Стало известно, что новое поколение Nissan Qashqai может получить электрическую версию автомобиля. Инженеры автомобильной промышленности регулярно представляют новые технологии и устройства для обеспечения большей безопасности, комфорта или хотя бы для развлечения водителей. Рассказываем о разработках будущего, которые тестируются на дорогах сегодня.

Автомобили
с функцией автопилота

Последние 5 лет все ведущие мировые автопроизводители разрабатывают автономные автомобили. Ford концепт-кар, способный самостоятельно парковаться. Audi, BMW, Nissan, Honda, GM и Mercedes регулярно отчитываются о том, что их прототипы беспилотных авто проделывают в рамках тестирования тысячи миль. Volvo показала в Гетеборге свою модель, которая благодаря датчикам, GPS и другим технологиям практически исключает попадание в ДТП. Недавно и Toyota объявила о вступлении в ряды разработчиков «селф-драйвинг» авто, а Tesla Motors сделала , что покажет свой первый «беспилотник» через три года.

«Гуглмобиль»
в действии

Одним из лидеров отрасли считается Google. Система компании использует информацию, собранную сервисом Google Street View, видеокамеры, датчик LIDAR, установленный на крыше, радары в передней части авто и датчик, подключенный к одному из задних колёс.

демонстрация работы датчика lidar,
который используется в системе автомобилей google

Большинство компаний говорят, что для автолюбителей такие авто станут доступными к 2020 году. Что изменится с их появлением? Прежде всего, роботизированные машины будут спасать жизни. Компьютер, сменивший за рулём человека, сможет одновременно отслеживать все объекты на дороге и мгновенно реагировать на аварийные ситуации. Но готовы ли люди полностью доверить контроль машине?

Брайан Реймер

Эксперт по транспорту из Массачусетского технологического института

«Люди могут смириться и справиться с людьми, которые делают ошибки, но мы не умеем мириться с ошибками роботов, - сказал эксперт по транспорту Брайан Реймер из Массачусетского технологического института. - Сколько людей согласились бы попасть на самолёт без пилота, даже если известно, что половину времени пилоты сидят в кабине без дела, просто наблюдая за автоматикой?»

То, что водитель-компьютер безопаснее водителя-человека, должно быть доказано в тысячах инстанций, прежде чем законодатели дадут полную свободу транспорту на автопилоте. На данный момент подобные автомобили разрешено тестировать на дорогах общего пользования законодательством Японии и трёх штатов США (Калифорнии, Флориды и Невады) . Ожидается, что до конца года в этом списке окажется и Великобритания.

Кузовные панели, накапливающие энергию

Exxon Mobil прогнозирует, что к 2040 году половина всех новых автомобилей, которые сойдут с конвейера, будут гибридными. Однако у гибридных авто есть одна проблема: аккумуляторы, энергия которых используется для работы электродвигателя, очень громоздкие и тяжёлые, даже при учёте нынешнего развития литий-ионных батарей.

В Европе группа из девяти автопроизводителей в настоящее время испытывает кузовные панели, которые могут накапливать энергию и заряд быстрее, чем обычные батареи. Они изготавливаются из полимерного углеродного волокна и смолы, и они прочные, но гибкие. Благодаря разработке вес автомобилей может снизиться на 15 %.

Смарт-часы Nissan

2.1. Базирование корпусных деталей при механической обработке, структура технологического процесса при обработке корпусных деталей.

Служебное назначение и конструктивное исполнение

Корпусные детали в сборочных единицах являются базовыми или несущими элементами, предназначенными для монтажа на них других деталей и сборочных единиц. Таким образом, при конструировании и изготовлении корпусных деталей необходимо обеспечить требуемую точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также прочность, жесткость, виброустойчивость, сопротивление деформациям при изменении температуры, герметичность, удобство монтажа конструкции.

В конструктивном отношении корпусные детали можно разделить пять основных групп:

Рис. 2.1 Классификация корпусных деталей

а - коробчатого типа - неразъемные и разъемные; б - с гладкими внутренними цилиндрическими поверхностями; в - со сложной пространственной геометрической формой; г - с направляющими поверхностями; д - типа кронштейнов, угольников

Первая группа - корпусные детали коробчатой формы в виде параллелепипеда, габариты которого имеют одинаковый порядок. К этой группе относятся корпуса редукторов, коробки скоростей металлорежущих станков, шпиндельные бабки и пр., которые предназначены для установки подшипниковых узлов.

Вторая группа - корпусные детали с внутренними цилиндрическими поверхностями, протяженность которых превышает их диамтральные размеры. К этой группе относятся блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, корпуса пневмо- и гидроаппаратуры: цилиндров, золотников и пр. Здесь внутренние цилиндрические поверхности являются на­правляющими для перемещения поршня или плунжера.

Третья группа - корпусные детали сложной пространственной формы. К этой группе относятся корпуса паровых и газовых турбин, арматуры водо- и газопроводов: вентилей, тройников, коллекторов и пр. Конфигурация этих деталей формирует потоки жидкости или газа.

Четвертая группа - корпусные детали с направляющими поверхностями. К этой группе относятся столы, каретки, суппорты, ползуны и пр., которые в процессе работы совершают возвратно-поступательное или вращательные движения.

Пятая группа - корпусные детали типа кронштейнов, угольников, стоек и пр., которые выполняют функции дополнительных опор.

Элементами корпусных деталей являются плоские, фасонные, цилиндрические и другие поверхности, которые могут быть обрабатываемыми или необрабатываемыми. Плоские поверхности в основном обрабатываются и служат для присоединения по ним других деталей и узлов или самих корпусных деталей к другим изделиям. При механической обработке эти поверхности являются технологическими базами. Фасонные поверхности, как правило, не обрабатываются. Конфигурация этих поверхностей определена их служебным назначением.

Цилиндрические поверхности в виде отверстий делятся на основные и вспомогательные отверстия. Основные отверстия являются посадочными поверхностями для тел вращения: подшипников, осей и валов. Вспомогательные отверстия предназначены для монтажа болтов, маслоуказателей и пр. Они бывают гладкими и резьбовыми. Эти поверхности также могут быть базами при механической обработке.

Требования к точности

В зависимости от назначения и конструктивного исполнения к корпусным деталям предъявляют следующие требования к точности изготовления.

1 . Точность геометрической формы плоских поверхностей . В данном случае регламентируются отклонения от прямолинейности и плоскостности поверхности на определенной длине или в пределах ее габаритов.

2. Точность относительного расположения плоских поверхностей .

В данном случае регламентируются отклонения от параллельности, перпендикулярности и отклонение наклона.

3. Точность диаметральных размеров и геометрической формы отверстий . Точность основных отверстий, предназначенных, в основном, для посадки подшипников. Отклонения геометрической формы отверстий от цилиндричности, крутости и профиля продольного сечения: конусообразности, бочкообразности и седлообразности.

4. Точность расположения осей отверстий .

Отклонения от параллельности и перпендикулярности осей главных отверстий относительно плоских поверхностей. Отклоне­ния от параллельности и перпендикулярности оси одного отверстия относительно оси другого составляют.

Шероховатость плоских базирующих поверхностей составляет 0,63- 2,5 мкм, а шероховатость поверхностей главных отверстий 0,16 - 1,25 мкм, а для ответственных деталей - не более 0,08 мкм.

Приведенные требования к точности корпусных деталей являются усредненными. Точное их значение устанавливается отдельно в каждом конкретном случае.

Методы получения заготовок и материалы

Основными методами получения заготовок для корпусных деталей являются литьё и сварка. Литые заготовки получают литьем в песчано-глинистые формы, в кокиль, под давлением, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям.

Сварные заготовки для корпусных деталей применяют в мелкосерийном производстве, когда использование литья из-за высокой стоимости оснастки нецелесообразно. Кроме того, рекомендуется применять сварные конструкции для деталей, на которые действуют ударные нагрузки.

Базирование корпусных деталей при механической обработке

Основными принципами базирования являются принцип совмещения и принцип постоянства баз.

Первый принцип заключается в совмещении при механической обработке технологической базы с конструкторской и измерительной базами.

Суть второго принципа заключается в использовании одних и тех же баз на всех или большинстве операций технологического процесса. На первых операциях базирование осуществляется по необработанным (черным) поверхностям, которые называются черновыми базами. Поверхности обработанные на этих операциях используются затем как чистовые базы. Поверхности для чистовых баз необходимо выбирать так, чтобы соблюдались вышеуказанные принципы.

Базирование призматических деталей с отверстиями по обработанным поверхностям (чистовым базам) осуществляется двумя способами: по трем взаимно перпендикулярным поверхностям, но плоскости и двум отверстиям па этой плоскости (рис. 2.2, а; б).

