Разработка и проектирование технологических процессов и участков обработки материалов в машиностроения

РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И УЧАСТКОВ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ В МАШИНОСТРОЕНИЯ

 

Учебно-методическое пособие для курсового проектирования по дисциплине «Основы проектирования технологических процессов, цехов и участков по  обработке материалов»

для студентов направления подготовки

22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»

всех форм обучения

 

Нижний Новгород

2020

Составители: Е.С. Беляев, Ю.А. Гетмановский, С.С. Дурдыева,

 И.М.Мальцев, Е.Г. Терещенко

 

УДК 621.78

 

Разработка и проектирование технологических процессови участков обработки изделий для машиностроения.Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Основы проектирования технологических процессов, цехов и участков по обработке материалов» для студентов направления подготовки

22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»

всех форм обучения

 /НГТУ им. Р.Е. Алексеева; сост: Е.С. Беляев, Ю.А. Гетмановский, С.С. Дурдыева, И.М.Мальцев,Е.Г. Терещенко  2020.-80 с.

 

Изложены указания по составлению и оформлению пояснительной записки и графической части курсового технологического проекта. Наиболее подробно рассмотрены вопросы выбора технологических процессов тепловой обработки. Даны примеры выполнения.

Пособие может быть использовано при выполнении  технологической части

выпускной квалификационной работы.

Научный редактор А.А. Хлыбов

Учебно-методическое  пособие к курсовому проекту по дисциплине «Основы проектирования технологических процессов, цехов и участков пообработке материалов» рассмотрено на заседании кафедры «МТМиТОМ»

 

Протокол № ____________ от «___» ____________ 20 __ г.

 

Заведующий кафедрой д.т.н., профессор Хлыбов А.А.

Дата, подпись _____________ «___» ___________ 20 __ г.

 

 

СОГЛАСОВАНО:

 

Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Основы проектирования технологических процессов, цехов и участков по обработке материалов» зарегистрировано в УМУ под учетным номером

_____________________

 

Начальник МО УМУ _____________Горностаева А.В. «__» ______ 20__ г.

 

©Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2020

Содержание

 

1.	Введение……………………………………………………………….	4
2.	Общие вопросы курсового проектирования………………………...	4
3.	Технические условия………………………………………………….	8
4.	Назначение изделий, расчет годовой программы выпуска изделий, тип производства…………………………………………..	8
5.	Выбор материала и технологические процессы обработки…….....	19
6.	Оборудование, оснастка и средства механизации………………….	49
7.	Технические расчеты при проектировании………………………….	51
8.	Автоматизация управления параметрами технологических процессов обработки………………………………………………….	61
9.	Планировка цехов и участков………………………………………...	62
10.	Оформление карт технологической документации…………………	74
11.	Краткие понятия о сертификации продукции и системе управления качеством продукции…………………………………..	77
12.	Безопасность и экологичностъ производства………………………	79
13.	Рекомендуемая литература…………………………………………...	80

 

 

Введение

В настоящем учебно-методическом пособии в систематизированном виде рассмотрены вопросы проектирования технологических процессов обработки материалов и изделий из них. Подробно рассмотрены процессы термической обработки, которые широко применяются в машиностроении. Представлены основные сведения о выборе материалов для изготовления деталей, выборе оборудования, необходимого для реализации технологических процессов, о выполнении технических расчетов. Даны требования к планировке производственных участков и отделений. В заключительном разделе содержится рассмотрение вопросов безопасности и экологичности производства.

Выписка из Федерального Государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»

Выпускник, освоивший программу бакалавриата, должен обладать:

-.способностью использовать в профессиональной деятельности основы проектирования технологических процессов, разработки технологической документации, расчетов и конструирования деталей, в том числе с использованием программных средств;

-готовностью участвовать в разработке технологических процессов производства и обработки покрытий, материалов и изделий из них, систем управления технологическими процессами

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Пояснительной записки

Курсовое проектирование ведется в следующей последовательности основных этапов:

· анализ технических условий на материалы и изделия;

· изучение назначения изделий, условий работы;

· расчет годовой производственной программы выпуска продукции;

