Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Технологические процессы в машиностроении

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Предисловие

Дисциплина "Технологические процессы в машиностроении" в соответствии с Государственным образовательным стандартом третьего поколения по специальности 151001 "Технология машиностроения" входит в набор обязательных общепрофессиональных дисциплин федерального уровня по направлению 151900 "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств".

Усвоение изложенного в данном издании материала предполагает, что студенты уже получили (или получают в текущем семестре) подготовку по таким дисциплинам, как физика, высшая математика, инженерная графика, сопротивление материалов, материаловедение; предусматривает высокий исходный уровень их подготовки, сформированный на предшествующем этапе обучения, и нацелено на пробуждение и развитие их творческого потенциала. Например, студенты должны понимать физику процессов формообразования детали или заготовки пластическим деформированием, механической и электрофизической обработкой, термо- и термохимической обработки поверхности; знать методы и средства достижения требуемого качества изделия; иметь представление об основах производства конструкционных материалов, новейших тенденциях в производстве деталей и заготовок.

Основные задачи изучения дисциплины – выработка четкого представления о современном машиностроительном производстве и его структуре; взаимосвязи между целевым назначением машиностроительного изделия, его функциональной структурой, примененными конструкционными материалами, с одной стороны, и серийностью выпуска и рациональными технологическими методами изготовления его деталей, сборки, контроля и испытаний – с другой.

Фактически дисциплина "Технологические процессы в машиностроении" играет роль введения в специальность "Технология машиностроения".

Знание курса позволит приступить к изучению специальных дисциплин в соответствии с логической схемой учебного плана подготовки бакалавров и магистров.

Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Основные понятия и определения

Любая дисциплина имеет базовые специфические понятия и определения. Без четкого и ясного их осмысления трудно вникать в суть и овладевать рассматриваемыми в учебнике материалами, поэтому изучение дисциплины "Технологические процессы в машиностроении" начнем с уяснения основных понятий и определений.

Прежде всего раскроем смысл исходных понятий, входящих в название дисциплины: "технологический", "процесс", "машиностроение".

Прилагательное "технологический" образовано от существительного "технология" (от греч. techne – мастерство, умение и logos – учение, наука), которое применительно к сфере материального производства означает область деятельности, науку, дисциплину, систематизирующую совокупность приемов и способов обработки сырья, материалов, полуфабрикатов соответствующими орудиями производства в целях получения готовой продукции.

Понятие "процесс" (от лат. processus – продвижение) подразумевает совокупность последовательных действий и явлений для достижения конечного результата. Это определение включает не только физические, механические и иные действия и явления, но и возможность управления ими. Иными словами, чтобы получить какой-либо результат, необходимо знать не только сам процесс, но и последовательность воздействия на него.

Применительно к изучаемой области деятельности пользуются процессами, имеющими исключительно закономерный, а не вероятностный и тем более случайный характер, которые можно прогнозировать, рассчитывать результат, управлять ими.

Понятие "машиностроение" в буквальной трактовке означает отрасль промышленности, занимающуюся производством машин.

По определению разных энциклопедий "машина" есть механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования энергии или совершения работы. Исходя из этого определения, машина обязана иметь хотя бы один механизм.

В свою очередь, механизм – это система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

В механизме отдельные тела для переноса (передачи) движения могут быть не только твердыми, но жидкими или газообразными. Например, в гидравлической тормозной системе автомобиля, являющейся механизмом, усилие, которое водитель прилагает к педали тормоза, передается жидкостью по герметичным трубкам к тормозным дискам колес. Кроме того, перенос энергии от тела к телу может осуществляться электромагнитными или иными полями. Например, в электромагнитном клапане заслонка переключается электромагнитными силами.

Все разнообразие машин подразделяют на энергетические, рабочие, транспортные, информационные.

Энергетические машины (машины-двигатели) преобразуют любой вид энергии в удобный для эксплуатации. Например, к ним относят паровые турбины, электро-, авиационные и ракетные двигатели и др. В отношении последнего примера может возникнуть вопрос: почему простейший ракетный двигатель на твердом топливе (РДТТ), не имеющий формально (исходя из приведенного ранее определения механизма) ни одной движущейся части, тем не менее относится к машинам? Объяснение кроется в том, что внутренняя энергия топлива в камере сгорания РДТТ вначале преобразуется в тепловую (в результате реакций горения), а затем тепловая – в кинетическую энергию истекающей из сопла со сверхзвуковой скоростью струи продуктов сгорания – реактивную силу, которая приводит в движение ракету. Иначе говоря, в РДТТ перенос движения осуществляется газовой струей, имеющей высокую кинетическую энергию. Таким образом, РДТТ – классический пример энергетической машины.

Рабочие машины (машины-орудия), в том числе технологические, преобразуют форму, свойства, положение обрабатываемого материала (предмета). К этому классу относят, например, термические печи (изменяют свойства материала); металлорежущие станки (изменяют размеры и форму заготовки); стенды регулировки и контроля газотурбинных двигателей (обеспечивают динамическую балансировку ротора) и др.

Транспортные машины преобразуют положение материала (перемещаемого предмета). К ним относят эскалаторы, транспортеры, тепловозы, суда, газоперекачивающие агрегаты (транспортируют газ с заданной пропускной способностью по магистральным газопроводам).

Информационные машины преобразуют информацию (шифровальные машины, арифмометры, механические интеграторы, ЭВМ, компьютеры и др.). Их относят к другой области производства и поэтому они рассматриваться в учебнике не будут.

