Методы изготовления и обработки деталей

1 Характеристика предприятия

ОАО «Харьковский тракторный завод им. С. Орджоникидзе» специализируется на производстве энергонасыщенных тракторов различных модификаций класса 3−4 т.с., тракторов малой мощности, а также запчастей к ним.

Кроме того, предприятием выпускаются товары народного потребления, в том числе мини-тракторы, газовые водонагреватели, литьё и поковки, поставляемые по кооперации, топливные насосы высокого давления к дизельным двигателям, металлорежущий инструмент и другая продукция.

ОАО «Харьковский тракторный завод им. С. Орджоникидзе» занимает территорию 142.6 га. Производственные площади составляют 496 365 квадратных километров. Завод оснащен отечественным и импортным оборудованием в количестве 13 644 единиц, что может обеспечить годовую мощность по тракторам Т-150−15 000 штук, чугунному литью-33.7 тысяч тонн, штамповкам — 18тысяч тонн, стальному литью — 67.0 тысяч тонн, мини — тракторам-3тысячи штук.

История орденоносного Харьковского тракторного завода имени С. Орджоникидзе богата знаменательными событиями. Пуск предприятия построенного за короткий срок — 15 месяцев, состоялся 1 октября 1931 года. В этот день с конвейера сошли первые тракторы ХТЗ. Это были колесные машины СХТЗ-15/30 мощностью 30 л.с. с керосиновым двигателем.

В 1940 году на ХТЗ впервые в отечественной практике был разработан бытовой холодильник и налажено его производство.

Осенью 1941 года, когда фашисты приблизились к Харькову, завод эвакуировали сначала в Сталинград, а затем в Рубцовск Алтайского края. На базе оборудования ХТЗ в сжатые сроки был построен Алтайский тракторный завод, который уже в августе 1942 года начал выпуск сельскохозяйственных тракторов. Сразу после освобождения Харькова от немецко-фашистских захватчиков началось восстановление ХТЗ. В1948 году завод был восстановлен полностью и продолжал выпуск тракторов. В 1949 году ХТЗ перешёл на выпуск гусеничных машин ДТ-54 на дизельном топливе.

В послевоенные годы заводские конструкторы создали целый ряд садово-огородных тракторов: ХТЗ-7, ДТ-14, ДТ-20 и другие. Около 20 лет выпускался трактор Т-74, который высоко ценили сельские механизаторы. Новой страницей в биографии завода стал переход на выпуск энергонасыщенных машин Т-150 и Т-150К мощностью 150−160лошадиных сил.

Они до сих пор эксплуатируются в странах СНГ и мира.

За большой вклад в развитие тракторостроения ХТЗ удостоился многих государственных наград.

В 1994 году завод преобразован в открытое акционерное общество «Харьковский тракторный завод имени С. Орджоникидзе».

В настоящее время основным направлением деятельности ОАО «ХТЗ» является разработка, серийный выпуск и сбыт конкурентоспособных тракторов и других энергетических средств широкого диапазона мощностей, изготовление запчастей к тракторам, изготовление и поставка по кооперации продукции литейного, кузнечно-пресового производства, изготовление тепловых насосов для дизелей, изготовление продукции инструментального производства, производство товаров народного потребления.

С 1998 года завод начал выпуск тракторов типа Т-170 повышенного технического уровня с двигателем фирмы «Дейтц-АГ» (Германия), которые составили серьёзную конкуренцию импортным тракторным фирмам «Джон-Дир», «Кейс» и другие. Таким образом правительство Украины отказалось от закупки иностранной техники за счёт бюджетных средств.

Продолжается выпуск новых пахотно-пропашных тракторов Т-151/160 со специальным набором сельхозмашин, обеспечивающих полную механизацию выращивания сахарной свеклы и других культур. Выпускаются тракторы ХТЗ-2511 для фермерских хозяйств, ХТЗ-1410 для приусадебных участков.

Отдел главного технолога Отдел главного технолога занимается разработкой технической документации на все детали всех модификаций тракторов выпускаемых на заводе, а также проработкой изделий широкого употребления.

