Аносов Ю.М. и др. Основы отраслевых технологий и организации производства

Подождите немного. Документ загружается.

Пр одо

ие

бл

. 4.1

Типы призводства

арактерные

Серийн

признаки

Единичн

ссовое

Мелкосе-

Средне-

Крупно-

рийн

серий-

сер

ий-

ное

Высокая квалифика

ия

Низкая

Очень высокая

рабочих, работающих на

квалификация

универсальном

Квалифика-

рабочих,

оборудовании, и налад-

оnераторов и вы-

ия рабочих

работающих на

чиков и низкая квали-

сокая квалифи-

универсальном

фикация оnераторов, ра-

кация

наладчи-

ков настроенного

оборудовании

ботающих на настроенном

обору довалил

оборудовании

Метод nробных

ходов и промеров

Метод пробных ходов и

с исnользовали-

Автоматически

ем разметки nри

nромеров и метод авто-

на настроенных

Метод

механической

матического nолучения

станках. При

дос

ижения

обработке. Обес-

размеров на настроенных

сборке nрименя-

заданной

станках. При сборке nри-

печение точное-

ется ме

од пол-

точности

ти сборки мето-

меняю

ся методы nолной

ной взаимоза-

дами неnолной

и неполной взаимозаме-

меняемости

илемости

взаимозаменяе-

мости

Технологи-

Сокращенная и

Подробная для нанболее

Разрабатывается

ческал

уnрощенная

сложных и ответственных

детальным

документа-

(мар

рутные

операций и упрощенная

образом на все

ия

карты)

для nростей

их операций

оnерации

Технических

Подробное нормирование

Технически

норм нет,

наиболее сложных

нормы тщательно

Техническое

опытно-статисти-

оnераций

Упрощенное и

рассчитываются

нормирование

ческое

опытно-статис

ическое

nодвергаются

нормирование

нормирование простей

их

эксперименталь-

труда

оnераций

ной nроверке

Номинальный

годовой фонд времени работы

оборудовани

рассчитывается следующим образом:

с· n ·

т,

где с - число

смен; n

число рабочих недель в году;

число

рабочих часов в

неделю;

-

коэффициент использован

ия

оборудо

вания

(для станков средней сложности



0,96-0,98).

На

основе такта выпуска можно определить рит

пуска -

количество изделий или заготовок определенных

наиме

нований,

типоразмера и исполнения, выпускаемых

в единицу

времени

Вид

пр

оизводств

а - это классификационная категори

я произ

водства, выделяемая по признакам применяемых

метод

ов

изготов

ления изделий (литейное, сварочное, сборочное и т.

д.).

121

Применеине разных методов изготовления изделий осуществ

ляется по технологическо

аршруту

последовательности

прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам

или производственным участкам предприятия при выполнении

технологического процесса изготовления или ремонта.

Расцеховка - разработка межцеховых технологических марш

рутов для всех составных частей изделия.

.6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРО

ЕССА

Качество машин в значительной степени определяется каче

ством технологических процессов, оцениваемым техническими и

экономическими характеристиками.

технически

характеристика

относятся обеспечиваемые

технологическим процессом показатели: точность, механические

свойства деталей, качество поверхностного слоя деталей.

Под точностью в технологии

ашиностроения понимают сте

пень соответствия производимых изделий их заранее установлен

ному эталону:

-точность геометрических параметров машин и их элемен

тов - размеры, формы, взаимное расположение деталей и их по

верхностей, задаваемые на чертежах с помощью квалитетов, степе

ней точности и допусков;

- единообразие различных свойств изготовляемых изделий

упругих, динамических, магнитных электрических и т. д.;

- единообразие качественных показателей машин: коэффици

ента полезного действия (КПД}, развиваемой мощности, напора,

произво

дительности и т. д.

На всех этапах технологического процесса возникают те или

иные погрешности, поэтому достичь абсолютной точности невоз

можно. С повышением точности возрастает надежность машин,

а это, в свою очередь, сокращает затраты на обслуживание, простой

и ремонт машин.