Рис. 2.2 Схемы базирования корпусных деталей

а – по трем взаимно перпендикулярным плоскостям; б – по плоскости и двум вспомогательным отверстиям; в – по плоскости, основному и вспомогательному отверстию; г – установочные пальцы: ромбический и цилиндрический

В первом случае на первых операциях обрабатываются три взаимно перпендикулярные плоскости. Во втором случае обрабатываются плоскость и два отверстия на ней, причем эти отверстия обрабатываются более точно, чем остальные. В качестве установочных элементов для отверстий используются два пальца: цилиндрический и ромбический (срезанный) (рис. 2.2, г).

Для корпусных деталей с фланцами в качестве баз используют торец фланца, центральное основное, отверстие или выточку на торце и вспомогательное отверстие на фланце (рис. 2.2, в).

Если надо снимать равномерный припуск на сторону при обработке основных отверстий, то в качестве черновых баз для обработки плоскости и двух вспомогательных отверстий используют основные отверстия. В эти отверстия, еще необработанные, вставляют конические или самоцентрирующие оправки. Еще одной базой является боковая плоскость заготовки (рис. 2.3, а).

При обработке основных отверстий, чтобы выдержать одинаковое расстоя­ние от осей этих отверстий до внутренних стенок корпуса, базирование осуществляют по внутренним стенкам (рис. 2.3, б). Базированием по внутренним "поверхностям обеспечивается также заданная толщина стенки при обработке ее снаружи. Применение самоцентрирующих устройств исключает образование разностенности.

Если конфигурация детали не позволяет надежно её установить и закрепить, то обработку целесообразно вести в приспособлении-спутнике. При установке заготовки в спутнике используются черновые или искусственные базы, причем заготовка обрабатывается на различных операциях при постоянной установке в приспособлении, но положение приспособления на разных операциях меняется.

Структура технологического процесса при обработке корпусных деталей

Структура технологического процесса обработки корпусной детали зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы, метода получения технических требований к ней, оснащенности производствам методов его работы. В то же время структура технологического процесса обработки корпусных деталей, как и любых других, имеет общие закономерности. Эти закономерности относятся к определению последовательности обработки поверхностей в соответствии с намеченными технологическими базами, к определению необходимого числа переходов по обработке поверхностей, к выбору оборудования и пр. Независимо от вышеуказанных особенностей корпусной детали технологический процесс ее обработки включает следующие основные операции:

Черновая и чистовая обработка плоских поверхностей, плоскости и двух отверстий или других поверхностей, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз; - черновая и чистовая обработка других плоских поверхностей;

Черновая и чистовая обработка основных отверстий;

Обработка вспомогательных отверстий - гладких и резьбовых;

- отделочная обработка плоских поверхностей и основных отверстий;

Контроль точности обработанной детали.

Кроме того, между этапами черновой и чистовой обработки может быть предусмотрено естественное или искусственное старение для снятия внутрен­них напряжений.

Современные «цифровые» автомобили содержат десятки контроллеров , объединенных в специальную локальную сеть. В автомобиле множество функций управления можно условно разделить на две группы:

первая группа обеспечивает надёжное функционирование основных узлов автомобиля, например, электронное управление двигателем и обеспечение безопасности: АБС, подушки безопасности и другие.

ко второй группе относятся различные электронные системы управления, обеспечивающие сервис, комфорт и развлечения пассажиров.

Например, бюджетный авто Пежо-206 содержит 27 контроллеров фирмы NEC .

Современный автомобиль, как и любую компьютерную систему с точки зрения объекта управления, можно представить состоящим из множества аналоговых и цифровых датчиков, набора исполнительных устройств и механизмов. На рис . представлены основные узлы автомобиля, для управления которыми используются автомобильные компьютеры.

Рис. Основные узлы автомобиля, управляемые компьютерами

Например, модель BMV745 использует такой микропроцессор, какPentium4.

Рис. Разрядность встраиваемых микроконтроллеров

Примеры используемых ОС во встраиваемых контроллерах. Наиболее популярным выбором является готовая коммерческая операционная система. В обзоре коммерческих операционных систем в последние годы системаMSEmbedded имела самую большую долю рынка, как видно из рисунка.

Рис. Операционные системы встраиваемых микроконтроллеров

На следующем рис. показаны распространенные языки программирования для разработки встроенных систем и,как видно, семейство языков С используется в большинстве разработок. Как видно из диаграммы находит также использование язык ассемблера для некоторых разработок.

Рис. Языки программирования встроенных микроконтроллеров

Краткая история развития микропроцессорных систем

1970 – Intel4004 - первый 4-битный МП;

1972 – Intel8008 - 8-ми битный;

1973 – Intel 8080 K580 (СССР) - аналог I8080;

Intel8085 - помимоCPUбыли таймеры, контроллер прерываний и пр.;

1976 – Intel 8048 - первый контроллер;

1978 – Intel 8051 - MCS 51 (Micro Computer System)

Середина 90-х – семейства: Intel151 иIntel251 – 8 битные, но адресуемая память: 2 20 и 2 24 .

1976 – I8086/I8088 (PCXT - IBM), К1816 (СССР) –аналог I8086.

EC1840 –CCCP–PCXT

1995 – (embedded) – разработаны однокристальные МК архитектуры Х86: 16- и 32-битные.

Основные требования к контроллерам

Низкая стоимость;

Высокая надежность;

Высокая степень миниатюризации;

Малое энергопотребление;

Работоспособность в различных температурных диапазонах в зависимости от применения:

1. Коммерческие : 0 … + 70 0 С;

   Расширенные : -40 … +85 0 С;

   Военные : -55 … +155 0 С;

Достаточная производительность для выполнения наборов функций

Архитектурные признаки контроллеров

Гарвардская архитектура (раздельная память для хранения данных (RAM) – энергозависимая и программ (ПЗУ) – энергонезависимая, сейчас популярнаflash;

Интеграция в одном кристалле всех модулей, необходимых для управляющей ЭВМ;

По разрядности контроллеры бывают:

Четырехразрядные- самые простые и дешевые;

Восьмиразрядные – наиболее многочисленное семейство(оптимальное соотношение цены и возможностей) MCS51

Шестнадцатиразрядные iMCS96 ,i80186(88) и другие, более производительные и дорогие.

32-разрядные – это обычно модификации универсальных МП, например i386, 486 и другие

64-х битные (обработка видео)

8-разрядные МК имеют очень широкое применение в различных АСУТП по следующим причинам:

Основная область применения 8-разрядных МК – устройства интеллектуального управления промышленной автоматики и бытовой аппаратуры. В данных применениях не требуется высокоразрядной арифметической обработки, большой процент логических преобразований, не требуется высокого быстродействия в жестких условиях реального времени. Таким образом, 8-битовые МК имеют свою нишу и в настоящее время широко используются промышленные контроллеры, называемые ПЛК .

Много новых применений, где МП ранее не использовалась, но МК не так заметны широкому кругу потребителей продукции, как ПК, так как они с ним не сталкиваются напрямую

МК также характеризуются двумя видами архитектуры: закрытой и открытой, Закрытая архитектура характеризуется отсутствием линий магистралей данных и адреса на внешних выводах корпуса МК, т.е.внешнее наращивание памяти программ, данных и портов не предполагается.

Режимы работы периферийных модулей контроллера настраиваются программно посредством регистров специальных функций этих модулей (таймеры, КП, АЦП, адаптеры параллельные и последовательные и др.

Режимы работы периферийных модулей современных контроллеров, их конфигурация настраиваются программно посредством загрузки кодов настройки в специальные регистры управления (SFR – special function register ).

Повышение производительности МК в рамках требуемой необходимости ведется в таких направлениях как:

Развитие архитектуры ЦПУ МК, например RISC-архитектура

Повышение тактовой частоты

Специализация команд и периферийных модулей МК

Повышение надежности

Переход на на более низкие уровни напряжения и новые технологии и др.

Широко известными фирмами-производителями МК являются Motorola,Microchip,Philips,Atmel,Simensи,Intel, др. И что очень важно – все это является теперь доступным российским разработчикам систем, примером является присутствие в нашем ВУЗе некоторых из ведущих мировых фирм(Motorola,Philipsи др.) Естественно из-за этого есть и проблемы: что выбрать?

MCS 51 является популярным семейством и ряд фирм выпускают клоны:

Автомобилестроительная промышленность – одна из ключевых сфер мировой экономики. Ежегодные ассигнования на исследовательские изыскания и инновации в автомобилестроении превышают сотни миллиардов долларов. Количество рабочих мест в отрасли – свыше 14 млн, а суммарные активы составляют более 2 трлн долларов.

