Процессы и операции формообразования
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Машиностроительные материалы и изделия
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 216
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0999-5
Артикул: 791544.01.99
Представлены теоретические сведения об основных способах формообразования поверхностей деталей в машиностроении. Рассмотрены процессы обработки металлов давлением, литья и резания материалов, включая шлифование и отделочные виды обработки, а также показаны электрохимические и электрофизические методы размерной обработки.
Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки в области машиностроительных технологий.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Д. А. Рычков, А. С. Янюшкин ПРОЦЕССЫ И ОПЕРАЦИИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022 1
УДК 621 ББК 34.4 Р93 Рецензенты: доктор технических наук, заведующий кафедрой технологии машиностроения Чувашского государственного университета им. И. Н. Ульянова Лобанов Дмитрий Владимирович; кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения и транспорта Братского государственного университета Архипов Павел Владимирович Рычков, Д. А. Р93 Процессы и операции формообразования : учебное пособие / Д. А. Рычков, А. С. Янюшкин. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 216 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0999-5 Представлены теоретические сведения об основных способах формообразования поверхностей деталей в машиностроении. Рассмотрены процессы обработки металлов давлением, литья и резания материалов, включая шлифование и отделочные виды обработки, а также показаны электрохимические и электрофизические методы размерной обработки. Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки в области машиностроительных технологий. УДК 621 ББК 34.4 ISBN 978-5-9729-0999-5 Рычков Д. А., Янюшкин А. С., 2022 Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 2
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ......................................................................................... 6 1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ................................................ 8 1.1. Понятия, относящиеся к типам производства ................ 8 1.2. Основные понятия, относящиеся к разработке технологических процессов ................................................................ 10 Вопросы для самоконтроля ................................................... 21 2. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ .......................... 22 2.1. Факторы, влияющие на обработку металлов давлением ............................................................................................. 22 2.2. Основные законы пластической деформации ............... 24 2.3. Прокатка ........................................................................... 28 2.4. Волочение ......................................................................... 31 2.5. Прессование ..................................................................... 38 2.6. Ковка ................................................................................. 44 2.7. Штамповка ....................................................................... 51 2.7.1. Понятие и классификация штамповки ................... 51 2.7.2. Горячая объемная штамповка на молотах в открытых штампах ................................................................... 54 2.7.3. Горячая объемная штамповка на кривошипных горячештамповочных прессах в закрытых штампах ................................................................... 69 Вопросы для самоконтроля ................................................... 74 3. ЛИТЬЕ ...................................................................................... 77 3.1. Литье в песчаные формы ................................................ 78 3.2. Литье в кокиль ................................................................. 93 3.3. Литье под давлением ....................................................... 95 3.4. Литье по выплавляемым моделям .................................. 97 3.5. Центробежное литье ........................................................ 99 3.6. Литье в оболочковые формы ........................................ 101 Вопросы для самоконтроля ................................................. 102 4. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗАНИИ МАТЕРИАЛОВ ................................................................................. 104 4.1. Точение ........................................................................... 105 3
4.2. Сверление, рассверливание, зенкерование и развертывание ................................................................................. 109 4.3. Фрезерование ................................................................. 115 4.4. Строгание. Протягивание ............................................. 120 4.5. Шлифование и отделочные виды обработки .............. 123 Вопросы для самоконтроля ................................................. 136 5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ......................................................... 137 5.1. Электрохимическая обработка ..................................... 137 5.2. Электроэрозионная обработка ...................................... 150 5.3. Ультразвуковая обработка ............................................ 150 5.4. Электронно-лучевая обработка .................................... 152 5.5. Лазерная обработка ....................................................... 153 Вопросы для самоконтроля ................................................. 154 6. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ............................................... 155 Лабораторная работа 1 ......................................................... 155 КЛАССИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ....................... 155 Краткие теоретические сведения .................................... 156 Практическая часть .............................................................. 160 Лабораторная работа 2 ......................................................... 164 ИССЛЕДОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ОБРАБОТАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ................................................................... 164 Краткие теоретические сведения .................................... 164 Практическая часть .............................................................. 169 Лабораторная работа 3 ......................................................... 176 ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ................................................................... 176 Краткие теоретические сведения .................................... 177 Практическая часть .............................................................. 184 Лабораторная работа 4 ......................................................... 188 ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ................................................................... 188 Краткие теоретические сведения .................................... 189 Практическая часть .............................................................. 195 Лабораторная работа 5 ......................................................... 198 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ ДЕТАЛИ ПОСЛЕ ТЕРМООБРАБОТКИ ..................................................... 198 Краткие теоретические сведения .................................... 199 Практическая часть .............................................................. 202 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................... 205 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................... 206 5
