Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

тематизация и анализ материалов для курсового проектирования по технологии машиностроения

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-05


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

   - 1 -

         1

                                 

Реферат

Отчет о конструкторско-технологической практике содержит 120 листов, 32 рисунка, 8 таблиц, 1 приложение, 10 источников.

Объект – материалы  конструкторско-технологической  практики.

Цель  работы – обработка, систематизация и  анализ  материалов  для  курсового  проектирования  по  технологии  машиностроения.

В  отчете  изложены  материалы  по  изучению конструкторско-технологической  подготовки  и  организации  производства  на  базовом  предприятии.

Определены темы курсового  и  дипломного  проекта, выполнен  первичный  анализ  технологических  материалов  по  сформированным  темам. Разработан  маршрут  сборки  узла,  определена  структура  проектируемых  вариантов  техпроцессов  обработки  деталей-представителей. Намечены  перспективные  решения  разработки  оптимальных  технологий,  выбора  оборудования,  оптимальных  способов  получения  заготовок.  Разработано  техническое  задание  по  конструированию  установочно-зажимных  и  контрольных  приспособлений. 

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ПОДГОТОВКА  ПРОИЗВОДСТВА,  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ПРОЦЕССЫ  МЕХАНИЧЕСКОЙ  ОБРАБОТКИ  ЗАГОТОВОК  И  СБОРКИ  ИЗДЕЛИЙ,  РАЗМЕРНАЯ  ЦЕПЬ,  ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ,  ПРИСПОСОБЛЕНИЯ,  ОХРАНА  ТРУДА

                                   ВВЕДЕНИЕ

Целью конструкторско-технологической практики является закрепление и углубление  полученных знаний, пополнение их новыми сведениями по прогрессивной технологии, применению  современного обрабатывающего оборудования, изучению  систем автоматизированного проектирования, автоматизации и механизации технологических  процессов; накопление практического опыта самостоятельной  инженерной деятельности по  технологии механической обработки деталей, конструированию технологической оснастки, измерительных и контрольных средств; сборке изделий машиностроения.

Основные задачи практики – приобретение и закрепление навыков решения конструкторских, технологических, технико-экономических и организационных задач  в условиях производства, ознакомление с документацией, порядком её разработки и использования, изучение вопросов стандартизации, охраны труда, организации производства, изучение роли инженера-технолога на производстве.

       1  Изучение функций бюро и отделов ОГК

Конструкторские отделы разрабатывают эскизы, технические и рабочие проекты изделий, используя средства автоматизации проектирования, обеспечивают соответствие разрабатываемых конструкций техническим заданиям, стандартам, нормам техники безопасности, требованиям наиболее экономической технологии производства, а также использования в  них стандартизованных и унифицированных  деталей и сборочных единиц.

Для начала выпуска определенных изделий на предприятии и для поставки их заказчику требуется документация для разработки и изготовления изделий в цехах завода. Разработка конструкторской и технологической документации осуществляется в следующем порядке:

–выдается  техническое задание для разработки конструкторской и технологической документации на заказ при наличии оплаты от заказчика;

–выдается  документация для разработки изделий конструктором: разрабатываются чертежи на ватмане;  происходит их согласование со  всеми службами завода; доработанные и исправленные чертежи выдаются на калькирование; происходит повторное согласование со службами завода.

Разработанная документация поступает в отдел технической  документации, являющейся службой подготовки производства. Здесь производится расцеховка заказа – разработка  межцеховых технологических маршрутов для всех составных частей изделия.

Функциями ОГК (отдела главного конструктора )  является :

  1.  Постоянное изучение коньюктуры  рынка, определение потребностей в своих изделиях (оборудовании) и цен на мировом рынке ( совместно с отделом маркетинга и контрактов).
  2.  Поиск платежеспособных заказчиков и получение заявок на изготовление оборудования.

  1.  Согласование  заявок с технологическими службами, определение  контрактной трудоёмкости и совместно и ИХО определение стоимости потребных специальных инструментов и приспособлений.
  2.  Совместно с отделом маркетинга и контрактов – подготовка технических  условий поставки оборудования.
  3.  После установления цены, согласования условий поставки и цены с заказчиком и подписании контракта – разработка рабочих чертежей и окончательное согласование их с технологическими службами. Выдача заявок на материалы и комплектующие изделия.
  4.  Решение технических вопросов при изготовлении оборудования в цехах.
  5.  Наладка оборудования у заказчика.
  6.  Доработка и совершенствование машин на основе опыта эксплуатации.
  7.  Разработка проектов модернизации ранее выпущенного оборудования.

         2  Изучение функций бюро и отделов ОГТ

Технологические отделы  разрабатывают, применяя средства автоматизации, и внедряют технологические процессы и режимы производства на выпускаемую предприятием (цехом, участком) продукцию и все виды различных по сложности работ. Устанавливают порядок выполнения работ и пооперационный маршрут прохождения продукции (деталей, сборочных единиц). Составляет планы размещения оборудования, технического  оснащения и организации рабочих мест, рассчитывают производственные мощности и загрузку оборудования. Участвуют в разработке технически обоснованных норм времени (выработок), линейных и сетевых графиков, в отработке изделий на технологичность, рассчитывают нормы материальных затрат (технические нормы расхода сырья, полуфабрикатов, материалов, инструментов, технического топлива, энергии), экономическую эффективность проектируемых технологических процессов.

Разработанная в конструкторском отделе документация поступает в ОТД, где производится расцеховка заказа - разработка  межцеховых технологических маршрутов для всех составных частей изделия. Для этой цели определяется возможность получения на ЗАО «НКМЗ» требуемой заготовки (отливки, поковки, штамповки) или определяется необходимость размещения этого заказа на стороне. Затем  устанавливаются основные методы изготовления деталей и цехи, их изготавливающие.

Расцеховка определяет не только схему будущего технологического процесса получения из заготовки изделия, но и номенклатуру производственной программы каждого цеха, тем самым специализацию и кооперирование основных цехов. Ведомость расцеховки разрабатывают опытные инженеры в аппарате главного технолога. Служба ОТД направляет техническую документацию по службам завода, непосредственно связанных с изготовлением заказа.

Документация поступает в ОГТ, где она  комплектуется в бюро подготовки производства и выдается в бюро типовой технологии, где после выписки типовых

сводок выдается в технологическое бюро. После поступления в технологическое бюро рабочих чертежей начинается разработка технологических процессов изготовления деталей. Во время разработки маршрутных и операционных техпроцессов, если возникает необходимость, выдаются технические задания на разработку специальных инструментов, приспособлений и оснастки.

Разработанный техпроцесс выдается в бюро нормирования для расчета норм времени на механическую обработку. Затем  технологическая документация выдается в бюро сборки для разработки технологического процесса  сборки и согласования промежуточных операций (слесарных). После всех вышеперечисленных этапов технологическая документация возвращается в технологическое бюро. Сюда же  возвращается и техническое задание, выданные бюро проектирования инструментов, приспособлений, оснастки. При возвращении всей документации выписывается маршрутно-нормировочная карта технического процесса, в которой сконцентрированы все сведения о разработанном технологическом процессе.

Структурная схема ОГТ (отдела главного технолога) представлена на рисунке 1.

На ОГТ и его подразделения возложены следующие  основные функции:

  1.  Разработка и внедрение в производство технологических процессов механообработки, сборки, антикоррозионного покрытия, гальванообработки и упаковки изделий, выпускаемых в индивидуальном производстве ЗАО «НКМЗ»
  2.  Проведение исследований с целью внедрения новых технологий, инструмента, приспособлений, режимов резания, их испытаний и отработки на опытных образцах.
  3.  Формирование и выдача в производство комплекта технологической документации.
  4.  Расчеты загрузки оборудования  механосборочных цехов по планам производства.

  1.  Проведение предпроектного обследования предлагаемых к выпуску изделий с целью выдачи заключений о возможности их изготовления на существующем оборудовании и предварительной оценки трудозатрат.
  2.  Статистический анализ и выдача требуемых справочных данных по трудоемкости изготовления проектируемых и выпускаемых изделий.
  3.  Проведение проверок цехового технологического оборудования на технологическую точность и соответствие паспортным данным.
  4.  Курирование механосборочных цехов.
  5.  Разработка и внедрение мероприятий, направленных на повышение качества и сокращение трудоемкости выпускаемых изделий.

3  Изучение вопросов по маркетинговым исследованиям и

       сертификации продукции на базовом предприятии

3.1  Отдел маркетинга и рекламы

Отдел маркетинга и рекламы является самостоятельным подразделением

ЗАО «НКМЗ» , главной целью которого является организация и выполнение работ по всестороннему изучению потребителей, активному воздействию на потребителя, на рынок, формирование спроса и  стимулирование сбыта.

Отдел маркетинга и рекламы возглавляет начальник, который подчиняется непосредственно начальнику  планово-экономического управления.

Начальник  отдела назначается и освобождается от занимаемой должности приказом генерального директора ЗАО «НКМЗ».

Работа отдела строится на основании целей и задач ЗАО «НКМЗ» и организуется в тесном  взаимодействии с подразделениями предприятия.

В состав отдела входят следующие подразделения:

– бюро формирования спроса;

– бюро рекламы;

– представительство ЗАО «НКМЗ» в городе Киеве;

– музей города.

Структура и штатная численность подразделений отдела определяются начальником отдела, исходя из состава и характера решаемых задач, согласовываются с заместителем генерального директора по экономическим вопросам и утверждаются генеральным директором ЗАО «НКМЗ». Структура отдела может изменяться.

Основные задачи отдела маркетинга и рекламы:

  1.  Участие в формировании, обеспечения контроля разработки и реализации престижных и оперативных планов маркетинга.
  2.  Методологическое обеспечение маркетинговых мероприятий, мероприятий по формированию спроса.

  1.  Участие в разработке материалов по формированию маркетинговых компьютерных баз данных.
  2.  Участие в рассмотрении предложений по поставке на производство новых видов продукции, организации проведений маркетинговых исследований по новым видам продукции.

 Рисунок 3.1.1 – Организационная  структура отдела маркетинга и рекламы.

          3.2  Сертификация продукции УкрСЕПРО

В системе осуществляются такие взаимосвязанные виды деятельности :

– сертификация  продукции;

– сертификация  систем качества;

– аттестация  производств;

– аккредитация  исследовательских лабораторий ( центров );

– аккредитация органов по сертификации продукции;

–  аккредитация по сертификации систем качества;

–  аттестация аудиторов по перечисленным видам деятельности.

Обязательная сертификация проводится на соответствие требованиям действующих законодательных актов Украины и обязательным требованиям нормативных документов международного и национальных  стандартов других государств, действующих в Украине, включительно. Перечень продукции, которая подвергается обязательной сертификации, утверждается Государством Украины.

С целью обеспечения признания сертификатов и знаков соответствия систем за границей, она построена с учетом требований международных систем и взаимодействует на основе соглашений с международными, региональными, национальными организациями других государств, которые  осуществляют деятельность по сертификации. Система  взаимодействует на основе соглашения с системами проверки безопасности. Охраны окружающей природной среды и другими, функционирующими в Украине под руководством уполномоченных правительственных органов. Национальный орган по сертификации может  передавать этим органам отдельные  функции по проведению сертификации продукции.

Общее руководство системой, организация  и координация работ по сертификации продукции осуществляется Национальным органом по сертификации – Госкомитетом  Украины по стандартизации, метрологии и сертификации.

Добровольная сертификация в Системе проводится на соответствии требований, которые не являются обязательными.

        

 3.3  Задача отдела маркетинга и рекламы

Подразделение отдела должны обеспечить:

  1.  Надежность, своевременную и достоверную информацию о рынке продукции, на которых действует ЗАО «НКМЗ».
  2.  Необходимое воздействие на потребителя, спрос, рынок, максимально возможный контроль сфер реализации.
  3.  Предпосылки для создания машин и оборудования с уровнем качества, удовлетворяющим самые высокие запросы потребителя.

Чрезвычайно важно расширить маркетинговые исследования  по рационально-

продуктивному принципу.

Важной составной частью системы маркетинга стала разработанная  и внедренная в

центрах прибыли компьютерная система «быстрый маркетинг».

           Принципы создания:

  1.  Потребность совершенствования технологии проработки заявок заказчика, в частности, максимальное сокращение сроков обработки запросных листов, что нередко служило причиной срыва сроков исполнения заказов.
  2.  Актуальность проблемы повышения обоснованности и оперативности расчетов себестоимости и цен на выпускаемый товар.

           Цели: выход на мировой рынок и расширение  объемов продаж.

4   Изучение функций служб механосборочного цеха

Техническое бюро:

–осуществляет  расчет загрузки оборудования по месячным, квартальным, годовым планам;

– внедряет в производство технологические процессы, разрабатываемые ОГТ и ОГМ;

– внедряет организационно-технические мероприятия, планы новой механизации;

–обеспечивает сменно-суточные задания технической документации;

–специализирует производственные участки и смены по изготовлению  отдельных деталей и узлов;

–прорабатывает на технологичность детали на вновь разработанные узлы и машины;

–контролирует соблюдение технологической дисциплины;

–организует обеспечение  цеха технической документацией и контроль над её содержанием;

–участвует в пересмотре норм времени с работниками ОГТ, ОГМ, ОГК, способствует запуску групповых и партийных деталей в производство;

–организует работу по технической информации;

–содействует цеховой творческой бригаде в разработке и внедрении планов НОТ и управлении производством;

–прорабатывает техническую документацию  на изделие  и выдает план задания для участков.

Планово-распределительное бюро:

–повседневно обеспечивает согласованные действия всех звеньев цеха в организации выпуска продукции на основе установленных планов;

–организует работу складов полуфабрикатов, готовых изделий;

–определяет нормы задела деталей по участкам и производит  инвертизацию незавершенного  производства;

–контролирует комплексное изготовление заказов, принимает меры по устранению заказов, принимает меры по устранению причин, затрудняющих производство.

 

Планово-экономическое бюро:

–выявляют внутренние резервы производства и совершенствуют ТЭП работ цеха и его участков на основе анализа характеристики и деятельности;

–осуществляют технико-экономическое планирование по цеху  и его подразделениям на год-месяц;

–анализирует действующие формы и системы оплаты труда;

–составляет общий график очередных отпусков;

–определяет  фонд материального поощрения и контролирует  его определение.

Бухгалтерия:

–организует правильный документооборот  и своевременный бухучет  всех статей в цехе в соответствии с существующими инструкциями;

–составляет месячный отчет и сдает в главную бухгалтерию завода;

–ведет картотеку и оборотную ведомость по основным средствам;

–подготавливает данные для балансовой комиссии цеха и участвует в её работе;

–выполняет отдельные работы по указанию главного бухгалтера завода и его заместителей.

Служба механика:

–обеспечивает содержание энергетического оборудования и коммуникации цеха в исправном состоянии;

–принимает оборудование в эксплуатации;

–анализ  аварий;

–ведет документацию по эксплуатации оборудования.

Инструментальное  хозяйство (участок подготовки производства):

–своевременное обеспечение инструментом и приспособлениями;

–осуществляет ремонт режущего инструмента и  приспособлений;

–выявляет потребную номенклатуру инструмента и оснастки;

–соблюдает нормы запаса режущего инструмента.

Производственные  участки:

–своевременное изготовление деталей; сборка согласно документации;

–внедрение прогрессивных техпроцессов, мероприятий, передовых методов труда;

–обеспечивает высокое качество продукции в соответствии с  нормативами.

  5   Изучение работы заготовительных цехов и участков

Завод состоит из пяти производств, которые являются его отдельными частями: заготовительное производство; производство заготовительного оборудования; производство  горнорудного  оборудования;  серийное производство;  товары  народного потребления.

К  заготовительному производству относятся:

–цех металлоконструкций (ЦМК);

– кузнечнопрессовый  цех (КПЦ–1,КПЦ–2);

–электросталеплавильный цех (ЭСПЦ);

– сварочный  цех №16;

–термический  цех;

–фасонно-литейный  цех (ФЛЦ–1, ФЛЦ–2).

Функции  цехов заготовительного производства:

ЦМК – сварка крупных металлоконструкций;

ЦММК – сварка мелких металлоконструкций;

Мартеновский  цех – выплавка разных марок стали;

КПЦ – изготовление поковок, штамповок и термообработка деталей;

ЭСПЦ – занимается выплавкой стали в электропечах.

Сварочный  цех – изготовление сварных металлоконструкций  для серийного производства.

Термический  цех – изготовление отливок из стали и чугуна.

Завод  самостоятельно обеспечивает производство заготовок. В механических цехах уже существуют заготовительные участки.

6  Анализ назначения узла, принцип работы, условия эксплуатации. Разработка схемы технологического маршрута сборки узла.

           

6.1 Анализ назначения узла, принцип работы, условия эксплуатации.

Опорный узел (рис. 6.1.1) предназначен для передачи осевого усилия и крутящего момента при бурении на долото, а также подвода воздушно водяной смеси для охлаждения долота и очистки скважины от буровой мелочи.

Передача осевого усилия при бурении происходит в следующей последовательности: с корпуса 1 на упорно-радиальный подшипник 2, шпиндель 3 и далее на переходник, буровые штанги и долото.

Подъем буровой головки со штангами осуществляется через корпус 1, корпус 4, подшипник упорный 5 и далее через шпиндель 3.

Подвод воздушно-водяной смеси осуществляется через корпус 4, втулку 6 и шпиндель.

Для стопорения шпинделя опорного узла при разборе бурового става служит фиксатор 7, закрепленный на корпусе опорного узла. Фиксатор выдвигается вверх при подаче рабочей жидкости в подпоршневое пространство; при этом он входит в плоскость вращения фланца втулки 5 (рис. 6.1.2) и производит его стопорение. Возврат фиксатора в исходное положение производится пружиной 8 после снятия давления рабочей жидкости.

Смазка радиальных подшипников опорного узла – пластичная. Смазка упорных подшипников – заливная. Контроль за уровнем масла осуществляется визуально через указатели потока.