Несмотря на столь впечатляющие показатели, отрасль непрерывно испытывает затруднения и вынуждена оптимизироваться. Постоянные изменения и дополнения, касающиеся охраны окружающей среды, требуют апгрейда существующих моделей еще на стадии проектирования. Современный автомобиль должен основываться на принципиально новых разработках, отвечающих всем требованиям технического прогресса. Непрерывное развитие технологий во всех сферах жизни и компьютеризация многих процессов ориентируют производителей на создание высокоинтеллектуальных машин.

Среди задач, стоящих перед автомобилестроением сегодня, – соблюдение нормативов по защите окружающей среды. Российские и зарубежные производители ставят перед собой цель сократить выбросы и расход топлива вдвое. Для этого необходимо улучшить технические характеристики автомобилей в несколько раз по сравнению с прошлыми показателями: полумерами здесь не обойтись. Постепенное улучшение уже существующих моделей оказывается более трудо- и времязатратно и гораздо менее эффективно, нежели создание новых моделей с нуля.

Один из инновационных подходов в машиностроении – использование композитных и алюминиевых материалов при создании кузова, позволяющее поставщикам сокращать массу автомобиля на 25 %.

Популярность в автомобилестроении набирает разработка умных автомобилей. С каждым годом машины все больше похожи на персональные компьютеры на колесах. Речь идет не только о беспилотных вариантах автомобилей. Автопроизводители уверены, что идеальная современная машина обязана уметь все и быть максимально простой в управлении. Большинство инноваций применяется преимущественно для концепт-каров, но анализируя технологии, внедренные на этих устройствах, можно понять направление будущих разработок автомобилестроения.

Большой инновационный прорыв наблюдается в развитии геолокационных систем и методов компьютерного анализа: заметны явные улучшения автомобильных систем навигации и безопасности. Ведущие автопроизводители мира вкладывают огромные финансовые ресурсы в создание пользовательского интерфейса, с помощью которого водитель сможет управлять потоками информации, не отвлекаясь от вождения.

Эра программирования ведет к полной автономии транспортных средств, которая требует создания сложнейших кодов. Большой интерес вызывают вопросы безопасности в автомобилестроении. Протестированы и внедрены системы, которые отслеживают уровень стресса, а также степень усталости водителя. Предполагается, что с течением времени машина приобретет еще большие функциональные возможности, например, автоуправление, которое включится, если система почувствует угрозу безопасности водителя или движения.

Резюмируем: основные глобальные тенденции инновационных преобразований автомобилей заключаются в изменении конструкции машины, создании беспилотного и электрического транспорта, разработке мобильного сервиса, высокотехнологичном производстве.

Перечислим некоторые примеры инновационных изменений в автомобилестроении:

• Эволюция технологичности материалов;
• Модернизация двигателя;
• Безопасность;
• Соответствие нормам экологии;
• Повышение комфорта;
• Автоматизация процессов управления;
• Системы автопилотирования.

Что требуется для создания инновационных автомобилей с нуля

Симбиоз системы CAD (автоматизированное проектирование) и расчетов инженерного отдела

Интегрированное использование 2D- и 3D-технологий на этапе моделирования опытных образцов уменьшает сроки разработки. Объединение моделей и виртуализации помогает выявить характеристики будущих прототипов на начальном этапе автомобилестроения, сократить стоимость и сроки работ.

Моделирование

Интеграция систем регулирования программных приложений позволяет:

1. Снизить сложность,
2. Уменьшить финансовые потери,
3. Повысить эффективность установленного в автомобиле программного обеспечения.

Систематизация на всех этапах позволяет контролировать ход разработки от создания проекта до конца эксплуатационного процесса, осуществляет полный мониторинг недочетов.

Интеграция технологических процессов

Глобальные проекты требуют особого внимания, когда возникает необходимость внесения некоторых корректив и структурных изменений в инновационный проект. К примеру, на этапе конвейерной сборки при установке зеркал заднего вида предлагается множество вариантов деталей.

Они могут иметь разную комплектацию:

• С электрическим приводом,
• Ручным управлением,
• Электроподогревом,
• Обзором слепых зон и т. п.

Пошаговое исполнение автосборки для каждого варианта будет разным. Совмещение процессов разработки и регулирования обеспечивает контроль над производством и доступ к функционалу из единого меню. Это уменьшает сроки готовности изделия и дает гарантию корректности разработанной технологии в автомобилестроении. Интегрированное использование данных процессов позволит дать оценку технологичности узлов и агрегатов, а также выявить ошибки или погрешности на ранней стадии (брак или несоответствие деталей кузова). Благодаря этой опции возможно внесение изменений на этапе сборки автомобилей, что существенно упрощает производство.

Российский и зарубежный опыт инноваций

Ведущим инновационным трендом как в Российской Федерации, так и за рубежом является производство беспилотных моделей автотранспортных средств. Такие модели уже осуществляли тестовые поездки, а также грузопассажирские перевозки.

У компании Uber в сотрудничестве с Otto давно существуют варианты воплощения подобных перевозок. Плодотворное сотрудничество двух фирм вылилось в появление беспилотной модели грузовика и осуществление самоуправляемой грузопассажирской перевозки.

В некоторых городах Европы и в Гонконге запущена линия беспилотных автобусов. У них относительно маленькая скорость передвижения – 20 км/ч (в целях безопасности), которая компенсируется абсолютной безопасностью для природной среды.

Отечественные разработки связаны с российским брендом КамАЗ и компанией Volgabus, которые представили проекты российских грузовых беспилотников и автобусов. Камазовский проект может войти в серию в 2022 году и будет осуществлять грузоперевозки без водителей. Модель нового беспилотного автобуса от Volgabus должна в режиме онлайн анализировать дорожную ситуацию, проводить интеллектуальный процесс управления посредством специального программного обеспечения. Еще одно изобретение от указанной фирмы – автомобильная платформа беспилотного типа управления MatrЁshka, которая будет выпускаться в нескольких модификациях: открытое шасси, микроавтобусы, грузовики. По некоторым данным, прототипы успешно тестируются в инновационном центре «Сколково » и скоро начнут курсировать в московских парках и Сочи.

Несмотря на успехи зарубежных и отечественных производителей в автомобилестроении, эпоха беспилотных транспортных средств еще не наступила. Проблемы с безопасностью и надежностью пока не решены на 100 %, а свежие примеры неудачных опытов (вплоть до летальных исходов) замедляют процесс внедрения новых технологий в РФ и в мире.

Последний случай с электромобилем Tesla (амбициозный проект Илона Маска) – яркое тому подтверждение. Model S, находящаяся под управлением системы автопилотирования, попала под фуру на трассе, в результате чего водитель погиб. По результатам расследования было установлено, что ни водитель, ни автопилот не заметили приближающуюся машину. Этот инцидент стал первым случаем ДТП со смертельным исходом, когда автомобиль управлялся компьютером. Компания признала недоработки в системе автопилота, хотя подчеркнула, что будущее – за этой инновационной системой управления транспортным средством.

Современное автомобилестроение достигло небывалого уровня. Новейшие разработки поражают смелостью фантазии и мастерством воплощения, кажутся фантастическими. В скором времени станет известно, какие инновации обогатят автомобилестроение будущего.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет

имени С. Торайгырова

Факультет металлургии, машиностроения и транспорта

Кафедра транспортная техника

Конспект лекций

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВА И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

Павлодар

УДК 629.113

ББК 39.33

Г 24

Рекомендовано Ученым советом ПГУ имени С. Торайгырова

Рецензент: профессор кафедры «Двигатели и организация дорожного движения», кандидат технических наук Василевский В.П.

Составитель: Гордиенко А.Н.

Г 24 Основы технологии производства и ремонта автомобилей:

Конспект лекций /сост. А.Н. Гордиенко. - Павлодар, 2006. - 143 с.

Конспект лекций по дисциплине «Основы технологии производства и ремонте автомобилей» состоит из двух разделов. В первом разделе приводятся основные понятия и определения производственного и технологического процессов, точности механической обработки, качества поверхности, методы получения заготовок и их характеристики, рассматриваются производственная технологичность изделий и порядок разработки технологического процесса.

Второй раздел посвящен капитальному ремонту автомобилей. В этом разделе рассматриваются особенности производственного и технологического процессов капитального ремонта автомобилей, способы восстановления деталей, методы испытаний и контроля качества отремонтированных узлов и автомобиля в сборе.

Конспект лекций составлен в соответствии с программой дисциплины и предназначен для студентов специальностей «280540 - Автомобили и автомобильное хозяйство» и «050713 - Транспорт, транспортная техника и технологии».

УДК 629.113

ББК 34.5

© Гордиенко А.Н., 2006

© Павлодарский государственный университет имени С.Торайгырова, 2006г.

