Технология машиностроения

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ - БАКАЛАВРИАТ

серия основана в 1 996 г.




А.А. ПОГОНИН
А.А. АФАНАСЬЕВ
И.В. ШРУБЧЕНКО




                ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ




УЧЕБНИК

3-е издание, дополненное






znanium.com

Москва ИНФРА-М 2020

УДК 621.9(075.8)
ББК 34.4я73

    П43




     Рецензенты:
        Новиков О.А., доктор технических наук, профессор кафедры «Технология машиностроения и сертификация в нефтяной и газовой промышленности» Российского государственного университета нефти и газа имени И.И. Губкина;
        Пелипенко Н.А., доктор технических наук, профессор, генеральный директор ОАО «Электромашина»




      Погонин А.А.
П43 Технология машиностроения : учебник / А.А. Погонин, А.А. Афанасьев, И.В. Шрубченко. — 3-е изд., доп. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 530 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi. org/10.12737/textbook_5a2f89fbb6db93.21283974.

          ISBN 978-5-16-013605-9 (print)
          ISBN 978-5-16-106238-8 (online)

         Рассмотрены теоретические основы технологии изготовления и сборки изделий машиностроения. Изложены основные принципы построения типовых технологических процессов изготовления деталей машин. Приведена методика проектирования технологии изготовления деталей и сборки.
         Для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», «Автоматизация и управление», «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты», «Машиностроительные технологии и оборудование», «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» и «Автоматизация и управление».


УДК 621.9(075.8)
ББК 34.4я73








                                   © Погонин А.А., Афанасьев А.А., Шрубченко И.В., 2006

ISBN 978-5-16-013605-9 (print)
ISBN 978-5-16-106238-8 (online)

© Погонин А.А., Афанасьев А.А., Шрубченко И.В., 2018,

с изменениями

ВВЕДЕНИЕ






   Машиностроение представляет собой отрасль производства продукции в экономике государства и одновременно область технической науки.
   Технология машиностроения является наукой о способах воздействия машин, оборудования, инструмента и приспособлений на сырье, материалы и полуфабрикаты в соответствии с уровнем технического развития отрасли с целью изготовления новых машин заданного качества при наименьшей их себестоимости для удовлетворения установленных или предполагаемых потребностей.
   Успешное и эффективное развитие машиностроительного производства было бы невозможно без решения научно-теоретических задач, связанных с изготовлением машин. Это и обусловило возникновение науки о технологических процессах в машиностроении, обобщенно — технологии машиностроения. Процесс создания машины четко подразделяют на два этапа: проектирование и изготовление. Первый этап завершается разработкой конструкции машины и представлением ее в чертежах, второй — реализацией конструкции с помощью производственного процесса.
   Построение и осуществление второго этапа составляет основную задачу технологии машиностроения.
   В изготовлении машины можно выделить три стадии:
• получение заготовок;
• механическая обработка заготовок и изготовление деталей;
• сборка машины.
   Поэтому к технологии машиностроения относятся технология методов заготовительного производства, технология механической обработки, технология сборки машин.
   Нередко под технологией машиностроения понимают научную дисциплину, изучающую преимущественно процессы механической обработки заготовок и сборки машин и попутно затрагивающую вопросы выбора заготовок и методов их изготовления. Это обстоятельство объясняется тем, что в машиностроении заданное конструктором качество детали достигается, в основном, механической обработкой.
   Настоящий учебник составлен для студентов, приступающих к изучению начальной части курса «Технология машиностроения».

3

В первом и втором разделах излагаются вопросы, связанные с проектированием технологических процессов изготовления деталей; в третьем разделе — с проектированием технологических процессов сборки изделий. Содержание учебника и последовательность изложения материала максимально удобны для использования его во время практических занятий, а также для выполнения курсовых работ и проектов по дисциплине.
   Учебник составлен в соответствии с основной образовательной программой по направлению подготовки 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».
   В результате освоения дисциплины обучающийся должен: знать
• основы технологии сборки изделий;
• методику технологического анализа конструкторской документации;
• методы обеспечения точности при сборке;
• технологию сборки типовых соединений и сборочных единиц: резьбовых, шпоночных, шлицевых, неподвижных и подвижных, конических, поперечно- и продольно-прессовых, сваркой, пайкой, склеиванием, с применением пластической деформации, составных валов и муфт, узлов с подшипниками качения и скольжения, шатунно-поршневых групп, цилиндрических, конических и червячных зубчатых передач, цепных и ременных передач;
• методы и средства контроля;
• способы уменьшения погрешности при сборке;
• технологию изготовления типовых деталей машин: корпусных деталей, станин, валов, шпинделей, ходовых винтов, цилиндрических, конических и червячных зубчатых колес, червяков, рычагов и вилок;
• служебное назначение деталей;
• технические условия и нормы точности;
• материалы и способы получения заготовок;
• принципы построения технологических процессов изготовления деталей;
• выбор баз и типовые маршрутные технологические процессы;
• способы обработки поверхностей и их технологические возможности;
• средства технологического оснащения;
• технический контроль деталей;
• методику проектирования технологических процессов сборки и изготовления деталей;

