Технические процессы в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

Задание

Прессование

Прямой и обратный методы прессования

Токарные резцы

Гибкая производственная система

Проблемы, возникшие при применении гибких систем

Значение ГПС

Список использованной литературы

Задание

1. Прессование. Способы, оборудование,области применения;

2. Токарные резцы;

3. Гибкая производственная система.

Прессование

Прессование - вид обработки давлением, при котором металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие в матрице, соответствующее сечению прессуемого профиля.

Это современный способ получения различных профильных заготовок: прутков диаметром 3…250 мм, труб диаметром 20…400 мм с толщиной стенки 1,5…15 мм, профилей сложного сечения сплошных и полых с площадью поперечного сечения до 500 см2.

Впервые метод был научно обоснован академиком Курнаковым Н.С. в 1813 году и применялся главным образом для получения прутков и труб из оловянисто-свинцовых сплавов. В настоящее время в качестве исходной заготовки используют слитки или прокат из углеродистых и легированных сталей, а также из цветных металлов и сплавов на их основе (медь, алюминий, магний, титан, цинк, никель, цирконий, уран, торий).

Технологический процесс прессования включает операции:

-подготовка заготовки к прессованию (разрезка, предварительное обтачивание на станке, так -как качество поверхности заготовки оказывает влияние на качество и точность профиля);

-нагрев заготовки с последующей очисткой от окалины;

-укладка заготовки в контейнер ;

-непосредственно процесс прессования;

-отделка изделия (отделение пресс-остатка, разрезка).

Прессование производится на гидравлических прессах с вертикальным или горизонтальным расположением плунжера, мощностью до 10 000 т.

Прямой и обратный методы прессования

При прямом прессовании движение пуансона пресса и истечение металла через отверстие матрицы происходят в одном направлении. При прямом прессовании требуется прикладывать значительно большее усилие, так как часть его затрачивается на преодоление трения при перемещении металла заготовки внутри контейнера. Пресс-остаток составляет 18…20 % от массы заготовки (в некоторых случаях - 30…40 %). Но процесс характеризуется более высоким качеством поверхности, схема прессования более простая.

Рисунок 1. Схема прессования прутка прямым (а) и обратным (б) методом. 1 - готовый пруток; 2 - матрица; 3 - заготовка; 4 - пуансон

При обратном прессовании заготовку закладывают в глухой контейнер, и она при прессовании остается неподвижной, а истечение металла из отверстия матрицы, которая крепится на конце полого пуансона, происходит в направлении, обратном движению пуансона с матрицей. Обратное прессование требует меньших усилий, пресс-остаток составляет 5…6 %. Однако меньшая деформация приводит к тому, что прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла. Конструктивная схема более сложная

Процесс прессования характеризуется следующими основными параметрами: коэффициентом вытяжки, степенью деформации и скоростью истечения металла из очка матрицы.

Коэффициент вытяжки определяют как отношение площади сечения контейнера к площади сечения всех отверстий матрицы.

Степень деформации:

Скорость истечения металла из очка матрицы пропорциональна коэффициенту вытяжки и определяется по формуле:

где : - скорость прессования (скорость движения пуансона).

При прессовании металл подвергается всестороннему неравномерному сжатию и имеет очень высокую пластичность.

К основным преимуществам процесса относятся:

-возможность обработки металлов, которые из-за низкой пластичности другими методами -обработать невозможно;

-возможность получения практически любого профиля поперечного сечения;

-получение широкого сортамента изделий на одном и том же прессовом оборудовании с -заменой только матрицы;

-высокая производительность, до 2…3 м/мин.

Недостатки процесса:

-повышенный расход металла на единицу изделия из-за потерь в виде пресс-остатка;

-появление в некоторых случаях заметной неравномерности механических свойств по длине -и поперечному сечению изделия;

-высокая стоимость и низкая стойкость прессового инструмента;

-высокая энергоемкость.

Токарные резцы

При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др.

Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т. д. Элементы резца показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Элементы токарного резца

Резец состоит из головки (рабочей части) и стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе. Передней поверхностью резца называют поверхность, по которой сходит стружка. Задними (главной и вспомогательной) называют поверхности, обращенные к обрабатываемой детали. Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется пересечением передней и главной задней поверхностей резца. Вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершиной резца является место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок.

Для определения углов резца установлены понятия: плоскость резания и основная плоскость. Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности резания и проходящую через главную режущую кромку резца. Основной плоскостью называют плоскость, параллельную направлению продольной и поперечной подач; она совпадает с нижней опорной поверхностью резца.

Рисунок 3. Плоскости резца

Углы резца разделяют на главные и вспомогательные. Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, т. е. плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Рисунок 4. Углы токарного резца

Главным задним углом a называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Углом заострения b называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главным передним углом g называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку резца. Сумма углов a+b+g=90 градусов. Углом резания d называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главным углом в плане j называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Вспомогательным углом в плане j1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Углом при вершине в плане e называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Вспомогательным задним углом a1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости. Углом наклона главной режущей кромки l называется угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости.

