Министерство образования и науки Российской Федерации

Тольяттинский государственный университет

Автомеханический институт

Кафедра «Оборудование и технологии машиностроительного производства»

Н.Ю.Логинов, Л.А.Логинова

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении»

ТОЛЬЯТТИ 2009

ББК 34.5я73

Т38

УДК 669.018.29.004.14(075.8)

Технологические процессы машиностроительного производства: учеб. пособие по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении»/[Н.Ю.Логинов, Л.А.Логинова]; под ред. Н.Ю.Логинова. – Тольятти: ТГУ, 2009. - с.

Для студентов всех форм обучения специальностей 151001 «Технология машиностроения», 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы».

Рис. 107 Табл. 3 Библ. 7

© Тольяттинский государственный университет

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение………………………………………………………………………..…4

1 Машина – основа производства…………………………………………….5

1.1 Основные определения технологии машиностроения………………

1.2 Структура технологического процесса……………………………….

1.3 Средства технологического оснащения (СТО)………………………

1.4 Точность выпускаемых изделий………………………………………

1.5 Шероховатость поверхностей деталей………………………………..

1.6 Классификация поверхностей детали…………………………………

2 Материалы, применяемые в машиностроении…………………………...22

2.1 Основные виды материалов, используемых в машиностроении……………………………………………………....22

2.2 Свойства металлов и сплавов………………………………………..22

2.3 Инструментальные материалы………………..…………………….23

2.3.1 Углеродистые стали……………………………………………

2.3.2 Быстрорежущие стали………………………………………….

2.3.3 Твердые сплавы……………………………………………….

2.3.4 Минералокерамические материалы…………………………..

2.3.5 Сверхтвердые материалы (СТМ)……………………………..

2.3.6 Абразивные материалы………………………………………..

2.4 Совершенствование инструментальных материалов……………..

3 Металлургия………………………………………………………………..

3.1 Производство чугуна………………………………………………

3.2 Производство стали…………………………………………………..

3.2.1 Конвертерный способ производства стали…………………..

3.2.2 Мартеновский способ производства стали………………….

3.2.3 Выплавка стали в электропечах………………………………

3.2.4 Электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав стали……

3.2.5 Электрошлаковый переплав…………………………………..

3.3 Разливка стали………………………………………………………...

4 Технология литейного производства…………………………………….

4.1 Литье в землю………………………………………………………...

4.2 Литье в металлические формы (кокиль)…………………………….

4.3 Литье по выплавляемым моделям…………………………………..

4.4 Литье в оболочковые формы………………………………………...

4.5 Литье под давлением………………………………………………..45

4.6 Центробежное литье………………………………………………...46

4.7 Технологичность отливок…………………………………………...47

5 Обработка металлов давлением…………………………………………...50

5.1 Прокатка металла……………………………………………………..51

5.2 Бесслитковая прокатка……………………………………………….54

5.3 Волочение……………………………………………………………..55

5.4 Прессование…………………………………………………………...58

5.5 Свободная ковка………………………………………………………59

5.6 Объемная штамповка………………………………………………..62

5.7 Листовая штамповка………………………………………………...65

5.8 Специальные виды штамповок……………………………………..67

5.8.1 Штамповка взрывом………………………………………….67

5.8.2 Раскатка……………………………………………………….69

5.8.3 Накатка………………………………………………………..70

5.8.4 Штамповка на ковочных вальцах……………………………70

5.8.5 Поперечно - клиновая прокатка………………………………71

5.9 Охрана труда и окружающей среды…………………………………72

6 Сварка и пайка……………………………………………………………...75

6.1 Электродуговая сварка……………………………………………….75

6.1.1 Автоматическая сварка под флюсом…………………………76

6.1.2 Дуговая сварка в среде защитных газов……………………...77

6.2 Плазменная сварка……………………………………………………78

6.3 Электрошлаковая сварка……………………………………………..79

6.4 Контактная сварка…………………………………………………….80

6.5 Специальные виды сварки……………………………………………82

6.5.1 Электронно-лучевая сварка……………………………...……82

6.5.2 Ультразвуковая сварка………………………...………………83

6.5.3 Холодная сварка……………………………………………….83

6.5.4 Диффузионная сварка…………………………………………84

6.5.5 Сварка трением……………………….………………………..85

6.5.6 Сварка взрывом………………………………………………..85

6.6 Пайка материалов…………………………………………………….86

7 Особые методы обработки материалов…………………………………..89

7.1 Ультразвуковая обработка…………………………………………...89

7.2 Электроэрозионная обработка……………………………………….90

7.3 Электрохимическая обработка……………………………………….91

7.4 Электроконтактный способ обработки………………………...……93

7.5 Электронно-лучевая обработка………………………………………94

7.6 Лазерная обработка (обработка оптическим квантовым генератором ОКГ)……………………………………………………..95

