- •Билет № 1
- •1.Способы нарезания зубьев конических шестерён. Маршрут обработки, оборудование, типы применяемых приспособлений, режущий инструмент, режимы резания для одной из операций.
- •2. Опишите основные законы и укажите закономерности развития техники.
- •I. Закон корреляции параметров однородного ряда технических объектов
- •II. Законы симметрии технических объектов
- •Закон двусторонней симметрии
- •III. Закон гомологических рядов
- •IV. Закон расширения множества потребностей-функций
- •V. Закон прогрессивной эволюции техники
- •VI. Закон соответствия между функцией и структурой
- •Закономерности функционального строения обрабатывающих (технологических) машин
- •3. Автоматич. Линии; гибкие производственные системы. Их стр-ра, возможности использования в техпроцессах.
- •Билет№2
- •1. Алгоритм энергетического расчёта объёмных приводов.
- •2. Критерии развития
- •3. Основные понятия теории автоматического управления
- •Билет№3
- •2.Оформление потребности и целей проектирования. Определение основных признаков объекта проектирования. Оформление и согласование тз. Процедуры на стадии технического задания.
- •3.Кулачковые системы программного управления.
- •Билет № 4
- •1. Техпроцесс обработки цилиндрических шестерен. Маршрут обработки, оборудование, типы приспособлений, режущий инструмент, режимы резания для одной из операций.
- •2. Процедурная модель проектирования.( Ярушин стр. 108)
- •3.Как вы представляете себе общую структуру объёмных приводов? Приведите их классификацию.
- •Билет № 5
- •1. Техпроцесс изготовления деталей из термореактивных пластмасс. Маршрут обработки, оборудование, типы применяемых приспособлений.
- •Способы изготовления деталей
- •2. Конструктивные методы обеспечения сборки деталей, узлов, агрегатов, изделий.
- •3.Системы чпу: позиционные, контурные, замкнутые, разомкнутые.
- •Билет №6
- •1. Техпроцесс обработки колец. Маршрут обр., обор-е, типы приспособ., реж. Инстр., режимы резания для одной из операций.
- •2. Схема построения кб предприятия на основе технологии сквозного проектирования.
- •Билет №7
- •1. Технологический процесс обработки дисков. Маршрут обработки, оборудование, типы применяемых приспособлений, режущий инструмент, режимы резания для одной из операций.
- •2. Выбор конструкции изделия. Конструктивная переемственность. Компонование. Совершенство конструктивной схемы. Компактность конструкции. Рациональный выбор параметров оборудования.
- •3. Состав и количество основного оборудования в поточном и не поточном производствах.
- •Билет№8.
- •2. Экономические основы создания оборудования. Полезная отдача. Долговечность. Эксплуатационная надёжность.
- •3. Техническое нормирование. Норма времени, норма выработки. Определение нормы времени. Организация технического нормирования.
- •Билет № 9
- •2. Процедуры проектирования на стадии технических предложений. Поиск возможных технических решений. Анализ и выбор решений. Содержание технического предложения.
- •Билет№10.
- •1. Методы сборки в машиностроении. Устройство коробки скоростей токарного станка и порядок её сборки.
- •Рациональные сечения
- •3. Геометрическая задача управления. Устройство чпу. Логическая задача управления. Программируемые контроллеры.
- •Билет №11
- •1. Базы и базирование. Виды баз. Правило шести точек. Приведите примеры базирования корпусной детали и детали типа вала.
- •Классификация баз.
- •Правило 6-ти точек:
- •2. Процедуры на стадиях эскизного и технического проектов. Выбор параметров объекта проектирования. Цели, состав и последовательность выполнения эскизного проекта.
- •3.Основные понятия и определения.
- •Порядок проектирования:
- •1. Предпроектные работы
- •2. Задание на проектирование
- •3. Рабочий проект (проект) и рабочая документация
- •Технологический процесс как основа создания производственной системы
- •Билет№12.
- •4.1.1. Основы литейного производства
- •3.Кинематика поршневых насосов. Неравномерность подачи и способы её выравнивания Билет№13.
- •2. Метод системотехнического проектирования. Проектирование систем «человек-машина». Морфологический анализ и синтез технических решений. Современные тенденции при проектировании оборудования.
- •3. Организация технологической подготовки производства и процесс перехода на выпуск новой продукции.
- •Билет №14
- •Билет № 15
- •1. Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес методом копирования дисковыми и пальцевыми фрезами
- •5. Протягивание зубьев зубчатых колес
- •2. Проектирование как вид трудовой деятельности.
- •3. Функционально-стоимостной анализ
- •Билет№16.
