Процессов при изготовлении деталей

6.1 Основные понятия о технологии изготовления машин

Для того, чтобы грамотно использовать современные технологические методы повышения надёжности и долговечности машин, следует иметь представления об основах технологии производства этих машин.

6.1.1 Производственный и технологический процессы в машиностроении

При строительстве, содержании и ремонте объектов дорожно-строительного комплекса и железнодорожного транспорта используют машины, которые выпускаются различными отраслями машиностроения.

Процесс производства (в комплексе) связан с координированным выполнением различных видов работ:

– изготовлением заготовок;

– обработкой, транспортировкой и хранением деталей;

– сборкой узлов и машин;

– техническим контролем на всех стадиях производства;

– техническим обслуживанием и ремонтом средств производства;

– обслуживанием рабочих мест;

– получением, хранением и подготовкой к использованию сырья,

полуфабрикатов и т.д.

Технологический процесс – это совокупность взаимосвязанных действий людей, средств и орудий производства, а также технологических операций, необходимых для изготовления выпускаемых изделий.

Изделиями могут быть: машины, агрегаты, отдельные узлы или сборочные единицы, детали или даже заготовки. Поэтому и содержание производственного процесса на предприятиях будет различным.

По содержанию производственного процесса предприятия (машиностроительные) можно разделить на следующие группы:

1. Предприятия, работающие по полному технологическому циклу, на которых готовые изделия в виде машин или отдельных агрегатов изготавливаются из поставляемых им материалов. На таких предприятиях проводится заготовка и обработка деталей, а также сборка узлов и машин.

2. Предприятия механосборочного типа, производящие обработку деталей из поставляемых по кооперации (по соглашениям, договорам) заготовок и сборку изделий в виде узлов и машин.

3. Предприятия сборочного типа, производящие сборку узлов и машин из поставляемых готовых изделий.

4. Предприятия, выпускающие в качестве изделий деталей определённого или иного вида (валы, зубчатые колёса, крепёжные детали и др.).

5. Предприятия, выпускающие изделия в виде заготовок (например, поковки, отливки).

Кроме того, возможно изготовление различных видов продукции на одном и том же предприятии. Например, машиностроительное предприятие производит также и детали в качестве запасных частей. Другой пример: предприятие не только выпускает новую продукцию, но и производит ремонт. Различные типы машиностроительных предприятий отражают принципы специализации, без которых невозможно совершенствование продукции (т.е. за определёнными предприятиями закрепляют изготовление определённого вида продукции). Как правило, в основе специализации лежит подбор изделий по принципу конструктивно-технологического сходства (с сокращением номенклатуры выпускаемых изделий).

Результат: повышение эффективности производства и качества продукции за счёт применения специализированного оборудования, автоматизации производства и прочее.

Имеются две формы специализации производства: технологическая и предметная.

При технологической специализации выполняется комплекс однородных технологических операций в отношении различных изделий. По такому признаку специализированы литейные заводы, кузнечные, штамповочные, механические цехи и т.д.

При предметной специализации (цех, подразделение) выполняются разнородные технологические процессы по отношению к одинаковым деталям. По такому признаку специализированы моторные заводы (у нас, мотороремонтный завод: участки изготовления валов, зубчатых колёс и др.).

Предметная специализация является более прогрессивной, т.к. повышает возможность механизации и автоматизации производства, упрощает его организацию, сокращает длительность изготовления изделия. Пример предметной специализации: заводы-автоматы (изготовление поршней автодвигателей).

Пример технологической специализации: завод Центролит.

Естестественно, необходимы обе формы специализации.

Основу производственного процесса составляют технологические процессы изготовления изделий.

Типы машиностроительного производства

Технологический процесс изготовления изделий, применяемое при этом оборудование, приспособления и инструмент (в значительной степени) определяются объёмом, а главное – числом изготовляемых однотипных изделий.

По этому признаку производство подразделяют на три типа:

1. единичное;

2. серийное;

3. массовое.

Единичное производство – изделия каждого типа изготавливают в малых количествах и нерегулярно. В этом случае приходится пользоваться универсальным оборудованием, т.к. затраты на специальную оснастку и специальное оборудование не окупаются. Кроме того, ограничена возможность механизации работ, на единицу продукции требуются большие производственные площади. Для выполнения работ привлекаются высококвалифицированные специалисты. Таким образом, себестоимость продукции значительно выше, чем при других типах производства. Этот тип производства применяется для изготовления опытных образцов машин, а также различного оборудования по специальным заказам, когда экономическая сторона не является определяющей.

Серийное производство – изделия изготавливаются партиями (сериями), повторяющимися через некоторые промежутки времени. На рабочих местах приходится выполнять по несколько периодически повторяющихся операций.

В зависимости от повторяемости выпуска изделий различают крупно-, средне- и мелкосерийное производство.

При крупносерийном производстве за каждым рабочим местом закрепляют 2…10 операций.

При средне – 11…20.

При мелко – 21…40.

Серийному производству характерно:

1. Применение как универсального, так и специального оборудования и приспособлений;

2. Размещение оборудования как по потоку (крупно-), так и группой – токарные станки, фрезерные станки (мелко-);

3. Необходимость периодической переналадки станков с одной операции на другую;

4. Необходимость межоперационного складирования изготавливаемых деталей.

Большинство ДСМ выпускают серийно.

Массовое производство – изделия изготавливаются непрерывно в течении продолжительного времени и в больших количествах, что позволяет закрепить за каждым местом только одну операцию. При этом широко применяется специальное оборудование, механизация и автоматизация производственного процесса. Оборудование размещается в соответствии с технологической последовательностью работ по потоку.