8 Обработка металлов резанием…………………………………………….97

8.1 Классификация металлорежущих станков………………………….97

8.2 Виды движений в станках………………………………………...….98

8.3 Формообразование поверхностей деталей машин………………….99

8.4 Механизмы металлорежущих станков……………………………..102

8.4.1 Механизм конуса Нортона………………………..…………102

8.4.2 Механизм перебора…………………………………………..104

8.4.3 Реверсивный механизм из цилиндрических зубчатых

колес…….……………………………………………………..105

8.4.4 Конический реверс…………………………………………...105

8.4.5 Храповой механизм…………………………………………..105

8.4.6 Кулисный механизм………………………………………….105

8.4.7 Механизм мальтийского креста……………………………..106

8.4.8 Механический вариатор…………...…………………………107

8.5 Обработка заготовок на станках токарной группы………………..107

8.5.1 Обработка на токарно-винторезных станках……………….111

8.5.2 Обработка заготовок на токарно-револьверных станках.....113

8.5.3 Обработка заготовок на токарно-карусельных станках...…115

8.5.4 Обработка заготовок на многорезцовых токарных

автоматах………………………………………………………117

8.5.5 Обработка заготовок на токарных гидро-

копировальных станках……………………………………….119

8.5.6 Обработка заготовок на токарных много-

шпиндельных автоматах и полуавтоматах…………………..120

8.5.7 Технические требования к конструкциям деталей

машин, обрабатываемых на токарных станках…………..…123

8.6 Обработка заготовок на сверлильных станках……………………124

8.7 Обработка заготовок на фрезерных станках………………………130

8.8 Шлифование…………………………………………………………136

8.9 Зубообработка……………………………………………………….140

8.9.1 Зубодолбление…………………………………….………….146

8.9.2 Зубофрезерование…………………………………………….150

8.9.3 Нарезание конических колес………………………………...153

8.9.4 Отделка зубчатых колес……………………………………...156

8.9.5 Повышение производительности зубо-

обрабатывающих станков…………………………………….157

Литература………………………………………………………………………158

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Технологические процессы в машиностроении» имеет особое место в учебном процессе при формировании будущего специалиста машиностроительной промышленности.

Целью данного учебного пособия является введение в курс знаний по специальности, которой должна быть посвящена в дальнейшем вся трудовая деятельность специалиста. Помочь в освоении таких дисциплин, как «Металловедение», « Метрология», «Резание материалов», «Режущий инструмент», «Металлорежущие станки», «Технология машиностроения», чтобы студент мог увидеть необходимость своей специальности и найти себя в ней.

Учебное пособие освещает основные вопросы по каждой из перечисленных дисциплин, помогая в дальнейшем на более высокой основе осваивать знания.

В пособии освещены вопросы по материалам, применяемым в машиностроении, вопросы по заготовительному производству, где отражены методы получения чугунов и сталей, освещены вопросы по литейному, сварочному производству, по обработке металлов давлением.

В разделе «Обработка металлов резанием» рассмотрено оборудование, инструмент и технология обработки на металлорежущем оборудовании, а также обработка на комбинированных станках, таких как ультразвуковые, электроэрозионные, электрохимические и так далее. Все это поможет начинающему специалисту легче и с большим увлечением осваивать информацию по своему профилю.

1 Машина – основа производства

В жизни человеческого общества вся его деятельность, так или иначе, связана с разного рода машинами. Машины работают на земле, в воздухе, под землей, выполняя различные виды работ: по изменению геометрических или механических параметров изделия, транспортировки различных грузов, преобразованию видов энергии.

Машина – это устройство, выполняющее полезную работу.

Все машины делятся на три основных вида:

1. Рабочие – машины, преобразующие форму, размер, свойства исходного материала или изделия, либо транспортирующие изделия на какое – то расстояние. К ним относятся: кузнечно–прессовое оборудование, металлорежущие станки, различные подъемники, транспортеры.

2. Энергетические – преобразующие один вид энергии в другой (трансформаторы, генераторы и так далее.)

3. Информационные – машины, в которых по определенным алгоритмам происходит преобразование математических зависимостей из одного вида в другой, а также происходит описание какого – либо явления или действия через числа, символы и изображения.

Машина состоит из узлов и деталей. Машиностроение призвано обеспечить машинами и оборудованием различные отрасли народного хозяйства, такие как станкостроительная, автомобильная, тракторная, аэрокосмическая, химическая, сельскохозяйственная, пищевая и так далее.

Для каждой отдельной отрасли народного хозяйства такие показатели машин, как качество, точность, металлоемкость, энергоемкость, надежность, долговечность и так далее играют очень важную роль.

Узлом изделия называется совокупность двух и более деталей, строго ориентированных друг относительно друга, объединенных в единую конструкцию и выполняющую в машине определенную работу.

Деталью называется неделимая часть машины или узла (вал, колесо, и так далее).

Для изготовления деталей различных размеров и конфигураций, в машиностроении используются самые различные по своему назначению станки (технологическое оборудование).

На одних обрабатываются детали типа «вал», на других – типа «диск», третьих – корпусные изделия и так далее, то есть технологическое оборудование выпускается самой различной конструкции в станкостроительной промышленности.

Существуют три основные цели машиностроения:

1. увеличение объема выпуска машин;

2. повышение качества выпускаемых машин;

3. снижение себестоимости продукции.

Для достижения этих целей решаются следующие частные задачи:

1. Повышение производительности труда

2. Повышение надежности и долговечности.

Надежность – степень соответствия действительных значений параметров технической характеристики машины с её паспортными данными в течение определенного периода времени.

Долговечность – время, в течение которого машина показывает соответствие реальных и паспортных данных параметров характеристики машины.

3. Повышение уровня автоматизации

4. Повышение экономичности машины

Э = (Р₁ – Р₂)·N,

где, Р₁ , Р₂ - стоимость изготовления новой и базовой машины;

N – годовой объём выпуска машин.

5. Снижение металлоёмкости машин (обеспечение применения легированных материалов, применение специальных термообработок, использование высоколегированных материалов, рациональное конструирование деталей машин).

6. Повышение технологичности машин.

Технологичность – простота изготовления и эксплуатации машин (возможность использования стандартных инструментов и приспособлений, использование прогрессивных методов при получении заготовок, обработке и сборке изделий).

7) Применение современных материалов в конструкциях машин, обеспечивающих повышение прочности и долговечности их при минимальной металлоёмкости.

8. Совершенствование технологий изготовления машин.