Введение

1. Основы технологии автомобилестроения

1.1 Основные понятия и определения

1.1.1 Автомобилестроение как отрасль массового машиностроения

1.1.2 Этапы развития автомобилестроения

1.1.3 Краткий исторический очерк развития науки о технологии машиностроения

1.1.4 Основные понятия и определения изделия, производственного и технологического процессов, элементов операции

1.1.5 Задачи, решаемые при разработке технологического процесса

1.1.6 Виды машиностроительных производств

1.2 Основы точности механической обработки

1.2.1 Понятие точности обработки. Понятие о случайных и систематических погрешностях. Определение суммарной ошибки

1.2.2 Различные виды установочных поверхностей деталей и правило шести точек. Базы конструкторские, сборочные, технологические. Погрешности базирования

1.2.3 Статистические методы регулирования качества технологического процесса

1.3 Контроль точности и качества изделий машиностроительного производства

1.3.1 Понятие о входном, текущем и выходном контроле точности заготовок и деталей. Статистические методы контроля

1.3.2 Основные понятия и определения качества поверхности деталей машин

1.3.3 Упрочнение поверхностного слоя

1.3.4 Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства детали

1.3.5 Формирование поверхностного слоя методами технологического воздействия

1.4.4 Получение заготовок другими способами

1.4.5 Понятие о припуске на обработку. Методы определения операционных и общих припусков на обработку заготовок. Определение операционных размеров и допусков

1.5 Экономичность механической обработки

1.5.1 Краткая характеристика различных типов станков. Методы агрегатирования станков

1.5.2 Основные критерии оптимизации выбора станка

1.5.3 Определение оптимальных режимов резания

1.5.4 Анализ экономичности применения различных типов режущего, измерительного инструментов. Экономический анализ технологических процессов

1.6 Технологичность изделия

1.6.1 Классификация и определение показателей технологичности конструкции изделия. Методические основы оценки технологичности конструкции изделий

1.6.2 Технологичность конструкции исходя из условий сборки

1.6.3 Технологичность конструкции исходя из условий обработки резанием

1.6.4 Технологичность литых заготовок

1.6.5 Технологичность деталей из пластмасс

1.7 Проектирование технологических процессов механической обработки

1.7.1 Проектирование технологических процессов обработки деталей машин

1.7.2 Типизация технологических процессов. Особенности проектирования техпроцессов при поточно автоматизированном производстве

1.7.3 Особенности проектирования технологических процессов обработки деталей на станках с программным управлением

1.8 Основы проектирования приспособлений

1.8.1 Назначение и классификация приспособлений. Основные элементы приспособлений

1.8.2 Универсально - сборные приспособления

1.8.3 Методика проектирования и основы расчета приспособлений

1.9 Технологические процессы обработки типовых деталей

1.9.1 Корпусные детали

1.9.2 Круглые стержни и диски

1.9.3 Некруглые стержни

2. Основы ремонта автомобилей

2.1 Система ремонта автомобилей

2.1.1 Краткая характеристика процессов старения автомобиля; понятие о предельном состоянии автомобиля и его агрегатов

2.1.2 Процессы восстановления деталей автомобилей, их основные характеристики и функции

2.1.3 Производственный и технологический процессы ремонта автомобилей

2.1.4 Особенности технологии ремонта автомобилей

2.1.5 Законы распределения сроков службы автомобилей; методика расчета числа ремонтов

2.1.6 Система ремонта автомобилей и их составных частей

2.2 Основы технологии разборочно-моечных процессов при ремонте автомобилей

2.2.1 Разборочно-моечные процессы и их роль в обеспечении качества и экономической эффективности ремонта автомобилей

2.2.2 Технологический процесс разборки автомобилей и их агрегатов

2.2.3 Организация процесса разборки. Средства механизации

разборочных работ

2.2.4 Виды и характер загрязнений

2.2.5 Классификация моечно-очистительных операций на различных этапах выполнения разборочных работ

2.2.6 Сущность процесса обезжиривания деталей

2.2.7 Способы очистки деталей от нагара, накипи, коррозии и других загрязнений

2.3 Методы оценки технического состояния деталей при ремонте автомобилей

2.3.1 Классификация дефектов деталей

2.3.2 Технические условия на контроль и сортировку деталей

2.3.3 Понятие о предельном и допустимом износе

2.3.4 Контроль размеров рабочих поверхностей деталей и погрешностей их формы

2.3.5 Методы обнаружения скрытых дефектов и современные способы дефектации

2.3.6 Определение коэффициентов готовности и восстановления деталей

2.4 Краткая характеристика основных технологических методов, применяемых при ремонте автомобилей

2.4.1 Восстановление деталей - один из основных источников экономической эффективности ремонта автомобилей

2.4.2 Классификация технологических методов, применяемых при восстановлении деталей

2.4.3 Методы восстановления размеров изношенных поверхностей деталей

2.5 Основы технологии сборочных процессов при ремонте автомобилей

2.5.1 Понятие о конструктивно-сборочных элементах автомобиля

2.5.2 Структура технологического процесса сборки; стадии сборочного процесса

2.5.3 Организационные формы сборки

2.5.4 Понятие о точности сборки; классификация методов обеспечения требуемой точности сборки

2.5.5 Расчет предельных размеров замыкающих звеньев сборочных единиц в зависимости от применяемого метода

2.5.6 Краткая характеристика технологических методов сборки сопряжений

2.5.7 Балансировка деталей и узлов

2.5.8 Методика проектирования технологических процессов сборки

2.5.9 Механизация и автоматизация процессов сборки

2.5.10 Контроль при сборке и испытание агрегатов и автомобилей

2.5.11 Технологическая документация; типизация технологических процессов

2.6 Ремонтопригодность автомобиля

2.6.1 Понятия и терминология по ремонтопригодности

2.6.2 Ремонтопригодность - важнейшее свойство автомобиля; ее значение для авторемонтного производства

2.6.3 Факторы, определяющие ремонтопригодность

2.6.4 Показатели ремонтной технологичности

2.6.5 Методы оценки ремонтопригодности

2.6.6 Управление ремонтопригодностью на этапе проектирования автомобилей

Литература

Введение

Эффективная эксплуатация автомобильного транспорта обеспечивается высоким качеством технического обслуживания и ремонта. Успешное решение этой задачи зависит от квалификации специалистов, подготовка которых ведется по специальностям «280540 - Автомобили и автомобильное хозяйство» и «050713 - Транспорт, транспортная техника и технологии».

Основная задача преподавания дисциплины «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» - дать будущим специалистам знания, позволяющие с технико-экономической целесообразностью применять прогрессивные методы ремонта автомобилей, повышения их качества и надежности, обеспечивающих доведение ресурса отремонтированных машин до уровня близкого к ресурсу новых.

Для глубокого понимания и усвоения вопросов технологии ремонта автомобилей необходимо изучить основные положения механической обработки восстанавливаемых деталей и сборки автомобилей, которые базируются на технологии автостроения, основы которой приведены в первом разделе конспекта лекций.

Второй раздел «Основы ремонта автомобилей» является основным по назначению и содержанию дисциплины. В этом разделе излагаются методы обнаружения скрытых дефектов деталей, технологии их восстановления, контроля при комплектации, методы сборки и испытания узлов и автомобиля в целом.

Целью написания конспекта лекций является изложение курса в объеме программы дисциплины наиболее кратко и обеспечение студентов учебным пособием, позволяющим им выполнять самостоятельную работу в соответствии с программой дисциплины «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» для студентов.

1 . Основы технологии автомобилестроения

1.1 Основные понятия и определения

1.1.1 Автомобиле строение как отрасль массового машиностро е ния

Автомобилестроение относится к массовому производству - наиболее эффективному. Производственный процесс автозавода охватывает все этапы производства автомобилей: изготовление заготовок деталей, все виды их механической, тепловой, гальванической и других обработок, сборку узлов, агрегатов и машины, испытание и окраску, технический контроль на всех стадиях производства, транспортировку материалов, заготовок, деталей, узлов и агрегатов на хранение на складах.

Производственный процесс автозавода осуществляется в различных цехах, которые по своему назначению делятся на заготовительные, обрабатывающие и вспомогательные. Заготовительные - литейные, кузнечные, прессовые. Обрабатывающие - механические, термические, сварочные, окрасочные. Заготовительные и обрабатывающие цехи относятся к основным цехам. К основным цехам относятся также модельный, ремонтно-механический, инструментальный и т. п. Цехи, занятые обслуживанием основных цехов, являются вспомогательными: электроцех, цех безрельсового транспорта.

1.1.2 Этапы развития автомобилестроения

Первый этап - до Великой отечественной войны. Строительство

автомобильных заводов с технической помощью иностранных фирм и постановка на производство автомобилей зарубежных марок: АМО (ЗИЛ) - форд, ГАЗ-АА - форд. Первый легковой автомобиль ЗИС-101 в качестве аналога был использован американский Бьюик (1934г.).