- •Средства для контроля, диагностики и адаптивного управления станочным оборудованием.
- •Фазы информационных преобразований для станка с счпу
- •Структура управляющих программ для станков с чпу
- •3.Радиально-поршневые гидромашины. Их принцип действия и кинематика
- •Билет№17.
- •1.Обработка шлицев на валах.
- •Конструкция составных резцов
- •2. Гидроцилиндры. Виды гидроцилиндров. Элементы конструкции, способы торможения, алгоритм выбора параметров и размеров гидроцилиндров
- •3. Проектирование транспортной системы. Техническое обслуживание производственной системы.
- •3.1. Средства и виды транспорта
- •3.2. Выбор вида цехового транспорта
- •3.3. Определение потребного количества транспортных средств
- •3.4. Проектирование ремонтно-механических цехов
- •Билет № 18.
- •1. Технико-экономические показатели и критерии работоспособности металлорежущих станков.
- •Виды резцов
- •2. Критерии жёсткости. Удельные показатели жёсткости. Конструктивные способы повышения жёсткости. Сопротивление усталости. Контактная прочность.
- •Билет №19.
- •1. Кинематика резания. Инструментальные материалы, их физико-механические свойства и выбор. Формообразование поверхности на станках.
- •2. Иерархия описания технических систем и технических объектов.
- •Описание физической операции (фо) формализованно можно представить состоящим из трех компонентов:
- •3. Принципы размещения основного оборудования на производственных участках.
- •Билет №20
- •1. Cтанки для абразивной обработки.
- •2. Крепление осей
- •3. Схемы дроссельного регулирования гидропривода при последовательном и параллельном расположении дросселя на напорной и сливной линиях. Достоинства и недостатки схем.
- •1. Схема с последовательным расположением дросселя на напорной линии.
- •2. Схема с последовательным расположением дросселя на сливной линии.
- •Билет№21
- •1. Сверлильные и расточные станки, их типы и основные характеристики. Назначение геометрии инструмента и оптимальных режимов резания при точении, сверлении.
- •2. Масса и материалоёмкость конструкции. Рациональные сечения. Равнопрочность. Прочность и жёсткость конструкции. Уточнение расчётных напряжений. Способы упрочнения материалов.
- •3. Стадии разработки сапр тп. Описание отечественных сапр тп.
- •Описание отечественных сапр.
- •Билет№22
- •1.Фрезерные и многоцелевые станки для обработки корпусных деталей.
- •2. Расчленение процесса проектирования
- •3. Особенности проектирования универсальных автоматических и адаптивных сборочных приспособлений и инструмента.
- •Требования, предъявляемые к автоматическим приспособлениям:
- •Билет №23
- •Понятие о поверхностном слое, возникающем при резании.
- •2. Цели, задачи и общие правила конструирования. Сходство и различие между проектированием и конструированием.
- •3.Кавитация в объёмных гидравлических машинах. Кавитационные характеристики насосов
- •Центробежные насосы. Кавитация в уплотнении рабочего колеса
- •Билет №24
- •2. Процедуры проектирования на стадии технических предложений. Поиск возможных технических решений. Анализ и выбор решений. Содержание технического предложения.
- •Билет№25.
- •1.Проблемы автоматизации технологической подготовки производства. Инструменты для автоматизированного производства.
- •2. Цели, задачи и общие правила конструирования. Сходство и различие между проектированием и конструированием.
- •Билет№26.
- •1.Станки токарной группы. Загрузочно-ориентирующие устройства в технологической оснастке и их расчёт.
- •Токарно-винторезный станок
- •Токарно-карусельные станки
- •Лоботокарный станок
- •Токарно-револьверный станок
- •Автомат продольного точения
- •Многошпиндельный токарный автомат
- •Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
- •Станки с чпу
- •История токарного станка
- •2. Синтез физических принципов действия. Фонд физико-технических эффектов. Поиск принципов действия по заданной физической операции.
- •Фрагмент иерархического словаря функций
- •Монолитно-модульная структура
- •Модульно-иерархическая структура
- •Температура резания и методы её определения.
- •Зубообрабатывающие станки для обработки цилиндрических и конических колес.
- •Билет№27.
- •1.Резьбо-фрезерные и резьбо-нарезные автоматы Классификация резьбообрабатывающих станков
- •Технические характеристики резьбонарезного станка мн56
- •Станок резьбонарезной модель 535 с автоматическим патроном
- •2.Правила конструирования уплотнений для подвижных и неподвижных соединений. Примеры применения уплотнений
- •3.Контрольно—измерительные устройства, устанавливаемые на технологической оснастке в автоматизированном производстве.
