Классификация валов и предъявляемые к ним требования

Валы относятся к классу деталей типа тел вращения с длиной, превышающей
три диаметра.

В технологическом отношении валы подразделяют:

1) по размерам;

2) конфигурации;

3) точности.

Валы, у которых отношение длины к диаметру меньше 12, относят к жестким,
если же это отношение больше 12, то валы — не жесткие.

По конфигурации валы могут быть бесступенчатые, ступенчатые, цельные и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы — шестерни, а также комбинированные валы, в разнообразном сочетании приведенных выше групп. По форме геометрической оси валы могут быть прямыми, коленчатыми, кривошипными и эксцентриковыми (кулачковыми).

По точности валы разделяют на 4 группы:

1) валы особо точные — рабочие шейки изготавливают по 4—5 квалитетам точности, остальные поверхности с допусками по 6—7 квалитетам точности;

2) валы точные — основные рабочие поверхности изготавливают по 6 квалитету точности, а остальные поверхности — по 8 квалитету;

3) валы нормальной точности — поверхности этих валов выполняют по 8—9 квалитету точности;

4) валы пониженной точности — поверхности основных размеров изготавливают по 10—14 квалитету точности.

Требования к точности и качеству поверхностного слоя валов устанавливают исходя из необходимости обеспечения того или иното эксплуатационного свойства (износостойкости, контактной жесткости, прочности посадки, усталостной прочности, герметичности, коррозионной стойкости), определяющего их надежность. Так, опорные шейки валов под подшипники качения должны обеспечивать требуемую прочность посадки с внутренним кольцом подшипника и усталостную прочность в опасном сечении, под подшипники скольжения — необходимую износостойкость и контактную жесткость. Посадочные шейки валов под зубчатые колеса — необходимую
прочность посадки, рабочие поверхности кулачка — необходимую износостойкость. При работе в химически агрессивных и влажных средах поверхности валов должны обладать необходимой коррозионной стойкостью. Причем в некоторых случаях отдельные участки одной и той же поверхности валов, например, кулачки распредвалов, могут работать при различных давлениях и скоростях, что будет вызывать их неравномерный износ, а следовательно, и уменьшение долговечности. Во избежание этого, к этим поверхностям должны предъявляться особые требования по закономерному изменению их качества. Боковые поверхности зубьев и шлицев, наряду с износостойкостью, должны обладать у своего основания высокой усталостной прочностью, в районе делительной окружности — контактной прочностью и т.д.

Все это должно отражаться в технических требованиях на изготовление валов. В настоящее время, исходя из функционального назначения, к валам предъявляются следующие требования:

1) соосность и прямолинейность всех участков вала должна быть в пределах установленного допуска — допустимая искривленность оси вала 0,03— 0,06 м/м;

2) радиальное биение посадочных шеек валов к базирующим шейкам допускается в пределах 0,01—0,03 мм;

3) осевое биение упорных торцов или уступов не должно быть больше 0,01 мм на наибольшем радиусе;

4) непараллельность шпоночных канавок или шлицев и оси не должна превышать 0,01 мм на 100 мм длины;

5) допуски на длину ступеней 0,05—0,2 мм;

6) эллиптичность и конусность обрабатываемых шеек вала должны находиться в пределах 0,2—0,4 допуска на их диаметр;

7) поверхности посадочных шеек валов пол зубчатые колеса должны быть обработаны с шероховатостью Ra = 0,5—2,0 мкм, под подшипники качения — Ra = 0,63—2,0 мкм, Sm = 0,04—0.06 мм, tm =45—50%, под подшипники скольжения — Ra=0,2—0,5 мкм, Sm = 0,03—0,05 мм, tm = 45—70%, торцевые поверхности — Rz = 3,2— 10 мкм;

8) центровочные отверстия валов должны быть сохранены в готовых деталях, кроме случаев, оговариваемых техническими требованиями;

9) трещины, раковины и другие дефекты в материале заготовки не допускаются;

10) сварка валов не допускается;

11) особо ответственные валы должны проходить 100% контроль на твердость;

12) обработанные поверхности валов перед сдачей на склад должны быть покрыты антикоррозионной смазкой.

Технологичность конструкций изделий

Технологичность конструкции изделия – совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат на производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

По области проявления различают три вида технологичности:

  • производственную;
  • эксплуатационную;
  • ремонтную.

Производственная технологичность заключается в сокращении затрат, средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также на изготовление, контроль и испытание изделий.

