8.2 Технологические задачи

Технический прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их производства. От принятой технологии производства зависят надежность работы машин, а также экономичность их эксплуатации. Развитие новых прогрессивных технологических методов способствует конструированию более совершенных машин, снижению их себестоимости и уменьшению затрат труда на их изготовление.

Непрерывный рост отечественного машиностроения ставит перед технологами ряд дальнейших актуальных задач совершенствования заготовительных процессов для максимального приближения формы заготовок к конфигурации готовых деталей, повышения точности заготовок и улучшения качества их поверхностного слоя. От решения этих задач зависят расход материала на производимую продукцию, качество изготовленных деталей, количество брака в производстве, трудоемкость, себестоимость последующей обработки резанием и возможность ее автоматизации, длительность цикла изготовления машины в целом, а также ее себестоимость. Коэффициент использования материала при обработке деталей машин сравнительно невысок; в массовом производстве он равен 0,85; в серийном 0,7, а в единичном (включая тяжелое машиностроение) 0,5—0,6. Общий коэффициент использования материала, определяемый отношением массы детали к массе исходного материала, из которого выполняется заготовка (слиток, прокат для горячей штамповки), еще более низок (0,3 – 0,4). Заданное качество машин обеспечивается не только в сфере механосборочного производства. Его основы закладываются в заготовительных цехах. Для повышения качества деталей необходимо улучшать характеристики заготовок по всем качественным показателям (точность, износостойкость, структура, повышение статической усталостной прочности, устранение остаточных напряжений и др.), а также стабилизировать их, что важно для условий автоматизированного производства. Относительная трудоемкость основных этапов производственного процесса в машиностроении непрерывно перераспределяется. Трудоемкость сборки, имеющая тенденцию к дальнейшему росту, составляет 25 – 30%; трудоемкость обработки резанием достигает 40 – 50%, а возрастающая трудоемкость заготовительных процессов 20 – 25%. Таким образом, задача повышения производительности труда и снижения себестоимости продукции заготовительных цехов приобретает большое значение. Основной путь решения этой задачи – совершенствование технологических процессов производства заготовок, их механизация и автоматизация. Для условий автоматизированного производства наиболее перспективны непрерывные технологические процессы. Они являются наилучшей основой создания комплексных автоматических линий для производства заготовок, а также линий, объединяющих изготовление заготовок и их последующую механическую обработку. B области технологии механической обработки актуальными задачами являются повышение точности обработки, качества поверхностей деталей машин, производительности и рентабельности, а также автоматизация процессов обработки, совершенствование и разработка новых прогрессивных методов и процессов.

Повышение точности обусловливается непрерывным ростом требований к новым машинам, а также тем, что основной объем механической обработки перемещается в область отделочных операций в связи с совершенствованием технологии изготовления заготовок. Точность повышается при увеличении и выравнивании жесткости технологической системы; уменьшении размерного износа режущих инструментов; сокращении погрешностей настройки технологической системы, уменьшении ее тепловых деформаций; создании адаптивных и самооптимизирующих систем управления точностью, а также установлении рациональных требований к точности станка и режущего инструмента. В каждом отдельном случае необходимо проанализировать возможности уменьшения первичных погрешностей обработки и определить суммарную погрешность. Развитие и совершенствование подобных расчетов важно в поточном и автоматизированном производстве для обоснования технологических решений, установления оптимальных допусков на промежуточные размеры заготовок и управления точностью.

На основе дальнейшего изучения качества поверхностей деталей машин должна быть разработана необходимая конструкторам методика установления оптимального качества, поверхности по всем его показателям (шероховатость поверхности, микротвердость и структура поверхностного слоя, остаточные напряжения в поверхностном слое) для заданных конкретных условий работы сопряженных деталей. Технологи должны обеспечивать целенаправленное формирование поверхностного слоя с заданными конструктором изделия стабильными свойствами методами технологического воздействия в процессе обработки. Нерешенной задачей остается разработка быстрых и эффективных методов производственной оценки качества поверхности по всем его основным показателям. Представляет интерес исследование технологического наследования свойств исходной заготовки готовой деталью и определение закономерностей технологического наследования для управления им при построении технологических процессов.

