Файл: А. В. Демидов С. Л. Новокщенов.pdf

1
ФГБОУ ВО
«Воронежский государственный технический университет»
В.М. Пачевский С.Н. Яценко
А.В. Демидов С.Л. Новокщенов
ОБОРУДОВАНИЕ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2016

2
УДК 621.02.01.2
Оборудование машиностроительных производств: учеб. пособие
[Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые и граф. данные ( Мб) /
В.М. Пачевский, С.Н. Яценко, А.В. Демидов, С.Л. Новокщенов. - Воро- неж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический универ- ситет», 2016. - 1 электрон. опт. диск. (CD-ROM): цв. - Систем. требова- ния: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP; SVGA с разрешением
1024х768; MS Adobe Acrobat; CD-ROM дисковод; мышь. – Загл. с экра- на.
Учебное пособие содержит краткое изложение учебного мате- риала, приводятся необходимые иллюстрации и справочный материал.
Издание соответствует требованиям Федерального государствен- ного образовательного стандарта высшего образования по направлению
15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машинострои- тельных производств» (направленности «Металлообрабатывающие станки и комплексы», «Технология машиностроения», «Конструктор- ско-технологическое обеспечение кузнечно-штамповочного производ- ства»), дисциплине «Оборудование машиностроительных произ- водств».
Учебное пособие подготовлено в соответствии с Проектом по це- левому обучению 03 «Подготовка высококвалифицированных специа- листов в области компьютерного обеспечения автоматизированного оборудования при производстве сложных деталей в авиационной тех- нике» в рамках Базового образовательного научно-производственного комплекса «Авиаперспектива».
Ил. 80. Библиогр.: 9 назв.
Рецензенты: ОАО «НИИАСПК» (генеральный директор д.т.н., проф. Егоров В.Г.) д-р техн. наук, проф. С.Ю. Жачкин
© Пачевский В.М., Яценко С.Н.,
Демидов А.В., Новокщенов С.Л., 2016
© Оформление. ФГБОУ ВО
«Воронежский государственный технический университет», 2016

3
ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
«Оборудование машиностроительных производств» - дисцип- лина технологического цикла. Цель изучения курса состоит в том, чтобы получить знания о классификации, конструкциях и особенно- стях основных видов современного технологического и подъемно- транспортного оборудования, сопоставить его производительности, обосновать экономическую целесообразность применения. Нельзя планировать производственные процессы, рассчитывать экономиче- скую эффективность, проводить те или иные организационные ме- роприятия без знания машин, с помощью которых они осуществля- ются, их особенностей и технологических возможностей, произво- дительности, трудоемкости наладки и настройки. Освоение курса поможет определять технико-экономические характеристики, про- изводить рациональный выбор оборудования в зависимости от кон- кретных производственных условий. В результате изучения курса студенты должны знать назначение, принцип действия, устройство, области эффективного применения, тенденции дальнейшего разви- тия и совершенствования основных видов оборудования, уметь чи- тать кинематическую схему машины, знать приемы наладки и на- стройки оборудования, уметь определять его технологическую про- изводительность.
Именно технологическое оборудование является активной, самовоспроизводящейся частью основных фондов машинострои- тельных предприятий и обеспечивает изготовление новых видов машин и приборов. Поэтому нами будут последовательно рассмот- рены основные крупные группы технологического оборудования – литейное, кузнечно-прессовое, сварочное, металлорежущее и подъ- емно-транспортное
Машина – это механизм или сочетание механизмов, осущест- вляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ. В зависимости от основного назначения различают два класса машин: машины-двигатели, с помощью ко- торых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для ис- пользования, и рабочие машины или машины-орудия, с помощью которых производится изменение формы, свойств и положения объ- екта труда. Машины, механизмы и установки, их агрегаты или дета-

4 ли в процессе производства их на машиностроительном предпри- ятии являются изделиями.
Изделие – это предмет производства, подлежащий изготовле- нию на предприятии. Изделие – понятие очень широкое. Им может быть машина, элементы машины и даже отдельная деталь. Деталь – это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и мар- ке материала без применения сборочных операций. Деталь – это первичный сборочный элемент каждой машины. Если рассматривать детали машин отдельно, можно увидеть, что все они имеют, в ос- новном, плоские, цилиндрические, конические, сферические и
винтовые поверхности. Даже в том случае, если поверхность дета- ли имеет более сложную форму, она может быть с достаточной точ- ностью представлена совокупностью нескольких перечисленных поверхностей.
У каждой детали, участвующей в сборке, имеются сопрягаю-
щиесяи несопрягающиеся поверхности. Сопрягающиеся поверх- ности при сборке соприкасаются с поверхностями других деталей, образуя соответствующие сопряжения. Сопрягающиеся поверхно- сти, выполняющие некоторые рабочие функции, называются функ-
циональными (исполнительными или рабочими). Несопрягающиеся или «свободные» поверхности служат лишь для оформления тре- буемой конфигурации детали. Они часто не обрабатываются или обрабатываются с пониженной точностью.
Сборочная единица или узел – это тоже изделие, которое имеет разъемное или неразъемное соединение своих частей, это часть изделия, которая собирается отдельно и в дальнейшем участ- вует в процессе сборки как одно целое. Составные части сборочной единицы подлежат соединению между собой на предприятии- изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, склеиванием, пайкой, клепкой, опрессовкой). В качестве примеров сборочных уз- лов можно привести шпиндельный узел, коробку скоростей и др.
Производственный процесс представляет собой совокуп- ность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Три главных этапа производственного процесса: получе-
ние заготовки, обработка, сборка. Производственный процесс в машиностроении охватывает подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест, получение и хранение материалов и полуфабрикатов, все стадии изготовления деталей ма-

