Тема 2.4. Технології виробництва машин та устаткування
Семінарське заняття
План
1. Загальні відомості про виробництво машин та устаткування.
2. Основи технологій металозаготівельних виробництв: лиття, обробка тиском, зварювання.
3. Основи технологій оброблювальних виробництв, обробка матеріалів різання.
4. Сучасні високоефективні методи обробки матеріалів.
5. Основи технологій складання машин. Стаціонарні та рухомі складальні технології.
6. Раціональне використання відходів машинобудування.
7. Вплив особливостей машинобудівних технологій на собівартість продукції, прибутковість підприємств та податок з прибутку.
Перелік питань до самостійної роботи:
1. Основи технологій складання машин.
2. Раціональне використання відходів машинобудування.
3. Вплив особливостей машинобудівних технологій на собівартість продукції, прибутковість підприємств та податок з прибутку.
До складу машинобудівного комплексу України входять такі основні галузі:
· енергетичне машинобудування;
· важке та транспортне машинобудування;
· електротехнічна промисловість;
· хімічне та нафтове машинобудування;
· верстатобудівельна та інструментальна промисловості;
· промисловість міжгалузевих виробництв;
· приладобудування;
· автомобільна промисловість;
· тракторо - та сільгоспмашинобудування;
· будівельно-дорожнє та комунальне машинобудування;
· машинобудування для легкої, харчової промисловості та побутових приладів;
· виробництво санітарно-технічного обладнання та виробів;
· авіаційна промисловість;
· суднобудівна промисловість;
· радіопромисловість;
· оборонна промисловість та інші галузі машинобудування.
Основною виробничою структурною одиницею машинобудівних галузей є машинобудівні підприємства. Виробничу структуру підприємств складають цехи, служби (ремонтні, енергетичні, інструментальні тощо), господарства (складські, підсобні тощо).
Ливарним виробництвом називають галузь машинобудування, яка займається виготовленням заготовок технологіями лиття.
У загальному машинобудуванні литтям одержують близько 60% всіх виробів, у верстатобудуванні – біля 80 % продукції. Сутність ливарного виробництва полягає у виготовлення деталі або заготовки шляхом заливання рідкого металу в ливарну форму, порожнина якої за розмірами і конфігурацією відповідає готовій деталі.
Контроль якості виливків здійснюють з метою забезпечення якості на усіх стадіях виготовлення продукції і не допущення відхилень від вимог нормативно-технічної документації (браку). Якщо брак невиправний, то виливок переплавляють. Якщо ж брак виправний, то виливки виправляють наплавленням, заварюванням, забиванням замазками або мастиками, просочення (усунення пористості).
Основними техніко-економічними показниками ливарного виробництва є:
- об’єм випуску продукції (т) за номенклатурою і в грн. за одиницю часу;
- об’єм випуску продукції на м2 виробничої площі;
- витрати електроенергії;
- рівень автоматизації і механізації;
- собівартість 1т лиття.
Основну частину витрат (до 80%) в структурі собівартості лиття складають затрати на матеріали (метал, пластмаси тощо). Собівартість лиття також залежить від об’єму виробництва та рівня автоматизації і механізації.
Основними напрямками розвитку ливарного виробництва є:
впровадження технологій електричного плавлення (в дугових та індукційних печах), використання яких дає змогу підвищення якості виливків, зменшення витрат енергії, поліпшення умов праці, підвищення ефективності виробництв; впровадження систем автоматизації, роботизації, комп’ютеризації процесів виробництва, контролю та управління;
Обробкою тиском називають технологічний процес зміни форми та розмірів заготовок внаслідок пластичного деформування металів в гарячому чи холодному стані під дією зовнішніх сил.
Обробка тиском базується на використанні однієї з основних механічних властивостей металів – пластичності.
Основними видами обробки металів тиском є: прокатка, пресування, волочіння, кування й об’ємне і листове штампування.
Широке використання технологічних процесів обробки металів тиском пояснюється простотою, високою економічністю та продуктивністю технологічного процесу. Найбільш поширеним видом обробки тиском металів, сплавів та інших конструкційних матеріалів є прокатка, яка має величезне значення в розвитку машинобудівної промисловості.
Прокатка – вид обробки, при якому заготовка обтискається двома обертовими валками прокатного стану. Після обробки отримують виріб, що називається прокатом. Сукупність прокату, що випускається із зазначенням профілів та розмірів, називається сортаментом прокату. За сортаментом продукцію прокатного виробництва поділяють на такі групи: сортовий прокат, листовий прокат, труби, спеціальний та періодичний прокат.
Пресування полягає у витіснені металу із закритого об’єму крізь отвір у матриці. Профіль пресованого виробу відповідає перерізу цього отвору. Вихідною заготовкою для пресування є відливка або круглий прокат.
