Основы ресурсосберегающих технологий Канд. техн. наук, доцент кафедры «Технология авиационных двигателей и общего машиностроения» (ТАДи. ОМ) Волков Сергей Александрович
«ОСНОВЫ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ» Рекомендуемая литература 1. Базров Б. М. Основы технологии машиностроения. Учебник для ВУЗов. М. : Машиностроение, 2005 г. – 736 с. 2. Балакшин Б. С. Теория и практика технологии машиностроения. В 2 -х томах. - М. : Машиностроение, 1982 г. 3. Колесов И. М. Основы технологии машиностроения. -М. : Машиностроение, 2001 г. -591 с. 4. Технология машиностроения. Под ред. Дальского А. М. В 2 -х томах. - М: МГТУ им Н. Э. Баумана, 2001 г. 5. Основы технологии машиностроения: Учебник, Кован В. М. , Корсаков B. C. и др. Под ред. Корсакова B. C. 3 -е изд. перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1977 г. - 416 с. 6. Маталин А. А. Технология машиностроения. Учебник для машиностроительных вузов. Л. : Машиностроение, 1985 г. - 512 с. 7. Новиков М. П. Основы технологии сборки машин и механиз-мов. М. : Машиностроение, 1980 г. - 529 с.
Классификация ресурсов, используемых при создании машин Ресурсы, используемые при создании машин Трудовые Материальные Средства труда Предметы труда Информационные Финансовые
Преобразование исходного продукта в продукцию Исходный продукт Машина Энергия Продукция
Примеры преобразования машинами исходного продукта в продукцию Исходный продукт Энергия Машина Продукция Заготовка Электроэнергия Станок Деталь Груз Механическая Автомобиль Перевезенный груз Ткань, нить Механическая Швейная машина Шов Электромагнитные волны Электрическая Телевизор Изображение и звук Задача Электрическая ЭВМ Решенная задача
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Техническое нормирование – это установление нормы времени на выполнение определённой работы или нормы выработки в штуках на единицу времени. Техническая норма времени – это время, установленное на выполнение данной операции при определённых организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.
Классификация методов нормирования Методы нормирования Опытно-статистический Аналитический Расчетно-аналитический Исследовательскоаналитический
Опытно-статистическое нормирование Нормы времени устанавливают на основе статистических данных (прошлого опыта) предприятия. Нормы времени легко определить Они не учитывают конкретных производственных условий и, как правило, завышены Расчётно-аналитическое нормирование Нормирование производится по элементам рабочих приемов. По каждому параметру, входящему в норму времени, расчетным путем определяют временные затраты, а затем путем суммирования определяется время на операцию. Позволяет рассчитать нормы до начала производства новых изделий, Учитывает конкретные производственные условия
Расчётно-аналитическое нормирование Технически обусловленная (обоснованная) норма времени состоит из двух частей: 1) подготовительно-заключительное время, 2) штучное время. Подготовительно-заключительное время – время, которое рабочий (бригада рабочих) затрачивает на собственную подготовку и подготовку средств производства к выполнению нового производственного задания, новой партии деталей и выполнению всех работ, связанных с его окончанием. (затраты времени на получение задания и ознакомление с ним, получение инструментов и приспособлений, наладку оборудования, сдачу инструмента, сдачу выполненной работы и т. д. )
Штучное время: 1. tосн – основное технологическое время где L – полная длина перемещения заготовки или инструмента в направлении подачи, мм: l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l 1 – величина врезания инструмента, мм; l 2 – величина перебега инструмента или заготовки в направлении подачи, мм; i – число рабочих ходов инструмента; sм – минутная подача инструмента, мм/мин; s – подача на оборот, мм/об. ; п – число оборотов в минуту, об. /мин. l l 2 n s l 1
2. tвсп – вспомогательное время – время, затрачиваемое на выполнение различных вспомогательных действий, связанных с выполнением основной работы. Установка заготовки Подвод инструмента Контроль детали Вспомогательное время Снятие детали Отвод инструмента Управление станком
Сумма основного и вспомогательного неперекрываемого времени называется оперативным временем: 3. tтех. обсл– время технического обслуживания рабочего места: Смена инструмента Поднастройка станка Правка инструмента … 4. tорг. обсл–время организационного обслуживания рабочего места: Раскладка и уборка инструмента Смазка и чистка станка Уборка рабочего места … 5. tпер – время перерывов на отдых и физические потребности: Перерывы на личные надобности Перерывы на отдых …
Штучно-калькуляционное время – это полное рабочее время, затрачиваемое на изготовление одной детали: где tп. з. – подготовительно-заключительное время; n – количество деталей в партии. Норма времени на изготовление всей партии деталей: Норма выработки (шт. ): где Тсм – сменный фонд рабочего времени
Аналитически-исследовательский Нормы времени устанавливают на основе изучения затрат рабочего времени непосредственно на рабочих местах (фотография рабочего времени или хронометраж). метод учитывает конкретные условия работы; очень велика трудоёмкость изучения затрат рабочего времени. Этапы исследования затрат рабочего времени: 1) Подготовка к наблюдению. 2) Проведение наблюдения. 3) Обработка результатов наблюдений. 4) Анализ материалов, разработка мероприятий по устранению сбоев в работе, предложения по улучшению рабочих мест.
