ВВЕДЕНИЕ. Машиностроение является важнейшей отраслью народного хозяйства, определяющей уровень и темпы развития всех других отраслей промышленности

Машиностроение является важнейшей отраслью народного хозяйства, определяющей уровень и темпы развития всех других отраслей промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта и др.

Быстрое развитие машиностроительного производства настоятельно требовало научного разрешения вопросов, связанных с изготовлением машин, что привело к возникновению науки о технологии машиностроения.

Технология машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и овеществленного труда, т. е. при наименьшей себестоимости.

Традиционно машиностроение делят на следующие группы отраслей: тяжелое машиностроение, общее машиностроение, среднее машиностроение, точное машиностроение, производство металлических изделий и заготовок, ремонт машин и оборудования.

1. Общее машиностроение

Общее машиностроение представлено такими отраслями, как транспортное машиностроение (железнодорожное, судостроение, авиационное, ракетно-космическая промышленность, но без автомобилестроения), сельскохозяйственное, производство технологического оборудования для различных отраслей промышленности (исключая легкую и пищевую).

2.Тяжелое машиностроение

Подъемно-транспортные машины (грузоподъемные краны, лифты, подъемники (вышки), машины непрерывного транспорта (контейнеры и пр.))

– Железнодорожное машиностроение

– Судостроение

– Авиационная промышленность

– Ракетно-космическая отрасль

– Производство технологического оборудования по отраслям

– Строительное и коммунальное машиностроение

– Сельскохозяйственное машиностроение

– Нефтегазовое машиностроение

– Химическое машиностроение

– Лесопромышленное машиностроение

3.Среднее машиностроение

В состав среднего машиностроения входят автомобилестроение, тракторостроение, станкостроение, инструментальная промышленность, производство технологического оборудования для легкой и пищевой промышленности.

– Автомобильная промышленность

– Тракторостроение

– Станкостроение

– Робототехника

– Инструментальная промышленность

– Оборудование легкой промышленности

– Оборудование пищевой промышленности

– Промышленность бытовых приборов и машин

В советское время Министерством среднего машиностроения (Минсредмаш) называлось ведомство, главными объектами которого были разработка и производство ядерного оружия. Оно было организовано в 1953 году, и в его структуру входили собственные рудники, заводы, НИИ, транспорт, сеть связи, вузы и пр.

4. Точное машиностроение

Ведущие отрасли точного машиностроения — приборостроение, радиотехническое и электронное машиностроение, электротехническая промышленность. Продукция отраслей этой группы исключительно разнообразна — это оптические приборы, персональные компьютеры, радиоэлектронная аппаратура, авиационные приборы, волоконная оптика, радиоэлектронная аппаратура, лазеры и комплектующие элементы, часы.

Приборостроение

Радиотехническая и электронная промышленность

Электротехническая промышленность

5. Производство металлических изделий и заготовок

Производство ножевых изделий, столовых приборов, замочных и скобяных изделий, фурнитуры

Производство массовых металлоизделий (метизов) — проволока, канаты, гвозди, крепеж

Основными элементами развития современного машиностроения является совершенствование средств производства, методов организации производства (к прим. использование технологий серийного и массового изготовления), переход к стандартизации, автоматизации и информационному обеспечению процессов.

Тема 1.1:

План лекции: Основные направления развития технологии тяжелого машиностроения

- Структура энергетического машиностроения;

- Заводы энергетического машиностроения России;

- Сырье для энергетического машиностроения России;

- Атомное энергетического машиностроение;

- Перспективы энергетического машиностроения;

- Внешнеэкономическая деятельность энергомашиностроительных предприятий.

Тяжелое машино­строение носит единичный и отчасти мелкосерийный характер производства, характеризуется широкой номен­клатурой изделий, большими габаритами и массой деталей и узлов. Эти особенности оказывают существенное влия­ние на организацию производства и построение техноло­гического процесса.