 

Рисунок 6.1.1 – Узел опорный бурового станка СБШ-250Н

        Рисунок 6.1.2 – Фланец втулки


6.2    Разработка схемы технологического маршрута сборки узла.

Известна  годовая  программа  выпуска  изделия  Nг =109 штук  и тип  производства – серийное, при коэффициенте  закрепления  операций Кзо=20,02 (расчет Кзо приводится в разделе 7 данного  отчета).

С учетом  серийного  типа  производства, а также  крупными  габаритами узла, выбираем  вид  сборки – непоточная  стационарная  сборка с расчленением  сборочных  работ. Такой вид  сборки  предполагает  дифференциацию  процессе сборки на узловую и  общую. Сборка  каждой  сборочной  единицы  и  общая  сборка выполняется в  одно и то  же время  разными  бригадами и  многими  сборщиками. Собираемый  узел остается  неподвижным  в  процессе  сборки, в  результате  чего  длительность  сборочных  работ  существенно  сокращается.

Преимущества  сборки  с расчленением  на узловую и  общую  сборку:

  1.  Сокращение  длительности  общего  цикла сборки;
  2.  Сокращение  трудоемкости выполнения  отдельных  сборочных  операций  за счет:

а) специализации  рабочих  мест  сборки  узлов  и  их оборудования соответствующими  приспособлениями и механизирующими  устройствами;

б)  специализации  рабочих-сборщиков  определенных  узлов  и приобретения  ими соответствующих  навыков;

в) лучшей  организации  труда (рабочие  не скапливаются  одновременно  на ограниченном  пространстве  монтажного  стенда  и не мешают друг  другу, как при однобригадной  стационарной  сборке);

3) Снижение  потребности  в дефицитной  рабочей  силе  сборщиков высокой  квалификации;

4) Более рациональное  использование  помещения и оборудования  сборочных  цехов (узловая  сборка может  производиться в более низких  помещениях, не оборудованных мощными  кранами и  другими  устройствами);

5) Уменьшение  размеров  высоких помещений  сборочных участков, оборудованных  мощными подземно-транспортными  устройствами, требуемые

для  размещения  монтажных  стендов, так как  при разделении узловой и общей сборки  длительность  пребывания  собираемой  машины  на стенде  сокращается;

6) Сокращение  себестоимости  сборки.

К  недостаткам  данного  вида  сборки  можно  отнести:

– работа  без  такта, то есть  неравномерный  выпуск  продукции;

– более  длительный  цикл  сборки, чем  при поточной  подвижной  сборке.

  

6.3  Точностные расчеты сборочной  технологии.

При  проектировании  технологических  процессов  возникают  задачи  расчета  операционных  допусков  и  размеров, а  также  припуски  на  обработку заготовок. Все эти  задачи  решаются на  основе  расчета  соответствующих  технологических  размерных  цепей.  Технологическая  размерная  цепь  определяет  расстояние  между  поверхностями  изделия  при  выполнении  операций  обработки  или  сборке, при  настройке  станка  или  расчете  межоперационных  размеров и  припусков.

В  зависимости от поставленной задачи и производственных  условий, технологические  размерные  цепи  рассчитываются следующими  способами: методом максимума-минимума; вероятностным методом; методом  групповой  взаимозаменяемости; с учетом  регулирования   размеров  при сборке;  с учетом пригонки  размеров  отдельных  деталей  при  сборке.  Выбор  конкретного  способа расчета в  первую  очередь  зависит  от принятого  в его  основу  метода  достижения  требуемой  точности   изделия  по  принципу  полной  или неполной  взаимозаменяемости.

На сборочном чертеже  была выявлена размерная  цепь, которая  состоит из 12 звеньев и должна  обеспечить  зазор 0.05…0,2 мм. Схема  размерной  цепи  представлена  на рисунке 6.3.1.

Для  данных  условий  серийного  производства, при  количестве  звеньев  цепи  более трех (m=11) назначается  метод  достижения  точности – с учетом пригонки  размеров  отдельных  деталей  при  сборке.

Метод  позволяет  назначать более  расширенные  допуска  по  отношению  к  методу  полной  взаимозаменяемости. Это  упрощает  обработку  детали по  линейным  размерам. В  тоже  время  сборка  производится  без  трудоемкости,  пригонки  и  регулирования. Расчет  производим  по  вероятностному  методу. Вероятностный  метод – метод расчета, учитывающий  рассеяние  размеров и  вероятность  различных  сочетаний  отклонений  составляющих  звеньев   размерной  цепи. Решается  прямая задача.  

При решении  принимаем, что рассеяние  погрешностей  составляющих  звеньев подчиняется  закону Гаусса, а риск  составляет 0,27 %.

1. Номинальные размеры составляющих звеньев:

А1=38 мм; А2=90 мм; А3=66 мм; А4=63 мм; A5=130 мм; А6=101 мм; АΔ= мм;    

А7=20 мм; А8=15 мм; А9=26,5 мм; А10=549,5 мм.

Принимаем, что рассеяние погрешностей составляющих звеньев подчиняется закону Гаусса, а риск выхода значений замыкающего звена за установленные пределы составляет не более 0,27% (принимаем р=0,27%), тогда относительное среднее квадратичное отклонение j=1/3, коэффициент t=3.

Для определения нужного квалитета составляющих звеньев находим среднее число единиц допуска (при способе одинаковой степени точности).

                                           ,

где ТА - допуск замыкающего звена,

       а – число  единиц  допуска

Принимаем 8 квалитет для составляющих звеньев, для которых а=25. Тогда расчетные значения замыкающего звена для выполнения условия

  

Поскольку неравенство не соблюдается, поэтому допуски  на  размеры А2=90 мм, А3=66 мм, А4=63 мм, A5=130 мм, А6=101 мм, А7=20 мм, А8=15 мм, А9=42 мм принимаем  по  7 квалитету, а на остальные звенья  по 8  квалитету. Изготовление деталей по этим допускам не представляет затруднений, можно назначить для составляющих звеньев допуски по этим квалитету.

ТА2=35 мкм, ТА3=30 мкм, ТА4=30 мкм, ТА5=40 мкм; ТА6=35 мкм, ТА7=21 мкм, ТА8=18 мкм, ТА9=25 мкм

ТАΔ расч=152,8 мкм,  значит  

Определяем коэффициент риска :

,

что соответствует риску Р= 0,5 %

Для определения предельных отклонений составляющих звеньев задаемся расположением полей допусков:

для А1, А10 – симметричное расположение,

для А2, А3, А4, А5, А6, А7, А8, А9, А11 – как для основного вала.

75=(-1) ∙ 0+(-1)∙(-17,5)+(-1) ∙(-15)+(-1)∙(-15) +(-1)∙(-20) +(-1)∙(-17,5) +(-1)∙(-10,5) +(-1)∙(-9) +(-1)∙(-12,5) +(-1)∙0+1∙(-55)

75=62

Для  удовлетворения  равенства  для  звена  А4  изменяем  среднее отклонение:

ECA11=68 мкм.

Тогда  ESA11 =68+110/2 =123 мкм;

           EIA11 =68-110/2 =13 мкм.  

Окончательно получаем и подставляем в чертеж следующие размеры:

В результате расчетов размерной цепи можно  сказать, что вероятный метод, хотя и не обеспечивает полной взаимозаменяемости, но обеспечивает достаточно широкие пределы допусков составляющих звеньев. Поэтому затраты на исправление брака здесь несколько меньше, чем экономия от расширения

допусков на составляющие звенья изготовления детали.

Поэтому, чем больше количество составляющих звеньев, тем больше выгода от использования вероятностного метода.

Рисунок 6.3.1 – Схема  размерной  цепи  

7  Выбор деталей представителей, их служебное назначение.

Анализ  на  технологичность.

Определение  серийности  производства.

7.1  Выбор деталей  представителей,  их служебное  назначение.

По  полученному  сборочному  чертежу выбираем  деталь («Шпиндель» №1-295159),  по  которой  происходит  выполнение  следующих  этапов конструкторско-технологической  практики.

Служебное  назначение детали «Шпиндель» состоит в  передаче осевого усилия при бурении, подъеме буровой головки со штангами и подводе воздушно-водяной смеси.

7.2   Анализ  на  технологичность

Оптимальным  способом  обработки  детали,  является:

  1.  Расточная (фрезеровать торцы  заготовки,  зацентровать заготовку с обеих  сторон);
  2.  Токарная (выполнить  черновую  обработку  детали);
  3.  Токарная (выполнить  чистовую  обработку  детали);
  4.  Зубофрезерная (фрезеровать  зубья m=5 мм);
  5.  Резьбонарезная (нарезать резьбу МК )
  6.  Шлифовальная (шлифовать поверхности до достижения  требуемой  точности)

Выполним  анализ  на  технологичность  по  качественным  характеристикам:

  1.  Применение  более совершенных  исходных  заготовок, сокращающее объем  механической  обработки  невозможно, т. к. деталь  является  крупногабаритной (М=244 кг, Lmax=1120 мм, Dmax=270 мм).

Самым  возможным  и  приемлемым  вариантом  получения  заготовки является  поковка, выполненная  по ГОСТ 7062-79.

  1.  Простановка  размеров  на чертеже  детали  не  обеспечивает  возможность выполнения  обработки  по  принципу  автоматического  получения  размеров на  настроенных  на  размер станках, и на чертеже детали  измерительная и технологическая базы не совмещены. То есть для обработки  на  настроенных  на  размер  станках  требуется  выполнить  точностные  расчеты  и  посчитать технологические  размерные  цепи.
  2.  Применение  совершенных  и  производительных  методов  механической  обработки  для  анализируемой  детали  возможно (то есть обработка  многолезвийным  инструментом, магнитно-абразивная обработка, обработка  многоинструментальными  наладками).  Конструкция  детали  позволяет  применять высокие  режимы  резания.
  3.  Условия  врезания и выхода  режущего  инструмента  обеспечены (если  это  лезвийная  обработка). Правда, при обработке  детали  шлифовальным  кругом  на  чертеже  не выполнены  канавки  для  выхода  шлифовального  круга, поэтому  после шлифовки  поверхностей необходима правка  галтелей.
  4.  Допускаемые  отклонения  от  правильных  геометрических  форм  не  завышены и  вполне  выполнимы, если  после  токарной  обработки  добавить  шлифовальную  операцию.
  5.  При  выдерживании  заданных  допусков  на  размеры  и  требуемой  шероховатости  не возникает  технологических  трудностей. И  если  они  не  могут быть  выполнены  на  токарной  обработке (Ø 170 k6), то могут быть  выполнены  на  последующей  шлифовальной  операции.
  6.  Материалом детали «Шпиндель» является  сталь 40ХН ГОСТ1050-88  который  является доступным  и недорогим. Данный  материал  является  легкообрабатываемым.

  1.  Рабочий  чертеж  детали содержит  все  данные, необходимые  для  ее  изготовления: проекции, разрезы, сечения, обеспечивающие  полное  освещение  конструкторской  формы  детали;  размеры  с  указанием  допустимых  отклонений;  параметры  шероховатости  обрабатываемых  поверхностей; допустимые  отклонения  от правильных  геометрических  форм; допустимые  пространственные  отклонения  во взаимном  положении  элементарных  поверхностей  детали; материал, применяемый  для  изготовления  детали; прочие  технические  требования, предъявляемые  к детали и ее элементам.

Сделаем анализ конструкции на технологичность по количественной

характеристике:

1)   Уровень  технологичности  по  точности:

Таблица 7.2.1  – Квалитеты  точности детали «Шпиндель»

Квалитет  точности

6

8

9

11

12

14

16

Кол-во одинаковых

квалитетов

2

3

1

2

5

42

1

     ,

где   Кбт =0,75…0,8 – базовый  коэффициент  технологичности;

        Кт  –  коэффициент  технологичности  по  данной  детали.

,

 ,

где   Тср –средний  квалитет  по  всем  размерам  данной  детали;

      

Тi –  квалитет  присутствующий в  размерах  на  данной  детали;

 n – количество   одинаковых  квалитетов.

;

;

Вывод: так как попал  в  интервал  0<Кут<1, то  можно  сказать,  что деталь  технологична.

2)   Уровень  технологичности  по  шероховатости:

Таблица 7.2.2 – Шероховатости  поверхностей  детали «Шпиндель»

Шероховатость

поверхности

0,8

1,25

2,5

3,2

6,3

12,5

Кол-во поверхностей с одинаковой

шероховатостью

2

2

10

2

4

8

     ,

где   Кбш =0,7…0,75 – базовый  коэффициент  технологичности;

        Кш  –  коэффициент  технологичности  по  данной  детали.

,

 ,

где   Шср –среднее значение шероховатости по всем  поверхностям  данной  детали;

       Шi –  шероховатость присутствующая  на  поверхностях  данной  детали;

        n – количество   поверхностей  одинаковой  шероховатости.

,

;

Вывод: так как попал  в  интервал  0<Кут<1, то  можно  сказать,  что деталь  технологична.

7.3   Определение  серийности  производства

Определим  тип  производства  для  детали  «Шпиндель»

Годовая  программа  выпуска  рассчитывается  по  формуле:

,

где  m=100  штук – количество изделий, годовая  программа;

     n =1  штука – количество одинаковых  деталей  входящих  в  узел;

     α = 5%  – процент  запасных  деталей;

     β = 3%  – процент  технически  неизбежных  потерь;

Принимаем NГ=109 штук.  

Серийность  производства  определяется по величине  коэффициента закрепления операции :

,

где  Оi –количество  операций, выполненных  на i-ом рабочем  месте;

       Si –количество  станков  участка.

,

где  Fд=4015 –годовой  фонд  времени  работы  станка (двухсменная  работа)

      Квн =1,25 –коэффициент  выполнения  нормы.

 ,

где   КН =0,75…0,8 –коэффициент  нормативный;

        КЗФ –коэффициент загрузки  фактический.

Расчет  показателей  ведется  по  формулам:

    

Затем  находим  КЗО, определяем  серийность  производства.

Таблица 7.3.1 – Расчет коэффициента закрепления  операций

№ операц

Наименование

операции

Тшт-к

(мин)

SР

Sпр

КЗФ

Oi

01

разметочная

02

расточная

1-09

0,025

1

0,025

30,03

03

токарная

3-25

0,074

1

0,074

10,11

04

ленточно-отрезн.  

1-02

0,022

1

0,022

33,42

05

транспортная

06

разметочная

07

расточная

1-04

0,023

1

0,023

32,37

08

токарная

3-10

0,069

1

0,069

10,91

09

токарная

1-18

0,028

1

0,028

26,56

10

транспортная

11

разметочная

12

слесарная

0-05

13

токарная

1-48

0,039

1

0,039

19,18

14

токарная

1-25

0,031

1

0,031

24,38

15

разметочная

16

расточная

3-04

0,067

1

0,067

11,26

17

токарная

1-48

0,039

1

0,039

19,18

18

слесарная

0-05

19

токарная

3-30

0,076

1

0,076

9,87

20

токарная

1-11

0,026

1

0,026

29,18

21

шлифовальн.

1-20

0,029

1

0,029

25,90

22

слесарная

0-12

23

транспортная

24

слесарная

0-10

25

зуборезная

4-31

0,098

1

0,098

7,65

26

слесарная

0-25

27

слесарная

0-12

28

транспортная

29

слесарная

0-10

30

токарная

1-55

0,042

1

0,042

18,02

31

токарная

1-45

0,038

1

0,038

19,73

32

слесарная

0-04

33

разметочная

34

расточная

2-19

0,050

1

0,050

14,91

35

слесарная

0-22

36

транспортная

37

слесарная

0-10

38

разметочная

39

расточная

1-39

0,036

1

0,036

20,93

40

слесарная

0-30

Приведем  пример  расчета  для  второй  операции (расточная), а остальные  по примеру.

Sпр =1.

     Вывод: для детали «Шпиндель»  тип  производства – мелкосерийный (КЗО=20…40)

При  мелкосерийном  производстве  обычно  применяют  универсальные  станки  и  станки  с ЧПУ.

8   Анализ  базового  технологического  процесса

 

Анализ  базового  технологического  процесса  механической  обработки детали «Шпиндель»  представляет  собой  информационную  таблицу. Таблица  содержит: перечень  выполняемых  операций;  модели  используемых  станков; перечень  режущего  и  измерительного  инструментов; эскизы  технологических  переходов  со  схемами  базирования (условное  изображение  по  ГОСТ 3.1107-81),  а  также рекомендации  по  возможному  совершенствованию  технологического  процесса.

Анализ  базового  технологического  процесса  механической  обработки  детали «Шпиндель»  представлен  в  приложении А.

  9   Выбор  заготовки  для  детали-представителя

С  учетом  конфигурации  детали, её  габаритов  и  массы, единственно  возможным  вариантом  получения заготовки  является  поковка.  Производим  расчет  для  поковки  штампованной  в  прессах  по  ГОСТ 7505-89.

Рассмотрим получение детали "Шпиндель" методами обработки давлением, масса детали – 244 кг.

Габариты:

Ф=270 мм, Ф=220 мм, Ф=170 мм, Ф=135 мм, L=194 мм, L=376 мм,

L=130 мм, L=614 мм.

Материал детали:  Сталь 40ХН.

Принимая во внимание массу габариты и форму детали - деталь типа вал, можно сделать предположение о способе её получения обработкой давлением. Это либо штамповка на молоте. КГШП, фрикционом прессе, ГКМ, гидравлическом  пресс, .однако целесообразно эти изделия получать на КГШП, так как штамповка на молоте неточна, на ГКМ подходит однако нежелательно из-за очень высокой производительности машины, на фрикционном прессе

нежелательно из-за его относительной тихоходности. Наиболее подходящим в данном случае является КГШП.

Выберем конструктивные характеристики поковки по табл.1, ГОСТ7505-89.

Класс точности табл.19 – Т4.

Группа стали М2.

Степень сложности из приложения 2.

Рассчитаем по формуле

где Gп – масса поковки;

Gф – масса фигуры, описывющей поковку:

С=341,6/500,2=0,68.