- •Билет №28
- •2. Процедуры на стадиях эскизного и технического проектов. Выбор параметров объекта проектирования. Цели, состав и последовательность выполнения эскизного проекта.
- •Билет № 29
- •3.Фрезы
- •Острозаточенные фрезы.
- •Билет №30
- •1. Шлифовальные станки
- •2. Крепление осей
- •3.Гидравлические дроссели. Принципы действия и устройство
Билет№12.
1. Технологические процессы заготовительного производства (штамповка, литье). Применяемое оборудование, его характеристики.
4.1.1. Основы литейного производства
Литьё является одним из важнейших и распространенных способов изготовления заготовок и деталей машин. Масса литых деталей составляет около 60 % от массы тракторов и сельскохозяйственных машин, (70… 85) % от массы прокатных станов и металлорежущих станков.
Сущность процесса литья заключается в том, что расплавленный металл определенного химического состава заливается в заранее приготовленную литейную форму, полость которой по своим размерам и конфигурации соответствует форме и размерам требуемой заготовки. После остывания заготовки или готовой детали, называемые отливками, извлекают из формы.
Для получения отливок высокого качества литейные сплавы должны обладать определенными литейными свойствами: хорошей жидкотекучестью, низкой усадкой, иметь химическую однородность структуры, низкую температуру плавления и т.д.
Большую часть чугунных и стальных отливок получают методом литья в песчано-глинистые формы (до 60 % общего объема). Для получения отливок с высокой точностью (минимальными припусками на механическую обработку) и шероховатостью поверхности, однородной структурой металла применяют специальные способы литья: литье в металлические формы (кокили), центробежное литье, литье под давлением, литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы и т. д.
Основными преимуществами литья перед другими способами получения заготовок и деталей являются:
а) возможность получения заготовок и деталей различной конфигурации, из различных металлов и сплавов;
б) возможность получения фасонных изделий сложной конфигурации (полых, объемных и т. д.), которые невозможно и экономически нецелесообразно изготавливать другими методами (например, резанием – большой расход металла в стружку, значительные затраты времени и др.);
в) универсальность технологий – возможность изготовления заготовок от нескольких граммов до сотен тонн;
г) возможность переработки отходов производства и брака:
д) относительная простота получения и низкая стоимость отливок.
Наряду с достоинства литье имеет и недостатки:
а) трудность получения однородного химического состава отливки;
б) точность и качество поверхности детали ниже, чем при обработке её резанием или пластическим деформированием;
в) неоднородность состава и пониженная плотность материала заготовок, а следовательно, их более низкие, чем заготовок, полученных обработкой давлением, прочностные характеристики.
Основными направлениями развития литейного производства являются: реконструкция и модернизация имеющегося оборудования; замена устаревшего оборудования высокопроизводительными литейными автоматами и полуавтоматами, робототехническими комплексами; снижение материалоемкости продукции машиностроительного комплекса путем увеличения доли литья из легированных сталей и высокопрочного чугуна, а также точного литья.
Основными технико-экономическими показателями работы литейных цехов являются: годовой выпуск отливок в тоннах; выпуск отливок на одного производственного работающего; съем литья с одного квадратного метра производственной площади цеха; выход годного металла; доля брака литья; уровень механизации и автоматизации; доля литья получаемого специальными способами; себестоимость одной тонны литья.
А) Литье в песчано-глинистые формы
Литейную форму, имеющую полость, в которую заливают расплавленный металл, изготавливают из формовочной смеси по модели. Модель - это приспособление для получения в форме рабочей полости будущей отливки. Модели могут изготавливаться из дерева, пластмассы или металла, размеры их должны быть больше размеров отливок на величину усадки металла и величину припуска для последующей механической обработки.
Формовочные смеси для литейных форм и стержней состоят из кварцевого песка, специальной глины, воды и ряда добавок (льняного масла, канифоли, декстрина, жидкого стекла, деревянных опилок или торфяной крошки), обеспечивающих газопроницаемость и пластичность смеси. При изготовлении формы формовочную смесь, увлажненную и тщательно перемешанную, засыпают в нижнюю опоку, предварительно установив модель отливки. Затем смесь уплотняют вручную различными приспособлениями или на специальных формовочных машинах. После уплотнения смеси модель извлекают из нижней опоки. Аналогичным образом уплотняют смесь и в верхней опоки, предварительно установив в нее, помимо модели отливки, модель литниковой системы, образующую каналы для заливки жидкого металла в полость литейной формы. Литниковая система состоит из литниковой чаши, вертикального стояка, шлакоуловителя, питателя и выпора. Литниковая система должна обеспечивать плавное поступление расплавленного металла в форму и отвод газов из формы.