Способы наблюдения Визуальный метод. ошибки при считывании показаний секундомера; трудность регистрации кратковременных действий; большое напряжение наблюдателя. Автоматический метод. позволяет фиксировать не только время, но и действия рабочего; возможность создавать учебные материалы; психологическое напряжение работающего. Дистанционное наблюдение. не отвлекает рабочего.
Хронометраж Метод изучения затрат рабочего времени путём измерения продолжительности элементов операции. Этапы: 1) Подготовительный. • расчленение операции на элементы с помощью фиксажных точек; • инструктаж рабочего и изучение рабочего места. 2) Проведение наблюдения. 3) Обработка результатов наблюдений.
Недостатки хронометража Достоверность результата зависит от выбора исполнителя Фиксируется лишь достигнутая исполнителем производительность Данные обычно содержат потери времени, связанные с недостатками в организации труда Хронометраж можно провести только после начала производства и полного освоения рабочими операций При измерении времени возникают ошибки Невозможно сравнить данные, полученные в разных условиях
Фотография рабочего времени Исследование всех затрат времени, выявление их содержания, последовательности и повторяемости на протяжении рабочего дня. Назначение: 1) Установление фактического баланса рабочего времени. 2) Изучение потерь рабочего времени. 3) Определение наиболее рациональной загрузки рабочего дня. 4) Разработка организационно-технических мероприятий, направленных на максимальное уплотнение рабочего времени.
Фотография рабочего времени Этапы: 1) Предварительное изучение работы и выбор объекта наблюдения. 2) Наблюдение и изучение затрат времени с точностью до одной минуты. 3) Составление таблицы одноимённых затрат и фактического баланса рабочего времени. 4) Анализ результатов наблюдений, определение нерациональных затрат и потерь рабочего времени; определение коэффициента возможного повышения производительности труда (за счёт устранения потерь времени). Метод даёт точное представление о затратах рабочего времени; Позволяет выявить последовательность выполнения приёмов исполнителем; Даёт возможность учесть объём и качество выполненной работы. Метод имеет очень высокую трудоёмкость.
Расчет заработной платы рабочих Тарифная система – совокупность нормативов, определяющих дифференциацию и регулирование заработной платы в зависимости от качества, характера и условий труда. Её составными элементами являются: тарифно-квалификационные справочники, тарифные ставки и тарифные сетки. Тарифно-квалификационный справочник содержит перечень работ, выполняемых в определённой отрасли с учётом их сложности и ответственности. По тарифноквалификационному справочнику в зависимости от вида работы, ее сложности назначается разряд работы: чем сложнее работа – тем выше ее разряд. Тарифная ставка – определяет размер оплаты труда за единицу времени (час, рабочий день, месяц, год). Часовая тарифная ставка показывает абсолютный размер оплаты труда рабочего соответствующего разряда в час. где – тарифная ставка работника i-го разряда; – тарифная ставка 1 -го разряда; – тарифный коэффициент i-го разряда. Тарифная сетка состоит из квалификационных разрядов и соответствующих им тарифных коэффициентов. Тарифный коэффициент указывает, во сколько раз уровень оплаты работ конкретного разряда превышает уровень оплаты работ 1 -го разряда.
Методы определения себестоимости 1. Нормативный. где М – расходы на материал: G 1 – масса заготовки; G 2 – масса отходов; g 1, g 2 – себестоимость 1 кг исходного материала и отходов; р – число марок материалов; Зз, Зр – заработная плата рабочих в заготовительных и механических цехах; Нз, Нр – накладные расходы в заготовительных и механических цехах, Кобор, Косн – капитальные затраты на оборудование и оснастку; W – годовая программа выпуска.
Экономичность технологических процессов Критериями экономичности технологических процессов служат: 1) технологическая себестоимость выпускаемого изделия; 2) цеховая себестоимость выпускаемого изделия; 3) выпуск продукции на одного работающего; 4) выпуск продукции на 1 м 2 производственной площади; 5) выпуск продукции на 1 руб. затрат; 6) выпуск продукции на единицу оборудования и т. д. ; 7) коэффициент использования материала; 8) себестоимость операции, себестоимость изделия.
Методы определения себестоимости 2. Поэлементный где М – расходы на материал, т – количество операций, необходимых для изготовления единицы продукции; О, П, И – расходы на амортизацию и эксплуатацию соответственно оборудования, приспособления и инструмента; а 1 – начисления на расходы по заработной плате и социальному страхованию; а 2 – накладные расходы, начисляемые на расходы по заработной плате; З – расходы на заработную плату, приходящиеся на единицу продукции.