Резцы классифицируются: по направлению подачи - на правые и левые (правые резцы на токарном стане работают при подаче справа налево, т. е. перемещаются к передней бабке станка); по конструкции головки - на прямые, отогнутые и оттянутые (рисунок 5);

Рисунок 5. Резцы: а - прямые, б - отогнутые, в - оттянутые

по роду материала - из быстрорежущей стали, твердого сплава и т. д.; по способу изготовления - на цельные и составные (при использовании дорогостоящих режущих материалов резцы изготовляют составными: головка - из инструментального материала, а стержень - из конструкционной углеродистой стали; наибольшее распространение получили составные резцы с пластинами из твердого сплава, которые припаиваются или крепятся механически); по сечению стержня - на прямоугольные, круглые и квадратные; по виду обработки - на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др. (рисунок 6).

Рисунок 6. Токарные резцы для различных видов обработки: а - наружное обтачивание проходным отогнутым резцом, б - наружное обтачивание прямым проходным резцом, в - обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом, г - прорезание канавки, д - обтачивание радиусной галтели, е - растачивание отверстия, ж, з, и - нарезание резьбы наружной, внутренней и специальной.

Гибкая производственная система

В нашей стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков-автоматов.

Недостаток - узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство - 80 %.

В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.

Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

В Японии - гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

В США - гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

В нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

ГАП включает исполнительную систему, состоящую из технологической, транспортной, складской систем и систему управления.

Преимущества ГАП по сравнению с участками, состоящими из универсальных станков:

-резкое увеличение производительности труда в процессе изготовления единичной и мелкосерийной продукции благодаря более высокой загрузке оборудования;

-быстрое реагирование на изменение требований заказчиков;

-существенное повышение качества продукции за счет устранения ошибок и нарушений технологических режимов, неизбежных при ручном труде;

-сокращение времени производственного цикла в несколько раз;

-уменьшение капитальных вложений, площадей и численности обслуживающего персонала прежде всего за счет трехсменного режима работы, при этом две смены ведутся практически под наблюдением оператора;

-снижение объема незавершенного производства;

-повышение эффективности управления за счет исключения человека из производственного процесса;

-улучшение условий труда, устранение сложных, трудоемких и тяжелых операций, освобождение человека от малоквалифицированного и монотонного труда.

ГПС находят применение в основном в станкостроении, машиностроении.

Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:

-управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;

-число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 - 10;

-реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);

-наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например в Германии их 60%, в Японии - более 70, в США - около 90%;

-различна и степень гибкости ГПС. Например в США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии - от 50 до 200;

-нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 года.

прессование резец гибкая производственная система

Проблемы, возникшие при применении гибких систем

1.ГПС не достигла поставленных целей по рентабельности; она оказалась слишком дорогостоящей по сравнению с преимуществами, достигнутыми с ней. Обнаружено, что причиной высокой стоимости оборудования были несоразмерные расходы на приспособления и транспортную систему;

2.разработка и введение в эксплуатацию комплексной ГПС оказалось трудным, а также дорогостоящим;

3.из-за недостатка опыта было трудно выбирать подходящие типы систем и оборудование для нее;

4.имеется мало поставщиков систем, которые могут поставлять сложные системы.

5.в некоторых случаях эксплуатационники получили опыт о фактически слабой гибкости;

6.конструктивные элементы ГАПС, например, станки, системы управления и периферийные устройства часто оказывались неподходящими к системе и вызывали лишние проблемы по стыковке.

7.Эксплуатационники часто не имеют достаточной готовности к эксплуатации сложной системы;

8.Длительный срок выполнения проекта от конструирования до запуска системы.

9.Перспективы применения гибких систем

10.одновременное повышение эффективности и гибкости;

11.повышение степени автоматизации не уменьшая гибкости;

12.усовершенствование таких измерительно-контрольных методов, которые контролируют в процессе обработки состояние инструмента и обрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматической подналадки;

13.уменьшение количества приспособлений и палет за счет автоматизации крепления деталей;

14.введение в ГПС таких операций, как промывка, покрытие, термообработка, сборка и т.д;

15.развитие профилактического техобслуживания.

Значение ГПС

-более высокий коэффициент использования станков (в 2-4 раза больше по сравнению с применением отдельных станков);

-более короткое время прохода производства;

-уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшается количество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции, привязанного к производству;

-более ясный поток материала, меньше перетранспортировок и меньше точек управления производством;

-уменьшаются расходы на заработную плату;

-более ровное качество продукции;

-более удобная и благоприятная обстановка и условия работы для работающих.

Список использованной литературы:

Агеева Г.Н., Журавлева Н.С., Корольков Г.А. “Металловедение и термическая обработка”

Гуляев А.П. “Металловедение”

Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. “Металловедение, термообработка и рентгенография”

Размещено на Allbest.ru