Эксплуатационная технологичность заключается в сокращении затрат, средств и времени на техническое обслуживание, текущий ремонт и утилизацию изделия.

Ремонтная технологичность заключается в сокращении затрат при всех видах ремонта, кроме текущего.

Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции изделия, являются:

  • вид изделия;
  • объем выпуска;
  • тип производства.

Вид изделия определяет главные конструктивные и технологические признаки, обуславливающие основные требования к технологичности конструкции изделия .

Объем выпуска и тип производства определяют степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологического процесса. Технологичность одного и того же изделия может быть различной для разных типов производства.

Различают два вида оценки технологичности конструкции изделия:

  • качественная;
  • количественная.

Качественная оценка характеризует технологичности конструкции изделия, обобщенной на основании опыта конструктора («хорошо» – «плохо», «допустимо» – «недопустимо»), и предшествует количественной.

Количественная оценка производится на основе сравнения показателей технологичности проектируемого изделия, которые устанавливаются ГОСТами, с базовыми. Количественная оценка выражается численным показателем. Количественные показатели подразделяются на основные и вспомогательные.

К основным количественным показателям относятся:

  • трудоемкость изготовления;
  • себестоимость изготовления;
  • материалоемкость;
  • энергоемкость.

К вспомогательным показателям технологичности относятся коэффициенты:

  • точности;
  • шероховатости;
  • применения типовых технологических процессов;
  • унификации конструктивных элементов и др.

Отработка конструкции изделия на технологичность — улучшение технологичности конструкции изделия с целью повышения производительности труда, снижения затрат и сокращения времени на проектирование, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия
при обеспечении необходимого качества.

Технологичность конструкции изделия обеспечивается следующими мероприятиями:

  • отработкой конструкции на технологичность на всех стадиях;
  • оптимальные и обоснованные точность и шероховатость поверхностей (устанавливают в соответствии с требованиями к надежности машин в эксплуатации);
  • базовые поверхности детали должны иметь точность и шероховатость, обеспечивающие надежность и точность установки, обработки и контроля;
  • возможность одновременной обработки нескольких деталей;
  • конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых, стандартных и групповых технологических процессов;
  • свойства материала детали и ее жесткость должны соответствовать требованиям технологии изготовления;
  • не использовать материалы, плохо обрабатываемые резанием;
  • доступность по всем обрабатываемым поверхностям для обработки и измерения;
  • протяженность обрабатываемых поверхностей должна быть наименьшей;
  • конструкции деталей должны обеспечивать минимальную деформацию при термообработке.

Техническая и технологическая подготовка производства

Техническая подготовка производства включает:

  • конструкторскую подготовку;
  • технологическую подготовку;
  • календарное планирование производственного процесса.

Конструкторская подготовка обеспечивает разработку конструкции изделий с созданием сборочных чертежей изделий, чертежей сборочных единиц и деталей, запускаемых в производство, с оформлением необходимой конструкторской документации. Предусматривается повышение уровня нормализации и стандартизации элементов изделия, улучшение технологичности конструкции, максимальное обеспечение преемственности и взаимозаменяемости агрегатов и узлов старой и новой моделей.

Технологическая подготовка обеспечивает технологическую готовность предприятия к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах.

Календарное планирование обеспечивает изготовление изделия в установленные сроки, в необходимых объемах выпуска и затратах.

Комплекс работ по технологической подготовке производства (ТПП) регламентируется ГОСТ Р 50995.3.1-96 «Технологическое обеспечение создания продукции. Технологическая подготовка производства».

ТПП при технологическом обеспечении взаимосвязано со стадиями жизненного цикла продукции, включающего четыре этапа:

1 этап. Выведение на рынок. Характеризуется медленным ростом сбыта и минимальными прибылями.

2 этап. Рост. Характеризуется быстрым ростом сбыта и увеличением прибыли. На этом этапе предприятия стремятся усовершенствовать изделия.

3 этап. Зрелость. В начале данного этапа — рост сбыта, в конце — замедление роста сбыта, прибыли стабилизируются.

4 этап. Упадок. Сбыт и прибыль сокращаются вплоть до убытков. Задача предприятия состоит в выявлении «стареющих» изделий и принятии решения о продолжении выпуска или о снятии его с производства.

После принятия изделия к производству разрабатывается график подготовки производства и выпуска изделия с привлечением всех служб предприятий, имеющих к этому отношение.


