Технологические процессы и их контроль

Ш. А. БУРЧАКОВ







ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ КОНТРОЛЬ

Учебное пособие















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.9
ББК 34.5
      Б91

                 Рекомендовано к изданию учебно-методическим управлением КНИТУ-КАИ


Рецензенты:
доктор технических наук, профессор (Казанский национальный исследовательский технологический университет, кафедра холодильной техники и технологий) И. Г. Хисамеев; главный конструктор, кандидат технических наук, профессор (научно-производственное предприятие «Авиатехника»)
Б. А. Кеселъ



       Бурчаков, Ш. А.
Б91           Технологические процессы и их контроль : учебное
       пособие / Ш. А. Бурчаков. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2023. - 388 с. : ил., табл.
               ISBN 978-5-9729-1221-6


        Изложены теоретические и практические вопросы изготовления деталей машин. Рассмотрены вопросы контроля технологических процессов: контроль точности партии деталей на основе закона Гаусса, контроль правильности построения технологического процесса на основе размерного анализа. Изложены технологические процессы формирования качества поверхностного слоя: методы поверхностно-пластической деформации, обработка свободным абразивом. Рассмотрены процессы электроэрозионной и электрохимической размерной обработки.
        Для студентов, обучающихся по направлению 13.03.03 «Энергетическое машиностроение»; профиль подготовки: «Паро- и газотурбинные установки и двигатели», «Двигатели внутреннего сгорания». Может быть полезно студентам, обучающимся по направлениям 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» по дисциплине «Технология машиностроения».
УДК 621.9
ББК 34.5

ISBN 978-5-9729-1221-6 © Бурчаков Ш. А., 2023
                      © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                      © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ


     БДУ - беспыльное дробеструйное упрочнение
     ВАО - вибрационная обработка
     ГДУ - гидродробеструйное упрочнение
     ГИ - генератор импульсов
     ГТД - газотурбинный двигатель
     ДВС - двигатель внутреннего сгорания
     ДМУ - дробеметное упрочнение
     ДОС - датчики обратной связи
     ДУ - дробеструйное упрочнение
     ИБ - измерительная база
     КПД - коэффициент полезного действия
     ЛД - линейный двигатель
     МЭЗ - межэлектродный зазор
     МЭК - межэлектродный канал
     МЭП - межэлектродный промежуток
     ОБ - обработка дробью
     ОН - остаточные напряжения
     ОС - обрабатывающая среда
     ПАВ - поверхностно-активные вещества
     ПГДУ - пневмогидродробеструйное упрочнение
     ПДУ - пневмодробеструйное упрочнение
     ППД - поверхностно-пластическая деформация
     ПС - поверхностный слой
     ПТ - призма треугольная
     РЖ - рабочая жидкость
     РО - рабочий орган
     СОЖ - смазывающе-охлаждающая жидкость
     СПИД - станок-приспособление инструмент-деталь
     ТВЦ - ток высокой частоты
     УЗО - ультразвуковая обработка
     ЧПУ - числовое программное управление
     ШВП - шаровинтовая пара

3

      ЭДС - электродвижущая сила
      ЭЗ - электрод-заготовка
      ЭИ - электроды-инструменты
      ЭИЛ - электроискровое легирование
      ЭКО - электроконтактная обработка
      ЭСП - эскиз совмещенных переходов
      ЭХО - электрохимическая обработка
      ЭХРО - электрохимическая размерная обработка
      ЭЭ - электрическая эрозия
      ЭЭО - электроэрозионная обработка

4

1.    ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

1.1. Основные понятия и определения

     Объектом машиностроительного производства является машина. Машина - технический объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (деталей, узлов, устройств, механизмов и др.), использующий энергию для выполнения возложенных на него функций. Деталь - это изделие, являющееся частью машины, или же какой-либо технической конструкции, изготавливаемое из однородного по структуре и свойствам материала без применения при этом каких-либо сборочных операций. Производственный процесс - это совокупность всех действий персонала и орудий труда, необходимых на данном предприятии, для изготовления продукции. Производственный процесс в машиностроении охватывает подготовку средств производства; организацию снабжения и обслуживания рабочих мест; все стадии изготовления деталей машин; сборку изделий; технический контроль на всех стадиях производства; управление всеми звеньями производства; все работы по технической подготовке производства.
     Частью производственного процесса является его техническая подготовка, включающая конструкторскую и технологическую подготовку, а также календарное планирование. Конструкторская подготовка производства - разработка конструкции изделия и создание чертежей общей сборки изделия, сборочных элементов и отдельных деталей, запускаемых в производство с оформлением соответствующих спецификаций и других видов конструкторской документации. Технологическая подготовка производства - совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятий (или предприятия) к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах.


