книги / Основы технологии машиностроения

В книге изложены основные положения технологии машиностроения, общие для всех, её отраслей, в том числе освещены вопросы технологии производства типо­ вых деталей и узлов машин и дана методика расчетов, связанных с проектированием комплексных технологи­ ческих Процессов, включающих выбор методов изготовле­

узлов и деталей, сформулированы основные требования, предъявляемые технологией производства к их кон­ структивному оформлению.

В книге отражен опыт отечественного и зарубежного машиностроения систематизированы и обобщены мате­ риалы, полученные в результате теоретических и экспе­ риментальных исследований автора и других научных работников

Книга предназначается в качестве учебника для сту­ дентов машиностроительных вузов.

Рецензенты: Кафедра „Технология машиностроения* Московского вечернего машиностроительного института; проф. А. С. Иванов

Редактор канд. техн. наук доц Косилова А. Г.

Редакция литературы по металлообработке и станкостроению

Зав. редакцией Р. Д . БЕЙЗ ЕЛЬМАН

П Р Е Д И С Л О В И Е

Многообразие отраслей машиностроения вызывает необходи­ мость издания многочисленных руководств по технологии произ­ водства изделий различных отраслей, например автомобилей и трак­ торов, сельскохозяйственных машин, металлорежущих станков, двигателей и т. д. Вместе с тем во всех этих руководствах 60—75% объема посвящается общим для всех отраслей вопросам технологии машиностроения и лишь 40—25% — вопросам отраслевой техноло­ гии. Естественно, что при составлении руководства по отраслевой технологии общие вопросы рассматриваются обычно лишь приме­ нительно к данной отрасли машиностроения, что ограничивает кругозор читателя, лишает его возможности критически рассма­ тривать установившуюся в данной отрасли технологию производства и использовать опыт других отраслей машиностроения. Эти обстоя­ тельства обусловливают целесообразность раздельного издания: а)* основ технологии машиностроения, содержащих основные поло­ жения этой науки и вооружающих технолога знаниями, позволяю­ щими ему решать возникающие перед ним задачи, руководствуясь не только своим производственным опытом, но и техническими рас­ четами, и б) сравнительно небольших по объему руководств, содер­ жащих систематизированные материалы по специализированной технологии производства определенных отраслей машиностроения.

Быстрый рост машиностроения в Советском Союзе требует ст тех­ нолога знаний, позволяющих ему ориентироваться в вопросах тех­ нологии производства любого нового объекта. Эти знания могут быть обеспечены только путем подготовки технологов-машинострои- телей широкого профиля, глубоко изучивших основы технологии машиностроения и умеющих приложить их применительно к задан­ ным производственным условиям.

Опыт перехода после Великой Отечественной войны предприятий оборонной промышленности на мирную продукцию с полной оче­ видностью подтверждает это положение.

Таким образом, в полной мере оправдывается издание учебника «Основы технологии машиностроения», содержащего основные поло­ жения этой науки и методику технологических расчетов, общих для различных отраслей машиностроения.

Учебник написан в соответствии с программой курса «Основы технологии машиностроения», читаемого в Московском высшем техническом училище им. Баумана. Во избежание дублирования

1*

4 Предисловие

Со смежными дисциплинами в учебнике не рассматриваются маши­ ностроительные материалы, оборудование, инструменты и приспо­ собления; изложение физической сущности методов обработки и дру­ гих вопросов, освещаемых в предшествующих или смежных курсах, также не дается. Эти вопросы затрагиваются в книге лишь в той степени, какая необходима для обоснования предлагаемого построе­ ния технологических процессов, расчетов точности, производитель­ ности и т. п.

Первые шесть глав учебника посвящены теоретическим основам технологии машиностроения и проектированию технологических процессов. В седьмой главе приведена технология производства типовых деталей и узлов машин, общих для различных отраслей машиностроения; назначение главы — выявить принципиальные решения и дать надлежащее направление мысли технолога при проектировании технологических процессов; эту главу не следует рассматривать как справочный материал, она имеет чисто методо­ логическое значение и ограничена поэтому сравнительно небольшой номенклатурой деталей и узлов машин.

В восьмой главе «Перспективы развития технологии машино­ строения» рассматриваются две группы вопросов. В первой из них, изложенной в параграфе «Пути повышения производительности труда», не ставится, разумеется, неосуществимая задача дать все­ объемлющую готовую рецептуру, а преследуется цель вскрыть лишь основные принципиальные пути решения этой проблемы. Остальной материал этой главы дает важнейшие принципиальные направления дальнейшего развития технологических методов и тех­ нологических процессов в свете новейших достижений машино­ строительного производства.

