История возникновения металлообработки в России мало исследована, однако известно, что:

- в X в. русские ремесленники обладали высокой техникой изготовления оружия, предметов обихода и т.п.;

- в XII в. русские оружейники применяли сверлильные и токарные устройства с ручным приводом и вращательным движением инструмента или заготовки;

- в XIV-XVI в.в. использовались токарные и сверлильные устройства с приводом от ветряной мельницы;

- в 1587 г. мастером Андреем Чеховым была отлита и изготовлена знаменитая царь-пушка, которая сохранилась до наших дней;

- в XVI в. в селе Павлове на Оке и в окрестностях г. Тулы существовала металлообрабатывающая промышленность;

- в 1615 г. в России была изготовлена первая пушка с нарезным стволом;

- А.И. Нартов (1718-1725) создал механический суппорт для токарного станка;

- М.В. Сидоров (1714) на тульском оружейном заводе создал «вододействующие» машины для сверления оружейных стволов;

- Яков Батищев построил станок для одновременного сверления 24 ружейных стволов;

- М.В. Ломоносов (1711-1765) построил лоботокарные, сферотокарные и шлифовальные станки;

- И.И. Ползунов (1728-1764) построил цилиндрорасточные и др. станки для обработки деталей паровых котлов;

- И.П. Кулибин (1735-1818) построил станки для изготовления зубчатых колес часовых механизмов;

- в конце XIX и начале XX в. на некоторых предприятиях начали указывать на рабочих чертежах допуски на изготовление деталей.

Положение о технологии и определение, что «технология – наука о ремеслах и заводах» было сформулировано академиком В.М. Севергиным в 1804 г. А в 1817 г. впервые был изложен опыт производства профессором Московского университета И.А. Двигубским в книге «Начальные основания технологии или краткое описание работ, на заводах и фабриках производимых».

Дальнейшее описание выполнено проф. Тиме И.А. (1838-1920 г.г.) в первом капитальном труде «Основы машиностроения. Организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство в них работ», вышедшим в 1885 г. Позже проф. Гавриленко А.П. (1861-1914 г.г.) создал труд «Технология металлов», обобщивший опыт развития технологии металлообработки. Эта работа многие годы была основным курсом, используя который училось несколько поколений русских инженеров.

Затем появились работы не просто обобщающие опыт, но и выявляющие общие зависимости и закономерности. Соколовский А.П. в 1930-1932 г.г. издал первый труд по технологии машиностроения. В 1933 г. появился труд Каширина А.И. «Основы проектирования технологических процессов» и «Теория размерных цепей», разработанная Балакшиным Б.С., а в 1935 г. – «Технология автотракторостроения». В этой работе Кован В.М. и Бородачев Н.А. описали подходы к анализу качества и точности производства. Исследованием жесткости применительно к станкам в 1936 г. занимался Вотинов К.В. Работы Зыкова А.А. и Яхина А.Б. положили начало анализу причин возникновения погрешностей при обработке. В 1959 г. Кован В.М. разработал методику расчета припусков. Исследования в области технологии машиностроения продолжили Глейзер Л.А., Корсаков В.С., Колесов И.М., Чарнко Д.В., Ящерицын П.И. и многие другие.

Технология машиностроения как наука (в современном понимании) прошла в своем развитии несколько этапов. Маталин А.А., автор одного из учебников по технологии машиностроения, выделяет четыре этапа.

Первый этап (до 1929-1930 г.г.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. Публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.

Второй этап (1930-1941 г.г.) характеризуется обобщением и систематизацией накопленного производственного опыта и началом разработки общих научных принципов построения технологических процессов.

Третий этап (1941-1970 г.г.) отличается интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки. Восстановительный период нашей промышленности и последующие годы ее бурного развития характеризуются необходимостью обобщения опыта, накопленного отечественным и иностранным машиностроением. Строительство большого количества заводов создало необходимость подготовки значительного числа инженеров, техников, квалифицированных рабочих. В эти годы в учебные программы вузов впервые были включены новые дисциплины «Технология автомобилестроения», «Технология тракторостроения», «Технология станкостроения» и т.д. Новые дисциплины формировались первоначально как описательные, обобщающие опыт обработки деталей на станках, обработку отдельных поверхностей деталей и ряд др. вопросов. Но по мере развития машиностроения появилась возможность постепенного обобщения и разработки ряда теоретических вопросов технологии машиностроения с последующим делением дисциплины на два самостоятельных курса: первый – «Основы технологии машиностроения» и второй – «Специальная часть технологии машиностроения». Одновременно с делением дисциплины на два курса из нее выделились такие курсы, как «Основы конструирования приспособлений», «Основы проектирования машиностроительных заводов» и др.

Четвертый этап – с 1970 г. по настоящее время отличается широким использованием достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач технологии машиностроения.