Принимаем степень сложности С1, приложение 2.

Конфигурация поверхности разъема  принята плоской

Ориентировочно расчетная масса поковки:

Gп = 244*1,4=341,6 кг,

где коэффициент  - 1,4 выбран из табл. 20 ГОСТ.75705-89.

По табл. 2 находим исходный индекс. Он составит- 16.

Определим основные припуски на механообработку по табл.3.

Для размеров:

Ф270 – 2.6 мм;

Ф220 – 1,8 мм;

Ф170 – 3,0 мм;

Ф129 – 2,7 мм;

L194 – 2,4 мм;

L376 – 2,6 мм;

L130 – 2,7 мм;

L614 – 2,8 мм.

Смещение по поверхности разъема штампов найдем по табл. 4 ГОСТ 7505-89. Оно составит – 0,7 мм.

Отклонение от прямолинейности по табл. 5 – 0.8 мм.

Минимальная величина радиусов закруглений – 5 мм (табл.7).

Найдем допуски на размеры поковки.

Ф270 – 5,0 мм;

Ф220 – 4,5 мм;

Ф170 – 4,5 мм;

Ф135 – 4,0 мм;

L194 – 4,5 мм;

L376 – 5,0 мм;

L130 – 4,5 мм;

L614 – 5,6 мм.

Допуск на смещение по линии разъема штампа – 1,8 мм (табл. 9).

Допускаемая величина заусенца – 3,6 мм (табл. 10).

Допускаемое отклонение от изогнутости – 2,5 мм (табл. 13).

Допуск радиусов закруглений до 30 мм (табл.17).

Штамповочные уклоны  – 5˚ для наружной поверхности (табл. 18).

Рассчитаем размеры поковки:

Диаметральные:

Ф270+2,6*2+0,7=275,9 (мм). Принимаем 276 мм.

Ф220+1,8*2+0,7=224,3 (мм). Принимаем 224,5 мм.

  Ф170+3,0*2+0,7=176,7 (мм). Принимаем 177 мм.

Ф135+2,7*2+0,7=141,1 (мм). Принимаем 141,5 мм.

Линейные:

L194+2,4*2+0,8=199,6 (мм). Принимаем 200 мм.

L376+2,6*2+0,8=382 (мм). Принимаем 382 мм.

L130+2,7*2+0,8=136,2 (мм). Принимаем 140 мм.

L614+2,8*2+0,8=620,4 (мм). Принимаем 620,5 мм.

В соответствии с ГОСТ 7505-89 выполняем эскиз поковки.

Технические требования.

НВ 180..200.

Класс точности Т4.

Смещение по поверхности разъема 0,7мм

Неуказанные штамповочные уклоны – 5˚.

Нагрев индукционный.

Штамповочные радиусы – 5 мм.

Допускаемая величина заусенца – 3,6 мм.

Очистка поверхности – механическая.

Эскиз  заготовки  представлен  на  рисунке 9.1.

Рассчитаем  коэффициент  использования  материала:

КИМ =

           

Для  сравнения  масса  заготовки по базовому  технологическому  

процессу m=6900 кг

          Вывод:  КИМ, рассчитанный  по  ГОСТ 7062-79 больше, поэтому данный  вариант  более  предпочтительный.

Рисунок  9.1 – Эскиз  заготовки  по  ГОСТ 7062-79

     10   Разработка маршрута обработки детали,

     точностные  расчеты  технологии  изготовления детали

     

10.1  Выбор  оборудования,  оснащения и инструмента

Обработка мест под центр и зацентровка  заготовки производится на  горизонтально-расточном  станке с  ЧПУ модели РВС160 фирмы SHIESS.

Станок  РВС160  имеет  следующие  характеристики: размеры  стола 2000×3000 мм; максим. допустимая нагрузка на стол – 10000 кг; вращение  поворотного  стола – 360°; мощность э/д N=51 кВт. Основные  функции станка – расточка, фрезерование, сверление, развертывание, чистовая обработка. Применяются  для обработки  деталей коробчатого типа с множеством отверстий  и высокой точностью  расстояний  между отверстиями. Станок осуществляет одновременное  движение  по трем  осям: X, Y, Z. На станке  установлена система ЧПУ  Siemens 840D.

Станки  могут  быть  оснащены  магазином  инструментов, вертикальным  поворотным  столом с ЧПУ, угловой  фрезерной  головкой и прочими приспособлениями для  расширения технологической возможности.

Станок РВС160  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты  зарубежных  фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д.

Предварительное точение производится на токарно-винторезном станке модели 1А660 (наибольший диаметр обрабатываемой детали над суппортом – 900 мм; наибольшая длина заготовки – 6000 мм; мощность э/д N=55 кВт). Данный  станок является  универсальным и в большинстве  случаев  применяется  для чернового  обтачивания, поэтому применение современного  режущего  инструмента  не рационально. Применяемая  оснастка: 4-х кулачковый  патрон с гидромеханическим  зажимом; люнет.

Окончательное  точение производится  на  токарном станке ST-130 BX фирмы JohnFord, оснащенном системой ЧПУ Siemens 840D (максимальный  диаметр над станиной Ø1000мм; длина заготовки – 3050 мм; мощность э/д N=110

кВт). Данный станок  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты  зарубежных  фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д. Применяемая  оснастка: 4-х кулачковый  патрон с гидромеханическим зажимом; люнет; центр упорный ГОСТ 13214-79; центр  вращающийся ГОСТ8742-76 и т.д. Контроль осуществляется скобой индикаторной; индикатор ИЧ-05 кл.1 ГОСТ 577-68; ШЦ –ΙΙΙ–730–0,1 ГОСТ 166-80 и т.д.

Фрезерование зубьев  осуществляется на зубофрезерном  станке  с ЧПУ модели Р800  фирмы Gleason (максимальный  диаметр обработки  D=800мм;  максимальный  модуль  m=20 мм). Деталь располагается вертикально и обработка ведется червячной  модульной фрезой. Применяемая оснастка: патрон 4-х кулачковый  с гидромеханическими  кулачками; 2  центра упорных  ГОСТ 13214-79. Данный станок  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты  зарубежных  фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д. Контроль осуществляется зубомером  М 4-16  ГОСТ4446-81 ; индикатор  ИЧ-10 ГОСТ 577-68.

Отрезка  припуска по торцам заготовки, а также отрезка  пробы  осуществляется на  современном  ленточно-отрезном  станке  с ЧПУ 8В800Д фирмы DANOBAT (максимальный  диаметр резки D=50-1050 мм; N=7.5 кВт). Контроль осуществляется рулеткой  Р3Н-2К  ГОСТ 75.02. Двухколонные ленточно-пильные станки II класса предназначены для резки крупногабаритных заготовок круглого (от 50 мм до 1050 мм), прямоугольного сечения, профильного проката из любых, в том числе и труднообрабатываемых материалов. Относительный коэффициент жесткости стоек станка не менее 0.28, позволяющий получать высокое качество реза при максимальных скоростях и производительности, могут работать в автоматическом или полуавтоматическом режимах. Конструкция станка предусматривает возможность установки поворотной или неподвижной рамы. Подача заготовок в зону резания осуществляется гидравлическими тисками или подающим роликом. При подаче материала тисками станок может работать  по  различным  программам. На всех  моделях  устанавливается ЧРП, датчик  натяжения  ленточного  полотна, могут  

комплектоваться  подающими  и приемным  рольгангами. Имеется  возможность  использования  и  поставки ЛПС  с  полной  кабинетной  защитой. Оператор  имеет  возможность  устанавливать  параметры  резания: длину  отрезаемой заготовки; количество  отрезаемых  заготовок. Данный станок  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты  зарубежных  фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д.

Шлифование  поверхностей  осуществляется на кругло-шлифовальном  станке  с ЧПУ модели HG-91 фирмы «Росмарк-сталь» (максимальный  диаметр шлифования – 850мм; максимальная длина заготовки – 3000 мм; мощность шлифовальной головки  N=30 кВт). Применяемая  оснастка: патрон 4-х кулачковый с гидромеханическими  кулачками; 2  центра упорных  ГОСТ 13214-79. Данный станок  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты зарубежных фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д. Контроль осуществляется с помощью образцов шероховатости  и  микрометра  ГОСТ  11195-74.

Обработка торцев производится на  горизонтально-расточном  станке с  ЧПУ модели WR160. Станок  WR160  имеет  следующие  характеристики: размеры  стола 8000×8500 мм; мощность э/д N=60 кВт вращение  поворотного  стола – 360° . Основные  функции станка – расточка, фрезерование, сверление, развертывание, чистовая обработка. Применяются  для обработки  деталей коробчатого типа с множеством отверстий  и высокой точностью  расстояний  между отверстиями. Станок осуществляет одновременное  движение  по трем  осям: X, Y, Z. На станке  установлена система ЧПУ  Siemens 840D.

Станки  могут  быть  оснащены  магазином  инструментов, вертикальным  поворотным  столом с ЧПУ, угловой  фрезерной  головкой и прочими приспособлениями для  расширения технологической возможности. Станок  WR160  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты  зарубежных  фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д. Применяемая  оснастка: 2 призмы α=120°; упор; 2 гидроприхвата .

Окончательное  точение детали «Шпиндель» и нарезание резьбы МК 185х6х1:16 производится  на  токарном станке LС-50 фирмы Kami, оснащенном системой ЧПУ Siemens 840D (максимальный  диаметр над суппортом Ø905мм; длина заготовки – 9000 мм; мощность э/д N=60 кВт). Данный станок  является  современным  станком, позволяет  использовать  инструменты  зарубежных  фирм Seco, Sandvik Coromant  и т.д. Применяемая  оснастка: 4-х кулачковый  патрон с гидромеханическим  зажимом; люнет; центр упорный  ГОСТ 13214-79; центр  вращающийся ГОСТ8742-76 и т.д. Контроль осуществляется скобой индикаторной; индикатор ИЧ-05 кл.1 ГОСТ 577-68; ШЦ –ΙΙΙ–730–0,1 ГОСТ 166-80; шаблон; ИЧ-02 кл.1 ГОСТ 577-68; микрометр МК600 ГОСТ6507-78  и т.д.

10.2  Проектируемый вариант маршрута обработки детали–представителя

А  005  Горизонтально-расточная с ЧПУ

Б        Горизонтально-расточной  станок  с ЧПУ модели   РВС160 фирмы SHIESS

           (Размеры поворотного стола 2500×3500 мм; мощность э/д N=51 кВт)

О        Установить в призмы на поворотном  столе, закрепить.

          Фрезеровать  место  под  центр  со стороны Ø185 мм;

          сверлить отверстие Ø 10 мм L=22,5 мм; зенковать отверстие L=24 (φ=75°);

          повернуть  стол на 180 градусов;

          Фрезеровать  место  под  центр; сверлить отверстие Ø 10 мм L=22,5 мм; зенковать отверстие L=24 мм(φ=75°); снять деталь.

Т         поворотный  стол; 2 призмы α=120°; упор; 2 пневмоприхвата ;

          фреза  торцевая  R150,79-8500-50  фирмы Seco;  сверло            центровочное  Ø10 мм SD 203 фирмы Seco; зенковка Ø31-75° ГОСТ 21585-76

          линейка 0-500 ГОСТ  427-75; рулетка Р10Н-2К  ГОСТ 75.02

А  010   Разметочная

Б            Разметочная  плита

О           Разметить места под  канавки

Т            Комплект  разметочного  инструмента

А  015   Токарно-винторезная

Б           Токарно-винторезный станок  модели  1А660

            (максимальный  диаметр над станиной Ø800мм; длина заготовки – 6000 мм; мощность э/д N=110 кВт)

О           Установить  деталь  в  центрах, зажав  в 3-х кулачковом  патроне.

             Точить канавку с обоих  торцев по разметке b=10 мм, h=10 мм в размер L=1130 мм; снять деталь.

Т           Патрон   3-х  кулачковый  с пневмомеханическими  кулачками;

            центр упорный  ГОСТ 13214-79;

            центр  вращающийся ГОСТ 8742-76; резец  токарный  канавочный  32×20 Р6М5 а=10 мм  ГОСТ 18874-73;  рулетка Р10Н-2К  ГОСТ 75.02.

А  020   Ленточно-отрезная  с ЧПУ

Б            Ленточно-отрезной  станок  с ЧПУ 8В800Д фирмы DANOBAT

           (максимальный  диаметр резки D=50-1050 мм; N=7.5 кВт)

О           Установить, выверить, закрепить;

             Отрезать  припуск  по  торцу по канаке; переустановить  деталь;

            отрезать  припуск  по  торцу по канаке в размер L=1130 мм; снять                                            деталь.

Т          Пила ленточная  SHL 67×8800×1,6×2/3; рулетка Р3Н-2К  ГОСТ 75.02.

А  025   Токарно-винторезная

Б           Токарно-винторезный станок  модели  1А660

            (максимальный  диаметр над станиной Ø800мм; длина заготовки – 6000 мм;

             мощность э/д N=1,1 кВт)

О           Установить  деталь  в  центрах, зажав  в 3-х кулачковом  патроне.

             Точить Ø220+2 мм; точить Ø270+2 мм, подрезав  торец при   переходе  на Ø270+2 мм; точить Ø210+2 мм, подрезав торец при переходе на Ø22+2 мм; точить Ø185+2 мм, подрезав торец при переходе Ø210+2 мм; точить 2 канавки под наплавку Ø200 мм; переустановить деталь; точить Ø170+2 мм, подрезав  торец  при  переходе на Ø270+2 мм; точить Ø137 мм, подрезав  торец  при  переходе на Ø170+2 мм. С помощью  люнета и  двух  переустановок  зачистить центровые                          отверстия; снять деталь.

Т           Патрон   3-х  кулачковый  с пневмомеханическими  кулачками;

центр упорный  ГОСТ 13214-79; центр  вращающийся ГОСТ 8742-76;  люнет; резец  токарный  проходной упорный  40×25 Т5К10  ГОСТ 18879-73; рулетка Р10Н-2К  ГОСТ 75.02; ШЦ –ΙΙΙ–730–0,1 ГОСТ 166-80.

А  030   Горизонтально-расточная

Б           Горизонтально-расточной

О           Установит деталь в призмах на поворотном столе, закрепить.

             Сверлить отв. Ф30 мм на L=313 мм; рассверлить отв. Ф80 мм на L=313 мм.

Т           Поворотный  стол; 2 призмы α=120°; упор; 2 пневмоприхвата;                 Сверло Ф30 мм ГОСТ, сверло Ф80 мм ГОСТ.

А  035  Токарная с ЧПУ

Б           Токарный станок с ЧПУ модели ST-130 BX фирмы JohnFord;

            (максимальный  диаметр над станиной Ø1000мм;

              длина заготовки – 3050 мм; мощность э/д N=110 кВт)

О           Установить  деталь  в  неподвижном переднем центре  и на люнет, зажав  в 3-х кулачковом  патроне.

             Расточить отв. Ф115 мм на глубину L=313 мм;

Т            Центр упорный ГОСТ13214-79; патрон 3-х кулачковый ГОСТ 3890-82; люнет; резец токарный правый Т5К10 40х40; резец токарный правый Т5К10 32х32; рулетка Р10Н-2К ГОСТ75.02; Шаблон 5 СТП34.32

А  040   Токарная  с ЧПУ

Б           Токарный станок с ЧПУ модели ST-130 BX фирмы JohnFord;

            (максимальный  диаметр над станиной Ø1000мм;

              длина заготовки – 3050 мм; мощность э/д N=110 кВт)

О           Установить  деталь  в  центрах, зажав  в 3-х кулачковом  патроне.

             Точить Ø139e8 мм до R1,6; точить Ø 129h8;

             Подрезать  бурты Ø170к6 мм в размер L=194 до R1,6,; точить                                                                Ø170к6 мм в размер 376js12 мм; подрезать  бурт  Ø270 мм до R4;  

Точить Ø220js6 мм в размер L=616 мм; подрезать бурт Ø270 мм до                          R1,6; точить Ø210 в размер L=396 мм; подрезать бурт Ø220 мм до R2,5; точить Ø185 мм в размер L=120 мм; точить 2 фаски 1,6×45°; точить 3 фаски 2,5×45°.

         притупить  острые  кромки; снять деталь.

Т           Патрон   3-х  кулачковый  с гидромеханическими  кулачками;

            центр упорный  ГОСТ 13214-79;

            центр  вращающийся ГОСТ 8742-76; резец  токарный  MCLNR 3232 R19

            с применением пластин Т15К6 –CNGA фирмы Seco; рейсмас;

            ШЦ –ΙΙΙ–630–0,1 ГОСТ 166-80

А  045    Кругло-шлифовальная с ЧПУ

Б             Кругло-шлифовальный  станок  с ЧПУ модели HG-91

              (максимальный  диаметр шлифования – 850мм;

              максимальная длина заготовки – 3000 мм;

              мошность шлифовальной  головки  N=30 кВт)

О            Установить  деталь в  центрах, выверить,

              закрепить в4-х кулачковом патроне.

              Шлифовать Ø 210h9 мм на L=245 мм; шлифовать Ø 170к6 мм на L=182 мм; шлифовать Ø 220js6 мм на L=220 мм; снять деталь.

              

Т            Патрон   3-х  кулачковый  с пневмомеханическими  кулачками;

             2 центра упорных  ГОСТ 13214-79; круг  шлифовальный ПВД 900×70×305  50  СМ1  6  К6  35м/с  А1  ГОСТ 2424; образцы шероховатости;

микрометр  ГОСТ  11195-74.

А  050   Зубофрезерная с ЧПУ

Б            Зубофрезерный  станок  с ЧПУ модели Р 800  фирмы Gleason

            (максимальный  диаметр обработки  D=800мм;  максимальный  модуль m=20 мм;)

О         Установить деталь в центрах, выверить, закрепить в 3-х кулачковом патроне;

             Фрезеровать  зубья модулем m=5 мм длиной L=170 мм; снять деталь.