При разработке графика подготовки производства ведется взаимосвязанная работа подразделений в значительной мере параллельно с целью сокращения сроков. Оперативно вносятся необходимые изменения в конструкцию и технологию изготовления изделия. Отдельные подразделения в соответствии с
общим графиком разрабатывают свои графики конкретных действий, которые включаются в общесетевой график. Для составления и контроля графиков используется вычислительная техника.

Технологическая подготовка производства

ТПП включает:

  • проработку конструкции изделия на технологичность с при влечением службы маркетинга;
  • технологическое сопровождение разработки конструкции изделия;
  • проектирование технологических процессов сборки и изготовления деталей; при этом разрабатываются технические задания на проектирование специальной оснастки, средств механизации и автоматизации и др.;
  • проектирование и изготовление требуемой технологической оснастки;
  • приобретение недостающего и модернизацию существующего оборудования;
  • приобретение инструмента и других необходимых средств и материалов для выполнения технологических процессов (ТП);
  • технологическое сопровождение изготовления изделия;
  • внедрение и отладку запроектированных ТП.

ТПП предопределяет технический уровень производства, качественный уровень выпускаемой продукции, темпы развития производства. Ее трудоемкость от общего объема технической подготовки составляет 30…40 % — для мелкосерийного, 40…50 % — для серийного и 50…60 % — для массового производств.

Мероприятия, обеспечивающие высокую эффективность ТПП предусматривают применение прогрессивных ТП, стандартизованного технологического оборудования и технологической оснастки, средств автоматизации и механизации инженерно-технических и управленческих работ.

Сертификация продукции – это действие, удостоверяющее посредством сертификата, что изделие отвечает требованиям определенных стандартов или технических условий. Сертификация может быть обязательной и факультативной. Обязательной сертификации подлежит продукция, к которой
предъявляются требования по безопасности и экологической совместимости. Сертификация продукции по эксплуатационным свойствам проводится по требованию потребителей или желанию производителя в коммерческих целях.

Сертификация системы качества предприятия изготовителя — это процедура установления ее соответствия
требованиям международных стандартов ISO серии 9000, а также подтверждения возможностей предприятия выпускать продукцию стабильного качества в соответствии с установленными показателями.


Типы производства

В зависимости от потребностей экономики различные машины изготавливают в разных количествах, определяемых объемом и программой выпуска.

Объем выпуска характеризует количество машин, деталей, заготовок, подлежащих выпуску в течение планируемого периода времени (год, квартал, месяц). Понятие «объем выпуска» используют при проектировании предприятия, цеха, технологического
процесса и т.п.

Общее число машин, их деталей или заготовок, подлежащих изготовлению по неизменяемым чертежам, называют серией. Размер серии во многом зависит от совершенства конструкции машины и степени соответствия ее запросам потребителей. Переход к новой конструкции машины данного типа связан с изменением ее чертежей и номера серии.

При серийном производстве заготовки на обработку подают партиями, так как это резко снижает затраты на изготовление деталей.

Партией принято называть определенное число заготовок или изделий одного наименования и типоразмера, одновременно или непрерывно поступающих для обработки или изготовления на одно рабочее место в течение определенного времени.

Число деталей в партии определяется в основном программой выпуска и числом дней, на которые экономически целесообразно создавать запас (задел) готовых деталей. Число заготовок в партии рассчитывают по следующей формуле:

где М — годовая программа выпуска изделий (или деталей); f — число рабочих дней, на которые разрешено иметь незавершенное производство; Д — число рабочих дней в году при двух выходных днях в неделю (254).

В зависимости от количества выпускаемых изделий и их размеров по типу организации работы производственного участка (или цеха) различают три вида производства:

  • единичное;
  • серийное;
  • массовое.

Под единичным производством понимают изготовление машин, деталей или заготовок, характеризуемое малым объемом выпуска. При этом считают, что выпуск таких же машин, деталей или заготовок не повторится по неизменяемым чертежам. Продукция единичного производства — машины, не имеющие широкого применения (опытные образцы машин, тяжелые прессы, крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки и т.п).

Под серийным производством понимают периодическое изготовление машин, их деталей или заготовок повторяющимися партиями по неизменяемым чертежам в течение продолжительного промежутка календарного времени. Производство изделий осуществляется партиями, при этом возможна партия из одного изделия. В зависимости от объема выпуска этот тип производства подразделяют на мелко-, средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного производства могут служить металлорежущие станки, компрессоры, судовые дизели и другие изделия, выпускаемые периодически повторяющимися партиями.