Завод имени Коммунистического интернационала молодежи (Москвич) выпускал легковые автомобили КИМ-10 на базе английского «Форда Префект». В 1944 году были получены чертежи, оборудование и оснастка для изготовления автомобиля «Опель».

Второй этап - после окончания войны и до распада СССР (1991) Строятся новые заводы: Минский, Кременчугский, Кутаисский, Уральский, Камский, Волжский, Львовский, Ликинский.

Разрабатываются отечественные конструкции и осваивается производство новых машин: ЗИЛ-130, ГАЗ-53, КрАЗ-257, КамАЗ-5320, Урал-4320, МАЗ-5335, Москвич-2140, УАЗ-469 (Ульяновский завод), ЛАЗ-4202, микроавтобус РАФ (Рижский завод), автобус КАВЗ (Курганский завод) и другие.

Третий этап - после распада СССР.

Заводы распределились по разным странам - бывшим республикам СССР. Нарушились производственные связи. Многие заводы прекратили производство автомобилей или резко сократили объемы. Крупнейшие заводы ЗИЛ, ГАЗ освоили малотоннажные грузовики ГАЗель, Бычок и их модификации. На заводах начали разрабатывать и осваивать типоразмерный ряд автомобилей разных назначений и разной грузоподъемности.

В Усть-Каменогорске освоено производство автомобилей «Нива» Волжского автозавода.

1.1.3 Краткий исторический очерк развития науки о техн о логии машиностроения

В первый период развития автомобилестроения производство автомобилей носило мелкосерийный характер, технологические процессы выполнялись рабочими высокой квалификации, трудоемкость изготовления автомобилей была высокой.

Оборудование, технология и организация производства на автомобильных заводах были для того времени передовыми в отечественном машиностроении. В заготовительных цехах использовались машинная формовка и конвейерная заливка опок, паровоздушные молоты, горизонтально-ковочные машины и другое оборудование. В механосборочных цехах применялись поточные линии, специальные и агрегатные станки, оснащенные высокопроизводительными приспособлениями и специальным режущим инструментом. Общая и узловая сборка производилась поточным методом на конвейерах.

В годы второй пятилетки развитие технологии автостроения характеризуется дальнейшим освоением принципов поточно-автоматизированного производства и увеличением выпуска автомобилей.

Научные основы технологии автостроения включают выбор метода получения заготовок и базирование их при обработке резанием с обеспечением высокой точности и качества, методику определения эффективности разработанного технологического процесса, методы расчета высокопроизводительных приспособлений, повышающих эффективность процесса и облегчающих труд станочника.

Решение проблемы повышения эффективности производственных процессов потребовало внедрения новых автоматических систем и комплексов, более рационального использования исходных материалов, приспособлений и инструментов, что является основным направлением работы ученых научно-исследовательских организаций и учебных заведений.

1.1.4 Основные понятия и определения изделия, произво д ственного и технологических процессов, элементов операции

Изделие характеризуется большим разнообразием свойств: конструктивных, технологических и эксплуатационных.

Для оценки качества изделий машиностроения используют восемь видов показателей качества: показатели назначения, надежности, уровня стандартизации и унификации, технологичности, эстетические, эргономические, патентно-правовые и экономические.

Совокупность показателей можно разделить на две категории:

Показатели технического характера, отражающие степень пригодности изделия к использованию его по прямому назначению (надежность, эргономика и т.д.);

Показатели экономического характера, показывающие непосредственно или косвенно уровень материальных, трудовых и финансовых затрат на достижение и реализацию показателей первой категории, во всех возможных сферах проявления (создания, производства и эксплуатации) качества изделия; показатели второй категории включают в основном показатели технологичности.

Как объект проектирования изделие проходит ряд стадий по ГОСТ 2.103-68.

Как объект производства изделие рассматривается с позиций технологической подготовки производства, методов получения заготовок, обработки, сборки, испытания и контроля.

Как объект эксплуатации изделие анализируется по соответствию эксплуатационных параметров техническому заданию; удобству и сокращению трудоемкости подготовки изделия к функционированию и контролю его работоспособности, удобству и сокращению трудоемкости профилактических и ремонтных работ, требуемых для повышения срока службы и восстановления работоспособности изделия, по сохранению технических параметров изделия в период длительного хранения.

Изделие состоит из деталей и узлов. Детали и узлы могут соединяться в группы. Различают изделия основного производства и изделия вспомогательного производства.

Деталь - элементарная часть машины, изготовленная без применения сборочных приспособлений.

Узел (сборочная единица) - разъемное или неразъемное соединение деталей.

Группа - соединение узлов и деталей, являющихся одной из основных составных частей машин, а также совокупность узлов и деталей, объединенных общностью выполняемых функций.

Под изделиями понимаются машины, узлы машин, детали, приборы, электроаппараты, их узлы и детали.

Производственным процессом называется совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Технологический процесс (ГОСТ 3.1109-82) - часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Рабочее место - участок производственной площади, оборудованный применительно к выполняемой операции или выполняемой работе.

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 для выполнения определенной части операции.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и чистоты поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода, например, установка заготовки, смена инструмента.

Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Технологический процесс может быть выполнен в виде типового, маршрутного и операционного.

Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.

Маршрутный технологический процесс выполняется по документации, в которой содержание операции излагается без указания переходов и режимов обработки.

Операционный технологический процесс выполняется по документации, в которой содержание операции излагается с указанием переходов и режимов обработки.

1.1.5 Задачи, решаемые при разработке технологич е ского процесса

Основной задачей разработки технологических процессов является обеспечение при заданной программе выпуска деталей высокого качества при минимальной себестоимости. При этом производится:

Выбор способа изготовления и заготовки;

Выбор оборудования с учетом имеющегося на предприятии;

Разработка операций обработки;

Разработка приспособлений для обработки и контроля;

Выбор режущего инструмента.

Технологический процесс оформляется в соответствии с Единой системой технологической документации (ЕСТД) - ГОСТ 3.1102-81.

1.1.6 Виды машиностроительных производств

В машиностроении различают три типа производств: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется изготовлением небольших количеств изделий разнообразных по конструкции, применением универсального оборудования, высокой квалификацией рабочих и более высокой себестоимостью продукции по сравнению с другими типами производства. К единичному производству на автозаводах относятся изготовление опытных образцов автомобилей в экспериментальном цехе, в тяжелом машиностроении - производство крупных гидротурбин, прокатных станов и т.п.

В серийном производстве изготовление деталей осуществляется партиями, изделий сериями, повторяющимися через определенные промежутки времени. После изготовления данной партии деталей производится переналадка станков на выполнение операций той же или другой партии. Серийное производство характеризуется применением как универсального, так и специального оборудования и приспособлений, расстановкой оборудования как по типам станков, так и по технологическому процессу.

В зависимости от величины партии заготовок или изделий в серии различают мелкосерийное, средне- и крупносерийное производства. К серийному производству относятся станкостроение, производство стационарных двигателей внутреннего сгорания, компрессоров.

Массовым производством называется производство, при котором изготовление однотипных деталей и изделий ведется непрерывно и в большом количестве в течении длительного времени (несколько лет). Массовое производство характеризуется специализацией рабочих на выполнение отдельных операций, применением высокопроизводительного оборудования, специальных приспособлений и инструмента, расположением оборудования в последовательности, соответствующей выполнению операции, т.е. по потоку, высокой степенью механизации и автоматизации технологических процессов. В технико-экономическом отношении массовое производство является наиболее эффективным. К массовому производству относятся автомобилестроение и тракторостроение.

Приведенное деление машиностроительного производства по типам является в известной мере условным. Провести резкую грань между массовым и крупносерийным производствами или между единичным и мелкосерийным затруднительно, поскольку принцип поточно-массового производства в той или иной мере осуществляется в крупносерийном и даже в среднесерийном производстве, а характерные особенности единичного производства свойственны мелкосерийному производству.

Унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства, сокращению номенклатуры изделий и увеличению объемов их выпуска, а это позволяет шире применять поточные методы и автоматизацию производства.

1.2 Основы точности механической обработки

1.2.1 Понятие точности обработки. Понятие о случайных и систематических погрешностях. Определение суммарной ошибки

Под точностью изготовления детали понимается степень соответствия ее параметров параметрам, заданным конструктором в рабочем чертеже детали.

Соответствие деталей - реальной и заданной конструктором - определяется следующими параметрами:

Точностью формы детали или ее рабочих поверхностей, характеризуемой обычно овальностью, конусностью, прямолинейностью и другими;

Точностью размеров деталей, определяемой отклонением размеров от номинальных;

Точностью взаимного расположения поверхностей, задаваемой параллельностью, перпендикулярностью, концентричностью;

Качеством поверхности, определяемым шероховатостью и физико-механическими свойствами (материалом, термообработкой, поверхностной твердостью и другими).