5

К технологической подготовке производства относятся обеспечение технологичности конструкции изделия, разработка технологических процессов, проектирование и изготовление средств технологического оснащения, управление процессом технологической подготовки производства. Календарное планирование -планирование производственного процесса изготовления изделия в установленные сроки, в необходимых объемах выпуска и затратах.
     Основной частью производственного процесса является технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда [52].
     Технологический процесс расчленяется на операции. Технологической операцией называется законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.
     При проектировании технологической операции решаются следующие вопросы: выбор оборудования, разработка последовательности переходов в операции, выбор средств технологического оснащения (СТО) операции, назначение и расчет режимов обработки, нормирование технологического процесса оформления технологической документации.
     Технологическая операция включает следующие элементы: технологический переход, вспомогательный переход, уста-нов, позицию, базирование, закрепление, рабочий ход, вспомогательный ход, прием, наладку, подналадку [52].
     Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.
     Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

6

     Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.
     Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции.
     Закрепление - приложение сил и пар сил к предмету труда для обеспечения постоянства его положения, достигнутого при базировании. Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки.
     Вспомогательный ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для подготовки рабочего хода.
     Прием - законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.
     Наладка - подготовка технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению технологической операции.
     Подналадка - дополнительная регулировка технологического оборудования и (или) технологической оснастки при выполнении технологической операции для восстановления достигнутых при наладке значений параметров.
     В соответствии с ГОСТ [53], в зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий, современное производство подразделяется на различные типы - единичное, серийное (мелко-, средне- и крупносерийное) и массовое. Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций: Кзо = P/О, где Р - число рабочих

7

мест, на которых выполняют технологические операции; О - число технологических операций. Коэффициент закрепления операций, в соответствии с ГОСТ [54], принимают для массового производства равным 1, для крупносерийного производства - свыше 1 до 10 включительно, для среднесерийного производства - свыше 10 до 20 включительно; для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно. Единичное производство коэффициентом закрепления операций не нормируется. Оно определяется самим характером производства.
      Единичное производство - производство, характеризуемое малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается [53].
      Для единичного производства характерны следующие основные технологические признаки: широкая номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий; малым объемом выпуска изделий; использование универсального оборудования и технологической оснастки; расположение оборудования по технологическим группам (токарный, фрезерный, сверлильный, зуборезный и т. п.). На рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции; заготовки в процессе обработки переходят с одного участка на другой; заготовки невысокой точности с большими припусками (литье в землю, горячий прокат, поковки); требуемая точность достигается методом пробных ходов и промеров с использованием разметки; широко применяется пригонка по месту; квалификация рабочих очень высокая; технологический процесс обработки деталей в единичном производстве, как правило, не разрабатывается подробно, а ограничивается установлением перечня операций с указанием станков, приспособлений и инструментов; применяется опытностатистическое нормирование труда. Изделия изготавливаются по спецзаказам не для широкого потребления. Примерами является производство турбин для гидроэлектростанций, атомных реакторов, шагающих экскаваторов, ледоколов.

8

      Серийное производство - производство, характеризуемое изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями [53]. Примерами таких изделий являются станки, авиационные двигатели, большегрузные автомобили, компрессоры и т. п. Серийное производство наиболее распространено в общем и среднем машиностроении: до 80 % продукции машиностроения это продукция серийного производства.
      В зависимости от количеств деталей или изделий в серии производство условно делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Для серийного производства характерно: использование универсального, с ЧПУ и специализированного оборудования; применение нормального и специального режущего и измерительного инструмента; употребление специализированных приспособлений и частично разметки; внедрение полной и частичной взаимозаменяемости и до полного сокращения пригоночных работ; нормирование припусков; разработка детальных технологических процессов (маршрутных или маршрутно-операционных); наличие технического нормирования.
      При серийном производстве целесообразно применять предметную форму организации производства (участки обработки корпусных деталей, валов, втулок, зубчатых колес и т. п.). Станки располагаются в последовательности выполнения технологических операций, заготовки на каждом станке обрабатываются партиями. После обработки партия заготовок поступает к следующему станку или на промежуточный склад. В условиях среднесерийного производства оборудование может быть расположено в последовательности выполнения технологического маршрута с оснащением оборудования групповыми наладками оснастки с возможностями ее переналадки.
      Массовое производство - характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция [53].

9

     Массовое производство свойственно для автомобильной, автотракторной и шарикоподшипниковой промышленности, сельскохозяйственного машиностроения, приборостроения и др. Для него характерно:
     -       выполнение на каждом рабочем месте только одной закрепленной за ним периодически повторяющейся операции;
     -       использование специального и специализированного высокопроизводительного оборудования (станков-автоматов), которое расставляется по поточному принципу (т. е. по ходу технологического процесса) и во многих случаях связывается транспортирующими устройствами и конвейерами (применение агрегатных, автоматических и специальных станков, а также автоматических, роторных и роторно-конвейерных линий);
     -       применение высокопроизводительных приспособлений специального назначения; наличие полной взаимозаменяемости и отсутствие разметки;
     -       разработка подробного технологического процесса и ведение точного нормирования;
     -       использование точных индивидуальных исходных заготовок с минимальными припусками на механическую обработку (литье под давлением и точное литье, горячая объемная штамповка и прессовка, калибровка и т. п.). На настроенных станках и автоматах работают рабочие-операторы сравнительно низкой квалификации. Одновременно в цехах трудятся высококвалифицированные наладчики станков, специалисты по электронной технике и пневмо-гидроавтоматике. Массовое производство возможно и экономически выгодно при выпуске большого количества деталей, конструкция которых не меняется в течение длительного срока (3-4 года и более).

1.2. Точность в машиностроении

     Основные показатели качества машин определяются точностью их изготовления. Точность в машиностроении - это сте

10