Раздел 1. Общие сведения о технологическом оборудовании

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Р Ф

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

“Технологии машиностроения и оборудование”

 

Часть I

 

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

РАЗДЕЛ 2. ЛИТЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

 

Уфа 2003…11

Содержание

Введение

3 1.

Общие сведения о технологическом оборудовании

3   1.1. Пути совершенствования технологического оборудования……… 4   1.2. Основные технико-экономические показатели технологического оборудования………………………………………………………….   2.

Литейное оборудование…………………………………………………

6   2.1. Индексация моделей литейных машин…………………………… 6   2.2. Способы литья и основные этапы процесса изготовления отливок……………………………………………… 7   2.3. Технология изготовления отливок в песчаных формах……………. 8   2.4 Специальные способы литья…………………………………… 19   2.5. Рекомендации по выбору способов литья для получения заготовок в машиностроении…………………………………….. 30   2.6. Области применения и краткая характеристика различных способов литья…………………………………………………….. 33 3.

Кузнечно – прессовое оборудование……………………………………

35  

Введение…………………………………………………………………..

35   3.1. Особенности пластической деформации металлов………………………….. 36   3.2. Нагрев заготовок перед обработкой металлов давлением………………... 37   3.3 . Исходные заготовки, обрабатываемые ковкой и штамповкой…………….. 43   3.4. Классификация кузнечно-прессовых машин по скорости рабочего хода……………………………………………………….. 47   3.5. Технологический процесс ковки……………………………     3.6. Оборудование для ковки………………………………………. 55     3.6.1. Пневматический ковочный молот………………………… 56     3.6.2. Паровоздушный ковочный молот………………………… 57     3.6.3. Гидравлический ковочный пресс……………………….. 58   3.7. Горячая объемная штамповка. Сущность процесса и способы.. 61   3.8. Горячая объемная штамповка на молотах………………………… 64     Молотовой открытый штамп   и виды ручъёв …………. 67   3.9. Горячая объемная штамповка на прессах………………………… 72     3.9.1.Штампы КГШП…………………………………………….. 73     3.9.2.Винтовые фрикционные штамповочные прессы…………… 75     3.9.3.Гидравлические штамповочные прессы…………………… 76     3.9.4.Штампы гидравлических прессов……………………….. 78   3.10. Горячая объемная штамповка на горизонтально-ковочных машинах……………………………………………………………. 78     3.10.1.Операции, выполняемые на ГКМ……………………… 79   3.11  Холодная объемная штамповка………………………………….. 82     3.11.1. Отделочные операции поковок  ………………………… 82     3.11.2. Штампы для обрезки, правки и калибровки……………… 82   3.12. Прессование………………………………………………………….. 83   3.13. Оборудование и технология для листовой штамповки …………. 89     3.13.1. Сущность листовой штамповки…………………………… 89     3.13.2. Операции листовой штамповки………………………….. 90     3.13.3. Оборудование для листовой штамповки…………………. 91     3.13.4. Штампы для листовой штамповки……………………… 96   3.14. Прокатка……………………………………………………………. 97     3.14.1. Продукция прокатного производства…………………….. 98     3.14.2. Схемы прокатки………………………………………….. 99     3.14.3.Инструмент и оборудование для прокатки………………… 99   3.15. Волочение……………………………………………………………. 102     3.15.1. Сущность и общая технология процесса …………………. 102     3.15.2.Оборудование для волочения………………………………. 105

 

Раздел 4. Оборудование и технология сварки
Введение…………………………………………………………….		111
4.1	История развития сварочного производства	111
4.2.	Свойства сварочной дуги и требования к источникам питания	115
	4.2.1.Физические процессы в сварочной дуге
	4.2.2. Требования к источникам питания электрической дуги
4.3.	Основные типы источников питания и их условное обозначение (маркировка)………………………………………	121
4.4.	Электроды для ручной электродуговой сварки	122
4.5.	Технология ручной электродуговой сварки	123
4.6.	Автоматическая дуговая сварка под флюсом………………….	130
4.7.	Электрошлаковая сварка…………………………………………	133
4.8.	Электроконтактная сварка……………………………..	137
4.9.	Холодная сварка………………………………………………	140
4.10.	Газоэлектрическая сварка(в аргоне, углекис. газе)	146
4.11.	Плазменная сварка…………………………………………….	152
4.12.	Электронно-лучевая сварка………………………………………………	153
5..	Механическая обработка заготовок резанием…………….	162
5.1.	Методы обработки металлов резанием	163
	Методы формообразования поверхностей деталей машин	165
	Поверхности на обрабатываемых заготовках………………
	Элементы резания при точении……………………………..
5.2.	Классификация металлорежущих станков	168
5.3.	Обработка заготовок на токарно-винторезных станках...
	5.3.1. Типы токарных резцов и их назначение……………...	169
	5.3.2. Устройство токарно-винторезного станка……………
5.4.	Обработка заготовок на фрезерных станках………………	170
	Характеристика метода фрезерования………………………….	170
	Типы фрез и их назначение……………………………………………	172
	Типы фрезерных станков и их назначение……………………	175
5.5.	Обработка заготовок на сверлильных и расточных станках …	160
	Характеристика методов сверления и растачивания…………	161
	Типы свёрл, зенкеров и развёрток…………………………….	163
	Вертикально – сверлильный станок, его назначение и устройство…………………………………………………………..	165
5.6.	Абразивная обработка материалов на шлифовальных станках………………	170
	Абразивные инструменты и их назначение………………………………	170
	Схемы шлифования…………………………………………………………..	175
Список литературы……………………………….……………………………………..		179

