Основы технологии производственных процессов

Преимущества: отливки отличаются большой точностью и чистотой поверхности, что позволяет снизить массу отливок и трудоемкость их механической обработки; процесс изготовления отливок легко поддается автоматизации.

Недостатки: большая стоимость песчано-смоляной смеси по сравнению с песчано-глинистой.

Применяют для изготовления ответственных  деталей машин-колечатые и кулачковые валы, шатуны и ребристые цилиндры.

Технико-экономическая оправданность выбранного способа изготовления отливок зависит от типа производства, от металла, от размера, от требуемой точности и шероховатости отливок. Выбранный способ должен обеспечивать более низкую себестоимость отливок при экономической, экологической и социальной предпочтительности и выполнения назначения.

11.3.Методы обработки металлов давлением (прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка)

Под «обработкой металлов давлением» в технологии машиностроения понимают различные технологические процессы получения заготовок, полуфабрикатов и готовых изделий из черных и цветных металлов путем деформирования в холодном или горячем состоянии. Деформация-изменение формы и размеров твердого тела под воздействием приложенных к нему нагрузок. Процессы обработки металлов давлением основаны на пластическом деформировании заготовок.

К основным способам обработки металлов давлением относятся процессы прокатки, волочения, прессования, ковки, штамповки.

Сущность процесса прокатки заключается в деформировании (обжатии) металла между вращающимися валками, зазор между которыми меньше толщины обжимаемой заготовки. В результате обжатия толщина заготовки уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Окончательный профиль продукта получается многократным повторением процесса обработки заготовки при постепенном уменьшении зазора между валками. При каждом пропуске заготовки площадь ее поперечного сечения уменьшается, а форма и размеры постепенно приближаются к требуемым.Технологический процесс современного прокатного производства, независимо от вида получаемой продукции, состоит из нескольких этапов: подготовки исходного материала, нагрев его (в случае горячей прокатки),прокатки и отделки. Кроме того на всех стадиях прокатки осуществляется контроль за ходом процесса и состоянием оборудования.

Продукция прокатного производства называется прокатом. Он различается по размерам и форме сечения - профилю. Совокупность профилей с различными формой и размерами сечения называется сортаментом проката. Сортамент стального проката делится на 5 групп: сортовой прокат,(это профили с простой геометрической формой сечения-круг, квадрат, овал, шестигранник и сложный профиль- угловая сталь, швеллер, рельс, тавр и тд.) листовой прокат (толстолистовой, тонколистовой и фольга), трубы, периодический прокат (представляет собой полосу или пруток, поперечное сечение которых изменяется по длине проката, воспроизводя форму будущей детали) и специальный прокат (к этому виду проката относят продукцию законченной формы ,изготовленную по заказам отдельных министерств. Это накладки для рельсов, обод автомобильного колеса и т.д.).

Волочение-процесс обжатия металла при протаскивании заготовки через волоку- инструмент с отверстием, сечение которого меньше исходного сечения заготовки. В результате волочения поперечное сечение заготовки уменьшается, а длина увеличивается. Процесс волочения осуществляется в холодном состоянии и используется для получения тонкой проволоки, калиброванных прутков различного профиля и тонкостенных труб. В качестве заготовок служит прокат (катанная проволока, прутки, трубы) и прессованные профили (прутки, трубы). Технологический процесс состоит из трех основных стадий:

1. Подготовки металла (очистка, смазывание);
2. Волочения по определенному режиму;
3. Отделка (удаление дефектов, правка, разрезание на мерные длины, маркировка).

В результате волочения получают изделия  точных размеров,заданной геометрической формы, с чистой и гладкой поверхностью.

Прессование-процесс выдавливания металла, заключенного в замкнутой полости контейнера, через отверстие матрицы, сечение которого меньше площади сечения контейнера, а форма соответствует форме готового изделия. Процесс осуществляется при температурах горячей обработки металлов давлением. Прессованием получают разнообразные профили из специальных сталей, титановых сплавов и других малопластичных металлов; профили сложной формы, которые не могут быть получены другим способом.. Прессование более экономично, чем прокатка. Исходной заготовкой для прессования служит либо слиток, либо прокат круглого сечения. В силу сложности оборудования и высокой стоимости инструмента применяется главным образом в условиях массового производства сложных профилей.