Цикл производства изделий — длительный. Изготов­ление крупных деталей и сборка изделий (прокатных станов, шагающих экскаваторов, буровых установок) по циклу занимают сотни часов, а то и несколько меся­цев, и часто носят экспериментальный характер. Одно­временное прохождение в производстве большого коли­чества различных изделий затрудняет непрерывное и строгорегламентированное движение деталей, что при­водит к пролеживанию их в ожидании операции.

Изделия в тяжелом машиностроении не имеют высокой технологичности, часто являются рабочим и опытным образцом. Детали изделий тяжелого машиностроения обрабатывают универсальным способом с применением минимального количества оснастки, что требует иногда дополнительно пригоночных работ. Единичность и уни­кальность большей части изделий, узлов и деталей тре­буют высококвалифицированных кадров станочников и слесарей-сборщиков, затрудняют создание комплексно-механизированных цехов и участков.

Необходимость обработки разнообразных деталей пред­определяет широкую универсальность металлорежущего оборудования; универсальные станки составляют основу станочного парка большинства заводов тяжелого машино­строения.

Технологический процесс строится по принципу концентрации операций, что сокращает цикл производства и упрощает распределение работ по станкам. В техноло­гическом процессе максимально используются технологические возможности станков:

1.одновременная обработка детали всеми суппортами, например на продольно-фзрезерных станках, использование поворотных столов, обработке на расточных станках и т.п.

2.обработка накладными станками, которые устанавливают на крупногабаритную деталь как на базу,

3.обработка переносными станками, которые устанавливаются к детали. Они позволяют обрабатывать поверхности без перемещения детали от станка к станку или обеспечить одновременную, обработку несколькими станками.

Крупногабаритность и сложность деталей вынуждают затрачивать значительную долю времени на вспомогательные операции. Анализ работы крупных станков показывает, что затраты времени на установку, выверку, закрепление деталей, смену и регулировку режущего инструмента, пробные проходы, промеры, управлениие станком составляют: на расточных станках до 48 % на карусельных до 40 %, на крупнотокарных до 35 % продольно-строгальных до 23 % оперативноговремени.

Редкая повторяемость деталей и узлов приводит к соз­данию специальной оснастки, поэтому особое значение имеет отработка конструкций изделий на технологичность, что в ряде случаев дает возможность использования универсальной и стандартизованной оснастки.

При единичном производстве крупногабаритных деталей необходимо учитывать неравномерность припусков в поковках, литых заготовках, наличием в заготовках дефектов (раковин, песочных засоров, пригаров и др.), которые не позволяют получить должного эффекта от использования новых станков и инструмента.

Несмотря на единичный характер производства основополагающим при изготовлении продукции является использование принципов и преимуществ серийного про­изводства за счет унификации и стандартизации деталей и узлов, типизации технологических процессов, создание специализированных участков и линий, в состав которых на наряду с универсальными станками могут входить агрегатные станки, обеспечивающие высокопроизводительную обработку детали одновременно несколькими инструментами, копировальные и многорезцовые noлуавтоматы и др. Группирование деталей и узлов позволяет организовать специализированные участки, механизированные линии, рабочие места, на которых организуется изготовление однотипных деталей и узлов.

Важную роль в технологии тяжелого машиностроения играет обновление парка металлорежущих станков. Новые станки должны обеспечивать высокое качество обраба­тываемых деталей, сокращение вспомогательного времени, должны иметь повышенные скорости вспомогательных ходов и наладочных перемещений, повышенную мощность, бесступенчатое регулирование скоростей и подач в боль­шом диапазоне, высокую жесткость. Конструкции станков должны обеспечивать механизированный отвод стружки, подвод охлаждающей жидкости в зону резания, механи­зацию крепления детали и инструмента. Этим требо­ваниям удовлетворяют станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и многоцелевые станки, которые благодаря высокой степени автоматизации рабочего цикла в сочетании со способностью быстро переналаживаться завоевывают прочные позиции на заводах с единичным и мелкосерийным характером производства (См. фото) Дальнейшее развитие производства — это создание гиб­ких автоматизированных производств на основе станков с ЧПУ, многоцелевых станков, промышленных роботов, автоматизированных транспортных и складских систем, объединенных автоматизированной управляющей техни­кой.