· обоснование типа производства продукции;

· выбор числа смен работы в сутки;

· выбор и обоснование марок материалов изделий;

· разработка технологического маршрутно-операционного процесса обработки и изготовления изделий, назначение режимов обработки;

·выбор технологического и другого оборудования с заданными пара-метрами с учетом типа производства и расчет его количества, проведение технических расчетов;

· решение вопросов механизации технологических процессов;

·автоматизация регулирования и контроля параметров технологических процессов;

· система обеспечения качества продукции;

· рассмотрение вопросов сертификации;

· планировка расположения всего оборудования, шкафов управления, рабочих мест, проходов и т.д. на участке;

· мероприятия по безопасности жизнедеятельности и экологичности.

   Таким образом, в состав пояснительной записки входят следующие обязательные пункты и разделы: 

- стандартная этикетка на обложке записки;

- титульный лист на типовом бланке;

- задание на стандартном бланке;

- реферат.

1. Технические условия.

2 Назначение изделий, расчет годовой программы выпуска изделий, тип производства.

3 Выбор материала, технологические процессы обработки, контроль качества и сертификация продукции.

4 Оборудование, оснастка и средства механизации.

5 Технические расчеты.

6 Автоматизация управления параметрами технологических процессов обработки.

7 Планировка производственного участка.

8 Безопасность и экологичностъ производства.

Заключение. Технические показатели участка.

Список использованных источников.

Приложения:

- Маршрутная карта.

- Операционные карты.

- Распечатки и другие приложения.

Пояснительная записка должна представляться в сброшюрованном виде, а также в электронном варианте. На обложку пояснительной записки наклеивается стандартная этикетка. Чертежи, рисунки, и другие демонстрационные материалы представляются в презентации формат PAUERPOYNT.Оформление пояснительной записки, чертежей и других материалов должно соответствовать СК-СТ01-У-37.3-16-11.

 

Курсового проекта

Графическая часть выполняется в объеме не менее трёх файлов. Внизу, в правом углу каждого чертежа, вычерчивается основная надпись. Спецификация на чертеже располагается непосредственно над основной надписью. Рекомендуется использование компьютерной графики.

Обязательная графическая часть работы:

Чертеж1.Базовая деталь   Указываются технические требования: размеры, покрытие, механические характеристики, контролируемые параметры, марка материала вид заготовки и др

Чертеж2.Технологическая (или аппаратурно-технологическая) схема обработки изделия: графики проведения термической обработки в координатах «температура-время».

Чертеж 3. Планировка оборудования участка обычно в масштабе 1:50 или 1:100 в соответствии с требованиями, предъявляемыми к строительным чертежам.

Рабочий чертеж детали может быть представлен ксерокопией или выполнен с использованием методов компьютерной графики.

 

НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ

Дается характеристика проектируемых к производству изделий (материалов), их назначение, использование в машине (устройстве, аппарате и т.д.), условия работы, требования в отношении свойств.

При рассмотрении вопросов целесообразности проектирования выпуска новой продукции предварительно проводят м а р к е т и н г о в ы е исследования по анализу рынка сбыта этой продукции, его емкости. Изучают, насколько насыщен рынок, данной продукцией изготовления других предприятий и фирм, какую свободную "нишу" может занять новая продукция. Анализируется, по каким потребительским характеристикам проектируемая продукция превосходит имеющуюся на существующем рынке.

Студент в курсовом проекте дает общий анализ по рассматриваемым вопросам применительно к заданной теме.

ПРИМЕР 1. Заданием предусмотрено проектирование участка термической обработки деталей универсального фрезерного станка. Годовая программа - 2500 станков в год.

На универсальном фрезерном станке можно проводить различные операции обработки металлов. Он объединяет возможности горизонтально-фрезерного и вертикально-фрезерного станков. Это позволяет предполагать, что универсальный фрезерный станок может найти применение в средних и, возможно, малых фирмах.

Из изложенного видно, что имеется перспектива сбыта запроектированной продукции.

ПРИМЕР 2. Задано проектирование участка термической обработки деталей автомобиля"Газель". Годовая программа - 30 тысяч автомобилей.

