Технология машиностроения. Том 2. Производство машин

                ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ





            Производство машин


        Том 2



Под редакцией канд. техн, наук Г.Н. Мельникова


Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 151000 «Технологические машины и оборудование» и 150700 «Машиностроение», и по специальности 151701 «Проектирование технологических машин и комплексов», а также для других технологических специальностей






Москва 2012

УДК 621 (075.8)
ББК 34.5
     Т38

Авторы:
В.М. Бурцев, А.С. Васильев, И.Н. Гемба, О.М. Деев, А.В. Игнатов, А.И. Кондаков, Б.Д. Максимович, Г.Н. Мельников, Е.Ф. Никадимов, А.И. Соловьев, В.И. Тавров, В.П. Тихонов, Н.А. Ястребова

Рецензенты: кафедра «Технология машиностроения» Тульского государственного университета;
д-р техн. наук, проф. О.С. Степанов


        Технология машиностроения : учеб. для вузов : в 2 т. / Т38 [В. М. Бурцев и др.] ; под ред. Г. Н. Мельникова. — 3-е изд., испр. и перераб. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012.
        ISBN 978-5-7038-3444-2

        Т. 2 : Производство машин. — 2012. — 551, [1] с. : ил.
        ISBN 978-5-7038-3443-5
        Изложены задачи и организация технологической подготовки производства машин. Рассмотрены методика проектирования станочных, сборочных и контрольных приспособлений, вопросы контроля и управления технологическими процессами. Раскрыта специфика реализации технологических процессов изготовления характерных деталей и сборки машин с использованием прогрессивного оборудования в условиях единичного, серийного и массового производства. Дана методика проектирования производственных систем механосборочного производства при освоении новых изделий, техническом перевооружении, реконструкции и создании новых производств.
        Для студентов машиностроительных специальностей технических вузов и университетов. Может быть полезен работникам промышленности, исследовательских организаций и аспирантам.


                                                                 УДК 621 (075.8)
                                                                 ББК 34.5

ISBN 978-5-7038-3443-5 (Т. 2)
ISBN 978-5-7038-3444-2

© Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012

ПРЕДИСЛОВИЕ

   Основные научные положения технологии машиностроения и общая методика проектирования технологических процессов (ТП) составили содержание первого тома данного учебника. Однако только при рассмотрении конкретного производственного процесса изготовления детали или сборки изделия можно проиллюстрировать основные научные положения технологии с учетом всех взаимосвязей факторов, влияющих на формирование параметров качества изделия на всех этапах его ТП. Именно этим объясняется, что основным содержанием второго тома учебника «Технология машиностроения» стал комплекс вопросов, связанных с реализацией научных положений основ технологии машиностроения и общей методики проектирования ТП при технологической подготовке производства (ТПП) новых изделий, с рассмотрением и анализом прогрессивных ТП изготовления деталей и сборки машин в производствах различного типа, а также с созданием, реконструкцией и техническим перевооружением производственных систем механической обработки и сборки.
   В предлагаемом издании учтены технологические возможности современных станков и систем ЧПУ, изменения стандартов ЕСКД и ЕСТПП; добавлены положения, определяющие состав и содержание проектных материалов по проектированию производств, расширены главы 2 и 5, выполнена редакционная правка.
   При написании учебника авторы использовали многолетний опыт научно-методической школы МВТУ—МГТУ, а его содержание отражает материалы ряда общих и профилирующих дисциплин специализаций «Технология и автоматизация механической обработки деталей», «Технология и автоматизация сборки», «Технология прецизионного машиностроения», «Проектирование и эксплуатация интеллектуальных систем технологического назначения».
   При изложении вопросов ТПП авторы, учитывая сложность и многогранность этой организационно-технологической задачи,

3

основное внимание уделили рассмотрению роли технологических служб завода в ее решении. Основной акцент сделан на информационное обеспечение, используемое при отработке изделий на технологичность, при разработке ТП и при выполнении других функций ТПП, а также на проблемы ее автоматизации.
   Большое внимание уделено дальнейшему развитию научных положений и совершенствованию методики проектирования приспособлений, в разработке которых ведущая роль принадлежит одному из основоположников кафедры «Технология машиностроения» проф. В.С. Корсакову. Так, гл. 2 дополнена примерами расчетов по проектированию специальных приспособлений.
   Исследование проблемы контроля и управления ТП связано с моделированием и анализом хода ТП для выработки управленческих решений. Наряду с этим актуальными являются задачи создания и использования систем автоматического регулирования статической и динамической настройки технологического оборудования, адаптации ТП к изменяющейся производственной ситуации.
   При изложении ТП изготовления деталей авторы исходили из того, что в рамках одного издания невозможно охватить процессы изготовления деталей всех классов, а тем более отраслей. Поэтому в учебнике отражены наиболее общие закономерности технологии для основных типов производства на примере изготовления наиболее характерных деталей. Особое внимание уделено особенностям технологии изготовления деталей на станках с ЧПУ последнего поколения, агрегатных станках и автоматических линиях.
   Аналогичный подход использован при изложении ТП сборки. Многообразие изделий делает каждый ТП оригинальным. Однако наличие типовых сборочных единиц и соединений позволяет при анализе технологических особенностей их сборки показать общие закономерности осуществления сборки машин, характерные операции и применяемое оборудование.
   Комплексность данного учебника подчеркивает включение в его состав раздела по проектированию, реконструкции и техническому перевооружению машиностроительных производств. Условия рыночной экономики с ее жесткой конкуренцией требуют постоянного и всестороннего совершенствования производства, делая более тесными и взаимосвязанными все аспекты технологического проектирования.