Автор стремился отразить в книге опыт отечественного и зарубеж­ ного машиностроения, систематизировать и обобщить результаты опубликованных научных работ, а также своих теоретических и экспериментальных исследований.

Этот труд является завершением всех предшествующих работ автора в рассматриваемой области; автор надеется, что изложенный в книге материал будет способствовать в той или иной степени даль­ нейшему развитию формирующейся науки — технологии машино­ строения.

ВВЕДЕНИЕ

Народнохозяйственное значение развития технологии машиностроения. Взаимо­ связь конструирования и технологии производства машин.

Задачи, направление и содержание курса технологии машиностроения. Предмет технологии машиностроения. Значение этой науки в подготовке специалистов для машиностроительной промышленности.

Машиностроительная промышленность снабжает своей продук­ цией все отрасли народного хозяйства, поэтому машиностроение является одним из основных его звеньев.

Технический прогресс и дальнейший рост всех отраслей народ­ ного хозяйства в значительной степени зависит от развития машино­ строительного производства, от роста технологической культуры машиностроения.

В самом деле, массовый выпуск машин, повышающий техни­ ческий уровень народного хозяйства, стал возможен только в связи с развитием высокопроизводительных методов производства, а воз­ можность дальнейшего повышения быстроходности машин была достигнута лишь в результате разработки новых технологических методов, обеспечивающих высокое качество поверхностей трения.

В общем смысле можно сказать, что технический прогресс харак­ теризуется неразрывной связью конструирования более совершен­

их конструктивных особенностей и предъявляемых к ним техни­ ческих требований применяют различные технологические методы производства; они будут различны даже для одной и той же машины и ее элементов в зависимости от заданной производственной про­ граммы, т. е. от количественного фактора.

Например, заготовка для хвостового конического зубчатого колеса, показанного на фиг. 1, может быть получена свободной ковкой или горячей штамповкой.

Обработка торцов валика под зацентровку может быть осуще­ ствлена подрезкой на токарном станке, фрезерованием на горизон­ тально-фрезерном станке, фрезерованием на барабанно-фрезерном станке. Зацентровка валика может быть выполнена на одностороннем либо на двустороннем центровальном станке; наконец, фрезерование торцов и зацентровка валика может быть произведена за один установ на фрезерно-центровальном станке.

6 Введение

Для обтачивания шеек валика могут быть выбраны: обычный токарный станок, многорезцовые токарные полуавтоматы для после­ довательной обработки обоих концов заготовки, многорезцовый токарный полуавтомат для обработки части заготовки с диском {под зубчатое колесо) и гидрокопировальный токарный полуавтомат для обработки хвостовой ее части; наконец, обработка этой заго­ товки может быть выполнена на вертикальном многошпиндельном токарном полуавтомате.

Шлифование посадочных шеек валика 50 и 65 мм может быть осуществлено на круглошлифовальном станке методом продольной

Фиг. 1. Хвостовое коническое зубчатое колесо.

подачи либо методом поперечной подачи; оно может быть выполнено также на бесцентрово-шлифовальном станке параллельным шлифо­ ванием шеек набором из двух шлифовальных кругов методом вре­ зания.

Указанные варианты далеко не исчерпывают всех возможных и в ряде случаев целесообразных технологических решений при выполнении заготовки и при последующей ее обработке.

Из приведенного примера видим, что даже в случае сравнительно несложной детали перед технологом-машиностроителем возникает ряд задач, которые он должен решать при построении технологи­ ческих процессов производства деталей машин. К таким задачам, в частности, относятся: выбор метода выполнения заготовки, выбор варианта механической обработки, оборудования и оснастки, опре­ деление размеров обрабатываемой заготовки и режимов обработки на всех стадиях производства от черной заготовки до готовой детали.

Сборка машин может осуществляться также различными спо­ собами: путем индивидуальной пригонки сопрягаемых деталей, путем их подбора, путем соединения без пригонки и подбора по прин­ ципу полной взаимозаменяемости и другими методами.

в ряде вариантов технологического процесса, каждый из которых требует определенного оборудования и оснащения, причем каждому

при изготовлении формы для отливки усложняет процесс формовки;

вариант б исключает необходимость применения стержня, что в зна­ чительной степени упрощает формовку.

На фиг. 3 показаны старая (а и б) и измененная (в) конструкции корпуса редуктора; в старой конструкции плоскость платика А расположена ниже охлаждающих ребер Б, в измененной конструк­ ции плоскость платика А поднята выше ребер Б.