Т           Патрон   3-х  кулачковый  с пневмомеханическими  кулачками;

            2  центра упорных  ГОСТ 13214-79;  фреза  червячная m=5 мм ГОСТ 9324; зубомер М 4-16  ГОСТ4446-81; индикатор  ИЧ-10 ГОСТ 577-68

А  055   Резьбонарезная

Б           Токарный станок с ЧПУ модели ST-130 BX фирмы JohnFord;

            (максимальный  диаметр над станиной Ø1000мм;

              длина заготовки – 3050 мм; мощность э/д N=110 кВт)

О      Установить  деталь  в  глухом центре на люнет, зажав  в 3-х кулачковом  патроне; точить конусную поверхность 1:16 с Ф185 мм на Ф177,5 мм; точить фаску 8х60˚; нарезать резьбу МК185х6х1:16.

А  060   Ленточно-отрезная  с ЧПУ

Б            Ленточно-отрезной  станок  с ЧПУ 8В800Д фирмы DANOBAT

           (максимальный  диаметр резки D=50-1050 мм; N=7.5 кВт)

О           Установить, выверить, закрепить;

             Отрезать  припуск  по  торцу по канаке; переустановить  деталь;

            отрезать  припуск  по  торцу по канаке в размер L=1120 мм; снять деталь.

Т          пила ленточная  SHL 67×8800×1,6×2/3; рулетка Р3Н-2К  ГОСТ 75.02

А  065  Горизонтально-расточная

Б           Горизонтально-расточной

О           Установит деталь в призмах на поворотном столе, закрепить.

Сверлить 3 сквозных отв. Ф30 мм; рассверлить 3 отв. Ф60 мм.              

Сверлить 3 отв. Ф14 мм п/резьбу М16-7Н на L=41 мм; зенковать 3 фаски 2х45˚ в отв. Ф16 мм.

Т           Поворотный  стол; 2 призмы α=120°; упор; 2 пневмоприхвата;                 Сверло Ф30 мм ГОСТ, сверло Ф14 мм ГОСТ, сверло Ф60 мм ГОСТ, сверло Ф80 мм ГОСТ, зенковка Ф16 мм.

А  070   Слесарная

О           Опилить заусенцы, притупить острые  кромки

Т            Комплект  слесарного  инструмента

11  Постановка задачи на конструкторские разработки

установочно-зажимных и  контрольных  приспособлений,

средств автоматизации по проектируемым

технологическим  процессам

  11.1  Конструкторские  разработки установочно-зажимных  приспособлений

На   конструкторские  разработки  установочно-зажимных  приспособлений  была  поставлена  задача – разработать  схему  кулачка с  пневмомеханическим  зажимом  для  крупногабаритных  станков. Данные  кулачки  могут  применяться   для закрепления  детали  на токарных и  изредка  на  шлифовальных  станках. Для  установки  детали  на токарном  станке  в  компоновке  приспособления  применимы:

      – токарный 3-х  кулачковый  патрон  с  пневмомеханическими  кулачками;

      – центр  упорный  ГОСТ 13214-79;

      – центр  вращающийся  ГОСТ 8742-76;

      – люнет (если есть  операция  подрезки  торцев детали).

Целью  разработки  является:  разработать  приспособление, в частности  кулачок, с  более  высокой  силой  закрепления. Пневмомеханика  позволяет  увеличивать  силу  закрепления,  что  является  достаточно  существенным  увеличением  силы  закрепления. Увеличение  силы  закрепления  для обработки  крупногабаритных  заготовок  необходимо  в  связи с применением  высоких  режимов  резания, высоких  скоростей   вращения  детали (на станках  с ЧПУ)  и т.д.

На рисунке 11.1.1 приведена  схема  самого  пневмомеханического  кулачка.

Описание  работы  кулачка: воздухоприемное кольцо I неподвижно закреплено через промежуточное кольцо на торце бабки станка, а корпус 2 патрона центрируется на фланце шпинделя и закрепляется гайками с помощью поворотной шайбы. С правой стороны корпус-цилиндр закрыт крышкой 4, в которой имеются обычные радиальные пазы под кулачки 5. На ступице поршня 3 образованы три продольных паза, расположенных относительно друг друга под углом 120° и наклоненных по отношению к оси на 15°. В эти пазы заходят концы кулачков, образуя несамотормозящие клиновые соединения. При линейном перемещении поршня сцепленные с его пазами кулачки совершают перемещения в радиальном направлении, зажимая или освобождая обрабатываемую деталь. В этой части конструкция патрона аналогична конструкции клинового патрона.

Сжатый воздух через штуцер подводится к невращающемуся воздухоприемнику 1, заполняет кольцевой паз А и далее через отверстия в резиновом уплотнительном кольце 7 и отверстия Б в корпусе 2 поступает в левую полость цилиндра; кулачки при этом расходятся.

При переключении распределительного крана воздух из цилиндра уходит в атмосферу, а поршень под действием сильных пружин 6 возвращается в исходное положение; кулачки перемещаются к центру и зажимают изделие. Стабильность зажима на все время обработки обеспечивается упругостью пружин.

Рисунок 11.1.1 – Трёхкулачковый пружинно-клиновой патрон со встроенным пневмоцилиндром одностороннего действия.

 11.2  Конструкторские  разработки  контрольных  приспособлений

На конструкторские разработки установочно-зажимных  приспособлений была поставлена задача – разработать схему  приспособления  по контролю  параметров зубчатого колеса.

Приборы для технологического контроля используют в цеховых условиях для контроля изделий и наладки зубообрабатывающего оборудования. Типы, основные параметры и нормы точности приборов для измерения цилиндрических зубчатых колес регламентированы ГОСТом 5368 - 81, ГОСТом 8137 - 81, ГОСТом 10387 - 81 и др.

Кинематическую погрешность зубчатых колес 1 и 6 в однопрофильном зацеплении Fir контролируют, например, на приборах со стеклянными лимбами 2 и 5, имеющими радиальные штрихи с ценой деления 2 (схема I на рисунке 11.2.1). Перемещение штрихов вызывает импульсы тока в фотодиодах. Сдвиг фаз импульсов, вызванный кинематической погрешностью в зубчатой паре и несогласованностью вращения зубчатых колес, определяется фазометром 3 и записывается самописцем 4.

Относительно просты приборы для измерений колебаний межцентрового расстояния F"ir за оборот в двухпрофильном зацеплении (схема II на рисунке 11.2.1). Эти приборы имеют оправки 4 и 5, на которые насаживают контролируемое 6 и образцовое 3 зубчатые колеса. Оправка 5 расположена на неподвижной каретке 7, положение которой может изменяться лишь при настройке на требуемое межцентровое расстояние. Оправка 4 расположена на подвижной каретке 2, которая поджимается пружиной так, что зубчатая пара 3 - 6 находится всегда в плотном соприкосновении по обеим сторонам профилей зубьев. При вращении зубчатой пары вследствие неточностей ее изготовления измерительное межосевое расстояние изменяется, что фиксируется отсчетным или регистрирующим прибором 1.

Накопленную погрешность шага и k шагов можно контролировать на приборе (схема III на рисунке 11.2.1), в котором при непрерывном вращении

зубчатого колеса 5 в электронный блок 2 поступают импульсы от кругового фотоэлекрического преобразователя 4, установленного на одной оси с измерительным колесом, и от линейного фотоэлектрического преобразователя 1, выдающего командный импульс при заданном положении зуба (при максимуме отраженного потока). При появлении командного импульса самописец 3 фиксирует ординату погрешностей шага колеса.

Радиальное биение зубчатого венца Frr колеса 1 контролируют на биениемерах (схема IV на рисунке 11.2.1), имеющих модульные профильные наконечники 2 с углом конуса 40° для контроля наружных зубчатых колес (для контроля внутренних зубчатых колес наконечники имеют сферическую форму). Разность положений наконечников, определяемая с помощью каретки 4 и индикатора 3, характеризует биение зубчатого венца.

Рисунок 11.2.1 – Приборы для контроля биений

Колебание длины общей нормали L - FvWr контролируют на приборах, имеющих два наконечника с параллельными плоскостями и в зависимости от требуемой точности отсчетное нониусное, микрометрическое 2 или индикаторное устройство. Нормалемеры микрометрические (схема V на рисунке 11.2.1) имеют тарельчатые измерительные наконечники, вводимые во впадины зубьев колеса 1. Особенностью контроля длины общей нормали является отсутствие необходимости базирования колеса по его оси.

Погрешность обката Fcr обычно выявляют на кинематомерах, позволяющих установить несогласованность движения режущего инструмента (фрезы) и заготовки зубчатого колеса (стола станка) при зубообразовании. Так, на

зубофрезерных станках (схема VI на рисунке 11.2.1) преобразователь 1 выдает импульсы, характеризующие угловое положение стола станка, а преобразователь 2 — импульсы, характеризующие положение шпинделя. Блок 3 служит для приведения масштаба импульсов высокоскоростного звена 2 к масштабу тихоходного звена 1 станка. После сравнения импульсов в устройстве 4 разность фаз, пропорциональная погрешности углового положения шпинделя относительно стола станка, регистрируется самописцем 5.

Плавность работы зубчатых колес можно выявлять при контроле местной кинематической погрешности, циклической погрешности колеса и передачи на приборах для измерения кинематической точности, в частности путем определения ее гармонических составляющих на автоматических анализаторах. С помощью поэлементных методов контролируют шаг зацепления, погрешность профиля и отклонения шага. Шаг зацепления fpbr контролируют с помощью накладных шагомеров (схема I на рисунке 11.2.2), снабженных тангенциальными наконечниками 2 и 3 и дополнительным (поддерживающим) наконечником 1. Измерительный наконечник 3 подвешен на плоских пружинах. При контроле зубчатого венца перемещение измерительного наконечника фиксируется встроенным отсчетным устройством 4. При настройке положение наконечников 1 и 2 можно менять с помощью винтов 5.

Погрешность профиля ffr выявляют на эвольвентомерах, сопоставляя теоретическую эвольвенту, воспроизводимую прибором, с реальной эвольвентой контролируемого зуба. В приборе типа БВ-5062 (схема II на рисунке 11.2.2) теоретическая эвольвента воспроизводится образцовым сектором 1, расположенным на одной оси с контролируемым колесом. В качестве линейки обката служит каретка 3, которая связана с сектором с помощью охватывающей его ленты 2. Радиус основной окружности меняют при настройке путем изменения положения упора 4, находящегося на измерительной каретке 5. Микроскоп 6 служит для настройки прибора на требуемый радиус основной окружности.

Для измерения отклонений шага fptr от среднего значения по колесу используют накладные приборы (схема III на рисунке 11.2.2), с помощью которых шаг Рt определяют как расстояние между базовым 2 и измерительным 3 наконечниками. На измеряемом колесе 4 прибор устанавливают по упорным наконечникам 1 и 5. При измерении сравнивают значения всех шагов с первоначальным шагом, отсчитываемым по шкале головки 6.

Рисунок 11.2.2 – Приборы для контроля плавности работы

Полнота контакта. Размеры пятна контакта определяют либо по следам приработки после некоторого периода работы передачи на контрольно-обкатных станках и приспособлениях, либо по следам краски, оставившей отпечаток на парном колесе. С помощью поэлементных методов измеряют осевой шаг по нормали, отклонение направления зуба, погрешность формы и расположения контактной линии и др. Так, на приборе БВ-5028 (схема I на рисунке 11.2.2) можно контролировать несколько параметров зубчатых колес — отклонения контактной линии Fkr, осевого шага Fpxnr и погрешности шага. Каретка с измерительным наконечником 1, предварительно установленным на угол наклона

контактной линии, перемещается по направляющей 3. При согласованном движении каретки и вращении контролируемого зубчатого колеса 2 наконечник 1 воспринимает непрямолинейность и отклонения от направления этой линии, которые фиксируются самописцем. Отклонение осевого шага воспринимается измерительным наконечником тогда, когда последний перпендикулярен винтовой линии.

Поворот зубчатого колеса на осевой шаг осуществляют с помощью микроскопа с оптическим диском. При измерении отклонений от направления зуба Fr прямозубых колес на приборах, у которых существует каретка с точными продольными направляющими, измерительный наконечник перемещают вдоль оси измеряемого колеса. При контроле косозубых колес винтовую линию, воспроизводимую в приборе в результате поворота колеса и продольного перемещения измерительного узла или, как в ходомере БВ-5034 (схема II на рисунке 11.2.3), продольного перемещения стола 1 вместе с проверяемым колесом 4, сравнивают с реальной эвольвентой. Согласованность поступательного и вращательного движений колеса обеспечивают с помощью наклонной линейки и охватывающих шпиндель 3 лент, концы которых закреплены на поперечной каретке 2.

Рисунок 11.2.3 – Приборы для контроля полноты контакта

Измерительный узел 5, установленный на станине, можно настраивать на необходимые параметры зубчатого колеса. Микроскоп 6 позволяет осуществлять точную установку линейки 7 на заданный угол. Боковой зазор между неработающими профилями зубьев в собранной передаче можно контролировать с помощью набора щупов, c помощью заложенной между зубьями свинцовой проволочки или методом люфтования. В последнем случае одно из зубчатых колес медленно вращается, а второе при этом совершает высокочастотные колебания, амплитуда которых характеризует боковой зазор. В реальном зубчатом колесе боковой зазор образуется в результате утонения зуба при смещении исходного режущего контура ЕHr на зуб колеса. Это смещение измеряют на тангенциальных зубомерах (схема I на рисунке 11.2.4), имеющих два базовых щупа 1 и 2, измерительный наконечник 3 и показывающий прибор 4. Перед измерением зубомер настраивают на заданный модуль по ролику расчетного диаметра.

С помощью тангенциальных зубомеров контролируют, по существу, положение постоянной хорды а – а относительно линии выступов b - b, а с помощью кромочных зубомеров измеряют толщину зуба S (параметр Ecr) на заданном расстоянии h от линии выступов (схема II на рисунке 11.2.4). Эти зубомеры имеют нониусные, микрометрические или индикаторные отсчетные устройства. В нониусных штангензубомерах требуемое положение постоянной хорды, т. е. координирующей губки 4, устанавливают с

EH

b

b

a

a

Sc

1

2

4

3

помощью нониусной пары

1 - 2, а измерения хорды осуществляют с помощью нониусной пары 7 - 6 путем введения измерительных наконечников 3 и 5 во впадины зубчатого венца.

Рисунок 11.2.4 – Приборы для контроля бокового зазора

Существуют различные приборы для контроля цилиндрических, конических, червячных, червяков и прочих колес станкового и накладного типов, разделяемых по классам точности на три группы: А, АВ и В. Интенсивно разрабатываются полуавтоматические и автоматические приборы, в том числе приборы активного контроля, использующие экранную оптику, цифровой отсчет, запись результатов измерения, машинную обработку результатов, управление производственным процессом и т. п.

     11.3  Средства  автоматизации  по  проектируемым  технологическим  

                                                    процессам

Необходимо  стремится  автоматизировать  работу  приспособлений  для  повышения  производительности,  облегчения  труда  и  высвобождения  обслуживающих  рабочих.  При  полной  автоматизации  приспособления  и  цикла  обработки  технологическая  операция  может  выполняться  без  участия  рабочего.  Он  должен  лишь  своевременно  загружать  магазин  и следить  за  работой  станка  и  приспособления.

Применение  автоматизированных  приспособлений  позволяет  автоматизировать  технологические  процессы,  используя  универсальные  станки  и «превращая »  их  в  полуавтоматы  и  автоматы. Однако, нужно  иметь  дополнительно  управляющие  и транспортирующие  устройства.

При  конструировании  автоматизированных  станочных  приспособлений  особое  внимание  должно  быть  обращено  на  удаление  стружки (например с помощью  конвейеров  и т.д.). Мелкую  стружку  необходимо  удалять  из  труднодоступных  мест  струей  сжатого  воздуха. В  других  случаях  стружку  удаляют  механически  скребками  или  щетками.

В  автоматизированных  приспособлениях  необходимо  исключить  возможность  неправильной  установки  заготовки. Для этого необходимо  применять  блокировочные  габариты.  При неправильном  положении  заготовки  станок  останавливается  и  обработка  прекращается.

    12  Изучение  оборудования  оснащенного  системами  ЧПУ

Одним из главных направлений автоматизации процессов механической обработки заготовок мелкосерийного и серийного машиностроения является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Под числовым программным управлением (ЧПУ) (ГОСТ 20523—80) понимается управление обработкой заготовкой на станке по управляющей программе, в которой данные приведены в цифровой форме. При этом управляющая программа представляет  собой совокупность команд на языке программирования, соответствующих заданному алгоритму функционирования станка по обработке  конкретной детали.

Станки с ЧПУ представляют собой полуавтоматы или автоматы, все подвижные органы которых совершают рабочие и вспомогательные движения автоматически по заранее установленной программе, записанной на бумажной перфорированной (иногда на магнитной) ленте или диске.

Эффективность применения станков с ЧПУ выражается:

а) в повышении точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок, полностью определяемых правильностью программирования и точностью автоматических перемещений соответствующих узлов стайка; это особенно важно при обработке конструктивно-сложных заготовок, имеющих точные фасонные поверхности и большое число выдерживаемых размеров;

б) в повышении производительности обработки, связанной с уменьшением доли вспомогательного времени с 70—80 % для обычных станков с ручным управлением до 40—50 % (при использовании обрабатывающих центров до 20— 30 %), а в некоторых случаях и с интенсификацией режимов резания; в среднем при переводе обработки па станки с ЧПУ производительность возрастает: для токарных станков — в два-три раза, для фрезерных — в три-четыре раза и для обрабатывающих центров (OI.I,) — в пять-шесть раз;

в) в снижении себестоимости обработки, связанном с повышением производительности, понижением требовании К квалификации станочника, а в ОП и в снижении затрат на приспособления, потребность в которых (в связи с обработкой заготовок с одного установа) значительно уменьшается;

г) в значительном снижении потребности к высококвалифицированных станочниках, связанном с упрощением изготовления сложных и точных заготовок на настроенных и автоматически работающих станках с ЧПУ, а также с применением их многостаночного обслуживания; в современных условиях острого дефицита высококвалифицированных рабочих-станочников на машиностроительных предприятиях расширение применения станков с ЧПУ способствует решению крупной народнохозяйственной   проблемы дальнейшего   развития   промышленности.

