№1. История развития и роль машиностроения в обществе.

Человеку необходимы для существования – материальные блага, которые черпают из природы, преобразовывая в полезные предметы. Природа предоставляет мало предметов, которые могут быть использованы без обработки. И часто необходимо переработка, а следовательно и орудия труда.
В течении веков двигателем была мускульная сила, затем животные, ветер, вода. Первый существ. шаг, первая промышлен. революция. В 18 веке была изобретена паровая машина (в 1765 г. – первый вариант, 1784 - промышленный). Появился источник энергии, независимый от природы – компактный, передвижной.
Сейчас около 1/3 всех ресурсов сосредоточено в области машиностроении.
Около 1% работ нынче осуществл. вручную, следоват. сейчас машинная цивилизация. Человек покорил природу и создал:
Ноосфера -искусственно созданная сфера, новое состояние биосферы, сейчас человек физически не может существовать без нее.
Решающее значение для машиностроения (станкостроение) - машины способны воспроизводить самих себя, как в прошлом (топор), так и в современности
(автомобилестроение).
Второй шаг - 20 век ознаменовался промыш. революцией. Главное изобретение
ЭВМ: автоматизация управления, переход к безбумажной информатике. В 21 веке переход к безбумажной информации и к возможностям глобального управления.
Создается единое цифровое поле на основе цифровой формы.

№2. Машины и машиностроение. Понятие технологии машиностроения.

Машина - механич. устройство с согласованно работающими частями и осуществляющее целесообразное движение для преобразования энергии, материалов и информации.
Основные направления использования машин: энергетика, математика, информатика. Основное назначение машин: частичная или полная замена экономически целесообразной функции человека с целью облегчения труда и повышения производительности.
Существует 3 вида машин (по выполняемым функциям):
1. Энергетические - для получения и преобразования энергии (далее разделяют по видам энергии: химические, тепловые).
2. рабочие машины - осуществл. изменения формы, свойств, состояния, положения (металлорежущ. станки, горнодоб. машины, автомобили).
3. информационные – для сбора, хранения, переработки и использования информации (1945г. хранимая программа машина Фон Неймана).
Машиностроение - комплекс отраслей пром-ти, изготовляющий орудия труда, машины.
Подразделяется (по структуре) на: топливно-энергетическая, металлургические, химические, агропромышленное, транспортное, электротехнические.
Изготовление машин требует умения, т.е. технологии. Технология: tehno- умение, logos – знание. 1.Это наука о способах воздействия на сырье, материалы. 2.Совокупность методов обработки сырья, материалов для получения готовой продукции.
Выделяют технологии по отраслям:, общее машиностроение, приборостроение, автомобилестроение и т.д.
Уровень развития машиностроения в стране определяет производительность труда в гос-ве в целом , качество продукции, а также темпы НТП.
Важнейшие отрасли машиностроения:
Отрасли производящие орудия и инструменты: станкостроение, инструментальная, металлорежущая, произ-во кузнечно-прессового оборудования.
Произ-во качественных современных машин определяется уровнем технологий в отрасли. И сама технология зависит от уровня применяемого оборудования.

№3. Машина, как объект производства. Составные части машины.

Основных части машины:
1.двигатель (снабжает энергией),
2.передаточный механизм (преобразовывает энергию в работу исполнительного органа,
3.исполнительный орган. Современные тенденции упрощать, уменьшать - глобальное направление техники.
4.Основная неподвиж.: деталь - корпус, станина, рама, где базируются остальные устройства. Подвижные соединения (вал, отверстие): цилиндрические поверхности.
Изделие – 1.Машины, детали в процессе производства. 2.Все то, что подлежит изготовлению на предприятии.
Различают:
. Изделие основного произ-ва – все то, что подлежит реализации на стороне и приносит прямой доход. Стремятся максимизировать.
. Изделия вспомогательного произ-ва – изделия, употребл. внутри предприятия. Стремятся минимизировать.
От взаимоотношений этих двух производств определяется эффективность.
Устанавливают следующие виды изделий:

деталь – из однородного материала ,без применения сборочных операций, простейший элемент машины (вал, шестеренка, втулка, корпус).
Сборочная единица, узел - изделие основные части которого, подлежат соединению между собой на предприятии - изготовителе с помощью сборочных операций.
Спецификация - документ где определяется состав этой сборочной единицы.
Комплекс -два больших специфицированных изделия не соединяемых на заводе- изготовителе, но предназначаемых для выполнен. взаимосвязанных функций.
(метеорологический комплекс, пусковая установка ракеты).
Комплект - два или более изделия не соединяемых на заводе-изготовителе, представляющие собой набор изделий и имеющие общие эксплутационные предназначения вспомогательного характера (комплект запасных частей).
Исходные предметы, материалы.
1. Материалы - совокупность черных и цветных металлов, не металлических материалов определенной номенклатуры и сортамента, предназначенного для переработки.
2. Полуфабрикаты, заготовки – продукты труда, прошедшие обработку на одном предприятии и предназначенные для дальнейшей обработки на другом предприятии.
3. Комплектующие изделия – изделия предприятия поставщика приемлемые как составные части изделия, выпускаемые заводом-изготовителем (изделия выпускаемые заводом производителем: отделочные детали- стекло, сборочные единицы – подшипники, насосы).
На представленных изделиях есть
Конструкторская документация (кд) - документ, предоставляемый изготовляемому изделию, который определяет состав и устройство изделия, содержит необходимые данные для его изготовления, контроля, приемки, эксплуатации.
Существуют стандарты на изделия:
Чертеж общего вида - документ, изображающий конструкцию изделия, поясняющий принцип работы. (общий вид судна, автомобиля).
Сборочный чертеж - документ, изображающий отдельные сборочные единицы этого изделия и данные, необходимые для сборки. К ним прилагаются спецификации - список составных частей изделия.
Чертеж детали (деталировка) – документ, содержащий графическое изображение детали для изготовления.
Технические условия (ту) – текстовый документ, содержащий совокупность требований к качеству изделия, его контролю и приемке.

№4. Качество машин (изделий). Критерии и показатели качества.

Качество машин – совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность, удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
Установлены следующие группы показателей качества:
1). Показатели назначения (ориентировка машин)– характеризует св-ва машины, применительно к области ее использования.
2). Показатели надежностей – характеризует продолжительность эксплуатации без отказов и нарушений функций.
3). Показатели технологичности – характеризуют эффективность производства и эксплуатации машины.
4). Эргономические показатели – отражают удобство для человека при работе с машиной, удобство управления.
5). Показатели стандартизации и унификации – характеризуют в машине степень использования стандартных и унифицированных элементов.
Стандартизация –процесс установления и применения правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности (1962г.
Медунар. Организация стндарт-ии.)
Унификация – рациональное сокращение типоразмеров и видов изделий, имеющих одинаковое назначение.
6). Патентно-правовые показатели – характеризуют степень патентной защищенности изделия.
7). Экономические показатели – отражают затраты на разработку , изготовление и эксплуатацию машины.
8). Показатели безопасности – характеризуют степень опасности эксплуатации машины для человека и окружающей среды.
Надежность машин – это свойство машины сохранять во времени в установленных пределах значение всех своих параметров (мощность, производительность), при условии соблюдения заданных режимов и правил эксплуатации.
Показатели надежности:
1. Вероятность безотказной работы.
2. Интенсивность отказов.
3. Средняя наработка на отказ.
Отказ – это событие, заключающееся в том, что изделие стало неспособным выполнять заданную функцию с установленными параметрами.
Вероятность безотказной работы- это вероятность того, что в заданном интервале t отказа не произойдет.
[pic], где N(t) – число изд. работающих в конце t, N0 – число изд. работающих в начале испытаний.
Средняя наработка на отказ – это усредненная продолжительность работы изделия без отказа.