(На фото: Станок токарно-винторезный с цифровой индикацией модели 1А67Ф01(Россия), Фрезерно-расточной станок портального типаV2.5000S (фирмаFOREST Франция, Портально-карусельный станок TVB 550/450 INNSE (Италия) с поперечно- выдвижным столом и системой ЧПУ, Горизонтально-расточной одностоечный станок с ЧПУ и поворотным столом FA-С221 INNSE (Италия)

Следующим фактором, играющим существенную роль в развитии технологии тяжелого машиностроения, яв­ляется интенсификация процессов резания за счет увели­чения мощности и жесткост и станков, применения ско­ростного и силового резания, зуборезного многолезвийного твердосплавного инструмента, сборных резцов со смен­ными вкладышами для крупных станков.

В последние годы широко применяют инструменты из синтетических алмазов, эльбора-Р, гексанита и других сверхтвердых материалов, обеспечивающих получение параметра шеро­ховатости Ra = 0,08... 0,63 мкм. Для чистовой обра­ботки деталей типа роликов, гильз, втулок, изготовленных из труднообрабатываемых и закаленных материалов, при­меняют режущий инструмент, оснащенный пластинами из порошкового материала. Одним из путей повышения стойкости режущего инструмента является внедрение процессов шлифования алмазным инструментом и эльбороалмазная доводка быстрорежущего инструмента.

Широкие возможности в совершенствовании технологии открывает сборный режущий инструмент (резцы, сверла, фрезы) с механическим креплением сменных многогранных пластин (рис. 1). Конструкция этого инструмента позво­ляет менять режущую пластину путем поворота инстру­мента без снятия его со станка; инструмент настраивают вне станка при наладке на обработку партии деталей; в дальнейшем пластину после изнашивания граней заме­няют новой или при затуплении одной грани поворачи­вают для работы другой гранью. Сборный инструмент имеет бесспорные преимущества перед напайным инстру­ментом. Сменные многогранные пластины могут иметь одно-. или многослойные износостойкие покрытия, повы­шающие стойкость инструмента. Например, использова­ние пластин с износостойкими покрытиями типа TiC позволяет повысить режимы резания в среднем на 30 %. Таким образом, использование сборного инструмента со сменными пластинами и улучшение их характеристик путем нанесения износостойких покрытий — существен­ный резерв в повышении производительности.

Внедрение в производство новых, более прогрессивных технологических процессов, таких как точение с большими подачами, протягивание, глубинное и врезное шлифова­ние, тонкое (шабрящее) фрезерование, электрофизиче­ские, электрохимические и ультразвуковые методы об­работки, методы пластического деформирования поверх­ности деталей и др., повышает технический уровень предприятия.

Примером может служить прогрессивное решение об­работки резанием деталей из труднообрабатываемых ма­териалов, характерных для тяжелого машиностроения. Реальным средством интенсификации процесса обработ­ки резанием таких материалов является использование подогрева срезаемого слоя. В результате этого площадь сечения среза металла может быть увеличена до 6 раз без уменьшения других параметров режима резания, ч то в 2 раза и более снижает трудовые затраты. Этот процесс в тяжелом машиностроении реализован в виде метода плазменно-механической обработки, при котором используется плазменный нагрев зоны резания от дуги плазмотрона, установленного перед резцом. По такой технологии на Уралмашзаводе, Днепропетров­ском заводе металлургического оборудования и др. обра­батывают крупные детали дробилок из стали ПЗЛ, валки из жаропрочных сталей, крупные заготовки в виде литых труб.

Это направление требует дальнейшего раз­вития, так как открываются возможности использования«технологической» теплоты для размягчения срезаемого

слоя (например, после процесса ковки, в процессе наплавки деталей труднообрабатываемыми материалами). От станкостроителей требуется создание специально предназначенных для этих процессов металлорежущих станков.