 

Введение

 

Качество подготовки студентов, обучающихся в области экономики, управления, финансов и коммерции, в значительной степени определяется их способностью понимать и анализировать производственные процессы, мыслить категориями современной экономической и технологической науки, применять на практике достижения научно- технического прогресса, видеть перспективы экономического, технического, технологического новшества. В основе формирования таких качеств специалиста важное место занимает дисциплина “Технологии машиностроения и оборудование”. Без глубокого понимания сущности технологических процессов машиностроения, не владея технологи-ческой терминологией, экономист в условиях промышленного производства не может выполнять свои функции на уровне современных требований. В этой связи данная дисциплина предназначена для технологической подготовки экономистов широкого профиля. В программе наиболее важными являются следующие рассматриваемые темы: основные направления и закономерности научно-технического прогресса, технология заготовительного производства и его прогрессивные направления развития и совершенствования, анализ систем технологий на примере машиностроительного производства.

Технология машиностроения – наука о производстве деталей машин и аппаратов –изучает технологические процессы, применяемые на машиностроительных предприятиях при изготовлении изделий требуемого качества, в установленном программой количестве и при наименьшей себестоимости.

Технология машиностроения рассматривает методы разработки и построения рациональных технологических процессов, выбор способа получения заготовки, технологического оборудования, инструмента и приспособлений, назначение режимов резания и установление технически обоснованных норм времени

В дисциплине " Технологии машиностроения и оборудование " изучаются технологические процессы, а также основное и вспомогательное оборудование, с помощью которых осуществляются технологические процессы получения заготовок и деталей машин. Знание устройства машин и оборудования, их технических возможностей, производительности позволяет:

- разрабатывать технологию изготовления изделий;

- планировать производство;

- проводить организационно-управленческие мероприятия;

- рассчитать экономическую эффективность;

- определить технико-экономические характеристики;

-производить рациональный выбор оборудования в зависимости от конкретных производственных условий.

Таким образом, целью  изучения данной дисциплины является получение
знаний об устройстве и назначении основных видов современного
технологического и подъемно-транспортного оборудования, его
производительности и экономической эффективности и целесообразности
применения.

По назначению технологическое оборудование машиностроения делится на следующие виды:

- литейное;

- кузнечно-прессовое;

сварочное;

- механообрабатывающее;

- грузоподъемные машины и механизмы.

РАЗДЕЛ 1.

Основные понятия и положения технологии машиностроения

 

 Современное представление технологии машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого труда и при наименьшей себестоимости.

Кого  оборудования

 

К технико-экономическим показателям относятся эффективность использования технологического оборудования, производительность, точность, надежность, гибкость.

Эффективность наиболее полно отражает главное назначение технологического оборудования - повышать производительность труда при изготовлении деталей (заготовок), одновременно снижая его затраты. Она оценивается отношением количества выпущенной на нём продукции к понесённым затратам. Технологическое оборудование тогда становится эффективным, когда на нём достигается высокая производительность при низких затратах.

Эффективность оборудования (шт/руб) определяется из соотношения

Э = N/∑С,

где N - годовой выпуск изделий, шт;

∑С - сумма приведенных годовых затрат на их изготовление.

При проектировании или подборе оборудования стремятся к максимальной эффективности, т. е. Э = N/∑С —>mах.

Если задается годовая программа выпуска то это условие  приводится к минимуму приведенных затрат, т. е. ∑С —>min.

При этом сравнение степени эффективности двух вариантов технологического оборудования ведут по разности приведенных затрат:

P = (∑С)₁ - (∑С)₂,

где индекс "2" относится к более совершенному варианту оборудования по сравнению с базовым (индекс "1").

Производительность    технологического оборудования      определяет ее способность обеспечить изготовление определенного числа деталей в единицу времени.

Штучная производительность Q = T₀/T,

где Т₀ - годовой фонд времени с учетом затрат на ремонт, техническое обслуживание;

Т - полное время всего цикла изготовления детали.

