Классификация технологических маршрутов изготовления разнофункциональных изделий из различных материалов. Учебное пособие

В варианте ТМ3 после операций обработочного производства осуществляется термическая обработка с целью получения заданных механических свойств изделия и корректировка показателей его точности и шероховатости поверхности за счет операций размерной обработки без снятия стружки, например шлифование, полирование и т. п. В этом случае использование тонкого точения позволит получить детали точностью по 5–7 квалитетам с шероховатостью Ra = 1,25–0,32 мкм. После шлифования достигаемая точность в пределах 5–6 квалитетов с шероховатостью Ra = 0,63–0,08 мкм (круглое наружное шлифование), 9–10 квалитетов и Ra = 1,25–0,32 мкм (круглое внутреннее шлифование). Полирование поверхности деталей не изменяет их точность, но снижает шероховатость и придает им блеск. Притирка поверхности позволит повысить точность до 5–6- го квалитетов с шероховатостью менее 0,1 мкм [8,10].

Вариант 4 (ТМ4):

С → ООПФ → ТО → ОРО → ОПО → Д. (2.4)

В варианте ТМ4 финишными операциями являются операции поверхностной обработки: модификация поверхности изделия с целью ее упрочнения; нанесение внешних покрытий с целью формирования различных эксплуатационных свойств материала изделия.

2.2.2. Примеры технологических маршрутов единичного производства

Вариант ТМ1. Технологический маршрут изготовления изделия «Болт» в условиях индивидуально производства по этому варианту будет включать только операции резания.

При выборе в качестве исходной заготовки круглого проката могут использоваться следующие операции: фрезерование для получения шестигранника под ключ; точение для получения цилиндрической части болта под резьбу; нарезание резьбы резцом или плашкой.

21

При выборе в качестве исходной заготовки шестигранного проката выполняются только операции точения цилиндрической части болта и нарезания резьбы.

Вариант ТМ2. Вариант технологического маршрута ТМ2 предполагает упрочнение элементов болта или болта в целом после получения заготовки болта согласно технологическому маршруту ТМ1.

Используются операции объемной или поверхностной закалки с последующим проведением отпуска. Вид отпуска (низкий, средний, высокий) зависит от заданных механических свойств элементов болта. При необходимости для сталей используют химико-термическую обработку для повышения износостойкости элементов болта.

Вариант ТМ3. Данный технологический маршрут в единичном производстве используется сравнительно редко. Он предполагает повышение точности и снижение шероховатости элементов болта. Подобное реализуется за счет использования операций резания без снятия стружки. Для комплекснолегированных сталей возможно использовать операцию электрохимического полирования.

Вариант ТМ4. Вариант ТМ4 предполагает использование при изготовлении изделия «Болт» в качестве финишных операций после технологического маршрутов ТМ2 и ТМ3 операции поверхностной обработки материалов с целью получения заданных физикомеханических и эксплуатационных свойств поверхности изделия.

Финишными операциями являются операции поверхностной обработки: модификация поверхности изделия с целью ее упрочнения; нанесение внешних покрытий с целью формирования различных эксплуатационных свойств материала изделия (износостойкость, коррозионная стойкость, жаропрочность, усталостная прочность и др.).

Следует отметить, что поверхностную обработку изделия «Болт» можно производить и в условиях технологического маршрута ТМ1, что часто делают для повышения коррозионной стойкости изделия (цинковое покрытие, никелевое покрытие) или одновременного повышения износостойкости и коррозионной стойкости (хромовое покрытие).

22

Контрольные вопросы

1.Понятие «единичное производство».

2.Характерные особенности единичного производства.

3.Технологическая документация единичного производства.

4.Основные варианты технологических маршрутов единичного производства.

5.Операции резания в технологических маршрутах единичного производства.

6.Операции термической обработки в технологических маршрутах единичного производства.

7.Операции размерной обработки в технологических маршрутах единичного производства.

9.Операции поверхностной обработки в технологических маршрутах единичного производства.

10.Формирование эксплуатационных свойств изделий в технологических маршрутах единичного производства.

23

Глава 3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ

СЕРИЙНОГО И МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВ

3.1.ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕРИЙНОГО

ИМАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВ

3.1.1.Характеристика серийного производства

Согласно ГОСТ 14.004-83 серийное производство – производство, характеризуемое изготовлением и ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями.

В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Коэффициент закрепления операций определяется отношением числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест [5]. Коэффициент закрепления операций принимают равным: для мелкосерийного производства – свыше 20 до 40 включительно; для среднесерийного производства – свыше 10 до 20 включительно; для крупносерийного производства – свыше 1 до 10 включительно.