Вопросы задания необходимой точности

, исходя из предъявляе

мых к машине требований и ее функционального назначения,

ре

шаются конструктором.

Точность размеров деталей (расстояний между различными эле

ментами деталей и сборочных единиц) характеризуется

допуско

= d

- d

min

•

где

шах

•

min

соответственно наибольшие и наименьшие раз

меры.

Предельные раз

ер ы деталей равны

� dp �

x•

122

где

действительный размер годной детали с допустимой по

грешностью.

На чертежах деталей проставляют номинальный размер с пре

дельными отклонениями. Номинальный размер

- размер, на

значенный конструктором, который служит началом отсчета от

клонений и относительно которого определяют предельные разме

ры деталей.

Верхнее пр едельное отклонение es =

ижпее пр еделыюе отклонение ei =

dmi

н -

Следовательно, допуск

Т= es- ei.

Значение допуска зависит от номинального размера и квалите

та - степени точности изготовления деталей. Чем больше значе

ние размера при данном квалитете или чем больше номер квали

тета при данном размере, тем больше допуск. Например,

50 6

)

_0·,

где 50 - номинальныи размер в мм

к-буквенное

обозначение поля допуска, 6-номер квалитета, +0,018 - верх

нее

предельное отклонение в мм, -0,002 - нижнее значение пре

дельного отклонения в мм.

очность формы деталей характеризуется допуском формы

- наибольшим допустимым значением отклонения формы

реальной (имеющейся на детали) поверхности от номинальной (за

данной на чертеже).

очность взаимного расположения поверхностей и осей дета

лей характеризуется допусi<ом расположения

- наибольшим

допустимым значением отклонения реального расположения рас

сматриваемого элемента от его номинального положения.

Вопросы обеспечения точности

заданной конструктором на чер

теже, или поиск путей повышения точности с помощью правильно

разработанного технологического процесса решаются технологом.

Механические свойства деталей зависят от марки материала,

конфигурации деталей и применяемых методов термообработки.

Исходя из условий работы деталей, эргономических и других

соображений конструктор выбирает материал детали и разрабаты

вает ее чертеж при проектировании машины.

Для управления качеством материала в технологический про

есс изготовления детали вводят операции термообработки:

- для снятия остаточных напряжений и

улучшения

структуры

и свойств (отжиг, нормализация);

- для обеспечения заданных на чертеже механических свойств,

например, твердости (закалка с отпуском, химико-термическая об

работка).

Качество поверхностного слоя деталей - результат воздей

ствия одного или нескольких последовательно применяемых тех

нологических методов. Качество поверхностного слоя деталей ха



рактеризуется: шероховатостью, волнистостью, физико-механичес

кими свойствами поверхностного слоя (твердостью, структурным

123

и фазовым составом, величиной, знаком и глубиной распростра

нения остаточных напряжений, деформацией кристаллической

решетки металла), химическим составом материала детали.

ероховатость поверхности - совокупность периодически

встречающихся микронеровностей с высотой Н на участке базовой

длины (шага)

где

/H < 50.

Волнистость - совокупность неровностей с отношением шага

8 к высоте неровности

(

8/H8 = 50+1000).

Высокой точности всегда соответствует малая шероховатость

и волнистость поверхности.

Шероховатость поверхности детали чаще всего характеризует

ся

параметрами высоты неровностей

Ra и Rz, где Ra - среднее

арифметическое

отклонение профиля в мкм, Rz

- высота неровно

стей профиля, определяемая по десяти точкам в мкм.

У готовой детали качество обработанных поверхностей в основ

ном обеспечивается при окончательной обработке. Предшествую

щая обработка, а также заготовительные процессы оказывают опре

деленное влияние в силу технологической наследственности.

