базы.
Процесс проектировки и производства машины включает такие компоненты, как служебное назначение машины, технические параметры машины и ее качество, жизненный цикл изделия, конструкционные материалы. Данный же реферат посвящен лишь малой части этой тематики, - организации самого процесса. Таким образом, цель данного реферата – раскрыть особенности производственного цикла машины, ее суть как объекта производства.


Часть 1. Основные понятия промышленного производства машин

Промышленное производство машин имеет с процессом производства как ряд сходств, так и различий. Общими являются некоторые этапы производства (обработка исходного материала и превращение его в готовое изделие): логистика самого производственного процесса, контроль качества готовой продукции, ее складирование и отгрузка. Общими так же является внутризаводская транспортировка предприятия, учет и хранение готовой продукции, ее комплектация. Общими процессами при производстве машин и прочих промышленных изделий являются такие процессы, как покраска изделия, его окончательная сборка, упаковка [1, с. 7-15]
В теории технологических основ машиностроительного производства существует несколько базовых понятий. К таковым относят производственный процесс, вспомогательное производство, производственная структура, производственный участок, рабочее место.
Применительно к машинам производственным процессом называется общность последовательно выполняемых производственных этапов, при которых на основе имеющейся производственной базы осуществляется изготовление машины, в соответствии с ее технологическим назначением и техническим заданием. Как правило, изготовление машины производится на данном предприятии не всецело, а с использованием части готовых узлов.
Принято считать, что основным производством является производство именно производство товарной продукции (в контексте отдельно взятого предприятия). Вспомогательным же производством считаются те подразделения предприятия, которые обеспечивают функционирование основного производства. Производственной структурой предприятия является, собственно, перечень его структурных подразделений, которые в той или иной степени задействованы в производственном процессе. Таковым являются цеха, производственные службы предприятия.
Место, на котором непосредственно осуществляется производственный процесс, называется производственным участком. Он представляет из себя оборудование и кадры, которые осуществляют один из этапов производства машины. Собственно, цех состоит из производственных участков.
Рабочим местом на машиностроительном предприятии называется та часть цеха, на которой осуществляется определенная технологическая операция, и постоянно работает группа рабочих. Рабочее место может быть, как индивидуальное, так приспособленное для одновременной работы большого количества человек. На рабочем месте расположено специально подобранное оборудование и соответствующий инвентарь. Рабочее место является элементарной единицей в структуре предприятия. Рабочие места на производственном участке могут быть организованны по технологическому, предметному или предметно-технологическому принципу. Особенностью организации машиностроительного производства является то, что на всех производственных этапах на нем задействовано большее количество рабочей силы, и существует гораздо большее количество цехов и производственных участков.
Процесс производства машины состоит из четырех основных этапов. В ходе реализации этих этапов происходит преобразование первоначальной заготовки в готовое изделие. Финальной частью является изготовление машины, которая способна выполнять свое технологическое назначение. Изменение формы и технологических параметров заготовки происходит под воздействием механической обработки, термической обработке, отделке и покраске, а также сборке различных узлов.
Та часть производственного процесса, в ходе которого происходит качественное изменение объекта производства, называют технологическим процессом. К примеру, при производственном процессе изготовлении типового редуктора (рис.1), технологическими процессами являются следующие: изготовление зубчатого колеса или зубчатого вала, получение технологической заготовки путем штамповки или отливки, термообработка заготовки редуктора, процесс сборки редуктора.

Рисунок 2. Технологический процесс сборки червячного редуктора

Таким образом, в результате выполнения различных технологических процессов происходит изменение геометрической формы и размеров заготовки, изменение качества поверхности и внешнего вида объекта производства, изменение физико-химических свойств материалов, изменение относительного положения деталей при их соединении в процессе сборки и др. Производственный процесс на машиностроительных заводах включает ряд технологических процессов, например литье, ковку, штамповку, сварку, механическую обработку, термическую обработку, сборку и многое другое
Технологический процесс изготовления изделия или отдельной детали разделяется на части. Это обусловлено физическими и экономическими факторами. Так, например, физически невозможно осуществить обработку призматической заготовки со всех шести сторон с одной установки. В свою очередь, экономически нецелесообразно создавать многошпиндельный станок для одновременной обработки группы отверстий в корпусной детали, изготавливаемой в единичном производстве в количестве двух-трёх штук.
Изготовление деталей в общем случае связано с необходимостью обработки различных по геометрии поверхностей – плоских, цилиндрических, резьбовых и прочих, – что требует применения различных методов обработки и различного оборудования. При этом для достижения требуемой точности детали предварительную черновую обработку заготовки следует отделять от чистовой финишной обработки, что также означает деление технологического процесса на части

. Законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими, называется операцией. Операция охватывает все действия, выполняемые рабочими и оборудованием над одним или несколькими совместно обрабатываемыми объектами производства. Как следует из определения, характерным для операции является неизменность рабочего места, объекта обработки и исполнителей. Например, черновая токарная обработка, выполненная сначала на одном конце вала, а после переустановки – на другом, представляет одну операцию. Если черновую токарную обработку одного конца вала у всей партии заготовок выполняют на определенном рабочем месте, а потом на том же или другом рабочем месте обрабатывают второй конец вала, то имеют место две операции. Если чистовая обработка заготовки следует за черновой и обе работы выполняет на одном и том же рабочем месте один рабочий, то все это в целом представляет одну операцию. Если же между черновой и чистовой обработками выполняют термическую обработку – закалку, то вся работа в целом представляет три операции. Операция является основным элементом производственного планирования и учета. По количеству необходимых технологических операций определяют трудоемкость технологического процесса, требуемое число рабочих, необходимое количество оборудования и инструмента


