Методическое пособие 643

В1615 г. в России была изготовлена первая пушка с нарезным стволом, а в 1632 г. около г. Тулы построены заводы для производства литых пушек, стволы которых изготавливались сверлением и растачиванием. Значительный вклад в технологию машиностроения был внесен в эпоху Петра I путем внедрения в производство ряда новых технологических процессов по изготовлению артиллерийского и стрелкового вооружения, монет, постройки кораблей и создания для этих технологий новых оригинальных станков и инструментов, принципиальные схемы которых используются в наше время.

На Тульском оружейном заводе еще в 1761 г. впервые

вмире было внедрено изготовление взаимозаменяемых деталей и их измерение при помощи медных калибров. Этому в большой мере содействовало мастерство русских лекальщиков, изготавливавших лекала и сложные калибры с высокой для того времени точностью и применявших при изготовлении калибров искусственное старение.

Вконце XIX — начале XX в. на некоторых предприятиях начали указывать на рабочих чертежах допуски на изготовление деталей.

Впоследующие годы металлообрабатывающая промышленность получила дальнейшее развитие не только на оружейных, но и на вновь возникших машиностроительных заводах, занимающихся изготовлением паровозов, вагонов, станков и других изделий.

Восстановительный период нашей промышленности после 1917 г. и последующие годы ее бурного развития характеризуются обобщением опыта, накопленного отечественным и иностранным машиностроением, в целях использования его при восстановлении и реконструкции заводов и создании новых отраслей отечественного машиностроения.

Значительную роль в развитии последнего играло создание и развитие в нашей стране самостоятельной крупной отрасли машиностроения — автомобилестроения, начало которой было положено в 1929— 1930 гг. созданием крупной производственной базы для действительно массового произ-

20

водства автомобилей. За последующие десятилетия были созданы такие автогиганты, как ГАЗ, АМО ЗИЛ, АЗЛК, ВАЗ и КамАЗ.

Наряду с развитием автомобилестроения были созданы подшипниковая промышленность (ГПЗ-1, ГПЗ-2, заводы в Саратове, Самаре и др.), тракторное и сельскохозяйственное машиностроение (тракторные заводы в Волгограде, Челябинске, Минске и др.), Ростсельмаш, Таганрогский и Красноярский комбайновые заводы.

Параллельно развивались станкостроение, инструментальная промышленность и сопутствующие производства. И прежде всего, это стало возможным благодаря изобретению суппорта, с последующим совершенствованием металлорежущих станков и появлением других металлообрабатывающих машин.

2.3. Роль кузнечно-прессовых машин в современном производстве

Всовременном мире невозможно представить производство машин, механизмов, различных приборов, работающих в отрасли промышленности, без применения современных кузнечно-штамповочных машин (КШМ).

Современный парк КШМ состоит из восьми классов машин, характеризующихся деформирующей силой от 30 кН до 750 МН, эффективной энергией от 1 кДж до 5 МДж, скоростным диапазоном воздействия на обрабатываемый материал от долей миллиметров в секунду до 100м/с и более.

Современные конструкции КШМ разрабатывают с применением информационных технологий, проектных процедур и средств автоматизированного проектирования. оснащают системами ЧПУ, компьютерного мониторинга и диагностики.

Воснову отечественной школы расчета и конструирования КШМ положены труды выдающихся ученых:

21

1.Зимина А.И. Теория и расчет винтовых фрикционных (1931г.), теория паровоздушных молотов (1937 г., 1940

г.. 1953 г.).

2.Сторожева М.В. Теория гидравлических прессов с насосно-аккумуляторным приводом (1930 г., 1949 г.), теория кривошипных прессов (совместно с Н.М. Копыловым 19331935 гг.).

3.Унксова Е.П. Теория приводных пневматических молотов (1931 г.).

4.Гирша И.И. и Залесского В.И. Теория горизонталь- но-ковочных машин и гибочных машин (1931 г.).

5.Розанова Б.В. Конструкции и расчет гидравлических прессов (1958 г.). и др.

Коллективами инженеров и научных сотрудников ведущих НИИ и заводов разработаны и созданы самые крупные

вмире КШМ:

1.Гидравлические штамповочные прессы силой 650 и

750 МН,

2.Одноцилиндровые малогабаритные штамповочные гидравлические прессы силой 300 МН,

3.Паровоздушные бесшаботные штамповочные молоты с энергией удара 1500 кДж,

4.Гидравлические бесшаботные штамповочные молоты с энергией удара 250 кДж и 2 МДж ,

5.Кривошипные горячештамповочные прессы силой 125 и 160 МН и др. машины.

Большая часть имеющихся в России КШМ старше 20 лет. Поэтому потребуется в ближайшее время обновление парка КШМ с учетом современных тенденций в развитии прессостроения.

