u_lectures

2 наиболее рационально выполнить компоновку операции сборки из намеченных переходов, обеспечить их синхронизацию, т.е. равенство или кратность их длительности темпу сборки;

3 внести необходимые изменения в конструкцию изделия, совершенствующие ее технологичность, а также в технологический процесс сборки.

11.2.12. Разработка компоновки и планировки сборочного цеха (участка)

Последовательность выполнения работ при разработке общей компоновки и планировки оборудования сборочного цеха определяется руководящими материалами отрасли и состоит из следующих этапов.

Первый этап – предварительная компоновка отделений цеха (без планировки цеха). В этой стадии решается предварительно вопрос о расположении сборочного цеха и его отделений относительно пролетов механического цеха.

Второй этап – планировка оборудования по делениям цеха на основе разработанной технологии и уточнение площадей от делений.

Третий этап – компоновка и планировка оборудования цеха в целом с учетом уточнений площадей по планировки оборудования всех отделений и участков.

Планировку сборочного цеха (участка) разрабатывают в следующем порядке:

1.выбранную сетку колонны наносят на миллиметровую бумагу в масштабе 1:100 или 1:200.

2.определяют ширину (количество пролетов) сборочного цеха или участка исходя из подчитанных площадей от делений .

3.выполняют компоновку площадей отделений и участков на площади всего сборочного цеха.

4.наносят на план расположения сложного оборудования и магистральных проездов.

5.определяют расположение основных производственных вспомогательных участков.

6.на сетку колонны наносят грузопотоки цеха с учетом их связей с размещением основных производственных участков.

На планировке цеха (участка) показывают:

1)сетку колонн, их оси, конструктивные размеры колонн фундаментов;

2)стенды для общей сборки изделия, его обкатки и испытания, если оно не производится на испытательной станции;

3)рабочие места (верстаки слесарей сборки комплектов и узлов сборки, стеллажи для хранения деталей и сборочных единиц), резервные сборочные места и рабочие места контролеров;

4)сборочное оборудование для выполнения соединений, металлорежущие станки в соответствии с технологическим процессом сборки;

5)оборудование для выполнения вспомогательных работ, вынесенных из узловой и общей сборки;

6)площади для хранения запасов деталей в специальной таре и сборочных единиц, крупных деталей (рам, станин, плит, полов) в количестве обеспечивающем бесперебойную сборку машин;

7)проходы и проезды (исходя из габаритных размеров транспортных средств и перевозимых деталей и узлов);

8)вспомогательное оборудование грузоподъемные и транспортные средства;

9)Места подвода воды, сжатого воздуха, пара и т.д.

Оборудование, а также устройство на рабочих местах и участков обозначается порядковыми номерами и вносятся в спецификацию, которая помещается в расчетно-пояснительной записки или на плане. В спецификации указываются:

−номер обозначений на плане;

−наименование оборудований или устройства;

−характеристика оборудования (основные размеры, грузоподъемности, площадь и т.д.);

−мощность электродвигателей оборудования и устройств.

При разработке общей компоновки и планировки сборочного цеха (участка) необходимо руководствоваться методическими положениями по разработке технологических планировок, нормами технологического проектирования, руководящими материалами по охране труда и техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности [17,18], а так же системой стандартов безопасности труда (ССБТ):

ГОСТ 12.1.004-85, ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.2.002-91. ГОСТ 12.2.029-88, ГОСТ 12.1.003-83, ГОСТ 12.1.001-89, ГОСТ 3.1120-83.

11.2.13. Испытания машин

Машины и сборочные единицы после их сборки подвергают различного рода испытаниям. Целью испытаний является проверка качества машины, достигнутого в результате всего производственного процесса ее изготовления. В зависимости от вида, назначения и объема выпуска машины проходят испытания на холостом ходу, под нагрузкой, на производительность, жесткость, мощность и качество производимой продукции.

При испытании на холостом ходу проверяют правильность работы органов управления и механизмов машины, надежность блокировки и безотказность работы автоматических устройств. Вместе с тем проверяют соблюдение норм работы подшипников, зубчатых колес и других ответственных элементов конструкции машины.

Испытания под нагрузкой должны выявить качество работы машины в производственных условиях. Для этого создают условия, близкие к условиям эксплуатации машины, а испытания ведут на форсированных режимах.

Испытаниям на производительность подвергают обычно машины специального назначения и опытные образцы с тем, чтобы выявить соответствие машины по этому показателю требованиям заказа.

На жесткость испытывают главным образом станки. Нормы жесткости и методы испытания широкого круга станков стандартизованы.

Испытаниям на мощность подвергают все машины при единичном производстве и все или выборочно машины, изготовляемые серийно. При испытании с помощью специальных тормозных устройств машине сообщаются максимальные силы и моменты сил, которые могут возникнуть при эксплуатации машины.