[pic]
Интенсивность отказа -функция времени, показывающая распределение частоты отказов во время эксплуатации. Можно изобразить кривую, которая отражает экономич. сторону пр-ва.

1-выявление дефектов или приработка машины (определяет длительность испытаний),
2-период нормальной эксплуатации (гарантия).
3-износ отдельных деталей.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность с заданными параметрами до их предельного состояния с учетом ремонта и восстановления работоспособности.

№5.Точность деталей машин, понятие квалитета, допуска. Шероховатость поверхности.

В достижении высокого качества изготовления деталей и сборки машин, наиболее сложной задачей явл. обеспечение заданной точности. Проблема точности появилась в 16 веке при изготовлении пушечных ядер. Абсолютно точного размера не существует.
Точность детали – степень соответствия готовой детали требованиям чертежа по размерам, по геометрической точности, по степеням шероховатости.
Нет абсолютных требований.
Номинальный размер – заданный размер на чертеже конструктором.
В машиностроении существуют стандартные размеры:
4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40; 50; 63; 100 и т.д. – первый основной ряд.
Действительный размер – размер, установленный в процессе измерения с определенной допускаемой прибором погрешностью.
Отклонения – разность м/у действительным и номинальным размером.

- иисправимый брак, D - номинальный размер
ES – верхний предел отклонения.
EI – нижний.
ES= Dmax-D
EI= Dmin- D
Допуск- интервал, в котором должны лежать размеры годной детали
(действительные): IT=ES-EI, если укладывается в IT – деталь годная.
Квалитет – степень точности в зависимости от номинального значения, есть 19 размеров.
IT01, IT0, ….. IT17… -международный стандарт, IT – «Допуск ISO».
IT7 – допуск по 7му квалитету.
Допуск зависит от квалитета:
IT5=2 мкм, IT7=35 мкм, IT10=140 мкм.
Нормальная экономическая точность IT7-9, высокая точность – 5-6, низкая –
10-14.
Посадка – характер соединений , которые определяют разностью размеров отверстия и вала. Ели размер отверстия больше размера вала, то разность между ними называют зазором, если наоборот, то называют натягом. Существуют три вида посадок: посадки с зазором, посадки с натягом и переходные посадки.
Качество поверхности -характеризуется ее шероховатостью. Вид пов-ти под микроскопом:

Шероховатость - совокупность микро неровностей , образующих рельеф поверхности на базовой длине.
Базовая длина - гостированное расстояние, на кот. определяется шероховатость.
Характеристики шероховатости:
Ra – средне арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля на базовой (средней) длине.
Rz – сумма средних абсолютных значений высот 5-ти наибольших выступов и 5- ти наибольших впадин в пределах базовой длины.
Rz
(. – обозначение шероховатости пов-ти без указания вида обработки.
….. - обозначение шероховатости пов-ти, кот. должна быть получена уменьшен. слоя материала.
….. - обозначение шероховатости пов-ти без удаления слоя материала.
Чем больше цифра, тем ниже качество пов-ти и выше ее шероховатость.

№6. Производственный и технологический процессы. Рабочее место.