Качество поверхности влияет на эксплуатационные свойства

деталей машин: износ рабочих поверхностей, контактную жест

кость стыков, усталостную прочность, коррозионную стойкость и др.

Определяемое условиями эксплуатации качество поверхностей

деталей машин задается конструктором и обеспечивается техно

логическим процессом, разработанным технологом.

К основным экономическим характеристикам технологичес

кого процесса относится: технологическая производительность, тру

доемкость, себестоимость, материалоемкость, энергоемкость.

Пр оизводительность

технологической операции П (штук в еди

ницу времени) можно определить по формуле



мин jшт.

где Т

- норма штучно-калькуляционного времени на операцию,

минjшт.,

пз

шт

 '

где

- норма штучного времени; Т

пз

- подготовительно-зак

лючительное время на подготовку рабочего и рабочего места для

обработки партии деталей размером пзап• запускаемых в произ

водство,

шт

=Т

оо

то

отд

•

где

Т0

- основное технологическое время, затрачиваемое рабочим

на качественное или количественное изменение предмета труда,

т. е. изменение формы, размеров, внешнего вида, структуры и свойств,

состояния и положения обрабатываемого предмета труда в про

странстве;

124

- вспомогательное время, затрачиваемое исполнителем на

действия, обеспечивающие выполнение основной работы (загрузку

машин, приемы, связанные с управлением оборудованием,

конт

рольные измерения и т. д.);

00 - время организационного обслуживания рабочего места

поддержание его в рабочем состоянии (протирка рабочего места,

удаление отходов и т. д.);

то - время технического обслуживания -

уход за оборудова

нием и поддержание инструмента в рабочем состоянии;

Тот

- время регламентированных перерывов на отдых рабоче

го и поддержание нормальной работоспособности.

При рациональной разработке технологической операции мож

но уменьшить все составляющие штучно-калькуляционного вре

мени и тем самым повысить производительность технологической

операции.

рудоемкость определяется продолжительностью изготовления

изделий при нормальной интенсивности труда в часах и

может

оцениваться для технологической операции нормой штучно-каль

куляционного времени

Т шк·

Станкоемкость характеризуется продолжительностью време

ни, в течение которого заняты станки и другое технологическое

оборудование, и может оцениваться машинным временем

= Т

мв

•

где

мв

- машинное вспомогательное время.

Цеховая себестоимость на изготовление детали в одном цехе

на

одной технологической операции складывается из затрат на

материалы

и технологической себестоимости

атраты на материал при изготовлении одной детали опреде

ляют следующим образом:

где

тг - масса готовой детали, кг; К

п. м

- коэффициент, учитыва

ющий безвозвратные потери материала при изготовлении заготов

ки (например, на угар при нагреве); ки. м

коэффициент, характе

ризующий использование материала; Ц

оптовая цена на мате

риал, руб.jкг; К

т.

коэффициент, учитывающий транспортно

заготовительные расходы на приобретение материала; т0 -

количество используемого (реализуемого) отхода материала при

изготовлении детали (например, стружки); ц0 - цена реализован

ных отходов материала, руб.jкг.

Материалоемкость детали М характеризует нормы расхода

материала

125

где т3 - масса заготовки детали, кг.

Снизить материалоемкость изделия и затраты на материалы

можно при следующих условиях:

уменьшить массу готовой детали при ее конструировании,

например, применив более легкий материал и изменив конфигура

цию детали при сохранении прочности и т. д.;

- уменьшить коэффициент потерь материала (при нагреве за

готовки в вакууме);

- уменьшить коэффициент использования материала сниже

нием массы заготовки (литье под давлением вместо литья в пес

чано-глинистых формах).

Технол

огическую себестоимость детали на данной технологи

ческой операции определяют по формуле

где n-число видов затрат, учитываемых при калькуляции се

бестоимости; Сч i - нормативы i-x затрат, приходящихся на

один час работы оборудования; k8 - коэффициент выполнения

нормы.

С помощью рационально разработанной технологической опе

рации можно снизить технологическую себестоимость, уменьшив

норму штучно-калькуляционного времени; составляющие затрат,

связанные с технологией на энергию силовую; ремонт и заточку

режущего инструмента; амортизацию и ремонт универсальных при

сцособлений, измерительного инструмента и др.

Затраты часовые на электроэнергию силовую Счо

рассчиты

вают по форму л е

Счо

Эо c

дво вр

о k

од

· kш о Цэ



•

руб.,

где N

- установленная мощность главного двигателя, кВт; k

дв

вр

средние коэффициенты загрузки электродвигателя по мощ

ности и во времени при выполнении операции (перехода); k

од



средний коэффициент одновременной работы всех двигателей;

kш

- коэффициент, учитывающий потери энергии в сети завода;

11 - коэффициент полезного действия привода; Ц

- цена 1 кВт · ч

электроэнергии, руб.

Эн

ергоемкость технологической операции

(перехода) характе

ризуют затраты эффективной мощности

дв

вр

од

kш

меньшить эффективную мощность можно, изменяя режимы

и условия обработки.

126

ГЛАВА 6

ЕХНОЛОГИЯ

АГОТОВИТЕЛ

НОГО ПРОИЗВОДСТВА

6.1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАГОТОВОК

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Заготовки

, из которых изготавливаются детали в основном

об

работкой

резанием, имеют большое значение в производстве

ма

шин. Тип

заготовки, а значит ее конфигурация и размеры, опреде

ляют

материалоемкость производства, оцениваются, в частности,

коэффициен

том использования металла (КИМ) - отношением

масс

детали

и заготовки. Извес•rно, что заготовка отличается от

детали припусками

на обрабатываемые поверхности и напусками.

Пр

ипуск - это слой металла, который удаляется с заготовi<и,

для

получения заданных чертежом формы, размера и шероховато

сти поверхности детали.

Напуск

- это слой металла, который назначается сверх при

пуска,

как, например

штамповочные или литейные уклоны, приме

няемые

для облегчения извлечения штампованной поковки

из

штампа

и отливки или модели из литейной формы. Напуск при

меняется

и для упрощения конфигурации поковки или отливки.

Так

в поковках и отливках не выполняются мелкие отверстия,

упрощается

ступенчатая поверхность вала или значительного по

раз

ерам

отверстия. Таким образом, упрощается конфигурация

заготовки, удешевляется ее изготовление. Однако это приводит

увеличени

массы заготовки и трудоемкости последующей ме

ханической

обработки. Даже в случае применения таких про

грессивных

заготовок, как кокильная отливка или штампованная

поковка,

КИМ не превышает обычно 0,5-0,6. Необходимо

отметить,

что отходы в виде стружки обычно составляют 0,5-0,4

от

массы заготовки. В случае продажи отходов они стоят, в зави

симости

от материала, от 4-6 % для углеродистых сталей, до

12-15

для быстрорежущей стали и меди от стоимости

исход

ного

материала. Понятно стремление << ПроизводителеЙ>>

стружки

превращать ее из отходов в оборотный металл методами переплав

ки или прямой утилизации.

Важным

является и то обстоятельство, что кроме случаев при

менения

окончательной (<<чистовоЙ>>) термообработки структура

свойства материала детали тоже определяются заготовкой. Тю<

при

изготовлении отливок, поковок, сварных заготовок,

как пра

вило,

применяют предварительную термическую обработку - от

жиг,

нормализацию, высокотемпературный отпуск для снятия ос

таточных

напряжений, в некоторых случаях термическое улуч

шение -

закалку с высоким отпуском. Тогда структура и свой

ства детали окончательно формируются в заготовке.

Основными

видами заготовок являются прокат, прессованные

волоченные профили, отливки, поковки и сварные.

127

Прокат поставляется металлургическими заводами в виде то

варных заготовок, сортовых и фасонных профилей общего, отрас

левого и специального назначения, труб, гнутых и периодических

профил ей.

оварные заготовки - это обжатые квадратные болванки (блю

мы}, которые применяются для ковки заготовок крупных валов,

рычагов, тяг и т. п.

Простые сортовые профили общего назначения, круглые, квад

ратные, шестигранные и полосовые, используются для ковки

штамповки мелких и средних заготовок, а также для изготовле

ния методами обработки резанием гладких и ступенчатых валов

с небольшим перепадом диаметров ступеней, стаканов, втулок, ры

чагов, клиньев, фланцев.

Фасонные профили проката общего назначения - это сталь

угловая равно- и неравнополочная, швеллеры и балки двутавро

вые, применяются для изготовления металлоконструкций (рам, плит,

кронштейнов и др.).

Фасонные профили проката отраслевого и специального назна

чения применяются для вагоностроения, автопромышленности, сель

хозмашиностроения, электротехнической промышленности и др.

рубный прокат. Стальные бесшовные горячекатаные, холодно

тянутые и холоднокатаные трубы применяются для изготовления

трубопроводов высокого давления и в качестве заготовок для ци

линдров, втулок, гильз, шпинделей, пустотелых валов и т. д. Свар

ные трубы применяются для изготовления трубопроводов низкого

и среднего давления (водопровода, воздухопровода, газо- и нефте

проводов).

нутые пр офили проката, уголки, швеллеры, С-образные, Z-об

разные, гофрированные листы и др., применяются для изготовления

различных конструкций - оснований, кронштейнов, в том числе

рам и кузовов транспортных устройств.

Горячепрессованные профили сложной формы сечения - полу

замкнутые, пустотелые трубы - изготовляются на гидравличес

ких прутковых или прутково-профильных прессах чаще из алю

миниевых и медных сплавов. Эти профили применяются для изго

товления конструкций, направляющих элементов, скоб, прижимов,

корпусов, трубопроводов, оконных переплетов.

Периодические пр офили проката представляют собой заготов

ки деталей для крупносерийного и массового производства. Про

фили продольной прокатки служат для изготовления балок перед

них осей грузовых автомобилей, лопаток, осей; поперечио-винто

вой прокатки - для шпинделей машин, осей рычагов; поперечио

клиновой прокатки - для валов электродвигателей, валов короб

ки передач автомобилей и других деталей типа тел вращения;

поперечио-винтовой прокатки - для изготовления шариков и роли

ков подшипников качения, профилированных трубчатых деталей

(втулок).

128

Точность горячекатаного проката ориентировочно соответству

ет 12-14 квалитетам. Для повышения точности размеров попереч

ного сечения и уменьшения шероховатости поверхности прокат

дополнительно подвергают волочению.

Точность профилей после волочения через фильеру (волоку,

волочильную матрицу) достигает 11-12, а через роликовую воло

ку - 9-11 квалитета. Кроме того, только волочением изготов

ляют тонкую проволоку, в том числе из меди, алюминия и биме

таллов типа медь-сталь, а также специальные профили, напри

мер, для изготовления шплинтов.

Отливки изготовляются путем заливки жидкого металла в под

готовленную литейную форму с последующей кристаллизацией,

охлаждения его до безопасной температуры, удаления из формы,

очистки, отделения литникавой системы (обрубки}, зачистки, тер

мообработки и очистки от окалины. Отливки могут быть изго

товлены практически из всех металлических материалов различ

ных размеров от миллиметров до метров и соответствующих масс.

Методами литья изготовляются самые сложные по конфигурации

заготовки. Стоимость литых заготовок минимальна по сравне

нию с другими.

Поковки изготовляются методами ковки или горячей объем

ной штамповки (ГОШ) из проката или слитков, нагретых до

«КО

вочных температур>> . Для снижения потребного усилия по ковки

могут быть из любых металлических материалов, обладающих

достаточной пластичностью в указанном интервале температур.