Графо-аналитический метод сравнения вариантов технологических процессов по себестоимости b 1 C b 1 С 2 b 3 b 2 С 3 b 1 b 2 С 1 x 3 x 2 x
Отработка изделия на технологичность с учетом трех стадий: проектирования, изготовления и эксплуатации Бронза Вариант A Сталь Бронза Вариант Б
Отработка изделия на технологичность с учетом трех стадий: проектирования, изготовления и эксплуатации НЕтехнологично Технологично
Сокращение расходов на заработную плату где m – число операций, необходимых для изготовления единицы продукции; sч – часовая ставка рабочего 1 -го разряда, z – разрядный коэффициент работы, определяемый по тарифноквалификационному справочнику, tшт-к – время, затрачиваемое на выполнение операции (штучнокалькуляционное), f – число станков. . Многостаночное обслуживание: где tо – основное технологическое время на операции; tр – время обслуживания станка; tn – время на переходы от одного станка к другому. При tо = 11, 2 мин, tр = 3, 7 мин и tn = 1, 0 мин рабочий может обслужить:
Уменьшение затрат на содержание, амортизацию и эксплуатационных средств труда 1. Бережное отношение к средствам труда 2. Приобретение оборудования, приспособлений и инструментов, стоимость которых находится в соответствии с видом, объемом и длительностью выпуска производимой продукции 3. Повышение коэффициента использования оборудования, особенно дорогостоящего 4. Снижение затрат на силовую электроэнергию 5. Экономически целесообразное приобретение и использование инструментов 6. Эксплуатация режущих инструментов с режимами, соответствующими их экономической стойкости, своевременный вывод из работы затупившегося инструмента, снижение стоимости переточки 7. Рациональное использование объема части здания, относящейся к изготовлению данного изделия и используемой для размещения оборудования, стеллажей, заделов и пр.
Сокращение штучного времени уменьшение пути режущего инструмента сокращение числа рабочих ходов за счёт уменьшения припуска повышение режимов обработки совмещение переходов во времени уменьшение затрат времени на установку заготовки увеличение скорости холостых перемещений уменьшение затрат времени на управление станком уменьшение времени на контроль за ходом обработки совмещение оперативного и вспомогательного времени
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАШИНЫ
ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ описание служебного назначения машины технические требования и нормы точности, вытекающие из служебного назначения машины рабочие чертежи машины число машин, намечаемых к выпуску в единицу времени по неизменным чертежам условия, в которых предполагается организовать и осуществлять изготовление машины плановые сроки подготовки производства и выпуска машины
Последовательность разработка технологического процесса 1. Изучение служебного назначения машины, технических требований и норм точности 2. Ознакомление с намечаемым количественным выпуском машин в единицу времени и по неизменным чертежам 3. Изучение рабочих чертежей машины, выявление конструкторских ошибок 4. Разработка технологического процесса общей сборки изделия и сборки ее сборочных единиц, исходя из служебного назначения и программы выпуска 5. Изучение служебного назначения деталей, анализ технических условий и норм точности 6. Разработка технологических процессов изготовления деталей 7. Планировка рабочих мест 8. Проектирование и изготовление инструмента и оснастки 9. Корректировка разработанных технологических процессов
ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ 1) Деление машины на сборочные единицы 2) Определение основной базирующей детали 3) Разработка технологического процесса общей сборки 4) Разработка технологического процесса сборки отдельных сборочных единиц 5) Составление схемы сборки
СХЕМА СБОРКИ Детали Сборочные единицы I-го порядка Сборочные единицы II-го порядка Изделие 1 2 3 4 5 5 6 5 7 I II Машина
ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СБОРКИ 1) Деление машины на сборочные единицы 2) Определение основной базирующей детали 3) Разработка технологического процесса общей сборки 4) Разработка технологического процесса сборки отдельных сборочных единиц 5) Составление схемы сборки 6) Комплектование сборочных переходов 7) Предварительное комплектование сборочных операций 8) Нормирование сборочных операций 9) Разработка циклограммы сборки и корректировка технологического сборочного процесса
ЦИКЛОГРАММА СБОРКИ № операций 1 2 3 4 5 … N Общая …
РАЗРАБОТКА ТЕХПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 1. Изучение по чертежам служебного назначения детали и анализ технических требований и норм точности 2. Выявление объёма выпуска деталей, определение формы организации производства 3. Выбор полуфабриката, из которого должна быть изготовлена деталь 4. Выбор метод получения заготовки, если неэкономично или физически невозможно изготавливать деталь непосредственно из полуфабриката 5. Выбор методов обработки поверхностей заготовки и установление числа переходов по обработке каждой поверхности 6. Обоснование выбора технологических баз 7. Определение числа этапов обработки и установление последовательности обработки поверхностей заготовки
