- •Часть I
- •Введение
- •1. Металлургия и литейное производство
- •1.1. Элементы теплофизики металлургических и литейных процессов
- •1.1.1. Теплофизические характеристики материалов. Основной закон теплопроводности
- •1.1.2. Определение затрат энергии на нагрев и плавление металлов
- •1.1.3. Уравнение теплопроводности. Фундаментальное решение
- •1.1.4. Метод точечных источников тепла. Выравнивание температуры в неограниченном стержне
- •1.1.5. Температурное поле стержня при постоянной начальной температуре и постоянной температуре на торце
- •1.1.6. Закономерности отвода тепла в литейную форму
- •1.2. Производство чугуна и стали
- •1.2.1. Производство чугуна
- •1.2.2. Оценка потерь тепла через стены шахтной печи при стационарном теплообмене с окружающей средой
- •1.2.3. Сущность процесса выплавки стали
- •1.2.4. Производство стали
- •1.3. Литье в песчаные формы
- •1.3..1. Изготовление песчаных литейных форм
- •1.3.2. Закономерности кристаллизации и затвердевания отливки в литейной форме
- •1.3.3. Основные технологические операции и закономерности получения отливок в песчаных формах
- •1.4. Специальные способы литья
- •1.4.1 Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям
- •1.4.2. Литье в кокиль
- •1.4.3. Литье под давлением
- •1.4.4. Центробежное литье
- •2. Обработка материалов резанием
- •2.1. Кинематические и геометрические параметры способов обработки резанием
- •2.1.1. Способы лезвийной и абразивной обработки
- •2.1.2. Координатные плоскости и действительные углы режущего лезвия
- •2.1.3. Характеристики режима резания и сечения срезаемого слоя [1]
- •2.1.4. Усадка стружки и относительный сдвиг
- •2.1.5. Скорости деформаций и истинные деформации в зоне стружкообразования
- •2. 2. Силы резания
- •2.2.1. Технологические и физические составляющие силы резания при точении
- •2.2.2. Схема и расчет сил при свободном прямоугольном точении
- •2.2.3. Схема и расчет сил при свободном косоугольном точении
- •2.2.4. Силы при фрезеровании торцово‑коническими прямозубыми фрезами
- •2.2.5. Силы при фрезеровании цилиндрическими фрезами с винтовыми зубьями
- •2.2.6. Удельные силы
- •2.3. Теплофизика и термомеханика резания
- •2.3.1. Температура в полуплоскости от равномерно распределенного быстродвижущегося источника теплоты
- •2.3.2. Термомеханическое определяющее уравнение для адиабатических условий деформации
- •Для решения уравнения (2.64) воспользуемся заменой переменной:
- •Интегрируя уравнение (2.64), получаем функцию, описывающую влияние истинного сдвига p на удельную работу деформации aw и на предел текучести:
- •2.3.3 Температура деформации и тепловой поток из зоны стружкообразования
- •2.3.4. Температура передней поверхности инструмента
- •2.3.5. Температура задних поверхностей инструмента
- •О природе явлений, приводящих к изнашиванию и деформации инструмента
- •Обрабатываемость материалов
- •2.4.4. Выбор материала и геометрических параметров инструмента, назначение рациональных режимов черновой и чистовой обработки резанием
- •2.5. Проектирование заготовок и их предварительная обраьотка резанием
- •2.5.1. Маршрутный технологический процесс механической обработки заготовки
- •2.5.2. Определение допусков на диаметральные размеры обработанных цилиндрических поверхностей
- •2.5.3. Определение диаметральных размеров заготовки
- •2.5.4. Определение линейных размеров заготовки
- •2.5.5. Разрезание прутков проката дисковыми пилами
- •2.5.6. Сверление и зенкерование заготовок на вертикально-сверлильных станках
- •2.5.7. Растачивание отверстия на токарном вертикальном шестишпиндельном полуавтомате
- •Библиографический список
- •Часть I
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
В.С. КУШНЕР, А.С. ВЕРЕЩАКА, А.Г. СХИРТЛАДЗЕ,
Д.А. НЕГРОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Часть I
МЕТАЛЛУРГИЯ, ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
И ОБРАБОТКА РЕЗАНИЕМ
Под редакцией доктора техн. наук, проф. В.С. Кушнера
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМОАМ) в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
Омск-2005
УДК 621:658.562.3(075)
ББК 34.5я73
Т38
Рецензенты:
Б.А. Калачевский, д-р техн. наук, проф., СИБАДИ
К.Н. Полещенко, д-р техн.наук, проф., ОГУ
Т38 Кушнер В.С. Технологические процессы в машиностроении (Часть I): металлургия, литейное производство и обработка резанием: Учеб. для машиностроительных направлений и специальностей технических университетов / В.С. Кушнер, А.С. Верещака, А.Г. Схиртладзе, Д.А. Негров; под. ред. В.С. Кушнера. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 200 с.: ил.
ISBN 5-8149-0265-5
Рассмотрены основные металлургические и машиностроительные технологические способы получения металлов и сплавов, формообразования заготовок и деталей машин литьем, резанием. Описание технологических процессов основано на рассмотрении их физической сущности и предваряется теоретическими сведениями о тепловых, механических и термомеханических закономерностях.
Для студентов технических университетов.
