Аносов Ю.М. и др. Основы отраслевых технологий и организации производства
Подождите немного. Документ загружается.
Ри
с
. 6.4. Нижний штамп ПШМ (а) и п
е
р
е
ход
ы
штамповки (б)
В качестве примера приведена схема штамповки поковки типа
шатуна с отверстиями в обеих головках на ПШМ (рис. 6.4).
Изображена
нижняя часть штампа с четырьмя ручьями
и соот
ветствующими переходами. Заготовка О из прутка, отрезанная
на
пресс-ножницах, длиной l3az диаметром d3az после нагрева подает
ся клещами в крайний левый ручей I, в котором производится
протяжка части заготовки за
3-5 ударов верхнего штампа и она
принимает
вид 1 .
Затем заготовка перекладывается в I<райний правый ручей II,
в
котором за 2-3
удара производитс
я
подкатка и заготовка при
нимает вид 2, где правая сохранившаяся часть исходного прутка
является клещевиной, за нее при штамповке горячая заготовка
удерживается клещами. Далее заготовка перекладывается
в чер
новой (предварительный) ручей JП, имеющий конф
и
гурацию го
товой поковки, но без облойной (заусенечной) канавки и после
2-3
ударов принимает вид
3 или зачастую более сложный, поскольку
ч
асть металла может выдавливатьс
я
на плоскость разъема
и на
чинать образование облоя.
Наконец, заготош<а 3-4 ударами обрабатывается в чистовом
(окончательном) ручье и превращается в поковку 4 с о
б
лоем и перемычками в отверr.тиях. Форма и размеры этой горя
чей поковки должны соответствовать требуемым с учетом
темпе
ратуры окончани
я
штамповки. Шатуны обычно изготовляются
из стали 40 или 50, для них температура окончания штамповки
141
составляет
780-820 °С. Затем поковка передается обычно по пла
стинчатому
транспортеру на кривошипный обрезной пресс, на ко
тором в
специальном комбинированном штампе производится
прошивка
перемычек с образованием сквозных отверстий и обрез
ка об
лоя по наружному контуру, после чего по ковка приобретает
окончательный
вид
5. Далее поковка подвергается термообработ
ке,
для указанных марок сталей, - нормализации при температу
рах
800-820 °С. Поковки данного типа очищать от окалины гал
товкGй
нерационально, поскольку в галтовочном барабане они мо
гут погнуться,
поэтому их лучше подвергать дробеметной или дро
беструйной обработке. Цикл заготовительного производства для
поковок
заканчивается контролем их формы, размеров, механичес
ких
свойств, обычно твердости по Бринеллю. При соответствии
результатов
испытаний чертежу и техническим свойствам поков
ки в
качестве
заготовок поступают на механическую обработку
для изготовления деталей.
Холодная штампова
Продукцией
холодной штамповки являются не заготовки, ка
при
литье,
ковке, ГО
Ш
и сварке, а как правило, готовые детали.
При этом
холодная штамповка является серьезным конкурен
том об
работке резанием. Холодная штамповка может уступать
последней
по отдельным показателям качества - точности и
шероховатости
поверхностей.
Ш
тампованные детали отличаются
сравнительно
высокой точностью, малой шероховатостью и, что
особ
енно важно, стабильностью качества. По производительности
холодная
штамповка иревосходит обработку резанием на
1-2 поряд
к
.
Однако,
инструмент здесь сложен и дорог, поэтому штамповка
производится
на специальных (предназначенных для получения
одной
детали)
штампах. Она эффективна при крупносерийном и
массовом производстве.
Высокая
производительность листовой штамповки делает при
менение ее
очень заманчивым, но высокая стоимость инструмен
та
- штампа не позволяла использовать ее в единичном и мел
косерийном производстве.
В
настоящее
время применяется ряд методов, позволяющих
преодолеть это
з
атруднение, сделав штампы более универсальны
ми,
или упростив
их. Одним из этих методов является по
э
лемен
тн
ая
штампова, которая применяется для получения от не
скольких
штук
до
нескольких сотен штук деталей. Сущность его
состоит в расчлене
нии
О
нтура
детали
на простейшие
э
лемен
ты
(прямые
участки, закругления, пазы, отверстия), оторые штам
пуются
последовательно при помощи набора универсальных штам
пов.
Рассмотрим
как производится штамповка по элементам дета
ли а
(рис. 6.5).
Сначала на штампе для отрезки по прямой по-
142
а) � 6; � о;
�
=!
_
Н
_
Н
_
о
_
о
o
.