Автомобиль типа "Газель" имеет в грузовом варианте грузоподъемность 1,5 тонны. Предусмотрено до 10 модификаций этого автомобиля, в том числе грузовой автомобиль, самосвал, микроавтобус, скорая помощь, грузовой фургон с цельнометаллическим кузовом и др. Такая универсальность обеспечивает расширение рынков сбыта.

 Сравнительно небольшие размеры автомобиля предопределяют не очень высокую цену, возможность его использования малыми фирмами, фермерскими хозяйствами, при перевозках товаров и т.д. Как видно, имеются значительные возможности по сбыту продукции.

Расчет годовой программы

Студент выполняет расчет годовой программы производства изделий для выпуска планируемого количества машин по заданной номенклатуре отдельно для каждого наименования изделия с учетом запасных частей, неизбежных технологических потерь и т.д. Годовая программа устанавливается в штуках и единицах массы.

*Бизнес-карта 94. Россия: Волго-Вятский район. Промышленность.-М.: Изд-во "Бизнес-карта", 1994.- 464 с.

Для листовых материалов дополнительно определяют количество продукции в квадратных метрах.

Полученные данные оформляют в форме таблицыс указанием наименования изделия, марки материала, массы одной штуки и годовой программы в штуках и единицах массы. При необходимости приводятся габаритные размеры изделия, пористость и т.д. Более детальные характеристики заданной номенклатуры изделий даются в отдельных таблицах.

При расчете годовой программы выпуска инструментального производства (режущих инструментов, штампов и т.д.) руководствуются укрупненными нормативами годовой потребности. Для инструментов и приспособлений нормативы задаются в единицах массы на один металлорежущий станок производственных цехов (табл.2.1). В случае штампов и пресс-форм исходят из данных о единицах массы в расчете на одну тонну штамповок или отливок основного производства (табл.2.2).

Таблица 1

Годовая потребность в инструментах на один металлорежущий станок производственных цехов для изготовления машин средних размеров (работа в две смены) (по данным М.Е. Егорова)

Тип производства	Инструмент			Приспо-собление
	режущий	измерительный	вспомогательный
	Годовая потребность в кг на один металлорежущий станок
Единичное и мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное и массовое	80-90 90-100 100-130	12-14 12-16 16-20	30-40 40-50 50-70	35-40 70-90 110-150
Поправочные коэффициенты КIна вид машины
Для малых машин Для крупных машин	0,8   1,3	0,8   1,3	0,8   1,2	0,5   1,8

Примечание: При работе в 1 смену вводится коэффициент К₂=0,7; в 3 смены - К₂=1,3.

Меньшие значения в таблице относятся к изделиям пониженной точности и сложности, а большие - повышенной точности и сложности.

Для механических цехов заводов среднего машиностроения (производство автомобилей, металлорежущих станков двигателей внутреннего сгорания и т.д.) можно принимать следующее ориентировочное количество металлорежущих станков: малые - до 125, средние - 125-250, крупные - более 250 станков. Для среднесерийного производства сложных изделий (автомобилей, двигателей внутреннего сгорания, станков и т.д.) принимают при проектировании ориентировочно в механических цехах S=180-200 металлорежущих станков (по данным М.Е. Егорова).

 

Таблица.2

Годовая потребность в штампах и пресс-формах на одну тонну штамповок (отливок) при изготовлении машин средних размеров (работа в две смены) (по данным М.Е. Егорова)

Тип производства	Штампы			Прессформы для цветного литья под давлением
	холодной штамповки	горячей штамповки	для свободной ковки
	Годовая потребность в кг на одну тонну штамповок (отливок)
Среднесерийное Крупносерийное и массовое	10-12 8-11	25-35 15-30	10-15 -	- 13-17
Поправочные коэффициенты КI на вид изделия
Для мелких изделий Для крупных изделий	1,2 0,8	1,5 0,7	1,5 0,6	1,0 -

Примечание: При работе в 1 смену вводится коэффициент К₂=0,7; в 3 смены - К₂=1,4.

 

Меньшие значения в таблице относятся к изделиям пониженной точности и сложности, а большие - повышенной точности и сложности.

