Основы технологии машиностроения

Digital Proofer Fundamentals of mech... Authored by Ivan Alekseevich Z... 7.0" x 10.0" (17.78 x 25.40 cm) Black & White on White paper 52 pages ISBN-13: 9781533252975 ISBN-10: 1533252971 Please carefully review your Digital Proof download for formatting, grammar, and design issues that may need to be corrected. Fundamentals of Mechanical Engineering Technology: Lecture Notes Основы технологии машиностроения: Конспект лекций We recommend that you review your book three times, with each time focusing on a different aspect. 1 Check the format, including headers, footers, page numbers, spacing, table of contents, and index. 2 3 Review any images or graphics and captions if applicable. Read the book for grammatical errors and typos. Once you are satisfied with your review, you can approve your proof and move forward to the next step in the publishing process. To print this proof we recommend that you scale the PDF to fit the size of your printer paper. Zhukov Ivan Alekseevich, Knyazev Anton Sergeevich, Knyazeva Anna Igorevna Жуков Иван Алексеевич, Князев Антон Сергеевич, Князева Анна Игоревна North Charleston, USA, 2016 Содержание УДК 621.002 (075.8) Ж86 Предисловие .........................................................................................................4 Рецензент Доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой машин и агрегатов технологического оборудования Сибирского государственного индустриального университета А.Г. Никитин Ж86 Жуков И.А., Князев А.С., Князева А.И. Основы технологии машиностроения: Конспект лекций. – North Charleston, USA: CreateSpace, 2016. – 51 с. В издании представлен конспект лекций по учебной дисциплине «Основы технологии машиностроения». Текст лекций соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов РФ. Рассмотрены вопросы проектирования технологического процесса изготовления деталей машин методами механической обработки. Предназначен для студентов дневной и заочной форм обучения по направлениям «Прикладная механика», «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Материал представлен сотрудниками кафедры теории и основ конструирования машин Сибирского государственного индустриального университета. 1. Производственный и технологический процессы ........................................5 1.1. Общие понятия .........................................................................................5 1.2. Характеристики технологического процесса ........................................8 1.3. Типы производства ..................................................................................9 2. Техническое нормирование ............................................................................11 2.1. Методы нормирования ............................................................................11 2.2. Структура штучного времени .................................................................13 3. Основы теории размерных цепей...................................................................17 4. Элементы теории базирования .......................................................................20 4.1. Основные понятия и обозначения ..........................................................20 4.2. Классификация баз...................................................................................23 5. Качество машин и их элементов ....................................................................25 6. Технологичность..............................................................................................27 7. Проектирование технологических процессов...............................................30 7.1. Общие сведения .......................................................................................30 7.2. Составление технологического маршрута обработки ..........................33 7.3. Проектирование технологических операций ........................................35 7.4. Выбор оборудования, инструмента и приспособлений .......................36 8. Типовой технологический маршрут изготовления ступенчатого вала ......38 9. Типовой технологический маршрут изготовления цилиндрических зубчатых передач .................................................................................................42 10. Основы технологии сборки в машиностроении .........................................44 Список рекомендуемой литературы ..................................................................50 Copyright © 2016 Zhukov I.A., Knyazev A.S., Knyazeva A.I. All rights reserved. ISBN: 1533252971 ISBN-13: 978-1533252975   ПРЕДИСЛОВИЕ Технология машиностроения – отрасль науки, занимающаяся изучением закономерностей, действующих в процессе производства изделий, в целях использования этих закономерностей для обеспечения требуемого качества продукции при наименьшей ее себестоимости. Под технологией машиностроения принято понимать научную дисциплину, в рамках которой рассматриваются преимущественно процессы механической обработки деталей и сборки изделий (машин) и попутно затрагиваются вопросы выбора и изготовления заготовок, а также проектирования и использования средств технологического оснащения. Начало изучения технологических процессов механической обработки заготовок деталей относится к первому десятилетию XIX в. В 1807г. академик В.М. Севергин сформулировал основные положения о технологии процессов; в 1808г. профессор Московского университета И.А. Двигубский издал книгу «Начальные основания технологии или краткое показание работ, на заводах и фабриках производимых». Первым капитальным трудом по технологии металлообработки следует считать трехтомник профессора И.А. Тиме «Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в технологическом и экономическом отношениях и производство механических работ», изданный в 1885г. Однако, несмотря на определенные успехи, технология машиностроения до 1930-х гг. развивалась медленно. Отдельные достижения отрасли находили отражение в литературе, издававшейся главным образом в США. В 1946г. профессор А.П. Соколовский отмечал, что «технология обработки деталей машин до сих пор является искусством, а не наукой. Еще недавно это искусство находилось почти целиком в руках мастеров и рабочих». Руководители предприятий не вникали в ее тонкости, а на заводах не было технологических служб. Огромный импульс в развитии данная наука получила в период индустриализации СССР и особенно в конце 1930-х гг. Прогресс различных отраслей промышленности сопровождался выработкой теоретических основ технологии машиностроения на базе результатов многочисленных экспериментальных исследований. При изучении дисциплины выделяют следующие самостоятельные, но тесно взаимосвязанные разделы: основы технологии машиностроения; методы обработки поверхностей деталей машин; технология обработки типовых деталей; технология сборки; технология ремонта машин и механизмов.  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, напрессовки 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 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 ЕСКД – 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. Ответственной частью ТПП является технологическое проектирование, на которое приходится 30...60% общей трудоемкости технологической подготовки. Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению 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, на ограниченное время оснастка и предметы труда. 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, осуществляют календарное планирование производства и контролируют качество и сроки выполнения работ. Время и себестоимость служат критерием целесообразности построения технологической операции в условиях заданной производственной программы. Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой сборочной единицы. Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции. Смену позиций называют индексацией. Технологический переход — законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. При обработке на металлорежущих станках технологический переход представляет собой законченную часть технологической операции, выполняемую над одной или несколькими поверхностями заготовки одним или несколькими одновременно работающими инструментами без изменения (или при автоматическом изменении, например на станках с ЧПУ) режимов работы станка. Вспомогательным переходом называется законченная часть технологической операции, включающая в себя действия человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей изделия, но необходимы для выполнения данной операции, например установка, закрепление и снятие заготовки, управление механизмами станка, контрольные промеры обрабатываемого изделия и др. Из времени, затрачиваемого на выполнение отдельных вспомогательных переходов, складывается вспомогательное время всей операции. Законченными частями технологического перехода являются рабочий и вспомогательные ходы.  Рабочий ход – однократное перемещение инструмента относительно заготовки, сопровождаемое изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки. Вспомогательный ход – однократное перемещение инструмента относительно заготовки, не сопровождаемое изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей или свойств заготовки, но необходимое для выполнения рабочего хода. 1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА Стандартами ЕСТД установлены следующие характеристики технологического процесса. Цикл технологической операции – интервал времени от начала и до конца периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготовляемых изделий. Например, в приспособление устанавливают и одновременно фрезеруют пять заготовок. Время фрезерования (10 мин) – цикл фрезерной операции. Через 10 мин начинают обработку следующих пяти заготовок. Такт выпуска – интервал времени, через который периодически выпускается изделие определенного наименования, типоразмера и исполнения. Такт выпуска tB определяется отношением времени Ф, затраченным на изготовление изделий к числу N изделий, изготовленных за этот период. Например, за 10 мин обработано пять заготовок. В этом случае такт выпуска t В = Ф / N = 10 / 5 = 2 мин / шт . Ритм выпуска – количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени. Ритм выпуска R – величина, обратная такту выпуска tB. Для предыдущего примера ритм R = 1 / t В = N / Ф = 5 / 10 = 0,5шт / мин = 30шт / ч . Производственная программа – перечень наименований изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и срока выполнения по каждому наименованию. Производственная программа машиностроительного завода (или цеха) содержит номенклатуру всех изготовляемых деталей или собираемых изделий (с точным указанием типов и размеров); сведения о количестве изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года (месяца или другого периода); перечень наименований и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям. К производственной программе прикладывают следующую техническую документацию: чертежи общих видов, сборочные чертежи и деталировки; спецификации и описания конструкций (назначение, устройство, принцип действия, условия эксплуатации и пр.); технические условия на изготовление и приемку (методики контроля показателей качества, программы испытаний и др.).  1.3. ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВА Тип производства – классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий. В зависимости от сочетания указанных признаков современные производства подразделяют на следующие типы: массовое, серийное и единичное. Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. Типичным признаком массового производства является выполнение на каждом рабочем месте только одной, закрепленной за ним непрерывно повторяющейся технологической операции. Оборудование (станки и другие средства технологического оснащения) располагают в последовательности выполнения операций технологического процесса в виде поточных линий, на каждой из которых изготовляются детали одного типа. Рабочие места оснащают специальным или специализированным высокопроизводительным оборудованием, приспособлениями и инструментом. Во многих случаях их связывают транспортирующими устройствами и конвейерами с постами промежуточного контроля. Организуется так называемый принудительный поток. Средняя квалификация рабочих в поточном производстве невысокая. Настройкой станков и другого оборудования в цехе занимаются высококвалифицированные наладчики, а работают на них рабочие-операторы низкой квалификации. Считается, что высшая форма организации поточно-массового производства обеспечивается при широком использовании автоматических линий. Автоматические линии комплектуют высокопроизводительным оборудованием (автоматами, агрегатными станками, сложными станками с ЧПУ, обрабатывающими центрами). Смена заготовок на отдельных рабочих местах и пунктах контроля осуществляется автоматически с помощью роботов. Применяются автоматические линии и автоматизированные производственные системы, управляемые ЭВМ. Дальнейшее совершенствование техники и форм организации массового производства приводит к уменьшению общего числа рабочих за счет сокращения малоквалифицированного персонала и постепенному переходу к безлюдной технологии, при которых автоматизированные производства обслуживаются ограниченным числом высококвалифицированных специалистов – наладчиков сложного оборудования. Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых и ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска. Под производственной партией понимают группу заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени. Объем серии – общее число изделий определенных наименований, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых по неизменной конструкторской документации, как правило, одновременно. Серийно производят металлорежущие станки, гидротурбины, катера, насосы, самолеты и многие другие изделия, общий объем которых составляет 70...80% всей продукции машиностроения. Число изделий в серии и деталей в партии может быть различным. Объем выпуска колеблется от десятков и сотен до тысяч регулярно повторяющихся изделий. Размер партии (шт) определяется по формуле a⋅N , n= 252 где а – периодичность запуска (необходимость запаса деталей на складах), дни; N – годовая программа выпуска изделий, шт; 252 – среднее количество рабочих дней в году. В зависимости от числа партий деталей, обрабатываемых на одном рабочем месте в течение календарного времени, серийное производство подразделяется на крупносерийное (4-6 партий в месяц) – приближается к массовому производству, среднесерийное (7-15 партий в месяц) – или просто серийное, и мелкосерийное (16-40 партий в месяц) - приближается к единичному производству. Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий. В единичном производстве изготовление одного или нескольких одинаковых изделий либо не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. Характерным признаком единичного производства является выполнение на рабочих местах разнообразных операций при отсутствии периодического их повторения. Большое разнообразие операций требует высокой квалификации рабочих. Для изготовления деталей используют простейшие заготовки (отливки, поковки, горячекатаный прокат и др.) с малой точностью и большими припусками на обработку. При их обработке широко пользуются разметкой и выверкой положения заготовки на станке. Резко возрастает вспомогательное время операции. Производительность труда низкая, а себестоимость изделий высокая. Деление заводов и цехов по типам производств условно. В одном цехе могут массово изготовляться детали для серийно выпускаемых изделий. Отдельные методы массового и серийного производства успешно используют в единичном производстве. Заключение о типе производства на заводе или в цехе дают по преобладающей форме организации технологических процессов и обязательно с учетом баланса трудоемкостей работ, выполняемых методами массового, серийного и единичного производства. 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ 2.1. МЕТОДЫ НОРМИРОВАНИЯ Техническое нормирование в широком смысле этого понятия представляет собой установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов. Под производственными ресурсами понимают энергию, сырье, материалы, инструмент, рабочее время и пр. Техническое нормирование труда – это совокупность методов и приемов выявления резервов рабочего времени и установления необходимой меры труда. Основным элементом технологического процесса является операция, поэтому именно для выполнения операции устанавливают норму времени. Норма времени – регламентированное время выполнения технологической операции в определенных организационно-технических условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации. Технически обоснованной нормой времени считают время выполнения технологической операции в наиболее благоприятных для данного производства условиях. Норма времени – это время, необходимое для выполнения некоторого объема работ, рассчитываемое исходя из наиболее рационального использования труда рабочих (живого труда) и возможностей действующего оборудования, имеющейся оснастки и других орудий труда с учетом достижений науки, техники и передового производственного опыта. На основе нормы времени устанавливают расценки для расчета заработной платы рабочих, определяют производительность и требуемое количество оборудования, осуществляют календарное планирование работы участка (цеха), выявляют потребность в рабочей силе и др. Для установления технически обоснованной нормы времени пользуются следующими методами. Метод расчета норм времени по нормативам (аналитический метод), при котором технологическая операция разбивается на элементы (машинные, машинно-ручные и ручные), на переходы, ходы, приемы и движения. При этом каждый элемент анализируют как в отдельности, так и в сочетании со смежными элементами. Для каждого из элементов по справочнику устанавливают время исполнения. Время всей операции складывается из суммы времен, затрачиваемых на отдельные ее элементы с учетом возможностей параллельного или параллельно-последовательного их выполнения. Пример. В условиях единичного производства фрезерная операция может состоять из следующих технологических и вспомогательных переходов и ходов: взять заготовку и установить ее на станок, выверить положение заготовки и закрепить, включить станок, подвести заготовку к инструменту, фрезеровать участок поверхности, отвести заготовку в исходное положение, измерить выполняемый размер, с помощью лимба корректировать положение заготовки относительно фрезы, снова подвести заготовку и включить автоматическую подачу, фрезеровать поверхность заготовки в заданный размер, по окончании обработки выключить станок, раскрепить и снять заготовку, уложить ее в тару, стол станка отвести в исходное положение и очистить от стружки. Продолжительность выполнения отдельных элементов операции в зависимости от схемы установки, массы и размеров заготовки, применяемого оборудования и оснастки, от точности обработки и других факторов устанавливают по общемашиностроительным справочникам для нормирования станочных работ. Метод определения нормы времени на основе изучения затрат рабочего времени наблюдением непосредственно в производственных условиях. Различают два способа изучения рабочего времени наблюдением: хронометраж и фотография рабочего дня. Хронометраж изучает затраты времени на выполнение циклически повторяющихся ручных и машинно-ручных элементов операции для установления их оптимальной продолжительности, а также для разработки на этой основе нормативов. С этой целью нормировщик цеха, предупредив оператора станка, многократно с помощью секундомера фиксирует время, затрачиваемое на установку и снятие заготовок, время подвода и отвода инструмента и т.д., затем обобщает результаты наблюдения и рассчитывает среднее время для выполнения этих вспомогательных переходов (приемов). Фотографией рабочего дня называют наблюдение с последовательным измерением всех затрат рабочего времени в течение одной или нескольких смен. Основное назначение этого способа – определение потерь рабочего времени (например, простоев оборудования из-за опоздания рабочего на работу, отсутствия заготовок, аварии в электросетях и т.п.), а также установление времени на обслуживание рабочего места и перерывы. Метод сравнения и расчета нормы времени по типовым нормативам позволяет нормировать операцию приближенно. При этом используют укрупненные типовые нормативы, разработанные на основе сопоставления и расчета времени выполнения типовых операций и процессов по отдельным видам работ. Этот метод применяют в единичном и мелкосерийном производстве. Например, в таблице типовых нормативов указано время вспомогательных переходов и ходов при точении валика диаметром 50 и длиной 200мм. Умножая это время на соответствующие коэффициенты, определяют вспомогательное время, необходимое для обработки валика диаметром 40 и длиной 150мм и т.п. Существует также опытно-статистический метод нормирования, который в отличие от трех рассмотренных ранее не предполагает аналитического расчета времени выполнения отдельных элементов и суммирования этих времен. Норму времени устанавливают на всю операцию в целом путем сравнения с нормами и фактическим временем выполнения в прошлом аналогичной работы. Статистические данные и данные различных отчетов о фактическом времени выполнения аналогичных операций в прошлом вместе с личным опытом нормировщика (а также мастера) являются основой этого метода нормирования. Этим методом не устанавливают технически обоснованные нормы времени, но его применяют в ремонтных  цехах, при изготовлении опытных образцов изделий и в прочих условиях, преимущественно единичного и мелкосерийного производства. Технически обоснованную норму времени устанавливают на каждую операцию, для чего рассчитывают штучное время. 2.2. СТРУКТУРА ШТУЧНОГО ВРЕМЕНИ Штучное время – это отношение календарного времени технологической операции к числу изделий, одновременно изготовляемых на одном рабочем месте. Для неавтоматизированного производства штучное время t шт = t о + t в + t орг + t т + t п , где tо, tв – основное и вспомогательное время, tорг, tт – время организационного и технического обслуживания рабочего места соответственно, tп – время перерывов в работе. Основным называется время, в течение которого непосредственно осуществляется изменение размеров, формы и качества поверхностного слоя заготовки или взаимного расположения отдельных частей сборочной единицы и их крепление и т.д. При обработке на станках основное время tо для каждого технологического перехода определяют по формуле L ⋅ i lвр + l + lп + l ′ i , tо = = sм n ⋅ sо где L – расчетная длина перемещения инструмента, мм; lвр – величина врезания инструмента, мм; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; lп – величина перебега (схода) инструмента, мм; l' – суммарная длина пробных рабочих ходов, мм; i – число рабочих ходов в данном технологическом переходе; sм – минутная подача инструмента, мм/мин: s м = n ⋅ sо , n – частота вращения (шпинделя, фрезы и т.д.), мин-1; sо – подача на один оборот (детали, фрезы и т.д.), мм/об. Величину lвр определяют из геометрических соотношений (рисунок 1). Например, при сверлении l вр = 0,3d c (где dc – диаметр сверла, мм), при ( ) ( ) фрезеровании паза l вр = t d ф − t (где dф – диаметр фрезы; t – глубина паза, мм). Длину l принимают по чертежу заготовки. Значения п и so выбирают по нормативам или рассчитывают. Схема для расчета tо при шлифовании (фрезеровании) поверхности шириной В приведена на рисунке 1,г.  