1 Теоретические основы технологии машиностроения

1.1 Производственный и технологический процессы

1.1.1 Основные понятия и определения

Машиностроение является одной из ведущих отраслей народного хозяйства. Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные виды машин.

С точки зрения технологии машиностроения машина может быть либо объектом, либо средством производства.

Машиной является совокупность механизмов, образующая функционально-замкнутую систему преобразования энергии, материалов или информации с целью частичной или полной замены производственных функций человека, облегчения его труда и повышения производительности.

В зависимости от области использования и функционального назначения различают энергетические, производственные и информационные машины.

В энергетических машинах один вид энергии превращается в другой. Такие машины обычно называют двигателями. Гидравлические турбины, двигатель внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины относят к так называемым тепловым двигателям. Электрические двигатели постоянного и переменного тока составляют группу электрических машин.

Число типов производственных машин достаточно велико. Это объясняется разнообразием производственных процессов, выполняемых этими машинами. Различают строительные, грузоподъемные, землеройные, транспортные и другие машины. Самую большую группу составляют технологические или рабочие машины. К ним можно отнести, например, металлорежущие станки, текстильные и бумагоделательные машины, полиграфическое оборудование и др. Для технологических машин характерны периодически повторяющиеся перемещения их рабочих органов, которые непосредственно выполняют производственные операции.

К рабочим органам машины необходимо непрерывно подводить механическую энергию. При этом двигатель (чаще всего электрический) и рабочие органы машины соединяются с помощью специальных устройств, называемых механизмами.

Механизмы являются составной частью как энергетических, так и производственных машин. В современных энергетических машинах используют простые виды движений (вращательные, возвратно-поступательные), поэтому в них применяется небольшое число типов механизмов. Наоборот, число типов механизмов, используемых в современных производственных машинах, достаточно велико. Это объясняется большим разнообразием типов движений их рабочих органов.

Машина-двигатель, передаточный механизм и исполнительная машина, спроектированные как одно целое и установленные на общей раме и фундаменте, представляют собой машинный агрегат.

Огромное значение для развития всех отраслей современного производства имеет все более широкое внедрение методов автоматического контроля производственных процессов. Устройства, используемые для этой цели, называют приборами.

Отдельной группой устройств, изменяющих состояние предмета труда без непосредственного участия рабочего, являются аппараты. В аппаратах происходят различные химические, тепловые, электрические и другие процессы, необходимые для обработки или изменения свойств обрабатываемых деталей. Рабочие устройства аппаратов, как правило, неподвижны. Иногда аппараты включают устройства для транспортирования обрабатываемых объектов (транспортеры термических печей, различные загрузочные и дозирующие устройства и др.).

Группу информационных машин составляют вычислительные, измерительные, контрольно-управляющие и др.

Машины, механизмы, отдельные узлы и детали в процессе производства их на машиностроительном предприятии являются изделиями.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на данном предприятии. Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и отдельные детали, если они являются продуктом конечной стадии данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для завода редукторов – редуктор, для завода поршней – поршень и т.п.

Изделия основного производства предназначены для реализации и поставки, а изделия вспомогательного производства – для собственных нужд предприятия.

Изделия могут быть неспецифицированными (не имеющими составных частей) и специфицированными (состоящими из двух и более частей).

Деталь – это изделие, изготавливаемое из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Характерным признаком детали является отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединений. Деталь представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей, выполняющих различные функции при эксплуатации машины.

Детали машин различного функционального назначения отличаются формой, размерами, материалом и др. Вместе с тем независимо от функционального назначения детали машин имеют общее свойство производственного характера – они являются продуктом производства, формирующего их из исходных заготовок и материалов.

Сборочная единица – изделие, состоящее из нескольких деталей, соединённых между собой с помощью сборочных или монтажных операций и имеющих общее функциональное назначение (корпус редуктора со шпильками, маховик с зубчатым венцом, рама автомобиля и др.).

Узел – это сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей агрегата или машины. Узел способен выполнять свою функцию только вместе с другими частями изделия.

Кроме отдельных машин и их частей объектами производства машиностроительных предприятий могут быть комплексы и комплекты изделий.

Комплексом называют два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, например: бурильная установка, автоматическая линия, цех-автомат и т.п.

Комплект – это два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей, комплект измерительной аппаратуры и т.п.

Одной из важнейших характеристик выпускаемой продукции является ее качество. При этом в соответствии с ГОСТ 15467-79 под качеством промышленной продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Качество продукции фиксируется на определенный период времени с помощью различных нормативных документов, главным образом стандартов, и изменяется при появлении более прогрессивных технологий.

Объективная особенность продукции, проявляющаяся при ее создании, эксплуатации, хранении, транспортировке, ремонте, техническом обслуживании и в других обстоятельствах называется свойством продукции.

Количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, составляющих ее качество, называется показателем качества продукции.

Для общей оценки качества машины служит ряд характеристик

Общую оценку качества изделия можно произвести по его работоспособности, под которой понимают такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Надежность – способность изделия сохранять во времени свою работоспособность (ГОСТ 13377-75). Надежность изделия в зависимости от его назначения может быть оценена его безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

Под безотказностью изделия понимают его свойство сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки без вынужденных, т.е. нерегламентированных перерывов.

Долговечность – это свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние изделия определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации и оговаривается в технической документации.

Ресурс – время работы изделия, определяющее его долговечность.

Ремонтопригодность характеризует способность изделия восстанавливать работоспособность путем каких-либо ремонтных воздействий, например, путем технического обслуживания, текущего или капитального ремонта, восстановления изношенных деталей, замены отдельных деталей или узлов на новые.

Сохраняемость – свойство изделия непрерывно сохранять исправное состояние в течение хранения и транспортирования.

Трудоемкость – продолжительность изготовления изделия при нормальной интенсивности труда в часах.

Станкоемкость – продолжительность работы станков или другого оборудования для изготовления всех деталей изделия (станко-часы).