Рамки для теории (1) (1). Среди промышленности ведущее место занимает машиностроение
 Скачать 428.5 Kb.
|
 ВВЕДЕНИЕ Среди промышленности ведущее место занимает машиностроение. Это определяется тем, что все процессы в материальном производстве, транспорте, строительстве и сельском хозяйстве связаны с использованием машин разного назначения. Конструкции машин беспрерывно совершенствуются согласно с требованиями производства и эксплуатации, а также на основе введения эффективных результатов научно-технических исследований, появления новых материалов и способов получения из них нужных форм и свойств. Создание новых машин, которые отвечали бы современным требованиям, связано с необходимостью подготовки высококвалифицированных инженерных кадров машиностроительного профиля. Основным заданием данной дисциплины есть развитие знаний, которые обеспечивают беспрерывное совершенствование технологических методов производства и повышения продуктивности труда в машиностроении. Технология изготовления заготовок является комплексным курсом, в котором излагается теория построения и методы расчета технологических процессов машиностроительного производства, включающим в себя получение заготовок, механическую обработку резаньем и построения машин и их элементов, а также требования к конструктивному оформлению. В силу того что большое влияние на точность изготовления заготовки оказывает недоштамповка, необходимо, чтобы поле допуска на вертикальный размер — размер в направлении удара — было несимметричным, причем верхнее отклонение должно быть больше нижнего. В плоскости разъема большое влияние на точность изготовления заготовки оказывает износ ручья, сдвиг и неравномерность усадки. При конструировании деталей машин следует иметь в виду, как уже подчеркивалось, что каждый из способов изготовления штампованной заготовки оказывает существенное влияние на степень приближения ее конструктивных форм и размеров к формам и размерам готовой детали. Как самостоятельная отрасль производства машиностроение сложилось в XVIII веке, хотя существовала еще задолго до этого. Быстрое развитие оно получило в Англии и странах Западной Европы, затем в США. В России первые машиностроительные заводы построены в конце XVIII века, в середине XIX века их насчитывалось около 100, а в 1900 году – более полутора тысяч. По своему техническому уровню и масштабам производства машиностроение России существенно отставало от западно-европейских стран, половину необходимого оборудования для различных отраслей производства приходилось ввозить из-за границы. На выбор метода выполнения заготовки оказывает большое влияние время подготовки технологической оснастки (изготовление штампов, моделей, прессформ и т. п.). Современное машиностроение характеризуется широким применением металлорежущих станков с числовым программным управлением и автоматизированных технологических комплексов, работающих по принципу "безлюдной технологии". Для изготовления режущих инструментов используются новые сверхтвердые композиционные материалы, синтетические и природные алмазы. Производственный потенциал отечественного машиностроения за годы Советской власти сильно возрос и был очень велик, однако в настоящее время в связи с переустройством страны он используется чрезвычайно мало. Вид заготовки оказывает решающее влияние на способ питания токарного автомата и его конструкцию в целом. В следующих главах речь пойдет о выборе заготовок, обработке и способах их получения. 1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1.1 Основные требования к заготовкам При разработке технологического процесса изготовления детали одной из первых решается задача выбора заготовки и определение ее размеров. Выбор вида заготовки зависит от конструктивных форм детали, ее назначения, условий работы в собранной машине, испытываемых нагрузок, а также от объема производства, точности размеров и других факторов. Вид заготовки, ее форма, размеры, способ получения, свойства материала в большинстве случаев оказывают существенное влияние на характер технологического процесса ее последующей обработки. От степени совершенства способа получения заготовки в значительной степени зависит расход материала, количество технологических операций и их трудоемкость, сложность технологической оснастки и оборудования, что в конечном итоге определяет себестоимость изготовления детали и машины в целом. Стоимость заготовок в значительной степени определяется способом их производства. Наиболее рациональный способ получения заготовки применительно к конкретным производственным условиям снижает трудоемкость последующих операций механической обработки и определяет степень механизации и автоматизации производства. Снижение трудоемкости механической обработки позволяет обеспечить рост объема производства без существенного увеличения технологического оборудования и оснастки.  