Свободная ковка-способ горячей обработки металлов давлением, при котором заготовке придается заданная форма при ударах бойка молота или нажатии бойка пресса. Исходными могут быть слитки или прокат (круглый, квадратный, прямоугольный).Получаемые изделия, в результате ковки называются поковками. В большинстве случаев поковка служит заготовкой для дальнейшей механической обработки. различают ручную ковку и машинную. Ручная ковка служит для получения мелких штучных поковок и производится на наковальне с помощью кувалды и различного вспомогательного инструмента и применяется при ремонтных работах. Машинная ковка осуществляется на кузнечно-прессовых машинах (молоты и прессы) Мелкие и средние поковки (до 2т) обычно получают на молотах, а тяжелые- на прессах (до 250т).

Свободной ковкой изготовляют поковки  разнообразной формы и размеров. Но точность размеров и чистота поверхности поковок невысока, что усложняет и удорожает последующую механическую обработку, сам процесс трудоемок и малопроизводителен. Но это единственный способ изготовления крупногабаритных поковок для ответственных деталей гидрогенераторов, турбин и др.изделий тяжелого машиностроения.

Ковка является технологией единичного и мелкосерийного производства.

Различают следующие  виды штамповки: горячая объемная штамповка и листовая штамповка. Горячая объемная штамповка-способ обработки металлов давлением, при котором изделию (поковке) придается необходимая форма при помощи специального инструмента- штампа. Этот способ получения поковок отличается от свободной ковки более высокой производительностью, обеспечивает повышение механических свойств поковок, значительно меньший расход металла и широко применяется в крупносерийном и массовом производстве. Штамповкой можно изготовлять поковки массой от нескольких граммов до 200-350 кг, в отдельных случаях до одной тонны.

Наиболее экономически целесообразна  штамповка поковок до 20 кг, т.к. при большей их массе резко возрастают расходы на изготовление и эксплуатацию штампов. Разработка технологического процесса штамповки включает конструирование штампов, а в остальном производится в такой же последовательности, как и для свободной ковки. Штамповочное оборудование отличается от ковочного точностью и может производиться на молотах и гидравлических прессах. Выбор оборудования определяется конкретными условиями производства, характером исходной заготовки, степенью сложности поковки и другими факторами.

Листовая штамповка-процесс получения изделий или заготовок из листового материала путем деформирования его на прессах с помощью штампов. Листовой штамповкой можно получать изделия не только из металла, но из кожи, картона, пластмасс. Рассмотрим только листовую штамповку из металла.

В зависимости от толщины обрабатываемого листового металла листовую штамповку делят на толстолистовую, которую осуществляют в горячем состоянии и тонколистовую, при которой изделия разнообразной формы получают из листа, ленты или полосы в холодном состоянии.

Холодная листовая штамповка является одним из наиболее прогрессивных и экономичных методов изготовления деталей: детали, полученные листовой штамповкой отличаются точностью размеров, взаимозаменяемостью и в большинстве случаев не требуют дальнейшей механической обработки. Листовой холодной штамповкой изготовляют детали обшивки вагонов и самолетов, кузова автомобилей и кабины тракторов.

Существуют более прогрессивные  способы штамповки-штамповка взрывом  с применением тротила и др.взрывчатых веществ, электрогидравлическая штамповка, изотермическая штамповка. Поковки, полученные этими способами обладают улучшенными структурой и свойствами.

11.4.Сущность процесса сборки

Любая машина состоит из отдельных  частей, т.е. из деталей. Под деталью следует понимать изделие , изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе посредством сборочных операций, называется сборочной единицей. Следовательно, технологический процесс соединения, установки и фиксации деталей в сборочных единицах (а сборочных единиц- в машине) называется сборкой.

Сборка является заключительной стадией всего технологического процесса сложного изделия. При разработке процессов производства изделий составляют технологические схемы сборки. Важнейшей задачей при разработке технологического процесса сборки является выбор его вида и формы организации.

11.5.Виды и организационные формы процесса сборки

В машиностроении различают следующие  виды сборки:

а).сборка по принципу полной взаимозаменяемости.

Этот вид сборки применяется  в массовом производстве. Принцип полной взаимозаменяемости означает замена любой детали в процессе сборки другой деталью тех же размеров без какой либо дополнительной подгонки и переделки.

б).сборка по принципу ограниченной взаимозаменяемости.