Продукция авто- и тракторостроения.

В массовом и крупносерийном производстве применяются поточные методы работы, в частности, непрерывно-поточные линии (например, конвейеры), в которых длительность выполнения операций чётко и строго синхронизированы по времени и согласованы с тактом производства: они равны или кратны такту (в последнем случае необходимо дублирование таких рабочих мест).

Под тактом производства понимают промежуток времени выпуска единицы продукции.

Наряду с непрерывно поточными линиями имеются прямоточные (прерывно-поточные) линии, в которых выравнивание не достигается, а обеспечивается равная пропускная способность всех рабочих мест за установленный отрезок времени. При работе в этом случае возникают межоперационные заделы, что несколько снижает эффективность таких линий:

В целом поточный метод обеспечивает:

– сокращение пути движения и времени изготовления изделия;

– широкие возможности механизации и автоматизации производственных процессов;

– применение специального высокопроизводительного оборудования;

– чёткость управления производством.

Эффективность поточного метода растёт с увеличением объёма выпуска изделия на предприятии. В настоящее время используют также гибкие автоматизированные производства (ГАП). Их основные элементы – это станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и станки типа «обрабатывающий центр», манипуляторы и робототехнические системы, а также автоматизированные складские, уборочные и транспортные средства, оснащённые ЭВМ и микропроцессорами.

Методы изготовления деталей машин

В СДМ и СПМ применяются детали и конструкции различного назначения и геометрии:

– валы (гладкие, ступенчатые, коленчатые, кулачковые и др.);

– валы-шестерни, червяки, оси;

– втулки, гильзы, цилиндры и барабаны;

– дискообразные детали (шкивы, маховики, ЦЗК, КЗК, УЗК и др.);

– балки и рычаги;

– корпусные детали (блоки цилиндров, картеры механизмов и др.);

– крепёжные детали (болты, шпильки, гайки, шпонки и др.).

Многообразие деталей определяют различные технологические процессы их изготовления.

Разработка и выбор технологического процесса, включая выбор способов получения заготовок и методов их обработки и переработки в изделия, а также сборку узлов, агрегатов и машин в целом ведутся с учётом технико-экономического принципа. Он состоит в следующем: технологический процесс должен обеспечивать выполнение всех требований чертежа (ЕСКД) и ТУ на изготовление деталей и изделий в целом, их высокое качество и надёжность в эксплуатации. При этом изготовление должно вестись с минимальными трудозатратами и издержками производства.

Виды заготовок и виды их получения

В машиностроении применяют следующие виды заготовок:

– отливки (из чугуна, стали, цветных металлов и пластмасс);

– поковки и штамповки (из стали и цветных металлов);

– заготовки из стали и цветных металлов (в виде проката);

– сварные заготовки;

– заготовки из металлокерамики;

– заготовки из пластмасс и композиционных материалов на их основе.

Вид заготовки определяет конструктор при проектировании детали. Поэтому при разработке технологических процессов выбирают только способы получения заготовок.

Для получения отливок применяют способы:

– литьё в земляные формы, изготовленные ручной или машинной фор-

мовкой по деревянным или металлическим моделям;

– литьё в кокили;

– центробежное литьё;

– литьё под давлением;

– литьё по выплавляемым моделям;

– литьё в оболочковые формы;

– экструзия в пресс-формы.

Для получения поковок и штамповок используют:

– свободную ковку с применением различных молотов и ковочных прес-

сов;

– ковку в подкладных штампах;

– штамповку в открытых и закрытых штампах на молотах и прессах;

– горячую штамповку (высадку) на горизонтально-ковочных машинах;

– холодную штамповку (высадку).

Для получения заготовок из проката используют:

– нарезание на гильотинных и прессовых ножницах;

– нарезание на приводных ножовках и дисковыми пилами;

– резку кислородную, электроискровую, анодно-механическую.

Металлокерамические заготовки получают прессованием специальных порошковых смесей с последующим спеканием.

Заготовки из пластмасс получают прессованием или чаще литьём в пресс-формы.

Выбор способа получения заготовки производится с учётом следующих факторов:

– конфигурации, размеров и массы детали;

– материала детали метода её термической или химико-термической об-

работки;

– необходимой точности размеров заготовки и качества поверхностей;

– количества заготовок;

– оборудования предприятия.

Если ТУ позволяют использовать несколько способов получения заготовок, выбор определяется экономическими параметрами в зависимости от программы (количества) выпуска и себестоимости одной детали при каждом способе.

Методы механической обработки при изготовлении деталей

Для изготовления деталей используют все известные методы обработки конструкционных материалов. К ним относятся: точение, фрезерование, строгание, сверление, зенкерование, развёртывание, протягивание, шлифование, хонингование, шабрение, притирка, полирование. Кроме них, используют специальные методы: накатывание, дорнование, электроискровая и анодно-механическая обработка.

Для их осуществления используют инструменты: лезвийные (резцы, фрезы, свёрла, протяжки, развёртки и др.), абразивные (шлифовальные круги, бруски), специальные.

Выбор метода обработки зависит от многих факторов: формы поверхности, её геометрии и шероховатости, требований к точности размеров материала детали (его физико-механических свойств и природы), наличия оборудования. Каждый метод обработки обеспечивает некоторые значения средней (экономической) точности и шероховатости. Как правило, методы, обеспечивающие высокую точность, дают и низкую шероховатость(Ra).

Например:

Точение Квалитет Ra, мкм

предварительное 12 – 13 12, 5

………………….

тонкое 6 – 7 0, 63 – 0, 32

Фрезерование

предварительное 11 – 12 12, 5

………………….

тонкое 6 – 7 0, 63 – 0, 32