Археологическими исследованиями установлено, что первые изделия, изготовленные ручной ковкой, были, как правило, предметами украшения. Наиболее древние из найденных золотых изделий изготовлены около 8000 лет назад.

Позднее стали ковать изделия из самородного серебра, меди и метеоритного железа. Однако эти металлы были на-

22

столько редкими, что люди не могли изготовлять из них необходимые в те времена орудия производства, предметы обихода и оружие. Эра металлов наступила позднее, когда человек научился выплавлять, лить и ковать их.

Техника обработки металлов получила заметное развитие в X — XIII вв. В то время кузнецы уже научились изготовлять прочные многослойные мечи и топоры со стальными закаливаемыми лезвиями. Изготовляли также предметы бытового назначения, инструменты и ремесленные приспособления.

В конце XVIII в. в кузнечном производстве начали применять канатные и паровые молоты, винтовые и гидравлические прессы. Наряду с появлением средств механизации в кузнечном производстве это привело к совершенствованию технологии изготовления поковок не только способами ковки, но и горячей штамповки и даже калибровки.

Кустарное кузнечное ремесло превращается в обособленное производство с большими группами мастеровых людей — кузнецов. Первыми самостоятельными заводами в дореволюционной России, созданными преимущественно для производства оружия, были Тульский, Сестрорецкий, Ижевский.

Кроме оружия на заводах изготовляли сельскохозяйственный инвентарь и различные предметы бытового назначения. Тульский оружейный завод в течение XVIII столетия был несколько раз усовершенствован и по своему уровню превосходил лучшие оружейные фабрики Англии, которая в то время была ведущей промышленной страной мира.

Во второй половине XIX в. развитие судоходства, укрупнение калибра артиллерийских систем, строительство железных дорог, мостов и различных машин для промышленности привело к необходимости подвергать ковке все более крупные железные заготовки и стальные слитки массой до нескольких тонн.

Подлинный переворот в кузнечном производстве вызвало появление паровых молотов. На Обуховском машино-

23

строительном заводе и Пермском пушечном заводе были установлены самые крупные в мире паровые молоты с массой ударных (подвижных) частей 50 т. С 1885 г. в России начали устанавливать гидравлические прессы, которые и поныне являются основным типом оборудования для ковки наиболее крупных поковок.

Вконце XIX и начале XX в. на заводах стали применять специализированное оборудование — горизонтальноковочные машины, гибочные машины-бульдозеры, вертикальные кривошипные прессы и др. Переход к более совершенному оборудованию способствовал повышению уровня развития технологии.

ВXIX в. разрабатываются научные основы теории деформирования металлов. Русский ученый П.П. Аносов в 1841 г. впервые применил микроскоп для исследования строения сталей и установил зависимость между структурой металла и его свойствами.

Работы ученого легли в основу разработки способов получения сталей с заранее заданными свойствами. Русский инженер Д.К. Чернов, исследуя поведение сталей при нагреве

иохлаждении, открыл явление структурных превращений в металлах и ввел понятие критической температуры, что послужило научным обоснованием температурных и деформационных режимов обработки давлением.

Однако, несмотря на талантливость российских кузнецов и их отдельные успехи, кузнечное производство царской России в целом отставало от достижений передовых европейских стран.

Великая Октябрьская социалистическая революция открыла новую эру в развитии всех отраслей машиностроения, в том числе и кузнечнопрессового производства. Разрушенную во время гражданской войны промышленность в тяжелейших условиях удалось восстановить только к 1928 г. Начиная с 1930 г. в СССР был построен целый ряд крупных металлургических заводов (Магнитогорский, Кузнецкий, За-

24

порожский), обеспечивающих машиностроительные заводы необходимым металлом.

Одновременно вступили в строй такие машиностроительные гиганты, как Уралмаш, Новокраматорский машиностроительный завод и многие другие.

Строительство этих заводов сопровождалось созданием на них крупных кузнечных цехов, оснащенных современным кузнечно-штамповочным оборудованием.

Во время Великой Отечественной войны наша промышленность понесла большие потери. На Украине, например, были разрушены практически все заводы. Благодаря самоотверженному труду всего советского народа к 1948 г. был достигнут довоенный уровень производства металла, проката и продукции кузнечных цехов.

За годы послевоенных пятилеток кузнечно-прессовое производство нашей страны развивалось ускоренными темпами и достигло значительного уровня.

Успешное развитие кузнечно-прессового производства неразрывно связано с использованием достижений в развитии теории обработки металлов давлением, которая как прикладная наука начала создаваться в 20-х годах настоящего столетия.

