Представляем вам новые технологии в автомобилестроении , которые в ближайшее время могут стать неотъемлемой частью в автомобилестроении. Суперпластмассы - порождение новой эпохи.

Суперпластмассы.

Когда появилась возможность вплетать углеродные нити в различные материалы, стало возможным создание сверхпрочных пластмасс. Такие материалы способны выдержать большую силу удара при том, что их вес значительно ниже обычных противоударных деталей. при столкновениях и способствовать экономии веса.

Некоторые западные компании трудятся над разработкой гибридного материала - пластмасса с вплетением стального кабеля. Этот недорогой материал будет использоваться при создании элементов кузова, внутренней отделки, бамперов. Такие сверхпрочные армированные суперпластмассы действительно обладают высокой прочностью, но пока что выглядят не очень красиво. Наверняка этот недостаток вскоре будет исправлен.

Зарядка от качения автомобиля.

Гибридные автомобили до сих пор не не так популярны, как заслуживают того. А все потому, что в мире есть такие вредные снобы, которые постоянно опосаются, что заряда батарей не достаточно для полноценной поездки. Заткнуть за пояс таких скептиков должна развивающая инфраструктура и увеличивающийся объем аккумуляторов. Ряд передовиков труда в автопромышленности, такие как Audi, BMW и Mazda трудятся на интересной разработкой - генератор для выработки электричества на аккумулятор, который приводится в движение от качения автомобиля при езде.

Электромоторы в ступицах.

В «лохматые» годы Фердинанд Порше уже подумывал о том, что электрический движок машины должен располагаться в ступицах, что значительно бы расширило пространство в автомобиле для пассажиров и аккумулятора. До сих пор эта идея витает в воздухе, но производители боятся располагать так моторы, потому что увеличение неподрессоренной массы может сказаться на управляемости и плавности при движении по пыльным и гравийным дорогам. Однако, фирма Protean Electric и Lotus Engineering проводит исследования, в рамках которых два идентичных автомобиля Lotus проверяются сотрудниками компании на маневренность и управляемость.

Один из них оборудован моторами в ступицах. По результатам тестов получается, что для среднестатистического водителя разница незаметна. Небольшие огрехи в управлении устраняются небольшими подстройками подвески. среднестатистический водитель не заметит снижения производительности связанной с дополнительной неподрессоренной массой, а должная дополнительная настройка поможет побороть большую часть побочных эффектов связанных с управляемостью.

Никель-цинковые батареи.

Современное городское интенсивное движение требует экономии топлива. Обычное дело сегодня - в пробке или на светофоре заглушить двигатель, чтобы не «коптить небо». Беда в том, что свинцово-кислотный аккумулятор под капотом не способен выдержать несколько агрессивных циклов «стоп-старт» - он быстро разряжается, если поездить вы не успели, а заводились несколько раз подряд. Данная проблема была решена еще в 1901 году, когда Томас Эдисон придумал никель-цинковый.

Такой аккумулятор не теряет разрядку так быстро, если вы вынуждены глушить и заводить мотор несколько раз подряд. Кроме того, такие аккумуляторы имеют больший срок службы. Современная компания Power Genix заявляет, что никель-цинковые батареи весят вполовину меньше при удвоенном времени работы. Кроме того - они более экологичны в плане утилизации.

На сегодняшний день рынок автомобилей находится в рамках жесткой конкуренции, ведь передовые бренды прилагают множество усилий, чтобы предложить клиенту качественный продукт, соответствующий всем современным требованиям. В связи с этим мировой рынок предлагает конечному потребителю действительно хороший ассортимент резины , которая не оставит равнодушным даже самого требовательного покупателя.

Именно по этому компании-производители так заинтересованы в разработке новых технологий в области автомобильных шин, которые позволят уже в ближайшем будущем занять достойную рыночную нишу.

Рассмотрим, какие новшества приготовили для своих потребителей лидеры машиностроения.

Технические новшества компании Goodyear

Американская компания Goodyear в очередной раз удивила мировых производителей инновацией Triple Tube, которую можно было впервые увидеть на презентации всем известного автосалона в Швейцарии. Главным достижением ученых является автоматический контроль объема воздуха внутри шины в зависимости от типа дорожного покрытия, что обеспечит потенциальному владельцу данного продукта дополнительную устойчивость на дороге в самых различных ситуациях.

Автоматическая адаптация предусматривает три различных режима работы шины во время езды.

• Первый представляет технологию дополнительной устойчивости на дороге, а также автоматического сопротивления качанию автомобиля, что обеспечивает повышенный уровень упругости шины. Она значительно улучшает маневренность машины на сухой поверхности и сокращает длину тормозного пути, что достигается вследствие увеличения площади контакта шины с дорогой.
• Второй оснащен технологией дополнительной маневренности автомобиля в неблагоприятных погодных условиях, которая реализуется в процессе противодействия скольжению шины. Данная система предусматривает сужение площади контакта, что, в свою очередь, приводит к автоматическому увеличению ее диаметра.
• Третий режим актуален во время быстрой езды автомобиля и представляет собой автоматическую процедуру изменения формы колеса на, так называемую, «коническую», которая значительно увеличивает показатели сцепления шины на резких поворотах и обеспечивает автомобиль дополнительной маневренностью и устойчивостью на дороге.