Пол массовым производством понимается непрерывное изготовление машин, деталей или заготовок в больших объемах по неизменяемым чертежам продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна и та же операция. Для массового производства характерны узкая номенклатура и большой объем выпуска изделий. Продукцией массового производства являются тракторы, автомобили, электродвигатели, холодильники, швейные машины, телевизоры и т.п.

Отнесение производства к тому или иному типу определяется не только объемом выпуска, но и особенностями самих изделий. Например, изготовление опытных образцов наручных часов в количестве нескольких тысяч штук будет представлять единичное
производство, поскольку повторное изготовление этих же часов, не предполагается. В то же время изготовление тяжелых прессов при объеме выпуска менее одной штуки в год можно считать серийным производством, если их выпуск по неизменяемым чертежам будет повторяться.

Об условности подразделения производства на три типа свидетельствует и то, что обычно на одном и том же предприятии или в одном и том же цехе одни изделия изготавливают единицами, другие — периодически повторяющимися партиями, третьи — непрерывно. Следовательно, на одном и том же предприятии (в цехе)
могут быть совмещены три типа производства. Поэтому отнесение производства предприятия или цеха к одному из типов обыч но осуществляется по преобладающему типу производства.

В тех случаях, когда нет информации о технической норме времени на изготовление изделия (или техническое нормирование еще не производилось) тип производства можно определить предварительно, используя классификацию деталей по их массе и габаритным размерам.

Одним из показателей, оказывающих влияние на весь производственный процесс изготовления изделия, является технологичность конструкций этого изделия в целом и его деталей в отдельности.

Под технологичностью конструкции понимают совокупность свойств изделия, обеспечивающих его изготовление, ремонт и техническое обслуживание по наиболее экономически эффективной технологии по сравнению с существующими аналогами.

Оценка технологичности конструкции машины в целом и каждой ее детали в отдельности может быть как качественной, так и количественной.

Для количественной оценки технологичности конкретной детали (или машины в целом) используют:

  • коэффициент использования материала, показывающий, какая доля от массы материала заготовки уходит в стружку при обработке;
  • коэффициент, показывающий отношение себестоимости конкретной операции (или изделия в целом) данного технологического проекта к себестоимости соответствующей операции на родственном предприятии;
  • коэффициент, показывающий соотношение трудоемкости выполнения конкретной операции (или изготовления изделия в целом) данного технологического проекта
    к трудоемкости соответствующей операции на более передовом аналогичном предприятии;
  • коэффициент, отражающий использование в процессе изготовления данной машины типовых технологических процессов и типовых технологических операций.

Кроме того, при оценке технологичности проводят анализ использования стандартного режущего инструмента, универсальных станочных приспособлений и универсальных измерительных средств.

Виды производственных процессов

Производственные процессы подразделяют на два вида: поточ­ные и непоточные.

Основными свойствами поточного производства являются его непрерывность и равномерность. В поточном производстве заго­товка по завершении первой операции без задержки передается на вторую операцию, затем — на третью и т.д., а изготовленная деталь сразу же подается на сборку. Таким образом, изготовление деталей и сборка изделий находятся в постоянном движении, при­чем скорость этого движения подчинена такту выпуска.

При непоточном виде организации производственного про­цесса движение заготовок, деталей на разных стадиях изготовле­ния прерывается их отправкой на рабочие места или промежуточ­ные склады. Сборку изделий начинают лишь при наличии на скла­дах полных комплектов деталей. В непоточном производстве отсутствует такт выпуска, а производственный процесс регулиру­ется графиком, составленным с учетом плановых сроков и трудо­емкости изготовления изделий.

Каждый из видов организации производственных процессов имеет свою область применения. Так, поточный вид организации производственного процесса присущ массовому производству, не­шуточный — единичному и мелкосерийному производству. Принципы поточного вида организации процессов часто ис­пользуют в крупносерийном производстве при изготовлении за­готовок, деталей и машин, близких по своему служебному назна­чению. Производство близких по служебному назначению машин позволяет объединять изделия в группы и вести их изготовление поточными методами с переналадкой оборудования при переходе от изделия одного наименования к изделию другого наименова­ния и переменным тактом выпуска. Такой вид организации произ­водственного процесса получил название переменно-поточного.