Машины производящие, сортирующие, измеряющие проверяют на качество производимой продукции. О качестве машины судят по результатам ее действия: точности изготовленных деталей, точности сортировки, контроля и т.п. Для машин, выпускаемых в больших количествах, порядок испытаний, образцы и требования к качеству продукции регламентированы государственными стандартами. Для оригинальных машин программу и режимы испытаний разрабатывают с учетом их назначения, конструкции и требований к качеству продукции.

ЛЕКЦИЯ 22

11.3. Разработка технологических процессов изготовления деталей

Задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от полуфабриката, поставляемого на машиностроительный завод, к готовой детали. Выбранный вариант должен обеспечивать требуемое качество детали при наименьшей ее себестоимости.

Технологический процесс изготовления детали рекомендуется разрабатывать в следующей последовательности:

1)изучить по чертежам служебное назначение детали и проанализировать соответствие ему технических требований и норм точности;

2)выявить число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу, наметить вид и форму организации производственного процесса изготовления деталей;

3)выбрать полуфабрикат, из которого должна быть изготовлена деталь; 4)выбрать технологический процесс получения заготовки, если

неэкономично или физически невозможно изготовлять деталь непосредственно из полуфабриката;

5)обосновать выбор технологических баз и установить последовательность обработки поверхностей заготовки;

6)выбрать способы обработки поверхностей заготовки и установить число переходов по обработке каждой поверхности исходя из требований к качеству детали;

7)рассчитать припуски и установить межпереходные размеры и допуски на отклонения всех показателей точности детали;

8)оформить чертеж заготовки;

9)выбрать режимы обработки, обеспечивающие требуемое качество детали и производительность;

10)пронормировать технологический процесс изготовления детали; 11)сформировать операции из переходов и выбрать оборудование для их

осуществления; 12)выявить необходимую технологическую оснастку для выполнения каждой

операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый вид оснастки (приспособления для установки заготовки и режущего инструмента, режущий инструмент, измерительный инструмент и пр.);

13)разработать другие варианты технологического процесса изготовления детали, рассчитать их себестоимость и выбрать наиболее экономичный вариант;

14)оформить технологическую документацию;

15)разработать технические задания на конструирование нестандартного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента.

При разработке технологического процесса изготовления детали используют чертежи сборочной единицы, в состав которой входит деталь, чертежи самой детали, сведения о количественном выпуске деталей, стандарты на полуфабрикаты и заготовки, типовые и групповые технологические

процессы, технологические характеристики оборудования и инструментов, различного рода справочную литературу, руководящие материалы, инструкции, нормативы.

Технологический процесс разрабатывают либо с привязкой к действующему, либо для создаваемого производства. В последнем случае технолог обладает большей свободой в принятии решений по построению технологического процесса и выбору средств для его осуществления.

11.3.1. Выбор вида и формы организации производственного процесса изготовления деталей

Вид и форму организации производственного процесса изготовления деталей выбирают в соответствии с их количественным выпуском. Прежде всего необходимо выяснить возможность использования наиболее производительных вида и формы организации производственного процесса (непрерывного или переменного потока). Непрерывно-поточное производство можно организовать при условии, что технологическое оборудование будет полностью загружено изготовлением деталей одного наименования. В тех случаях, когда относительно небольшое число малотрудоемких деталей делают неэкономичным использование непрерывно-поточного производства, детали объединяют в группы по признакам близости служебного назначения, конструктивных форм, размеров, технических требований, материалов. Объединение деталей в группы позволяет использовать метод групповой технологии и организовать переменно-поточное производство.

Там, где незначительное число одноименных деталей делает неэкономичным их изготовление поточными методами, остается возможность создания технологически замкнутых участков с использованием высокопроизводительного оборудования, технологической оснастки и применением метода групповой технологии.

В мелкосерийном и единичном производстве приходится организовывать участки, объединяющие оборудование со сходным служебным назначением.

11.3.2. Выбор полуфабриката и технологического процесса изготовления заготовок

Задачей разработчика технологического процесса на этом этапе является нахождение кратчайшего и экономичного пути превращения полуфабриката, производимого металлургической, химической и другими отраслями промышленности, в готовую деталь.

Для изготовления деталей машиностроительные заводы используют разнообразные виды прокатов черных и цветных металлов, стальные слитки, чугун и алюминий в виде чушек, порошковые металлические материалы, гранулированные и порошковые пластические материалы и пр. При избранном конструктором материале детали возможны различные пути превращения полуфабриката в готовую деталь.

Получать детали в готовом виде в ряде случаев удается методами точного литья, пластического деформирования и прессованием металлических

порошков. Те же результаты достигаются при изготовлении деталей из пластмасс с помощью литьевых машин.