Современное представление технологии машиностроения – это отрасль технической науки, которая изучает связи и закономерности в производственных процессах изготовления машин.

1.3 Основные понятия и определения технологии машиностроения

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта выпускаемых изделий.

Производственный процесс не может осуществляться вне времени и без затрат живого и овеществленного труда. Он включает в себя не только обработку деталей на различных станках, но также и контроль качества, транспорт и хранение продукции на складах, организацию обслуживания рабочих мест энергией, СОЖ и т.д. Сюда же входит вся обширная область подготовки производства. Производственный процесс может рассматриваться в рамках завода, цеха, участка и т.д. Мы будем рассматривать технологический процесс, который является частью производственного процесса, содержащую действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства, т.е. характеризующуюся изменением формы, шероховатости, размеров и взаимного расположения поверхностей детали или ее свойств. Технологические процессы механической обработки сопровождаются изменением формы, шероховатости, размеров и взаимного расположения поверхностей детали. Изменение физических свойств детали, в основном, происходит в процессах термообработки, старения и т.д. Технологический процесс выполняется на рабочих местах.

Рабочее место – часть производственной площади цеха, на которой размещены один или несколько исполнителей работы и обслуживаемая ими единица технологического оборудования или часть конвейера, а также оснастка и (на ограниченное время) предметы производства. На рабочем месте располагаются: инструмент, приспособления, технологическое и подъемно-транспортное оборудование, стеллажи для хранения заготовок деталей или сборочных единиц. Рабочим местом может быть станок, верстак и т.д.

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

Объекты производства

К объектам производства относятся:

- изделие;

- полуфабрикат;

- заготовка;

- исходная заготовка;

- основной материал (материал);

- вспомогательный материал;

- комплектующее изделие;

- производственная партия;

- операционная партия;

- сборочный комплект;

- задел;

- типовое изделие.

Дадим определения перечисленным объектам производства:

Изделием по ГОСТ 2.101-68 ЕСКД называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. Изделия, в зависимости от их назначения, делят на изделия основного и вспомогательного производства. К изделиям основного производства следует относить изделия, предназначенные для поставки (реализации), а к изделиям вспомогательного производства относят изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия, изготовляющего их. Причем, устанавливаются следующие виды изделий: а) детали; б) сборочные единицы; в) комплексы; г) комплекты.

Изделия, в зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей, делят на: а) неспецифицированные (детали) – не имеющие составных частей; б) специфицированные (сборочные единицы, комплексы, комплекты) – состоящие из двух и более составных частей.

Причем, понятие «составная часть» следует применять только в отношении конкретного изделия, в состав которого она входит, а составной частью может быть любое изделие (деталь, сборочные единицы комплекс, комплект).

Различают еще покупные изделия, к которым относятся изделия, не изготовляемые на данном предприятии, а получаемые им в готовом виде, кроме получаемых в порядке кооперирования.

Дадим определения составным частям изделия:

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Например: болт, винт, литой корпус, пластина из биметаллического листа и т.д. или эти же изделия, подвергнутые покрытиям (защитным или декоративным) или изготовленные с применением местной пайки, сварки, сшивки и т.п., например: винт подвергнутый хромированию, трубка спаянная или сваренная из одного куска листового материала.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии изготовителе сборочными операциями, например: автомобиль, редуктор, сварной корпус; электрооборудование станка, готовальня и т.д.

Комплекс – два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, например: цех-автомат, автоматическая телефонная станция, корабль, большие краны и т.д. В комплекс кроме изделий, выполняющих основные функции, могут входить детали, сборочные единицы и комплекты, предназначенные для выполнения вспомогательных функций, например: детали и сборочные единицы, предназначенные для монтажа комплекса на месте его эксплуатации, комплект запасных частей и т.д.

Комплект – два и более изделия, не соединенных на предприятии изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: комплекты запчастей, инструментов, упаковочной тары и т.п.

Виды изделий и их структура представлены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Виды изделий и их структура

Следующим объектом производства является полуфабрикат (ГОСТ 3.1109-82) – предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке на предприятии-потребителе.

Заготовка – предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

Исходная заготовка – заготовка перед первой технологической операцией.

Основной материал – это материал исходной заготовки.

Вспомогательный материал – материал, расходуемый при выполнении технологического процесса дополнительно к основному материалу, например, материал, расходуемый при нанесении покрытия, сварке, пайке, закалке и т.д.

Комплектующее изделие – изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятием-изготовителем. Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы.

Производственная партия – группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.

Операционная партия – производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.

Сборочный комплект – группа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его составной части.

Задел – производственный запас заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса.

Типовое изделие – изделие, принадлежащее к группе изделий близкой конструкции, обладающее наибольшим количеством конструктивных и технологических признаков этой группы.