ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ
Каждую машину создают для удовлетворения определенной потребности человека. Огромную роль в жизни общества играет автотранспорт, выполняющий основную массу грузо- и пассажироперевозок в стране.
Каждая автомашина состоит из большого количества деталей различных по форме, размерам, качеству поверхностей и назначению изготовленных из различных материалов.
Изготовление деталей и сборка узлов и автомобилей осуществляются на автозаводах, для чего разрабатывается соответствующий производственный процесс.
Производственный процесс- это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта изделий. Изделием называют предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на данном предприятии. Изделиями могут быть машины, механизмы, узлы, отдельные детали или заготовки.
Изделия, изготовленные для реализации, являются изделиями основного производства, а изделия, изготовленные только для собственных нужд, изделиями вспомогательного производства.
По ГОСТ 2.101-68 установлено четыре вида изделий:
1. Детали - изделия, изготовленные из одного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.
2. Сборочные единицы - изделия, состоящие из двух и более деталей, соединенных между собой различными способами.
3. Комплексы - два и более изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных функций (например: поточная линия по сборке или механической обработке и т.д.)
4. Комплекты - два и более изделий, не соединенных на заводе-изготовителе сборочными операциями имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера Производственный процесс включает в себя получение заготовок, изготовление деталей, сборку узлов и машин, а также контроль качества, транспортировку и хранение продукции, снабжение рабочих мест электроэнергией, теплом, воздухом и т.д.
Составной частью производственного процесса является технологический процесс, содержащего целенаправленные действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.
Технологический процесс обработки - часть производственного процесса, связанная с изменением размеров, формы или свойств материала заготовки, выполняемая в определенной последовательности.
Технологический процесс сборки машин и механизмов - часть производственного процесса, характеризующимся последовательным соединением готовых деталей в узлы и изделия.
Технологический процесс представляет собой совокупность различных технологических операций, в результате которых изменяются размеры, форма, свойства предметов труда, выполняется соединение деталей в сборочные единицы и изделия, осуществляется контроль продукции требованиям чертежа и технических условий. Технологический процесс может быть отнесен к изделию (машине, к сборочной единице, детали) или к методу (механическому, электрофизическому, химическому, тепловому, сборке, окраске, контролю качества).
Технологическая операция - это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Она является основным элементом производственною планирования и учета На выполнение каждой операции устанавливают нормы времени и расценки. По операциям определяют трудоемкость и себестоимость процесса, необходимое количество оборудования. рабочих мест и производственных рабочих и производственных площадей.
Основные элементы технологических операций определены в ГОСТ 3.1109-82
1. Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянстве режимов и установки.
Однократное перемещение рабочего инструмента относительно заготовки, которое сопровождается изменением ее размеров, формы и свойств, является законченной частью перехода и называйся рабочим ходом или проходом. Перемещение инструмента относительно заготовки для подготовки рабочего хода называется вспомогательным ходом.
2. Установ- часть технологической операции, выполняемая при одном неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. Если заготовку центровать на 2х-цетровочном станке, то эта операция будет выполняться с одного установа, а если на обычном токарном станке, то в два установа. При одном установе заготовка может принимать различные позиции.
3. Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной заготовкой или сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования.
Технологические операции выполняются на рабочих местах.
Рабочим местом называется участок производственной площади, оборудованной в соответствии с выполняемой работой.
Для выполнения технологических процессов требуется соответствующие средства технологического оснащения – это совокупность орудий производства. Средствами выполнения технологического процесса являются технологическое оборудование и оснастка.
1. Технологическое оборудование - орудия производства, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них и при необходимости источники энергии (литейные машины, прессы, станки, печи, гальванические ванны, испытательные стенды и т.д.)
2. Технологическая оснастка - орудия производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части техпроцесса (приспособления, инструменты, шаблоны).
Основными показателями эффективности производства являются производительность труда и себестоимость изготовления изделий.
Производительность труда - это количество продукции, производимое одним рабочим в единицу времени.