4

  уметь
• при проектировании технологических процессов сборки:
   —  выполнять анализ чертежей и технических условий на сборку, анализ технологичности конструкции изделия;
   —  определять тип производства и выбирать организационную форму сборки;
   —  разрабатывать технологические схемы сборки и выполнять их анализ;
  —   проектировать сборочные операции;
  —   нормировать время на сборку;
   —  выбирать оборудования и средства технологического оснащения;
  —   устанавливать режимы работы сборочного оборудования;
  —   разрабатывать схемы и выбирать оборудование для контроля;
  —   оформлять технологическую документацию;
• при проектировании технологических процессов изготовления деталей машин:
  —   выполнять анализ чертежей деталей и технических условий;
  —   анализировать технологичность конструкции деталей;
   —  выполнять анализ существующих технологических процессов, выбор заготовки;
  —   назначать технологические базы;
  —   выбирать методы обработки поверхностей;
  —   разрабатывать технологические маршруты;
   —  выбирать оборудование, режущий и вспомогательный инструмент и приспособления;
  —   рассчитывать и выбирать припуски;
  —   проектировать технологические операции;
  —   рассчитывать режимы резания;
  —   прогнозировать качество обработки поверхностей;
  —   нормировать время выполнения операций;
   —  выполнять экономическую оценку технологического процесса;
   —  оформлять необходимую технологическую документацию; владеть
• методикой и навыками проектирования технологических процессов сборки и изготовления деталей машин;
• навыком оформления технологической документации для проектируемых технологических процессов в соответствии с существующими стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами.

5

   Область профессиональной деятельности выпускника включает:
• совокупность средств, способов и методов деятельности, направленных на создание конкурентоспособной машиностроительной продукции, совершенствование национальной технологической среды;
• обоснование, разработку, реализацию и контроль норм, правил и требований к машиностроительной продукции различного служебного назначения, технологии ее изготовления и обеспечения качества;
• разработку новых и совершенствование действующих технологических процессов изготовления продукции машиностроительных производств, средств их оснащения;
• создание новых и применение современных средств автоматизации, методов проектирования, математического, физического и компьютерного моделирования технологических процессов и машиностроительных производств;
• обеспечение высокоэффективного функционирования технологических процессов машиностроительных производств, средств их технологического оснащения, систем автоматизации, управления, контроля, диагностики и испытания продукции, маркетинговые исследования в области конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств.
   Объектами профессиональной деятельности выпускника являются:
• машиностроительные производства, их основное и вспомогательное оборудование, комплексы, инструментальная техника, технологическая оснастка, средства проектирования, механизации, автоматизации и управления;
• производственные и технологические процессы машиностроительных производств, средства их технологического, инструментального, метрологического, диагностического, информационного и управленческого обеспечения;
• складские и транспортные системы машиностроительных производств;
• системы машиностроительных производств, обеспечивающие подготовку производства, управление им, метрологическое и техническое обслуживание, безопасность жизнедеятельности, защиту окружающей среды;
• нормативно-техническая и плановая документация, системы стандартизации и сертификации;
• средства и методы испытаний и контроля качества машиностроительной продукции.

6

   Виды профессиональной деятельности выпускника:
• проектно-конструкторская;
• производственно-технологическая;
• организационно-управленческая;
• научно-исследовательская;
• сервисно-эксплуатационная;
• специальные виды деятельности.

РАЗДЕЛ I
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН




ГЛАВА 1
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССЫ


1.1. Общие понятия

   Предметом изучения в технологии машиностроения являются процессы изготовления изделий заданного качества в установленном программой выпуска количестве при наименьшей себестоимости и высокой производительности труда.
   Изделием называется предмет или совокупность предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Изделие — единица промышленной продукции, например булавка, чайник, подъемный кран, станок и т.д. К изделиям не относят непромышленную продукцию, включая штучную (туши, шкуры и др.), а также промышленную нештучную (сырье, химикаты и др.).
   Деталь — изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций, например шплинт, гайка, литой или штампованный корпус и т.п. Каждая деталь, участвующая в сборке, имеет сопрягающиеся и несопрягающиеся поверхности. Те и другие могут быть функциональными (исполнительными или рабочими), например эвольвентные поверхности зубчатых колес, посадочные поверхности шейки вала и отверстия ступицы, поверхность турбинной лопатки, соприкасающаяся с водой или паром, и т.п. Несопрягающиеся и нефункциональные поверхности детали называют свободными. Эти поверхности служат лишь для оформления конфигурации детали, их обрабатывают с пониженной точностью или не обрабатывают совсем.
   Сборочная единица — изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе в процессе сборочных операций (сварки, клепки, напрес-совки и др.). Например, сборочными единицами токарного станка являются коробка скоростей, суппорт, задняя бабка, шпиндельный узел и др., их собирают независимо друг от друга и затем передают на общую сборку станка. Такие сборочные единицы в технологии машиностроения называют узлами. В общем случае