РАЗРАБОТКА ТЕХПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 8. Формирование технологических операций 9. Выбор оборудования 10. Расчёт операционных размеров и припусков 11. Оформление чертежа заготовки 12. Выявление необходимой технологической оснастки и разработка требований, предъявляемых к ней 13. Назначение режимов обработки 14. Нормирование операций 15. Проработка других вариантов технологического процесса изготовления детали, расчет их себестоимости и выбор наиболее экономичного варианта 16. Оформление технологической документации 17. Разработка технических заданий на конструирование нестандартного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА И ЕЕ МЕСТО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ
Термическая обработка – это совокупность операций теплового воздействия на материалы с целью изменения их структуры и свойств в нужном направлении. Цели термической обработки: 1) улучшение обрабатываемости материала за счёт повышения или понижения твёрдости; 2) уменьшение внутренних напряжений в материале, стабилизация формы, особенно для тонкостенных ажурных деталей; 3) улучшение физико-механических свойств материала в поверхностном слое детали с целью повышения твёрдости, прочности, износостойкости и т. п. Термическая обработка I II IV Черновой этап Чистовой этап Окончательный этап Отделочный этап
ВИДЫ ТЕРМООБРАБОТКИ 1. ОТЖИГ Проводится для снижения твёрдости, повышения пластичности и получения однородной мелкозернистой структуры. При отжиге полностью устраняются остаточные напряжения. Процесс отжига Нагрев до температуры, на 30… 50 о. С превышающей температуру фазовых превращений Медленное охлаждение (Углеродистая сталь – со скоростью 100… 200 о. С/час, легированная сталь – 20… 70 о. С/час)
ВИДЫ ТЕРМООБРАБОТКИ 2. НОРМАЛИЗАЦИЯ Проводится нагревом заготовок до температуры, превышающей температуру фазовых превращений на 50… 70 о. С, после чего заготовку охлаждают на воздухе. Цель – придание металлу однородной мелкозернистой структуры для повышения пластичности и ударной вязкости Процесс нормализации Нагрев до температуры, на 50… 70 о. С превышающей температуру фазовых превращений Охлаждение на воздухе
ВИДЫ ТЕРМООБРАБОТКИ 3. ЗАКАЛКА заключается в нагреве поверхностного слоя и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала или предотвращения нежелательных процессов, происходящих при медленном охлаждении. Цель закалки – получение в поверхностном слое структур наивысшей твёрдости в сочетании с вязкой сердцевиной Процесс закалки Нагрев до температуры 760… 850 о. С Охлаждение в воде или масле (при температуре 20… 25 о. С)
Место закалки в техпроцессе 1. Детали с большими припусками принято термообрабатывать после чернового этапа перед чистовым, т. е после удаления основного припуска. Это обеспечивает хорошую прокаливаемость. Детали с большими габаритами при термической обработке имеют большие деформации, поэтому необходимо оставлять соответствующую величину припуска для окончательной обработки. 2. Детали простой конфигурации с твердостью меньше 40 HRC, которые, как правило, обрабатываются лезвийным инструментом и должны иметь минимальные припуска под абразивную обработку, обрабатываются в зависимости от габаритов перед первым этапом или после него. 3. Детали сложной конфигурации с твёрдостью меньше 40 HRC рекомендуется обрабатывать после чернового этапа перед чистовым для уменьшения последующей деформации. 4. Детали с твёрдостью более 40 HRC рекомендуется термообрабатывать после чистового этапа перед окончательным.
ВИДЫ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 1. Цементация (науглераживание и закалка) Сущность данного метода заключается в том, что поверхностный слой малоуглеродистой, незакаливаемой стали насыщается углеродом и приобретает способность к закалке. Цементация производится в насыщенных углеродом твёрдых, жидких или газообразных средах, называемых карбюризаторами. Особенности процесса Глубина науглероживания Условия процесса Результат 0, 5… 2 мм, до 6 мм Температура 920… 1050 о. С Твёрдость (для крупных деталей) Продолжительность – поверхностного слоя – 2… 24 ч. 56… 64 HRC
Способы защиты ненауглираживаемых слоев от углерода 1 способ предохранение поверхностей с помощью слоя меди толщиной 0, 02… 0, 04 мм. 2 способ предохранение поверхностей с помощью защитного припуска. План обработки: 1. Термическая обработка. 2. Черновой этап. 3. Чистовой этап. 4. Защитное меднение. 4. Науглероживание. 5. Удаление меди с поверхностей, подлежащих науглероживанию. 6. Науглероживание. 5. Удаление припуска с поверхностей, не подлежащих науглероживанию. 7. Закалка. 6. Закалка. 8. Окончательный этап. 7. Окончательный этап.