Значительный вклад в теорию и практику обработки металлов давлением внесли советские ученые С.И. Губкин, ЕЛ. Унксов, АЛ. Зимин, М.В. Сторожев, ЕА. Попов, А.И. Целиков, И.М. Павлов, Я.М. Охрименко, И.Я. Тарановский, А.Д. Томленов и многие другие.

Дальнейшие перспективы развития кузнечного производства в нашей стране во многом зависят от уровня профессиональной подготовки нового пополнения рабочихкузнецов, которые должны в совершенстве овладеть этой почетной и очень нужной профессией.

25

Вопросы для самоподготовки

1.Что такое машиностроение?

2.Что является объектом машиностроительного производства?

3.Как происходило зарождение металлообрабатывающей промышленности?

4.В чем заключается роль кузнечно-прессового машиностроения в современном производстве?

5.Для каких операций используются кузнечнопрессовые машины?

26

РАЗДЕЛ 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

В КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ЛЕКЦИЯ № 3

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА. ЕЕ РОЛЬ В ИЗГОТОВЛЕНИИ ИЗДЕЛИЙ

Теоретические вопросы:

3.1.Механическая обработка металлов

3.2.Обработка давлением, особенности технологии работы с металлом

3.3.Программное обеспечение, используемое при проектировании технологических процессов и кузнечноштамповочных машин

3.1.Механическая обработка металлов

Механическая обработка — обработка изделий из стали и других материалов с помощью механического воздействия с применением инструмента (штамповых блоков, резца, сверла, фрезы и т.д.). Сам процесс обработки осуществляется на кузнечно-штамповочных машинах и металлорежущих станках, в установленном порядке согласно технологическому процессу.

Технологический процесс представляет собой часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.

К предметам труда относят заготовки и изделия.

В машиностроении под заготовкой принято понимать полуфабрикат, поступающий на механическую обработку, в

27

результате которой он превращается в годную для сборки деталь.

Изделием называют единицу промышленной продукции, количество которой может быть исчислено в штуках или экземплярах (детали, сборочные единицы, машины и т.д.).

Внастоящее время существуют всего две возможности финальной обработки металлических деталей: это может быть сделано с помощью давления или резания.

Основным технологическим оборудованием обработки металлов давлением являются молот, и пресс – механические устройства, но первое придает заготовкам нужную форму ударами, а второе – с помощью давления.

Пресс может быть гидравлическим, парогидравлическим, винтовым, фрикционным, эксцентриковым, кривошипным или пружинным. Механическая обработка молотом используется реже, поскольку она очень шумная и менее эффективная и используется только на крупных производствах.

Помимо горячего воздействия, бывает также холодное

—оно применяется чаще, поскольку способно придать заготовкам из цветных и черных металлов нужную форму, при это не влияя на ее физические характеристики.

Вотличие от горячего воздействия, при холодном способе нагревать поверхность не нужно – вся работа производится при комнатной температуре.

Механическая обработка разных типов металлов путем резания также требует специального оборудования. Это более сложный процесс, поэтому и виды станков здесь используются более сложные. Существуют следующие виды обработки металла путем резки: обточка, сверление, фрезерование, строгание и шлифование.

При обточке материала его изменения минимальны, поскольку эта процедура производится в тех случаях, когда размер заготовки практически соответствует конечному размеру детали.

28

Сделать обточку можно на оборудовании разного типа: для этого может подойти токарный, сверлильный, шлифовальный и другие виды станков.

Обточку детали чаще всего делают на токарном станке с помощью специального резца, который эффективно снимает лишний слой металла и приводит заготовку к нужному размеру.

Спомощью сверления можно сделать в заготовках нужные отверстия, тем самым изменив их форму.

Для этого типа обработки подойдет любое оборудование, имеющее сверло и тиски: между ними нужно установить заготовку, сверло будет находить на нее поступательно, и в результате мы получим отверстие нужного нам размера и формы.

Спомощью фрезерования форма детали также изменяется. Это довольно сложный вид обработки, требующий наличия специального оборудования — горизонтальнофрезерного станка. Обработка заготовки выполняется с помощью фрезы, которая есть на этом устройстве.

Фреза воздействует на заготовку под углом, при этом сама деталь не двигается – до начала работы ее нужно четко зафиксировать на поверхности оборудования.

Строгальный метод работы заключается в воздействии на заготовку резца. Для этого процесса требуется специальный строгальный станок, т.к. только он оснащен нужным инструментом. Это сложный способ обработки цветных металлов, т.к. он требует расчетов холостых и рабочих ходов для правильного выполнения работы.

Последний способ работ с металлом – шлифовальный. Это довольно простой метод, который часто можно выполнить своими руками, если шлифовальный круг есть в наличии. Для профессиональной же обработки используются специальные шлифовальные станки.

Работа с заготовками из цветных металлов происходит за счет вращательных движений с прямолинейной и круговой подачей.

29