Рисунок 1 – Схемы точения (а), сверления (б), фрезерования (в) и торцового шлифования (г) Вспомогательное время tв – это время выполнения вспомогательных переходов и ходов: установки и снятия заготовки, управления механизмами станка, контрольных измерений и др., которые могут быть ручными, механизированными (например, установка и снятие изделия с помощью крана) и машинными (например, автоматический обратный ход суппорта). Вспомогательное время необходимо для осуществления действий, создающих возможность выполнения основной работы, являющейся целью технологической операции или перехода. Вспомогательное время операции определяют суммированием его составляющих элементов, приводимых в таблицах нормативов по техническому нормированию. Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем. Время обслуживания рабочего места, представляющее собой часть штучного времени, предназначено для ухода за рабочим местом и поддержания оборудования и оснастки в работоспособном состоянии. Время tорг организационного обслуживания рабочего места затрачивается исполнителем на уход за рабочим местом в течение смены: на раскладку и уборку инструмента в начале и конце смены, на осмотр и опробование оборудования и его очистку, смазку и пр. Время организационного обслуживания исчисляется в процентах к оперативному времени. По нормативам для условий крупносерийного и массового производства время tорг составляет 0,8...2,5% оперативного времени. Время tт технического обслуживания рабочего места – это время на уход за рабочим местом (оборудованием) в процессе выполнения работы. В него входят время на подналадку и регулирование станка в процессе работы,  время на правку инструмента в процессе работы, время на смену затупившегося инструмента, а также время на удаление (сметание) стружки в процессе работы. Время технического обслуживания непосредственно зависит от основного (технологического) времени, поэтому его определяют в процентах к основному времени. По нормативам для большинства станков tт составляет 3...6% основного времени. При необходимости установления более точной нормы штучного времени в крупносерийном и массовом производстве время технического обслуживания целесообразно определять путем расчета. Время tп перерывов в работе затрачивается человеком на личные физиологические потребности и на дополнительный отдых. Время перерывов на отдых вводится в состав tп только в случае физически тяжелых, особенно утомительных, отличающихся большим грузооборотом или производимых ускоренным темпом работ. Время перерывов в работе исчисляется суммарно по нормативам в процентах к оперативному времени: в единичном и серийном производстве tп составляет 4...5%, в крупносерийном и массовом 5...8% в зависимости от типа оборудования. Обычно это время не превышает 2% продолжительности рабочей смены. При расчете штучного времени для автоматизированных производств, обслуживаемых, как правило, наладчиками, время на перерывы и организационное обслуживание рабочего места не учитывают. При обработке заготовок партиями (серийное и единичное производство) рабочий сам получает наряды на работу, знакомится с технологической документацией, чертежами и техническими требованиями, проходит необходимый инструктаж, получает материалы, инструменты, приспособления, подготавливает и налаживает оборудование, устанавливает приспособления и инструменты, меняет программоносители, по окончании работ он передает на склад приспособления и инструмент, сдает готовую продукцию и полученную ранее документацию. Для выполнения этих работ дополнительно устанавливают подготовительно-заключительное время. Подготовительно-заключительное время tпз – это время подготовки рабочих мест и средств производства к выполнению технологической операции и приведение их в первоначальное состояние после ее окончания. В серийном производстве при периодически повторяющихся операциях, а также на переналаживаемых групповых и автоматических станочных линиях время tпз используется главным образом на наладку оборудования. Подготовительно-заключительное время затрачивается один раз на всю партию обрабатываемых деталей, изготовляемых без переналадки по данному рабочему наряду. Его величина зависит от оборудования и оснастки, на которых выполняется работа, характера выполняемой работы, степени сложности наладки и не зависит от размера партии. С учетом подготовительно-заключительного времени норма времени Т на обработку партии деталей составит T = t шт q + t пз , где q – число деталей в партии. Норма выработки – это регламентированное количество изделий,  которое должно быть обработано или изготовлено в заданную единицу времени в определенных организационно-технических условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации. Трудоемкость – это количество труда в человекочасах, затрачиваемое на технологический процесс изготовления единицы продукции. Трудоемкость продукции – показатель экономический, характеризующий затраты рабочего времени на изготовление единицы продукции или выполнение определенной работы. Чем меньше трудоемкость, тем выше производительность труда. Станкоемкость – это время работы технологического оборудования (станков) в станкочасах, затрачиваемое на выполнение технологического процесса изготовления единицы продукции. Одновременно с определением норм времени обычно устанавливают и разряд рабочего нужной квалификации. Разряд и квалификацию устанавливают по тарифно-квалификационному справочнику соответствующей отрасли промышленности. В справочниках для каждой рабочей специальности приводится перечень требований к знаниям, навыкам и умениям рабочих соответствующих разрядов. В настоящее время многие предприятия разрабатывают собственные квалификационные требования и устанавливают тарифные ставки. 3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ При конструировании изделий, проектировании технологических процессов их изготовления, выборе средств и методов измерений возникает необходимость в проведении размерного анализа, с помощью которого достигается правильное соотношение взаимосвязанных размеров и определяются допустимые ошибки (допуски). Подобные геометрические расчеты выполняют с использованием теории размерных цепей. Расчет размерных цепей является необходимым этапом конструирования, производства и эксплуатации широкого класса изделий (механизмов, машин, приборов, аппаратов и т. п.). С помощью теории размерных цепей на практике решают следующие задачи: − установление геометрических и кинематических связей между размерами деталей, расчет номинальных значений, отклонений и допусков размеров звеньев; − расчет норм точности и разработка технических требований на машины и их составные части; − оценка правильности простановки размеров и отклонений на рабочих чертежах деталей; − расчет межоперационных размеров, припусков и допусков, перерасчет конструкторских размеров в технологические (при несовпадении конструкторских и технологических баз); − обоснование последовательности выполнения технологических операций при изготовлении и сборке изделий; − обоснование и расчет необходимой точности технологической оснастки; выбор средств и методов измерений, расчет достижимой точности измерений. Размерной цепью называется совокупность взаимосвязанных размеров (звеньев), образующих замкнутый контур и определяющих взаимное положение поверхностей или осей одной детали или нескольких деталей (в сборочном соединении). Звенья размерной цепи подразделяют на замыкающее и составляющие. Замыкающее, или исходное, звено – это размер, непосредственно связывающий поверхности или оси, относительные расстояния или угол поворота которых необходимо обеспечить или определить. Каждая размерная цепь может содержать только одно замыкающее звено. Это звено обычно непосредственно не выполняется, а представляет собой результат выполнения (изготовления) всех остальных звеньев цепи. Исходным называют звено в тех случаях, когда с него начинается построение размерной цепи. Замыкающее (исходное) звено обозначают буквой с индексом Δ, например АΔ . Составляющими являются все остальные звенья размерной цепи, с изменением которых изменяется и замыкающее звено. Увеличивающее звено – звено, с увеличением которого возрастает замыкающее звено. Над обозначением увеличивающего звена сверху ставят   r стрелку, направленную вправо, например А1 . Уменьшающее звено – звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено. В этом случае стрелка над обозначением звена направлена s влево, например А1 . По области применения различают конструкторские, измерительные и технологические размерные цепи. Конструкторскими называют размерные цепи, с помощью которых решается задача обеспечения точности при конструировании изделий. Такие цепи определяют расстояния между поверхностями или осями деталей в изделии или угол их относительного поворота (рисунок 2). При разработке технологических процессов сборки конструкторские размерные цепи иногда называют сборочными. Рисунок 2 – Размерные цепи Измерительные размерные цепи – это размерные цепи, с помощью которых измеряют те или иные параметры, характеризующие точность детали или изделия. Технологические размерные цепи позволяют решать задачи, связанные с обеспечением точности при изготовлении изделий. Такие цепи соединяют межпереходные размеры и углы относительных поворотов поверхностей обрабатываемых деталей, так же как и размерные цепи станков и других видов оборудования, с помощью которых эти размеры получают. Технологическая размерная цепь позволяет определять расстояния между поверхностями изделия при настройке станка или расчете межоперационных размеров и припусков. По месту в изделии размерные цепи делят на сборочные и детальные. Сборочные размерные цепи определяют точность относительного положения поверхностей или осей деталей, входящих в сборочную единицу.  В таких цепях исходным называют звено, к которому предъявляются основные требования точности. Это звено определяет качество изделия в соответствии с техническими условиями. Детальные размерные цепи определяют точность относительного положения поверхностей или осей одной детали. По расположению звеньев различают линейные, угловые, плоские и пространственные размерные цепи. Размерную цепь называют линейной, если все ее звенья являются линейными размерами и располагаются на параллельных прямых (наиболее часто встречаемый вид размерных цепей). Угловая размерная цепь – это цепь, звенья которой представляют собой угловые размеры. Отклонения размеров могут быть заданы в линейных величинах, отнесенных к условной длине, или в градусах. Размерную цепь называют плоской, если звенья цепи расположены произвольно в одной плоскости или нескольких параллельных плоскостях. Звенья пространственной размерной цепи расположены произвольно в пространстве. По характеру взаимных связей различают независимые и параллельно связанные размерные цепи. 4. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ БАЗИРОВАНИЯ 4.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ Для проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта изделий машиностроения установлены термины и определения основных понятий базирования и баз. При этом каждое понятие имеет согласно ГОСТ 21495-76 один стандартизированный термин. Базирование – это придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. При проектировании или сборке под базированием понимают придание детали или сборочной единице требуемого положения относительно других деталей изделия. При механической обработке заготовок на станках базированием называют придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траектории движения подачи обрабатывающего инструмента. База – это поверхность или сочетание поверхностей, линия (ось), или точка, принадлежащие заготовке или изделию и используемые для базирования при механической обработке, измерении или сборке. Заготовка своими базами контактирует с определенными элементами (опорами) станка или приспособления и получает при этом требуемое для обработки положение, для сохранения которого в процессе обработки заготовку прижимают к опорам – закрепляют. Согласно положениям механики требуемая ориентация твердого тела в пространстве или в заданной системе координат достигается наложением на него определенных связей. На абсолютно твердые (недеформируемые) и абсолютно гладкие (без шероховатости поверхностей) тела налагают жесткие двусторонние идеальные (т.