Глава 1. основы построения технологических процессов

Высокоэффективные технологии

И оборудование

Современного машиностроительного производства

Учебное пособие

Допущено УМО АМ в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению подготовки
«Техносферная безопасность»

ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН»

Москва, 2015

Рецензенты:

Рогов В.А. – д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой

технологии машиностроения ФГБОУ ВПО РУДН;

Боровский Г.В. – к.т.н., генеральный директор ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ»

УДК 621. 01.00

ББК 17.241

М 14

Маслов А.Р., Федоров С.В.

Высокоэффективные технологии и оборудование современного машиностроительного производства. Учебное пособие. М.: ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН», 2015, 292 с.

Пособие предназначено для подготовки бакалавров технических университетов по направлению подготовки.

В пособии в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки 280700.62 «Техносферная безопасность» (квалификация «бакалавр)» изложены основы технологии металлов и принципы построения технологических процессов, приведены сведения об обработке материалов резанием. Дано представление об основных технологических процессах и оборудовании таких современных технологических процессов, как электрохимическая, электроэрозионная, плазменная, лазерная и гидроабразивная обработки. Приведены сведения об экономической эффективности и критериях выбора оптимального технологического процесса.

© Маслов А.Р., Федоров С.В., 2015

© ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН», 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение………………………………………………………………………..…………..5

Глава 1.ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ….…………………………………………………. ……………..…..….. 7

1.1. Терминология, основные понятия………………………….………………..……7

1.2. Качество изделий……………………………………………………………...…... 9

1.3. Выбор исходной заготовки и обоснование методов её изготовления ………..14

1.4. Классификация основных методов изготовления деталей………………..….. 22

Глава. 2. СОВРЕМЕННЫЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ……………………………………………………………………………..25

2.1 Чугуны и стали ………………………………………………………………………..25

2.2 Цветные металлы ……………………………………………………………………..30

2.3 Металлы и сплавы с особыми свойствами ………………………………………….36

2/4 Инструментальные материалы ……………………………………………………...39

2.5 Керамические и композиционные материалы ……………………………………..43

2.6 Полимерные материалы ………………………...........................................................45

Глава. 3. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК……………………48

3.1. Способы получения заготовок…………………………………………….………… 48

3.2. Литье…………………………………………………………………………….……. 50

3.3. Ковка и штамповка…………………………………………………………….……. 67

3.4. Резка проката……………………………………………………………………….… 81

Глава. 4.ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙРЕЗАНИЕМ…………………………….………….84

4.1. Основные способы обработки деталей резанием…………………………….……. 84

4.2. Черновые и чистовые операции………………………………………………….…. 84

4.3. Инструмент. Классификация. Физические основы. .……………………………... 85

4.4. Обработка коррозионностойких и жаростойких сталей,

титановых и жаропрочных сплавов……………………………………………………...104

4.5. Методы нанесения износостойких покрытий на инструмент ……..……………....107

Глава 5.ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ………………………………………………………………………………112

5.1. Основные понятия. Классификация………………………………………………...112

5.3. Электроэрозионная обработка (ЭЭО)……………………………………………….115

5.2. Электрохимическая обработка (ЭХО)………………………………………………129

5.4. Ультразвуковая обработка ……………………………………………………..........150

5.5. Магнитноимпульсное формообразование ………………………………………….162

Глава 6.ФИЗИЧЕСКИЕОСНОВЫ, ИНСТРУМЕНТ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОГРЕССИВНЫХ ВИДОВ ОБРАБОТКИ…………………………………………….170

6.1. Плазменная обработка………………………………………………………………..170

6.2. Электронно-лучевая обработка……………………...................................................184

6.3. Лазерная обработка……………………………………………………………...……192

6.4. Гидроабразивная резка ……...…………………………………………………...…..210

Глава 7. ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА………………………………..…..227

7.1. Эксплуатационные свойства деталей……….………………………………..….227

7.2. Контроль качества деталей…… …………………….................................................246

7.3. Эффективность изготовления детали……………………………………….…...255

7.4. Выбор технологического процесса.………………………………….......………277

Заключение…………………………………………………………………………...……290

Библиографический список………………………………………………………...…….291

ВВЕДЕНИЕ

Пособие предназначено для изучения высокоэффективных технологий и оборудования современных машиностроительных производств, предназначенных для решения широкого круга задач – от массового выпуска машин до создания уникальных космических аппаратов.

Технология машиностроения определяет качество изделий: станков и прессов, турбин и электродвигателей, тракторов и комбайнов, поездов и кораблей, вертолетов, самолетов и современного оружия. Оптимальная технология, высокоэффективные материалы деталей, станки и инструменты, средства автоматизации и управления производством позволяют, в конечном счете, создавать необходимые человеку машины и приборы.