Нельзя также не выделить концепцию шин BH03, которая является еще одним достижением американцев. Данная технология предусматривает возможность производства резины, которая способна самостоятельно вырабатывать электроэнергию, что ведет к автоматическому заряжению аккумулятора автомобиля непосредственно во время езды.

Достижения французского лидера Michelin

Инженеры французской компании Michelin также не сидят сложа руки, и уже сегодня предлагают мировому рынку технологию производства шин Michelin Tweel, которым вовсе не требуется воздух. Структура нового колеса состоит из прочной металлической конструкции и множества полиуретановых спиц, что полностью решает проблему прокола колес, а также их регулярной подкачки. На многочисленных исследованиях инновация неоднократно доказывала, что, преодолевая металлические шипы, автомобиль уверенно продолжает движение. На сегодняшний день компания объявила производство исключительно для коммерческого транспорта, но создатели уверяют, что в скором будущем мы сможем увидеть данное новшество и на легковых автомобилях.

Японский взнос в инновационный прогресс машиностроения

Не менее прогрессивными оказались и ученые японской компании Bridgestone, которые разработали уникальную технологию производства шин Nano-Pro-Tech. Она позволяет контролировать многочисленные свойства структуры и состава шины на молекулярном уровне. Благодаря данному новшеству возможно регулировать содержимое компонентов, которые входят в состав резины и активно взаимодействуют между собой. Это, в свою очередь, обеспечивает такие преимущества автомобиля, как улучшение сцепных показателей шин, уменьшения расхода бензина, сокращения тормозного пути и многое другое, что выводит производство продукта на новый уровень устойчивости, безопасности и маневренности автомобиля на дороге.

Учитывая все выше перечисление достижения научно-технического прогресса, можно сделать вывод, что главным двигателем инновационных технологий в области производства автомобильных шин является высокий уровень конкуренции в данной отрасли. Такая тенденция всегда будет служить отличным двигателем для увеличения ассортимента и улучшения качества продукции мировых производителей автомобильных шин, главной целью которых будет максимальное удовлетворение потребностей конечного покупателя. А это значит, что уже в ближайшем будущем мы сможем узнать о новых достижениях и инновациях в сфере машиностроения.

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.

Современные автомобили доказали свою способность к эволюционному развитию. Ежегодно в автомобильном мире появляются новые технологии, которые переворачивают представление о транспортных средствах, как таковых. Постепенно спускаясь в бюджетные или среднеценовые сегменты, они входят в массы, после чего автомобилисты просто не понимают, как можно было жить без этих удобных и таких необходимых «мелочей». Гидроусилитель руля, вакуумный усилитель тормозов, стеклоочистители, подогрев сидений… можете себе представить, что когда-то этого не было на машинах? Мы с трудом способны это вообразить… уверен, не только мы.

Но у медали есть и другая сторона. Из-за «бума» электроники, место водителя постепенно занимается электроникой. Электронные помощники страхуют человека за рулем, а в последние несколько лет даже начинают замещать Человека разумного по части управления автомобилем. Такие технические функции препятствуют возникновения феномена «удовольствия от вождения». Когда водитель, являясь частью автомобиля, становится его продолжением. В эти моменты между ним и дорогой установлен минимальный барьер. Электроника, безусловно, препятствует возникновению этого симбиоза.

Идеальным, на наш взгляд, является использование второстепенных вспомогательных функций, которые в большей степени нацелены на обслуживание комфортного пребывания в автомобиле, которые действительно делают рутину лучше.

Подборка 13-ти таких вещей как раз и отражает лучшие технические решения в автомобильной промышленности.

Камеры внешнего обзора

Камеры заднего обзора с 1 мая текущего года стали обязательным атрибутом всех легковых автомобилей, продаваемых в США. Минимум одна камера должна устанавливаться на самую дешевую комплектацию автомобиля. В более дорогих комплектациях камер может быть несколько, что позволит наблюдать на центральном экране за автомобилем сверху.

Эта функция делает парковку автомобиля намного проще, а маневрировать в труднодоступных местах будет безопаснее и удобнее.

Радиолокационный Круиз-контроль

Обычный круиз-контроль - неплохая штука, но адаптивные системы сделанные на основе радара - действительно гениальная вещь.

Благодаря работе системы, машина автоматически подстраивается под скорость движения впередиидущего транспорта и регулирует дистанцию на безопасном расстоянии. С ее помощью можно немного расслабиться и не напрягаться на шоссе в пробке. Железный конь сделает часть работы за вас.

Подвеска «Magnetic Ride Control»

Магнитная адаптивная подвеска также входит в топ приспособлений для повышения удобства и управляемости автомобиля. Используя специальную жидкость, амортизаторы могут за доли секунды становиться жесткими как на спорткаре или податливыми, словно вы едите на лимузине. Все будет зависеть от цели, скоростного режима и поверхности под колесами. Суть работы технологии основывается на подачи электричества к аноду, который изменяет физические свойства амортизационной жидкости.