Вычисления общей годовой массы инструментов (режущих, штампов и др.) проводятся по формуле

Q = К₁К₂ qS

гдеq-годовая потребность в кг на один металлорежущий станок (для инструментов) или на одну тонну штамповок (для штампов) в тоннах; К₁- поправочный коэффициент на вид изделия (малое, среднее, крупное); К₂-поправочный коэффициент на количество рабочих смен производственных цехов (работа в одну, две или три смены); S - число станков (для инструментов).

 

Тип производства

В зависимости от числа обрабатываемых деталей одного типоразмера в год с учетом массы деталей можно ориентировочно определить тип производства машиностроения по данным табл. 2.3.

Таблица 3

Ориентировочные данные для определения типа машиностроительного производства

Тип машиностроительного производства	Распределение деталей по массе
	легкие	средние	тяжелые
	масса деталей, кг
	менее 10	10-100	свыше 100
	число обрабатываемых деталей одного типоразмера в год, штук
Единичное Мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное Массовое	менее 100 100-500 500-5000 5000-50000 свыше 50000	менее 10 10-200 200-500 500-5000 свыше 5000	менее 5 5-100 100-300 300-1000 свыше 1000

Примечание. По данным М.Е. Егорова и А.А. Андерса.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ГОДОВОЙ ПРОГРАММЫ

ПРИМЕР 1. Задание

Спроектировать участок термической обработки станкостроительного завода для производства зубчатых колес. Объем выпуска фрезерных станков составляет 2000 штук в год. При расчете программы выпуска принять запасные части в количестве 5% и потери 0,5%. Массу детали определить из рабочих чертежей или технических условий.

Решение. Результаты расчета годовой программы выпуска продукции даны в табл.2.4. Тип производства- среднесерийное.

ПРИМЕР 2. Задание

Спроектировать производство пористых листов ПТ/Ф и ПТ/ГП из порошка гидриднокальциевого титана для четырех предприятий.

Решение. Такие материалы применяются в химическом машиностроении при изготовлении фильтровальных аппаратов для очистки жидких сред от частиц примесей размером 3-5 мкм (ПТ/Ф), а также в качестве поглотителя газов (ПТ ГП).

Из материала марки ПТ/Ф-2 изготовляются трубчатые элементы длиной 700 мм для промышленных фильтровальных патронных аппаратов. Один аппарат содержит 108 фильтроэлементов, длительность работы элементов составляет 1,5 месяца. Для работы в течение календарного года необходимо восемь комплектов с филътроэлементов, т. е. количество потребных листов ПТ/Ф-2 составляет для одного фильтровального аппарата n=108х 8 = 864 штуки.

Требуется обеспечить работу трех химических предприятий, на каждом из которых эксплуатируется по три фильтровальных аппарата. В этом случае требуется следующее количество листов в течение года:

Н ₂= 864 х 3 х 3= 7776 штук.

Тип производства - крупносерийное (см. табл.2.3).

В связи с небольшим расходом материалов для предприятий приборостроения*

*Данные для точного расчета при проектировании не имеется.

принята следующая ориентировочная годовая программа выпуска:

Материал ПТ/Ф-1…………………Н₁ = 500 листов,

Материал ПТ/ГП………………….Н₃ = 1000 листов.

Фактический выпуск будет определяться наличием рынков сбыта.

Характеристики листов по техническим условиям даны в табл.2.5.

Неизбежные технологические потери при производстве листов составляют 3%.

Проводим расчет программы участка по массе М в кг и суммарной площади листов П в кв. метрах. Определяем массу очного листа, исходя из его объема и плотности титана 4,5 г/см³ с учетом пористости (табл.2.6). Имея данные о годовой программе выпуска в штуках Н листов очной марки и массу одного листа Ω, можно определить годовую программу выпуска листов в единицах массы М:

М = ΩН.

Далее по габаритным размерам проводится расчет площади одного листа Fи определяют годовую программу выпуска листов в квадратных метрах П:

П= F Н.

Все расчетные данные для листов представлены в табл.2.6, а годовая программа выпуска продукции участка дана в табл. 2. 7.