о
Деталь
1-2 хода
4 хода
2 хода
1 ход
Рис. 6.5. Штамповка по
э
лементам детали
лучают прямоугольную карточку б. Затем на штампе для обрез
ки
по радиусу угла 90° по одному скругляют углы
в
. Далее на
пробивном штампе пробивают (по одному) два отверстия
г нако
нец, на штампе для пробивки П-образных пазов пробивается паз
д. Ш
тамповке на каждом штампе предшествует пастройа упо·
ров упиверсальпых штампов
па п
еобходимый размер и утапов·
ка пуапсопов и матриц пеоб
х
одимы
х
размеров.
Применение данного метода для достижения большего эффек
та требует предварительной тщательной пормализации и стап·
дартизации элементов конструкции изготовляемых деталей (ди
аметров пробиваемых отверстий, радиусов гибки и др.), имеется
также ряд других методов: применение упрощенных и универ
сал
ь
но-сборных штампов (УСШ), револьверных пробивных прес
сов и др.
Холодная штамповка подразделяется на объемную, осуществ
ляемую обычно из сортового проката, и листовую.
К процессам
х
олодпой обемпой штамповки относятся прав
ка
листового материала, плоскостная и объемная калибровка по
ковок (первая в качестве замены механической обработк
и
), че
канка (например, монет, медалей, значков и др.), производство ме
тизов
- гвоздей, заклепок, винтов, болтов, шурупов,
саморезов,
гаек.
Резьба в гайках нарезается метчиками, а на стержневых
изделиях накатывается.
Кроме
того, применяются процессы выдавливания, например
при изготовлении: тюбиков, банок для аэрозолей, пива и др. из
алюминиевых сплавов. Холодная объемная штамповка произво
дится на специализированных гидравлических, кривошипно-ко
ленных чеканочных прессах, холодновысадочных и многопозици
онных автоматах.
Листовая штамповка, осуществляемая из листового, реже из
полосового проката, представленаразделительпыми и формоизме
пяющими операциями (рис. 6.6).
Формоизмепяющие операции показаны на рис.
6. 7.
Разделительные и часть формаизменяющих операций, не тре
б
ующих для своего осуществления
б
ольшого хода ползуна (гибка,
отбортовка, рельефная формовка), выполняются, как правило, на
кривошипных листоштамповочных прессах простого действия
(с
одним ползуном), обеспечивающих высокую точность деталей
и большую производительность процессов штамповки.
143
Рис.
6.6. Разделительные операции листовой штамповки: а-отрезка заготовок
от
листа или полосы, разрезка детали на части; б - вырубка детали, пробинка
отверстий в деталях, обрезка фланцев деталей, полученных вытяжкой
;
в -
надрезка с одновременной отгибкой Надрезанной части детали; г - зачистка
я деталей, полученных вырубкой или пробивкой, для получения строго
вертикальной уменьшенной до R, = 0,8 шероховатостью поверхности среза, а также
повышения точности размеров до 7-9 квалитета;
1 - изделие; 2-отход
Для
гибки при значительной серийности
производства применя
ются специализированные гибочные кривошипные
,
гидравлические
прессы и горизонтально
-
гибочные бульдозеры. Дл
я
гибки изделий
типа обечаек сосудов, конусов и т. п. применяются валковые гибоч
ные машины. Остальные формаизменяющие операции выполняются
8;
1
г)
t
3)
-
'
Рис. 6. 7. Формоизменнющие листовой ш
т
амr1с•ькн: а - rибкая листовая
заготовка толщиной S иа угол а адиусом R; б ··- вытяжка без утонения
стенки - свертка nолой детали 1 из листовой заготовки (первая операция
вытяжки) с последующим уменьшением поперечного размера пологп изделия
(последующие операции вытяжки); в - отбортовка - образование борта в
отверстии; г - завивка краев (кастрюль, мисок, бидонов и
д
р.): д - вытяжка
с утонением стенки от
s0
до
s1;
е
- разд
а
ча (получение раструбов)
;
ж
- обжим
(образование горловин); з - рельефная формовка (образование ребер жесткости
1 и других элементов за счет местного утонения листового материала)
144
на кривошипных прессах, а при больших
г
абаритах деталей
на гидравлических прессах двойного действия (с двумя со ос но и
отдельно перемещающимися ползунами). Все операции листовой
штамповки
при малой серийности производства могут
выпол
няться на гидравлических прессах простого действия.
6.
4
. МЕТОДЫ СВАРКИ
Сварка широко применяется для изготовления неразъемных
заготовок и изделий во всех отраслях народного хозяйства, начи
ная от корпусов судов, ферм мостов, трубопроводов, кузовов авто
мобилей до различных деталей машин и
б
ытовой техники.