На фиг. 4 показана обработка обоих конструктивных вариантов этой детали; в старой конструкции плоскость платика А прихо­ дится обрабатывать пальцевой торцовой фрезой, направляя ее по периметру платика (фиг. 4, а). Изменение конструкции корпуса позволяет вести обработку торцовой фрезой, диаметр которой пере­

8 Введение

На фиг. 5 показаны две конструкции привода шпинделя верти­ кально-фрезерного станка; конструкция а обусловливает сложную сборку; конструкция б обеспечивает более простую сборку, причем узел привода может быть собран и испытан отдельно и независимо от других элементов станка.

На фиг. 6 показаны две конструкции одного и того же соедине­ ния; затяжку гайки в конструкции а можно осуществить только ручным гаечным ключом, а в конструкции б — электрогайковертом, что механизирует процесс сборки и значительно повышает произ­

необходимыми для критической оценки конструкции с технологи­ ческой точки зрения; эти знания помогают конструктору создавать изделия, не вызывающие затруднений в процессе их производства.

Рассмотренные примеры в некоторой степени характеризуют широкий круг технологических вопросов, возникающих при кон­ струировании машин и построении процессов их производства.

Н& современном уровне развития технологической науки сосредо­ точить всю совокупность одинаково глубоких знаний во всех обла­ стях технологии производства машин в рамках одной специальности весьма затруднительно; поэтому в машиностроении имеют самостоя­ тельное значение такие специальности, как технология литейного производства, технология кузнечно-штамповочного производства, технология термической обработки, технология сварки и т. п.

Совокупность технологических знаний, относящихся к конечным этапам производства машин, а именно к механической обработке заготовок и сборке машин, излагается в технологии машиностроения. Такое наименование этого курса обусловлено тем, что именно сбор­ кой машин заканчивается процесс их производства; вместе с тем узловая сборка настолько тесно связана в современном машино­ строении с процессами обработки заготовок для .деталей машин, что их раздельное рассмотрение нельзя признать целесообразным. Например, после обработки поверхностей разъема корпуса и крышки редуктора производится дальнейшая обработка корпуса в собран­ ном виде; после предварительной обработки шатуна и его крышки производится их сборка и дальнейшая совместная обработка; огра­ ничиваясь этими примерами, укажем, что сборка с последующей механической обработкой, так называемая промежуточная узловая сборка, широко практикуется в машиностроении.

Современные направления в создании непрерывных производств с полной aiтоматизацией участков, цехов и заводов ставят задачи включения в потоки механической обработки и сборки разнородных технологических операций (литья, термообработки, нанесения защит­ ных покрытий, балансировки и т. п.). Это, в свою очередь, указывает

10 Введение

на комплексность предмета технологии машиностроения и тесную связь различных технологических областей.

Решая задачи, возникающие при механической обработке заго­ товок для деталей машин, необходимо учитывать свойства мате­ риалов, конфигурацию и размеры заготовки, качество ее поверх­ ностей, а также влияние термической обработки, если она преду­ смотрена, на последующую механическую обработку. Эти вопросы должны получить соответствующее отражение в курсе технологии машиностроения.

Нельзя также решать технологические задачи, возникающие в связи с производством машин, изолируясь от вопросов органи­ зации и экономики производства; эти вопросы должны быть отра­ жены в технологии машиностроения в степени, необходимой для всестороннего освещения технологических задач.

Общая компоновка машины и конструктивное оформление ее деталей оказывают столь существенное влияние на технологию производства, что вопросы увязки конструкции с технологией должны получить достаточно развитое отражение в курсе технологии машиностроения.

Технический прогресс в условиях социалистического хозяйства обязывает к изложению в этом курсе не только современного состоя­ ния, но также и перспектив дальнейшего развития технологии машиностроения.

Основной задачей этой научной дисциплины в социалистическом обществе является развитие знаний, обеспечивающих непрерывное совершенствование технологических методов производства и повы­ шение производительности труда в машиностроении.

В условиях социалистического производства направление тех­ нологии машиностроения определяется задачей получения нужных обществу машин высокого качества, изготовляемых при наименьшей себестоимости, при минимальных затратах материалов и при высо­ кой производительности труда, облегченного в максимально воз­ можной степени и безопасного.

Разработка таких технологических процессов связана с целе­ сообразным выбором, а иногда и созданием нового, более совер­ шенного технологического оборудования, средств механизации и автоматизации производства, с приведением технико-экономи­ ческих обоснований и выполнением проектно-технических работ.

Технология машиностроения включает следующие дисциплины: 1) основы технологии машиностроения; 2) основы конструирования приспособлений, применяемых в машиностроении; 3) технология производства машин; 4) основы проектирования машиностроительных цехов и заводов.

Курс «Основы технологии машиностроения» является базовым для остальных дисциплин указанной совокупности.

В нем излагаются теория построения и методы расчета техноло­ гических процессов машиностроительного производства. Этот курс