е. без трения) связи, создаваемые силами и реакциями сил. Для реальных тел (например заготовки, устанавливаемой в приспособление) характерно наложение идеальных связей в сочетании с фрикционными, порождаемыми трением (касательным взаимодействием в точках контакта). При ориентировании деталей в узле машины или заготовок при обработке жесткие двусторонние связи представляют в виде опорных точек. Под опорной точкой подразумевают идеальную точку контакта базы заготовки и опоры приспособления, лишающую заготовку одной степени свободы – возможности перемещения в направлении, перпендикулярном к опорной поверхности. В реальных условиях базирования опорная точка приспособления при приложении к заготовке силы зажима фактически лишает заготовку (после закрепления) трех степеней свободы. При этом не только ограничивает возможные перемещения заготовки по нормали к опорной поверхности, но и под воздействием сил трения исключается возможность перемещений заготовки вдоль двух других осей (рисунок 3).  Рисунок 3 – Схема точечного контакта заготовки 1 и опоры 2 Схему расположения опорных точек на базах называют схемой базирования. Эта схема определяется формой поверхностей заготовок (плоских, цилиндрических, конических). При разработке технологических процессов и проектировании технологической оснастки технологи и конструкторы руководствуются правилом шести точек, из которого следует, что для полного базирования заготовки в приспособлении или на станке (т.е. базирования с лишением ее всех шести степеней свободы) необходимо и достаточно создать в нем шесть опорных точек, расположенных определенным образом относительно баз заготовки. К этим точкам заготовка плотно прижимается своими базовыми поверхностями, чем надежно имитируются жесткие двусторонние связи. Для прижима используются внешние зажимные устройства, число которых может быть неограниченным. В технологической документации согласно ГОСТ 3.1107-81 применяют обозначения опор, зажимов и установочных устройств, приведенные в таблице 1 и на рисунке 4.  Таблица 1 – Обозначения опор, зажимов и установочных устройств Наименование Обозначение Наименование Обозначение Неподвижная опора или неподвижный Центры: люнет Подвижная опора или плавающий подвижный люнет Плавающая опора жесткий Регулируемая опора вращающийся Опора со сферической выпуклой поверхностью Опора с призматической рабочей поверхностью: рифленый Патроны (зажимы): неподвижная пневматический подвижная гидравлический Зажимы: электрический одиночный (механический) Патронный двух-, трех- и четырехкулачковые с механическим зажимом сблокированный двойной (механический) Патроны: Патроны и оправки гидропластовые Оправки: цанговый цилиндрическая гладкая магнитный и электромагнитный шариковая (роликовая) поводковый (хомутик) Шлицевая с рифленой рабочей поверхностью (пневматический) коническая роликовая  Рисунок 4 – примеры использования обозначений опор и зажимов на схемах точения (а), фрезерования (б, д) и растачивания (в, г) 4.2. КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗ Все многообразие поверхностей деталей машин можно свести к четырем видам: исполнительные поверхности, с помощью которых деталь исполняет свое служебное назначение; основные поверхности; вспомогательные (функциональные) поверхности; свободные поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей. В соответствии с видами поверхностей в ГОСТ 21495-76 «Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения» принята следующая классификация баз. − По назначению: конструкторская (основная и вспомогательная); технологическая; измерительная. − По лишаемым степеням свободы: установочная; направляющая; опорная; двойная направляющая; двойная опорная. − По характеру проявления: скрытая; явная. Конструкторской базой называется поверхность, линия или точка детали, по отношению к которым определяются на чертеже расчетные положения других деталей или сборочных единиц изделия, а также других поверхностей и геометрических элементов данной детали. Конструкторские базы служат для определения положения детали или сборочной единицы в изделии. Основной называется конструкторская база, которая используется для определения положения детали (сборочной единицы) в изделии, вспомогательную конструкторскую базу используют для определения положения присоединяемого изделия относительно данной детали. Конструкторские базы выявляют при расчете размерных цепей механизмов и машин. В качестве конструкторских баз могут выступать не материальные поверхности, а геометрические элементы деталей, такие как осевые линии, плоскости симметрии, диаметры делительных окружностей,  биссектрисы углов, точки и т.д. Перечисленные и другие геометрические элементы, в отличие от материальных поверхностей – явных баз, называются скрытыми базами. Использование скрытых конструкторских баз удобно при оформлении чертежа, например, при простановке межцентровых расстояний, диаметров делительных окружностей и пр. При сборке машин в качестве баз служат только материальные поверхности деталей. Скрытые базы материализуют с помощью разметочных линий и точек, наносимых на поверхности детали. Даже при попытке использования в качестве баз осевых линий они всегда материализуются нитями отвесов, лучами лазеров и других устройств. Технологическая база – это база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Согласно ГОСТ 3.1109-82 технологическая база – поверхность, сочетание поверхности, линия (ось) или точка, используемые для определения положения изделия в процессе изготовления. При механической обработке технологической базой называют поверхность заготовки, относительно которой ориентируют те ее поверхности, которые обрабатывают при данном установе. В качестве технологических баз используют также разметочные линии и точки, нанесенные на поверхности заготовок для выверки их положения на станках относительно траектории движения режущих инструментов. Различают контактные, настроечные и проверочные технологические базы. Измерительной базой называют поверхность, линию или точку, от которых отсчитывают выполняемые размеры при обработке или измерении заготовок, а также при проверке взаимного расположения поверхностей деталей или элементов изделия: перпендикулярности, параллельности, соосности и др. 5. КАЧЕСТВО МАШИН И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ Под качеством промышленной продукции понимают совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии со своим назначением. Важнейшим эксплуатационным показателем качества изделия является надежность. Надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных пределах в течение требуемого промежутка времени или наработки. Безотказность – свойство изделия сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуатации в течение некоторого времени или при выполнении определенного объема работы без вынужденных перерывов. В технологии машиностроения под работоспособностью понимают состояние изделия, при котором в данный момент времени его основные (рабочие) параметры находятся в пределах, установленных требованиями технической документации. Сохраняемость – свойство изделия сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования. Ремонтопригодность – свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, отысканию и устранению в нем отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. В отличие от качества изделий качество отдельной детали квалифицируют по степени ее соответствия чертежу, техническим требованиям и условиям на ее приемку. При этом в самом общем случае используют следующие показатели качества: точность изготовления; рельеф поверхностей (микрогеометрию); физико-химическое и физико-механическое состояние материала; действительное состояние поверхностных слоев всех функциональных (в первую очередь) и прочих поверхностей. Под точностью изготовления понимают степень приближения действительных (фактических) параметров детали к их теоретическим (расчетным) значениям. Точность изготовления детали по геометрическим параметрам оценивают величиной расхождения ее действительных размеров, форм и взаимного расположения поверхностей с их заданными значениями, указанными на рабочем чертеже и в технических требованиях. Отступление геометрических параметров реальных деталей от проектных значений называют погрешностями. Погрешности могут возникать на всех стадиях изготовления, хранения и эксплуатации деталей в результате структурных превращений материала, его старения, износа и других причин. Достичь абсолютной точности при обработке не удается, поэтому в   целях ограничения предельных значений погрешностей конструкторы устанавливают допуски размеров и отклонений форм и расположения поверхностей, соответствующие требуемым квалитетам и степеням точности. К макрогеометрическим отклонениям в машиностроении относят в первую очередь все погрешности формы: некруглость, нецилиндричность, выпуклость, вогнутость, непрямолинейность и пр., а также погрешности в расположении поверхностей. Для реальных поверхностей деталей машин, кроме макрогеометрических отклонений, характерны и так называемые микрогеометрические отклонения теоретического профиля. Микрогеометрия определяет рельеф поверхностей детали в целом и на отдельных участках. Основными показателями рельефа поверхности служат шероховатость и волнистость. Физико-химические свойства материала, например состав сплава, т.е. число и процентное содержание входящих в него компонентов и их взаимосвязь в кристаллической решетке, жидкотекучесть, красноломкость и др., определяются техническими требованиями, установленными государственными стандартами на соответствующую марку используемого материала. Физико-механическое состояние материала (прочность, твердость, упругость или хрупкость и другие характеристики) во многом зависит от вида термической обработки, применяемого к данной марке материала, и определяется главным образом назначением и условиями работы детали.  6. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ Под технологичностью конструкции изделия понимают совокупность свойств конструкции, обеспечивающих изготовление и эксплуатацию изделия (в том числе ремонт и техническое обслуживание) по наиболее эффективным технологиям с наименьшими производственными затратами. Принято различать производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность. Производственную технологичность конструкций изделий связывают с сокращением средств и времени: на конструкторскую подготовку производства, включающую в себя разработку (изготовление) всей проектно-конструкторской и рабочей документации к изделию; на технологическую подготовку производства, предусматривающую проектирование всех видов технологических процессов, а также разработку, изготовление или приобретение необходимого оборудования и технологической оснастки (приспособлений, режущих, сборочных, контрольно-измерительных инструментов и др.) для их выполнения; на изготовление, контроль и испытания изделий. Под эксплуатационной технологичностью конструкции изделия понимают сокращение средств и времени на подготовку к использованию изделия по назначению, его техническое обслуживание, текущий ремонт и утилизацию (по окончании срока эксплуатации). Ремонтная технологичность проявляется в сокращении средств и времени на все виды ремонта изделия, кроме текущего (плановопредупредительного). Прорабатывая конструкцию детали, стремятся обеспечить возможность ее изготовления в определенных организационно-технических условиях производства наиболее производительными способами и с наименьшими затратами. Это удается, если конструктор сумеет учесть комплекс производственно-технических требований, повышающих технологичность детали, среди которых отметим следующие. Материал детали должен обеспечивать получение заготовок заданной точности наиболее дешевыми и эффективными методами; он должен хорошо обрабатываться с помощью имеющихся средств производства. В целях снижения материалоемкости и объема механической обработки желательно, чтобы конфигурация заготовки максимально соответствовала формам и размерам детали или приближалась к ним. В условиях серийного и массового производства детали иногда конструируют с учетом имеющихся видов проката, что обеспечивает при дальнейшей обработке значительный экономический эффект и минимальный расход материала. Заготовки деталей машин должны иметь поверхности, обеспечивающие их удобное и надежное базирование при обработке. Конструкция детали должна обеспечивать ее надежное удобное и быстрое  закрепление на станке или в приспособлении. Размеры на чертеже детали проставляют так, чтобы в процессе обработки соблюдался принцип постоянства и единства баз и чтобы учитывались предполагаемая последовательность выполнения и содержание технологических операций. В условиях серийного и массового производства конструкция детали должна позволять одновременно устанавливать и обрабатывать несколько заготовок. Конструкция детали должна учитывать возможность ее обработки высокопроизводительным инструментом, обеспечивая его удобный подвод, врезание и выход, а также эффективное охлаждение. Требования к точности и шероховатости функциональных поверхностей детали должны соответствовать требованиям, установленным на основе аналитических и экспериментальных исследований, опыта эксплуатации аналогичных деталей и зафиксированным в стандартах, указанным в машиностроительных справочниках и рекомендуемым в научнотехнической литературе. Для того чтобы уменьшить объем механической обработки, сокращают число и протяженность обрабатываемых поверхностей. Все несопрягаемые (свободные) поверхности оставляют без обработки. Конфигурация детали должна быть образована из элементов простых геометрических форм (цилиндров, плоскостей, конусов и т.