Производиться подготовка производства всех деталей, разрабатываются процессы механической обработки, разрабатываются чертежи всей оснастки на технологические процессы. А именно режущий, вспомогательный измерительный инструмент и контрольные приспособления, установочные приспособления для изготовления деталей. Отдел главного технолога также занимается нормированием материалов необходимых для производства деталей.

В отделе имеется бюро по стандартизации, которое следит за соблюдением стандартов и отраслевых нормалей при проектировании оснастки. Бюро измерительной метрологии занимается оснащением всех технологических процессов измерительным инструментом и контрольными приспособлениями. Структура предприятия представлена на рисунке 1.1

2 Технологические процессы на предприятии

На ОАО «ХТЗ» применяются различные технологические процессы в частности:

2.1 Заготовки получают методом литья:

Отливки из серого чугуна (СЧ12, СЧ15, СЧ18)

Отливки из этого чугуна наиболее распространены в машиностроении. Это объясняется его хорошими литейными свойствами, хорошей обрабатываемостью на металлорежущих станках, относительно низкой стоимостью, достаточно высокой износостойкостью. Прочность и жесткость чугуна ниже, чем у стали, однако во многих случаях они вполне достаточны.

Примеры применения отливок из серого чугуна в общем машиностроении: станины, стойки, плиты, корпусные детали, кронштейны и другое.

Отливки стальные (15Л, 25Л, 35Л, 40Л, 45Л и другие).

Применяются в тех случаях когда прочность деталей из чугуна недостаточна. Литейные свойства стали значительно ниже литейных свойств чугуна. Сталь в связи с малой жидкотекучестью хуже заполняет формы, обнаруживает склонность к ликвации и образованию пузырей. В связи со значительной усадкой у стальных отливок значительно больше возможностей коробления. А также образования усадочных раковин и трещин. Стальные отливки значительно труднее поддаются очистке, чем чугунные. Поэтому сталь избегают применять для отливок сложной конфигурации с тонкими стенками, повышенными требованиями к внешнему виду и точности размеров.

Из стали выполняют отливки тяжёлых, простых деталей, воспринимающих динамические нагрузки, при которых серый чугун работает плохо. Ввиду простой формы, большой толщины стенок и сравнительно невысоких требований к точности таких отливок литейные свойства стали оказываются достаточными.

2.1.1 Литьё в песчано-земляные формы

Отличается высокой универсальностью, так как обеспечивает получение отливок, различных по величине и сложности, из разнообразных материалов в условиях как индивидуального, так и массового производства. Исключение составляют очень мелких деталей сложной конфигурации.

2.1.2 Литьё в оболочковые формы

Сущность метода заключается в том, что жидкий металл заливается в оболочковые или корковые формы, которые представляют собой тонкостенные оболочки достаточной прочности. Для приготовления оболочковых форм используют песчано-масляную смесь, состоящую из просушённого мелкого кварцевого песка смешанного с порошком связывающего вещества (льняное масло, крахмал). Литьё в оболочковые формы позволяет уменьшить объём обрубных и очистных работ на 50%, по сравнению с литьём в песчаные формы, уменьшить расход металла на 30%-50%, сокращает объём последующей механической обработки на 40%-50%, сокращает расход формовочной смеси в 10−20 раз. Недостатком является высокая стоимость связывающего вещества. Применяется для получения мелких и средних отливок, хорошо льются тонкостенные отливки из чугуна, углеродистых, легированных сталей и цветных материалов.

2.1.3 Литьё под давлением

Сущность заключается в том, что жидкий металл с большой скоростью заполняют в полость металлической пресс-формы и он там кристаллизируется под давлением. Литьё осуществляется поршневыми и компрессорными машинами. В следствие такого метода литья получаемая отливка точно соответствует очертаниям литейной формы. Под давлением получить чугунное и стальное литьё весьма затруднительно, поскольку расплавленные сталь и чугун имеют высокую температуру, а это отрицательно влияет на литейную форму. Поэтому процесс получения литья под давлением предназначен для получения заготовок из цветных материалов.

Главным недостатком процесса является сложность и длительность изготовления пресс-форм, её высокая стоимость, небольшая стойкость, особенно для изготовления отливок из сплавов с высокой температурой плавления.

