ТЕМА 10. ОСОБЕННОСТИ И СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ТЕМА 10. ОСОБЕННОСТИ И СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС — это совокупность отраслей промышленности, изготовляющих важнейшие средства производства , предметы потребления (автомобили, бытовая техника, инвентарь), а также продукцию оборонного значения. В его состав входят: станкостроение , приборостроение , электротехническая и электронная промышленность , энергетическое , транспортное , химическое , нефтяное , сельскохозяйственное машиностроение , авиационная , автомобильная , тракторная промышленность и ряд других отраслей машиностроения.

По масштабам выпуска (в зависимости от широт номенклатуры , регулярности , стабильности и объема выпуска изделий ) современное производство подразделяется на различные типы : массовое , серийное , единичное. К массовому производству относится выпуск таких широкоиспользуемы х машин и изделий , как автомобили, трактора, электро двигатели, холодильники, часы, стиральные машины, подшипники и т. д. Серийно выпускаются насосы, компрессоры, вентиляторы, металлорежущие станки, прессы, летательные аппараты и др. Единичным (индивидуальным), как правило, является производство особо крупных и уникальных машин и оборудования , таких как прокатные станы, тепловые и гидравлические турбины, мощ ные прессы, крупные морские суда, космические аппараты и др.

Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры , изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий. На предприятиях единичного производства количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок исчисляются штуками и десятками штук. Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями , и сравнительно большим объемом выпуска.

Машиностроительные предприятия производят ИЗДЕЛИЯ , т. е. предметы или наборы предметов , изготовленные на предприятии. 1. деталь — изделие, изготовленное из однородного материала , без применения каких-либо механических соединений (деталь может иметь какое-либо покрытие , например, путем хромирования или может быть применена при ее изготовлении местная пайка, сварка); примеры деталей — болт, гайка, ключ от замка, шайба и др. ; 2. сборочная единица — изделие, имеющее составные части , соединенные между собой на предприятии — изготовителе в результате сборочных (соединительных) операций (например, путем свинчивания , склеивания , сварки , запрессовки , сшивки и т. п. ); примеры сборочных единиц — автомобиль, станок, сварной корпус и др. ;

4. комплект — то же, что и комплекс , т. е. изделие из набора более простых изделий, но имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера ; примеры — комплект запасных частей, комплект тары и др. 3. комплекс — это изделие, состоящее из сборочных единиц и деталей, не соединенных между собой на предприятии-изготовителе , но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций ; примеры комплексов — автоматическая телефонная станция , корабль , автоматическая линия по изготовлению какой-либо продукции, космическая станция и др. ;

При изготовлении изделия машиностроения следует выделить два последовательных этапа: технологические процессы по изготовлению деталей технологические процессы сборки изготовление заготовок (т. е. предметов производства , из которых после обработки получают готовые изделия) обработка заготовок специальные виды обработки деталей (например, хромирование -электролитическое нанесение хромового покрытия на поверхность металлического изделия для предотвращения коррозии, повышения сопротивления механическому износу и придания декоративного вида). это часть производственного процесса, заключающаяся в соединении в определенной последовательности готовых деталей (сборочных единиц) в сборочные единицы для получения готового изделия, полностью отвечающего установленным для этого изделия техническим требованиям.

2. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Для изготовления любой машиностроительной детали необходимо разработать технологию, т. е. решить сложную многовариантную задачу — учесть исходные данные и условия , оценить возможные технико-экономические и социальные параметры различных решений. Объем производства , традиции , уровень квалификации кадров, состояние оборудования — все это влияет на рациональность принимаемого решения. В одном случае выгодной оказывается слесарная обработка заготовок , в другом — на токарном автомате , в третьем штамповка.