Применение станков с ЧПУ в промышленности страны развивается в двух направлениях:

Первое направление — обработка очень сложных заготовок уникальных деталей, имеющих сложную конфигурацию и различные фасонные поверхности, изготовление которых на традиционных станках невозможно или требует больших затрат времени и труда, и том числе высококвалифицированного или тяжелого физического труда (турбинные лопатки, роторы, фасонные поверхности гребных винтов, рабочих колес гидротурбин и т. п.). Целесообразность применения станков с ЧПУ в подобных случаях бесспорна и не требует особых доказательств.

Второе направление — обработка заготовок обычных машиностроительных деталей с точностью IT6—-1Т8 и шероховатостью Rа = (3÷10)  мкм

Современные системы ЧПУ позволяют изменять режимы резания в процессе обработки заготовок внутри отдельных переходов. Это создает принципиально новые возможности оптимизации процессов  обработки   сложных   фасонных   поверхностей   посредством назначения наиболее рациональных режимов обработки отдельных участков поверхностей,обеспечивая их высокое качество и снижение  затрат машинного времени на 20—25 %.

Наличие на современных станках с ЧПУ систем, позволяющих производить ручное редактирование программ непосредственно с пульта станка, существенно упрощает и ускоряет трудоемкий процесс отработки новых  программ.

При   установке современных систем ЧПУ и управления приводами достигаются следующие преимущества:

  1.  повышение надежности работы станка;
  2.  выпуск деталей с заданными точностными параметрами;
  3.  повышение производительности и удобства работы;
  4.  расширение технологических возможностей для работы современным режущим инструментом;
  5.  улучшение ремонтопригодности;
  6.  возможность диагностики, составления и установки управляющих программ с удаленного компьютера;
  7.  возможность включения станка в единую компьютерную сеть для контроля его загрузки и простоев;
  8.  обеспечивают высокоскоростную обработку;
  9.  однородную структуру для эксплуатации, программирования и визуализации процесса обработки.

Преимущества технологий для ЧПУ постоянно растут. Они связаны с увеличением "открытости" программ, развитием средств передачи информации и возможностью интеграции с другими инструментами, в том числе и от сторонних производителей.

Одной  из  распространенных систем для  станков  с ЧПУ (которая применяется  на  базовом  предприятии)  является Siemens Sinumerik 840D.

Siemens Sinumerik 840D – это автоматизированная численная система для управления 20-коорди-натной приводной системой Sinamics S120. Контроллер Sinumerik построен на основе открытого программного обеспечения и оборудования, он предназначен для создания распределенной

автоматизированной системы управления с программируемыми логическими схемами ввода/ вывода и приводами как с участием компьютера, так и без него. Sinumerik разработан для механических, модернизированных, специализированных станков и робототехнических систем. Система отличается возможностью простой передачи данных по интерфейсам USB, Ethernet, программного обеспечения и приложений стандартного персонального компьютера.

13  Подбор  и анализ  спецчасти  курсового проекта

«Анализ  технологических условий и эксплуатационного применения наплавляемых поверхностей тел вращения»

13.1 Способы наплавки

Из числа разнообразных способов сварки, имеющих промышленное применение, для наплавки используют только сварку плавлением, удовлетворяющую перечисленным требованиям: 1) обеспечение неглубокого и равномерного проплавления основного металла; 2) образование ровного валика с хорошим внешним видом; 3) отсутствие склонности к возникновению дефектов: несплавлений в местах перекрытия соседних валиков, застреваний шлака в наплавленном металле, подрезов, пор и трещин; 4) высокая технологичность процесса, малая чувствительность к состоянию поверхности и форме наплавляемой поверхности детали; 5) высокая скорость процесса.

С целью повышения производительности и уменьшения глубины проплавления основного металла применяют ряд перечисленных ниже технологических приемов, используемых как при обычной сварке плавлением, так и при наплавке. К этим приемам относятся многоэлектродная сварка (наплавка), использование подогрева наплавочной электродной проволоки электросопротивлением, применение присадочных материалов и поперечных колебаний электрода.

1. Многоэлектродную наплавку выполняют несколькими электродами, что повышает производительность процесса за счет увеличения поступления металла в наплавляемый слой.

Варианты многоэлектродной наплавки:

При наплавке широко применяют многоэлектродные головки, получающие питание от нескольких источников. Многоэлектродную наплавку обычно осуществляют под флюсом или в среде различных защитных газов.

2. Нагрев наплавочной электродной проволоки теплотой электросопротивления за счет увеличения вылета электрода способствует повышению скорости подачи электродного наплавочного материала и уменьшению глубины проплавления основного металла.

3. Применение присадочных материалов в виде прутков, проволоки или порошка наплавляемого металла увеличивает поступление их в наплавленный слой, способствует уменьшению глубины проплавления основного металла. Этот технологический прием можно использовать также для введения дополнительных легирующих элементов в наплавленный металл. Указанный способ применяют главным образом при наплавке вольфрамовым неплавящимся электродом в среде инертного газа.

4. Поперечные колебания электрода, осуществляемые перпендикулярно направлению перемещения головки, способствуют образованию ровного широкого валика при малой глубине проплавления основного металла. При сварке обычно используют колебания малой амплитуды при большой частоте, а при наплавке – колебания большой амплитуды при малой частоте.

13.1.1 Газовая наплавка

Газовая наплавка – один из способов сварки плавлением, протекающей в условиях частичного оплавления основного металла при использовании высокотемпературного пламени, получаемого при сжигании смеси горючего газа с кислородом. Горючий газ, используемый при газовой наплавке, должен удовлетворять следующим трем требованиям: 1) высокая температура пламени при сгорании; 2) высокая скорость горения; 3) высокая теплота сгорания. Ацетилено-кислородное пламя, обеспечивающее нагрев до высоких температур, наиболее приемлемо для газовой наплавки (или сварки), поэтому само понятие газовой сварки обычно ассоциируется именно со сваркой этим пламенем.         

При наплавке, в отличие от сварки, желательна малая глубина проплавления основного металла, поэтому наплавку выполняют способом скоростной сварки (способом Линда). При сварке (наплавке) таким способом используют горелку с соплом большого диаметра, нагревая основной металл науглероживающим пламенем. На рисунке 13.1.1.1, б показан способ сварки Линда. При сварке с использованием горючей смеси, обогащенной ацетиленом, на поверхности металла оседают частицы восстановленного углерода, образуя тонкий науглероженный слой толщиной ~0,02 мм. Вследствие снижения точки плавления металла науглероженного слоя происходит расплавление только в тонком поверхностном слое. Возникновение этого явления, называемого запотеванием, свидетельствует о готовности основного металла к газовой наплавке. Запотевание основного металла в сочетании с применением присадочного материала создает особо благоприятное условие для газовой наплавки с незначительным проплавлением основного металла. Появление запотевания позволяет также определить момент нагрева до температуры наплавки и точнее выбрать время подачи наплавочного – материала.

Рисунок 13.1.1.1 – Схема дуговой сварки (наплавки) стали:

а — нормальное пламя; б — науглероживающее пламя (с избытком ацетилена); 1 — сечение по А—А; 2— присадочный материал; 3— нормальное пламя; 4 — направление сварки; 5 — науглероживающее пламя; 6 — оксиды, попадающие в наплавленный металл; 7 — выпуклый мениск; 8 — поверхностная оксидная пленка; 9 — вогнутый мениск; 10 — высокоуглеродистый шлак (выполняет роль флюса); 11— подвергаемый плавлению основной металл; 12 — наплавленный металл (сплав основного и присадочного металлов); 13 — закристаллизовавшийся наплавленный металл; 14 — плавящийся шлак; 15 — плавящийся присадочный материал

Вместе с тем науглероживание поверхности при наплавке этим способом вызывает повышение содержания углерода в наплавленном металле, что оказывает неблагоприятное влияние на его механические свойства и коррозионную стойкость. В связи с этим в настоящее время рассмотренный способ применяют только при наплавке высокохромистого сплава на основе железа, стеллита и других высокоуглеродистых наплавочных материалов, тогда как при нанесении покрытий из коррозионно-стойкой стали, для которой науглероживание противопоказано, применяют стробы дуговой наплавки плавящимся и вольфрамовым электродами в среде инертного газа.

Газовая наплавка обеспечивает следующие преимущества: 1) незначительное проплавление основного металла; 2) возможность наплавки мелких деталей сложной формы; 3) уменьшение опасности возникновения

трещин, поскольку процесс, наплавки включает предварительный подогрев и последующее замедленное охлаждение изделия; 4) низкая стоимость сварочного оборудования.

Вместе с тем для газовой наплавки характерны и недостатки: 1. Низкая производительность при наплавке массивных деталей, требующих продолжительного предварительного подогрева; 2. Высокая квалификация сварщика.

Газовую наплавку в настоящее время применяют только в специальных областях (при изготовлении клапанов высокотемпературных систем высокого давления, двигателей внутреннего сгорания и т. д. Вместе с тем при наплавке мелких деталей одинаковой формы возможна автоматизация такого процесса путем внедрения специализированных машин, применение которых обеспечивает резкое повышение производительности и устраняет необходимость в квалифицированном ручном труде.

13.1.2. Дуговая наплавка покрытыми электродами

Наплавку этим способом, основанным на использовании электродов в виде стержней с покрытием, осуществляют обычно вручную, поэтому такой способ называют также ручной дуговой наплавкой.

Электродное покрытие служит для защиты ванны жидкого металла от кислорода и азота воздуха, стабилизации дуги, повышения технологичности процесса наплавки и введения легирующих элементов в состав наплавленного металла. Применяют следующие виды электродного покрытия: ильменитное, содержащее более 30% ильменита (FeO-TiO2); высокоцеллюлозное с содержанием 20— 30% целлюлозы; карбонатно-рутиловое; основное (фтористо-кальциевое), основными компонентами которого являются карбонат кальция и флюорит (плавиковый шпат) при минимальном содержании влаги; высокорутиловое с содержанием до 35% TiO2; покрытие системы железный порошок — рутил с высоким содержанием первого компонента; порошковое основное, содержащее

железный порошок; покрытие системы железный порошок — оксид железа; некоторые специальные покрытия, содержащие, в частности, графит. Широкое применение в практике дуговой наплавки имеют покрытия карбонатно-рутиловое, основное и высокорутиловое. В состав электродного покрытия вводят также шлакообразующие и газообразующие компоненты, раскислители, стабилизирующие и легирующие добавки.

Дуговая наплавка покрытыми электродами отличается низкой стоимостью оборудования, возможностью выполнения наплавки вручную, что обеспечивает этому способу самое широкое применение для наплавки не только черных, но и цветных металлов.

Ручная наплавка уступает автоматическим и полуавтоматическим способам по скорости выполнения процесса, однако она имеет ряд преимуществ, обеспечивающих ей наиболее широкое распространение среди всех известных способов наплавки черных и цветных металлов: 1) возможность наплавки изделии сложной формы; 2) возможность выбора наплавочного материала, наиболее пригодного для конкретного назначения, из широкого ассортимента покрытых наплавочных электродов; 3) транспортабельность оборудования, позволяющая выполнять наплавку в полевых условиях.

13.1.3. Дуговая наплавка пол флюсом

Преимущества и недостатки дуговой наплавки под флюсом. Название этого способа связано с тем, что дуга при наплавке электродными материалами (проволокой, лентой и др.)   скрыта  под слоем гранулированного флюса, предварительно насыпаемого на поверхность основного металла.

Возможность наплавки при большой силе тока и высокой погонной энергии обеспечивает этому способу высокую производительность при хорошем качестве наплавляемого металла, и благодаря этому данный способ занимает господствующее положение в области автоматической наплавки. Дуговая наплавка под флюсом имеет следующие преимущества:

1) высокая производительность процесса при наплавке изделий простой формы с большой площадью наплавляемой поверхности; 2) простота осуществления процесса, не требующего высокой квалификации сварщика; 3) возможность получения хорошего внешнего вида валика; 4) хорошие условия труда, связанные с отсутствием разбрызгивания электродного металла (поскольку дуга скрыта под слоем флюса).

Вместе с тем этому способу наплавки присущи следующие недостатки: 1) более высокая стоимость оборудования, чем для ручной дуговой наплавки покрытыми электродами; 2) непригодность для наплавки мелких изделий сложной формы.

Наплавка электродной проволокой под флюсом может быть осуществлена во многих: вариантах с использованием наплавочной проволоки разнообразного состава и различных флюсов. При наплавке этим способом в полную меру используют названные выше технологические приемы повышения производительности, включая применение многоэлектродных сварочных головок, нагрев наплавочной проволоки электросопротивлением и применение присадочных материалов.

Многоэлектродную наплавку осуществляют обычно способом, при котором дуга возникает между двумя электродами. Преимущество этого способа связано с косвенным дуговым нагревом основного металла, обеспечивающим небольшое его проплавление в сочетании с высокой скоростью плавления электродной проволоки.

Использование нагрева проволоки электросопротивлением при дуговой наплавке под флюсом характеризуется тем, что увеличение вылета электродной проволоки (рисунки 13.1.3.1 и 13.1.3.2) сопровождается повышением скорости наплавки и снижением степени влияния основного металла на состав наплавленного слоя. Значительное увеличение производительности наплавки, получение широкого валика наплавленного металла при малой глубине проплавления основного металла достигаются посредством дополнительной подачи присадочного порошкового материала в сочетании с колебанием

электродной проволоки перпендикулярно направлению наплавки. При этом равномерная дозированная засыпка присадочного порошка на наплавляемую поверхность основного металла согласуется со скоростью подачи проволоки.

При обычной одноэлектродной наплавке под флюсом во избежание чрезмерного проплавления основного металла необходимо применение следующих мер: 1) тщательный выбор наплавочного материала с учетом влияния основного металла на состав наплавленного слоя; 2) ограничение глубины проплавления путем более плотной укладки наплавляемых валиков; 3) обеспечение должной толщины наплавленного слоя за счет многослойной наплавки.

 Рисунок 13.1.3.1 – Зависимость скорости v плавления электродной проволоки и производительности V наплавки от длины l вылета электродной проволоки и силы тока (наплавка переменным током с использованием проволоки Ф 4 мм, скорость наплавки 50 см/мин)

Рисунок 13.1.3.2 – Зависимость между длиной вылета электрода и долей участия P0 основного металла в составе наплавленного слоя

Наплавка электродной лентой под флюсом. В 50-х годах в СССР был разработан способ наплавки ленточным электродом, согласно которому дуговую наплавку под флюсом, как показано на рисунке 13.1.3.3, осуществляют с помощью электрода в виде широкой стальной ленты, располагаемого в процессе наплавки практически под прямым углом к основному металлу. Наплавка ленточным электродом обладает следующими преимуществами: 1) получение плоского валика наплавленного металла, достаточно большой ширины (примерно равной ширине ленточного электрода); 2) возможность наплавки слоя требуемой толщины за один-два прохода, что обусловлено малой глубиной проплавления основного металла и в связи с этим незначительным влиянием его на состав наплавленного слоя (доля разбавления составляет 10—20%);   3) высокая производительность в связи с возможностью наплавки с высокой скоростью при большой силе тока.

Рассматриваемый способ получил быстрое развитие и нашел широкое применение для наплавки коррозионно-стойкой стали, сплава «инконель» и других коррозионно-стойких наплавочных материалов.

Производительность способа может быть еще более повышена, в частности путем увеличения ширины ленточного электрода и применения многоэлектродных головок.

На практике используют ленточные электроды шириной до 180 мм, однако при наплавке постоянным током увеличение размеров наплавочной ванны сопровождается нарушением формы наплавляемого валика под действием магнитного дутья. В поиске путей решения этой проблемы предложен способ наплавки в магнитном поле.

Рисунок 13.1.3.3 – Схема процесса наплавки ленточным электродом под флюсом:

1 — источник питания; 2 — ленточный электрод; 3 — ролики подачи электрода; 4 — мундштук (токоподвод); 5 — флюс; 6 — шлак; 7 —наплавленный металл; 8 — основной металл; 9 —направление наплавки

13.1.4 Наплавка открытой дугой

Наплавка без защитной среды, в среде воздуха, осуществляется проволокой сплошного сечения или порошковой проволокой при отсутствии подачи флюса или защитного газа в зону дуги. Наплавка проволокой сплошного сечения сопряжена с большими практическими трудностями и уступает способу наплавки порошковой проволокой с флюсовой сердцевиной. (Вместе с тем следует отметить, что для выполнения покрытий из высокохромистого сплава на основе железа предпочтительно использование для наплавки проволоки сплошного сечения из высокохромистого сплава, если только существует технологическая возможность производства такой проволоки металлургическим переделом.)

Наплавка открытой дугой порошковой проволокой обладает следующими преимуществами: 1) простота используемого оборудования и технологии, связанная с отсутствием необходимости применения защитного газа и флюса; 2) возможность наплавки в полевых условиях, поскольку ветер практически не оказывает влияния на процесс наплавки; 3) сравнительная простота введения легирующих элементов в наплавленный металл, состав которого можно регулировать в широких пределах.

Проблема наплавки этим способом, связанная с обильным выделением дыма, решена разработкой специального дымового коллектора.

13.1.5 Наплавка в среде углекислого газа

Наплавка плавящимся электродом в среде защитного газа протекает в условиях газового потока со стороны подачи электродной проволоки (наплавочного материала), что обеспечивает защиту зоны дуги от окружающего воздуха.

В качестве защитного газа используют СО2) хотя в последнее время распространена практика наплавки в смеси углекислого газа с аргоном и другими инертными газами. Все эти варианты носят общее название наплавки плавящимся электродом в среде защитного газа.