ВИДЫ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 2. Азотирование Насыщение поверхности слоем азота. Цель – повышение твердости (до 80 HRA), износостойкости и усталостной прочности, стойкости к появлению задиров, повышение коррозионной стойкости в воде и атмосфере. Особенности процесса Глубина азотирования 0, 5 мм Условия процесса Результат Температура 500… 600 о. С Продолжительность – 50… 60 ч. Повышение поверхностной твёрдости и износостойкости
План обработки при азотировании План обработки: 1. Термическая обработка. 2. Черновой этап. 3. Закалка и отпуск. 4. Чистовой этап. 5. Отпуск. 6. Обработка поверхностей под азотирование (обычно шлифование). 7. Предохранение поверхностей, не подлежащих азотированию, с помощью слоя олова толщиной 0. 01 мм. 8. Азотирование. 9. Окончательный этап.
ВИДЫ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 3. Цианирование Одновременное насыщение поверхностей углеродом и азотом. Чаще всего цианированию подвергаются инструменты. Способы защиты поверхностей от цианирования и примерный план обработки – такие же, как для цементации. Особенности процесса Глубина цианирования 0, 2 мм Условия процесса Результат Температура: от 500 о С (низкотемпературное) 750 о. С (высокотемпературное) Твёрдость поверхностного слоя 58… 64 HRC
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ
Твёрдость – свойство поверхностного слоя материала оказывать сопротивление внедрению другого, более твердого, материала определенных размеров и при фиксированном усилии Методы контроля твёрдости: v царапанье (шкала Мооса); v динамические методы (метод Шора, метод Кузнецова. Герберта-Ребиндера); v вдавливанием индентора (метод Бринелля, метод Роквелла, метод Виккерса, определение микротвёрдости). Обозначение твёрдости: v HB – твёрдость по Бриннелю; HV – твёрдость по Виккерсу; v HR – твёрдость по Роквеллу; Н , НO, Н – микротвёрдость.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Бринеллю P Условия испытания: – индентор: полированный стальной закалённый шарик (шарик из твёрдого сплава); D – диаметр шарика D = 10 мм (2. 5 ÷ 10 мм); – приложенная нагрузка Р = 3000 кг (15 кг ÷ 3000 кг); – время выдержки под нагрузкой t = 10… 15 с. d , Н/мм 2 (МПа) где F – площадь сферического отпечатка, мм 2; d – диаметр отпечатка, мм.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Бринеллю Обозначение твёрдости: – НВ: при использовании стального шарика (твёрдость менее 450 единиц); – НВW: при использовании шарика из твёрдого сплава (твёрдость более 450 единиц). Примеры обозначения твёрдости: 200 НВ; 600 HBW – твёрдость, определённая с помощью стального/твердосплавного шарика при стандартных условиях (D = 10 мм; Р = 3000 кг; t = 10 -15 с). 250 HB 5/750 – твёрдость, определённая с помощью стального шарика диаметром 5 мм при нагружении силой 750 кг; 550 HBW 2. 5/200/30 – твёрдость, определённая с помощью шарика из твёрдого сплава диаметром 2. 5 мм при нагружении силой 200 кг и времени выдержки под нагрузкой 30 с.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Роквеллу Используемый индентор Алмазный конус Стальной шарик Ø 1, 6 мм шкала А I h 0 С D P 0 B II h 1 E F G H P 0+P 1 III h K P 0
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Роквеллу Формула для определения твёрдости: или где е – условная величина, характеризующая глубину проникновения вершины конуса: , 0, 002 мм – условная величина, характеризующая перемещение вершины конуса и принятая за единицу отсчёта.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Роквеллу Основные шкалы твёрдости А B С Индентор Алмазный конус Стальной шарик Алмазный конус Нагрузка при испытании, кг 60 100 150 Назначение Для испытаний твёрдых сплавов с твёрдостью HR > 7000 Диапазон измерений 70… 93 HRA Для испытаний Для испытания цветных металлов и сталей, подвергнутых отожжённых сталей с термической или твёрдостью химико-термической HR < 2300 обработке 25… 100 HRB 20… 67 HRC
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Виккерсу Условия испытания: P – индентор: правильная четырёхгранная алмазная пирамидка; – приложенная нагрузка Р = 30 кг (1 кг… 100 кг); – время выдержки под нагрузкой t = 10… 15 с. Формула для определения твёрдости: d , Н/мм 2 где d – диагональ квадрата отпечатка, мм. Служит для определения твёрдости азотированных и цементированных поверхностей и тонких листовых материалов.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ Определение твердости по Виккерсу Обозначение твёрдости – НV. Примеры обозначения твёрдости: 500 НV – твёрдость, определённая при стандартных условиях (Р = 30 кг; t = 10 -15 с). 220 HV 10/40 – твёрдость, определённая при нагружении силой 10 кг и времени выдержки 40 с.
ПОКРЫТИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
1. Лакокрасочные покрытия для защиты поверхностей деталей от коррозии, а также могут использоваться в декоративных целях Этапы нанесения 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Очистка и выравнивание поверхности. Грунтовка Сушка Местная зачистка Шпатлёвка Окраска окончательная (многослойная, включая слой лака) Полировка окрашенной поверхности
2. Гальванические покрытия защитные защитно-декоративные размерные меднение никелирование цинкование специальные хромирование кадмирование лужение … безразмерные (оксидные) воронение … 3. Пластмассовые покрытия
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТИПОВЫХ И ГРУППОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Проектирование типовых технологических процессов ДЕТАЛИ Классы Класс 40 «Тела вращения» Класс 50 «Кроме тел вращения» Подклассы валы шестерни … рычаги Группы корпусы …
Проектирование групповых технологических процессов 1. Группирование ограничивается отдельными групповыми операциями Втулка Крышка 1 технологические операции Фланец 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 6 7 ГРУППА
2. Построение групповых техпроцессов 5 4 4 1 1 6 2 3 Комплексная деталь 1 1 Деталь Б Деталь А 1 1 4 6 Деталь Г 1 2 1 3 Деталь В 5 2 1 Деталь Д 4 6 Деталь Е
Разработка контрольной операции L 3 1 2 I I 4 l А 5 1 – корпус 2 – контрольная оправка 3 – индикатор часового типа 4 – измерительная стойка 5 – контрольная плита
Разработка контрольной операции 0, 05 мм Погрешность обработки корпуса Погрешность измерительного средства 0, 035 мм 0, 015 мм Погрешность индикатора часового типа Погрешность контрольной оправки Погрешность плиты Зазор 0, 002 мм 0, 005 мм 0, 004 мм
НАСТРОЙКА И ПОДНАСТРОЙКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Настройка технологической системы 1. Закон изменения размеров неизвестен. где АНМ и АНБ – соответственно наименьшее и наибольшее допустимые значения размера А АНБ t t – мгновенное поле рассеяния размера А М(х)А – мгновенный центр группирования размера А М(х)А Ан = Аср ТА ТА – допуск на размер А Анм
Настройка технологической системы 2. Закон изменения размеров известен. или АНБ ТА c – поле рассеяния под действием систематических факторов АНМ 0, 5 t М(х)А Ан c t
Настройка технологической системы Методы настройки 1. Метод пробных проходов и промеров 2. Автоматическое получение размеров на предварительно настроенном оборудовании 3. Получение размеров на станках, оснащённых системами адаптивного (автоматического) управления
Поднастройка технологической системы 0, 5 t Агр. ср. Контрольные границы t ТА t АНБ Аср 0, 5 t АНМ Ан 0 Настройка Поднастройка №№ дет.
ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ (СТО)
Выбор СТО производства включают технологическое оборудование (в том числе контрольное и испытательное), технологическую оснастку (в том числе приспособления, режущие инструменты и средства контроля), средства механизации и автоматизации производства (в том числе технологические и транспортные роботы). СТО выбирают с учетом типа производства, вида и программы выпуска изделия, выбранной технологии получения изделий, содержания и схемы построения операций (ГОСТ 14. 301 -85)
РАСЧЕТ И НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Критерии расчета (назначения) режимов резания 1. МАКСИМАЛЬНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ. Максимальный съём металла в единицу времени. Применяется при предварительной черновой обработке на мощном или на дорогом оборудовании. 2. МАКСИМАЛЬНАЯ СТОЙКОСТЬ ИНСТРУМЕНТА. Применяется там, где стойкость является лимитирующей, при дорогом инструменте, при обработке дисков авиадвигателей и т. д. 3. МИНИМАЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ ОДНОЙ СТАНКОМИНУТЫ. Наиболее универсальный критерий, так как учитывает все приведённые затраты. 4. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КРИТЕРИЙ. Применяется в крупносерийном и массовом производстве на поточных линиях принудительной смене инструмента для переточки вне зависимости от степени износа каждого из инструментов
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
сложность контура Рациональная область использования станков с ЧПУ станки с ЧПУ универсальные станки специальные станки размер партии
себестоимость Рациональная область использования станков с ЧПУ Станки с ЧПУ Специальные станки Универсальные станки C 3 C 2 C 1 n 2 n 3 размер партии
Технологичность деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ b 2 b 1 r b 1 = b 2 Dф а r r r б в
Особенности базирования деталей при обработке на станках с ЧПУ Z 4, 5 Y О 1 2, 3
Формирование операций на станках с ЧПУ Z X О Вариант 1 Вариант 2
ЕДИНАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА (ЕСТПП)
ЕСТПП — это комплекс установленных государственными стандартами правил и положений по организации и ведению технологической подготовки производства на основе широкого применения современных методов организации производства, унифицированных технологических процессов, средств вычислительной техники и стандартных средств технологического оснащения. Технологическая подготовка производства (ТПП) — это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятий к выпуску изделий заданного качества при установленных сроках, объеме и затратах. Технологическая дисциплина – точное соблюдение соответствия ТП изготовления или ремонта изделия требованиям конструкторской и технологической документации.