Если для изготовления детали нельзя подобрать полуфабрикат, который можно сразу превратить в готовую деталь, то приходится сначала превращать полуфабрикат в заготовку, а затем – заготовку в готовую деталь. В таких случаях приходится выбирать полуфабрикат, обеспечивающий экономичное получение заготовки, и изыскивать способ получения заготовки, позволяющий превратить ее в деталь с наименьшими затратами труда и материала.

В современном машиностроении для получения заготовок деталей используют разнообразные технологические процессы и их сочетания: различные способы литья (в землю, в опоках, кокильное,

центробежное, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, под давлением и др.), различные способы пластического деформирования металлов (свободная ковка, ковка в подкладных штампах, штамповка на молотах и прессах, периодический и поперечный прокат, высадка, выдавливание и др.), резка, сварка, комбинированные способы штамповки – сварки, литья – сварки, порошковая металлургия и пр.

Главными факторами, от которых зависит выбор технологического процесса получения заготовки, являются следующие:

конструктивные формы готовой детали; материал, из которого должна быть изготовлена деталь; размеры и масса заготовки;

количественный выпуск деталей в единицу времени, по неизменяемым чертежам и объемы партий;

стоимость полуфабриката, используемого для получения заготовки; себестоимость заготовки, получаемой выбранным способом; расход

материала и себестоимость превращения заготовки в готовую деталь. Критерием избираемого процесса получения заготовки служит ее

себестоимость с учетом затрат на изготовление детали.

11.3.3. Изучение служебного назначения детали. Анализ технических требований и норм точности

Разработка технологического процесса изготовления любой детали должна начинаться с глубокого изучения ее служебного назначения и критического анализа технических требований и норм точности, заданных чертежом.

Служебное назначение детали может быть выявлено в результате изучения чертежей сборочной единицы (машины), в состав которой входит деталь. Выясняя назначение детали и ее роль в работе сборочной единицы, необходимо разобраться в функциях, выполняемых ее поверхностями. Напоминаем, что, с точки зрения выполняемых функций, поверхности детали могут быть исполнительными, основными или вспомогательными базами, либо свободными.

Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению детали следует вести в двух направлениях. Прежде всего должна быть сделана оценка технических требований и норм точности с качественной стороны. Эта оценка касается правильности формулировок

технических требований, правильности размерных связей, установленных между поверхностями детали, наличия необходимых размеров, формы задания допусков, достаточности технических требований и норм точности и пр.

Проводя качественный анализ, в первую очередь необходимо обратить внимание на правильность задания относительного положения поверхностей в комплектах исполнительных поверхностей

Анализируя правильность простановки размеров в чертеже детали, следует руководствоваться положением о том, что на чертеже должны быть проставлены те размеры, которыми деталь непосредственно участвует в работе сборочной единицы или машины. Для нахождения этих размеров надо выявить задачи, в решении которых деталь участвует своими размерами, и вскрыть конструкторские размерные цепи, с помощью которых эти задачи решаются.

При анализе технических требований и норм точности с качественной стороны нельзя упускать из виду правильность формулировок технических требований, формы задания норм точности, их достаточность. Нельзя, например, задавать в миллиметрах допуск, ограничивающий относительный поворот поверхностей детали, без указания длины, на которой допускается указанное отклонение.

Анализ технических требований и норм точности служебному назначению детали с количественной стороны должен подтвердить или опровергнуть правильность значений установленных норм и выявить их требуемые значения.

Если технологическим процессом сборки изделия предусмотрено достижение точности замыкающего звена одним из методов взаимозаменяемости, то, решив обратную задачу в отношении полей допусков и координат их середин, можно выяснить соответствие допуска на интересующий размер требованиям точности замыкающего звена. При отсутствии такого соответствия необходимо перераспределить допуск замыкающего звена между составляющими звеньями, добившись необходимого соответствия, и скорректировать значение допуска на анализируемый размер детали.

Если точность замыкающего звена намечено обеспечивать методами пригонки или регулирования, то целесообразность значения допуска, установленного на анализируемый размер детали, оценивается с экономических позиций.

О важности проведения анализа соответствия технических требований и норм точности служебному назначению детали можно судить по рассмотрению примера, взятого из практики машиностроения. При отладке технологического процесса изготовления подшипников качения в автоматизированном производстве долгое время не удавалось достичь их требуемого качества. Как выяснилось впоследствии, причиной этого были неправильно сформулированные технические требования. Например, к наружному кольцу конического роликоподшипника были предъявлены, в числе прочих, следующие технические требования: 1) торцовая поверхность А кольца должна быть перпендикулярна к оси цилиндрической наружной поверхности, допустимое отклонение 0,004 мм; 2) отклонение от параллельности торцов А и Б

не должно превышать 0,02 мм. На рис. 11.15, б показаны размеры и технические требования, заданные рабочим чертежом.