Если литые заготовки не могут обладать высоким комплексом физи

ко-механических свойств из-за неоднородности структуры, прису

щей литому металлу, то при горячей обработке давлением проис

ходит радикальное изменение структуры и свойств материала.

При деформировании металла протекают сложные процессы, ко

торые, в конечном счете, приводят к дроблению зерен литой струк

туры. При высоких температурах деформирования одновременно

протекают процессы разупрочнения, полигонизации и рекристал

лизации. Это приводит, в конечном счете, к образованию при оп

ределенной степени деформации мелкозернистой полиэдрической

структуры горячедеформированного металла. Повышается плот

ность металла, незначительно повышается прочность, существен

но повышается пластичность и особенно - относительная удар

ная вязкость - основной критерий надежности работы металла

в условиях действия динамических и переменных нагрузок. По



этому заготовки ответственных деталей, особенно тех, от которых

зависит безопасность людей, изготовляют только горячей обра

боткой давлением - ковкой, штамповкой, прокаткой.

Сварные заготовки изготовляются различными способами сварки

из сортового, фасонного и листового проката, отливок, поковок или

любой их комбинации. Они применяются в случаях, когда необхо

димо рационально распределить материал в конструкции. В этом

129

смысле сварные заготовки стоят вне конкуренции. Так кованые и

штампованные заготовки компактны и имеют сравнительно про

стые формы. Литые заготовки могут иметь более сложную и раци

ональную пространствеиную конфигурацию, но ограничены по ми

нимальной толщине стенки. Сварные заготовки не имеют этого

ограничения, например, может быть использован лист самой малой

толщины,

заданной конструктором. Они широко применяются при

изготовлении рам, станин, оснований, ползунов, кронштейнов, кон

струкций

вагонов, автомобилей и других транспортных средств,

подъемных

кранов. Сваркой изготовляются баки, цистерны и дру

гие

сосуды, работающие под низким и высоким давлением, корпу

сы химичес

их аппаратов различного назначения и др.

6.2. МЕТОДЫ ЛИТЬЯ

Литые заготовки изготовляют в разовых литейных формах, раз

рушаемых для извлечения отливки, полупостоянных - сборных

из керамики, которые разбираются для извлечения отливки с по

следующим ремонтом формы, и постоянных - металлических,

в которых можно получить до нескольких сотен тысяч отливок

в зависимости от материала отливки.

К способам литья в разовые формы относятся литье в разо

вые,

объемные, песчаные формы (ОПФ}, оболочковое литье, лиъе

по

выплавляемым и газифицируемым моделям. Литье в полупо

стоянные формы применяется редко и в данном пособии не рас

сматривается. Литье в постоянные формы представляется лить

ем

в кокиль, центробежным, под давлением, вакуумным всасыва

нием и др.

Литье в

ОПФ. Этот способ является наиболее универсальным,

посредством его производится большая часть (80 %) отливок.

Применяется литье в ОПФ в производстве любой серийности. По

лости

в самой литейной форме для формирования наружных по

верхностей отливки и литниковой системы (сеть каналов, по кото

рым жидкий металл поступает в форму) образуются отпечатком

модели в формовочной смеси. Как видно на рис.

6.1, модель отлив



а отличается от готовой заготовки

в большими размерами

за

сч.ет усадки металла при кристаллизации и охлаждении отливки

до нормальной температуры и знаковыми частями, подготавлива

ющими

в форме полости для размещения стержня В

(см. рис. 6.1, 6).

Полости

и отверстия в отливке образуются обычно

стержнями,

которые при

сборке литейной формы фиксируются в ней выступа

ющими

за контур будущей отливки знаковыми частями. Форма

изготавливается из формовочной смеси 9, состоя

ей на 95 % из

кварцевого песка, связуюх - глины, смолы, жидкого стекла и т. п.,

специальных добавок и воды.

Стержни изготовляются в стержневых ящиках из стержневой

смеси, отличающейся от формовочной большим содержанием све-

130