Рисунок 1- Классификация заготовок деталей в машиностроении 1.2 Выбор исходных заготовок деталей машин Правильный выбор заготовки, если по техническим условиям применимы различные ее виды, можно осуществить лишь в результате технико-экономических расчетов. При этом сравнивают два или более возможных вариантов ее получения и последующей обработки и выбирают наиболее экономичный для данных условий производства, при котором обеспечивается наименьшая себестоимость полученной готовой детали. Количество одновременно изготовляемых заготовок и периодичность их выпуска в значительной степени предопределяют затраты на производство и уровень его технологического оснащения. Одним из показателей, характеризующих экономичность выбранной заготовки, является коэффициент использования материала Км. Его определяют как отношение массы детали q к массе заготовки Q: Км= q/Q Для рациональных форм и вида выбранной заготовки характерны значения этого коэффициента, близкие к единице, что обусловливает более низкую себестоимость последующей механической обработки, меньший расход материала, энергии, инструмента и т.п. В среднем по машиностроению коэффициент использования металла сравнительно невысок и составляет Км=0,7…0,75, в крупносерийном и массовом производстве Км=0,85…0,9, а в единичном Км=0,5…0,6. Известно, что в себестоимости машиностроительной продукции наибольшую долю составляют затраты на материалы. Для их снижения стремятся в максимальной степени приблизить размеры и форму заготовок к габаритам и форме готовых деталей. Поэтому в современном производстве одним из основных направлений развития технологии механической обработки является использование заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечивающими обработку с наибольшей производительностью и наименьшими отходами материалов. Использование более точных и сложных заготовок является в машиностроении одним из основных путей экономии материалов, создания безотходной и малоотходной технологии и интенсификации технологических процессов. Эта прогрессивная тенденция обусловила появление и развитие многих современных способов получения точных заготовок. Однако некоторые из этих способов (например, литье под давлением, литье в кокиль, литье по выплавляемым моделям) требуют, как правило, применения дорогого технологического оборудования и оснастки, что увеличивает затраты на изготовление самой заготовки. Поэтому использование таких заготовок оправдывается лишь в условиях достаточно больших объемов производства. При низкой точности размеров заготовок, больших колебаниях твердости материала, плохом состоянии необработанных баз нарушается работа приспособлений, ухудшаются условия работы инструментов, снижается точность обработки, возрастают простои оборудования. Детали машин отличаются большим разнообразием конструкций, форм, размеров, ролью в машине, нагруженностью, условиями работы, массой и т.п. Тем не менее при выборе заготовки для их изготовления можно руководствоваться некоторыми общими соображениями. Фасонные детали, не подвергающиеся ударным нагрузкам, а также растяжению и изгибу (например, корпуса подшипников, крышки, шкивы и др.) целесообразно изготовлять из чугунных отливок; для фасонных деталей машин, работающих в тяжелых условиях больших знакопеременных нагрузок вместо чугунных целесообразно применять стальные отливки. Однако крупные отливки из стали обычно не отливают ввиду сравнительной трудности получения таких отливок. Из чугуна отливают также достаточно крупные заготовки, например рамы, станины, плиты, коробки, картеры, маховики и др. Заготовки в виде поковок и штамповок применяются обычно для деталей, работающих преимущественно на изгиб, растяжение, кручение. Такие заготовки чаще всего имеют существенную разницу в поперечных сечениях в разных своих частях (например, различные рычаги, коленчатые валы, шатуны, зубчатые колеса и др.) При изготовлении поковок можно максимально приблизить конфигурацию заготовки по форме и размерам к готовой детали. Следует отметить, что заготовки в виде штамповок целесообразно применять лишь в крупносерийном и массовом производстве, так как для получения таких заготовок необходимо изготовлять дорогостоящую технологическую оснастку – штампы. В этом случае стоимость штампов переносится затем на большое количество заготовок, полученных в этих штампах. Заготовки, полученные