При осуществлении износостойкой наплавки в СО2 используют проволоку сплошного сечения или порошковую проволоку. Эти два вида проволоки имеют разное назначение в соответствии с их особенностями, перечисленными в таблице 13.1.5.1.

Основное преимущество наплавки в СО2 состоит в возможности повышения производительности процесса за счет его осуществления в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Недостаток этого способа, присущий и другим способам с применением защитных газов, связан с невозможностью работы на открытом воздухе из-за влияния ветра на процесс наплавки.

Таблица 13.1.5.1 – Особенности применения проволоки сплошного сечения и порошковой проволоки для наплавки

Показатели процесса наплавки

Проволока сплошного сечения

Порошковая проволока

Скорость плавления и эффективность    наплавки

Выше, чем для порошковой проволоки

Ниже, чем для проволоки сплошного сечения

Питание при наплавке

Только   постоянным   током

Постоянным и переменным током

Шлакообразование

Практически   отсутствует

Обеспечивается покрытие валика шлаком (образованным шихтой порошковой      проволоки)

Состояние    поверхности валика

Хуже, чем при наплавке порошковой проволокой, что связано с разбрызгиванием металла

Хорошее

Глубина проплавления

Больше, чем при наплавке порошковой проволокой

Меньше, чем при наплавке проволокой сплошного сечения

Введение  легирующих элементов в наплавляемый металл

Наплавка металла низкой твердости с невысоким содержанием легирующих элементов

Возможно получение высоколегированного наплавленного металла с высоким уровнем твердости

Основное назначение

Для наплавки деталей, подвергаемых последующей механической -обработке, например зубчатых колес кранов

Для наплавки деталей, применяемых без последующей обработки, например траков гусениц и катков тракторов

13.1.6 Наплавка в среде защитного (инертного) газа

Способ состоит в дуговой наплавке при защите зоны дуги аргоном, гелием или иным инертным газом. Наплавку в среде инертного газа осуществляют в двух вариантах: плавящимся и вольфрамовым электродами.

Наплавка плавящимся электродом в среде защитного газа характеризуется тем, что дуга возникает между основным металлом и электродным наплавочным материалом. Наплавка протекает в условиях автоматической подачи электродной проволоки. В качестве защитного газа чаще всего используют аргон, хотя при работе в среде чистого аргона дуга теряет стабильность при наплавке любого материала, кроме алюминиевых сплавов. С целью стабилизации дуги при наплавке стали к аргону добавляют до 20% кислорода или углекислого газа, что существенно влияет на процесс наплавки (рисунок 13.1.6.1). Поэтому задача получения наплавленного металла с заданными свойствами требует тщательного выбора состава защитного газа.

Рисунок 13.1.6.1 – Влияние содержания СО2 и кислорода в составе защитного газа на глубину проплавления основного металла при дуговой наплавке плавящимся электродом (Ф 1,2 мм, постоянный ток обратной полярности силой 250 А, наплавка, без предварительного подогрева со скоростью 40 см/мин).

Наплавка вольфрамовым электродом в среде инертного газа характеризуется тем, что дуга, за счет теплоты которой происходит плавление наплавочного присадочного металла, возникает между основным металлом и вольфрамовым электродом. Процесс аргонодуговой наплавки, сходный с газовой наплавкой, протекает в условиях подачи наплавочного прутка и его плавления дугой. Применение механизированных средств подачи наплавочного материала с постоянной скоростью позволяет осуществлять наплавку в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

Применение инертного газа исключает необходимость использования флюса, поэтому данный способ особенно эффективен при наплавке цветных металлов, высоколегированных сталей и других материалов, чувствительных к окислению и азотированию. Высокое качество наплавленного металла обеспечивается при широком выборе наплавочных материалов. Стабильная дуга колоколообразной формы образуется в широком диапазоне силы тока, что обеспечивает спокойное формирование сварочной ванны и ровный валик наплавленного металла с гладкой поверхностью. Этот способ уступает наплавке плавящимся электродом по производительности из-за высокой концентрации энергии и низкой эффективности использования теплоты дуги.

13.1.7 Прочие способы наплавки

Электрошлаковая наплавка. Наплавка этим способом протекает в условиях непрерывной подачи электродной проволоки (или ленты) внутри слоя расплавленного шлака, а плавление их происходит за счет теплоты электросопротивления при пропускании тока между основным металлом и электродом.

Электрошлаковая наплавка обладает следующими преимуществами: 1) экономичность наплавки возрастает при увеличении толщины наплавляемого слоя (применение многоэлектродных головок обеспечивает наплавку слоя большой толщины без существенного увеличения продолжительности наплавки); 2) меньше расход шлака, чем при дуговой наплавке под флюсом; 3) возможность наплавки высокоуглеродистых и других материалов, обладающих высокой чувствительностью к образованию трещин, что обеспечивается низкой скоростью охлаждения наплавленного металла; 4) относительная простота процесса наплавки, особенно при использовании расходуемого наконечника.

Электрошлаковую сварку осуществляют обычно в вертикальном положении сварного шва, однако в последнее время разработан способ электрошлаковой наплавки в нижнем положении с использованием ленточных электродов, как показано на рисунке 13.1.7.1.

Рисунок 13.1.7.1 – Схема электрошлаковой наплавки ленточным электродом в нижнем положении:

1 — ролики подачи электрода; 2 — ленточный электрод; 3 — мундштук (токоподвод); 4— бункер для флюса; 5 — наплавочный флюс; 6 — жидкий шлак; 7 — ванна жидкого металла; 8 — основной металл; 9 — наплавленный металл; 10 — источник питания; 11 — затвердевшая шлаковая корка; 12 — направление наплавки.

Плазменная наплавка. Наплавка этим способом включает возникновение между основным металлом и электродом горелки (катодом) электрической дуги, обеспечивающей переход в плазменное состояние рабочего газа, подаваемого в зону дуги. При этом из сопла горелки истекает высокотемпературная  плазменная  струя, обеспечивающая плавление наплавочного материала.

На рисунке 13.1.7.2 схематически показана плазменная наплавка нагретой наплавочной проволокой. При наплавке этим способом две проволоки, последовательно подключенные к источнику питания переменного тока подаются с постоянной скоростью в сварочную ванну под плазменной горелкой, где происходит их быстрое расплавление под действием теплоты плазмы в сочетание с нагревом электросопротивлением самих проволок при пропускании переменного тока. Для образования плазмы используют смесь гелия (75%) с аргоном (25%), а в качестве защитного газа применяют аргон, защищающий сварочную ванну и кристаллизирующийся наплавочный металл позади плазменной горелки от действия окружающего воздуха. При наплавке в условиях поперечных колебаний плазменной

горелки получают валик шириной до 64 мм. В качестве наплавочного материала используют коррозионно-стойкую сталь, никель и его сплавы, сплавы меди и др. При наплавке проволокой диаметром 2,4 мм получают слой толщиной до 6,5 мм.

В практике наплавки применяют способ, сочетающий в себе плазменную наплавку с дуговой наплавкой плавящимся электродом в среде инертного газа. При этом электрод плазменной горелки и обычный металлический электрод соединяют с противоположной полярностью, и при силе тока выше 300 А столбчатая дуга превращается во вращающуюся, что обеспечивает наплавку валика шириной 40 мм при глубине проплавления основного металла менее 1 мм.

Рисунок 13.1.7.2  – Схема плазменной наплавки:

1 — источник питания постоянного тока; 2 — плазменная горелка; 3 — электродвигатель для подачи проволоки; 4 — наплавочная проволока; 5 — источник переменного тока для подогрева проволоки.

13.2 Практика наплавки

13.2.1 Подготовка к наплавке

Прокалка наплавочных материалов. Возникновение холодных трещин в наплавленном металле и зоне термического влияния связано обычно с тремя причинами: 1) с высокой твердостью наплавленного металла; 2) с жестким закрепленным состоянием наплавленного участка поверхности детали, исключающего релаксацию напряжений в металле за счет пластической деформации; 3) с водородной хрупкостью, возникающей под действием диффузионного водорода. Наибольшее число проведенных исследований посвящено изучению влияния диффузионно-подвижного (диффузионного) водорода, основным источником которого является влага в составе наплавочных материалов.

На рисунке 13.2.1.1 показано соотношение между содержанием влаги в покрытии электродов для ручной наплавки и флюсе для автоматической наплавки и содержанием диффузионного водорода в наплавленном металле. Повышение влажности наплавочных материалов всегда сопровождается увеличением содержания диффузионного водорода в наплавленном металле.

Влажность наплавочных материалов частично включает остаточную кристаллизационную воду, однако основная ее часть приходится на водяные пары, поглощаемые из окружающего воздуха.

Рисунок 13.2.1.1 – Зависимость содержания диффузионного водорода Н в наплавленном металле от содержания влаги Н2О в электродах с покрытием основного типа:

а — быстрое охлаждение металла (через 5 с после кристаллизации) в глицерине при 45°С; х — электрод D5016 с покрытием основного типа (26°С, относительная влажность 73%); О — электрод L80 с покрытием основного типа (20°С, относительная влажность 60%); б — хромоникелемолибденовый электрод Е10016 Ф 4 мм, быстрое охлаждение металла (через 10 с после кристаллизации) в глицерине при 104°С; 1, 2, 3 — варианты электродного покрытия.

На рисунке 13.2.1.2 показана зависимость содержания поглощенной влаги в электродах с покрытием основного типа от продолжительности выдержки этих электродов в среде воздуха. При некотором состоянии атмосферного воздуха электроды поглощают достаточно большое количество влаги в течение нескольких часов выдержки. Следовательно, перед наплавкой электроды, флюсы и другие шлакообразующие материалы необходимо прокалить в течение 1 ч при температуре, приведенной в таблице 13.2.1.1. Если после прокалки их длительное время не применяют, то непосредственно перед наплавкой эти материалы необходимо подвергать повторной прокалке.

Рисунок 13.2.1.2 – Зависимость содержания поглощенной влаги Н2О в электродах с покрытием основного типа от продолжительности (t) выдержки их на воздухе с разной относительной влажностью:

----- – электроды для наплавки высокопрочной стали Ф 5 мм (23—26°С);

____ – электроды для наплавки высокопрочной стали, Ф 4 мм (20°С).

Таблица 13.2.1.1 – Температура прокалки наплавочных материалов

Наплавочные материалы

Температура сушки, °С

Электроды с покрытиями:

высокорутиловым

80—120

карбонатно-рутиловым

200—250

основного типа

300—350

графитосодержащим

150—200

Порошковая  проволока с флюсовой сердцевиной

250—350

Керамический флюс

250—300

Плавленый флюс

250—400

Обработка поверхности перед наплавкой. Для получения качественного наплавленного слоя поверхность детали перед наплавкой рекомендуется подвергать зачистке с целью полного удаления различных загрязнений (влаги, масла, пыли, ржавчины), а также возможных дефектов в виде трещин, следов износа, упрочненных слоев и др.

Для зачистки поверхности основного металла используют разнообразные способы обезжиривания, из которых наиболее надежна промывка ацетоном. Для удаления оксидной пленки и мелких трещин используют дисковые и ленточные инструменты из абразивных материалов или пескоструйную обработку. Глубокие поверхностные трещины удаляют различными способами обработки резанием.

Обеспечение хорошего состояния поверхности основного металла особенно важно при наплавке стеллита. Перед наплавкой детали можно подвергать нормализации или отжигу для получения стабильной структуры основного металла. Для качественного формирования наплавленного слоя рекомендуется выполнять разделку поверхности детали с обеспечением необходимой чистоты.

Предварительный нагрев. Для предотвращения растрескивания наплавленного слоя, особенно при наплавке твердыми материалами, необходимо правильно выбрать температуру предварительного подогрева детали, оказывающего влияние на твердость наплавленного металла. Недостаточная температура предварительного подогрева создает, опасность возникновения трещин, а чрезмерный нагрев вызывает снижение скорости охлаждения и увеличение глубины проплавления основного металла, что не обеспечивает требуемой твердости наплавленного металла.

Предварительный подогрев осуществляют обычно газовыми горелками, ТВЧ или электрическими нагревателями, а для валков прокатных станов и других крупных изделий используют емкие нагревательные печи.

При нагреве горелками рекомендуется использовать пропан, при нагреве ацетилено-кислородным пламенем последнее должно быть нормальным (восстановительным).

Температуру предварительного подогрева следует выбирать с учетом состава и свойств основного металла. Сварочные приспособления. Наплавку рекомендуется осуществлять в нижнем положении, что позволяет широко использовать различные позиционеры (манипуляторы )и роликовые стенды.

13.2.2 Наплавка

Газовая наплавка стеллита предполагает выполнение следующих правил:

1) необходим предварительный подогрев детали до заданной температуры (см. таблице 13.2.2.1), а для крупных изделий — подогрев их с обратной стороны, чтобы во время наплавки поддерживать температуру основного металла 400—500°С;

2) наплавляемая поверхность должна находиться по возможности в точном горизонтальном положении;

3) наплавку необходимо выполнять науглероживающим пламенем при поддержании расстояния между ядром пламени и основным металлом ~3 мм в условиях запотевания поверхности основного металла; во избежание перегрева наплавлять следует более широким, но коротким пламенем, чем при газовой сварке;

4) подачу наплавочного металла и его плавление следует начинать после запотевания поверхности основного металла; расплавляемый конец присадочного прутка необходимо держать ближе к поверхности сварочной ванны, но без ввода внутрь ванны. Для обеспечения хорошего растекания стеллита по поверхности основного металла пруток рекомендуется держать в определенном положении без изменения угла наклона и поворачивая его в разные стороны. Наплавку осуществляют обычно при перемещении сопла горелки вперед, как показано на рисунке 13.2.2.1.

Рисунок 13.2.2.1 – Схема наплавки газовым пламенем с перемещением сопла горелки углом вперед:

1 — наплавочный пруток; 2 — направление наплавки; 3 — сопло горелки.

Дуговую наплавку покрытыми электродами осуществляют различными материалами, требующими разной скорости охлаждения наплавленного металла. В частности, при наплавке стеллита, мартенситных материалов и карбида вольфрама предпочтительно замедленное охлаждение, а при наплавке аустенитной коррозионно-стойкой стали, чистого никеля, фосфористой бронзы и

высокомарганцовистого аустенитного материала наплавленный металл рекомендуется охлаждать с высокой скоростью. В первом случае перед наплавкой проводят предварительный подогрев, тогда как во втором необходимость подогрева отпадает, а наплавку рекомендуется осуществлять узкими валиками при малой силе тока. В таблице 13.2.2.2 приведены значения силы тока и температуры предварительного подогрева деталей при износостойкой и коррозионно-стойкой наплавке промышленными электродами. Наплавку коррозионно-стойких материалов и некоторых твердых сплавов (стеллита, карбида вольфрама) осуществляют обычно при меньшей силе тока, чем наплавку мартенситных и перлитных материалов.

Таблица 13.2.2.2 – Сила тока (А) и температура предварительного подогрева деталей при дуговой наплавке покрытыми электродами

Наплавочные материалы

Диаметр электрода, мм

Температура предварительного подогрева, °С

3,2

4

5

6

Коррозионно-стойкая сталь:

– аустенитная

70–115

95–160

135–230

160–280

– ферритная

70–115

90–145

130–180

160–210

100–400

Никель и его сплавы:

– никель

75–120

90–160

180–200

190–230

– инконель

70–120

90–145

115–180

>=120

– монель-металл

75–120

100–150

140–190

190–230

>=100

Медь и ее сплавы:

– медь

70–100

110–160

140–230

170–270

280–600

– бронза

60–110

100–150

150–200

190–230

–медноникелевый сплав

90–120

130–160

160–200

220–260

>=150

Материалы   для   износостойкой наплавки:

– стеллит

85–110

120–170

150–210

200–280

300–500

– перлитная сталь

60–130

110–180

160–240

200–300

>=150

– мартенситная сталь

90–160

140–190

180–240

220–310

>=150

–марганцовистая   аустенитная сталь

70–140

95–180

130–240

220–300

–высокохромистые на основе железа

100–130

110–180

150–240

190–240

>=150

– карбид вольфрама

70–90

100-120

130–170

150–200

>=300

Дуговую наплавку в среде СО2 осуществляют с использованием наплавочной проволоки диаметром 1,2 мм при оптимальной силе тока в пределах 80—300 А, а проволоки диаметром 1,6 мм при силе тока 200—500 А. При неизменной силе тока увеличение вылета электродной проволоки требует, повышения скорости ее подачи (или производительности наплавки), уменьшая глубину проплавления основного металла, при этом эффективность газовой защиты снижается. При обычном расходе защитного газа (20 л/мин) нормальная длина вылета электрода составляет 20 мм.

Наплавку в среде защитного газа необходимо проводить в местах, защищенных от прямого воздействия ветра.

Наплавка под флюсом электродной проволокой отличается высокими скоростью и производительностью процесса, в частности при непрерывной наплавке прокатных валков и других тел вращения. На рисунке 13.2.2.2 схематически показан процесс непрерывной наплавки валка. При наплавке таких деталей необходимо смещать дугу (электродную проволоку) относительно зенита детали в направлении, противоположном ее вращению.   Размер такого смещения (опережения) оказывает значительное влияние на внешний вид наплавленного валика (рисунок 13.2.2.3). Оптимальный размер опережения устанавливают в зависимости от конкретного диаметра детали.

Увеличение вылета электрода приводит к повышению производительности наплавки и снижению глубины проплавления основного металла. Однако, учитывая, что стабильность горения дуги и переход легирующих элементов в наплавленный металл в результате выгорания и окисления их шлаком снижаются, не рекомендуется наплавка при чрезмерно большом вылете электрода.

Рисунок 13.2.2.2 – Схема наплавки валка:

1 – направление вращения; 2 – вертикальная ось сечения валка; 3 — сварочная дуга; 4 — смещение (опережение) дуги относительно зенита детали.