п.), что позволяет использовать высокоэффективные типовые технологические процессы обработки, применять высокопроизводительное оборудование, оснастку, средства механизации и автоматизации производства. Необходимо рассмотреть возможность разделения сложной детали на простые с последующим их соединением, например сваркой. Важное значение для повышения технологичности конструкции детали в целом имеет соблюдение технологических требований к отдельным ее поверхностям и элементам. Многие из таких требований, установленные, как отмечалось ранее, на основе анализа и обобщения опыта изготовления и эксплуатации деталей машин, отражены в отраслевых и государственных стандартах, приведены в справочно-информационной литературе и различных нормативных изданиях по машиностроению. Технологические требования распространяются на линейные размеры, углы и конусы, фаски, галтели, канавки и радиусы закругления; сбеги и выходы резьб; конструкцию и размеры шпоночных пазов, отверстий под конусы, крепежные детали; центровые гнезда, места под гаечные и торцовые ключи, посадочные поверхности станин, корпусов и валов и многие другие элементы различных деталей. Кроме этих требований при конструировании детали необходимо учитывать следующие рекомендации, повышающие технологичность: − выполнять сферические выпуклые (вогнутые) поверхности со срезом, перпендикулярным к оси; − предусматривать в конструкции деталей сквозные отверстия; При необходимости использования глухих отверстий увязывать их конструкцию с конфигурацией обрабатывающего инструмента; − располагать отверстия под крепежные детали не ближе определенного расстояния;  − располагать отверстия на расстоянии друг от друга с учетом возможности использования многошпиндельных насадок к сверлильным станкам; − во избежание поломки сверл и их увода, входные и выходные поверхности отверстий выполнять перпендикулярными к оси; − плоские поверхности обрабатывать на проход, обеспечивая равномерный съем припуска по всей площади; − предусматривать литые поверхности, так как обработка канавок и выточек на сверлильных и агрегатных станках создает определенные трудности; − пазы предпочтительно обрабатывать на проход дисковыми фрезами; если это невозможно, то переходная часть паза должна соответствовать радиусу фрезы, радиусы закругления у гнезд и выемок – радиусам пазовых фрез; − при расположении нескольких отверстий на одной оси рекомендуется для одновременной обработки уменьшать последовательно размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего отверстия; − использовать стандартные резьбы с диаметром более 4мм, что позволяет избегать частых поломок и быстрого изнашивания метчиков.  7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Различают три вида технологических процессов (ТП): единичный, типовой и групповой. Каждый ТП разрабатывают при подготовке производства изделий, конструкции которых отработаны на технологичность. Технологические процессы разрабатывают для изготовления нового изделия или совершенствования выпускаемого. Единичный ТП – это ТП изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства. Единичные ТП разрабатывают для изготовления оригинальных изделий (деталей, сборочных единиц), не имеющих общих конструктивных и технологических признаков с изделиями, ранее изготовленными на предприятии. Типовой ТП – это ТП изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками, характеризующийся общностью содержания и последовательности выполнения операций и переходов. Типовой ТП используют как информационную основу при создании рабочих ТП и как рабочий ТП при наличии всей необходимой информации для производства изделий. На базе этих ТП разрабатывают стандарты предприятий (СТП) для типовых технологических процессов. Групповой ТП – это ТП изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками; это процесс обработки заготовок различной конфигурации, состоящий из комплекса групповых технологических операций, выполняемых на специализированных рабочих местах в последовательности технологического маршрута изготовления определенной группы изделий. Групповые ТП разрабатывают для всех типов производств только на уровне предприятия. По классификации ЕСТД каждый из рассмотренных ТП может быть перспективным или рабочим. Перспективным называют технологический процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, методы и средства которого полностью или частично предстоит освоить на предприятии. Рабочий ТП – это ТП, выполняемый по рабочей технологической и (или) конструкторской документации. Их разрабатывают на предприятиях для изготовления различных изделий. Рабочие ТП могут быть проектными, стандартными и временными. Проектный ТП – это ТП, выполняемый по предварительному проекту технологической документации. Стандартный ТП – это установленный стандартом ТП, который выполняют по рабочей технологической и (или) конструкторской документации, оформленной стандартом (ОСТ, СТП) и относящейся к конкретному оборудованию, режимам обработки и технологической оснастке.  Временный ТП – это ТП, применяемый на предприятии в течение ограниченного периода времени из-за отсутствия необходимого оборудования или в связи с аварией до замены на более современный и экономичный. Исходную информацию для разработки ТП подразделяют на базовую, руководящую и справочную. Базовая информация – это данные, содержащиеся в чертежах и технических условиях на изготовление и приемку изделия, а также объем программного задания и срок его выполнения (по этапам). Руководящая информация содержит закрепленные государственными и отраслевыми стандартами требования к технологическим процессам и методам управления ими, к оборудованию и оснастке, документацию на действующие единичные, типовые и групповые ТП, производственные инструкции, документацию по технике безопасности и промышленной санитарии, материалы по выбору технологических нормативов (режимов обработки, припусков, норм расхода материалов) и др. Справочная информация состоит из описаний прогрессивных методов изготовления, каталогов, паспортов, справочников, альбомов компоновок средств технологического оснащения, планировок производственных участков и пр. При проектировании ТП для действующих предприятий технолог должен быть знаком со структурой предприятия, принятой системой планирования, возможностями заготовительных и вспомогательных цехов. Технолог должен учитывать общую производственную обстановку (состав и степень загрузки оборудования, возможности комплектования инструментом и приспособлениями, обеспеченность предприятия квалифицированной рабочей силой и др.). Цель проектирования ТП механической обработки – подробное описание процессов изготовления детали с необходимыми техникоэкономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта. В основе разработки ТП обычно лежат два принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом – спроектированный ТП должен полностью обеспечить соблюдение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. ТП должен выполняться с наиболее полным и правильным использованием всех технических возможностей оборудования, инструментов и прочих средств технологического оснащения. В соответствии с экономическим принципом изделия должны быть изготовлены с минимальными затратами труда и издержками производства при наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости изделия. Эффективность и рентабельность проектируемого ТП выявляют по всем элементам, из которых ТП складывается, либо определяют расчетом по укрупненным показателям. Разработку технологических процессов начинают с изучения и технологического контроля исходных данных (чертежей, описаний, технических условий и прочей конструкторской документации), а также программных заданий на выпуск изделия. По этим материалам знакомятся с  назначением и конструкцией изделия, его техническими характеристиками, требованиями к качеству, сроками его изготовления и условиями эксплуатации. Дальнейшая работа складывается из следующих основных этапов: 1. Определяют возможный тип производства (единичное, серийное или массовое). 2. С учетом установленного типа производства анализируют технологичность конструкции изделия и разрабатывают мероприятия по ее повышению. Отработку изделия на технологичность считают обязательным этапом технологического проектирования. 3. Выбирают, а затем подтверждают соответствующими расчетами наиболее технологичный и экономичный метод получения заготовки. 4. Подбирают эффективные способы и последовательность обработки поверхностей, определяют технологические базы. 5. Составляют технологический маршрут обработки детали. Для каждой операции предварительно подбирают оборудование и технологическую оснастку, определяют величину припусков на обрабатываемые поверхности. 6. Уточняют структуру и степень концентрации операций: устанавливают содержание и последовательность выполнения всех переходов. 7. Для каждой операции окончательно выбирают режущий, вспомогательный, контрольно-измерительный инструмент и приспособления. 8. Устанавливают необходимые режимы резания и настроечные размеры, а также рассчитывают составляющие силы и моменты сил резания. 9. Проверяют соответствие подобранного оборудования по мощности приводов, прочности его механизмов и степени загрузки. 10. Выполняют аналитические расчеты прогнозируемой точности обработки и шероховатости функциональных поверхностей. 11. Производят техническое нормирование операций, устанавливают квалификацию исполнителей, определяют экономичность и эффективность спроектированного технологического процесса. 12. Разрабатывают комплект необходимой технической документации. В процессе разработки технологических процессов для конкретных деталей объем всего комплекса проектных работ и содержание отдельных этапов могут уточняться и изменяться. Несколько взаимосвязанных этапов могут объединяться в один общий, может меняться последовательность их выполнения. Каждая деталь может быть представлена в виде сочетания элементарных поверхностей, таких как плоскость, цилиндр, конус, тор, а также более сложных фигурных поверхностей, например: винтовых, шлицевых, зубчатых и пр. В результате многолетней практики установлены наиболее рациональные (типовые) способы механической обработки для каждой элементарной поверхности. На выбор того или иного способа влияют  конфигурация, габаритные размеры, материал и масса детали, объем выпуска, принятый тип и форма организации производства, характеристики оборудования и оснастки, имеющихся в распоряжении, и др. К главным факторам, определяющим выбор способа обработки, относят также его точность, производительность и рентабельность. Например, плоскую поверхность небольшой площади на детали из чугуна можно получить цилиндрическим (встречным и попутным) и торцовым фрезерованием, строганием, точением и протягиванием, плоским (периферийным или торцовым) и ленточным шлифованием; шабрением и т.