2.1.4 Литьё по выплавляемым моделям

Процесс изготовления литых изделий по выплавляемым моделям состоит из ряда операций выполняемых в определённой последовательности. Сначала из стали или алюминиевых и медных сплавов изготовляется модель, называемая эталоном отливки, по металлическому эталону изготавливается пресс-форма, в эту пресс-форму заливается разогретая смесь легкоплавких материалов (парафин, стеарин, канифоль, воск, церезин) с температурой плавления 80 С. В пресс-форме прессуется восковая модель отливки, так как спрессованная восковая модель не велика по своим размерам, то несколько таких моделей собирают в блок, затем на их поверхность наносят слой облицовочно-огнеупорного состава присыпанного кварцевым песком. Блок собранных моделей с огнеупорными оболочками и единой для всех моделей восковой литниковой системой укладывается в опоку и засыпается формовочной смесью. Приготовленная таким образом огнеупорная неразъёмная литейная форма просушивается в печи (150 С — 200 С), затем она прокаливается в другой печи (800 С — 850 С). Легкоплавкая масса выплавляемой модели при этом расплавляется и вытекает из формы. В образовавшуюся форму заливается расплавленный металл, после затвердевания комплект отливок очищается, выбивается и подвергается осмотру и контролю. Производство отливок в формах изготовляемых по выплавляемым моделям позволяет получить небольшие изделия сложных по очертанию деталей с чистой поверхностью. Технологической особенностью является достаточно высокая точность получаемых заготовок. При этом способе литья сокращается расход жидкого металла, при этом литьё по выплавляемым моделям обычно не подвергается дальнейшей механической обработки. Обычно этим методом льют детали из цветных металлов, из высоколегированных сталей, из жаропрочных сплавов, из сплавов плохо обрабатываемым резанием или сплавов обладающими плохими литейными свойствами.

2.1.5 Центробежное литьё

Под действием центробежных сил жидкий металл уплотняется, отливка получает однородную мелкозернистую структуру, её прочность повышается. Центробежным способом можно отливать заготовки деталей, представляющих собой тела вращения со ступенчатой и фасонной наружной поверхностью, например заготовки бронзовых венцов червячных колёс.

2.2 Обработка резанием

На заводе присутствует большое количество металлорежущих станков как универсального, так и специального назначения. На заводе есть токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные, агрегатные, зубообрабатывающие, долбёжные станки и станки с ЧПУ, на заводе присутствуют и обрабатывающие центры.

2.3 Методы электрофизической и электрохимической обработки

2.3.1Электроэрозионная обработка

Сущность метода заключается в изменении формы, размеров, шероховатости под воздействием электрического разряда. Электрический разряд преобразуется между электродом и заготовкой в тепловую энергию. В начале будет протекать нагрев, расплавление и испарение материала с поверхности заготовки, а также испарение и распад рабочей жидкости.

2.3.2 Ультразвуковая обработка

Под ультразвуковой обработкой понимают разрушение обрабатываемого материала в результате импульсов ударного воздействия инструмента на материал в абразивной среде. Колебание ультразвуковой частоты сообщаются рабочему инструменту при соударении абразивного зерна с инструментом, зерно получает соударение. При прохождении промежутка между инструментом и заготовкой, и при соударении частицы с заготовкой происходит выкалывание частицы материала. Качество обрабатываемой поверхности зависит от размера зерна абразива, от амплитуды колебаний, шероховатости поверхности инструмента. При ультразвуковой обработке отверстий точность обработки будет зависеть от зернистости абразива, поэтому коррекцию электрода-инструмента необходимо выполнять с учётом применяемого абразива. Достоинствами обработки является возможность использования токопроводящих и не токопроводящих материалов, высокая точность обработки и высокое качество обрабатываемой поверхности, нет нагрева детали, нет дефектного слоя, высокая производительность при обработке твёрдых и хрупких материалов. Недостатком является сложность проектирования и изготовления электрода-инструмента, непригодность метода для обработки вязких материалов.