2. 1. Литейное производство Одним из основных способов изготовления заготовок в машиностроительном производстве является получение их заливкой расплавленного металла в соответствующие формы. Ввиду того, что литьем можно получить, заготовки и для очень сложных по форме деталей и что получение их таким способом экономически эффективно , литье имеет очень широкое применение. Литые части составляют половину , а иногда и до 80% общего веса машин. 2. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Для получения заготовок или в ряде случаев сразу готовых деталей применяют различные материалы — металлические , пластмассовые , керамические и др. Технические требования к заготовкам зависят от типа производства , формы деталей , характеристик в отношении точности и шероховатости поверхностей и др. Для сокращения затрат труда на обработку отливок и потерь металла в настоящее время все шире внедряют в производство: методы точного литья , дающие отливки высокой точности, требующие лишь чистовой обработки; под давлением ; центробежное литье ; литье в скорлупчатые (оболочковые) формы ;

Эти способы позволяют получать отливки повышенной точности , с чистой поверхностью, иногда без необходимости дальнейшей обработки поверхностей деталей , механизировать и автоматизировать технологические процессы изготовления отливок высокого качества , обеспечивая тем самым высокую производительность труда и снижение себестоимости этих изделий.

2. 2. Обработка металлов давлением Кузнечные работы относятся к технологическим процессам обработки металлов давлением, широко применяемым в машиностроении. При обработке давлением из исходной заготовки пластическим деформированием получают поковки — полуфабрикаты или изделия без последующе го снятия стружки. Кузнечные работы состоят в подготовке , нагреве , пластической деформации заготовок.

При обработке давлением обычно преследуется две цели : • получение изделий сложной формы из простой по форме заготовки ; • улучшение структуры и физико-механических свойств исходного литого металла. В основе обработки металлов давлением лежит процесс пластической деформации , при котором изменяется форма без изменения массы , т. е. объем обрабатываемого тела до и после пластической деформации принимается неизменным.

В основном проводится так называемая горячая деформация (в результате нагрева), т. к. в этом случае пластические свойства металла выше , а сопротивление деформации ниже, чем при холодной деформации. Вследствие этого горячей деформации предшествует нагрев металла в нагревательных устройствах. Заготовки и слитки (литые металлические заготовки для переработки путем пластической деформации) перед обработкой давлением нагревают в горнах или нагревательных печах. Горны отличаются от нагревательных печей небольшими размерами, отапливаются каменным углем или коксом , металл нагревается в них при непосредственном контакте с топливом. Используют их для нагрева мелких заготовок при ручной ковке.

СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ 1. Ковка — способ обработки металлов давлением, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое ударное воздействие на нагретую заготовку , в результате чего она, деформируясь, постепенно приобретает заданные форму и размеры. 2. Штамповка — способ пластического деформирования заготовки в штампах. Основные детали штампа — пуансон и матрица. При штамповке пуансон давит на заготовку, находящуюся на другой части штампа — матрице. Для штамповки применяют молоты, прессы и ротационные машины , рабочий инструмент последних, в отличии от молотов и прессов, совершает не возвратно-поступательное движение , а вращательное (например, вальцы, гибочные машины и др. ).

2. 3. СВАРКА МЕТАЛЛА Используют для получения сложных по конфигурации заготовок Сварка — процесс получения неразъемного соединения деталей машин , других конструкций при их нагреве или пластическом деформировании , или совместном действии того и другого в результате установления межатомных связей в месте их соединения. Сваривают заготовки из • металлов , • керамических материалов (материалы на основе глин с добавками ), • пластмасс (материалы на основе природных или синтетических полимеров ), • стекла и др.

СПОСОБЫ СВАРКИ: 1. В зависимости от температуры: • Горячая — дуговая , газовая , плазменная , лазерная и др. — материал в месте соединения расплавляется • Холодная — холодная, взрывом и др. — материал в месте соединения деформируется без нагрева 2. По способу защиты материала от окисления • сварка под флюсом , • в защитных газах и др. 3. По степени механизации • ручная , • полуавтоматическая • автоматическая.

3. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК 3. 1. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ Механическая обработка поверхностей заготовок Завершающая при изготовлении деталей. Позволяет получить высокие показатели в отношении качества поверхностей , прежде всего в отношении их точности (э то очень важно , поскольку требования к этим показателям непрерывно возрастают из-за возрастания быстроходности и мощности машин для получения высокоэффективных технологических процессов. ) Осуществляется на станках Наиболее трудоемкий процесс из всех заготовительных технологий