ПРИМЕР 3. 3аданне

Спроектировать участок по производству алмазосодержащих пластин-заготовок на связке из оловяннoникелевой бронзы для отрезных кругов. Круги предназначены в качестве алмазно-абразивного инструмента для обеспечения разделения пластин кремния диаметром 76 мм с группой изделий электронной техники по разделительным дорожкам на элементы - кристаллы размером 2,5х2,5 мм. Годовой объем выпуска пластин кремния составляет 5 миллионов штук. Выполнить расчет программы,участка для выпуска пластин-заготовок кругов.

Таблица 4

Годовая программа участка

№ п/п	Наименование детали	Масса одной детали, кг	Количество деталей в машине, шт	Годовая программа *
				Количество деталей, шт	Масса, кг
1   2   3   4	Зубчатое колесо   Зубчатое колесо   Зубчатое колесо   Зубчатое колесо	1,67   1,90   5,29   5,65	1   1   1   1	2100 2110 2000 2110 2000 2110 2000 2110	3340 3524 3800 4009 10580 11162 11300 11922
Итого				8000 8440	29020 30617

* Примечание: без учета запчастей и потерь

                          с учета запчастей и потерь

Таблица 5

Характеристика листов

Марка материала	Назначение материала	Размер листов, мм	Пористость, %
ПТ/Ф-1 ПТ/Ф-2 ПТ/ГП	фильтровальный фильтровальный газопоглотительный	600х100х0,4 700х200х0,6 500х100х0,4	40 40 45

 

Таблица 6

Расчетные данные пористых листов

Марка материала	Размеры листа, мм	Площадь одного листа F, см^2	Объем одного листа, см^3	Относительная плотность	Объем металла листа, см^3	Плотность металла, г/ см^3	Масса одного листа, г
ПТ/Ф-1 ПТ/Ф-2 ПТ/ГП	60х10х0,04 70х20х0,06 50х10х0,04	600 (0,06) 1400(0,14) 500 (0,05)	24 84 20	0,60 0,60 0,55	14,4 50,4 11,0	4,5 4,5 4,5	64,8 226,5 49,5

 

Таблица 7

Годовая программа участка

№ п/п	Марка материала	Размеры листов, мм	Пористость, %	Масса одного листа, см^3	Годовая программа*
					число листов Н, шт	масса М, кг	Площадь П, м^2
1   2   3	ПТ/Ф-1   ПТ/Ф-2   ПТ/ГП	600х100х0,4   700х200х0,6   500х100х0,4	40   40   45	0,0648   0,2265   0,0495	500 515 7776 8010 1000 1030	33 34 1762 1815 50 52	30 31 1089 1122 50 51
Итого					9276 9555	1845 1901	1169 1204

*Примечание: без учета потерь

                        с учетом 3% потерь

Решение. Для разделения пластин кремния широкое применение получил метод скоростного абразивногопрорезаниябескорпуснымиотрезными кругами по ОСТ 11 З1.7000-85**. Принимаем отрезные круги размером 56х40х0,035 мм марки АСМ 10/7-100, обеспечивающие ширину дефектной зоны 80 мкм (0,080 мм) (табл. 17, стр.42**). **Шуваев Г.В., Сорокин В.К., Зимицкий Ю.Н. Резка неметаллических материалов. – М.: Машиностроение, 1989.-80 с.

Для пластин кремния диаметром 76 мм средняя длина

одной прорези составляет l=60 мм по данным НИИ. На одной пластине при размере разделяемых элементов 2,5х2,5 мм количество прорезей по ширине пластины составляет

n₁=76 мм: (2,50 + 0,08) мм=29 прорезей.

Перпендикулярно первой серии прорезей разрезается еще n₂= 29 прорезей. Общее количество прорезей на одной пластине

n = n₁ + n₂=29 + 29 = 58 прорезей.

Длина всех прорезей на одной пластине кремния равна:

z= l•n=60•58 = 3480 мм= 3,48 м.