Рисунок 13.2.2.3 – Влияние опережения на внешний вид наплавленного валика:

а — малое; б — нормальное; в — большое.

Наплавка под флюсом ленточным электродом — высокопроизводительный способ, широко используемый для нанесения антикоррозионных покрытий на внутренние поверхности крупногабаритных сосудов высокого давления, применяемых в нефтеперерабатывающей промышленности и атомной энергетике.

Слой металла, наплавленный с помощью ленточного электрода, должен удовлетворять следующим требованиям: 1) ровная и гладкая поверхность валиков при равномерной толщине наплавленного слоя; 2) хорошая укладка наплавленных валиков без подрезов и наплывов на концевых участках; 3) отсутствие дефектов в наплавленном металле при глубине проплавления основного металла не менее 0,5

мм и малой степени разбавления наплавленного металла основным металлом, доля которого для первого слоя не должна превышать 15%.

При наплавке происходит влияние силы тока и напряжения дуги на формирование валиков. В интересах повышения производительности процесса предпочтительна большая сила тока, однако при этом возрастает влияние основного металла на состав наплавленного слоя, а также увеличивается краевой угол смачивания. Повышение напряжения дуги вызывает снижение влияния основного металла на состав наплавленного металла. Вместе с тем при режиме наплавки с особо высоким напряжением дуги и током малой силы указанное влияние (степень проплавления), напротив, повышается.

Также при наплавке происходит влияние угла наклона наплавляемой поверхности детали или образца на геометрическую форму валиков. Наклон поверхности в направлении наплавки или в поперечном направлении на угол более 3° приводит к неудовлетворительному формированию валика и увеличению степени проплавления основного металла. Таким образом, при наплавке ленточным электродом предельно допустимый угол, наклона наплавляемой поверхности детали составляет 3°. Оптимальный вылет электрода составляет 20—45 мм.

13.2.3 Последующая обработка изделий и контроль качества наплавки

Последующий нагрев. Износостойкой наплавке нередко подвергают детали из подкаливающихся средне- и высокоуглеродистых сталей. В таких случаях охлаждение на воздухе после наплавки может стать причиной растрескивания и отрыва наплавленного слоя. Для предотвращения этих нежелательных явлений необходимо принимать меры по снижению скорости охлаждения металла путем газопламенного нагрева наплавленного участка или загрузки всего изделия после выполнения наплавки в нагревательную печь.

При наплавке сосудов высокого давления или иных изделий из низколегированной стали, склонной к образованию трещин замедленного \

разрушения, в период после окончания наплавки до начала термообработки (отпуска) температуру наплавленного изделия необходимо поддерживать на уровне ~300°С (обезводороживание).

Обработка для снятия напряжений. Под влиянием термического цикла наплавки в изделиях могут возникать остаточные напряжения, вызывающие образование трещин как в основном, так и в наплавленном металле и создающие угрозу разрушения конструкций в целом. В таких случаях после наплавки необходима обработка, обеспечивающая релаксацию остаточных напряжений.

Наиболее распространенными видами такой обработки являются отпуск для снятия напряжений, механическая релаксация напряжений и проковка.

1. Отпуск для снятия напряжений в сварных элементах конструкций энергетического оборудования осуществляют согласно нормам, в которых определен режим термообработки для сосудов высокого давления (таблица 13.2.3.1).

2. Механическая релаксация напряжений состоит в том, что на конструктивный элемент, содержащий внутренние остаточные напряжения, действует постоянная нагрузка, после снятия которой происходит релаксация напряжений. Способ механической релаксации не пригоден для крупных конструктивных элементов и наплавленных изделий с недостаточной пластичностью.

3. Проковка — деформация поверхностного слоя наплавленного металла специальным молотком (проковка) с целью релаксации в нем напряжений, Этот способ используют для снятия внутренних напряжений и предотвращения образования трещин в наплавленном металле. В частности, проковку как способ снятия остаточных напряжений используют для высокомарганцовистой аустенитной стали.

 

Таблица 13.2.3.1 – Температура термообработки для снятия остаточных напряжений в элементах конструкций энергетических сооружений (продолжительность термообработки 1 ч на 25 мм толщины листа)

Материал конструкции

Температура обработки, °С

Углеродистая сталь

595

Низколегированная сталь с содержанием 0,75% Сr и суммарным содержанием остальных легирующих элементов до 2%

595

Низколегированная сталь с содержанием 0,75—2% Сr и суммарным содержанием остальных легирующих элементов до 2,75%

595

Легированная сталь с суммарным содержанием легирующих элементов до 10%

680

Ферритная коррозионно-стойкая сталь

735

Мартенситная коррозионно-стойкая сталь

760

Подвергающаяся закалке и отпуску сталь с временным сопротивлением σВ=6,68 МПа

595

 Механическая обработка. Наплавленные изделия во многих случаях подвергают последующей механической обработке под заданные чистовые размеры. Механическая обработка сопровождается освобождением остаточных напряжений в наплавленном металле, и, как следствие, деформацией изделия. Поэтому изделия, которые после наплавки требуют механической обработки, следует подвергать термообработке для снятия напряжений.

Изделия с наплавками из твердых сплавов, механическая обработка которых технологически затруднена, подвергают смягчающей термообработке, а после механической обработки их наплавленный металл зачастую вновь подвергают термообработке для придания заданной твердости.

Шлифование и резание оказывают определенное механическое и тепловое воздействие на обрабатываемую поверхность, создает опасность возникновения трещин в твердом, хрупком металле. Поэтому механическую обработку наплавленного слоя стеллита осуществляют с помощью режущих твердосплавных пластин (из кар бида вольфрама) в условиях малой глубины резания при небольшой подаче. Для шлифования, также сопровождающегося быстрым локальным разогревом и охлаждением обрабатываемого металла, необходимо выбирать оптимальный режим, исключающий чрезмерный его разогрев.

Контроль качества наплавки. Применяют следующие методы контроля:

1) внешний осмотр для контроля формы наплавленных валиков, выявления подрезов и наплывов, поверхностных трещин и проверки размеров с использованием лупы с небольшим увеличением и измерительных инструментов. Этот метод контроля, отличающийся простотой осуществления, не требует больших материальных затрат;

  2) капиллярная дефектоскопия с использованием проникающих жидкостей. Поверхность изделия покрывают специальной жидкостью (пенетрантом), проникание которой в выходящие на поверхность трещины и раковины позволяет выявить эти дефекты.

Проникающие жидкости бывают люминесцентными и цветными (например, красная краска). Для контроля качества наплавки широко используют цветной метод контроля, позволяющий с высокой чувствительностью выявить дефекты по всей поверхности наплавленного металла;

3) ультразвуковая дефектоскопия, состоящая в том, что в изделие с помощью зонда направляют ультразвуковой импульс (звуковые волны высокой частоты — 0,5—15 МГц) и по характеру отраженной волны судят о наличии дефектов, их величине и местах расположения;

4) дефектоскопия рентгенографическим методом, основанным на применении рентгеновского и гамма-излучения; в настоящее время наиболее распространенный метод неразрушающего контроля. На метод контроля металлов с использованием проникающего излучения утвержден промышленный стандарт;

5) измерение твердости разными способами: по Виккерсу, Роквеллу, Бринеллю и Шору. Все способы измерения, кроме способа по Шору, заключаются в статическом вдавливании наконечника алмазной пирамидки, конуса или стального шарика, оставляющих отпечаток при их вдавливании в поверхность изделия.

Измерение твердости по Шору заключается в сбрасывании стержня с алмазным наконечником или стального шарика на изделие с определенной высоты и измерении высоты отскакивания. Некоторые приборы для измерения твердости по Шору снабжены индикатором с цифровой шкалой, тогда как другие приборы этого типа не имеют такой шкалы, а твердость отсчитывают путем визуальной оценки высоты отскакивания стального шарика. Преимущество способа измерения твердости по Шору связано с простотой обращения, однако надежность результатов невысокая;

6) определение содержания феррита, необходимого при наплавке аустенитной коррозионно-стойкой стали для предотвращения горячих трещин. Контроль качества изделий после наплавки зачастую включает определение содержания феррита, количество которого для такого наплавленного металла должно составлять несколько процентов. От этого содержания зависят также однородность и пластичность наплавленного металла в состоянии после термообработки.

Содержание феррита в лабораторных условиях определяют двумя способами: 1) подсчетом занимаемой им площади на микроснимках структуры; 2) расчетом по химическому составу с использованием структурных диаграмм Шеффлера и Делонга. На практике при контроле качества наплавленных изделий используют исключительно магнитный способ измерения как метод неразрушающего контроля.

В практике металловедения применяют разнообразные способы определения содержания феррита, основанные на использовании магнитных свойств, таких как силы магнитного притяжения (контактные магнитные приборы — ферритометры), магнитной индукции (ферритоскопы, приборы для измерения

магнитной проницаемости). Находят применение также ферритные индикаторы, действие которых основано на сопоставлении магнитных сил.

13.2.4 Дефекты наплавки и методы их предотвращения

Трещины. При наплавке на основной металл с неудовлетворительной свариваемостью или при высокой твердости наплавленного металла зачастую образуются сварочные трещины, что может быть связано с чрезмерно большими термическими напряжениями, возникающими, в частности, при сплошной наплавке по большой поверхности.

Для предотвращения образования трещин обычно применяют следующие меры: 1) предварительный и сопутствующий подогрев во время наплавки для поддержания заданной температуры нагрева основного металла; 2) нагрев изделий непосредственно после наплавки и замедленное охлаждение наплавленного металла; 3) последующую термообработку для снятия напряжений; 4) наплавку пластичного подслоя на поверхность основного металла, обладающего неудовлетворительной свариваемостью; 5) уменьшение числа слоев при многослойной износостойкой наплавке; 6) выбор для износостойкой наплавки способов, вызывающих меньшие термические напряжения в изделиях; при наплавке участков поверхности с потенциальной концентрацией напряжений следует применять, например, наплавку в два приема; 7) правильный выбор наплавочного материала для первого слоя коррозионно-стойкой наплавки с учетом характера влияния основного металла на состав наплавленного слоя; 8) выполнение наплавки только после удаления с поверхности основного металла поверхностного слоя, содержащего дефекты или имеющего повышенную твердость.

При наплавке боросодержащего мартенситного материала, осуществляемой с целью повышения износостойкости изделия, наличие небольших трещин в наплавленном металле иногда допустимо.

Поры и раковины. Для предотвращения образования пор и раковин необходимо: 1) зачищать поверхности основного металла от ржавчины, масла и других загрязнений; 2) обеспечивать хранение флюса и наплавочных материалов в условиях, исключающих поглощение влаги, и их прокалку перед использованием для наплавки; 3) воздерживаться от подачи наплавочного материала к очагу наплавки до момента запотевания поверхности основного металла при газовой наплавке и от резкого удаления пламени при окончании наплавки, применять горючие смеси, обеспечивающие получение науглероживающего пламени; 4) воздерживаться от применения при дуговой наплавке большой силы тока и излишних поперечных колебаний электрода, поддерживать оптимальную длину дуги; 5) предотвращать проведение наплавки в условиях неудовлетворительной защиты зоны дуги (обеспечение необходимой защиты сварочной ванны флюсом-шлаком или защитным газом).

Подрезы. Для предотвращения подрезов, особенно характерных для наплавки ленточными электродами, необходимо:

1) исключать наклон наплавляемой поверхности более чем на 3° к горизонту;

2) воздерживаться от чрезмерного повышения скорости наплавки;

3) обеспечивать надлежащее положение дуги, исключающее магнитное дутье;

4) выбирать оптимальный способ наложения валиков с необходимым их перекрытием.

Прочие дефекты. Кроме перечисленных, возможно возникновение других дефектов, в том числе застревание шлака в наплавленном металле, неудовлетворительное сплавление наплавленного слоя с подложкой, деформация изделия и др.

Связанные с застреванием шлака и плохим сплавлением дефекты возникают при недостаточной силе тока и низком напряжении при дуговой наплавке или при неправильном манипулировании — подаче присадочного материала. Для

предотвращения таких дефектов необходим правильный выбор способа и режима наплавки.

Одна из серьезнейших проблем наплавки — деформация изделий, для предотвращения которой применяют равномерный предварительный подогрев изделия, различные приемы наплавки, исключающие неравномерную деформацию изделия, сварочные приспособления, зажимные устройства и др. Предварительная оценка возможной деформации составляет важнейшую предпосылку правильного выбора мер предотвращения ее при наплавке.

13.3 Применение наплавки

В настоящей главе приведены некоторые практические рекомендации, относящиеся к применению наплавки для восстановления и повышения износостойкости деталей машин разнообразного назначения.

Строительные машины. Наплавку применяют с целью повышения износостойкости различных деталей строительных машин, в частности при ремонте бульдозеров и одноковшовых экскаваторов для восстановления изношенных деталей.

Рабочие органы и другие детали этих машин работают в условиях интенсивного износа при контакте с грунтом или скальными породами. К числу деталей, подвергаемых восстановлению наплавкой, относятся режущие кромки бульдозерных отвалов, зубья ковшей экскаватора и детали ходовой части (катки, траки, ленивцы, звездочки, башмаки и др.).

Интенсивность изнашивания деталей зависит от условий работы строительных машин. На рисунке 13.3.1 показана зависимость относительного износа деталей из углеродистой стали (износ определен по отношению к износу низкоуглеродистой стали с твердостью HV 120) от твердости стали. При работе в контакте с песком повышение твердости материала сопровождается линейным снижением относительного износа. Вместе с тем при работе в условиях умеренного и сильного изнашивания (гравий, щебень) кривая твердость — износ имеет ломаный характер: повышение твердости до HV 400— 500 сопровождается

заметным снижением износа, но при дальнейшем ее повышении относительный износ почти не изменяется. Округляя значения, соответствующие перелому кривой, относительный износ можно приближенно выразить в следующем виде:

Условия незначительного изнашивания:                       γ=1,15е-1,15х;         (13.3.1)

Условия изнашивания средней интенсивности:           γ=1,40е-2,8х;         (13.3.2)
Условия интенсивного изнашивания:                            γ=1,65
е-4,1х;         (13.3.3)

x=HV/1000.

Рисунок 13.3.1 – Зависимость относительного износа у образцов из углеродистой стали от ее твердости:

__________  – средние   экспериментальные данные, --------- – результаты расчета по уравнениям (13.3.1), (13.3.2) и 13.3.3); 1 — низкоуглеродистая сталь (HV120); 2 — условия незначительного изнашивания (песок); 3 — условия изнашивания средней интенсивности (пизолит); 4 — условия интенсивного изнашивания (щебень).

Эти уравнения зависимости величины относительного износа от твердости материала образцов хорошо согласуются с экспериментальной зависимостью для реальных деталей машин. На рисунке 13.3.2 приведены данные по относительной износостойкости ножей режущих органов строительных машин, работающих в условиях изнашивания различной интенсивности. При работе деталей в сложных

условиях основным фактором, определяющим их износостойкость, является правильный выбор износостойкого материала.

Рисунок 13.3.2 –  Относительный износ у ножей  строительных  машин,  по данным   К. Дайте;   у — упрочнение:

О — одноковшовый экскаватор, условия незначительного изнашивания; Δ — одноковшовый экскаватор; условия интенсивного изнашивания;  — бульдозер, условия незначительного изнашивания;  — бульдозер, условия интенсивного изнашивания; X — скрепер.

Катки, траки, ленивцы и другие детали гусеничной ходовой части подвергают обычно автоматической наплавке под флюсом или в среде углекислого газа, обеспечивающей высокопроизводительное нанесение ровного слоя износостойкого сплава на рабочие поверхности деталей (таблица 13.3.1). Зубья и ведущие звездочки подвергают ручной или полуавтоматической наплавке.

Таблица 13.3.1 – Режимы автоматической наплавки под флюсом износостойких покрытий.

Детали

IД, В

UД, В

Температура, °С

Средняя

толщина наплавки, мм

Число слоев

подогрева

металла наплавки

Катки Ленивцы Траки

325—350 325—350 350—375

28

28

30

250

250

200

200—250 200—250 150—200

6

7

4

3

3

2

Землечерпальные суда. В зависимости от назначения машины этого класса подразделяют на землесосные снаряды, драговые землесосы, храповые дноуглубительные снаряды, многоковшовые землечерпалки, одночерпаковые драги и др. Наиболее широкое применение имеют землесосные снаряды, служащие для выемки с морского дна песка и породы с помощью ротационной врубной головки и выбрасывания грунта с помощью насоса на большое расстояние от места его выемки.

Наплавке подвергают следующие основные детали землесосных снарядов: корпуса насосов, рабочие колеса, ножи врубных головок, изготовляемых, как видно из таблицы 13.3.2, из сталей различных типов.

Врубная головка (рисунок 13.3.3) содержит каркас с закрепленными на нем зубьями, которые при работе землесосного снаряда врубаются в породу. Для выемки глины и другого мягкого и вязкого грунта используют врубные головки лопастного типа, подвергающиеся абразивному износу. Для наплавки таких врубных головок используют обычные наплавочные материалы, предназначенные для повышения стойкости к абразивному изнашиванию.

 Рисунок 13.3.3 – Режущий орган врубной головки

Для выемки мягких грунтов используют рабочие органы со вставными фиксируемыми пластинами, а для выемки скального грунта — рабочие органы, наплавленные материалами особо высокой твердости, к числу которых относятся мартенситные наплавочные материалы и карбид вольфрама (рисунок 13.3.4). Для предотвращения охрупчивания и отрыва от подложки при наплавке этими материалами применяют способы сетчатого и полосчатого наложения валиков (рисунок 13.3.5).

Рисунок 13.3.4 – Диаграмма сравнительной износостойкости режущих органов землесосных снарядов, наплавленных различными материалами (на диаграмме показан износ w на 10 тыс. м3 вынутого твердого песчаного грунта):

А — без наплавки; Б — наплавка сорбитными материалами; В — наплавка мартенситными материалами (HV 650); Г — полосчатая наплавка као-бидом вольфрама на мартенситный наплавленный слой (HV 650).