д. Качество поверхности будет примерно одинаковым. Выбор способа обработки тесно связан и со стадией (этапами) технологического процесса изготовления детали. Обдирочная, предварительная (черновая), промежуточная (чистовая) и окончательная (отделочная, тонкая) обработка одной и той же поверхности чаще выполняется разными способами, например, черновое и чистовое зенкерование отверстия, а затем его развертывание или шлифование (после закалки детали). На практике при разработке технологических процессов изготовления конкретных деталей, при выборе способов обработки, кроме изложенных соображений, руководствуются рекомендациями по средней экономической точности различных способов обработки, представленными в виде таблиц в справочниках и другой литературе по машиностроению. Параллельно с выбором способа обработки конкретной поверхности решают вопросы базирования и закрепления (установки) заготовки в приспособлении или на станке. 7.2. СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ОБРАБОТКИ Технологический маршрут – последовательность (план или порядок) обработки изделия. Рассматривают маршрут обработки отдельных поверхностей детали и маршрут изготовления детали (или обработки заготовки) в целом. Исходными данными для составления маршрутов обработки отдельных поверхностей служат чертежи и технические требования к деталям и заготовкам, а также сведения о производственно-технических возможностях и организационных условиях. По заданным квалитету точности и шероховатости данной поверхности и с учетом размера, массы и формы детали выбирают возможные методы окончательной обработки. Зная вид заготовки, таким же образом выбирают первый начальный метод маршрута. Базируясь на завершающий и первый методы обработки, устанавливают промежуточные. При этом придерживаются следующего правила: каждый последующий способ обработки должен быть точнее предыдущего. Это значит, что каждая очередная операция, переход или рабочий ход должны выполняться с меньшим технологическим допуском, обеспечивать повышение качества и снижение шероховатости обрабатываемой поверхности.  При определении количества промежуточных операций исходят из технических возможностей выбираемых методов обработки с точки зрения достигаемых экономической точности и качества поверхностей. Технологический допуск на промежуточный размер и качество поверхности, полученные на предшествующем этапе обработки, должны находиться в пределах, при которых можно использовать намеченный последующий метод обработки (рекомендуется технологический допуск принимать в 2-4 раза меньше припуска на последующую операцию). Число возможных вариантов маршрута обработки данной поверхности может быть значительным. При выборе варианта учитывают некоторые ограничения: необходимость обработки данной поверхности совместно с другой; низкую жесткость заготовки, препятствующую применению высокопроизводительных методов; необходимость обработки поверхности с одного установа за несколько последовательных переходов в целях сокращения погрешностей расположения поверхностей и др. Из имеющихся вариантов стремятся выбрать маршрут, обеспечивающий наименьшую трудоемкость и минимальную суммарную себестоимость обработки. Оптимизацию по этим параметрам выполняют, ориентируясь на типовые маршруты обработки основных поверхностей, рекомендуемые в справочной и научно-технической литературе. Знать маршрут обработки отдельных поверхностей следует также для того, чтобы иметь возможность рассчитать промежуточные и общие припуски на обработку и промежуточные размеры заготовки по технологическим переходам. Более сложная задача – составление маршрута изготовления детали. Главные задачи при этом – определение содержания каждой технологической операции и составление общего плана (последовательности) выполнения. Одновременно выбирают типы оборудования, назначают припуски на обработку и пр. От логичности порядка выполнения операций во многом зависят и качество, и производительность, и экономичность обработки детали. В общем случае последовательность технологических операций устанавливают, пользуясь следующими методическими рекомендациями: − сначала обрабатывают поверхности, служащие в дальнейшем технологическими базами; − затем обрабатывают те поверхности, с которых снимается наибольший слой металла, что позволяет своевременно обнаружить и устранить внутренние дефекты, не допуская дальнейшей обработки бракованных заготовок; − обработку остальных поверхностей ведут в последовательности, обратной степени их точности; − заканчивают обработку теми поверхностями, которые являются наиболее точными и наиболее важными для нормального функционирования детали; − обработку легкоповреждаемых поверхностей (например, наружной резьбы) рекомендуется выносить в конец маршрута;  − вспомогательные операции (сверление мелких отверстий, прорезание канавок и галтелей, снятие фасок, зачистка заусенцев и т.п.) выполняют на стадии чистовой обработки; − отделочные операции, такие как шлифование, хонингование, притирка и пр., выполняют в последнюю очередь, обычно после термической, химико-термической и других немеханических операций, делящих, как правило, весь технологический процесс на части; − технический контроль проводят после тех операций, на которых возможно повышение брака, после сложных дорогостоящих операций, после законченного цикла, а также по окончании изготовления детали. В маршруте обработки точных деталей различают черновую, чистовую и отделочную стадии. На первой снимают основную массу металла в виде припусков и напусков. Обработку ведут рабочие невысокой квалификации на станках пониженной точности. Погрешности обработки возникают из-за значительных деформаций технологической системы, вызванных большими силами закрепления заготовки, ее интенсивным разогревом, а также из-за коробления заготовки вследствие перераспределения внутренних натяжений. Во время чистовой обработки значительная часть погрешностей устраняется. Группируя обработку по отмеченным стадиям, увеличивают разрыв во времени между черновой и отделочной обработкой и позволяют более полно проявиться деформациям до их устранения на последней стадии обработки. Каждый раз при разработке технологического маршрута принципиально правильно ориентироваться на типовые технологические процессы обработки деталей данного класса, разработанные в различных отраслях машиностроения. 7.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ Построение технологических операций механической обработки является ключевым этапом создания всего технологического процесса, от которого зависят и точность, и качество, и экономичность обработки. В процессе проектирования устанавливают степень концентрации или дифференциации операций и их структуру. Концентрацией (укрупнением) операций называют соединение нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию. Технологический процесс, построенный по принципу концентрации операций, состоит из небольшого числа сложных многопереходных операций. Дифференциацией (раздроблением) операции называют построение операций из небольшого числа (обычно 1-2) простых технологических переходов. Технологический процесс, построенный по принципу дифференциации операций, состоит из большого числа простых операций. Концентрация позволяет объединить в одной операции один или несколько предварительных (черновых) и окончательных (чистовых) переходов, заменить несколько установов позициями и простых одноинструментальных переходов сложными с многоинрументальной  (многолезвийной) обработкой сразу нескольких поверхностей. Дифференциация технологических операций, чаще применяемая в крупносерийном и массовом производстве, позволяет разделить обработку на черновую, выполняемую на обычных высокопроизводительных станках рабочими низкой квалификации, и чистовую, требующую высокой квалификации рабочих и высокоточных станков. В условиях массового производства дифференциация операций позволяет выполнять все операции технологического процесса в едином ритме на простых узкоспециализированных станках, связанных конвейером или встроенных в автоматическую линию. При проектировании конкретной операции уточняют ее содержание, устанавливают последовательность и возможное совмещение переходов, окончательно выбирают инструмент, оборудование и приспособления (при отсутствии удовлетворяющих требованиям составляют задание на их конструирование), назначают режимы резания, устанавливают настроечные размеры, вычерчивают схему наладки станка, определяют норму времени и норму выработки. 7.4. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ, ИНСТРУМЕНТА И ПРИСПОСОБЛЕНИЙ Тип оборудования (станка) и станочного приспособления окончательно устанавливают при проектировании операции. Они должны обеспечивать: заданные точность обработки, качество поверхностей изготовляемой детали и другие технические требования к ней; производительность обработки, позволяющую выполнить программу выпуска в условиях принятого типа производства (в поточном производстве с учетом такта выпуска); наименьшую технологическую себестоимость детали, т.е. максимальную экономичность и эффективность. При окончательном выборе станка учитывают: − соответствие главного параметра станка, в наибольшей степени выявляющего его технические возможности, размерам обрабатываемых заготовок или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок; − соответствие производительности станка числу деталей, подлежащих изготовлению в заданный период времени; − возможность работы на оптимальных режимах резания, при которых загрузка станка по мощности должна быть не менее 80 %, а по времени работы 60..90 %; − время изготовления детали или партии деталей и их себестоимость должны быть минимальными; − наличие оборудования в цехе или реальную возможность его приобретения по минимальной цене. Выбор технологической оснастки – станочных и контрольных приспособлений, вспомогательного инструмента и др. – во многом определяется типом производства. В условиях единичного и мелкосерийного  производства пользуются преимущественно универсальными стандартными приспособлениями (машинными тисками, самоцентрирующими патронами и пр.), а также универсально-сборными приспособлениями (УСП). В условиях мелкосерийного и серийного производства, кроме УСП, применяются сборноразборные приспособления (СРП) и универсально-наладочные приспособления (УНП), позволяющие быстро перестраиваться на обработку партии других деталей. В крупносерийном и массовом производстве оправдывают себя дорогие механизированные и автоматизированные специальные приспособления с быстродействующими приводными системами, обеспечивающие высокую точность и производительность. При выборе режущего инструмента для выполнения каждой проектируемой операции руководствуются прежде всего тем, что инструмент должен обеспечивать требуемые точность и качество обработанных поверхностей, а также необходимую производительность и рентабельность. Применение того или иного инструмента определяется следующими факторами: методом обработки поверхности, типом станка и технологической оснастки, конфигурацией и размерами заготовки, свойствами обрабатываемого материала, типом и уровнем организации производства и пр. В единичном и серийном производстве предпочтение отдают более дешевому универсальному (покупному) инструменту; в крупносерийном и массовом широко используют дорогой, но более производительный специальный инструмент, изготовляемый в инструментальном цехе предприятия. В реальных условиях считаются с наличием или возможностью приобретения необходимого (подходящего) инструмента. Режущие свойства инструмента подбирают с учетом условий и стадии выполнения операции. Для окончательной и отделочной обработки конструкционных или легированных сталей и чугунов наиболее эффективны инструменты из сверхтвердых материалов. Применение для окончательной обработки инструмента из сверхтвердых материалов позволяет достигать необходимой точности и минимальной шероховатости поверхностей, не прибегая к шлифованию. Для предварительной и чистовой обработки сталей при сравнительно спокойных процессах резания применяют титано-вольфрамовые твердые сплавы (Т15К6, Т5К10 и др.), а при наличии толчков и вибраций и при обработке чугуна – вольфрамовые сплавы (ВК4, ВК8 и пр.). Инструментальные быстрорежущие стали типа Р6М5, Р9К5 (реже Р9 и Р18) используют при низких скоростях резания и недостаточной мощности станка, а также для изготовления сложных фасонных инструментов, таких как метчики, червячные и модульные фрезы, протяжки и др. Углеродистые инструментальные стали (типа У7А, У10А и пр.) применяют при изготовлении инструмента для ручных работ, например напильников. Сведения о выбранном для выполнения операции инструменте заносят в технологические карты, указывают наименование, характеристику и номер стандарта инструмента, а также материал его режущей части.  8. ТИПОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МАРШРУТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТУПЕНЧАТОГО ВАЛА В различных конструкциях машин и механизмов основными деталями, передающими крутящие моменты, являются валы. Валы, применяемые в машиностроении, весьма разнообразны по форме и размерам: гладкие, ступенчатые, с фланцами, с буртиками, сплошные и с отверстием – сквозным или глухим (ступенчатым или гладким). В зависимости от служебного назначения валы могут иметь различные поверхности (рисунок 8): опорные шейки для установки в опоры скольжения или качения, посадочные шейки для установки зубчатых колес, звездочек, шкивов, маховиков и др. Поверхности могут быть цилиндрическими и коническими; со шпоночным пазом или шлицами; резьбовые поверхности с ходовыми или крепежными резьбами (метрическими, дюймовыми, трапецеидальными). Кроме того, вал может иметь вспомогательные поверхности: лыски, фаски, канавки и др. В процессе работы валы испытывают значительные знакопеременные нагружения, сложные деформации на кручение, изгиб, растяжение, сжатие. Поэтому материал, из которого изготовляют валы, должен быть высокопрочным, малочувствительным к концентраторам напряжений, но хорошо обрабатываемым и недорогим. Этим требованиям отвечают конструкционные и легированные стали 30Х, 35, 35Х, 40, 45 и др. В единичном и мелкосерийном производстве штучные заготовки для валов получают путем резки проката. В серийном производстве большое распространение получила горячая штамповка в открытых или закрытых штампах. В крупносерийном и массовом производстве, где коэффициент использования материала приближается к 0,75...0,95, заготовки получают поперечно-винтовой прокаткой, электровысадкой, а также на ротационноковочных машинах и другими способами. Заготовки тяжелых валов получают свободной ковкой. Основными базами для большинства валов являются поверхности опорных шеек, однако, использование их в качестве технологических баз весьма ограничено, так как невозможна полная обработка наружных поверхностей с одного установа. Поэтому чаще всего используют искусственные технологические базы – например, поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки (рисунок 9). Рисунок 9 – Схемы установки заготовок валов Рисунок 8 – Ступенчатый вал  Технологический процесс обработки вала обычно включает в себя выполнение следующих основных операций: − в качестве первой операции назначают обработку торцовых поверхностей и центровых отверстий для получения полного комплекта технологических (искусственных) баз под последующую обработку; − далее следует термическая обработка поверхностей вала; − технологический процесс механической обработки вала начинают с черновой обработки всех поверхностей – удаления основного припуска, что обеспечивает максимальное устранение погрешностей размеров  и формы заготовки, равномерный съем припуска на последующую чистовую обработку, своевременное выявление дефектов заготовок; − после выполнения черновой обработки в технологическом процессе может быть предусмотрено применение промежуточной термообработки (нормализации); − при чистовой обработке в целом завершается обработка отдельных поверхностей, требуемые точность и качество которых уже достигнуты, или происходит подготовка отдельных поверхностей к последующей более точной обработке; − шлицевые поверхности, которые будут подвергнуты закалке, следует фрезеровать с оставлением припуска под шлифование тех из них, по которым будет осуществляться центрирование; − наибольшая точность по глубине и параллельности боковых поверхностей относительно оси вала при обработке шпоночных пазов достигается при базировании по центровым отверстиям; − обработку шлицов, шпоночных канавок, лысок, поперечных отверстий на ранее обработанных поверхностях следует выделить в отдельные операции; − отделочные операции следует предусмотреть в конце технологического процесса, так как окончательно обработанные поверхности могут быть повреждены при возможной последующей обработке или транспортировании. Типовой технологический маршрут обработки ступенчатого вала приведен в таблице 2. Таблица 2 – Типовой технологический маршрут обработки ступенчатого вала № Наименование и Технологические Оборудование операции содержание операции базы ФрезерноПоверхности Фрезерноцентровальная – опорных шеек и 05 центровальный станок фрезерование торцов торец и центрование Токарная – черновая Поверхности токарная обработка центровых Токарный станок 010 наружных отверстий поверхностей Термическая – отжиг 015 в вертикальном – Электрическая печь положении Токарная – Поверхности Токарный станок 020 исправление опорных шеек центровых отверстий  025 030 035 Токарная – получистовая токарная обработка поверхностей. Обработка канавок. Обработка резьб Токарная – чистовая токарная обработка поверхностей шеек Фрезерная – фрезерование шпоночных канавок Поверхности центровых отверстий Токарный станок Поверхности центровых отверстий Токарный станок Поверхности опорных шеек Шпоночно-фрезерный станок 040 Шлицефрезерная – фрезерование шлицов Поверхности центровых отверстий Шлицефрезерный станок 045 Термическая – закалка – Электрическая печь 050 Центрофливовальная – восстановление центровых отверстий 055 Шлифовальная – предварительное шлифование шеек 060 Шлицешлифовальная – шлифование поверхности шлицов 065 Шлифование – чистовое шлифование шеек Поверхности шеек и центровых отверстий Поверхности центровых отверстий Поверхности шеек и центровых отверстий Поверхности шеек и центровых отверстий Центрошлифовальный станок Круглошлифовальный станок Шлицешлифовальный станок Круглошлифовальный станок  9. ТИПОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МАРШРУТ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Цилиндрические зубчатые колеса служат для передачи вращательного движения между валами с параллельными или перекрещивающимися осями и с заданным передаточным отношением. Колеса содержат разные поверхности: − посадочные отверстия (гладкие или ступенчатые, шлицевые, конические и др.) служат для установки зубчатых колес на посадочные шейки вала; − зубчатая поверхность (с эвольвентным или круговым зубом, прямозубые, косозубые, с криволинейными зубьями, шевронные, с внешним или внутренним расположением зубьев) входит непосредственно в зацепление с зубчатой поверхностью сопряженного колеса и передает движение; − вспомогательные поверхности (резьбовые отверстия для установки стопоров, гладкие отверстия для установки штифтов, канавки для установки стопорных колец и т.п.). Большинство зубчатых колес изготавливаются из стальных кованых заготовок без предварительного формирования зубьев, а также из литых стальных и чугунных заготовок. Технологические маршруты обработки цилиндрических зубчатых колес строят на основе следующих принципов: − в качестве первой операции обычно назначают обработку поверхностей, которые при последующей обработке будут использованы как технологические базы – это обработка отверстия и базового торца; − для зубчатых колес предусматривают нормализацию и стабилизирующий отпуск после черновой токарной обработки; − токарную обработку наружных поверхностей колес с достаточной глубиной отверстия выполняют с базированием по поверхности отверстия (например, на оправках гладких, шлицевых, цанговых и др.), плоских колес – с базированием по торцовой поверхности − для зубчатых колес необходимо обеспечить высокую точность взаимного расположения центрирующих поверхностей посадочного отверстия, базового торца и зубьев; − в конце маршрута выполняют предварительное и чистовое шлифование зубьев. Типовой технологический маршрут обработки зубчатого колеса приведен в таблице 3.  Таблица 3 – Типовой технологический маршрут обработки зубчатого колеса Наименование и Технологические № Оборудование содержание базы операции операции Токарная – черновая Наружная токарная обработка поверхность и Токарный станок наружных 05 торец поверхностей и отверстия Термическая – – Электрическая печь 010 отжиг Протяжная – протягивание Поверхность Протяжной станок отверстия 015 отверстия и торец (шлицевого, шпоночного и т.п.) Токарная – получистовая Поверхность Токарный станок токарная обработка 020 отверстия и торец наружных поверхностей Токарная – чистовая Поверхность Токарный станок 025 обработка наружных отверстия и торец поверхностей Зубофрезерная – Поверхность Зубофрезерный станок 030 черновое нарезание отверстия и торец зубьев Термическая – – Установка ТВЧ 035 закалка Шлифовальная – Делительная Внутришлифовальный шлифование окружность и 040 станок отверстия и базового торец торца Шлифовальная – Плоскошлифовальный шлифование Базовый торец 045 станок противобазового торца Шлифовальная – Поверхность Зубошлифовальный 050 шлифование зубьев отверстия и торец станок  10. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процессе, когда из отдельных деталей и других сборочных единиц собирают готовое изделие. Качество сборки во многом определяет качество изделия, его надежность и долговечность, поэтому ей уделяют особое внимание. Основные виды работ при сборке – соединение деталей различными способами. Рисунок 10 – Основные виды соединений деталей машин Сборку двух или нескольких деталей можно выполнить в виде подвижного или неподвижного их соединения (рисунок 10). При неподвижном соединении детали сохраняют неизменное относительное положение, при подвижном имеют возможность определенного перемещения. Неподвижные и подвижные соединения могут быть неразъемными или разъемными В неподвижных разъемных соединениях детали соединяются путем посадки с натягом, посадки на конус, а также с использованием резьбовых крепежных деталей. Неподвижные неразъемные соединения выполняют сваркой, пайкой, склеиванием, клепкой, посадкой под прессом с большими натягами и с температурным воздействием. Такие соединения применяются в тех случаях, когда в процессе эксплуатации разборка изделия не предусматривается (комплектные подшипники качения, масленки и т.