Затем, установив стержни в форму, производят её сборку: верхнюю опоку устанавливают на нижнюю и фиксируют опоки штырями. В таком виде форма готова к заливке расплавом.
Плавку металла выполняют в различных плавильных устройствах. Чугун плавят в вагранках, сталь - в конверторах и электропечах, цветные металлы и их сплавы - в электрических печах и тиглях. Температуру расплавленного металла доводят до температуры заливки, т.е. на 100…150 С выше температуры плавления сплава.
После заливки расплава в литейную форму и его охлаждения, отливки выбивают из формы и очищают от формовочной смеси вручную, на вибрационных решетках или дробеструйных установках. Обрубку элементов литниковой системы выполняют дисковыми фрезами, ленточными пилами, на обрезных прессах, газопламенными или плазменными резаками. Зачистку отливок от заусенцев и заливов выполняют абразивными кругами.
Перед отправкой в механические цехи стальные отливки обязательно подвергаются термической обработке – отжигу или нормализации – для снятия внутренних напряжений и измельчения зерна металла. В отдельных случаях термической обработке подвергаются отливки и из других сплавов.
Преимуществом литья в песчано-глинистые формы является невысокая стоимость формовочных материалов и модельной оснастки. Однако этот способ литья является более трудоемким в сравнении с другими. Кроме того, литьё в песчано-глинистые формы обеспечивает малую точность размеров и большую шероховатость поверхности.
Б) Специальные способы литья
Специальные способы литья по сравнению с литьем в песчано-глинистые формы позволяют получать отливки более точных размеров с хорошим качеством поверхности, что способствует: уменьшению расхода металла и трудоемкости механической обработки; повышению механических свойств отливок и уменьшению потерь от брака; значительному снижению или исключению расхода формовочных материалов; сокращению производственных площадей; улучшению санитарно-гигиенических условий и повышению производительности труда.
К ним относят литьё: в постоянные металлические формы (кокиль); центробежное; под давлением; в тонкостенные разовые формы; по выплавляемым моделям; корковое или оболочковое; электрошлаковое литьё.
Литье в оболочковые формы. При этом способе литья применяют специальные оболочковые формы, изготавливаемые из кварцевого песка (92…95 %) и термореактивной синтетической смолы (5…8 %). Песчано-смоляную смесь готовят перемешиванием песка и измельченной порошкообразной смолы с добавкой растворителя (холодный способ) или при температуре 100…120 С (горячий способ), в результате чего смола обволакивает (плакирует) зерна песка. Затем смесь дополнительно дробиться до получения отдельных зерен, плакированных смолой, и загружается в бункер.
Изготовление оболочковых форм производят следующим образом. Металлическую модель, нагретую до 200…300 С, покрывают слоем теплостойкой смазки (силиконовая жидкость) и помещают в бункер, затем засыпают формовочной смесью и выдерживают 10…30 с. За это время происходит предварительное спекание оболочки на модели. Потом с модели удаляют излишки сыпучей формовочной смеси и вместе с оболочкой выдерживают в печи 1…3 мин. при температуре 300…375 С. При этом происходит окончательное спекание оболочки толщиной 7…15 мм. После охлаждения, благодаря разделительному слою теплостойкой смазки, оболочка легко снимается с модели. Выполненные таким образом отдельные части формы и литниковую систему собирают, склеивая по плоскостям разъемов и скрепляя скобами или струбцинами. Изготовление и сборка оболочковых форм легко механизируется и автоматизируется.
В отличие от литья в песчано-глинистые формы литье в оболочковые формы обеспечивает большую точность размеров и меньшую шероховатость. Припуск на механическую обработку составляет 0,5…3 мм. Однако ограниченная масса отливок (до 250…300 кг) и более сложная технологическая оснастка являются недостатками этого способа литья. Поэтому литье в оболочковые формы используют в серийном и массовом производстве отливок малых и средних размеров.
Литье по выплавляемым моделям. Процесс получения отливок заключается в следующем. В пресс-форме из легкоплавкой смеси стеарина (50 %) и парафина (50 %) отливают модель отливки и элементов литниковой системы. Температура прессования смеси 42…45 С. Модель и литниковую систему собирают в блок, покрывают керамической оболочкой (толщиной 2…8 мм). Керамическое покрытие состоит из 60…70 % пылевидного кварца или тонко измельченного кварцевого песка и 30…40 % связующего вещества (раствор этилсиликата). Затем из керамической литейной формы водой, паром или горячим воздухом выплавляют модель. Освобожденные от модели формы помещают в опоки с песком, уплотняют и прокаливают при 900…950 С в течение 3…5 ч. При этом происходит выгорание остатков модельного состава и отжиг керамической формы. После прокаливания готовые формы поступают на заливку металлом.
Литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение размеров отливки большей точности. Этим способом можно получить отливки самой сложной формы с толщиной стенок до 0,3…0,8 мм с минимальным припуском на механическую обработку (до 0,7 мм).
Недостатки – стоимость отливок, получаемых по выплавляемым моделям, выше, чем изготавливаемых другими способами литья.
Литье в металлические формы. Металлические литейные формы (кокили) изготавливают разъёмными и неразъёмными в основном из стали и чугуна. Для получения сложных полостей используют металлические и песчаные стержни.
Процесс литья в кокиль включает следующие операции: очистку кокиля, нанесение на его внутреннюю поверхность огнеупорной обмазки (из кварца, графита, асбеста и жидкого стекла), нагрев кокиля до 150…450 С, заливку расплавленного метала. Нанесение огнеупорной обмазки обеспечивает увеличение срока службы кокиля, предупреждение приваривания металла к стенкам кокиля и облечение извлечения отливок. Подогрев предохраняет кокиль от растрескивания и облегчает заполнение формы металлом. После затвердевания отливку извлекают из кокиля при помощи выталкивателя.
Преимуществами литья в кокиль по сравнению с литьем в разовые песчано-глинистые формы являются: получение отливок более точных размеров и форм; мелкозернистой структуры металла и соответственно с лучшими физико-механическими свойствами; обеспечение высокой производительности труда; более низкой стоимости отливок; улучшения условий труда литейщика.
Недостатки способа - высокая стоимость кикилей; низкая газопроницаемость и податливость металлической формы, приводящая к образованию газовых раковин и трещин в отливках; быстрое охлаждение металла затрудняет получение отливок сложной формы, вызывает опасность появления у чугунных отливок отбеленных труднообрабатываемых поверхностей.
Литье под давлением. Сущность процесса литья заключается в том, что расплавленный металл заполняет пресс-форму под давлением поршня. После затвердевания металла форма раскрывается и отливка извлекается.
Перед началом работы пресс-форму подогревают до 150…400 С в зависимости от заливаемого сплава и смазывают смазкой на основе минеральных масел с графитом.
Производительность поршневых машин достигает 500 отливок в час. В условиях массового производства применение литья под давлением позволяет снизить трудоемкость получения отливок в 10…12 раз, а трудоемкость механической обработки – в 5…8 раз. За счет высокой точности изготовления и обеспечения повышенных механических свойств отливок, полученных под давлением, достигается экономия до 30…50 % металла по сравнению с литьем в разовые формы. Создается возможность полной автоматизации процесса.
Центробежный способ литья – высокопроизводительный способ изготовления полых отливок типа тел вращения (втулок, труб, гильз) из цветных и железоуглеродистых сплавов, а также биметаллов. Сущность способа состоит в заливке жидкого металла во вращающуюся металлическую или керамическую форму (изложницу). Жидкий металл за счет центробежных сил отбрасывается к стенкам формы, растекается вдоль них и затвердевает. Неметаллические включения собираются на внутренней стороне отливки и удаляются при дальнейшей механической обработке. После охлаждения готовая отливка с помощью специальных приспособлений извлекается из формы.
Отливки получаются точной конфигурации, с малой шероховатостью поверхностей и имеют плотную мелкозернистую структуру металла.
Как и при кокильном литье, металлические формы перед заливкой жидкого металла подогреваются и на них наносятся защитные покрытия.
Центробежное литьё высокопроизводительно (за 1 ч. можно отлить 40…50 чугунных труб диаметром 200…300 мм), дает возможность получать полые отливки без применения стержней и биметаллические отливки последовательной заливкой двух сплавов (например, стали и бронзы), по сравнению с литьем в стационарные песчано-глинистые и металлические формы обеспечивает более высокое качество отливок, почти устраняет расход металла на прибыли и выпоры, увеличивает выход годного литья на 20…60 %.
К недостаткам способа следует отнести высокую стоимость форм и оборудования, ограниченность номенклатуры отливок.
Непрерывное литьё - это способ получения протяжных отливок постоянного поперечного сечения путем непрерывной подачи расплава в форму и вытягивания из нее затвердевшей части отливки. В зависимости от направления вытягивания различают вертикальное и горизонтальное непрерывное литье. Вертикальное литье обычно применяют для получения слитков и труб.