4

ВВЕДЕНИЕ

   Современные условия характеризуются бурным развитием производства и все более широким использованием высокопроизводительных машин во всех промышленных отраслях.
   Это определяет приоритетное значение машиностроения, задачей которого является производство машин, облегчающих труд человека и повышающих его производительность. Производство машин является сложным процессом, в развитии которого из исходного сырья и заготовок изготавливают детали и собирают машины. Для обеспечения производства машин необходимо решить комплекс задач, связанных с технологической подготовкой их производства, и реализовать разработанные ТП в действующих производственных системах — заводах, цехах, участках, обеспечивая при этом требуемое качество изделий на всех этапах ТП в течение всего срока выпуска изделий.
   В решении этих сложных и разнообразных вопросов основная роль принадлежит технологам-машиностроителям. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной, синтезирующей технические проблемы изготовления машин заданного качества с решением целого ряда организационных и экономических задач, вытекающих из необходимости обеспечить выпуск изделий в определенном производственной программой количестве, в заданные сроки и при наименьшей себестоимости. Так, при освоении нового изделия отрабатывают конструкцию изделия на технологичность, а затем разрабатывают ТП изготовления деталей и сборки изделия. При этом приходится решать и смежные технологические задачи, связанные с выбором и заказом исходных заготовок, термической обработкой заготовок на разных этапах ТП, нанесением покрытий и др.
   Для разработанных ТП в ходе ТПП необходимо спроектировать, изготовить или приобрести предусмотренные ТП станочные, сборочные и контрольные приспособления, вспомогатель

5

ный и режущий инструмент. В современных условиях большое значение имеет обеспечение качества выпускаемых машин. При этом повышение качества машин в значительной мере связано с увеличением точности изготовления деталей и сборки изделий. Поэтому при проектировании ТП, а также при организации производственных участков и линий технологу необходимо решить комплекс вопросов по контролю качества на всех этапах производства машины, рассматривая его как компонент управления ТП. Особое значение управление ТП имеет при использовании высокоавтоматизированного технологического оборудования, станков с ЧПУ, гибких производственных систем, автоматических линий. На этих видах оборудования требуемые параметры качества должны обеспечиваться при минимальном участии оператора.
   Реализуются ТП в цехах на производственных участках и линиях. Поэтому важной задачей при освоении новых изделий или при увеличении объемов выпуска существующих изделий является реконструкция, техническое перевооружение или модернизация производства. При решении данной задачи решающая роль принадлежит технологам, осуществляющим технологическое проектирование производственных систем, в ходе которого определяют необходимое количество оборудования и работающих, организационную структуру участков и линий, виды и количество средств межоперационного транспорта и других средств автоматизации и механизации производства.
   Одной из основных особенностей технологии машиностроения как учебной дисциплины является ее прикладной характер, что существенно отличает ее от других учебных дисциплин, изучаемых в вузах. Один из основателей технологии машиностроения как науки профессор А.П. Соколовский неоднократно подчеркивал, что учение о технологии родилось в цехе и не должно терять с ним связи. Поэтому данная дисциплина наряду с изложением основных научных положений и закономерностей технологической науки содержит обобщение передового производственного опыта — огромной базы технологических знаний, накопленных заводскими технологами.

1. ОРГАНИЗАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА




1.1. ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

   На конкретном машиностроительном предприятии ТПП осуществляют в рамках существующей на предприятии системы. Организацию работ по ТПП проводит разработчик изделия совместно с предприятием-изготовителем, привлекая в случае необходимости в установленном порядке головные научно-исследовательские институты и конструкторские бюро по видам изделий, а также технологические научно-исследовательские институты и конструкторские бюро, ответственные за разработку, внедрение и технический уровень ТП и средств технологического оснащения (СТО).
   Работы по ТПП на уровне предприятия обычно сосредоточены в отделе главного технолога (ОГТ) и технологических бюро цехов. На заводах с развитыми литейным, кузнечно-прессовым и другими заготовительными цехами технологическую подготовку всех горячих производств ведут в отделе главного металлурга (ОГМет). Оба отдела имеют примерно одинаковую организационную структуру.
   Составление технологической документации входит в обязанности специализированных технологических и машинных бюро ОГТ. Планирование технической (конструкторской и технологической) подготовки производства осуществляет специальная группа (бюро), подчиняющаяся непосредственно главному инженеру. Цеховые технологические бюро продолжают работу ОГТ, занимаясь в основном внедрением переданной им технологии в