3. 2. ОБРАБОТКА БЕЗ СНЯТИЯ СТРУЖКИ Цель — повышение качества поверхности — износостойкости, коррозийной стойкости, характеристик прочности. 1. Пластическая деформация ( обработка поверхности под действием давления от специального инструмента на поверхность за счет смятия микровыступов и подъема микровпадин). 2. Калибрование (проталкивание шарика из твердого материала по цилиндрической поверхности обрабатываемого отверстия меньшего диаметра) 3. Дробеструйная обработка (обработка заготовки в специальной камере ударами потока, состоящего из стальной дроби, летящей с большой скоростью)

3. 3. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ химические , Электро-химические плазменно-лазерные , ультразвуковые , гидропластические. ХИМИЧЕСКОЕ ФРЕЗЕРОВАНИЕ • Снятие определенного слоя металла в химически активной среде, то есть в кислотных и щелочных ваннах. • В то же время поверхности, не подлежащие обработке, защищают химически стойкими покрытиями (лаки, краски и др. ).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ электрическая энергия преобразуется я тепловую, химическую и другие виды энергии непосредственно в процессе удаления заданного слоя. 1. Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металла при электролизе (при прохождении постоянного тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющуюся анодом, происходит химическая реакция и образуются соединения, которые переходят в раствор или легко удаляются механическим способом). Применяют при полировании, шлифовании, очистке металлов от оксидов, ржавчины. 2. Ультразвуковая обработка металлов — разновидность механической обработки — основана на разрушении обрабатываемого материала под ударами инструмента (пуансона), колеблющегося с ультразвуковой частотой. Источником энергии служат электрозвуковые генераторы тока с частотой 1630 к. Гц.

3. Электроэрозионная обработка основана на законах эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. Применяется для прошивания полостей и отверстий любой формы, разрезания, шлифования, гравирования, затачивания и упрочнения инструмента. 4. Плазменно-лазерные методы обработки основаны на использовании сфокусированного луча (электронного, когерентного, ионного) с весьма высокой плотностью энергии. Луч лазера используется как в качестве средства нагрева и размягчения металла впереди резца, так и для выполнения непосредственного процесса резания при прошивке отверстий, фрезеровании и резке листового металла, пластмасс и других материалов

ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ПОЗВОЛЯЕТ ПОЛУЧИТЬ РЯД ПРЕИМУЩЕСТВ : 1. процесс удаления припуска протекает без механических нагрузок и, следовательно, отсутствуют упругие деформации участвующих в работе элементов системы «заготовка — инструмент — станок» , что приводит к повышению точности обработки; 2. возможна обработка заготовок различной прочности, твердости и др. ; 3. в большинстве случаев поверхности деталей получают с минимальным дефектным слоем.

4. СБОРОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ Сборочный процесс ( упорядоченное соединение составных частей изделия в одно целое) — заключительный и один из наиболее ответственных в машиностроительном производстве, так как от качества этой работы зависят показатели продукции при ее эксплуатации. ЭТАПЫ: 1. подгонка и слесарная обработка деталей (напильником или машиной ручного действия, например, шлифовальной для зачистки поверхностей); 2. предварительная сборка сборочных единиц (узлов — соединение нескольких деталей, часть механизма, машины и механизмов); 3. общая (окончательная) сборка изделия ; 4. регулировка и испытание изделия.

ФОРМЫ СБОРКИ 1. С тационарная ( единичное и серийное производство ) — изделие собирают на сборочном месте, к которому доставляют детали для сборки. Работы выполняются на универсальном оборудовании (верстаки, стенды и др. ) универсальным инструментом. 2. Подвижная ( массовое производство ) — изделие перемещается от одного рабочего места к следующему и т. д. , на каждом из которых выполняется определенная сборочная операция. Для перемещения изделия применяют, например, конвейеры.

ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ проводят в процессе сборки и после ее окончания цель — проверка обеспечения заданного уровня качества продукции проверяется выполнение требований, установленных в технологической документации, чертежах и технических условиях на продукцию контролю подвергаются отдельные соединения деталей, сборочные единицы, изделия в целом Готовые изделия подвергаются испытаниям: 1. на холостом ходу, без нагрузки — для проверки правильности и согласованности взаимодействия составных частей изделия; 2. под нагрузкой в течение установленного времени — для подтверждения технических характеристик изделия.

Тема 11. РАЗВИТИЕ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ (самостоятельно)