Точность технологического оборудования оценивается точностью изготовления деталей на этом оборудовании. При этом различают геометрическую и кинематическую точность   технологического оборудования. Геометрическая точность определяется точностью взаимного расположения узлов машины при отсутствии внешнего воздействия. Она зависит от точности изготовления базовых деталей и от качества сборки машины. Ее нормируют в зависимости от требуемой точности изготовления деталей.  Кинематическая точность особенно важна для технологического оборудования, в котором сложные движения требуют согласования скоростей нескольких простых движений. Особое значение кинематическая точность имеет для зубообрабатывающих, резьбонарезных и других станков.

Жесткость    технологического оборудования определяется способностью противостоять возникновению упругих перемещений под действием постоянных или медленно изменяющихся во времени силовых воздействий и представляет собой j = δ/ F, где F - сила, действующая на узел технологического оборудования; δ - упругая деформация.

Податливость величина обратная жесткости с = 1 / j = δ / F.

В зависимости от требуемой точности изготовления деталей жесткость несущей системы технологического оборудования должна обеспечить упругое перемещение инструмента и заготовки в заданных пределах.

Надежностью технологического оборудования называется его свойство обеспечивать бесперебойный выпуск годной продукции в заданном количестве в течение определенного срока его службы в заданных условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Надежность характеризуется:

- безотказностью;

- долговечностью;

- ремонтопригодностью;

- техническим ресурсом.

Безотказностъ - способность технологического оборудования непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного времени, т. е. работать без отказов между техническим обслуживанием или ремонтом.

Долговечностъ - свойство технологического оборудования сохранять работоспособность с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта до наступления предельного состояния или износа.

Ремонтопригодностъ заключается в возможности легко и быстро обнаружить неисправности или отказы  и легко восстанавливать работоспособное

состояние путем проведения технического обслуживания или ремонта.

Технический ресурс - это наработка оборудования в часах от начала эксплуатации или ее возобновления после среднего и капитального ремонта до перехода в предельное состояние.

Гибкостъю технологического оборудования называют его способность к быстрому переналаживанию для изготовления других, новых изделий. Гибкость определяется: универсальностью; переналаживаемостью.

Универсалъностъ определяется числом разных изделий, подлежащих изготовлению на данном оборудовании, т. е. номенклатурой. При этом отношение годового выпуска деталей N к номенклатуре И определяет серийность изготовления S = N /И. Целесообразная гибкость технологического оборудования определяется номенклатурой изготовляемых деталей.

Переналаживаемостъ определяется потерями времени и средств на переналадку технологического оборудования при переходе от одной партии деталей к другой и зависит от числа партий деталей Р, изготавливаемых на данном оборудовании в течение года.

При этом средний размер партии р связан с характером производства и переналаживаемостью оборудования  р = N/Р.

ВВЕДЕНИЕ

 

Литейное производство занимает ведущее положение в производстве заготовок деталей для всех отраслей современного машиностроения. Литейное производство—основная заготовительная база машиностроения. Литые заго­товки являются наиболее дешевыми, имеющими минималь­ный припуск на механическую обработку.

При изготовлении машин на отливки приходится в среднем более 20 % их себестоимости и трудоемкости. Такое его значение объясняется целым рядом серь­езных преимуществ перед другими способами получения заготовок, среди которых первым следует назвать возможность изготовления отливок практически любой конструктивной сложности; вторым — возможность получения заготовок—отливок с минимальным объемом механической обработки, требуемой для получения готовой детали, и третьим, вытекающим из двух первых—обеспечение наиболее высокого коэффициента использования металла (Квт) при изготовлении деталей машин.

Отливки изготавливаются из самых различных литейных сплавов, удовлетворяющих определенным требованиям в отношении необходимого уровня их литейных свойств.

В нашей промышленности существуют различные технологические процессы получения заготовок методом литья. Самым распространенным и универсальным является литье в разовые песчаные формы. Используется также  литье в разовые керамические формы и в постоянные металлические формы. Изготавливаются отливки методом литья под давлением, центробежным способом и др. Все эти технологические процессы литья имеют определенные возможности и области применения.

Качество продукции машиностроения не может улучшаться без соответствующего качественного роста   литейного производства, а с другой стороны — без овладения научными основами литейного производства конструкторами, технологами-металлургами, и технологами-машиностро-ителями.

Рекомендации по выбору способов литья для получения заготовок в машиностроении

Рассмотренные способы литья для получения отливки из различных сплавов приведены в табл. 3.1. Характеристики литейных сплавов, применяемых в машиностроении, рассмотрены в разделе 2.