Схема горизонтального литья. Кристаллизатор 2, установленный в металлоприемник 1, изготавливается из меди, графита и, реже, стали. Он имеет внутреннюю полость, профиль которой соответствует поперечному сечению отливки. На выходной части кристаллизатора устанавливается рубашка водяного охлаждения 3. Слиток 6 вытягивается из кристаллизатора тянущими роликами 5 и разделяется на мерные куски с помощью пилы 7 или плазменной резки. Центральная часть слитка после его выхода из кристаллизатора остается жидкой, в связи с чем с целью ускорения затвердевания и исключения прорыва расплава через оболочку твердого металла устанавливается душевое устройство для охлаждения водой 4.
Непрерывным литьем получают заготовки постоянного сечения в виде круга, полосы или более сложного профиля. Недостатком этого метода литья является ограниченность номенклатуры отливок, связанная с невозможностью получения сложных по форме заготовок.
Литье вакуумным всасыванием - этим методом получают отливки типа втулок, колец, заготовок зубчатых колес, гильз и т.д. На поверхности расплава, находящегося в металлоприемнике 3, помещают плоское кольцо из огнеупорного материала 2, на которое сверху опускается металлическая водоохлаждаемая форма - кристаллизатор 1. Внутри формы насосом создается разряжение и расплавленный металл 4 втягивается в форму. Снимая разряжение в форме, можно удалять из неё расплав и получать полые отливки. За счет направленной кристаллизации от поверхности к центру и подпитки затвердевающей отливки из металлоприемника удается получить плотную отливку без усадочных дефектов и газовой пористости. Особенностью этого процесса является высокий выход годного металла, так как отсутствует необходимость в литниковой системе и прибылях.
Дефекты отливок - обусловлены неправильной конструкцией отливок, нарушением технологии литья или ошибками при её разработке. К основным дефектам относят раковины, трещины, дефекты поверхности и несоответствие конфигурации и размеров требованиям чертежа.
Основы обработки металлов давлением
Основной задачей обработки металлов давлением является придание заготовке требуемой формы путем пластической деформации. Этот процесс отличается значительной экономичностью, высоким коэффициентом использования металла и большой производительностью. Он успешно соперничает с литейным производством и уступает ему только по сложности конфигурации получаемых деталей и иногда по стоимости производства. Механические свойства обрабатываемых давлением деталей (ударная вязкость, усталостная прочность и др.) после соответствующей термической обработки выше, чем у литых деталей Обработку металлов давлением в отдельных случаях успешно используют вместо обработки резанием. Например, зубофрезерование заменяют зубонакатыванием, шлифование - обкаткой роликом, токарные операции - штамповкой, выдавливанием и т.д..
Давлением обрабатывают примерно 80…90 % всей выплавляемой стали, а также большое количество цветных металлов и сплавов.
Обработку давлением производят в горячем и холодном состоянии. При горячей обработке чистые металлы нагревают до температуры 0,4 Тпл., а сплавы (0,5…0,8)Тпл. Это приводит к уменьшению сопротивления пластической деформации металла в 10…20 раз. Холодную обработку давлением проводят при более низких температурах.
Основными требованиями при нагреве металла являются:
равномерный прогрев по сечению и длине заготовки;
оптимальное время нагрева, обеспечивающее достаточно высокую производительность и отсутствие дефектов в заготовках;
наименьшая потеря металла на угар;
экономичный расход топлива.
Неправильный режим нагрева удорожает процесс и приводит к различным дефектам: трещинам, обезуглероживанию, повышенному окислению, перегреву и пережогу.
Нагрев металла при горячей обработке давлением производят в нагревательных колодцах, электрических и газовых печах, токами высокой и промышленной частоты.
При холодной обработке давлением одновременно с изменением формы заготовки меняются свойства металла: прочность, твердость и упругость увеличиваются, а вязкость, пластичность, стойкость против коррозии и электропроводность понижаются. Изменение свойств вызвано изменением структуры металла: зерна металла измельчаются и вытягиваются в направлении течения металла. Такое состояние металла называют наклепом, при этом повышается твердость и прочность материала, ухудшается его обрабатываемость. Для снятия наклепа и улучшения обрабатываемости металла применяют полный отжиг.
К основным видам обработки металлов давлением относятся: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка и некоторые отделочные и упрочняющие виды обработки давлением, например, обкатка роликом, зубонакатывание и т.д.
Прокату, волочение и прессование обычно производят на металлургических заводах, а остальные способы обработки давлением на машиностроительных заводах.