По данным брошюры* (стр.35) стойкость одного отрезного круга толщиной 35 мкм составляетС=700 метров длины пути резания. Следовательно, один круг может разрезать нижеприведенное число пластин кремния:

N = с/ z= 700/3,48 = 201 пластина.

Для разделения Н = 5000000 штук пластин кремния на элементынеобходимо иметь следующее число отрезных кругов:

К= Н/N = 5000000/201= 24876.

Из одной алмазосодержащей пластины штампуется один отрезной круг и, следовательно, необходимо изготовить 24876 алмазосодержащих пластин в год. С учетом неизбежных технологических потерь 3% общий годовой выпуск алмазосодержащих пластик составит

Кп = 24876•103/100 = 25623 пластины**.

Тип производства - крупносерийное (см.табл.2.З).

Далее проводят расчет потребного количества порошков меди, олова, никеля и алмазов исходя из химического состава материала, как показано в примере 2.

ПРИМЕР 4. Задание

Выполнить расчет годовой программы выпуска металлорежущих инструментов для производства в две смены деталей фрезерных станков. Годовая программа составляет 2110 станков.

Решение. Принимаем в механических цехах общее количество металлорежущих станков S=180 штук для производства машин средней сложности.

При массе одной детали не более 5,65 кг (см. пример 1) и числе обрабатываемых деталей одного типоразмера 2110 штук производство среднесерийное (см. табл. 2.З). При среднесерийном производстве машин средних размеров и работе в две смены q=90-100 кг на один металлорежущий станок; К₁= 1,0; К₂ = 1,0 (см. табл.2.1). Принимаем при повышенной точностиq    = 100 кг.

__________

*Шуваев Г.В., Сорокин В.К., Зимицкий Ю.Н. Резка неметаллических материалов. – М.: Машиностроение, 1989.-80 с.

** Потери при производстве кругов из алмазосодержащих пластин не учтены.

Тогда общая годовая потребность в металлорежущем инструменте для изготовления фрезерных станков составит

Q= 1,0•1,0 •100•180 = 18000 кг.

Таким образом, общая потребность во всех металлорежущих инструментах равна по массе 18 тонн в год.

Для определения конкретной потребности в металлорежущих инструментах при механической обработке резанием четырех зубчатых колес по примеру 1 необходимо иметь данные о количестве металлорежущих станков, занятых на обработке вышеуказанных деталей.

ПРИМЕР 5. Задание

Выполнить расчет годовойпрограммы выпуска штампов холодной штамповки для производства в три смены штампованных деталей объемом 3000 тонн (по массе) в год (50 тысяч автомобилей).

Решение. При массе детали менее 10 кг и числе обрабатываемых деталей одного типоразмера 50 тысяч штук производство крупносерийное (см.табл.2.З). В случае крупносерийного производства машин средних размеров и работе в три смены q= 8-11 кг на одну тонну штампуемых деталей автомобиля; К₁=1,0; К₂ = 1,4 (см. табл.2.2). Принимаем при повышенной точности и сложности деталей q = 11 кг.

Тогда общая годовая потребность во всех штампах холодной штамповки для производства 50 тысяч автомобилей составит

Q= 1,0•1,4•11•3000 = 46200 кг.

Таким образом, общая потребность в штампах холодной штамповки равна по массе 46,2 тонны в год.

Определение конкретной потребности применительно к заданным штампам возможно при наличии данных о массе деталей автомобиля, обработанных этими штампами в год.

 

 

Рекомендации по выбору марки среднеуглеродистой улучшаемой стали, назначению закалки и высокого отпуска деталей машин

Среднеуглеродистые улучшаемые стали с содержанием 0,3…0,5 % углерода выбираются в случае необходимости обеспечения объемного упрочнения детали по всему сечению или части сечения. Это достигается проведением полной закалки с нагревом выше А_{С 3}, и последующим высокотемпературным отпуском (500…650 °С). Далее необходимо выбрать группу стали по степени нагруженности (табл. 16), а из этой группы выбрать разновидность стали по наличию легирующих элементов и конкретную марку стали в зависимости от заданного в условиях задачи численного значения предела текучести, ударной вязкости и других показателей с учетом поперечных размеров детали. Подробные сведения о механических свойствах сталей приведены в соответствующей справочной литературе и компьютерной базе данных СТАЛЬ (содержит сведения о 600 марках сталей).