Себестоимость изготовления изделия - это сумма затрат на материалы, основную зарплату производственных рабочих и суммы всех остальных цеховых расходов, включая амортизацию оборудования и приспособлений, расходы на режущий инструмент, электроэнергию и т.д.
Основным элементом любого изделия является деталь.
Деталь – это изделие, изготовляемое из одного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.
Все детали имеют следующие поверхности:
- Исполнительные, которые предназначены для выполнения служебного назначения (протектор покрышки, днище поршня, торец клапана и др.);
- Основные – поверхности, которыми деталь опирается на поверхности других деталей и занимает благодаря этому определенное положение в сборочной единице или механизме (опорные шейки коленчатых и распределительных валов и т.д.);
- Вспомогательные– служат опорой и базой для расположения других деталей при сборке и определяют положение в сборочной единице механизма (шатунные шейки коленчатых валов, опоры блока цилиндров под коренные шейки коленчатых валов и т.д.);
- Технологические – предназначены для базирования деталей при их изготовлении и ремонте (технологические базы);
- Свободные поверхности, которые соединяют все поверхности деталей в единое целое.
Детали характеризуются формой, размерами, массой, сбалансированностью, а также допусками на отклонение от формы, размеров и расположение поверхностей.
Поверхности деталей характеризуются следующими характеристиками:
1. Форма – соответствие какой–то геометрической форме (цилиндрическая, коническая, зубчатая, шлицевая, сферическая, резьбовая, плоская и др. формы).
2. Размеры – длина, ширина, толщина, высота, глубина, диаметр, площадь и др.
3. Физико-механические свойства – твердость, износостойкость, прочность, упругость, сопротивление усталости.
4. Точность размеров – квалитеты, допуски на размеры.
5. Шероховатость – параметры шероховатости Ra, Rz, Rmax, Si, Smi, tp.
6. Цельность – наличием на поверхности разрывов, трещин, пор, раковин и других дефектов.
Детали получают посредством механической обработки из заготовок, которые получают в заготовительных цехах. Обработкой называют действие, направленное на изменение формы, размеров или свойств предметов труда. Окончательную форму и размеры деталям придают в механических цехах со снятием или без снятия слоя материала.
Заготовка – это исходный материал для изготовления деталей. В качестве заготовок используются прокат, литье, штамповки. В процессе обработки заготовки в большинстве случаев для получения формы и размеров деталей с нее снимается слой материала, который называют припуском на обработку. Поэтому стремятся при получении заготовок максимально приблизить форму и размеры к чертежным параметрам готовой детали.
Виды обработки при изготовлении деталей:
1. Обработка давлением, заключается в том, что форму и размеры детали получают благодаря пластической деформации металла в специальной форме (штампе). Различают следующие виды обработки давлением: прокатка, волочение, ковка, прессование и штамповка.
2. Обработка резанием, заключающаяся в получении заданных формы и размеров путем снятия слоя материала (стружки) с поверхности заготовки различным режущим инструментом. Различают следующие виды обработки резанием:
- точение – заготовка вращается, а режущий инструмент резец, сверло, метчик) перемещается поступательно;
- сверление– инструмент (сверло, зенкер, развертка, метчик) вращается и перемещается поступательно относительно неподвижно закрепленной детали;
- фрезерование – инструмент (фреза) вращается, а заготовка перемещается поступательно, либо фреза вращается и перемещается поступательно относительно неподвижной детали;
- строгание– инструмент (резец) перемещается возвратно-поступательно относительно детали;
- шлифование – инструмент (шлифовальный круг) вращается, а заготовка перемещается поступательно (плоское шлифование) или вращается (круглое шлифование);
- нарезание резьбы – инструмент вращается, а заготовка неподвижна или наоборот.
Есть еще и другие виды механической обработки: полирование, притирка, шабрение, хонингование, расточка, долбление.
Для получения необходимых физико-механических свойств рабочих поверхностей деталей применяют специальные способы обработки – термообработка (закалка, отпуск, нормализация, отжиг), обкатка роликами, шариками или алмазное выглаживание, нанесение покрытий напылением, гальваникой, наплавкой.