Часть 2. Исполнительные поверхности машины и связи между ними

Любая машина имеет свое служебное назначение: оно определяется кругом задач, для решения которых она была создана. То есть служебное назначение машины – это строго определенная производственная задача, для выполнения которой машина была разработана. Служебное назначение так же определяется основными параметрами, выпаженными в цифровых значениях. Параметры качественно детализируют задачу производства машины. Оно должно озвучивается коротко и четко: это имеет вещающее значение для успешного производства машин. Помимо служебного назначения, для каждой проектируемой машины выдвигаются определенные технические и технологические требования. Технологические требования продолжают и расширяют служебное назначение [1, с. 24].
Однако, необходимо учитывать, что чрезмерно жесткие технологические требования приводят к резкому росту стоимости машины (как собственно производства данного агрегата, так и стоимости ее эксплуатации). Кроме того, жесткие технологические параметры так же ведут к снижению других характеристик, которые в нем не указанны. В конце концов, это приводит к существенному росту себестоимости выпускаемой продукции.
С другой стороны, снижение технических параметров, или же вовсе отказ от некоторых из них может привести к потере производственных качеств данной машиной. Поэтому при проектировании машин существует понятие допускаемого предельного отклонения технических параметров и его пределы, - верхний и нижний. В жизненном цикле каждой машины важным этапом является передача ее заказчику. На этом этапе, - этапе приемки, осуществляется сверка фактических производственных параметров с теми, которые были указанны в технических требованиях.
Важными техническими понятиями являются исполнительные поверхности. При помощи исполнительных поверхностей (и их комбинаций) машина выполняет свое служебное предназначение. Исполнительные поверхности и другие компоненты машины (привод) объединяют друг с другом кинематические и разменные связи. Для примера приведем перечень исполнительных поверхностей типового токарного станка: сочетание поверхностей переднего конца шпинделя и пиноли задней бабки (они обеспечивают размещение и фиксацию на станке обрабатываемой заготовки); сочетание рабочей поверхности поворотной резцедержалки (она обеспечивает базирование режущего инструмента на станке).
Кинематические связи обеспечивают точность перемещения исполнительных поверхностей относительно друг друга. Таковыми могут быть: частота вращения шпинделя, продольная подача суппорта при точении, поперечная подача суппорта при поддержи торцов, а также подача на оборот шпинделя (применяется для нарезания резьбы). На типовом токарном станке (как и на многих старых машинах) многие исполнительные поверхность приводятся в движение в ручную (то есть без автоматического привода). В данном случае таковым является осевое перемещение задней бабки и пиноли (на токарном станке это осуществляется в соответствии с длинной обрабатываемой заготовки) [1, с. 87].
Размерные связи определяют точность расположения исполнительных поверхностей относительно друг друга (то есть угловые и линейные размеры между этими поверхностями). К таким соотношениям могут относиться: соосности пиноли и шпинделя; параллельность оси шпиноли относительно оси шпинделя; соотношение направления перемещения суппорта по отношению к линии центров; показатель допустимого осевого и радиального биения шпинделя; дистанция между линией центров и направляющий станины.
Размерные и кинематические связи между исполнительными поверхностями характеризуются такими показателями, как точность. Требуемая точность определяется служебным назначением машины и отражаются в технологических параметрах. Для перехода от параметров служебного назначения машины непосредственно к исполнительным поверхностям используются соответствующие переходные уравнения. Данные уравнения имеют следующий вид (формула 1):
y= f (x1, x2, …. xi) (1)
в данном уравнении y – это определенный параметр служебного назначения; x1, x2, …. xi - это аргументы, которые оказывают влияние на этот параметр. Именно они определяют связи между поверхностями. Если снова обратится к примеру токарного станка, то тогда такие связи можно записать следующим образом.
Требование точности получения диаметральных размеров wD (2):
wd=f (AΔ, aΔ, , bΔ,Δr…) (2)
где AΔ, aΔ, , bΔ,Δr – это параметры, которые непосредственны образом влияют на точность размеров, которые получаются при продольном точении.
Для получения линейных размеров заданной точности (wl) используется следующая формула (3):
wl=f (YΔ. Δr) (3)
в данном случае в формуле указанны параметры для определения точности линейных размеров про поперечном сечении [1, с. 175].
Аналогичным способом определяется точность шага резьбы wp . Она получается при нарезании резьбы резцом, и зависит от следующих параметров (4):
Wp=f (so. BΔΔoΔr) (4)
Эксплуатационные качества исполнительных поверхностей являются определяющими для самой машины в целом. В случае, если их технологические характеристики не соответствуют техническим требованиям, то вся машина в целом буде не пригодна для выполнения своего служебного предназначения. Надежность, строк службы, а также заданная точность – это основные технологические показатели исполнительных поверхностей. То есть, технологические характеристики и производственные данные исполнительных поверхностей прямо переносятся на аналогичные показатели всей машины в целом.

Часть 3. Виды поверхностей деталей машин

Поверхности деталей машин в соответствии с их функциональным назначением можно условно разделить на четыре различных типа: исполнительные поверхности, основные базирующие поверхности (они же являются основными элементами конструкции в механизме), вспомогательные поверхности и свободные поверхности