7

производство, инструктируя рабочих при ее освоении, помогая им совершенствовать приемы и методы работы, а также выявляя степень экономической целесообразности применяемой оснастки и т. п. Одной из важнейших функций цеховых бюро является контроль соблюдения технологической дисциплины.
   Распределение работ по ТПП между ОГТ и цеховым технологическим бюро зависит прежде всего от типа производства.
   На заводах единичного и мелкосерийного производства технологическая подготовка ведется децентрализованно. Общее методическое руководство ТПП осуществляет ОГТ или ОГМет. Проведение работ по ТПП полностью возлагается на технологические бюро цехов.
   На заводах крупносерийного и массового производства все работы ведут централизованно в ОГТ и ОГМет, а цеховым технологическим бюро поручено внедрение спроектированных процессов, их корректировка, контроль за их ходом и последующая рационализация.
   На заводах с серийным выпуском продукции при ее различных объемах встречается смешанная система организации ТПП, при которой для объектов устойчивой номенклатуры ТПП ведут централизованно, а для часто сменяемых изделий — децентрализованно (в цехах). При централизованной организации ТПП службы ОГТ, как правило, специализируются по видам работ: бюро механообработки, бюро покрытий и термообработки и т. п.
   При выверке, отладке и внедрении разработанной технологии цеховые технологические бюро работают совместно с ОГТ при методическом руководстве последнего. По наиболее ответственным объектам и машинам массового производства такие работы проводят с привлечением научно-исследовательских институтов, технологических лабораторий и экспериментальных цехов. Во многих случаях работы ведет специальная технологическая группа на заводе (в нее помимо технологов и конструкторов оснастки входят мастера, наладчики и рабочие).
   При изготовлении опытного образца и опытной партии машин на заключительном этапе ТПП организуют работы по оценке качества изделий и необходимой корректировке ТП и СТО. При изготовлении опытного образца машины окончательно проверяют технологичность деталей и отдельных сборочных единиц, пригодность и целесообразность оснастки; работы ведут в экс

8

периментальном цехе или на специально выделенном участке производственного цеха. При выпуске пробной партии (в нормальных производственных условиях) проводят испытание машины, ее контрольную сборку, разборку и вторичную сборку с обмером деталей и проверкой соответствия их размеров чертежам. При этом вносят соответствующие исправления в документацию, хронометрируют сборочные операции.
   В зависимости от типа производства, сложности изготовляемых изделий, предъявляемых к ним требований ТПП выполняют с различной степенью детализации. В условиях массового и крупносерийного производства, равно как и при изготовлении единичных экземпляров сложных ответственных машин, ТПП необходимо вести особенно тщательно, поскольку от этого в значительной степени зависят экономические показатели предприятия и качество выпускаемых на нем машин. При серийном, мелкосерийном и единичном типах производства простых и недорогих изделий ТПП может быть ограничена предварительной разработкой минимально необходимых технологических и конструкторских документов и данных, при этом их конкретизация и детализация выполняются работниками цеховых технологических служб.


1.2. ФУНКЦИИ, ОРГАНИЗАЦИОННОЕ
И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

    1.2.1. Обеспечение технологичности конструкций изделий

   Обеспечение технологичности конструкции изделия — это комплекс взаимосвязанных мероприятий по управлению технологичностью и совершенствованию условий выполнения работ при производстве, техническом обслуживании и ремонте изделий.
   Решаемые при выполнении указанной функции ТПП (рис. 1.1) основные задачи относятся к наиболее трудноформализуемым. Для их решения нет достаточно разработанного математического аппарата, строгих формальных методик, а результат в значительной мере зависит от опыта, знаний и творческой интуиции формирующих его специалистов.
   Каждую из указанных на рис. 1.1 задач можно решать для конструкции заготовки, детали, сборочной единицы и изделия в


9

Рис. 1.1. Информационная структура функции ТПП «Обеспечение технологичности конструкции изделия»:
/I . /2 конструкторская документация на изделие и директивную заготовку соответственно; 13 — программа выпуска изделий; /4 — информационное обеспечение; 011 — конструкторская документация, прошедшая технологический контроль; 021 — результаты оценки уровня технологичности конструкции; 031 — предложения об изменении конструкции изделия; 041 — чертежи изделия с внесенными изменениями;
01 — чертежи изделия, отработанного на технологичность