Соединение заготовок при сварке происходит за счет действия
межатомных сил. Этот процесс в жидком состоянии может проте
кать самопроизвольно, без подведения энергии извне. При соедине
нии о
б
ъемов твердого вещества приходится затрачивать значитель
ные количества энергии и применять сложные технические приемы
для сближения атомов соединяемых заготовок на расстояние, обес
печивающее в дальнейшем самопроизвольное их соединение.
Способы сварки сгруппированы в три класса.
При термической сварке производится расплавление кромок
свариваемых заготовок и присадочного материала для заполнения
зазора между ними. В результате кристаллизации металла свароч
ной ванны совместно с оплавленными кромками изделия и воз
никновения сварного шва образуется прочное соединение. К спосо
бам термической сварки относятся: дуговая, плазменная, электро
шлаковая,
г
азовая, термитная литьем, электронно-лучевая, свето
вая-лазерная.
При ме
х
анической сварке соединение заготовок достигается пу
тем совместной пластической деформации соединяемых поверхно
стей. В зоне сварки происходит разрушение и частичное вытесне
ние окисных пленок, препятствующих сварке, образуются чистые
(ювенильные) поверхности и при принудительном сближении за
готовок на расстояние активного взаимодействия межатомных сил
происходит схватывание и сварка. К механическому классу отно
сят холодную, ультразвуковую, магнитно-импульсную сварку.
При терм
а
ме
х
анической сварке для повышения пластичности
металла и ускорения диффузионных процессов, способствующих
увеличению прочности сварного соединения, заготовки обычно на
гревают. К термамеханическим способам сварки относятся кон
тактная, индукционно-прессовая, газопрессовая, конденсаторная,
диффузионная, трением.
По виду применяемой энергии сварка может быть
э
лектричес
кой (все виды дуговой сварки, электрошлаковая, контактная и др.),
х
имической
(
газовая и термитная) и ме
х
анической (сварка трени
ем и холодная)
.
145
Для дуговой сварки применяются специальные источники пи
тания: сварочные трансформаторы для сварки на переменном токе,
выпрямители для сварки на постоянном токе, для сварки в поле
вых условиях - сварочные агрегаты, состоящие из двигателя внут
реннего сгорания и сварочного генератора. Эти источники обеспе
чивают безопасное напряжение до 90 В
,
большие токи - до тысяч
ампер, необходимую форму вольт-амперной характеристики и воз
можность регулирования сварочного тока. При дуговой сварке за
жигается электрическая дуга - столб ионизированных газов с
температурой до
6000 °С, в которой плавится электрод при сварке
плавящимся электродом или вводят присадочный материал при
сварке неплавящимся электродом. Образующуюся сварочную ван
ну защищают от вредного воздействия внешней среды за счет рас
плавленной обмазки электрода при ручной сварке, расплавленного
флюса, который засыпается на заготовки перед электродной прово
локой при автоматической и полуавтоматической сварке. Расплав
ленный флюс обеспечивает одновременно металлургическую обра
ботку жидкого металла и образует шлаки, застывающие поверх
сварного шва, которые легко удаляются со сварного соединения.
Такая же защита применяется при электрошлаковой сварке. При
полуавтоматической и автоматической сварке в среде защитных
газов применяют дешевый углекислый газ - при сварке углероди
стых сталей;
аргон - при сварке высоколегированных сталей,
алюминиевых и титановых сплавов. Считается, что прочность свар
ного шва не ниже, чем у свариваемого металла. Однако в зоне
термического влияния шва структура и, соответственно, свойства
металла могут изменяться существенно: от областей перегрева до
зоны закалки. Поэтому для высокоуглеродистых и легированных
сталей рекомендуется производить последующую термообработку
для устранения нежелательных отклонений свойств. Дуговая сварка
применяется в широком диапазоне толщин. При малой толщине
сварка ведется за один проход. При большой толщине наносят
несколько валиков. Автоматическая сварка под слоем флюса ( оте
чественное изобретение Е. О. Патона) позволяет сваривать за один
проход броневые листы танковых корпусов толщиной до
100 мм.
Сварку заготовок толщиной более 30 мм рационально выполнять
электрошлаковым способом пучком электродной проволоки или
пластинчатым электродом. При электрошлаковой сварке тепло
получается за счет активного электросопротивления расплавлен
ного флюса при прохождении через него сварочного тока.