Производственным процессом называют совокупность всех действий людей и орудий труда, направленных на превращение сырья, материалов и полу дубликатов в изделия.
Производственный процесс состоит из основных и вспомогательных процессов.
Основной процесс направлен на непосредственное изготовление изделия, а вспомогательный необходим для подготовки и обслуживания основных.(текущий ремонт, хранение материалов).
Различают 3 этапа в машиностроении:
1. Изготовление заготовок
2. Изготовление деталей
3. Сборка изделий
Технологический процесс – часть производственного процесса непосредственно связанная с изменением физического состояния формы и размера предметов труда.
Технологический процесс представляет собой полностью описание последовательного изготовления изделия, описания применяемого оборудования, материалов, инструментов, а также режимов работы и затраты времени на изготовление изделия.
Для единообразного представления процессов описания в различных областях, документы оформляются в соответствии с единой системой технологической документации.
Технологический процесс состоит из отдельных операций.
Операция - это часть тех. процесса , выполняемая непрерывно на одном рабочем месте над изготовлен. изделия.
Тех. операция является основной единицей производственного планирования и учёта.
На основе содержания операций определяется трудоемкость изготавливаемого изделия, устанавливается норма времени и расценки, определяется требуемое кол-во оборудования, приспособлений, инструментов, определяется себестоимость продукции и производится календарное планирование производства.
Операции различают основные и вспомогательные.
Основные операции – непосредственно связаны с изготавливаемым изделием.
Вспомогательные операции – обслуживающие основные: наладка оборудования.
Каждая операция выполняется на рабочем месте.
Рабочее место – часть производственной площади, закреплённое за данной операцией.
В составе рабочего места состоит основное и вспомогательное оборудование а также технологическая оснастка. Рабочее место – атом организации производства.
Технологическое оборудование основное – комплекс машин, механизированных для выполнения тех. опер: прессы, гальванические ванны.
Технологическое оборудование вспомогательное – для организации основного производства.
Технологическая оснастка – это тех. ср-во обеспечивающее приспособления имеющегося оборудования для выполнения конкретных операций. Технологическая оснастка включает:
. Станочные приспособления (необх. для точного и надежного крепления заготовки в процессе обработки)
. Режущие инструменты (сверла, пилы).
. Вспомогательные инструменты (для крепления реж. инструментов в рабочем органе стандарта).
. Измерительные инструменты (штангенциркуль).
Совокупность рабочих мест образует основную организационно технологическую единицу пр-ва – производственный участок. Участок специализируется либо по технологическому либо по предметному принципу. При техн. принципе организации на уч-ках осуществляется однородные технологические операции.
При предметной форме организации на уч-ках осущ. пр-во и сборка отдельных деталей, отдельных сборочных единиц. (коленчатых валов, коробок передач).
Совокупность уч-ков образует эк. автономную структурно административную единицу предприятия – цех.
В основу организации цехов часто может быть положен предметно-технический принцип. В соответствии с 3-мя этапами производственных процессов, на большом предприятии разделяют цеха на группы:
1. Заготовительные(литейн, кузнечн, раскроя готового материала).
2. Обрабатывающие цеха (механич., термические, холодной штамповки).
3. Сборочные ( собственно сборочные, механо-сборочные, сваро-сборочные).

№7. Типы производства, их технологическая характеристика.

В зависимости от номенклатуры и объёма пр-ва различают типы:
- Единичное
- Серийное
- Массовое
Основной характеристикой типа производства является коэффициент закрепления операций. Он показывает отношение всех операций, выполняемых в течении планового периода на участке или в цехе, к общему числу рабочих мест.
Кзо=О/Р О - операции, Р - раб.места
Когда Кзо =1-2 массовое производство

Кзо45. Маркируются и обозначаются цифрами и буквами: 1-ые две цифры
– содержание углерода в сотых долях, буквы – легирующие элементы, 2-ые цифры – содержание этих элементов: Mn-Г, Si-С, Cn-Х, Ni-Н, Mo-М, W-В. Напр.
45Г, 10Г2С1, 15Г2Хф, 12Х2МН4А
Строительные легированные: 09Г2, 10Г2С1, 16Г2Хф. Из них широко используют
15Х, 20Х; 20Хр-хромованадьевые; 12ХР3А - хромоникелевые (пониженное содержание S & P); 18ХТ – хромо марганцовистые изготовляют ответственные детали машин в самолетах (там где необходима высокая надежность)
Высоколегированные. Кррозионостойкие 12ХН19; жаропрочные 10Х14Г14М4Т; жаростойкие (без окисления до 8000С) 08Х17Н15М3.

№11. Цветные металлы и сплавы, характеристика основных марок Сортамент, основные виды.