По технологическим признакам мелкосерийное производство мало чем отличается от единичного, а крупносерийное приближается к массовому производству.

Серийному производству свойственны следующие характеристики:

–зависимость переналадки оборудования от размеров серии изготавливаемых изделий;

–использование рабочих средней квалификации;

–использование помимо с универсальными и специальных инструментов, приспособлений и оборудования, но в меньшей степени, чем в массовом производстве;

–применение механизации и автоматизации производственных процессов, но в меньшей степени, чем в массовом производстве;

–необходимость наличия межоперационных складов.

24

Серийное производство по отношению к единичному является более производительным, имеет более низкую себестоимость продукции, более короткий производственный цикл, что приводит к ускорению оборачиваемости оборотных средств.

Серийное производство является основным типом современного машиностроительного производства. Предприятия этого типа выпускают 75–85 % всей продукции машиностроения в РФ. Объем предприятия серийного типа – от десятков до сотен тысяч регулярно повторяющихся изделий. Используется универсальное и специализированное оборудование, станки с ЧПУ, гибкие автоматизированные станки с ЧПУ, связанные с ЭВМ, групповые поточные линии и переменно поточные линии.

В качестве исходных заготовок в серийном производстве используют горячий и холодный прокат, литье под давлением, точное литье, поковки, точные штамповки.

Точность изделий в условиях серийного производства достигается как методами автоматического получения размеров, так и методами пробных ходов.

3.1.2. Характеристика массового производства

Согласно ГОСТ 14.004-83 массовое производство – производство, характеризуемое большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.

Коэффициент закрепления операций для массового производства принимают равным 1. Таким образом, на каждом рабочем месте закрепляется выполнение только одной постоянно повторяющейся операции.

Массовому типу производства свойственны следующие характеристики:

–глубокая специализация рабочих мест;

–поточное расположение технологического оборудования;

25

–закрепление за рабочим одной или нескольких операций;

–относительно низкая квалификация рабочих и высокая квалификация наладчиков оборудования;

–использование специализированного высокопроизводительного оборудования, специальных инструментов и приспособлений;

–использование высокомеханизированного и автоматизированного оборудования с поточным методом производства;

–отсутствие межоперационных складов;

–короткие грузопотоки на производственных участках и короткие по продолжительности производственные циклы.

В условиях массового производства используется специализированное оборудование, которое расставляется по ходу технологического процесса и связано транспортирующими устройствами. Используется оборудование с ЧПУ, обрабатывающие центры, автоматизированные производственные системы, управляемые ЭВМ, высокопроизводительная технологическая оснастка, разнообразный инструмент из сверхпрочных материалов.

Используются исходные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку (литье под давлением, точное литье, точные штамповки и т. п.). Требуемая точность изделия достигается методами автоматического получения размеров на настроенном оборудовании при обеспечении взаимозаменяемости обрабатываемых заготовок.

Технологическая документация массового производства разрабатывается самым детальным образом, технические нормы жестко регламентированы.

Массовый тип производства характеризуется высокой производительностью, более низкой себестоимостью продукции и ускоренной оборачиваемостью оборотных средств.

Крупносерийное и массовое производства позволяют организовать высшую форму работы непрерывно-поточным методом, вплоть до создания полностью автоматизированных цехов и заводов.

26

3.2.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ СЕРИЙНОГО

ИМАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВ

Вп. 3.1.1 отмечалось, что по технологическим признакам мелкосерийное производство мало чем отличается от единичного, а среднесерийное и крупносерийное – приближается к массовому производству. Соответственно рассмотрим возможные технологические маршруты в условиях массового производства.

3.2.1. Классификация технологических маршрутов массового производства

Вариант 5 (ТМ5):

В варианте технологического маршрута ТМ5 формообразующие операции обработочного производства выполняются на специализированных многошпиндельных токарных автоматах и полуавтоматах, а также на многошпиндельных сверлильных и расточных полуавтоматах. Это позволяет перейти от индивидуального производства к серийному и массовому.

Геометрические параметры изделий будут соответствовать технологическому маршруту ТМ1.

Вариант 6 (ТМ6):

В этом варианте исходное сырье подвергают обработке методами заготовительного производства (литье, обработка давлением, сварка) для получения готового изделия.

Исходное сырье для процессов литейного производства поставляется в виде литых слитков (чушек). В процессах обработки давлением чаще всего используется круглый прокат.