В условиях отсутствия рудных залежей в Республике одной из главных задач является усиление режима экономии металлов, ускоренный переход к ресурсосберегающим и безотходным технологиям. Решение этих задач будет в значительной мере способствовать увеличению выпуска заготовок, полученных давлением, появление новых процессов обработки металлов давлением, приближающих конфигурацию заготовок к конфигурации деталей. Все это позволит значительно повысить эффективность машиностроения.
Прокатка – процесс обжатия металла между вращающимися валками прокатных станов. При обжатии толщина заготовки уменьшается, а длина соответственно увеличивается. Сталь прокатывается в основном в горячем состоянии. Листы толщиной менее 2 мм из низкоуглеродистой стали прокатывают в холодном состоянии.
Достоинствами процесса является: высокая производительность, повышение прочности прокатываемого материала, относительно высокий коэффициент использования металла. К недостаткам относятся: получение профилей относительно простой конфигурации, дорогостоящее оборудование, сложность создания прокатного производства.
Стальной прокат делится на следующие основные группы: сортовой, листовой, трубный, специальный и периодический.
Сортовой прокат по назначению можно разделить на профили общего назначения и специального назначения. К профилям общего назначения относятся: круг, квадрат, шестигранник, полоса, уголок, швеллер, двутавр, рельсы и т.д.
Профили специального назначения применяются в сельхозмашиностроении, автотракторостроении, вагоностроении, судостроении, строительстве т.д. Их форма максимально приближена к форме детали.
Листовой прокат делится на толстолистовой с толщиной листа более 4 мм и тонколистовой – менее 4 мм.
Трубный стальной прокат делится на бесшовные трубы с наружным диаметром от 5 до 426 мм (толщина стенок 0,5…40 мм) и трубы сварные с наружным диаметром до 1420 мм при толщине стенок до 14 мм.
Специальный стальной прокат представляет собой продукцию законченной формы, например, венцы зубчатых колес, железнодорожные колеса, шарики для шарикоподшипников и т.д.
Периодический прокат – это прокат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется, например, заготовка вагонной оси, полуоси автомобиля, шатуна автомобиля и т.д. Этот вид проката широко используется в виде фасонной заготовки при штамповке или под окончательную механическую обработку.
Прессование – это процесс выдавливания горячего металла, заключенного в замкнутую полость, через отверстие. Исходным материалом для прессования служат слитки или заготовки. Прессование применяют для получения прутков, труб и изделий сложных профилей из цветных металлов и сплавов. Применяют два метода прессования – прямой и обратный (металл течет навстречу направления движения пуансона).
Достоинства прессования:
более высокая точность изготовления профилей по сравнению с прокаткой;
возможность избежать малопроизводительных отделочных операций;
высокая производительность;
возможность получения сложных профилей.
Недостатки прессования: значительный износ инструмента, большой отход металла (пресс-остаток).
Волочением называют протягивание заготовок через постепенно сужающееся отверстие волоки
При волочении поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина соответственно увеличивается. Волочение производят преимущественно в холодном состоянии и получают профили весьма точных размеров и формы, как правило, с гладкой блестящей поверхностью.
Волочением изготавливают тонкую проволоку (диаметром 4 – 0,01 мм), тонкостенные трубы, калиброванные прутки и мелкие фасонные профили из стали, цветных металлов сплавов.
Технологический процесс волочения состоит из термообработки заготовок (обычно отжиг), травление заготовок для удаления окалины, нанесение смазки для уменьшения усилий протягивания и термообработки после окончательного волочения.
Волочильный инструмент изготавливают из чугуна, инструментальной стали, твердых сплавов, а для получения проволоки диаметром менее 1,2 мм применяют волоки из естественного алмаза.
Ковка – это процесс пластической деформации металла между двумя плоскими бойками. Поковки не имеют точных размеров и малой шероховатости поверхности. Однако машинная ковка является единственным способом изготовления тяжелых поковок весом до 300 и более тонн. Свободной ковкой изготавливают валы, шестерни, шатуны и др. изделия. Заготовки перед ковкой нагревают в зависимости от марки стали до температуры 1100…1200 С. Заканчивают ковку при температурах не ниже 800…900 С.
Штамповка заключается в деформировании металла в штампах, внутренняя полость которых определяет форму и размеры заготовки. В отличие от ковки штамповка обеспечивает более высокую точность изготовления и чистоту поверхности заготовок, высокую производительность и возможность получения заготовок сложной формы.
Различают горячую и холодную штамповку. Горячей объемной штамповкой изготавливают коленчатые валы, шестерни, шатуны и др. Холодной объемной штамповкой изготавливают заклепки, винты, болты, гайки. Холодной листовой штамповкой изготавливают топливные баки, крылья, детали кабин, кузовов и т.д. Горячая листовая штамповка производится, как правило, из полосы или листа толщиной более 5 мм. Технологический процесс изготовления поковок горячей штамповкой обычно включает следующие операции: отрезка и нагрев заготовок, штамповка, обрезка облоя, термообработка и очистка окалины.