Точность обработки может быть обеспечена двумя методами:

Установкой инструмента на размер способом пробных проходов и промеров и автоматическим получением размеров;

Наладкой станка (установка инструмента в определенное положение относительно станка один раз при его наладке на операцию) и автоматическим получением размеров.

Точность обработки в процессе выполнения операции достигается автоматически контролем и подналадкой инструмента или станка при выходе деталей из поля допуска.

Точность находится в обратной зависимости от производительности труда и стоимости обработки. Стоимость обработки резко возрастает при высоких точностях (рисунок 1.2.1, участок А), а при низких - медленно (участок В).

Экономическая точность обработки обуславливается отклонениями от номинальных размеров обрабатываемой поверхности, полученных в нормальных условиях при использовании исправного оборудования, стандартного инструмента, средней квалификации рабочего и при затратах времени и средств, не превышающих эти затраты при других сопоставимых способах обработки. Она зависит также от материала детали и припуска на обработку.

Рисунок 1.2.1 - Зависимость стоимости обработки от точности

Отклонения параметров реальной детали от заданных параметров называются погрешностью.

Причины возникновения погрешностей при обработке:

Неточность изготовления и износ станка и приспособлений;

Неточность изготовления и износ режущего инструмента;

Упругие деформации системы СПИД;

Температурные деформации системы СПИД;

Деформации деталей под влиянием внутренних напряжений;

Неточность настройки станка на размер;

Неточность установки, базирования и измерения.

Жесткостью системы СПИД называется отношение составляющей силы резания, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению лезвия инструмента, измеренному в направлении действия этой силы (Н/мкм).

Величина обратная жесткости называется податливостью системы (мкм/Н)

Деформация системы (мкм)

Температурные деформации.

Теплота, образующаяся в зоне резания распределяется между стружкой, обрабатываемой заготовкой, инструментом и частично рассеивается в окружающую среду. Например, при токарной обработке в стружку отходит 50-90% теплоты, в резец 10-40%, в заготовку 3-9%, в окружающую среду 1%.

Из-за нагрева резца в процессе обработки удлинение его достигает 30-50 мкм.

Деформация от внутреннего напряжения.

Внутренние напряжения возникают при изготовлении заготовок и в процессе их механической обработки. В литых заготовках, штамповках и поковках возникновение внутренних напряжений происходит из-за неравномерного охлаждения, а при термической обработке деталей - по причине неравномерного нагрева и охлаждения и структурных превращений. Для полного или частичного снятия внутренних напряжений в литых заготовках их подвергают естественному или искусственному старению. Естественное старение происходит при длительной выдержке заготовки на воздухе. Искусственное старение осуществляется путем медленного нагрева заготовок до 500…600, выдержки при этой температуре в течение 1-6 часов и последующего медленного охлаждения.

Для снятия внутренних напряжений в штамповках и поковках их подвергают нормализации.

Неточность настройки станка на заданный размер связана с тем, что при установке режущего инструмента на размер с помощью измерительных средств или по готовой детали возникают погрешности, влияющие на точность обработки. На точность обработки оказывает влияние большое число разнообразных причин, вызывающих систематические и случайные погрешности.

Суммирование погрешностей производится по следующим основным правилам:

Систематические погрешности суммируются с учетом их знака, т.е. алгебраически;

Суммирование систематических и случайных погрешностей производится арифметически, поскольку знак случайной погрешности заранее неизвестен (наиболее неблагоприятный результат);

случайные погрешности суммируются по формуле:

где - коэффициенты, зависящие от вида кривой

распределения составляющих погрешностей.

Если погрешности подчиняются одному закону распределения, то

Тогда. (1.6)

1.2.2 Различные виды установочных поверхностей д е талей и правило шести точек. Б азы конструкторские, сборочные, технологические. Погрешности базиров а ния

Обрабатываемая деталь, как и всякое тело, имеет шесть степеней свободы, три возможных перемещения вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат и три возможных вращения относительно их. Для правильной ориентации заготовки в приспособлении или механизме необходимо и достаточно шести опорных жестких точек, расположенных определенным образом на поверхности данной детали (правило шести точек).

Рисунок 1.2.2 - Положение детали в системе координат

Для лишения шести степеней свободы заготовки требуется шесть неподвижных опорных точек, расположенных в трех перпендикулярных плоскостях. Точность базирования заготовки зависит от выбранной схемы базирования, т.е. схемы расположения опорных точек на базах заготовки. Опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек. В этом случае число проекций заготовки на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о размещении опорных точек.

Базой называется совокупность поверхностей, линий или точек детали (заготовки), по отношению к которым ориентируют другие поверхности детали при обработке или измерении, или по отношению к которым ориентируют другие детали узла, агрегата при сборке.

Конструкторским базами называют поверхности, линии или точки, относительно которых на рабочем чертеже детали конструктор задает взаимное положение других поверхностей, линий или точек.

Сборочными базами называют поверхности детали, определяющие ее положение относительно другой детали в собранном изделии.

Установочными базами называют поверхности детали, с помощью которых ее ориентируют при установке в приспособлении или непосредственно на станке.

Измерительными базами называют поверхности, линии или точки, относительно которых производят отсчет размеров при обработке детали.

Установочные и измерительные базы используются в технологическом процессе обработки детали и называются технологическими базами.

Основными установочными базами называют поверхности, используемые для установки детали при обработке, которыми детали ориентируются в собранном узле или агрегате относительно других деталей.

Вспомогательными установочными базами называют поверхности, которые для работы детали в изделии не нужны, но специально обрабатываются для установки детали при обработке.

По месту расположения в технологическом процессе установочные базы делятся на черновые (первичные), промежуточные и чистовые (окончательные).

При выборе чистовых баз следует по возможности руководствоваться принципом совмещения баз. При совмещении установочной базы с конструкторской базой погрешность базирования равна нулю.

Принцип единства баз - данную поверхность и поверхность, являющуюся по отношению к ней конструкторской базой, обрабатывают, пользуясь одной и той же базой (установочной).

Принцип постоянства установочной базы состоит в том, что на всех технологических операциях обработки используют одну и ту же (постоянную) установочную базу.

Рисунок 1.2.3 - Совмещение баз

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на размер инструмента. Погрешность базирования имеет место при несовмещении измерительной и установочной баз заготовки. В этом случае положение измерительных баз отдельных заготовок в партии будет различным относительно обрабатываемой поверхности.

Как погрешность положения, погрешность базирования влияет на точность выполнения размеров (кроме диаметральных и связывающих единовременно обрабатываемые поверхности одним инструментом или одной инструментальной наладкой), на точность взаимного положения поверхностей и не влияет на точность их форм.

Погрешность установки заготовки:

где - неточность базирования заготовки;

Неточность формы базирующих поверхностей и зазоров меж-

ду ними и опорными элементами приспособлений;

Погрешность закрепления заготовки;

Погрешность положения установочных элементов приспособления на станке.

1.2.3 Статистические методы регулирования качества те х нологического процесса

Статистические методы исследования позволяют оценивать точность обработки по кривым распределения действительных размеров деталей, входящих в партию. При этом различают три вида погрешностей обработки:

Систематические постоянно действующие;

Систематические закономерно изменяющиеся;

Случайные.

Систематические постоянные погрешности легко обнаруживаются и устраняются подналадкой станка.

Погрешность называется систематической закономерно изменяющейся, если в процессе обработки наблюдается закономерность в изменении погрешности детали, например под влиянием износа лезвия режущего инструмента.

Случайные погрешности возникают под действием многих причин, не связанных между собой какой-либо зависимостью, поэтому заранее нельзя установить закономерность изменения и величину погрешности. Случайные погрешности вызывают рассеивание размеров в партии деталей, обрабатываемых в одинаковых условиях. Размах (поле) рассеивания и характер распределения размеров деталей определяют по кривым распределения. Для построения кривых распределения производят измерение размеров всех деталей, обрабатываемых в данной партии, и разбивают их на интервалы. Затем определяют количество деталей в каждом интервале (частость) и строят гистограмму. Соединив средние значения величин интервалов прямыми линиями, получаем эмпирическую (практическую) кривую распределения.

Рисунок 1.2.4 - Построение кривой распределения размеров

При автоматическом получении размеров деталей, обрабатываемых на предварительно настроенных станках, распределение размеров подчиняется закону Гаусса - закону нормального распределения.

Дифференциальная функция (плотность вероятности) кривой нормального распределения имеет вид:

гле - переменная случайная величина;

Среднее квадратическое отклонение случайной величины;

от среднего значения;

Среднее значение (математическое ожидание) случайной величины;

Основание натуральных логарифмов.