5 шин, сборку узлов и изделий, транспортировку материалов, загото- вок, деталей, узлов и готовых изделий, технический контроль на всех стадиях производства, упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий.
Частью производственного процесса является технологиче- ский процесс. Технологический процесс – это часть производст- венного процесса, содержащая целенаправленные действия по изме- нению и (или) определению состояния предмета труда. Приведенное определение можно уточнить применительно к условиям машино- строительного производства: технологический процесс – это часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их контроль. Различают технологические процессы выполнения заготовок, термической обработки, механиче- ской обработки, сборки.
В технологических процессах заготовительного характера происходит превращение исходного материала в заготовки деталей машин заданных размеров и конфигураций. Заготовки деталей ма- шин получают литьем, обработкой давлением, резкой сортового
и профильного проката, а также комбинированными методами.
В процессе термической обработки происходят структурные превращения, изменяющие свойства материала детали.
Под технологическим процессом механической обработки понимают последовательное изменение состояния заготовки (ее геометрических форм, размеров и качества поверхностей) до полу- чения готовой детали. Получение заданных форм, размеров и каче- ства поверхностей деталей машин достигается соответствующей об- работкой заготовок. Доминирующее значение имеет обработка реза- нием. Применяется также обработка пластическим деформировани- ем, термическая и химико-термическая обработка. В специальных отраслях машиностроения находят применение электрофизическая и электрохимическая обработка.
Технологический процесс сборки непосредственно связан с последовательным соединением элементов изделий в узлы (узловая сборка), узлов и отдельных деталей в изделие (общая сборка).
Далее будут последовательно рассмотрены основные группы оборудования машиностроительных предприятий: литейное, куз- нечно-прессовое (оборудование для обработки металлов давлением), сварочное, металлорежущее, подъемно-транспортное.

6
1. ЛИТЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
1.1. Общие вопросы литейного производства
Отливки составляют 40 % фасонных заготовок в машино- строении. Сущность получения отливок заключается в том, что рас- плавленный и перегретый сплав заданного состава заливается в ли- тейную форму, внутренняя полость которой с максимальной степе- нью приближения воспроизводит конфигурацию и размеры будуще- го изделия. При охлаждении металл затвердевает и в твердом со- стоянии сохраняет очертания той полости, в которую он был залит.
Перспективность литейных технологий обусловливается универ- сальностью, позволяющей получать изделия из сплавов практически любого состава массой от нескольких граммов до сотен тонн, разме- рами от миллиметров до десятков метров.
Индексация моделей литейных машин. Для марок литейно- го оборудования принята пятизначная индексация, в которой первая цифра указывает на технологическое назначение: 1 – для подготов- ки формовочных материалов и приготовления смесей; 2 – для изго- товления литейных форм и стержней; 3 – для выбивки литейных форм и стержней; 4 – для очистки отливок; 5 – для литья в оболоч- ковые формы; 6 – для литья по выплавляемым и выжигаемым моде- лям; 7 – для литья под давлением; 8 – для литья в кокиль; 9 – для центробежного литья. Вторая цифра означает технологический вид:
1 – вибростолы; 2 – машины формовочные; 3 – машины стержневые;
4 – пескометы и т.д. Третья цифра означает конструктивный тип.
Четвертая и пятая цифры характеризуют типоразмер оборудования.
Способы изготовления отливок.
Наиболее распространены следующие способы литья:
1. В разовые объемные песчаные формы.
2. В оболочковые формы.
3. По выплавляемым и выжигаемым моделям.
4. Литье под давлением.
5. Литье в специальные формы – кокили.
6. Центробежное литье.
Выбор способа изготовления отливки зависит от ее размеров, массы, серийности выпуска и сложности.