УДК 621:658.562.3(075)
ББК 34.5я73
© Авторы, 2005
© Омский государственный
технический университет, 2005
© Московский государственный
технологический университет
«СТАНКИН», 2005
ISBN 5-8149-0265-5
|
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
6 |
|
1. МЕТАЛЛУРГИЯ И ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. . . . . . |
11 |
|
1.1. Элементы теплофизики металлургических и литейных процессов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
|
1.1.1. Теплофизические характеристики материалов. Основной закон теплопроводности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
|
1.1.2. Определение затрат энергии на нагрев и плавление металлов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
13 |
|
1.1.3. Уравнение теплопроводности. Фундаментальное решение. . |
15 |
|
1.1.4. Метод точечных источников тепла. Выравнивание температуры в неограниченном стержне. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
17 |
|
1.1.5. Температурное поле стержня при постоянной начальной температуре и постоянной температуре на торце. . . . . . . . . . . . . . . . . |
18 |
|
1.1.6. Закономерности отвода тепла в литейную форму. . . . . . . . . |
20 |
|
1.2. Производство чугуна и стали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
25 |
|
1.2.1. Производство чугуна. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
25 |
|
1.2.2. Оценка потерь тепла через стены шахтной печи при стационарном теплообмене с окружающей средой. . . . . . . . . |
31 |
|
1.2.3. Сущность процесса выплавки стали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
33 |
|
1.2.4. Производство стали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
35 |
|
1.3. Литье в песчаные формы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
43
|
|
1.3.1. Изготовление песчаных литейных форм. . . . . . . . . . . . . . . . |
43 |
|
1.3.2. Закономерности кристаллизации и затвердевания отливки в литейной форме. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
49 |
|
1.3.3. Основные технологические операции и закономерности получения отливок в песчаных формах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
54
|
|
1.4. Специальные способы литья. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
61 |
|
1.4.1. Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
61 |
|
1.4.2. Литье в кокиль. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
66 |
|
1.4.3. Литье под давлением. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
72 |
|
1.4.4. Центробежное литье. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
76 |
|
2. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ. . . . . . . . . . . . . . . |
79 |
|
2.1. Кинематические и геометрические параметры способов обработки резанием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
79 |
|
2.1.1. Способы лезвийной и абразивной обработки. . . . . . . . . . . . . |
79 |
|
2.1.2. Координатные плоскости и действительные углы режущего лезвия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
86 |
|
2.1.3. Характеристики режима резания и сечения срезаемого слоя [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
89 |
|
2.1.4. Усадка стружки и относительный сдвиг. . . . . . . . . . . . . . . . . |
93 |
|
2.1.5. Скорости деформаций и истинные деформации в зоне стружкообразования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
99 |
|
2.2. СИЛЫ РЕЗАНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
101 |
|
2.2.1. Технологические и физические составляющие силы резания при точении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
101 |
|
2.2.2. Схема и расчет сил при свободном прямоугольном точении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
103 |
|
2.2.3. Схема и расчет сил при свободном косоугольном точении |
106 |
|
2.2.4. Силы при фрезеровании торцово‑коническими прямозубыми фрезами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
108 |
|
2.2.5. Силы при фрезеровании цилиндрическими фрезами с винтовыми зубьями. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
110 |
|
2.2.6. Удельные силы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
112 |
|
2.3. ТЕПЛОФИЗИКА И ТЕРМОМЕХАНИКА РЕЗАНИЯ. . . . |
114 |
|
2.3.1. Температура в полуплоскости от равномерно распределенного быстродвижущегося источника теплоты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
114 |
|
2.3.2. Термомеханическое определяющее уравнение для адиабатических условий деформации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
117 |
|
2.3.3. Температура деформации и тепловой поток из зоны стружкообразования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
119 |
|
2.3.4. Температура передней поверхности инструмента. . . . . . . . . |
120 |
|
2.3.5. Температура задних поверхностей инструмента . . . . . . . . . . |
123 |
|
2.4. Изнашивание режущих инструментов и рациональные режимы резания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
125 |
|
2.4.1 Характеристики износа, изнашивания, износостойкости и критерии затупления режущего инструмента. . . . . . . . . . . . . . . . |
125 |
|
2.4.2. О природе явлений, приводящих к изнашиванию и деформации инструмента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
133 |
|
2.4.3. Обрабатываемость материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
139 |
|
2.4.4. Выбор материала и геометрических параметров инструмента, назначение рациональных режимов черновой и чистовой обработки резанием. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
144 |
|
2.5. Проектирование заготовок и их предварительная обработка резанием. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
157 |
|
2.5.1. Маршрутный технологический процесс механической обработки заготовки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
157 |
|
2.5.2. Определение допусков на диаметральные размеры обработанных цилиндрических поверхностей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
163 |
|
2.5.3. Определение диаметральных размеров заготовки. . . . . . . . . |
168 |
|
2.5.4. Определение линейных размеров заготовки. . . . . . . . . . . . . . |
174 |
|
2.5.5. Разрезание прутков проката дисковыми пилами. . . . . . . . . . |
178 |
|
2.5.6. Сверление и зенкерование заготовок на вертикально-сверлильных станках. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
185 |
|
2.5.7. Растачивание отверстия на токарном вертикальном шестишпиндельном полуавтомате. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
191 |
|
Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
196 |