Показатели, определяющие выбор технологического оборудования и оснастки 1. Действительный (эффективный) фонд производственного времени оборудования (оснастки): где Тд – действительный (эффективный) фонд времени, Тк – календарный фонд времени 2. Коэффициент загрузки оборудования: где tшт – штучное время, W – программа выпуска изделий, Sст – число станков.
Показатели, определяющие выбор технологического оборудования и оснастки 3. Коэффициент использования оборудования: где Sр – расчетное число единиц оборудования, необходимого для обеспечения программы выпуска изделий; Sф – фактическое число единиц оборудования. 4. Коэффициент использования материала где mд – масса детали, mз – масса заготовки.
СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Статическая балансировка О А а ось изделия ось вращения m А – центр тяжести изделия, а – величина смещения центра тяжести изделия по отношению к оси вращения (эксцентриситет), – угловая скорость
Динамическая балансировка 3 1 2 4 1 – упругие элементы; 2 – вращающаяся деталь, которую необходимо отбалансировать; 3 – измерительные приборы; 4 – основание станка
ПРАВИЛА ЗАПИСИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ И ПЕРЕХОДОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ РЕЗАНИЕМ
f D d 1 2 90° В содержание операции (перехода) включаются: 1. Ключевое слово. 2. Наименование обрабатываемой поверхности. 3. Информация по размерам или их условным обозначениям. 4. Дополнительная информация. Формы записи перехода Полная: Сверлить 4 сквозных отверстия с последующим зенкованием фасок, выдерживая d = 10+0, 2; D = 40± 0, 1; угол 90º± 30´; f = 1× 45º согласно эскизу. Сокращённая: Сверлить 4 отверстия d = 10+0, 2; D = 40± 0, 1; угол 90º± 30´; зенковать фаску f = 1× 45º согласно эскизу.
Операции делятся на группы в зависимости от выбранного оборудования: Группа операций Оборудование (станки) 1. Автоматно-линейная Автоматические линии 2. Агрегатная Агрегатные станки 3. Долбёжная Долбёжные станки 4. Зубообрабатывающая Зубофрезерные, зубодолбёжные и т. п. 5. Комбинированная Сверлильно-фрезерные, фрезерно-расточные 6. Отделочная Хонинговальные, доводочные, полировальные, суперфинишные и др. 7. Программная Станки с ЧПУ 8. Резьбонарезная Гайконарезные, резьбофрезерные, резьбошлифовальные и т. п. 9. Токарная Токарные, токарно-винторезные, многорезцовые и др. 10. Фрезерная Фрезерные, кроме зубо- и резьбофрезерных 11. Шлифовальная Шлифовальные, кроме резьбо-и зубошлифовальных
Названия операций при обработке резанием (ГОСТ 3102 -86) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Абразивно-отрезная Автоматно-линейная Агрегатная Алмазно-расточная Бесцентрово-шлифовальная Болтонарезная Вертикально-протяжная Вертикально-фрезерная Виброабразивная Внутришлифовальная Гайконарезная Галтовка Горизонтально-протяжная Горизонтально-фрезерная Гравировально-фрезерная Доводочная 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. Долбёжная Заточная Зубодолбёжная Зубозакругляющая Зубонакатная Зубопротяжная Зуботокарная Зубофрезерная Зубохонинговальная Карусельно-фрезерная Координатно-расточная Координатно-шлифовальная Круглошлифовальная Ленточно-отрезная Ленточно-шлифовальная
33. Ножовочно-отрезная 34. Опиловочная 35. Пилоотрезная 36. Плоско-шлифовальная 37. Полировальная 38. Радиально-сверлильная 39. Резьбонакатная 40. Резьботокарная 41. Резьбошлифовальная 42. Сверлильная с ЧПУ 43. Сверлильно-центровальная 44. Специальная зубообрабатывающая операция 45. Специальная токарная 46. Специально-фрезерная 47. Суперфинишная 48. Токарная отрезная 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. Токарная с ЧПУ Токарно-винторезная Токарно-карусельная Токарно-револьверная Торцеподрезная центровальная Универсально-фрезерная Фрезерная с ЧПУ Фрезерно-центровальная Хонинговальная Центрошлифовальная Шлифовальная затыловочная Шлифовальная специальная Шлицестрогальная Шлицефрезерная Шлицешлифовальная Шпоночно-фрезерная
Ключевые слова, используемые при определении технологических переходов, делятся на две группы: 1) определяет характер выполняемой работы: вальцевать накатать расточить врезаться нарезать сверлить галтовать обкатать строгать гравировать отпилить суперфинишировать довести отрезать точить долбить подрезать фрезеровать закруглить полировать хонинговать заточить приработать цековать затыловать притереть центровать зенкеровать развернуть шевинговать навить рассверлить шлифовать
2) характеризует вспомогательные переходы, необходимые для осуществления обработки резанием: выверить поджать закрепить проверить настроить смазать переместить снять переустановить и закрепить установить, выверить и закрепить Наименования обрабатываемых поверхностей: буртик канавка отверстие ступень выточка контур паз сфера галтель конус резьба торец зуб лыска рифление фаска
Примеры записи технологических переходов при обработке резанием 6 1 5 4 D 3 1 2 L 1 3 L 2 2 Полная: Точить (шлифовать, полировать) поверхность , выдерживая размеры , , . Сокращённая: Точить (шлифовать, полировать) поверхность .