Производительность труда и рентабельность производства повышаются в результате изыскания методов интенсификации технологических процессов путем повышения режимов работы оборудования; применения многоинструментных наладок и многолезвийных инструментов, быстродействующих приспособлений; рационального построения операций обработки; уменьшения объема механической обработки путем применения более точных заготовок; развития поточных методов работы; изыскания новых и развития существующих высокопроизводительных и экономичных методов обработки (отделочной, упрочняющей, без снятия стружки, для труднообрабатываемых материалов – электрофизической и электрохимической). Приведенный перечень мероприятий при планомерном и комплексном их осуществлении позволяет значительно повысить производительность труда и снизить себестоимость выпускаемой продукции.

Расширение автоматизации производственных процессов позволит не только повысить качество продукции и снизить ее себестоимость, но и высвободить рабочую силу. Автоматизация должна проводиться не только в массовом, но также в серийном и единичном производстве. Основой для ее осуществления должны быть точные технико-экономические расчеты. В массовом и серийном производстве должны найти широкое применение полуавтоматы и автоматы, агрегатные станки, автоматические линии и системы машин, обеспечивающих механизацию и автоматизацию всех процессов производства, и особенно вспомогательных, транспортных и складских операций. Большое внимание должно быть уделено переналаживаемым средствам автоматизации и средствам групповой обработки. В единичном и мелкосерийном производстве необходимо широко использовать станки с программным управлением, в том числе многооперационные станки. Широко необходимо применять механизированные и автоматизированные технологические комплексы с автоматической системой управления от ЭВМ. В целях механизации и автоматизации тяжелых физических и монотонных работ получат большое распространение на всех участках производства автоматические манипуляторы с программным управлением. Развитие автоматизации вызовет разработку новых структурных схем и компоновок оборудования, а также дальнейшее совершенствование режущих инструментов и средств технического контроля.

Прогресс в машиностроении вызывает необходимость частой замены освоенных в производстве машин новыми, более совершенными. Подготовка производства новой машины, однако, требует длительного времени. Для ускорения разработки технологических процессов изготовления специальных деталей будут более широко использоваться вычислительные средства (ЭВМ), которые позволят решать частные и общие задачи проектирования. Они не только будут экономить время и затраты на проектирование, но позволят получить оптимальный вариант технологического процесса. Значительное время затрачивается на изготовление специальных приспособлений и другой оснастки. На этом этапе время сокращают, применяя типовую и обратимую оснастки, а также нормализацию и унификацию технологической оснастки и ее элементов. Получит развитие технология ускоренного изготовления специальной оснастки. Перестройка производства на выпуск новых изделий ускоряется при наличии гибкого быстропереналаживаемого оборудования и при возможности быстрой и легкой перестановки его в цехе.

ТЕРМИНОЛОГИЯ, ПРИМЕНЯЕМАЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ КУРСА

І Металлы и их сплавы. Механические, технологические и физические свойства металлов

Пластичность– вязкая сердцевина металла.

Хрупкость– недостаточная вязкость сердцевины.

Трение– круговое или поступательное движение двух металлов.

Износ– удаление частиц металла при трении.

Обрабатываемость– определение оптимальных углов α и γ заточки передней и задней грани резца.

Прокаливаемость– глубина проникновения закаленной зоны, т.е. это расстояние от поверхности до полумартенситной структуры.

Свариваемость– наибольшее время, при котором свариваемые образцы при испытании начинают получать горячие трещины.

Коррозия– разрушение металла от воздействия кислот, щелочей, окислов.

Стойкость– определяется скоростью разрушения металла от коррозии, измеряется разрушение в мм/год по 10-бальной шкале.

Химанализ– определение процента содержания углерода и других примесей в стали, чугуне, сплавах методом сожжения образцов до газа.

Спектральный анализ – определение процента содержания углерода и других примесей по длине волны элементов расплава.

Дефектоскопия– метод определения посторонних включений в металле магнитным полем.

Рентгено- и гамма-дефектоскопия– определение пор, трещин, усадок с помощью рентгеновых и гамма-лучей.

Сталь– сплав железа с углеродом; марка стали определяется содержанием в ней углерода.

Диаграмма сплава – определяет зоны феррита, цементита, аустенита, мартенсита и прочего в марке стали.

Качества металла – определение дефектов стали (волосовины, усадки, свищи, пузыри, поры) методом прокатки слитков.

Контроль качества – травление образцов с целью определения вредных примесей – серы, фосфора и др. элементов