Рисунок 1.2.5 - Кривая нормального распределения

Среднее значение значение случайной величины:

Среднеквадратическое значение:

Другие законы распределения:

Закон равной вероятности с кривой распределения, имеющей

вид прямоугольника;

Закон треугольника (закон Симпсона);

Закон Максвелла (рассеивание величин биения, дисбаланса, эксцентриситета и т.п.);

Закон модуля разности (распределение овальности цилиндрических поверхностей, непараллельности осей, отклонение шага резьбы).

Кривые распределения не дают представления об изменении рассеивания размеров деталей во времени, т.е. в последовательности их обработки. Для регулирования технологического процесса и контроля качества применяется метод медиан и индивидуальных значений и метод средних арифметических значений и размеров (ГОСТ 15899-93).

Оба метода распространяются на показатели качества продукции, значение которых распределяются по законам Гаусса или Максвелла.

Стандарты распространяются на технологические процессы с запасом точности, для которых коэффициент точности находится в пределах 0,75-0,85.

Метод медиан и индивидуальных значений рекомендуется применять во всех случаях при отсутствии автоматических средств измерения, вычисления и управления процессом по статистическим оценкам хода процесса. Второй метод средних арифметических размеров рекомендуется применять для процессов с высокими требованиями к точности и для единиц продукции, связанных с обеспечением безопасности движения, экспресс-лабораторных анализов, а также для измерения, вычисления и управления процессами по результатам определения статистических характеристик при наличии автоматических устройств.

Рассмотрим второй метод, который по своему назначению больше, чем метод, относится к массовому производству, хотя оба метода применяются в автомобилестроении.

Коэффициент точности процесса для значений показателей качества, подчиняющихся закону Гаусса, рассчитывается по формуле:

а для значений показателей качества, подчиняющихся закону Максвелла:

где - среднеквадратичное отклонение показателя качества;

Допуск показателя качества;

Для показателей качества, значения которых распределяются по закону Максвелла, диаграмма средних арифметических значений имеет одну верхнюю границу. Значения коэффициента зависят от объема выборки (таблица 1.2.2).

Таблица 1.2.1 - Контрольная карта статистического регулирования и контроля качества методом

Линии пределов допуска;

Линии границ допускаемых отклонений средних

арифметических значений выборок.

Граница регулирования размахов равна

Динамика уровня процесса характеризуется линией, а динамика точности процесса линией.

(*) - в допуске,

(+) - завышен,

(-) - занижен.

На контрольной карте наносится отметка в виде стрелки, указывающая на разладку процесса, а продукция, изготовленная между двумя очередными выборками, подлежит сплошному контролю.

Таблица 1.2.2 - Коэффициенты для расчета границ регулирования

Другие показатели качества данной операции и параметры технологического процесса проверяются обычными методами по каждой выборке и результаты проверки заносятся в инструкционную карту, которая прилагается к картам технологического процесса. Объем выборки 3…10 штук. При большем объеме выборки данный стандарт не применяется.

Контрольная карта, является носителем статистической информации о состоянии технологического процесса, может размещаться на формуляре, перфоленте, а также в памяти компьютера.

1.3 Контроль точности и качества изделий машиностроительного производства

1.3.1 Понятие о входном, текущем и выходном ко н троле точности заготовок и деталей. Статистические методы контроля

Качество изделия - это совокупность свойств, определяющих его пригодность к выполнению заданных функций при использовании по назначению.

Контроль качества продукции на машиностроительных предприятиях возложен на отдел технического контроля (ОТК). Наряду с этим проверку соответствия качества изделий установленным требованиям осуществляют рабочие, производственные мастера, начальники цехов, персонал отдела главного конструктора, отдела главного технолога и другие.

ОТК обеспечивает приемку объектов производства, материалов и комплектующих изделий, своевременную проверку средств измерений и их надлежащее содержание, контролирует выполнение мероприятий по техническому учету, анализу и предупреждению брака, осуществляет связь с заказчиками по вопросам качества выпускаемой продукции.

Входной контроль осуществляется применительно к поступающим на завод материалам, комплектующим изделиям и другой продукции, поступающей от других предприятий, либо участков производства данного предприятия.

Операционный (текущий) контроль выполняется по завершении определенной производственной операции и заключается в проверке изделий либо технологического процесса.

Приемочный (выходной) контроль - это контроль готовой продукции, при котором принимается решение о ее пригодности к использованию.

Статистические методы контроля приведены в теме 1.2 (контроль качества методом точечных диаграмм).

1.3.2 Основные понятия и определения качества поверхн о сти деталей машин

Качество поверхности характеризуется физико-механическими и геометрическими свойствами поверхностного слоя детали.

К физико-механическим свойствам относятся структура поверхностного слоя, твердость, степень и глубина наклепа, остаточные напряжения.

Геометрическими свойствами являются шероховатость и направление неровностей поверхности, погрешности формы (конусность, овальность и др.). Качество поверхности оказывает влияние на все эксплуатационные свойства деталей машин: износостойкость, усталостную прочность, прочность неподвижных посадок, коррозийную стойкость и др.

Из геометрических свойств наибольшее влияние на точность механической обработки и эксплуатационные свойства деталей оказывает шероховатость.

Шероховатость поверхности - совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.

Базовая длина - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров.

Шероховатость характеризует микрогеометрию поверхности.

Овальность, конусность, бочкообразность и т.д. характеризуют макрогеометрию поверхности.

Шероховатость поверхности деталей различных машин оценивается по ГОСТ 2789-73. ГОСТом установлено 14 классов шероховатости. Классы с 6 по 14 разделяются еще на разделы, по три раздела «а, б, в» в каждом.

Первому классу соответствует максимально шероховатая, а 14-му наиболее гладкая поверхность.

Среднее арифметическое отклонение профиля определяется как среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины.

Приближенно:

Высота неровностей профиля по десяти точкам - сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших максимумов и пяти наибольших минимумов профиля в пределах базовой длины.

Рисунок 1.3.1 - Параметры качества поверхности.

Отклонения пяти наибольших максимумов,

Отклонения пяти наибольших минимумов профиля.

Наибольшая высота неровностей - расстояние между ли-нией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

Средний шаг неровностей профиля и средний шаг неровностей профиля по вершинам определяется так

Средняя линия профиля m - базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины средневзвешенное отклонение профиля по этой линии минимально.

Опорная длина профиля L равна сумме длин отрезков bi в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне в материале выступов профиля линией, эквидистантной средней линии профиля m . Относительная опорная длина профиля:

где - базовая длина,

Значения указанных параметров, регламентированные ГОСТ, находятся в пределах:

10-90%; уровень сечения профиля = 5-90 % от;

0,01-25 мм; = 12,5-0,002мм; = 12,5-0,002мм;

1600-0,025мкм; = 100-0.008мкм.

является основной шкалой для 6-12 классов, а для 1-5 и 13-14 классов основная шкала.

Обозначения шероховатости и правила нанесения их на чертежах деталей по ГОСТ 2.309-73.

Профилометрами (КВ-7М, ПЧ-3 и др.) определяется численное значение высоты микронеровностей по в пределах 6-12 классов.

Профилограф - профилометр «Калибр- ВЭИ» - 6-14 класса.

Для измерения шероховатости поверхности 3-9 классов в лабораторных условиях используется микроскоп МИС-11, для 10-14 класса - МИИ-1 и МИИ-5.

1.3.3 Упрочнение поверхностного слоя

В процессе обработки под влиянием высокого давления инструмента и высокого нагрева структура поверхностного слоя существенно отличается от структуры основного металла. Поверхностный слой получает повышенную твердость вследствие наклепа, и в нем возникают внутренние напряжения. Глубина и степень наклепа зависят от свойств металла деталей, способов и режимов обработки.

При очень тонкой обработке глубина наклепа составляет 1-2 мкм, при грубой до сотен мкм.

Для определения глубины и степени наклепа существует ряд методов:

Косых срезов - исследуемую поверхность срезают под очень малым углом (1-2%) параллельно направлению штрихов обработки или перпендикулярно к ним. Плоскость косого сечения позволяет значительно растянуть глубину наклепанного слоя (в 30-50 раз). Чтобы замерить микротвердость, косой срез травят;

Химическое травление и электрополирование - постепенно удаляется поверхностный слой и измеряется твердость до выявления твердого исходного металла;

Рентгеноскопия - на рентгенограммах искаженной кристал-лической решетки поверхности наклеп выявляется в виде размытого кольца. По мере стравливания наклепанных слоев интенсивность изображения кольца возрастает, а ширина линий уменьшается.

Вдавливанием и царапанием с помощью прибора ПМТ-3, при котором вдавливается алмазный наконечник с ромбическим основанием, с углами между ребрами при вершине 130є и 172є30". Давление на исследуемой поверхности составляет 0,2-5 Н.