7
1.2. Литье в разовые объемные песчаные формы
В настоящее время 80 % отливок производится литьем в ра-
зовые объемные песчаные формы, также часто называемым литьем в землю. Материалом для получения отливок служат чугун, сталь и цветные сплавы. Преимущества способа: неограниченные размеры и сложность конфигурации заготовки, относительно невысокая стои- мость. Недостатки: невозможно получить тонкостенные отливки, невысокая точность размеров и формы литой заготовки. Применяет- ся во всех типах производства от единичного до массового.
Последовательность технологического процесса получения отливок приведена на рис.1.1. Весь цикл изготовления отливки со- стоит из ряда основных и вспомогательных операций, осуществляе- мых как параллельно, так и последовательно в различных отделени- ях литейного цеха и в модельных цехах.
Литейная разовая песчаная форма (рис.1.2) в большинстве случаев состоит из двух полуформ: верхней 4 и нижней 3, которые получают уплотнением формовочной смеси вокруг соответствую- щих частей (верхней и нижней) деревянной или металлической мо- дели в специальных металлических рамках – опоках 5. Модель от- личается от отливки размерами, наличием формовочных уклонов, облегчающих извлечение модели из формы, и знаковых частей 7, предназначенных для установки стержня 10, образующего отверстие в отливке. В верхней полуформе с помощью соответствующих мо- делей выполняется воронка и система каналов 1, по которым из ковша поступает литейный сплав в полость формы 2, и дополни- тельные полости – прибыли 6.
После уплотнения смеси модели извлекают из полуформ. За- тем в нижнюю полуформу устанавливают стержень и накрывают верхней полуформой. Необходимая точность соединения обеспечи- вается штырями и втулками в опоках.

8
Рис. 1.1. Технологический процесс получения отливок в разовой песчаной форме

9
Рис. 1.2. Литейная разовая песчаная форма
Формовочные смеси для производства форм состоят в основ- ном из кварцевого песка, глины, связующего, влаги и различных до- бавок. Кроме исходных материалов, для приготовления формовоч- ных смесей используют отработанные (бывшие в употреблении) смеси. Подготовка смеси к использованию включает извлечение из смеси металлических включений, размол комьев, просев, охлажде- ние, регенерацию. Для размола формовочных материалов широко используются дробилки различных типов: щековые, молотковые, валковые, роторные, вибрационные и др. В них происходит измель- чение крупных частей использованных литейных смесей. Произво- дительность дробилок от 8 до 125 м
3
смеси в час.
У молотковых дробилок (рис.1.3, а) материал подается через воронку 1 и дробится молотками 5, закрепленными с помощью шар- ниров 4 на вращающемся роторе 3. Продукты дробления провали- ваются сквозь колосниковую решетку 7. Корпус дробилки 2 облицо- ван износостойкими плитами 6.

10 а б в г
Рис. 1.3. Оборудование для подготовки формовочных материалов
Дробление в валковых дробилках (рис.1.3, б) производится за- тягиванием материалов в зазор между вращающимися в разные сто- роны валками 2 и 5, один из которых опирается на пружину 3, пре- дохраняющую дробилку от поломки при попадании в бункер 1 не- дробящихся кусков. Расстояние между валками регулируется про- кладками 4.
Для более тонкого измельчения смеси могут обрабатываться в шаровых мельницах (рис.1.3, в) и просеиваться через вибрацион-
ные или барабанные (рис.1.3, г) сита. Для сушки песка применяют
барабанные и трубные сушила.
При многократном использовании формовочных и стержне- вых смесей происходит чередование нагрева и охлаждения. При этом в смесях протекают различные химические реакции, изменяю- щие свойства смесей. Регенерация (восстановление) отработанных смесей позволяет получить песок, годный для повторного изготов- ления смеси. Наиболее универсальны и эффективны системы гид-
рорегенерации, в которых зерна песка интенсивно промываются в

11 потоке воды. Их производительность до 60 тонн смеси в час. Кроме них применяются комплексы пневматической (рис.1.4) и терми-
ческой регенерации.
Рис. 1.4. Оборудование для пневматической регенерации смесей
Процесс приготовления смеси состоит из дозирования всех компонентов смеси, загрузки их в смесители в определенной по- следовательности, перемешивания для обеспечения однородности и заданных свойств готовых смесей. Для этих целей применяются преимущественно литейные чашечные смесители.
Основной способ получения литейных форм – машинная фор- мовка. По сравнению с ручной она обладает более высокой произ- водительностью, меньшей трудоемкостью, позволяет получать от- ливки более высокой точности, улучшает условия труда. К основ- ным способам уплотнения формовочных смесей относятся встряхи-
вание, прессование, пескометание, пескодувное и пескодувно-
прессовое уплотнение, импульсное, гравитационное, вакуумно-
прессовое уплотнения. Все способы осуществляются с применением формовочных литейных машин
При верхнем прессовании (рис. 1.5,а) опока 6 устанавливается на модельную плиту с моделью 4, прикрепленную к столу 5 формо-