свободной ковкой на молотах или прессах, применяются преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве для получения как достаточно крупных, так и мелких деталей. При этом себестоимость кованых заготовок значительно выше, чем штампованных. Для получения деталей непосредственно на металлорежущих станках в качестве заготовок широко используется сортовой прокат различных профилей. При этом заготовки из проката применяют обычно для деталей, приближающихся по конфигурации к какому-либо профилю проката – круглому, квадратному, шестигранному и к другим формам сечений. Желательно, чтобы изготовляемые детали не имели значительной разницы в поперечных сечениях. В этом случае при обработке заготовки количество снимаемого металла будет минимальным. Следует отметить, что изготовляемые из проката детали (за исключением валов) имеют сравнительно небольшие размеры. Горячекатаный сортовой прокатшироко используется также для получения поковок и штамповок. На токарных автоматах и полуавтоматах в качестве заготовок применяются калиброванные холоднотянутые прутки. Для нормальной работы зажимных цанг колебание диаметров прутков не должно превышать 0,3…0,4 мм. Во многих случаях калиброванные прутки не подвергаются обработке лезвийным инструментом, а непосредственно шлифуются. При работе на револьверных станках с зажимом в кулачках может применяться горячекатаный прокат. В различных отраслях промышленности в качестве заготовок широко используется листовой прокат. В частности, заготовки из листового проката применяют для изготовления деталей обшивки автомобилей, автобусов, вагонов, тракторов, химических аппаратов, морских судов и др. В настоящее время имеет место тенденция изготовления гнутых профилей из тонколистовой стали. Длина таких заготовок может достигать нескольких метров. Форма гнутых профилей может быть приближена к форме отдельных элементов конструкции. Применение гнутых профилей взамен прокатных позволяет во многих случаях значительно экономить металл и снижать массу конструкции, так как гнутые профили тоньше и легче прокатных. Путем комбинирования таких заготовок можно получать более сложные профили достаточной жесткости и прочности.
Заготовки, поступающие на обработку, должны соответствовать техническим требованиям и проходить входной контроль. Это позволяет выявить различные дефекты в заготовках и исключить обнаружение их на последующих операциях технологического процесса изготовления деталей. Перед разработкой конструкции заготовки необходимо предусмотреть доступность любого ее места для осуществления контроля. Некоторые дефекты отливок и поковок выявляют наружным осмотром необработанных поверхностей. Наличие формовочной земли, пригаров, окалины и некоторых других дефектов устраняют различными способами очистки поверхностей. Наиболее часто для этих целей используют проволочные вращающиеся щетки, абразивные круги с гибким валом и дробеструйные камеры. Мелкие заготовки очищают во вращающихся барабанах. Литники, прибыли, заливы на крупных заготовках удаляют с помощью пневматических зубил, дисковых пил и зачищают переносными шлифовальными машинками. Кроме визуального выявления дефектов могут также использоваться различные методы неразрушающего контроля, например магнитная дефектоскопия, ультразвуковой и радиационный контроль, рентгеновские излучения и др. Иногда возникает необходимость в разрушающем контроле качества заготовок. В этом случае производят частичное или полное разрушение заготовки из партии. Обнаруженные на отливках раковины, трещины, неровности чаще всего заделывают мастиками на основе термореактивных смол или заваривают. В отдельных случаях проводятся металлографические исследования структуры, ликвации, химического состава, а также механические испытания заготовок. Способы и виды контроля заготовок указываются в технических условиях. Поковки и штамповки из высокоуглеродистых сталей, а также чугунные и стальные отливки могут подвергаться термической обработке (отжигу или нормализации) с целью улучшения их структуры и обрабатываемости на металлорежущих станках. Основным дефектом сортового проката является искривление оси в результате неравномерности остывания после изготовления. Могут быть также дефекты процесса изготовления (прокатки, отрезки, механической обработки) и транспортировки. Для устранения искривления заготовок применяют правку проката в горячем или холодном состоянии. Для этой цели используют гидравлические и ручные винтовыепрессы, правильно-калибровочные станки и другое оборудование. Разматывание и правка легкой арматуры могут производиться различными способами. В настоящее время широкое применение в строительстве получили станки-автоматы для одновременной правки и резки легкой арматуры. Схема работы такого станка приведена на рис. 2  Рисунок 2 -Правильный станок