Затем по справочнику проверяется, обеспечивается ли заданный предел текучести, ударная вязкость и другие показатели для выбранной марки стали в том сечении, которое имеет деталь, после проведения закалки и высокого отпуска. При необходимости проводят повторный выбор марки стали с более высоким уровнем свойств и ее проверку.

Пример 1. Задание. На деталь машины (шатун ДВС) с поперечным сечением 30 мм действуют равномерно распределенные по сечению напряжения растяжения. Предел текучести материала не ниже 700 МПа. Требуется выбирать марку стали для рассматриваемой детали.

Решение. Из технических условий задания следует, что необходимо объемное упрочнение по всему поперечному сечению детали. Используем группу улучшаемых конструкционных сталей, у которых прокаливаемость при закалке не менее 30 мм. По табл. 16 это разновидность улучшаемых сталей для средненагруженных деталей машин (прокаливаемость в сечениях до 20...50мм). Предварительно выбираем более дешевую группу хромистых сталей.

Далее назначаем конкретную марку улучшаемой хромистой стали. Из табл. 17 видно, что в качестве такой стали можно выбрать сталь 40Х. Эта сталь предназначена для деталей с поперечным размером 25...35 мм.

Упрочнение детали обеспечивается проведением полной закалки и высокотемпературного отпуска. Это позволяет у стали 40Х получить предел текучести 800 МПа. Применение стали 40Х обеспечивает в соответствии с техническими требованиями задания сквозное упрочнение по сечению детали 30 мм с достижением предела текучести в сердцевине не ниже 700 МПа.

 

                                                                                                                                  Таблица 17

Рекомендации по выбору способа поверхностного

Средства механизации

Любой технологический процесс предусматривает перемещение обрабатываемых деталей и инструментов.

К ним относятся: мостовые краны, подвесные краны, конвейеры, транспортеры, электро- и автокары, манипуляторы и др. На планировке должно быть предусмотрено все пространство перемещения оборудования. Грузоподъемность подъемно-транспортных механизмов определяется только исходя из технологических потребностей, т.е. массой перемещаемых грузов (детали + тара), но не по массе оборудования. Крановые средства при всех обстоятельствах являются производными от технологического. В зависимости от ширины пролета и грузоподъемности краны могут быть одно-, двух- и многопролетными, в цехе могут быть поставлено и несколько кранов разной грузоподъемности, они могут располагаться на разных уровнях.

Напольные виды транспорта могут оказывать влияние на размещение оборудования в цехе, определять ширину цеховых проездов и переходных мостиков или тоннелей, а также людских потоков.

При разработке технологических процессов необходимо предусматривать специальные транспортные средства с минимальной металлоемкостью, их конструкция должна соответствовать транспортировке конкретных деталей или партий деталей. Для этих целей могут использоваться простейшие транспортные средства, например, стеллажи, тележки, приводные и неприводные рольганги, монорельсы с электротель-ми, напольные и подвесные конвейеры.

.

 

Вспомогательных материалов

Операция тепловой обработки	Наименование вспомогательного материала	Единица измерения	Расход на единицу массы продукции
Цементация газовая	Эндогаз Природный газ Азот для продувки	м^3/т	95…120 8…11 50…100
Нитроцементация	Эндогаз Аммиак жидкий	м^3/т кг/т	95…120 7…9
Азотирование	Аммиак жидкий	кг/т	20…80
Спекание твердых сплавов	Водород	м^3/т	110…370

 

Таблица 27

Примеры выбора технологий термической обработки изделий

Пример 1. Задание. Требуется разработать технологический процесс термической обработки зубчатых колес для коробки передач автомобиля. Глубина упрочняемого слоя 0,5…0,7 мм; твердость поверхностного слоя Н R С 60…65; сердцевины - H R C 35…45. Для изготовления колес была выбрана сталь марки 25 ХГМ.

Решение. Исходя из заданных технических условий и принятой мари стали, проектируем маршрутную технологию, включающую операции нитроцементации, закалки и низкого отпуска.