Рис. 11.15. Роликовый подшипник, требования к относительному положению поверхностей наружного кольца согласно рабочему чертежу и в соответствии с его служебным назначением

Анализируя служебное назначение кольца и функции, используемые его поверхностями, можно сделать вывод о том, что поверхность А и наружная цилиндрическая поверхность являются основными установочной и двойной опорной базами (рис. 11.15, а) . В соответствии с правилами установления относительного положения

баз, составляющих комплект, ось цилиндрической поверхности кольца должна быть перпендикулярна к поверхности А, а не наоборот.

Что касается относительного положения торцов А и Б, то избранная форма задания технического требования внесла неопределенность в выбор начала отсчета. Поверхность Б является свободной, и она должна быть параллельна поверхности А как основной установочной базе детали. Из того, как были сформулированы технические требования, можно прийти и к абсурдному заключению о том, что поверхность А должна быть одновременно перпендикулярна к оси цилиндрической поверхности и параллельна торцу Б. Формулировки обоих технических требований имеют еще один недостаток: не указаны длины, к которым должны быть отнесены нормы отклонений от перпендикулярности и параллельности.

Недочеты в формулировках технических требований привели к неправильному базированию заготовок колец в процессе обработки, что стало причиной несогласованности в относительном положении поверхностей изготовленных колец. Технологический процесс удалось отладить лить после того, как базирование колец на операциях было приведено в соответствие с техническими требованиями, изложенными следующим образом.

1.Ось наружной цилиндрической поверхности должна быть перпендикулярна к поверхности торца А (рис. 10.9, в); допустимое отклонение 0,004 мм на длине

20 мм.

2.Допустимое отклонение торцовой поверхности Б от параллельности поверхности торца А не должно быть более 0,02 мм на диаметре кольца.

Новая редакция технических требований привела к перестройке автоматизированного производства: перепланировке оборудования, к конструированию и изготовлению новых приспособлений и пр.

Таким образом, критический анализ технических требований, норм точности и рабочих чертежей позволяет привести их в соответствие со служебным назначением детали.

11.3.4. Переход от служебного назначения изделия к техническим условиям на отдельные детали

Назначение технических условий на изготовление деталей является важнейшим этапом проектирования машины. Заниженные допуски и технические условия ведут к невыполнению машиной ее служебного назначения. Чрезмерно «жесткие» требования к точности деталей являются причиной необоснованного увеличения себестоимости машины. Переход от служебного назначения машины к техническим условиям на изготовление ее деталей осуществляется на основе расчета размерных цепей.

Пример 1. Разработка служебного назначения плунжерного насоса.

Под служебным назначением понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, которую решает машина (изделие).

Служебное назначение плунжерного насоса – перекачивание жидкости. Насос выполнит свое служебное назначение, если будет соответствовать параметрам, характеризующим его качество.

Такими параметрами являются давление и производительность, которые должны быть заданы количественно, с допустимыми отклонениями:

Р = 50+5 атм, Q = 30 л/с.

На основе служебного назначения изделия выявляют:

1. Функциональные параметры. Для плунжерного насоса таким параметром является зазор в плунжерной паре (рис. 11.16).

Рис.11.16. Схема и размерная цепь плунжерной пары

Величину минимального зазора определяют тепловые деформации, а максимальная величина зазора зависит от интенсивности износа, расчетных сроков службы, а также условий недопустимости катастрофического износа и падения производительности.

Переход от параметров служебного назначения к функциональным параметрам производится на основе расчетов, исследований, опыта.

2. Технические условия. Технические условия на сборочную единицу устанавливают исходя из служебного назначения изделия и его функциональных параметров на основе технико-экономических расчетов.

Необходимо учитывать при этом следующее:

-возрастание себестоимости и трудоемкости изделия с «ужесточением» технических условий на его изготовление (рис. 11.17,б);

-возрастание расходов на эксплуатацию более дешевого варианта изделия с «заниженными» техническими требованиями в связи с ростом замен частей, сокращением сроков эксплуатации до ремонта (рис. 11.17,в).

Таким образом, существует некоторое оптимальное значение допуска

(технического условия), обеспечивающее минимальные суммарные расходы на изготовление и эксплуатацию изделия (рис. 11.17,а).

Следовательно, максимальный зазор в новом изделии (плунжерный насос) недопустим (нельзя весь допуск на зазор отдать изготовителю).

Для плунжерной пары (рис. 11.16) назначают:

-функциональные параметры: Zном = 0, Zmin =0,0096, Zmax 0,3;

-технические условия на сборочную единицу: Z = 0 ++00,,3095

3.Служебное назначение деталей входящих в изделие, формируется исходя из служебного назначения изделия и технических условий на его изготовление на основе построения и анализа конструкторских размерных цепей.

4.Технические условия на отдельные детали определяются на основе расчета сборочных размерных цепей и выбора детали методов достижения точности.

Последовательность перехода от служебного назначения изделия к