2 L M 1 3 H 4, 5 6 1 2, 3 Полная: фрезеровать (строгать, протянуть) паз , выдерживая размеры , , . Сокращённая: фрезеровать (строгать, протянуть) паз .
6 6 4 3 1 2 2 1 5 5 3, 4 1, 2 Полная: фрезеровать шпоночный паз, выдерживая размеры , , , Сокращённая: фрезеровать шпоночный паз .
Сокращения слов и словосочетаний Боковые поверхности – бок. Выдерживать – выдерж. Глубина – глуб. Долбить – долб. Допустимое отклонение – доп. отклон. Измерение – измер. Измерительная головка – измер. гол. Индикатор внутреннего измерения – индик. вн. измер. Индикатор часового типа – индик. час. тип. Наибольший – наиб. Номинальный – номин. Операции – опер. Основной – осн. Полуавтомат – п-авт. Предварительный – предв. Приспособление – прис. Размер – разм. Разметка – размет.
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Схема проникновения жидкости в трещины на граничном слое детали жидкость деталь
Показатели, характеризующие шероховатость поверхности 1) высотные (среднее арифметическое отклонение профиля Ra, высота неровностей по десяти точкам RZ, наибольшая высота неровностей профиля Rmax); 2) шаговые (средний шаг местных выступов профиля S, средний шаг неровностей профиля Sm); 3) относительная опорная длина профиля tp. Показатели, характеризующие волнистость поверхности 1) высота волнистости WZ 2) наибольшая высоту волнистости Wmax; 3) средний шаг волнистости SW
Изменение твердости по глубине поверхностного слоя Глубина Твердость
износ Влияние наклепа на износостойкость деталей образцы без наклепа образцы с наклепом время
Определение глубины наклепа методом «косых срезов» F 2 1 3 4 5 6 7 8 hc l 136° d 1 d 9 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 1 = d 2 = d 3 < d 4 < d 5 < d 6 < d 7 = d 8 = d 9 d 8 d 9
Варианты распределения остаточных напряжений ост по глубине поверхностного слоя h ост h Растягивающие ( «+» ) Сжимающие ( «-» ) 0 h ост 0 Знакопеременные ( «+» , «-» ) 0 h
ВЛИЯНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ НА КАЧЕСТВО И СЕБЕСТОИМОСТЬ ПРОДУКЦИИ
Коэффициенты, характеризующие уровень организации труда Коэффициент трудовой дисциплины Коэффициент безопасности труда Коэффициент сверхурочных работ число прогулов = общая численность работающих в данном подразделении число несчастных случаев различной тяжести = общая численность работающих в данном подразделении число часов сверхурочных работ = действительный фонд времени
ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА АГРЕГАТНЫХ СТАНКАХ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ
Агрегат (от лат. aggrego — присоединяю) — унифицированная часть машины, выполняющая определенную функцию и обладающая полной взаимозаменяемостью. При проектировании технологии обработки заготовки на агрегатных станках и автоматических линиях необходимо обеспечить: 1) равную или кратную производительность на отдельных позициях, жестко подчиненную такту выпуска, для получения большей синхронизации работы и загрузки линии; 2) длительное сохранение заданной точности обработки; 3) высокую надежность работы линии (агрегатного станка); 4) функционирование систем блокировки, сигнализации, резервирования и отвода стружки; 5) удобство транспортирования заготовки и ее базирования; 6) по возможности сокращение числа станков в линии за счет повышения степени концентрации технологических переходов и создания многоинструментальных наладок
ОСНОВЫ ВЫБОРА И ПРИНЯТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ (ТР)
Общий алгоритм формирования проектного ТР Техническое задание Корректировка технического задания Синтез структуры Создание модели Изменение структуры Выбор исходных значений параметров Изменение параметров да Анализ Решение удовлетворяет? да Передача решения для разработки мероприятий Конец нет Изменение параметров? нет Изменение структуры? нет да
Общий алгоритм формирования прогностического ТР Техническое задание Анализ и синтез объекта Прогностическая модель Прогноз Оценка результатов прогнозирования нет Результаты принимаются? да Передача решения для разработки мероприятий Конец Информационное обеспечение
Критерии технологических решений Классификация критериев По зависимости от человека По виду оценки численные размерные объективные численные безразмерные субъективные По виду получения и цели использования оценки абсолютные относительные нечисленные (лингвистические) По связи с оцениваемым признаком По числу характеризуемых признаков прямые частные (локальные) косвенные обобщенные (комплексные)
Скачать презентацию Основы ресурсосберегающих технологий Канд техн наук доцент кафедры
Лекции ОРТ.ppt