Наиболее простым и удобным в эксплуатации является построенный по этому (принципу станок-автомат для правки и резки арматурных стержней, сконструированный инженером Н. Е. Носенко. Станки конструкции Н. Е. Носенко выпускаются двух типов: малая модель АН-8 — для правки и резки круглой стали диаметром 3—8 мм и большая модель АН-14 — для правки и резки стали диаметром 4—14 мм. Погрешность правки оценивают кривизной, остающейся после правки, отнесенной к 1м длины заготовки. Так, например, для прутков и заготовок диаметром до 30 мм погрешность составляет около 0,1…0,2 мм. Правка проката предшествует его резке на мерные заготовки, которые в некоторых случаях также подвергают правке. Правка позволяет уменьшить припуск на последующую механическую обработку заготовки и устранить поломки зажимных механизмов револьверных станков и автоматов. Однако в процессе холодной правки в материале стальной заготовки вследствие наклепа возникают остаточные напряжения, поэтому ее не применяют при изготовлении особо ответственных деталей машин. Сортовой прокат, поступающий на производство в виде прутков, разрезают на приводных ножовках, дисковых или ленточных пилах, а также на токарно-отрезных и абразивно-отрезных станках.В механических цехах разрезание иногда производят на фрезерных станкахпрорезными фрезами. Резка прутков и труб из высокотвердых, закаленных сталей наиболее эффективна на абразивно-отрезных станках, оснащенных тонкими, толщиной 3…6 мм абразивными кругами на бакелитовой или вулканитовой связках. Благодаря высокой скорости вращения, достигающей до 80 м/с, круги быстро разрезают пруток, образуя ровный срез с шероховатостью Ra=3,2…6,3 мкм. Во избежание пережога торцов зона резания обильно поливается охлаждающей жидкостью. Листовой холоднокатаный прокат поступает на производство в пачках или рулонах.Масса рулонов составляет от 15 до 45 т. Холоднокатаные листы толщиной 0,35…0,50 мм имеют ширину 750…1000 мм и длину 1500…2000 мм. Перед запуском в производство листы и полосы режут на отдельные куски, называемые раскройными картами. Размеры карт согласуются с размерами готовых деталей. Разрезку листовой и полосовой стали толщиной до 25мм производят обычно на гильотинных и дисковых ножницах, тонкий лист можно разрезать вибрационными ножницами. Для разрезания заготовок до 100 мм и выше используют обычно газовую или плазменную резку. С целью экономии металла при вырубке заготовок из стального листа на картах раскроя указывают наиболее рациональное их расположение. При этом предусматривается размещение конфигураций заготовок таким образом, чтобы перемычки между ними были по возможности минимальными. Некоторые примеры раскроя металла для вырубки заготовок на прессах приведены на рис. 3  Рисунок 3-Раскрой металла на прессах В тех случаях, когда к заготовкам особых требований по точности не предъявляют, вырубка может происходить без перемычек. Обработка и контроль деталей типа тел вращения (валов, осей) происходит обычно с использованием в качестве технологических баз центровых отверстий. Поэтому перед обработкой таких заготовок важно выбрать форму и расположение центровых отверстий, существенно влияющих на точность последующей механической обработки на металлорежущих станках. Наличие центровых отверстий в таких режущих инструментах, как сверла, зенкеры, развертки, метчики и т.п., позволяет не только изготовлять эти инструменты, но и производить их заточку и переточку в период использования. Следует заметить, что для снижения затрат на изготовление заготовок и повышение производительности труда создаются отдельные цехи или предприятия по централизованному изготовлению и снабжению заготовками машиностроительных предприятий. Это позволяет организовать технологическую специализацию производства и выпускать заготовки широкой номенклатуры высокого качества. Перед отправкой заготовок потребителям в качестве товарной продукции их грунтуют с целью защиты от коррозии. Для ответственных деталей заготовки сопровождаются сертификатом качества, удостоверяющим соответствие их требованиям действующих стандартов или технических условий. На некоторых машиностроительных предприятиях во избежание смешивания заготовок в цехах и на складах их маркируют, например, красками различных цветов, буквенным или цифровым обозначением. Это позволяет более упорядоченно хранить заготовки и более быстро подавать их к рабочим местам. |