Коптактпая сварка производится при нагреве за счет тепла,
выделяющегося при прохождении сварочного тока через медные
(точнее бронзовые) сварочные электроды и поверхность контакта
двух свариваемых заготовок с высоким сопротивлением. В результа
те металл в зоне контакта становится мягким, пластичным и мо
жет частично оплавляться. При точечпой сварке затем произво
дится сжатие зоны сварки электродами, через которые для охлаж-
146
дения подается проточная вода, выдержка для кристаллизации
металла в случае его расплавления и охлаждение. Так сваривают
кузова легковых автомобилей, детали
б
ытовой техники, арматур
ную сетку на заводах железобетонных изделий и др. При ролико
вой сварке ток и деформирующие усилия передают через вращаю
щиеся контактные ролики, являющиеся по сути электродами не
прерывного действия. Так сваривают топливные баки, канистры и
другие емкости. Если от сварного изделия не требуется герметич
ность, то роликовую сварку делают прерывистым швом. При сты
·
ковой сварке концы двух прутков, полос, зажатые в электродах,
прижимают торцами друг к другу, нагревают сварочным током и,
как всегда при контактной сварке, прилагают деформирующее уси
лие для обеспечения совместной пластической деформации и полу
чения надежной сварки.
При сварке трением хотя бы одна заготовка должна быть те
лом вращения (причем они могут
б
ыть из разных материалов и
различных размеров). Одна из заготовок вращается, вторая при
жимается к ней. За счет трения контактные поверхности нагрева
ются до температур, обеспечивающих их высокую пластичность,
затем вращающийся зажим останавливается и за счет осевого
деформирующего усилия при определенной выдержке производит
ся сварка. Следует отметить, что это один из самых экономичных
способов
сварки. Сварка трением широко применяется в инстру
ментальном производстве при изготовлении сверл, метчиков, зен
керов, разверток и т. п., когда режущая часть изготовляется из
дорогой
б
ыстрорежущей стали, а хвостовик - из дешевой углеро
дистой стали 40 или 50.
Г
азовая сварка основана на расплавлении стыков соединяе
мых заготовок за счет теплоты сжигания горючих газов, обычно
ацетилена, в струе кислорода. Температура ядра пламени достигает
315
0 °С. Газовая сварка широко применяется для сварки тонкого
листового материала, т. к. при дуговой сварке трудно избежать
прожогов металла, при ремонтных работах для свари и наплав
ки, а также в полевых условиях при отсутствии электроэнергии.
Холодная сварка производится при интенсивной пластической
деформации. Свариваемые заготовки могут
б
ыть из разных мате
риалов. Холодная сварка применяется при штампосборочных опе
рациях и является по сути разновидностью холодной штамповки.
В электротехнике этот тип сварки широко применяется при свар
ке проводов: концы медных или алюминиевых проводов сдавлива
ются специальными клещами.
Для разделения металла при изготовлении заготовок и деталей,
а также при разделке металлического лома применяют газокисло
родную, дуговую, плазменную, лазерную езку). При газокислород·
ной резке сжигают подогретый газовым пламенем металл в струе
кислорода. При этом температура воспламенения металла в кис
лороде и плавления окислов должна
б
ыть ниже температуры его
147
плавления. Этот способ резки широко применяется в кузнечных
Цхах при разделке крупного сортового проката и блюмсов на за
готовки под ковку, в сварочных и механических цехах для резки
заготовок из толстого листа, а также при разделке лома. При дуго
вой резке металл разделяется за счет плавления. Рез получается
грубый, оплавленный. Этот способ применяется по необходимости
при разделке лома и при ремонтных работах. Плазмеппая резка
выполняется
на том же оборудовании с заменой горелок на плаз
мотроны.
Температура плазмы достигает 20 000-30 000 °С. Пучок
плазмы уже и имеет меньший угол расхождения, поэтому качество
реза значительно выше, чем при газокислородной резке: поверх
ность более гладкая и приобретает меньший уклон из-за увеличе
ния ширины реза сверху вниз. Плазменная обработка применяет
ся также при художественной обработке бетона, плитки, керамики.
ГЛАВА 7
ТЕХНО
Л
ОГИ
Ч
ЕС
К
ИЕ МЕ
ТОДЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Д
Е
Т
АЛЕЙ
Те
х
пологический метод - это совокупность правил, определя
ющих последовательность и содержание действий при выполнении
формообразования, обработки или сборки, перемещения, включая
технический контроль, испытания в технологическом процессе из
готовления или ремонта, установленных безотносительно к наиме
нованию, типоразмеру или исполнению изделия.
Об
работка - действие, направленное на изменение формы или
свойств предмета труда при выполнении технологической опе
рации.