1.3.4 Влияние качества поверхности на эксплуатац и онные свойства детали

Эксплуатационные свойства деталей находятся в прямой связи с геометрическими характеристиками поверхности и свойствами поверхностного слоя. Износ деталей в значительной степени зависит от высоты и формы неровностей поверхности. Износоустойчивость детали определяется главным образом верхней частью профиля поверхности.

В начальный период работы в местах контакта развиваются напряжения, часто превышающие предел текучести.

При больших удельных давлениях и без смазки износ мало зависит от шероховатости, при облегченных условиях - зависит от шероховатости.

Рисунок 1.3.2 - Влияние волнистости поверхности на износ

Рисунок 1.3.3 - Изменение шероховатости в период приработки

в различных условиях работы

1 - интенсивное сглаживание выступов в начальный период работы (приработка),

2 - приработка при абразивном изнашивании,

3 - приработка при повышении давления,

4 - приработка в тяжелых условиях работы,

5 - заедание и зазоры.

Направление неровностей и шероховатость поверхности по разному влияют на износ при различных видах трения:

При сухом трении износ увеличивается во всех случаях с увеличением шероховатости, но наибольший износ имеет место при направлении неровностей перпендикулярно направлению рабочего движения;

При граничном (полужидкостном) трении и малой шероховатости поверхности наибольший износ наблюдается при параллельности неровностей направлению рабочего движения; с увеличением шероховатости поверхности износ увеличивается при перпендикулярности направления неровностей направлению рабочего движения;

При жидкостном трении влияние шероховатости сказывается лишь на толщине несущего слоя.

Необходимо выбирать такой метод обработки резанием, который дает наиболее благоприятное с позиций износа направление неровностей.

Так, коленвалы, работающие при обильной смазке, должны иметь направление неровностей поверхности, параллельное рабочему движению.

Рисунок 1.3.4 - Влияние направления неровностей и шероховатости поверхности на износ

Таким образом, отделочные операции для трущихся поверхностей следует назначать исходя из условий эксплуатации, а не только из удобств обработки резанием.

Поверхности, у которых направление неровностей совпадает, имеет наибольший коэффициент трения.

Наименьший коэффициент трения достигается при расположении направления неровностей на сопряженных поверхностях под углом или произвольно (притирка, хонингование и т.п.).

1.3.5 Формирование поверхностного слоя методами технологического воздействия

Образование в поверхностном слое детали наклепа препятствует росту имеющихся и возникновению новых усталостных трещин. Этим объясняется заметное повышение усталостной прочности деталей, подвергнутых дробеструйной обработке, наклепыванию шариком, обкатке роликами и другим операциям, создающим в поверхностном слое благоприятно направленные остаточные напряжения. Наклеп снижает пластичность трущихся поверхностей, уменьшает схватывание металлов, что также способствует уменьшению износа. Однако при большой степени наклепа износ может увеличиваться. Влияние наклепа на износ сильнее проявляется у металлов склонных к наклепу.

Управляя процессом резания, можно получить такое сочетание остаточных напряжений и напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, которое благоприятно отразится на усталостной прочности.

1.4 Заготовки деталей

1.4.1 Виды заготовок. Методы получения загот о вок

При изготовлении первичных заготовок деталей машин требуется максимально снижать их трудоемкость, объем механической обработки и расход материала.

Заготовки изготавливаются различными технологическими методами: отливкой, ковкой, горячей объемной штамповкой, холодной штамповкой из листа, штампосваркой, формообразованием из порошковых материалов, отливкой и штамповкой из пластмасс, изготовлением из проката (стандартного и специального) и другие.

В условиях крупносерийного и массового производства первичная заготовка по форме и размерам должна максимально приближаться к форме и размерам готовой детали.

Коэффициент использования металла должен быть высоким до 0,9…0,95. (Холодная штамповка из листа 0,7-0,75).

(1.23)

где - масса детали и заготовки.

1.4.2 Изготовление заготовок литьем

Литыми заготовками в автомобилестроении являются преимущественно корпусные детали - блоки и головки цилиндров, картеры различных агрегатов и узлов, а также ступицы колес и коробки сателлитов дифференциала, гильзы цилиндров.

Корпусные детали в большинстве случаев изготавливаются из серого чугуна отливкой в земляные формы, полученные машинной формовкой по металлическим моделям, стержневые и оболочковые формы.

Заготовки корпусных деталей из алюминиевых сплавов получа-ют отливкой в земляные формы машинной формовкой по металлическим моделям, в стержневые формы и литьем под давлением на литьевых машинах.

Точность отливки в земляные формы составляет 9 класс, а для литья в формы, собираемые из стержней по шаблонам и кондукторам - 7…9 класс.

Отливка заготовок из цветного и черных металлов в постоянные металлические формы - кокиль обеспечивает получение точности отливок 4…7 класса с шероховатостью поверхности 3-4 класса. Производительность труда в 2 раза выше по сравнению с литьем в земляные формы.

Изготовление заготовок из цветных металлов и сплавов литьем под давлением на специальных литьевых машинах применяется для таких сложных тонкостенных отливок, как блоки цилиндров V-образного 8-цилиндрового двигателя автомобиля ГАЗ-53.

Отливка в оболочковые формы обеспечивает получение заготовок 4…5 класса точности и шероховатости поверхности 3…4 класса; применяется для отливок заготовок сложных деталей, например, чугунных коленчатых и распределительных валов двигателей автомобилей «Волга».

Оболочковая форма изготавливается из песчано-смолистой смеси, состоящей по весу из 90…95% кварцевого песка и 10…5% термореактивной смолы пульвер-бакелита (смесь фенола и формальдегида). Термореактивная смола обладает свойством полимеризации, т.е. перехода в твердое состояние при температуре 300-350є С. Формовочная смесь при помещении в нее металлической модели, предварительно нагретой до 200…250єС, прилепает к модели, образуя корку толщиной 4…8 мм. Модель с коркой в течение 2…4 минут нагревают в печи при t = 340…390єС для отвердения корки. Затем модель извлекают из твердой оболочки и получают две полуформы, образующие при соединении оболочковую форму, в которую заливают металл.

Подобные документы

Корректирование нормативной периодичности технического обслуживания и капитального ремонта автомобилей. Выбор метода организации диагностики. Расчет численности производственных рабочих и распределение годовых объемов по производственным зонам.

курсовая работа , добавлен 31.05.2013


Совершенствование организации и технологии капитального ремонта автомобилей, повышение качества и снижение себестоимости продукции на примере объекта проектирования. Технико-экономические показатели и определение годовых объемов работ автопредприятия.

курсовая работа , добавлен 06.03.2015


Характеристика предприятия и исследуемого автомобиля. Выбор и корректирование периодичности технического обслуживания и пробега до капитального ремонта, определение трудоемкости. Выбор метода организации производства технического ремонта на АТП.

дипломная работа , добавлен 11.04.2015


Классификация предприятий автомобильного транспорта. Характеристика технологического процесса техобслуживания и ремонта автомобилей. Особенности его организации. Организация управления производством и контроль качества выполняемых работ на станциях.

контрольная работа , добавлен 15.12.2009


Общая характеристика, организационная структура, цели, основные задачи и функции сервисно-локомотивного депо. Анализ технологии производства. Виды технического обслуживания и ремонта. Организация текущего ремонта электровозов и тепловозов на предприятии.

контрольная работа , добавлен 25.09.2014


Описание конструкции и теории эксплуатации оборудования, применяемого для ремонта автомобилей. Сборки и разборки агрегатов с целью их ремонта и восстановления, замены деталей. Оборудование кузовного участка. Ассортимент топливо-смазочных материалов.

отчет по практике , добавлен 05.04.2015


Определения типов строения железнодорожного пути на перегонах в зависимости от эксплуатационных факторов. Расчет срока службы рельсов. Правила проектирования эпюры одиночного обыкновенного стрелочного перевода. Процесс производства капитального ремонта.

курсовая работа , добавлен 12.03.2014


Общая характеристика предприятия, его история. Особенности базы для технического обслуживания и ремонта техники. Расчет производственной программы и необходимых затрат. Описание устройства и работы стенда для разборки и сборки двигателей КамАЗ 740-10.Д.

дипломная работа , добавлен 17.12.2010


Основы ремонта автомобилей и дорожной техники. Методы восстановления деталей автотранспортной техники и вспомогательных агрегатов. Организация ремонтного производства и управление ее качеством. Классификация видов износа и повреждаемости при трении.

книга , добавлен 06.03.2010


Составление годового плана и графика загрузки мастерских. Определение штата мастерских. Подбор, расчет оборудования для участка. Разработка технологического маршрута ремонта детали. Расчет экономической целесообразности от предлагаемой технологии ремонта.