Показатели точности и шероховатости поверхности изделий

уразличных вариантов заготовительного производства следующие:

–литье в песчаные формы – 14–17 квалитеты, Ra = 100–2,5 мкм;

–литье в оболочковые формы – 12–13 квалитеты, Ra = 40–2,5 мкм;

27

–литье по выплавляемым моделям – 9–10 квалитеты, Ra = 25–

1,25 мкм;

–литье в кокиль – 12–15 квалитеты, Ra = 25–2,5 мкм;

–литье под давлением – 8–13 квалитеты, Ra = 25–0,32 мкм;

–центробежное литье – 12–14 квалитеты, Ra = 12,5–1,25 мкм;

–прессование – 13–17 квалитеты;

–волочение – 8–13 квалитеты (сортовая калиброванная сталь), 5–12 квалитеты (проволока);

–горячая объемная штамповка – 8–11 квалитеты, после калибровки – 6–7 квалитеты и Ra = 10–1,25 мкм;

–холодная объемная штамповка – 6–10 квалитеты, Ra = 0,16–

0,04 мкм.

Таким образом, технологический маршрут ТМ6 является высокопроизводительным процессом изготовления изделий преимущественно среднего и грубого класса точности с достаточно шероховатой поверхностью неответственного назначения (низкий уровень механических свойств, соответствующий условиям поставки исходного сырья).

Вариант 7 (ТМ7):

Вариант ТМ7 используется в массовом производстве при изготовлении изделий из металлических материалов, которые не упрочняются термической обработкой.

После операций заготовительного производства полученные отливки, поковки или штамповки проходят обработку конструктивных элементов изделий на автоматическом металлорежущем оборудовании.

Вариант ТМ8 используется в массовом производстве для изготовления изделий среднего и грубого класса точности из металлических материалов, упрочняемых термической обработкой.

28

Включение в технологический маршрут операций размерной обработки после термической обработки позволяет повысить точность изготавливаемых изделий до точного класса.

Вариант 10 (ТМ10):

С → ОЗП → ТОЗ → ООПФ → ТО → ОРО → Д. (3.6)

В варианте ТМ10 после операций заготовительного производства заготовки подвергают термической обработке (отжиги I и II рода) с целью снять внутренние напряжения в материале после литья, обработки давлением и сварки и повышения технологических свойств при дальнейшей обработке резанием и других методов обработки. При этом следует отметить, что в некоторых операциях заготовительного производства, прежде всего обработки давлением, термическую обработку заготовок могут проводить и после отдельных переходов операций ковки и штамповки (при обработке труднодеформируемых материалов). Кроме того, при холодной объемной штамповке после ряда переходов заготовка подвергается нанесению технологических покрытий, например фосфатированию, что существенно снижает контактное внешнее трение и повышает деформируемость заготовки.

Вариант 11 (ТМ11):

С → ОЗП → ТОЗ → ООПФ → ТО → ОРО → ОПО→ Д. (3.7)

Данный технологический маршрут представляет наиболее общий и широко используемый в машиностроении в настоящее время технологический процесс изготовления высококачественных изделий ответственного назначения с высокими механическими свойствами. Включение в качестве финишных операций поверхностной обработки позволяет получать изделия с заданными эксплуатационными свойствами, что будет обеспечивать высокий уровень эксплуатационных, экологических и эстетических свойств изготавливаемых изделий.

29

Вариант 12 (ТМ12):

В технологическом маршруте ТМ12 «ОПМ» – операции порошковой металлургии.

Порошковая металлургия (ПМ) – высокоэффективный метод производства материалов и изделий, в основе которого лежит процесс формования заготовок из порошков с их последующим спеканием и обработкой.

Основные преимущества ПМ:

–значительная экономия материала (КИМ более 95 %), так как получают детали с окончательными или почти окончательными размерами;

–простота технологического процесса, возможность автоматизации, экологические преимущества;

–возможность получения псевдосплавов – сплавов из нерастворимых в жидком состоянии компонентов (например, медь – вольфрам, медь – углерод и др.);

–возможность получения изделий с заданной пористостью;

–возможность получения композиций из металлов и неметаллов;

–возможность изготовления изделий из тугоплавких металлов;

–возможность получения металлических материалов высокой чистоты по сравнению с традиционными технологиями плавки.

Основными этапами технологического процесса ПМ являются: получение порошков и их подготовка; формование заготовок из порошков; спекание заготовок; доработка спеченных заготовок. Для ПМ характерно использование в качестве исходного сырья порошков, которые смешиваются и формуются с целью получения заготовок определенной формы и размеров, близких к форме и размеру изделия. Затем отформованные заготовки подвергаются спеканию, в результате которого порошковые изделия приобретают заданную структуру

исвойства.

30