Для получения деталей из заготовок применяются следующие
основные методы обработки: резание, пластическое деформирова
ние без снятия стружки, термическая, электрофизическая и элект
рохимическая, комбинированная, нанесение покрытий и др.
7.1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК РЕЗАНИЕМ
Обработка резапием - это обработка, заключающаяся в обра
зовании новых поверхностей отделением поверхностных слоев ма
териала с образованием стружки, сопровождаемая деформировани
ем и разрушением поверхностных слоев материала.
При резапии происходит отделение части материала с поверх
ности заготовки с помощью режущего ипструмепта - клина с це
лью обеспечения требуемой геометрической формы, точности и ка
чества поверхности.
148
Режущий инструмент может иметь один или несколько режу
щих клиньев. Если режущие клинья имеют правильную геометри
ч
ескую форму, то такой инструмент называют лезвийным (резцы,
фрезы, развертки, протяжки и т. д.). Если режущие клинья изго
товлены из твердого абразивного материала (наждак, корунд, ал
маз и т. д.), имеют неправильную форму, их расположение в связке
хаотично, то такой инструмент называют абразивным.
Резание возможно при наличии относительных движений меж
ду режущим инструментом и заготовкой, осуществляемых на ме
таллорежущем станке.
Металлорежущим станком называется технологическая ма
шина, предназначенная для размерной обработки заготовок из ме
таллических и неметаллических материалов с целью получения
деталей заданной формы и размеров с требуемой точностью и за
данным качеством поверхности.
Металлорежущие станки оснащают пр испособлениями для ус
тановки заготовок, и приспособлениями для закрепления режу
щего
инструмента -вспомогательным инструментом.
Для контроля точности обработанных деталей применяют раз
личные измерительные инструменты (штангенциркули, микро
метры, нутромеры, предельные калибры и др.).
К основным методам обработки заготовок резанием можно от
нести: точение (обтачивание, подрезание, отрезание); растачивание;
сверление; рассверливание; зенкерование; развертывание; строга
ние; долбление; фрезерование; протягивание; шлифование; отде
лочные методы (полирование, притирка, хонингование, суперфиниш);
обработка резьбовых поверхностей (точение, фрезерование, нареза
ние метчиками, плашками, шлифование и др.); обработка зубча
тых поверхностей (зубодолбление, зубострогание, зубофрезерование,
зубохонингование, зубошлифование, шевингование и др.).
Методы
обработ
ки
цилиндрически
х
повер
х
ностей резцами
Точение - это метод обработки наружных цилиндрических по
верхностей резцами. Точение осуществляется на станках токарной
группы (токарно-винторезных, карусельных, токарно-револьверных
и др.). При точении имеются следующие формаобразующие движе
ния (см. рис. 7.1, а):
- главное V, обеспечивающее отделение стружки от заготовки
вращение заготовки 2, закрепленной в трехк
у
лачковом патроне 1;
- подача s (в данном случае продольной s
пр
)
резца 3' позво
ляющая распространять процесс резания на всю обрабатываемую
поверхность - поступательное движение резца.
Точением при разных условиях обеспечивается точность разме
ров 5-14 квалитета и шероховатость поверхностиR
а
=
0,2+120 мкм.
Токарно-винторезный станок (рис. 7.1, б) состоит из станины 2,
149
а)
б)
Рис. 7.1. Схемы точения с продольной подачей (а) и устройство то
карно-винторезного станка (б)
установленной на передней 1 и задней 12 тумбах. Слева на станине
установлена передняя бабка 6, в которой расположена коробка ско
ростей, основной частью которой является шпиндель-узел, осущест
вляющий главное вращательное движение со скоростью V, м/мин.
Коробка скоростей предназначена для получения разных частот
вращения шпинделя. На шпинделе устанавливают приспособле
ние для закрепления заготовки, например, трехкулачковый само
центрирующий патрон. Для управления механизмами и передача
ми коробки скоростей на лицевой стороне передней бабки, установ
лена паиель управления 5. По направляющим станины с продоль
ной подачей S
пр
• мм/об, перемещается продольный суппорт 7.
По
перечная подача S
п
,
мм/об, сообщается резцу, закрепленному
в
р
езцедержателе 8 верхнего суппорта, перпендикулярно оси вра
щения заготовки
.
Верхний суппорт 9 смонтирован на поперечной
каретке и перемещается вместе с ней по поперечным направляю
щим продольного суппорта. К продольному суппорту крепятся
фартук 1 О, в котором смонтированы передачи, иреобразующие вра
щательное движение ходового вала и ходового винта в поступа
тельное перемещение суппорта. Для получения разных скоростей
движения суппорта слева в станине расположена коробка подач 3.
150