п.). При подвижном разъемном соединении детали соединяются путем посадок с гарантированным зазором, а также с использованием шаровых, винтовых и других поверхностей. Технологический процесс сборки – это часть производственного процесса, предусматривающая действия по установке составных частей изделия и образованию соединений из них. Выделяют узловую и общую  сборку изделия. Объектом узловой сборки является составная часть изделия, общей сборки – изделие в целом. Технологический процесс сборки состоит из операций, переходов, ходов, приемов, установов, позиций. Каждый технологический процесс сборки имеет структуру, состоящую из вышеприведенных частей. В зависимости от серийности производства, специализации и загрузки рабочих мест, вида и производительности оборудования и других факторов структура технологического процесса для одного и того же изделия может различаться. В задачу технолога входит разработка наиболее рационального технологического процесса для данных производственных условий. Приступая к разработке технологического процесса сборки необходимо в качестве исходной информации иметь сборочные чертежи изделия; спецификации деталей по сборочным единицам; технические условия на сборку изделия, его испытания и приемку; рабочие чертежи деталей, входящих в сборочную единицу; базовый или типовой технологический процесс сборки такого или аналогичного изделия; годовую или общую программу выпуска; чертежи сборочных и контрольных приспособлений для сборки такого или аналогичного изделия; вспомогательные материалы (каталоги, паспорта, технические характеристики сборочного оборудования и инструмента, государственные стандарты и нормали различного уровня, альбомы типовых сборочных приспособлений, альбомы универсально-сборных приспособлений, нормативные справочники для технического нормирования сборочных работ, бланки операционных карт на слесарно-сборочные работы, карты эскизов и др.). Разработка технологических процессов сборки включает в себя элементы изучения и анализа исходной информации и непосредственно технологического проектирования. Можно в целом выделить следующие основные этапы: − изучение и анализ исходной информации; − определение типа производства и организационной формы сборки; − анализ технологичности конструкции изделия; − анализ существующего технологического процесса; − выбор методов обеспечения точности сборки; − разработка и анализ технологической схемы сборки; − установление необходимого перечня работ для сборки изделия и проектирование сборочных операций; − назначение технологических баз; − выбор оборудования и средств технологического оснащения; − расчет режимов работы сборочного оборудования; − проверка качества сборки соединений; − расчет норм времени для выполнения сборки; − разработка схем и выбор оборудования для контроля;  − оформление технологической документации. Приступая к проектированию технологии сборки, разработчик должен детально изучить собираемое изделие и его назначение. Для максимального уменьшения вероятности появления брака на каждой стадии проектирования необходим подробнейший анализ конструкции изделия, правильности простановки размеров, назначения допусков и посадок. Грамотный и всесторонний анализ невозможен без знания служебного назначения изделия, отдельных его деталей, сочленений и поверхностей, без учета воспринимаемых и передаваемых ими нагрузок. Разработчик также должен четко представлять режим работы изделия, характер и последовательность движений узлов и деталей, крутящий момент или усилие, скорость или частоту вращения и т.п. Анализу чертежа изделия следует уделять особое внимание с тем, чтобы свести к минимуму вероятность ошибок в конструкторской документации. При анализе чертежа проверяют: правильность оформления и достаточность проекций, видов и сечений, дающих полное представление о конструкции собираемого изделия; достаточность и правильность простановки размеров. В общем случае сборочный чертеж должен содержать габаритные, присоединительные размеры, размеры в сочленениях и ряд технических требований. Если в результате анализа чертежа возникает необходимость во внесении дополнений и изменений, то разработчик согласовывает их с конструктором и вносит в чертежи. Тип производства и организационная форма сборки могут быть определены ориентировочно еще на первой стадии проектирования технологического процесса. Как и в технологии изготовления деталей выделяют: единичное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное и массовое производства. Для определения организационной формы сборки в качестве исходных данных необходимы тип производства, конструкция изделия, его габаритные размеры и масса, срок выпуска изделий. Основных организационных форм сборки две – стационарная и подвижная. Стационарная сборка может выполняться одним рабочим или бригадой (причем объект сборки располагается постоянно на одном рабочем месте), с расчленением процесса и без расчленения. При расчленении процесса предполагается деление его на узловую сборку основных групп и общую сборку изделия в одно и то же время несколькими сборщиками. При подвижной сборке объект сборки последовательно перемещается от одного сборочного поста к другому. На каждом сборочном посту рабочие выполняют определенные операции. В зависимости от типа производства перемещение объекта сборки может быть свободным (собираемое изделие перемещают сами сборщики на тележках или рольгангах) или принудительным (объект сборки перемещается при помощи механизированных транспортных средств непрерывного или периодического действия). Подвижная сборка со свободным перемещением объекта применяется в мелкосерийном и серийном производстве, с принудительным –  в крупносерийном и массовом. С увеличением выпуска изделий процесс сборки может быть более дифференцирован и расчленен таким образом, что каждую, операцию выполняет только один рабочий. В таком случае объект сборки должен последовательно перемещаться при помощи транспортных средств от одного рабочего к другому. Такую организационную форму сборки называют поточной. На всех стадиях проектирования, включая конструкторскую и технологическую подготовку, разработчик анализирует технологичность конструкции изделия (ТКИ). Цель анализа ТКИ – придание конструкции сборочной единицы такого комплекса свойств, чтобы она удовлетворяла требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наиболее производительными и экономичными способами при заданных условиях производства, эксплуатации и ремонта. С целью сокращения затрат на проектирование технологии следует использовать существующие (базовые) технологические процессы сборки таких же или аналогичных изделий или типовые технологические процессы. Для удобства анализа базовый технологический процесс лучше представить в виде отдельной таблицы, в которой указывают номер операции, ее содержание с указанием отдельных переходов, операционный эскиз и схему сборки с указанием баз, метод обеспечения точности сборки при выполнении операции, оборудование и средства технологического оснащения, режимы сборки. При разработке технологического процесса прежде всего необходимо выявить все работы, которые должны быть выполнены. Эти работы весьма разнообразны, многие из них нигде не указаны и не отражены в сборочных чертежах и чертежах деталей. Их можно определить только при учете и анализе конкретных условий, в которых выполняется сборка: полнота и степень точности механической обработки деталей, поданных на сборку; принятые при сборке методы достижения заданной точности замыкающих звеньев; принятые технологические способы выполнения соединений; необходимые методы проверки выполненных соединений и др. По целевому назначению выполняемые работы условно подразделяются на несколько групп: 1) механическая обработка, которую выполняют в сборочном цехе: зачистка заусенцев, опиловка, вырубка канавок, сверление мелких отверстий, нарезание мелких резьб, зенкерование и развертывание отверстий для установки штифтов, притирка поверхностей и др.; 2) распаковка, освобождение от консервации, промывка, продувка, протирка, смазка, осмотр, проверка соответствия узлов и деталей техническим требованиям и др.; 3) изготовление отдельных простых деталей: прокладок, пружин, гладких цилиндрических штифтов; гибка труб и др.; 4) соединение деталей и сборочных единиц; 5) работы, обусловленные методами пригонки и регулирования;  6) работы по проверке правильности выполнения соединений деталей и узлов в процессе сборки: проверка свободного вращения вала, размера запрессованной втулки, соосности втулок, радиального и торцового биения зубчатых колес и др.; 7) дополнительные работы, не относящиеся ни к одной из перечисленных групп и вызванные конструктивными, технологическими или эксплуатационными особенностями изделия: маркировка, окраска с целью предохранения от коррозии и др. Разработанная структура сборочных операций может быть представлена в виде операционных технологических схем сборки. Оборудование и средства технологического оснащения выбирают в соответствии с задачами механизации и автоматизации выполнения сборочных работ и оснащения слесарно-сборочных операций. При сборке резьбовых соединений в зависимости от требуемой производительности и качества сборки применяют обычный ручной инструмент (ключи, отвертки и др.) или механизированный (электрические гайковерты и др.).Использование механизированного инструмента позволяет повысить производительность труда в 2–3 раза. При выборе оборудования и средств технологического оснащения учитывают: − соответствие рабочей зоны оборудования собираемому изделию; − производительность оборудования; − технические характеристики оборудования (усилие запрессовки, величина крутящего момента и т.п.); − наличие оборудования или возможность его приобретения по минимальной цене, или возможность изготовления его с минимальными затратами. При выполнении сборочных операций необходимо установить степень соответствия относительного положения или перемещения исполнительных и других поверхностей техническим требованиям чертежа. Контроль обычно выполняют с использованием технических средств – универсальных, специальных и др. При этом широко используют типовые схемы и методики контроля или специально разработанные. Возможен также визуальный контроль. Типовые средства контроля выбирают по соответствующей справочной литературе и каталогам, а специальные разрабатывают и изготовляют в условиях инструментальных производств предприятий. Комплектность технологических документов на единичные технологические процессы зависит от типа производства, стадии разработки документов, степени детализации описания технологических процессов, применяемых технологических методов изготовления изделий и выбирается разработчиком. По степени детализации описания для документов единичного технологического процесса различают маршрутное, маршрутно-операционное и операционное описание.  Маршрутное описание применяется на стадиях «Предварительный проект» и «Опытный образец (партия)» и выполняется на формах маршрутных карт в виде краткой записи содержания по всем операциям в технологической последовательности их выполнения, без указания переходов и технологических режимов. Маршрутно-операционное описание применяется на стадии «Опытный образец (партия)». Операционное описание следует применять для документов серийного и массового производства. При маршрутно-операционном и операционном описании указывают данные по технологическим режимам.  СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 2005. – 736 с., ил. 2. Колесов, И.М. Основы технологии машиностроения: учебник. – М.: Высшая школа, 1999. – 591 с. 3. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. – Минск: Высшая школа, 1983. – 256 с. 4. Справочник технолога машиностроителя: в 2 т. Т. 1 и 2 / Под ред. А.Н. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова и др. – 5-е изд. – М.: Машиностроение, 2001. 5. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. Т. 1 и 2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб и доп. – М.: Машиностроение, 1986. 6. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой / В.И. Анурьев. – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с., ил. Учебное издание Жуков Иван Алексеевич, Князев Антон Сергеевич, Князева Анна Игоревна ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ Конспект лекций Подписано в печать 13.05.16г. Формат бумаги 70х100 1/16. Бумага офисная. Печать цифровая. Минимальный тираж 30 экз. Заказ ID 6269217. CreateSpace North Charleston, CS, USA   Proof Printed By Createspace Digital Proofer