2.3.3 Анодно-механическая обработка

Деталь-анод закрепляется на рабочем столе и находится в среде электролита. В результате анодного растворения на поверхности детали образуется пассивирующая плёнка, которая удаляется механическим движением электрода-инструмента. Достоинством анодно-механической обработки является высокая производительности при черновой обработке, хорошее качество обрабатываемой поверхности на чистовых режимах, возможность обработки трудно обрабатываемых токопроводящих материалов, широкий диапазон режимов резания. Недостатками является высокая стоимость оборудования и неудобство использования некоторых рабочих жидкостей. Анодно-механическое разрезание применяют при разрезании труб, заготовок из проката, из трудно обрабатываемого материала, в качестве инструмента применяют диск или бесконечную ленту (стали, из чугуна, меди, латуни, графита).

3 Анализ технологического процесса

На основе изучения технологической документации и реального производства детали провожу анализ базового технологического процесса.

3.1 Служебное назначение детали

Ступица тормозного барабана предназначена для обеспечения прочности барабана. Данная ступица используется в тормозах многих тракторов (Т-150; Т-155 и т. д.).

Деталь изготовлена из стали 45 Х.

3.2 Заготовка

3.2.1 Метод получения заготовки

Заготовка получена методом литья в песчано-земляные формы.

Литьё в песчано-земляные формы отличается высокой универсальностью, так как обеспечивает получение отливок различных по величине и сложности, из разнообразных материалов в условиях как индивидуального, так и массового производства. Исключение составляют очень мелких деталей сложной конфигурации

3.3 Металлорежущее оборудование

Для механической обработки детали применяются следующие типы металлорежущих станков.

Токарный многофрезерный полуавтомат 1Н113

Круглошлифовальный 3Т161

Специальный 16-ти шп. горизонтально-сверлильный Круглошлифовальный 3А151

Горизонтально-фрезерный 6Р82Г Вертикально-сверлильный 2А125

Круглошлифовальный полуавтомат 3Т161Н540

3.4 Режущий инструмент

Сверло 001−923

Резец 061−1305

Резец 060−211

Резец 060−652

Сверло 2301−0113 ГОСТ 10 903–77

Резец 061−7248−3

Сверло 2301−0161 ГОСТ 10 903–77

Зенкер 014−7511

Зенкер 014−11 197

Резец 060−2,11

Резец 061−356

3.5 Измерительный инструмент

Выписываю измерительный инструмент из технологического процесса механической обработки заготовки. Данную работу оформляю в виде таблицы 3.5.1

Таблица 3.5.1 — Измерительный инструмент.

3.6 Методы обработки поверхностей

Характеризую методы обработки поверхностей с точки зрения количества переходов на обработку каждой поверхности для достижения заданной точности и шероховатости.

Номера поверхностей согласованы с картами эскизов и номерами операций. Этот этап оформляю в виде таблицы 3.6.1

Таблица 3.6.1 — Планы обработки поверхностей

4 Контрольное и станочное приспособление

4.1 Станочное приспособление

Станочное фрезерное приспособление предназначено для закрепления заготовки на станке и последующей обработки. Приспособление работает от гидропривода.

Передвигаясь входной конец приспособления заставляет перемещаться шарик, который катится по наклонной плоскости заставляя перемещаться рычаг с коромыслом. Прижим, связанный с системой рычага с коромыслом, прижимает заготовку к приспособлению. Втулки, снабжённые пальцами, зажимают заготовку, контролируя тем самым положение плоских поверхностей заготовки, что позволяет обрабатывать заготовку на станке 6М82Г.

4.2 Контрольное приспособление

Данное контрольное приспособление предназначено для контролирования позиционного допуска. Заготовка закрепляется на неподвижной станине. Калибры предназначены для контролирования отверстий.

5. Экономические данные

Годовая программа выпуска детали:

номинальная — 5000 деталей;

реальная — 3000 деталей.

Количество станков в цехе — 860.

Количество участков в цехе — 10.

Количество станков в цехах 50 — 100.

Балансовая стоимость металлообрабатывающего оборудования — 600 000 гривен.

Количество рабочих с совмещённой профессией 60%.

Одна тонна стального литья 5765 гривен 65 копеек.

Одна тонна отходов стального литья 578 гривен 38 копеек.

6 Техника безопасности и охрана труда

Конструкция станков и оборудование мастерских должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003 и ГОСТ 12.2.029

Органы ручного управления оборудования и станков необходимо выполнять и размещать так, чтоб их легко можно было использовать. Не разрешается работать не исправных станках. Использование рубильников открытого типа и рубильников прорезанных в кожухе не разрешается. Станки и оборудование надо оборудовать защитными экранами — для недопущения травмирования станочника. Обрабатываемые на станках детали или заготовки необходимо хорошо закреплять.

6.1 Металлорежущие станки токарной группы

6.1.1 Зона обработки универсальных станков, предназначенных для обработки заготовок диаметром до 630 мм включительно, необходимо ограждать защитным экраном

6.1.2 Планшайба токарно-карусельных станков должна иметь ограждение, которое должно легко отводиться в сторону во время установления и снятия заготовок.

6.1.3 Запрещается свинчивать патрон (планшайбу) внезапным торможением шпинделя

6.1.4 Допускается закреплять в кулачковом патроне без подпирания центром задней бабки только короткие, длиной не больше двух диаметров, уравновешенные детали; в ином случае требуется использовать заднюю бабку.

6.1.5 Для обработки в центрах деталей длиной 12 диаметров и больше необходимо использовать дополнительные опоры (люнеты).

6.1.6 Резцы необходимо закреплять с минимально возможным вылетом из резцедержателя (вылет резца не должен превышать полторы высоты державки) и не меньше чем двумя болтами. Режущая кромка резца должна выставляться по оси обрабатываемой детали.

6.1.7 Для обработки вязких металлов (сталей), которые дают сливную стружку, необходимо использовать резцы с выкружками, накладными стружколамателями. Для обработки хрупких металлов (чугуна, бронзы) с образованием мелкой стружки Необходимо использовать прозрачные защитные экраны.

6.2 Металлорежущие станки фрезерной группы

В универсальных консольно-фрезерных станках и станках с крестовым столом шириной 320 мм и больше, а также во всех станках с ЧПУ закрепление инструмента необходимо механизировать.

6.2.1 В горизонтально фрезерных станках высотой до 2.5 м задняя часть шпинделя вместе с выступающим концом винта для закрепления инструментов, а также конец фрезерной оправки, который выступает, необходимо ограждать кожухами, которые легко можно снять.

6.2.2 На вертикально фрезерных станках для закрепления фрез необходимо использовать специальные механические приспособления (шомполы), и в конструкциях таких станков должны быть предусмотрены устройства, которые обеспечивают быстрый и безопасный доступ до приспособления в случае смены инструмента.

6.2.3 Для установления фрезы на станок или их снятия необходимо использовать специальные приспособления, которые предупреждают порезы рук.

6.2.4 В случае установления фрезы на оправку её зубья необходимо размещать в шахматном порядке.

6.2.5 Фрезерную оправку или фрезу необходимо закреплять в шпинделе ключом только после выключения коробки скоростей — для предупреждения проворачивания шпинделя.

6.2.6 После установления и закрепления фрезы необходимо проверить радиальное и торцевое биение, которое не должно превышать 0.1 мм.

6.2.7 В случае смены или измерения обрабатываемой детали станок необходимо остановить, а режущий инструмент отводить на достаточное расстояние.

6.3 Сверлильные и расточные металлорежущие станки

6.3.1 Все обрабатываемые на станке детали (кроме особенно тяжёлых) необходимо устанавливать в необходимые приспособления (кондуктор), которые закрепляются на столе станка и крепятся там болтами.

6.3.2 Вставлять или снимать сверло или другой инструмент со шпинделя стана разрешается только после полной остановки вращения шпинделя. Сверло со шпинделя необходимо снимать специальным клином, который не должен оставаться в пазу шпинделя.

6.3.3 Сверлить отверстия в вязких материалах необходимо спиральными свёрлами со стружколамательными канавками.

6.3.4 Запрещается во время работы станка проверять остроту режущей кромки инструмента руками.

6.3.5 Запрещается работать на сверлильных станках в рукавицах.