Основным направлением развития технологий машиностроения на современном этапе является повышение качества изделий и эффективности производства во всех его отраслях.

В связи с этим основными технологическими задачами являются изготовление деталей в строгом соответствии с технической документацией и разработка новых оптимизированных технологических процессов.

Технологический процесс представляет собой совокупность технологических операций над однородными изделиями (заготовками) с указанием их последователь­ности выполнения.

Частью технологического процесса является технологическая операция, выполняемой на одном рабочем месте (то есть на одном станке). Технологическая операция включает в себя установки, переходы и проходы. Установкой называют каждое изменение положения заготовки на металлорежущем станке, переходом — получение каждой новой поверхности одним режущим инструментом, проходом — часть перехода, за который снимается один слой материала заготовки.

В системе подготовки производства проектирование технологических процессов занимает важное место. Разработка технологического процесса изготовления изделия представляет собой решение сложной комплексной задачи, охватывающей процессы сборки изделия и изготовления деталей, входящих в ее состав.

Последовательность разработки технологического процесса изготовления изделия в целом, как решение прямой проектной задачи, направлена от конечного результата, то есть от изделия в сборе к изготовлению отдельных его деталей. Необходимость такой последовательности обусловлена тем, что построение деталей подчинено процессу сборки изделия в целом. Задачей каждого технологического процесса является изготовление изделий, отвечающих их служебному назначению.

Технологический процесс разрабатывается при проектировании новых и реконструкции существующих заводов, а также при организации производства новых объектов на действующих заводах. Кроме того, в связи с текущими конструкторскими усовершенствованиями объектов производства и необходимостью систематического использования новейших достижений науки и техники, корректируют или разрабатывают новые технологические процессы на действующих заводах.

При проектировании новых и реконструкции существующих заводов, разработанные технологические процессы являются основой всего проекта. Они определяют потребные оборудование, рабочую силу, производственные площади, технологическую оснастку (приспособлении и инструмент), материалы, энергетику, транспортные средства и другие. Аналогичное назначение у технологических процессов при постановке производства новых объектов на действующем заводе. При этом выделяют возможность использования имеющегося и необходимость приобретения нового технологического оборудования и оснастки.

Глава 1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Терминология, основные понятия

Деталью называют изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Конструктивная форма детали образуется сочетанием объемов материала, ограниченных простыми геометрическими поверхностями - плоскостями, цилиндрами, конусами, сферами и т.д.

Cвойства деталей условно можно разделить на 5 основных, несводимых друг к другу категорий, которые универсальны и могут быть оценены с единых позиций. К таким свойствам относятся: свойства материалов, форма, размеры, точность, свойства поверхности (шероховатость). Эти свойства определяются служебным назначением детали.

Под служебным назначением детали понимают максимально уточненную и четко сформулированную задачу, для решения которой в сборочной единице предназначена деталь. Для выявления и описания служебного назначения детали полезно, а иногда необходимо, иметь чертеж сборочной единицы, в которую рассматриваемая деталь входит. Уяснение служебного назначения детали позволяет выявить функциональное назначение поверхностей деталей и провести анализ их размерного описания.

Методически выявление функционального назначения поверхностей детали и анализ их размерного описания эту работу технолога осуществляют следующим образом:
Выявление исполнительных поверхностей детали и их размерного описания.
Исполнительными поверхностями изделия называют те поверхности составляющих её деталей, которыми она выполняет своё служебное назначение. Такие поверхности имеют детали, являющиеся кинематическими звеньями, такие как шестерни, червяки, звездочки, шкивы и т.д. Этими поверхностями деталь передает (получает) движение и нагрузку. Для исполнительных поверхностей необходимо уяснить и описать условия их работы – характер взаимодействия с поверхностями работающих с ними в паре деталей (характер нагрузки, наличие трения скольжения, качения и т.д.
Свободные поверхности предназначены для ограничения материала, объединяющего в одно целое первые три группы поверхностей (см. рис. 1.1,а). Они не сопрягаются с поверхностями других деталей, как правило, к их точности предъявляются невысокие требования.

При изготовлении детали технолог должен воспроизвести в заданном материале конструктивную форму, описанную совокупностью размеров, которые, с точки зрения описания, могут быть разделены на три группы:

- размеры и технические требования к форме и качеству каждой отдельно взятой поверхности (допустимые погрешности формы, шероховатость, особые требования к качеству поверхностного слоя материала);

- размеры и технические требования взаимного расположения поверхностей одного функционального назначения, например, диаметр D делительной окружности (см. рис. 1.1);

- размеры и технические требования взаимного расположения поверхностей разного функционального назначения (например, несоосность е делительного цилиндра и базового отверстия шестерни на рис. 1.1,а).

Наши рекомендации