ВВЕДЕНИЕ Одним из важнейших аспектов машиностроительного производства является формообразующая обработка деталей. Современные технологии формообразования весьма обширны и включают обработку металлов давлением, литье и сварку, обработку резанием, электрофизические и электрохимические способы обработки и др. Эти технологии постоянно совершенствуются в связи с необходимостью решения различных технических и технологических проблем, таких как повышение производительности обработки, улучшение качества и точности деталей, их обрабатываемости и эксплуатационных характеристик, а также снижение затрат на изготовление. Теоретические сведения о процессах формообразования широко представлены в различных источниках, содержат методики расчета операций, информацию о применяемых инструментах и оснастке, а также рекомендации, основанные на научных исследованиях, однако они акцентированы на конкретные виды обработки. Целью данного учебного пособия является объединение, обобщение и дополнение информации о существующих и прогрессивных технологических процессах формообразования, широко применяемых в промышленности, что необходимо для обучающихся, специализирующихся в области машиностроения. Дисциплина «Процессы и операции формообразования» направлена на изучение основ обработки металлов давлением и резанием, литья, размерной обработки электрофизическими и электрохимическими методами, а также содержит лабораторные работы для закрепления знаний, формирования умений и навыков в определении качественных и количественных характеристик поверхностей деталей в процессе формообразования. Полученные знания необходимы обучающимся при выполнении курсовых, практических и лабораторных работ по профилирующим дисциплинам, включающим технологию машиностроения, физические методы исследования, резание материалов, технологические процессы в машиностроении и т. п., а 6
также при написании выпускных квалификационных работ по специальности «Технология машиностроения» и направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Настоящее учебное пособие позволит обучающимся освоить следующие компетенции в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»: - способность использовать основные закономерности, действующие в процессе изготовления машиностроительных изделий требуемого качества, заданного количества при наименьших затратах общественного труда; - способность осваивать и применять современные методы организации и управления машиностроительными производствами, выполнять работы по доводке и освоению технологических процессов, средств и систем технологического оснащения, автоматизации, управления, контроля, диагностики в ходе подготовки производства новой продукции, оценке их инновационного потенциала, по определению соответствия выпускаемой продукции требованиям регламентирующей документации, по стандартизации, унификации технологических процессов, средств и систем технологического оснащения, диагностики, автоматизации и управления выпускаемой продукции. 7
1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Формообразование поверхностей деталей различной конфигурации и размеров производится на операциях механической обработки, пластического деформирования, литья, сварки и т. п. При этом необходима разработка технологического процесса, обеспечивающего получение заданной формы и размеров деталей с соблюдением требуемой точности изготовления и качества поверхностей. Теоретические основы машиностроения предусматривают ряд определений, относящихся к производству в целом и технологическим процессам. Рассмотрим далее основные из них. 1.1. Понятия, относящиеся к типам производства Тип производства - это комплексная характеристика технических, организационных и экономических особенностей машиностроительного производства, обусловленная его специализацией, типом и постоянством номенклатуры изделий, а также формой движения изделий по рабочим местам. Выделяют следующие типы производств: - единичное (проектное); - серийное; - массовое. Единичное производство - форма организации производства, при которой различные виды продукции изготавливаются в одном или нескольких экземплярах (штучный выпуск). Единичное производство характеризуется большой номенклатурой изделий различного технического назначения, выпуск которых запланирован в ограниченных количествах. При этом возможность применения стандартных технических средств обеспечения технологического процесса ограничена вследствие постоянной смены номенклатуры и типа выпускаемой продукции. Производственный процесс получения деталей носит прерывистый характер, а выпуск изделий занимает продолжительное время в связи с тем, что обработка производится на универ8
сальном оборудовании и требует переналадки на определенную операцию. Серийное производство - форма организации производства, для которой характерен выпуск изделий большими партиями (сериями) с установленной регулярностью выпуска. Серийное производство является наиболее распространенным типом производства и характеризуется постоянством выпуска относительно большой номенклатуры изделий. При этом годовая номенклатура выпускаемых изделий шире, чем номенклатура каждого месяца. Это позволяет выпускать изделия в больших или относительно больших количествах и проводить значительную унификацию выпускаемых изделий и технологических процессов, изготовлять стандартные или нормализованные детали, входящие в конструктивные ряды, большими партиями, что уменьшает их себестоимость. Серийный тип производства характерен для станкостроения, производства проката черных металлов и т. п. Организация труда в серийном производстве отличается высокой специализацией, поскольку за каждым рабочим местом закрепляется выполнение нескольких определенных операций. Особенности серийного производства обусловливают экономическую целесообразность выпуска продукции по циклически повторяющемуся графику. Серийное производство принято разделять на три типа: - мелкосерийное; - серийное; - крупносерийное. Мелкосерийное производство является переходным от единичного к серийному, при котором выпуск изделий может осуществляться малыми партиями. Внедрение компьютеризации позволяет повысить гибкость производства и внести в мелкосерийное производство черты поточного производства. Например, появилась возможность изготовлять несколько типов изделий на одной поточной линии с затратой минимального количества времени для переналадки оборудования. 9
Крупносерийное производство является переходной формой к массовому производству, при котором выпуск изделий осуществляется крупными партиями в течение длительного периода. Обычно предприятия этого типа специализируются на выпуске отдельных изделий или комплектов по предметному типу. Массовое производство - форма организации производства, характеризующаяся постоянным выпуском строго ограниченной номенклатуры изделий, однородных по назначению, конструкции, технологическому типу, изготовляемых одновременно и параллельно. Массовое производство характеризуется ограниченной номенклатурой продукции, выпускаемой в больших объемах в течение длительного времени (одно-два наименования в год). Причем отдельные единицы продукции имеют лишь незначительные отличия в конструкции, характеристиках и комплектации, что создает экономическую целесообразность широкого применения в конструкциях изделий унифицированных и взаимозаменяемых элементов. При массовом производстве характерна высокая стандартизация и унификация их узлов и деталей, высокая степень комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Механическая обработка и сборка деталей осуществляется на высокопроизводительном оборудовании, таком как автоматы, агрегатные станки, автоматические линии с использованием специальной оснастки. Технологический процесс дифференцирован, а каждая операция закреплена за одним рабочим местом. 1.2. Основные понятия, относящиеся к разработке технологических процессов Термины и определения основных понятий, относящи- хся к производственному процессу, сформулированы в ГОСТ 3.1109-82, где для каждого понятия установлен один стандартизованный термин, отклонения от которого недопустимы [9]. 10