Штамповку осуществляют на молотах, кривошипных, гидравлических прессах, горизонтально-ковочных машинах и т.д.
Образование производных машин на базе унификации. Секционирование. Метод базового агрегата. Конвертирование, компаундирование, модифицирование, комплексная стандартизация.
Унификация представляет собой эффективный и экономичный способ создания на базе исходной модели ряда производных машин одинакового назначения, но с различными показателями мощности, производительности и т. д. или машин различного назначения, выполняющих качественно другие операции, а также рассчитанных на выпуск другой продукции.
Методы создания производственных унифицированных машин:
Метод секционирования заключается в разделении машины на одинаковые секции и образовании производных машин набором унифицированных секций.
Секционированию хорошо поддаются многие виды подъемно-транспортных устройств (ленточные, скребковые, цепные конвейеры). Секционирование в данном случае сводится к построению каркаса машин из секций и составлению машин различной длины с новым несущим полотном. Особенно просто секционируются машины со звеньевым несущим полотном (ковшовые элеваторы, пластинчатые конвейеры с полотном на основе втулочных роликовых цепей), у которых длину полотна можно изменять изъятием или добавлением звеньев.
Метод базового агрегата. В основе этого метода лежит применение базового агрегата, превращаемого в машины различного назначения присоединением к нему специального оборудования. Наибольшее применение метод имеет при создании дорожных машин, самоходных кранов, погрузчиков, укладчиков, а также сельскохозяйственных машин.
Базовым агрегатом в данном случае обычно является тракторное или автомобильное шасси, выпускаемое серийно. Монтируя на шасси дополнительное оборудование, получают серию машин различного назначения.
Присоединение специального оборудования требует разработки дополнительных механизмов и агрегатов - коробок отбора мощности, подъемных и поворотных механизмов, лебедок, реверсов, тормозов, механизмов управления, кабин, которые, в свою очередь, можно в значительной мере унифицировать.
Конвертирование. При методе конвертирования базовую машину или основные ее элементы используют для создания агрегатов различного назначения, иногда близких, а иногда различных по рабочему процессу. Примером конвертирования может служить перевод поршневых двигателей внутреннего сгорания с одного вида топлива на другой, с одного вида теплового процесса на другой (с цикла искрового зажигания на цикл с воспламенением от сжатия).
Примером конвертирования агрегатов, сильно различающихся по рабочему процессу, может служить преобразование двигателя внутреннего сгорания в поршневой компрессор. Конвертирование в данном случае включает замену головок двигателя клапанными коробками с соответствующим изменением механизма распределения и требует значительных переделок.
Компаундирование. Метод компаундирования (параллельного соединения машин или агрегатов) применяют с целью увеличения общей мощности или производительности установки. Спариваемые машины могут быть или установлены рядом как независимые агрегаты, или связаны друг с другом синхронизирующими, транспортными и другими подобными устройствами, или, наконец, конструктивно объединены в один агрегат.
Модифицирование. Модифицированием называют переделку машины с целью приспособить ее к иным условиям работы, операциям и видам продукции без изменения основной конструкции.
Модифицирование машины для работы в различных климатических условиях сводится преимущественно к замене материалов. В машинах, работающих в условиях жаркого и влажного климата (машины тропического исполнения), применяют коррозионно-стойкие сплавы; в машинах, эксплуатируемых в областях с суровым климатом (машины арктического исполнения),- хладостойкие материалы; системы смазки приспосабливают к работе при низких температурах.
Комплексная стандартизация. Близок к агрегатированию метод комплексной стандартизации, применяемый для агрегатов простейшего типа (отстойники, выпарные установки, смесеприготовительные установки). Простота конструктивных форм этих агрегатов позволяет стандартизировать все или почти все элементы их конструкции. Стандартизации по типоразмерам поддаются обечайки резервуаров, днища, крышки, лазы, люки, арматура, лапы крепления, стойки. Стандартизируют также узлы (теплообменники, приводы мешалок, дозирующие устройства) и т. д.
Особенностью аппаратов этого типа является широкое применение вспомогательного покупного оборудования.
Из стандартных деталей, унифицированных узлов и покупного оборудования можно компоновать аппараты: с одинаковым рабочим процессом, но с различными размерами и производительностью; одинакового назначения, но с различными параметрами рабочего процесса (давление, вакуум, температура); различного назначения и с разным рабочим процессом.