После изготовления деталей осуществляется сборка изделий. Сборочные соединения могут быть промежуточными и окончательными. Промежуточными сборочные единицы являются составными элементами дальнейшей сборки изделия, при этом последовательно сборочная единица может укрупняться посредством включения не только отдельных деталей, но и других, ранее собранных сборочных единиц. Различают сборочные единицы нулевого, первого, второго и т.д. порядков. Сборочная единица нулевого порядка – это готовое изделие, как продукция производственного процесса. Сборочные единицы первого порядка - это сборочные единицы, входящие в изделие при общей сборке. Сборочные единицы второго порядка – это сборочные единицы, входящие в сборочную единицу первого порядка, как составной элемент при ее сборке.
Технологичность конструкции изделия (ТКИ)
Соответствие конструкций машин требованиям минимальной трудоемкости и материалоемкости определяет технологичность ее конструкции. Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовление, ремонт и техническое обслуживание изделия с оптимальными затратами труда, материалов , средств и времени.
Технологичность конструкции машины можно рассматривать как сумму технологичности конструкций ее отдельных деталей и узлов.
Основная задача обеспечения ТКИ заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт при обеспечении заданных показателей качества изделия.
Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность.
Производственная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, процессы изготовления и монтажа вне предприятия изделия.
Эксплуатационная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на подготовку к использованию по назначению, технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт и утилизацию изделия.
Ремонтная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на капитальный ремонт изделия.
Главными факторами, определяющими требования к ТКИ, являются вид изделия, объем выпуска, тип производства. Среди них в первую очередь учитывают такие факторы, как:
- Оптимальные формы деталей, обеспечивающие изготовление заготовок с наименьшими припусками и наименьшим количеством обрабатываемых поверхностей;
- Наименьший вес машины;
- Наименьшее количество наименований материалов, применяемых в конструкции машины;
- Взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальными значениями полей допусков;
- Стандартизация и унификация деталей и узлов, а также их отдельных конструктивных элементов (резьб, модулей зубчатых колес, радиусов, шпоночных соединений и т.д.).
Оптимальная форма деталей должна обеспечивать ее эксплуатационное назначение и минимальные затраты на ее изготовление с обеспечением чертежных размеров и формы.
Например, оптимальная форма корпусных деталей должна отвечать следующим требованиям:
- деталь должна быть по возможности правильной формы, обеспечивающей возможность полной обработки ее от одной базы;
- возможность обработки плоскостей, торцов и отверстий на проход, размеры отверстий внутри деталей не должны превышать соосных им отверстий снаружи корпуса;
- не должно быть поверхностей не перпендикулярных осям отверстий у входа и на выходе сверла;
- следует избегать многообразия размеров отверстий и резьб;
- удобство обработки внутренних поверхностей и отверстий.
- конструкция должна обеспечивать получение заготовок с минимальным количеством обрабатываемых поверхностей и с минимальными припусками на обработку.
Аналогично можно рассмотреть основные требования, предъявляемые к деталям у вращения.
Наименьший вес деталей и узлов автомобиля предопределяет снижение затрат на материалы, изготовление, эксплуатацию и ремонт. Достигается путем установления расчетом оптимального коэффициента запаса прочности, созданием оптимальных конструктивных форм деталей, применения высокопрочных материалов,
Наименьший вес машины определяет и снижение трудоемкости ее изготовления, а так же обеспечивает минимальные затраты на ее эксплуатацию.
Наименьшее количество наименований материалов делает конструкцию машины более технологичной, т.к. многообразие материалов усложняет процесс производства получение заготовок и механическую обработку, требующих применение различных способов обработки и инструментов, увеличивает номенклатуру и запасы материалов на складах.
Обеспечение взаимозаменяемости узлов и деталей делает конструкцию изделия также более технологичной, т.к. снижаются затраты не только при изготовлении, но при эксплуатации, текущем и капитальном ремонте.