Алюминий – обладает низким удельным сопротивлением, хорошей теплопроводимостью и хорошей коррозионной стойкостью (покрыт оксидной пленкой). А999 (сод. Al 99,999%), А99,А95. Используют в машиностроении, алюминий применяют в виде сплавов: деформируемые ал. сплавы – выплавляются на основе Al, Mn; литейные ал. славы – изготовление деталей , которые целиком отливаются Al–Si 150-2000, Al-Si-Cu (АЛ3, АЛ5) до 2700, Al-Mg
(АЛ8), Al-Mn (АМц), AL-Mg (АМг), Al-Mg-Si (АД), Al-Cu-Mn.
Медь и ее сплавы. Хорошо обрабатывается давлением и резаньем, обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью, устойчивостью к коррозии.
Латунь – сплав меди с цинком, обладающий достаточно хорошей прочностью и коррозионной устойчивостью. Л80 (меди 80%). Применение в машиностроении, приборостроении в химической промышленности.
Бронза – сплав, легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. БрОФ4-0,25 4%- олова 0,25%- фосфора, остальное медь. По сравнению с предыдущим сплавом обладает большей прочностью, высокой коррозионной стойкостью, антифрикционными свойствами. Сплав самый прочный, изготовляют астрономические зеркала.
Медно-никелевые сплавы. Конструкционные: изготовление изделий из мельхиора
– МНЖМц30-1-1, МН19; нейзильбер МНЦ 15-20 (посуда). Электротехнические: констант МНМц40-45 обладает высокой температурной стойкостью, изготовляют нагревательные элементы; копель МНМц43-05.
Титан и его сплавы. Вошел с развитием машиностроения. «+» высокая коррозионная стойкость, ненамагничиваемый, высокая удельная прочность, низкая теплопроводность, низкий коэффициент линейного расширения. Бывают литейные (ВТЛ, ВТ5Л, ВТ9Л- наиб. прочный 5000С), деформируемые.
Магний – в чистом виде Мг96, Мг95, Мг90. Подразделяют на литейные (Мл) и арматурные (Ма).
Обладают последние повышенной герметичностью, используют при изготовлении самолетов и ракет. «+»очень плотное соединение, «-»магний воспламеняется при физической обработке.

№12. Основные операции термической обработки.