Волочіння полягає в протягуванні (частіше в холодному стані) прокатних або пресованих заготовок крізь отвір у матриці (волоці), переріз якого менший за переріз заготовки. Інструментом для волочіння є волочильна матриця (волока), робочу частину якої виготовляють з інструментальних сталей, твердих сплавів або технічних алмазів. Для отримання профілів потрібних розмірів волочіння виконують за кілька проходів крізь ряд отворів, переріз яких поступово зменшується. В результаті холодної пластичної деформації відбувається зміцнення металу.
Куванням називають процес деформування заготовки під дією молота або преса. Виріб, виготовлений куванням, називають поковкою. Кування виконується або ударною (динамічною) дією на метал, де використовується енергія удару падаючих частин молота, або повільною (статичною) дією, де використовується тиск преса. Кування може бути ручним і машинним. Ручне кування застосовують в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва переважно при ремонтних роботах для штучного виготовлення дрібних поковок. Машинне кування дозволяє виготовляти поковки великої ваги у великій кількості за допомогою кувальних молотів і гідравлічних пресів.
Штампуванням називають метод обробки виробів деформуванням металу або інших матеріалів в заздалегідь виготовлених формах – штампах.
Продуктивність штампування в десятки разів більше, ніж при куванні, а необхідна кваліфікація робітників значно нижче, крім того, при штампуванні досягається значно більша, ніж при куванні, точність розмірів і чистота поверхні. Однак штампування вигідне в масовому і серійному виробництвах, тому що витрати на виготовлення штампів, виправдовуються лише при випуску значної кількості поковок. Штампування буває гаряче і холодне, об’ємне і листове.
Зварювання – технологічний процес утворення нероз’ємного з’єднання матеріалів, деталей, споруд та конструкцій шляхом місцевого сплавлення або пластичного місця з’єднання деформування внаслідок чого отримуються міцні зв’язки між атомами (чи молекулами) сполучних частин. Зварюванням з’єднують однорідні і різнорідні метали і їх сплави, метали з деякими неметалічними матеріалами (керамікою, графітом, склом та ін.), а також пластмаси.
Обробка металів різанням – це технологічний процес, що є частиною виробничого процесу, в ході якого з поверхні заготовки послідовно знімають шар (шари) металу з метою надання виробу запроектованих форми, розмірів і шорсткості поверхні. Внаслідок великої трудомісткості та значних відходів металу в стружку обробка металів різанням належить до складних і дорогих технологічних процесів. Вартість обробки становить 30-40 % від вартості готового виробу.
Показником якості обробленої поверхні є шорсткість –- це сукупність нерівностей, що створюють рельєф поверхні деталі у межах певної ділянки.
Існують різні способи обробки металів: механічна обробка різанням на верстатах а також нові сучасні способи – фізичний, хімічний, лазерний, електроіскровий, анодно-механічний, хіміко-механічний, електрохімічний, ультразвуковий тощо. Найбільш поширеним способом обробки металів є механічне різання, яке виконують на верстатах різальним інструментом.
Основними способами механічної обробки металів різанням є: точіння, свердління, фрезерування, стругання, шліфування.
Термічною обробкоюназивають сукупність операцій теплової дії на матеріали і вироби з метою зміцнення структури механічних і фізичних властивостей у необхідному напрямку. В основі термічної обробки лежать фазові та структурні перетворення, які відбуваються в металах і сплавах у процесі нагрівання до визначених температур, витримування їх за цієї температури певний час та охолодження з визначеною швидкістю. В результаті термообробки вироби (заготовки або деталі) отримують певні пластичність, твердість, міцність, корозієстійкість та інші якості.
Залежно від режимів проведення розрізняють такі види термічної обробки: відпал, гартування, відпускання, старіння та обробку холодом.
Складання машин – це заключна стадія виробництва машин. Трудомісткість складальних робіт досягає 20-50% загальної трудомісткості виготовлення машин .Від якості складання залежать експлуатаційні показники виробу, його надійність, роботоздатність і довговічність.
Процес складання містить такі стадії:
1. Підгонка і обробка деталей в складальні одиниці (характерна, як правило, для одиничного і дрібносерійного виробництва ).
2. Попереднє складання – з’єднання окремих деталей в прості складальні одиниці і агрегати (механізми).
3. Загальне складання.
4. Регулювання та випробовування виробу.
Технологічний процес складання розробляють для кожної стадії і оформляють у вигляді технологічних карт, схем, які є основною технологічною документацією.
В залежності від обсягу випуску продукції застосовують складання стаціонарне та рухоме. Заключною стадією складання машин є контроль і випробування виробів. Окремі вузли проходять контроль у процесі складання. На основі результатів випробувань роблять висновки про якість виробу і виписують паспорт.
Контрольні питання
1. В чому полягає суть ливарного виробництва?
2. Які основні способи лиття?
3. Які є основні способи зварювання?
4. Поясніть способи механічної обробки металів різанням, точність обробки, шорсткість поверхні.
5. Загальні відомості про виробництво машин та устаткування. Основні галузі машинобудування та їх особливості.
6. Основи технологій виробництв металозаготівок.
7. Сутність та методи обробки тиском: прокатка, пресування, штампування, волочіння, вільне кування.
Література: основна [2-5];
Додаткова [2-4, 11, 13].