 Рисунок 13.3.5 – Способы наплавки валиков на режущие органы землесосных снарядов:

1 — сетчатая наплавка карбидом вольфрама; 2 — мартенситный  наплавочный материал DF3C; 3 — расстояние между валиками 300 мм; 4 — темные участки — валики карбида вольфрама, светлые участки — наплавка
мартенситным материалом DF3C; 5 — параллельные валики, наплавленные карбидом вольфрама; 6 — основной металл — литая низкомарганцовистая сталь.

Корпус насоса (рисунок 13.3.6) представляет собой стальную емкость, внутри которой монтируют рабочее колесо (крыльчатку). Во время работы насоса при скоростном вращении рабочего колеса через его корпус проходит морская вода со взвешенным в ней грунтом, что вызывает абразивный износ в сочетании с эрозионным износом, обусловленным высокой скоростью движения морской воды и грунта через корпус насоса.

Рисунок 13.3.6 – Корпус насоса

На участках максимального износа наносят подслой электродами с покрытием основного типа с использованием подкладок — пластин из низкоуглеродистой стали. Затем выполняют износостойкую наплавку с использованием таких материалов, как боросодержащая мартенситная сталь, высокохромистая сталь и карбид вольфрама.

При восстановлении изношенных крупногабаритных корпусов насосов землесосных снарядов, для которых расходуют сотни килограммов наплавочного материала, существует опасность деформации изделия под влиянием термического цикла наплавки, для предотвращения которой следует избегать концентрации тепла, например, путем разделения наплавляемой поверхности на отдельные небольшие участки и выбора оптимальной схемы (порядка) их наплавки.

При изготовлении новых корпусов насосов для увеличения срока службы следует применять износостойкую наплавку, особенно на участке входного патрубка, работающего в условиях наиболее интенсивного износа. Высоких  результатов достигают при наплавке этих участков карбидом вольфрама или высокохромистыми железными сплавами.

Металлургическое оборудование. Наплавке подвергают прокатные валки, конусы засыпных аппаратов доменных печей, направляющие и другие элементы металлургического оборудования. Способы наплавки валков прокатных станов различного назначения включают большое разнообразие применяемых для них наплавочных материалов.

При восстановлении изношенных валков наплавкой важнейшее значение имеет содержание углерода в основном металле. При содержании углерода в пределах 0,3—0,8% наплавка протекает сравнительно успешно, при содержании 0,8—1,5% С перед износостойкой наплавкой необходимо наплавлять мягкий подслой или проводить предварительную термообработку валков. При содержании более 1,5% С наплавка становится невозможной, хотя в последнее время такие валки пытаются восстанавливать способом электрошлаковой

наплавки с использованием явления сверхпластичности металла в процессе протекания мартенситных превращений.

При эксплуатации валки подвергаются изнашиванию трением, усугубляемому термическим растрескиванием и влиянием водяного пара, что приводит к возникновению неоднородного износа. При таком изнашивании не исключено образование поверхностного слоя повышенной твердости, который перед наплавкой следует удалить до обнажения основного металла со стабильной структурой.  Для предотвращения образования трещин и других дефектов в наплавленном металле, исключения большого разброса твердости по восстанавливаемой поверхности валка необходимо применение предварительного и сопутствующего подогрева и последующей термообработки.

Типичным примером высокопроизводительной наплавки ленточным электродом является ее применение для износостойкой наплавки слоев большой толщины при ремонте прокатных валков.

Железнодорожный подвижной состав. Восстановительной наплавке подвергают разнообразные по форме и размерам детали железнодорожного подвижного состава, что затрудняет механизацию наплавочных работ. Кроме того, неодинаковый износ поверхности детали позволяет осуществлять лишь ручные или полуавтоматические способы наплавки.

Для наплавки деталей железнодорожного подвижного состава, изнашивающихся в результате трения металлических поверхностей, используют наплавочный материал твердостью HV 250—350. При попытке заменить ручную наплавку покрытыми электродами более производительными способами обычно обращаются к сварке в среде углекислого газа.

Процесс наплавки включает следующие операции: зачистка наплавляемой поверхности наждачным кругом; установка наплавляемой поверхности детали в горизонтальное положение (с помощью специального сварочного приспособления; измерение величины износа детали и сопоставление размеров с требуемыми; предварительный подогрев (например, до 150°С); наплавка с учетом износа с периодическим измерением толщины наплавленного слоя; окончание

наплавки в момент, когда толщина слоя обеспечивает получение требуемого размера с учетом припуска на последующую механическую обработку; проверка правильности выполнения наплавки; последующая термообработка для снятия напряжений при температуре ~650°С (для некоторых деталей: рычагов, подвесок, кронштейнов и т. п. термообработку после наплавки не проводят); механическая обработка детали под окончательные размеры; контроль качества. При наплавке следует иметь в виду, что использование чрезмерной силы тока может стать причиной возникновения сварочных дефектов.

Сосуды высокого давления. Сосуды высокого давления изготовляют из плакированной стали, получаемой прокаткой или сваркой взрывом, либо из обычного толстого листа с последующей наплавкой. В последнее время в связи с увеличением габаритов сосудов высокого давления, предназначенных для атомной энергетики и химической промышленности (установки для десульфурации мазута и т. п.), расширилось применение стального листа особо большой толщина, из которого сосуды могут быть изготовлены только с помощью наплавки.

Для корпусов сосудов высокого давления атомных реакторов и установок для десульфурации мазута применяют разнообразные стали, в том числе марганцевомолибденоникелевую, хромомолибденоникелевую и хромомолибденовую.

В связи со сложностью конструкции таких сосудов секции корпуса и днище подвергают наплавке по отдельности до сборки. Для электростанции мощностью 500 МВт необходимы сосуды высокого давления высотой 21 м при внутреннем диаметре 4,7 м. Сосуды таких размеров изготовляют из стального листа толщиной 120 мм.

После наплавки сосуды подвергают длительной термообработке. Учитывая жесткие условия их работы, высокие требования по эксплуатационной надежности таких ответственных изделий, выбор наплавочных материалов для данного назначения и процесс наплавки осуществляют особенно тщательно.

Прочие изделия. Для наплавки клапанов используют стеллит. С целью снижения влияния основного металла на состав наплавленного слоя при выполнении разделки поверхности детали под наплавку необходимо предусматривать скругление острых внутренних и наружных ее углов (рисунок 13.3.7). Для предотвращения образования трещин в наплавленном слое предварительный подогрев клапанов проводят в две ступени, включая первичный нагрев, выдержку при этой температуре, подъем температуры подогрева до заданной и поддержание этой температуры до окончания наплавки.

Рисунок 13.3.7 – Схемы выполнения разделки  поверхности   клапанов   перед наплавкой.

Для предотвращения растрескивания металла после наплавки осуществляют последующую термообработку деталей.

Прессование металлов, широко используемое в автомобильной и других отраслях промышленности, требует применения разнообразных штампов (рисунок 13.3.8). Перед их наплавкой выполняют разделку поверхности по одной из форм, показанных на рисунке 13.3.9. Разделка по форме а отличается простотой выполнения, а по форме в обеспечивает гарантированный уровень свойств наплавленного металла.

Рисунок 13.3.8 – Конструкция штампов различного назначения:

а —вырубной штамп; б — вырубной штамп с направляющей и фиксирующей плитой; в, г- обрубной штамп; д — подрубной штамп; е — кромкоотрубной штамп; / — пуансон; 2 — заготовка; 3 — матрица.

Для реставрации штампов обычно применяют дуговую наплавку покрытыми электродами из высокохромистой аустенитной проволоки. Наплавку осуществляют после предварительного подогрева штампа до температуры 300—400°С.

Рисунок 13.3.9 – Схема разделки поверхности штампа перед наплавкой

Высокие требования к точности изготовления штампов требуют принятия мер для предотвращения деформации деталей при наплавке. Одна из таких мер связана с определенной последовательностью проведения  наплавки отдельными  небольшими участками в шахматном порядке, с симметричным расположением и т. п. Наплавку следует проводить на режиме, обеспечивающем минимальное проплавление основного металла.

14  Изучение вопросов охраны труда, защиты окружающей среды и экологии машиностроения

Охрана труда – это система законодательных актов, социально – экономических, организационных, технических, лечебно – профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность труда, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда – свести к минимуму возможности поражения или заболевания работающего  при максимальной производительности труда.

Реальные производственные условия характеризуются наличием опасных и вредных производственных факторов. Опасные производственные факторы – такие, которые при определённых условиях приводят или внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор – при определённых условиях приводящий к профессиональному заболеванию.

Несчастные случаи различают на: бытовые; связанные с работой; связанные не только с работой, но и производством.

Комиссия по расследованию несчастных случаев обязана в течении 24 часов расследовать обстоятельства и причины, при которых произошёл несчастный случай. При выявлении несчастного случая заполняется акт. Также в цехах проводятся инструктажи по технике безопасности.

Выбросы постоянно растущего промышленного производства вызывают загрязнения окружающей среды – воздуха, воды, почвы. Перед человечеством возникают глобальные проблемы охраны окружающей среды. Решение их позволит эффективно  регулировать взаимоотношения м/у производственной технической деятельностью человека и окружающей его природной средой.

Рассмотрим взаимодействие промышленного объекта и окружающей среды на примере машиностроительного производства. Для этого производства характерны большие объёмы энергоёмких работ: сварочных, гальванических, термообработок. Все предприятия этой отрасли используют экологические ресурсы. Степени воздействия разных процессов существенно отличаются. Так

при получении 100 тыс. тонн литья за год из литейного цеха с пылеуловителем эффективностью до 80% в атмосферу выбрасывается около 1000 тонн твёрдых веществ. Сточные воды прокатного производства содержат до 2000 мг/л окалины и нефтепродуктов, 200 мг/л сульфатов. На 1 тонну протравленных стальных заготовок расходуется от 0,5 до 50  воды. Предприятия дают большое количество твёрдых отходов, среди которых металлы, шлак, окалина, зола, флюсы и т.д.

15  Изучение работы служб отдела технического контроля и качества продукции

Контроль качества в процессе производства проводиться для обеспечения выпуска изделий, соответствующих требованиям, конструкторской документации, предупреждение внутризаводского брака, получение информации о состоянии производственного процесса и определение необходимости его регулирования.

Высокое  качество  продукции  может быть  достигнуто  при  наличии  совершенного  технологического  процесса, что предусматривает  обеспечение  требований  нормативно-технической  документации.

Рисунок 15.1 – Структура   отдела ОТК

При  контроле  детали или  сборочной  единицы устанавливается  следующий  порядок  приемки:

  1.  проверка  наличия  документации  и отметки о  приемке предыдущей операции;
    1.  наличие  извещений  на внесенные  в конструкторскую  и  технологическую  документацию  изменения;
      1.  наличие  маркировки;
        1.  внешний  осмотр  для  выявления  видимых дефектов;
          1.  проверка  шероховатости поверхности  детали;
            1.  проверка  размеров  грубой  точности;
            2.  проверка размеров  высокой  точности;
            3.  выявление отклонений  допусков  формы  и  расположения  поверхностей;
            4.  наличие  заключений по  результатам  испытаний, установленных  техническими  требованиями;
            5.  определение  годности  детали  или сборочной  единицы, и  оформление  документов.

Унификации и стандартизация

Различают  задачи унификации и  задачи стандартизации. При стандартизации  должны  удовлетворяться  требования  всех  отраслей  в  данном  виде  изделия  с  учетом  технического  прогресса.  При  унификации  номенклатура  изделий  ограничивается  областью  наибольшей  их  приемлемостью, т.е. в  зависимости  от масштаба  и назначения унификации  она  может  предшествовать  стандартизации. Необходимыми  условиями  комплексной  унификации  является  систематизация  и  анализ  данных  применяемости  типоразмера  конструктивных  элементов. В результате  последовательно проводимой  унификации  изделия  и стандартизации  в машиностроении  удается  значительно  сократить существующее  многообразие  процессов  и  изделий, улучшить технологические  показатели.

Метрологическая  служба

Метрологическое  обеспечение  подготовки  производства (МОПП) является одной  из  функций  технологической  подготовки  производства  и  предусматривает  метрологическое  обеспечение  на  всех  стадиях  создания  изделия, а также  обеспечивает  организационные  мероприятия,  направленные на:

  1.  повышение  качества  продукции;
  2.  снижение  затрат  и сокращение  сроков  подготовки  производства;
  3.  внедрение  в  производство  прогрессивных  методов  и  средств  измерения.

Основное  содержание  работ  МОПП:

  1.  устранение  оптимальных  номенклатур  изменяемых  параметров  и  норм  точности  измерений;
  2.  обеспечение  производства  стандартизации  специальными  средствами и  методами  измерений;
  3.  организация и  проведение  метрологической  экспертизы  технической  документации.

16   Экономика и планирование

Деталь в условиях рыночных отношений является товаром. Товар – продукт труда, произведённый для продажи. Товар обладает свойствами:

- потребительская стоимость -  это свойство товара удовлетворять потребности человека. Потребительская стоимость товара отличается от потребительной стоимости продукта, тем что потребительская стоимость товара поступает в употребление исключительно посредством обмена и предназначена для удовлетворения потребностей не самого производителя, а других людей. Потребительская стоимость товара, как правило, является продуктом труда.

- стоимость товара – овеществлённый в товаре труд. Меновая стоимость – это способность товара обмениваться в определённом количестве. Как потребительская стоимость товары, отличаются друг от друга и поэтому они не соизмеримы; как стоимости товары однородны, а поэтому соизмеримы. Величина стоимости товара определяется общественно необходимым трудом, затраченным на производство данного товара. Величина общественного необходимого труда измеряется общественно необходимым рабочим временем(отношение суммарного индивидуального времени, к суммарному объёма произведённого продукта).

При расчёте стоимости конкретной детали учитывают такие факторы, как стоимость исходных материалов, стоимость работы оборудования и режущих инструментов, энергетические затраты, стоимость рабочей силы, величина начислений в фонд завода.

При правильном учёте всех этих факторов, можно сформулировать стоимость товара таким образом, чтобы завод не нёс убытков и имел средства для расширения возможностей.

Цена товара, как денежное выражение стоимости, формируется в условиях свободных рыночных отношений и отражает имеющиеся в обществе на данный момент времени соотношение м/у спросом на данный товар и его предложением.


                                              

Заключение

Целью конструкторско-технологической практики было закрепление и углубление полученных в процессе обучения знаниям по прогрессивной технологии, пополнение их новыми сведениями, применение нового оборудования, систем автоматизации и механизации тех. процессов; накопление практического опыта самостоятельной инженерной деятельности по технологии механообработки деталей, конструированию тех.оснастки. сборки изделий машиностроения.

Результатом прохождения конструкторско-технологической практики является: приобретение и закрепление навыков решения конструкторских, технологических, технико-экономических и организационных задач в условиях реального производства, подробное ознакомление со всеми видами технологической и конструкторской документации, порядком её разработки, оформление производственного использования, изучение вопросов стандартизации, охраны труда, организации производства, автоматизации производственных процессов, изучение роли инженера – технолога на производстве.

                        

Перечень  ссылок

  1.  Технология  машиностроения. Маталин А.А. –Л.:Машиностроение,1985,-496с.
  2.  Курсовое  проектирование  по технологии  машиностроения. Горбацевич А.Ф. Мн.:Высшая  школа,1983-256с.
  3.  Тайц Б.А., Марков Н.Н. «Точность  и  контроль  зубчатых  передач.» Изд.2-е, перераб. и доп. –Л.: Машиностроение.,1978 г.
  4.  Тайц Б.А. Производство  зубчатых  колес. –Л.: Машиностроение.,1990 г.
  5.  Справочник  технолога-машиностроителя .Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова, Машиностроение, 1985,-496с.
  6.  Рабочая  программа  и методические  указания  по конструкторско-технологической  практике  студентов 4 курса специальности 7.090202./Сост. А.Г.Косенко, Ю.Б.Борисенко, В.И. Тулапов и др.-Краматорск: ДГМА, 2006.-24с.
  7.  Технология машиностроения: В 2 кн.- Кн.1. Основы технологии машино-строения /Подред. С.Л, Мурашкина -Мч:Высщ. шх.,2003. -278с.
  8.  Технология машиностроения: В 2 кн.- Кн.2. Производство детали машин/Под ред. С.Л. Мурашкина- - М: Высш. шк., 2003. - 295с.
  9.  Технология машиностроения,- T.I. Основы технологии машиностроения /Под ред. A.M. Дальского - М. :Изд - во МГТУ им. Баумана, 2001, - 594с.
  10.  Новиков МП Основы технологии сберки машин и механизмов. - М: Машиностроение, 1980.-592с.

                            

                              Приложение  А




1. геологической модели ~ литологическое моделирование результатом которого является создание куба литологи
2. Война века
3. Комплексные числа и многочлены 1
4. Логистика для студентов групп ТЭТ091 ЭОП091 и ЭПП091 Этапы развития логистики
5. вариант дешевле не бывает
6. тема увлекала меня тем что позволила мне подробнее познакомиться с историей государств существовавших еще
7. тематики економіки та механіки Кафедра світового господарства і міжнародних економічних відносин.html
8. 06w X 2867h cm Floss Used for Full Stitches- Symbol
9. правовой механизм охраны окружающей природной среды
10. Экономические институты и их роль в современной рыночной экономике
11. 27 кг 1836me где me масса электрона
12. Чинники процесу антропогенезу на території України
13.  His mother Jne Frncesc Elgee ws celebrted writer who went by the pennme of ~Spernz~
14. Схарактеризуйте особливості прояву на материку факторівформування клімату- арадіаційних- сонячної раді
15. Контрольная работа состоит из последовательного освещения двух вопросов из области менеджмента
16. Память ПК
17. тема национальных счетов
18. головная боль практически каждой женщины ~ какая Правильно волосы
19. Имя числительное ИЧ как часть речи
20. і..............................