Термическую обработку в условиях крупносерийного производства автомобилестроения проводим в безмуфельном агрегате. Технологичес­кий процесс ведется в такой последовательности:

1. Нитроцементация. Температура 1-й зоны равна 780 °С, II и III зон - 840°С; время пребывания деталей в печи 5 ч. Расход газовой среды (м³/ч): эндогаз 25…30; природный газ 1,5…2,5; аммиак 0,8…1,2.

2. Закалка от температуры 830°С в масле с температурой 180°С.

3. Промывка зубчатых колес от масла в горячей воде в течение 45 мин.

4. Отпуск при температуре 180°С с выдержкой 2 ч.

Пример 2. Задание. Разработать технологический процесс термической обработки режущего инструмента (метчиков для нарезания резьбы в отверстиях) из стали марки У12А.

Решение. Исходя из требований к инструменту и марки стали, проектируем маршрутную технологию, включающую закалку и низкий отпуск.

Принимаем технологический процесс термической обработки метчи­ков в автоматическом агрегате из следующих операций:

1. Закалка:

предварительный нагрев до 300…400°С в шахтной газовой печи; окончательный нагрев до 780…820°С в соляной ванне; охлаждение предварительное в щелочной ванне при 150…200°С; охлаждение окончательное до комнатных температур сжатым воздухом.

2. Промывка в горячей проточной воде с температурой не ниже 70°С.

     3. Отпуск при 180…200°C в соляной ванне.

     4. Двухкратная промывка в горячей проточной воде при 70°С.

      5. Пассивирование в водном растворе NaNO₂ (2…3 %) и Na₂CO₃ (0,3 %) при температуре не ниже 70°С.

     6. Просушивание воздухом при 160…180°С.

Пример 3. Задание. Требуется разработать технологический процесс термической обработки пуансонов для холодной штамповки. В качестве материала пуансонов была выбрана сталь марки Х12Ф1.

Решение. Исходя из термических требований к пуансонам и принятой марки стали, проектируем маршрутную технологию, состоящую из закалки и низкого отпуска.

Принимаем следующий технологический процесс:

1. Закалка:

подогрев до 800…850°С в соляной ванне; выдержка 13 мин; окончательный нагрев до 1040…1070°С в другой соляной ванне: выдержка 5 мин; охлаждение в минеральном масле.

3. Очистка металлическим песком.

3. Отпуск при 150…170°С; выдержка 10…12 ч.

4. Очистка металлическим песком.

Приведенные примеры показывают подход к проектированию техно­логических процессов термической обработки. Изучение многообразных разновидностей такой обработки проводится по литературным данным и заводским аналогам.

Более подробная характеристика технологических процессов дается при проработке и составлении операционных карт МК/ОК по Государственным стандартам Единой системы технологической документации.

 

Планировка  цехов и участков

Планировка – это графическое изображение на плане всего оборудования, рабочих мест, проездов, проходов, подземных сооружений и инженерных сетей, предназначенных для обслуживания технологических процессов.

К планировке приступают после разработки технологического процесса, выбора оборудования, расчета площадей для всех основных и вспомогательных подразделений и служб проектируемого объекта

На планировке должны бать показаны:

- строительные элементы – стены наружные и внутренние, колонны, перегородки (с указаним их типа), дверные и оконные проемы, ворота, подвалы, тоннели, основныеканалы, антресоли, люки, галереи и т. п.;

-технологическое оборудование и основной производственный инвентарь – расположение станков, машин и прочих видов оборудования (включая резервне места), плит, верстаков, стендов, складочных площадок материалов, заготовок, полуфабрикатов и мест для контроля деталей, магистральные, межцеховые и внутрицеховыепроезды;

- подъемно-транспортныеустройства: мостовые, балочные, консольные и прочиекраны (с указаниемихгрузоподъемности), конвейеры, рольганги, монорельсы, подъемники, рельсовыепути;

- расположение вспомогательных помещений и мастерских, складов, кладовых, трансформаторних подстанций, вентиляционных камер, а также конторських помещений и санитарных узлов, расположенных на площади цеха.