Таблица 3.1

Выбор способа литья в зависимости от материала отливки

№ п/п	Рекомендуемый способ литья и условное обозначение	Материал отливки
1	2	3
1	В песчаные формы (землю)- З	Cтали углеродистые и низколегированные
2	В оболочковые формы -О	Чугуны, стали (углеродистая и легированная), цветные сплавы
1	2	3
3	По выплавляемым (выжигаемым) моделям - В	Высоколегированные стали, титановые и никелевые сплавы, цветные сплавы
4	В кокиль (в том числе облицованный)- К	Чугуны, цветные сплавы, реже стали
5	Под давлением (высоким)- Д	Цветные сплавы: цинковые, алюминиевые, магниевые, медные
6	Под низким (регулируемым) давлением- ДР	Цветные сплавы, любые литейные стали, титановые сплавы
7	Центробежное литье- Ц	Чугуны, стали углеродистые и низколегированные, цветные сплавы
8	Центробежное по выплавляемым моделям- ЦВ	Стали высоколегированные, сплавы титана и алюминия
9	Выжиманием - Вж	Цветные сплавы (Al, Mg)

Габаритные размеры и масса деталей часто имеют решающее значение при выборе способа литья. Так, например, литьё в песчаные формы является практически единственным способом получения заготовок со сложной конфигурацией и с большими размерами, исчисляемых метрами и массой в десятки и даже сотни тонн. С уменьшением размеров и массы отливки выбор, естественно, расширяется и при благоприятных условиях она может быть изготовлена не только литьём в песчаные формы, но и в кокиль, под давлением, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы и другими способами (табл. 3.2)

Таблица 3.2

Способы литья, рекомендуемые для изготовления отливок с различными массой и габаритными размерами

№ п/п	Способ литья	Максимальная длина или  ширина, мм	Минимальная толщина стенки, мм	Масса, кг
1	2	3	4	5
1	З	Не ограничены	3...8 – алюминиевые сплавы; 3...20 – серый чугун; 2, 5...7 – ковкий чугун	До 300000
2	О	до 500...800	2...4	0,25...160
3	В	до 1200	0,8...1	0,01...50
4	К	50...800	³3	0,2...500
5	Д	до 800	0,5...6	0,005...50
6	ДР		> 3,5 - для сталей, чугунов; >2,5 - для цветных сплавов	0,05...50
7	Ц	диаметр до 1000 длина до 30000	>3	0,5...3000
1	2	3	4	5
8	ЦВ		>3 для сталей, чугунов; >2 для цветных сплавов	0,01…15
9	Вж		>2,5	0,5...250

Следует также учесть технико-экономические показатели отдельных способов литья. Например, литье в оболочковые формы требует использования более дорогостоящих формовочных материалов, чем литье в песчаные формы. В то же время трудоемкость изготовления песчаных форм с учетом операций выбивки и зачистки отливок в 3 … 4 раза превышает трудоемкость литья в оболочковые формы [4-Аф+Маг]. Эти моменты обязательно учитываются при выборе способа получения конкретной заготовки.

       Характеристики и области применения различных способов литья приведены в табл. 3.3

Таблица 3.3

Области применения и краткая характеристика различных способов литья

Способ литья	Область применения	Характеристика
З	От опытного до крупносерийного производства отливок массой от 0,2 кг до десятков тонн	Универсальный способ литья деталей практически из любых сплавов. Большой расход формовочных материалов, необходимость больших производ-ственных площадей и высококвалифицированных рабочих
Д	В массовом и крупносерий-ном производстве сложных по конфигурации отливок массой до 50 кг	Высокопроизводительный способ, легко автомати-зируется и механизируется. Отливки изготовляют из цветных сплавов и стали очень точными, с высоким качеством поверхности. Большая трудоемкость при изготовлении пресс-форм.
К	В массовом и крупно-серийном производстве разнообразных неслож-ных по конфигурации отливок массой до 5,0 т	Для литья деталей из чугуна, стали и цветных металлов. Отливки получаются с мелкозернистой структурой и повышенными механическими свойствами и с минимальными припусками на механическую обработку
О	В массовом и крупносерийном производстве отливок массой до100 кг	Тонкостенные отливки из любых сплавов с незначительными припусками; легко механизируется и автоматизируется.
В	В мелкосерийном производстве, когда невозможно изготовить другим способом; в крупносерийном поточном производстве отливок массой от 0,02 до 100 кг	Отливки из любых литейных сплавов с высоким качеством поверхности и минимальными припусками на мехобработку

[1] Циркон (нем. zirkon, от персид. заргун - золотистый), минерал ZrSiO₄ золотистого цвета, используется как сырьё для огнеупорной промышленности

[2] Циркон (нем zirkon, от перс. Заргун - золотистый), минералZrSiO₄ для огнеупорной промышленнсти

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Р Ф

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

“Технологии машиностроения и оборудование”

 

Часть I

 

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