Применяется в серийном производстве.

в).сборка по принципу индивидуальной пригонки.

Этот вид сборки применяется только в единичном и мелкосерийном производстве.

В зависимости от объема выпуска  машин в массовом и серийном производстве могут быть выбраны следующие организационные формы их сборки: поточная сборка с непрерывным или периодическим перемещением деталей, сборочных единиц или изделия и поточная стационарная сборка с последовательным перемещением бригад по специализированным рабочим местам. Эти виды сборки основаны на принципе агрегатирования, т.е. деления машины на отдельные сборочные единицы, обязательной является синхронизация длительности отдельных сборочных операций.

 Преимущества поточной сборки:

1.Высокая производительность труда.

2.Сокращение средств, вкладываемых в производство, вследствие уменьшения цикла изготовления изделия.

3.Более высокие технико-экономические  показатели (например, выпуск продукции на единицу производственной площади).

4.Снижение себестоимости продукции.

5.Более высокий уровень качества  продукции.

6.Упрощение планирования производства, учета и управления.

Непоточный метод сборки может быть принят при меньших масштабах производства.

В индивидуальном производстве обычно используется концентрированная стационарная сборка машин, выполняемая от начала до конца одной комплексной бригадой рабочих на одном рабочем месте без перемещения изделия.

Выбор того или иного вида сборки определяется его экономической целесообразностью.

11.6. Пути повышения эффективности сборки машин.

Для того, чтобы определить пути повышения эффективности сборки машин необходимо рассмотреть технологический процесс сборки .

Технологический процесс сборки машин состоит из ряда операций и переходов (стадий), вид и последовательность которых определяются конструктивными особенностями машины. Для установления последовательности операций составляются схемы сборки, определяющие базовые (с которых начинают сборку) детали, базовые сборочные единицы и последовательность сборки и комплектования деталей и сборочных единиц.

Технологический процесс складывается из следующих операций:

1. Соединение сопрягаемых деталей и сборочных единиц путем приведения в соприкосновение их основных баз (соединяемых поверхностей)

2. Проверка точности относительного положения и движения собираемых деталей.

3. Необходимая подгонка и регулировка с целью получения соединения требуемой точности.

4. Фиксация (закрепление) установленных деталей и сборочных единиц в соответствии с конструктивными особенностями машины.

5. Слесарная доработка сборочных единиц: притирка, опиливание, соосная обработка отверстий. (Эта операция осуществляется в единичном и мелкосерийном производстве).

В массовом и крупносерийном производстве используется дифференциация технологического процесса сборки, под которой подразумевается деление процесса сборки на элементы для последовательного выполнения на одном или нескольких рабочих местах. Благодаря расчленению процесса сборки на операции и рациональному распределению их по рабочим местам можно уменьшить трудоемкость сборки на 15-20%.

При сборочных операциях используют соответствующие инструменты, приспособления и оборудование:в индивидуальном производстве- обычный режущий и измерительный слесарный инструмент и универсальную оснастку (тиски, струбцины, столы, стенды).При серийно-массовом- специальные электрические и пневматические инструменты и приспособления.

Режимные параметры процесса сборки: темп, ритм и цикл, коэффициент загрузки рабочего места и др.

Темп-период времени между выходами со сборки двух смежных готовых изделий.

Цикл-время от момента поступления деталей на сборку до выпуска собранного изделия.

Ритм сборки- отношение количества собранных изделий к продолжительности их сборки.

Коэффициент загрузки рабочего места определяется по формуле:

К= Т шт./ Тд .Кр

где: Тшт.-штучное время,мин.

    Тд – действительный темп сборки, мин.

     Кр –принятое количество рабочих на данной операции

Сборка одна из наиболее трудоемких процессов в машиностроении. Поэтому совершенствование технологии сборки одна из важнейших задач на предприятии. Весьма прогрессивным методом компоновки конструкции машины, обеспечивающим наиболее рациональную организацию процесса ее сборки и существенные преимущества в эксплуатации, является построение машины из самостоятельных агрегатов или блоков, каждый из которых может собираться и регулироваться отдельно и подается на общий монтаж в законченном виде. Такой метод позволяет сократить длительность цикла за счет организации параллельной сборки агрегатов и снизить трудоемкость изготовления изделия путем большей специализации рабочих, унификации и стандартизации отдельных агрегатов.