8

сборочная единица (узел) — это разъемное или неразъемное соединение, состоящее из деталей.
   Производственный процесс представляет собой совокупность взаимосвязанных действий людей и орудий производства, в результате которых исходные материалы или полуфабрикаты превращаются в готовые изделия, соответствующие своему назначению. Производственный процесс охватывает технологическую подготовку производства; организацию обслуживания рабочих мест; получение, хранение и транспортирование материалов, полуфабрикатов, заготовок, готовых изделий и их элементов; изготовление деталей, сборку узлов и изделий, технический контроль на всех стадиях производства; разборку (если необходимо), упаковку и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий. В производственном процессе участвует весь персонал и все службы предприятия.
   Под технологической подготовкой производства (ТПП) понимают следующие взаимосвязанные этапы:
   •  разработка конструкции изделия и оформление на него полного комплекта чертежей, спецификаций и других документов в соответствии с требованиями ЕС КД — конструкторская подготовка производства (к выпуску нового изделия);
   •  отработка изделия на технологичность, проектирование всех технологических процессов изготовления и сборки, а также проектирование и изготовление средств технологического оснащения (приспособлений, инструмента и пр.) — технологическая подготовка производства (к запуску нового изделия на предприятии);
   •  календарное планирование производственного процесса изготовления изделия в установленные сроки в необходимых объемах выпуска и затрат — организационно-экономическая подготовка производства.
   Весь комплекс работ по ТП П регламентируют ГОСТ Р 50995.3.1 — 96 «Технологическое обеспечение создания продукции. Технологическая подготовка производства»; ГОСТ Р 50995.0.1—96 «Технологическое обеспечение создания продукции. Основные положения»; ГОСТ Р 15.000—94 «Система разработки и постановки продукции на производство. Основные положения»; ГОСТ Р ИСО 9001—96, ГОСТ Р ИСО 9002—96 и ГОСТ Р ИСО 9003—96 «Системы качества», а также рекомендации Р 50—54—94—88 «Правила организации и управления процессом ТПП» и Р 50—297—90 «Технологическая подготовка производства. Основные положения».
   Ответственной частью ТПП является технологическое проектирование, на которое приходится 30...60% общей трудоемкости технологической подготовки.
   Технологический процесс — часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по измене

9

нию и (или) определению состояния предмета труда. В машиностроении различают технологические процессы изготовления исходных заготовок (литье, ковка, сварка и др.), их термической, механической или другой обработки, нанесения покрытий, сборки узлов и изделий, контроля и пр.
   В общем случае технологический процесс — это часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их контроль. Технологический процесс механической обработки предусматривает последовательное изменение состояния исходной заготовки: ее геометрических форм, размеров и качества поверхностей до получения готовой детали (изделия), соответствующей предъявляемым к ней требованиям.
   Технологические процессы выполняют на рабочих местах.
   Рабочее место — элементарная единица структуры предприятия, где размещаются исполнители работы, обслуживаемое ими технологическое оборудование, часть конвейера, на ограниченное время оснастка и предметы труда.
   В технической литературе рабочее место — это участок производственной площади, оборудованной в соответствии с работой, выполняемой на нем одним или одновременно несколькими рабочими. Например, рабочее место токаря оборудуют соответствующим токарным станком, шкафом для хранения режущего, контрольно-измерительного и прочего инструмента и приспособлений.
   Технологическая операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. В условиях механосборочного производства технологическая операция осуществляется непрерывно на одном рабочем месте над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями одним или несколькими рабочими. В операцию входят все действия как оборудования, так и рабочих, обслуживающих данное рабочее место.
   Технологические операции подразделяют на основные и вспомогательные. Основными называют технологические операции, в процессе которых изменяются геометрическая форма, размеры и свойства изделия. При выполнении вспомогательных операций изделия таких изменений не претерпевают. К вспомогательным операциям относят контрольные, транспортные, моечные, маркировочные, упаковочные и др.
   Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. По числу операций определяют трудоемкость изготовления изделий, устанавливают нормы времени и расценки, рассчитывают требуемое количество персонала, оборудования, приспособлений и инструментов. На основе операций определяют себестоимость обработки, осуществ10