Назначение и виды термической обработки.
Термическая обработка - изменение физ. св-в или химич. состава материала деталей в результате структурных превращений, происходящих при нагреве и охлаждении его в различных средах.
Основные операции: отжиг – терм.опер, которая состоит в нагреве металла до высоких температур и медленном охлаждении его вместе с печью (применяется для возращения металлу пластичных свойств).
Нормализация – терм.обр, состоящая в нагреве стальных деталей до средних температур, выдержки при этой t 400-500’C для равномерного нагрева и последующего охлаждения на воздухе (частично восстанавливает свою пластичность и частично сохраняет свою твердость).
Закалка – нагрев металла до высоких t 900-1000’C, выдержка при этой t для нагрева и быстром охлаждении в воде (приводит к высокой твердости, жесткости, упругости, но металл при этом почти полностью теряет эластичность).
Отпуск – состоит в нагреве металла до разной t (низкий –150-200’C, средний
–250-350’C, высокий – 400-500’C), выдержки при последующем медленном охлаждении (производится для снятия внутреннего напряжения в металле, снижения хрупкости при сохранении требуемой твердости).
Старение - терм. операция, применяемая для стабилизации св-в и размеров детали на протяжении длительного срока их службы. Различают: 1-естественное
- материал оставляется на открытом воздухе на 3-5 лет под навесом, 2- искусственное- при t 100-120’C происходит нагрев в печи в течение 5-7 дней, а затем также медленно охлаждают.
Это были основные операции, позволяющие из данного металла получать различные св-ва.
Химико-термическая обработка – обработка с целью придания поверхностному слою детали, за счет насыщения различными элементами, высокой твердости, износоустойчивости при мягкой сердцевине.
Цементация – поверхностное насыщение малоуглеродных сталей углеродом до 0,8-
0,9%, а последующая закалка и отпуск дадут твердость, высокопрочность, износоустойчивость. Fe2C – карбид, высокая твердость (зубчатые колеса подверг. данной операции).
Азотирование – поверхностное насыщение стали азотом в среде аммиака NH3
(поверхностный слой приобретает высокую поверхностную твердость до HRC 70-
72, высокую износоустойчивость и коррозийную устойчивость, нитриды железа обладают высокой твердостью).
Цианирование – одновременное поверхностное насыщение стали азотом и углеродом при длительном нагреве в расплаве цианистых солей: NaCn, Ca(CN)2.
Диффузионная металлизация – насыщение поверхностного слоя металлами Al - алитирование, хромом – хромирование, кремнием – селицирование, бериллием - бериллизация. За счет диффузии проникают внутрь и дополнительно лигируют.
Значит, для конструкции берут достаточно дешевый материал, и с помощью термической обработки (химико-терм.) придают поверхностному слою особые св- ва.
Технология обработки.
Характер, вид, объем определяется конструктором. (40% сталь, 25% из чугуна и цв. метал.) Формы организуются: в спец. терм. цехах, в терм. отделениях цехов (некрупные изделия, серийное производство), на рабочих местах, непосредственно в цехе на месте обработки детали.
Термическая обработка состоит из следующих операций:
Подготовка изделий (мойка): очистка поверхности от загрязнений (масло, пыль), которые могут вызвать неконтролируемое насыщение некоторыми элементами. Выполняется в специальных моющих машинах в сочетании с механическим и химическим воздействиями. Сушка осуществляется горячим воздухом.
Нагрев заготовки и выдержка при заданной температуре: самая трудоемкая, дорогая и ответственная операция, выполняющаяся в специальных термических печах. Печи делятся по способу нагрева: 1.газопламенные (за счет сгорания природного газа, применимо для крупных деталей), 2.электрические (печи – сопротивления, для деталей средних размеров, похожи на колодца в полу),
3.ТВЧ – токи высокой частоты (нагрев поверхности за счет конвекции, использование индуктора и частоты 1000-10000 Гц, нагревается лишь поверхность детали). Все печи, как правило, имеют соответствующую автоматику, которая обеспечивает определенную скорость нагрева, температуру в зоне печи, соответствующее время выдержки, определенная скорость охлаждения.
При нагреве детали при высокой t, в присутствии воздуха, происходи окисление и обезуглероживание, железо окисляется, образуется окалина.
Поэтому для предотвращения этого, в рабочем пространстве печи создают газовую защитную атмосферу.
Чаще всего применяется сжигание природного газа – метана. В малых объемах печей (в электрических) применяют инертные газы – аргон, гелий. Существуют ванные печи, которые наполняют NaCl. При температуре 800’C происходит быстрый и равномерный нагрев (теплоотдача при непосредственном контакте, отсутствие окисления).
Охлаждение с определенной скоростью и в определенной среде.
1.При нормализации – с печью или на воздухе. 2.При закалке – быстрый перенос из печи в охладительную ванну.
В качестве охладительной среды применяют: воду, водные растворы солей, минеральное масло. Вода – наиболее дешевый вид, обеспечивает высокую скорость охлаждения, получается самая высокая твердость, но процесс часто нарушается появлением паровой подушки, которая препятствует охлаждению.
Минеральное масло – более мягкая закалка, но минеральные ванны значительно дороже водяных, существует опасность воспламенения масла. Водные растворы соли - для повышения теплоемкости, теплопроводности.
Очистка от окалины. При образовании окалины – оксида железа (очень хрупкого соединения) выполняются операции для его удаления: механическим путем для крупных (средних деталей), дробеструйная, пескоструйная, химическим, электро-чимическим путем.

№13. Общие сведения о процессах литья. Оборудование для плавки.