Формальная трактовка указанных понятий ограничивает для машиностроения выпуск продукции только сферой энергетических, рабочих и транспортных машин, т.е. автомобилей, самолетов, станков, горношахтного оборудования, бумагоделательных машин, насосов и т.п. На самом деле в современном мире понятие "машиностроение" трактуется значительно шире. Например, установки по газо- и водоочистке; автоклавы, реакторы для химической или биологической промышленности; установки крекинга для получения бензина и другое оборудование или технические системы, в которых формально нет (или почти нет) механизмов, производятся на специализированных предприятиях, относимых к машиностроительному профилю.

Фактически в машиностроении производят материальные объекты (называемые изделиями, устройствами, оборудованием), обеспечивающие прямо или опосредованно людей всем необходимым для их жизнедеятельности, т.е. практически всем, что нас окружает. Например, это может быть оборудование для выпечки хлеба или производства сахара (в принципе любого продукта пищевой промышленности); производства тканей и обуви; приготовления лекарств; изготовления бытовой техники; добычи руды, полезных ископаемых на суше и шельфе; получения любых материалов, включая ультрадисперсные и нанопорошки; производства в электронной промышленности, например процессоров, ЧИПов, и т.д.

В развитие темы дадим еще несколько определений понятий, важных для машиностроительного производства.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению (определение ГОСТ 2.101–68). Им может быть любая техническая система или ее элементы в сборе, отдельные детали в зависимости от того, какой объект является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для авиационного завода изделием является самолет, для станкостроительного – станок, для машиностроительного общего профиля – например автоматическая линия по расфасовке продуктов питания, а для метизного завода – болт, гайка и т.д. Заметим, что изделие является частным случаем единицы промышленной продукции.

Под продукцией понимают материализованный результат процесса трудовой деятельности, обладающий полезными свойствами, полученный в определенном месте за определенный интервал времени и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребностей как общественного, так и личного характера.

В учебнике будут рассмотрены технологические процессы только для продукции машиностроительного профиля.

Наряду с понятиями "изделие", "продукция" в машиностроении широко используют понятие "оборудование".

Оборудование – это совокупность механизмов, машин, устройств, приборов, необходимых для производственной деятельности.

Как правило, этот термин используют в сочетании с определениями, относящимися к области его применения: технологическое оборудование, обслуживающее оборудование, контрольно-измерительное оборудование, кузнечно-прессовое оборудование и т.п.

Учитывая, что не всякая продукция машиностроительного завода в строгом понимании является "машиной", в дальнейшем для общности изложения будем пользоваться словосочетанием "изделие машиностроения".

Производство с преимущественным применением методов технологии машиностроения при выпуске изделий называется машиностроительным, а словосочетание "технологические процессы в машиностроении" в концентрированном виде содержит и отображает все многообразие способов и приемов изготовления любых изделий машиностроения.

Данная дисциплина, исходя из перечисленных формулировок, нацелена на изучение физической сути большинства технологических процессов, используемых для выпуска машиностроительной продукции на современном этапе. Материал охватывает и увязывает между собой особенности применяемых видов оборудования, инструментов, оснастки, свойств обрабатываемых заготовок (их форму, размеры, материалы, потребное количество и др.); раскрывает логику преобразования исходных материалов в конечный продукт – машиностроительное изделие; показывает плюсы и минусы тех или иных технологических процессов.

Изучение многообразных способов и технологических процессов производства машиностроительной продукции чрезвычайно важно для будущих специалистов. Только на основе осознанного выбора наиболее эффективных для конкретных условий (конструкций, материалов, потребительских свойств, количества выпускаемых изделий) технологических процессов и оборудования можно минимизировать издержки производства. Для выживания в конкурентной борьбе с разными производителями одинаковой или близкой по целевому назначению и потребительским свойствам машиностроительной продукции необходимо снижать потребление энергоресурсов, материалов; затрат труда; цикл времени изготовления и другие издержки. При этом конечное изделие обязано иметь высокий и стабильный уровень потребительских свойств с момента начала эксплуатации до момента исчерпания расчетного ресурса.

В реализации требуемых потребительских свойств изделий машиностроения определяющая роль принадлежит методам и средствам их производства. Детали, узлы и другие компоненты изделий чрезвычайно разнообразны по форме, размерам, выполняемым функциям. Для их изготовления необходимы как материалы с самыми различными свойствами, так и технологические процессы, основанные на разных принципах действия. Многолетняя практика показывает, что в современном машиностроительном производстве не существует универсальных методов обработки в равной степени эффективных для изготовления различных деталей из разных материалов. Каждый метод имеет свою конкретную область применения, причем эти области нередко пересекаются, так что одна и та же деталь может быть изготовлена различными способами.

Усвоение материала данной дисциплины важно еще и потому, что именно машиностроение, точнее его уровень и динамизм обновления, является локомотивом развития реальной экономики в стране. Например, уровень информатизации, степень освоения информационных технологий – сфер, казалось бы, далеких от технологий машиностроения, на самом деле существенно от него зависит. Микросхемы, монтажные платы, ЧИПы, сборочные конвейеры и многое другое – все это изготовляется на или с помощью оборудования, произведенного на машиностроительных заводах.

Практически любое сложное изделие (или техническая система) – это плод совместной деятельности специалистов многих отраслей производства, и не только машиностроительного. Например, электрические цепи, пускатели, реле, электроприводы создаются электротехнической промышленностью, датчики измерений расстояний, приборы телеметрии – радиотехнической отраслью, контроллеры, системы управления CNC – электронной промышленностью. Важным компонентом современного оборудования является оснащение его программными продуктами. И этот перечень можно продолжить.

Дисциплина "Технологические процессы в машиностроении" ограничивается рассмотрением производственных процессов получения изделий, реализуемых только на машиностроительных предприятиях.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>