Технология чрезвычайно популярна среди производителей спорткаров, ее используют все - от Корвета до Феррари.

Подвеска Multimatic DSSV

Пассивные регулируемые амортизаторы. Еще один тип подвески, без которого невозможно представить себе современный внедорожник. Компания Multimatic изобрела регулируемые амортизаторы DSSV (dynamic suspension spool valve), усилия на которых на сжатие и отбой можно настраивать в больших пределах. Но при этом с очень большой точностью.

Используется на всех видах гоночных автомобилей и внедорожниках, таких как Ford GT, Camaro Z/28 и Colorado ZR2.

Передача с двойным сцеплением

Мы знаем, что ничто не может сравниться с чувством управления механической коробкой передач. Но если у вас установлена автоматическая трансмиссия, вы не ошибетесь с выбором, если предпочтете двойное сцепление. Переключения будут плавными и молниеносными, что поднимает комфорт поездки на новый уровень, а время отклика КПП вряд ли сможет быть выше.

Электронный самоблокирующийся дифференциал

Механические самоблокирующиеся дифференциалы отлично зарекомендовали себя в 90-е годы. Но прогресс не стоит на месте. Если вам хочется прочувствовать на что способен автомобиль с передовыми технологиями на борту, вы должны выбрать электронную систему.

В зависимости от того, в какой поворот вы входите, они могут заблокировать/разблокировать нужную сторону и отправить мощность на требуемое колесо, которое нуждается в крутящем моменте больше всего.

Векторизация крутящего момента / торможения

Эта система работает путем торможения внутреннего колеса во время прохождения поворота, что имитирует работу самоблокирующегося дифференциала.

Она позволяет лучше распределить вращающий момент на колеса, и дать больше сцепления шинам.

В основном функция работает без проблем, то есть вы не почувствуете, что она вообще есть. Вы просто увидите результат.

Контроль «мертвых» зон

Еще одна крайне важная и удобная система безопасности. Всем известно, что у длинных и габаритных автомобилей в зеркалах есть так называемые «мёртвые» зоны, в которых может потеряться даже «КАМАЗ». Чтобы не допустить этого, автопроизводители условились устанавливать на внешних зеркалах специальные индикаторы, управляемые при помощи компьютера и камер. Если на соседней полосе есть автомобиля и перестраиваться нельзя - машина сама подскажет об этом.

Система предупреждения о возможности столкновения

Мы не видим недостатка в том, чтобы избежать аварии, когда это возможно. Системы предотвращения столкновений, такие как Subaru Vision могут предупредить вас, о возможном столкновении и даже экстренно применить тормоза за вас, если реакции не последует.

Сиденья с обогревом и вентиляцией

Нет лучшего ощущения, чем прыгать в проветриваемое сиденье в жаркий день. То же самое касается теплого чувства зимним днем, которое дарит сиденье с подогревом. Если у вас был автомобиль с обогревом сидений, а еще лучше - с вентиляцией, трудной вернуться к обычным сидушкам из «Жигулей».

Массаж

Пока малораспространенная функция, которая в будущем может стать крайне популярной у всех без исключения водителей. Все 33 удовольствия, о которых никто не мог мечтать даже 10 лет назад.

Обогрев рулевого колеса

Подогрев сидений - вещь хорошая, но не менее приятно чувствовать тепло, греющее вам руки в холодный день. Для этого придумали обогреваемое рулевое колесо.

Нет нужды надевать перчатки, когда вы едете утром на работу зимой. Автомобиль уже позаботился о вашем комфорте.

Head-up Display

Ничто не должно отвлекать водителя от ситуации, происходящей на дороге. К сожалению, в реальной жизни этот сценарий не выполняется практически никогда. То трек нужно сменить на центральном дисплее, то посмотреть сколько осталось топлива в баке, то пиктограмма какая-то вспыхнула на приборной панели. Чтоб информация всегда была перед глазами и придумали Head-up дисплей.

Министерство образования и науки

Республики Казахстан

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, мтоды 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 Автомобилестроение как отрасль массового

машиностроения

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 технологии 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, производственного 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.

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 технологического

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 https://pandia.ru/text/79/487/images/image003_84.gif" width="19" height="25">, 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…600font-size:14.0pt">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:

Font-size:14.0pt">где - коэффициенты, зависящие от вида кривой

распределения составляющих погрешностей.

Если погрешности подчиняются одному закону распределения, то .

Тогда font-size:14.0pt">1.2.2 Различные виды установочных поверхностей деталей и

правило шести точек. Базы конструкторские, сборочные,

технологические. Погрешности базирования

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 приспособ -

ления на станке.

1.2.3 Статистические методы регулирования качества

технологического 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 https://pandia.ru/text/79/487/images/image025_22.gif" width="25" height="27">;

Среднее значение (математическое ожидание) случайной ве

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 https://pandia.ru/text/79/487/images/image031_21.gif" width="53" height="24">, который по своему назначению больше, чем метод shortcodes">