Другим примером могут служить принципиально новые технологические процессы финишных операций. Например, на Уралмашзаводе для чистовой обработки втулок бурового насоса применили тонкое глубокое растачивание и алмазное хонингование, что позволило повысить долговечность втулок, работающих в абразивной ср еде, в 2—3 раза. Для реализации этого процесса был создан участок специализированных станков с манипуляторами для подачи и снятия втулок со станков. Впервые в «практике тяжелого машиностроения освоен экономичный и производительный процесс электроалмазного шлифования и алмазной притирки деталей крупных газоотсекающих и газозапорных клапанов для доменных печей. Это позволило не только получить высокоплотное сопряжение клапана и корпуса этих узлов, но и в 4 раза сократить время обработки.

Важнейшим направлением в технологии обработки резанием является механизация и автоматизация тяжелых ручных операций и вспомогательных переходов, выполняемых рабочим-станочником. Доля вспомогатель­ного времени, падающая на эти операции, чрезвычайно велика. Такое положение в тяжелом машиностроении сложилось из-за сложности технологии производства еди­ничных деталей, отсутствия специальных средств для транспортирования, кантования деталей, установки их на станок. Одна из существенных причин этого — низкая оснащенность механизацией универсальных станков, осо­бенно станков, эксплуатируемых более 10 лет. Станки не имеют механизированных средств для установки, снятия и закрепления инструмента в шпинделе или суппорте крупных расточных, продольно-фрезерных, строгальных, карусельных, токарных станков, не имеют механизированных устройств для выверки и закрепления заготовок и деталей; станки, особенно токарные и карусельные, не имеют механизированного сбора и удаления стружки.

В тяжелом машиностроении наметились два главных пути решения этих вопросов.

Первый путь — механизация ручных и вспомогатель­ных операций на универсальных станках, работающих более 10 лет, в рамках проектов технического перевоору­жения. Это прежде всего модернизация станков в целях механизации крепления и смены инструмента, механиза­ции удаления стружки от крупных станков с помощью вибрационных конвейеров, оснащения станков системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости, механизации ускоренного и удобного перемещения задних бабок токар­ных станков и др. Значительное улучшение техноло­гического процесса возможно путем внедрения агре­гатных станков, концентрирующих обработку деталей и уменьшающих потери времени на переустановку, пере­крепление деталей и т. п. Сокращению цикла изготовле­ния деталей способствуют устанавливаемые у станков местные подъемники, шарнирно-балансирные манипуля­торы, повышающие оперативность установки и снятия деталей.

Особенно важным является механизация закрепления деталей и инструмента на станках. Такие предприятия, как «Уралмашзавод», Новокраматорский машинострои­тельный завод и др. на крупных токарных станках исполь­зуют гидрофицированные резцедержатели для закрепле­ния резцов, на крупных токарных и карусельных — гидропластные кулачки для закрепления деталей, вне­дряют гидравлические шайбы для закрепления заготовок при обработке на фрезерных, расточных, строгальных станках. На рис. 5 показан универсальный механизиро­ванный крепежный набор (УМКН), используемый для закрепления заготовок на фрезерных, строгальных и расточных станках. Закрепление осуществляется гидро­цилиндром, к которому подается давление от гидроакку­муляторной станции г. помощью шланга. Шланг, имеющий быстроразъемное самозапирающееся соединение, отсоеди­няется от гидроцилиндра и не мешает работе станка. Крепежный набор полностью исключает пользование традиционным гаечным ключом, сокращает время, необ­ходимое для закрепления и раскрепления деталей.

Второй путь — замена устаревшего металлорежущего оборудования современным, в том числе станками с ЧПУ и многоцелевыми станками, которые имеют механизиро­ванное крепление режущего инструмента или смену и

закрепление его по управляющей программе и оснащены механизированным стружкоудалением. На этих станках обработка по управляющей программе исключает время на пробные проходы, замеры, управление станком. Современные станки оснащены цифровой индикацией, позволяющей автоматически контролировать перемещение рабочих органов станка. В дальнейшем значительное сокраще­ние вспомогательного времени даст использование роботов, роботизированных комплексов, гибких автоматизи­рованных систем и производств.

Поиск по сайту: