В отдельных случаях крупные токарные станки снабжают дополнительными устройствами, расширяющими их технологические возможности, например приводами со шлифовальными кругами. При этом необходима дополнительная защита направляющих станка от абразива.
Крупные карусельные станки изготавливают обычно двухстоечными с тремя суппортами: одним боковым и двумя вертикальными. Диаметр планшайбы у станков достигает 20 и более метров. Точность обработки аналогична точности обработки на токарных станках. Возможно оснащение карусельных станков приводами со шлифовальными кругами. На поперечине карусельных станков часто предусматривают места для крепления копирных линеек, с помощью которых возможна обработка конических, криволинейных, сферических поверхностей. Возможно нарезание резьбы. Крупные расточные станки, наиболее распространенные в тяжелом машиностроении, бывают стационарные и переносные.
Значительное место в тяжелом машиностроении занимают и продольно-строгальные станки. Эти станки имеют длину хода стола от 4 м и более. При обработке поверхностей обеспечивается достаточно высокая точность, например отклонение от прямолинейности 0,02 мм на 1 м длины детали. На станках возможно получение шероховатости обрабатываемой поверхности порядка Ra = 2,5 мкм.
Благодаря своей универсальности, высокой производительности и эффективности все большее распространение для обработки крупногабаритных деталей получают продольно-фрезерные станки. Наибольшее распространение получили двухстоечные станки с четырьмя шпинделями: двумя вертикальными и двумя боковыми. Так, продольно-фрезерный станок модели 6682 имеет ширину стола 3,6 м, длину 12 м и грузоподъемность до 120 т. Способы установки, выверки и крепления деталей на столах этих станков особо оговариваются технологическими регламентами.
Зубообрабатывающие станки позволяют получать зубчатые колеса 7 … 9-й степени точности с прямым, косым или шевронным зубом, цилиндрические, конические, червячные и др. Габаритные размеры и масса обрабатываемых деталей колеблются в очень широких пределах. Наибольшее распространение в тяжелом машиностроении имеют универсальные зубофрезерные станки, обладающие высокой точностью, производительностью и надежностью в работе.
Для обработки особо крупных деталей, когда масса заготовки значительно превышает грузоподъемность станка, широко используют переносные станки. Переносные станки также применяют, если невозможно обработать какую-либо поверхность на универсальном станке или чтобы освободить дорогостоящий уникальный станок от малоответственных операций, так как использование крупных уникальных станков в тяжелом машиностроении резко увеличивает себестоимость деталей. В отдельных случаях переносной станок устанавливают непосредственно на деталь.
Низкий коэффициент, оснащенности технологического процесса в тяжелом машиностроении специальными приспособлениями из-за большой стоимости крупногабаритной оснастки приводит к установке деталей с выверкой по разметке по обработанным, а иногда и по необработанным поверхностям.
Объем разметочных работ в тяжелом машиностроении большой, и значимость этих работ велика. Неточность разметки может привести к браку.
Заготовки обрабатывают, как правило, методом пробных проходов, что требует высокой квалификации станочников [5].
Еще одна характерная особенность единичного производства изделий тяжелого машиностроения — длительный цикл производства. Изготовление уникальных деталей длится десятки и сотни часов, а иногда несколько суток. Это объясняется как приведенными выше обстоятельствами, так и большим объемом пригоночных работ.
Уменьшение цикла производства и трудоемкости изготовления машин тяжелого машиностроения обеспечивается следующими мероприятиями:
внедрением типовой технологии на основе унификации и стандартизации деталей;
использованием станков с ЧПУ, особенно при изготовлении деталей сложной формы;
применением универсальной оснастки с механизированным зажимом деталей;
увеличением концентрации операций технологического процесса, повышением технологичности конструкции деталей;
созданием специализированных цехов и участков с замкнутым циклом производства;
внедрением групповых методов обработки, способствующих повышению серийности изготовления деталей и сокращению времени на переналадку.
3.
2. Технологические процессы в прецизионном машиностроении.
Одной из важнейших является проблема обеспечения точности — одного из основных показателей качества машин. За последние годы точность изделий машиностроительного производства заметно возросла. Примерами прецизионных изделий являются гироскопы, турбодетандеры, турбокомпрессоры, электрои пневмошпиндели станков, шпиндельные узлы металлорежущих станков и др. Важным условием производства таких изделий является не только обеспечение высокой точности, но и сохранение ее на заданный срок эксплуатации изделий.
Прецизионное машиностроение, роль которого в будущем будет постоянно возрастать, связано с технологическими процессами на основе механической обработки резанием. Установлено, что качество и, в частности, надежность прецизионных машин обеспечивается ограниченным числом деталей и соединений. Поэтому усилия технологов должны быть направлены на разработку процессов изготовления именно таких деталей (типа валов, втулок, гильз, колец, плит, корпусов и некоторых других). В настоящее время разработаны технологические процессы, позволяющие обеспечить производство деталей с отклонениями от круглости 0,2 … О, 5 мкм и параметром шероховатости Ra = 0,04 … 0,08 мкм.
Производство высокоточного оборудования отличается от производства оборудования нормальной точности. Как правило, конструкция высокоточного оборудования не представляет секрета. Основные возможности достижения высокой точности лежат в области технологии. Технологические процессы высокоточной обработки предусматривают неожиданные, нестандартные решения. Это связано с погрешностями, которые возникают в процессе изготовления, с влиянием внешних факторов и т. п. Учет этих факторов при обработке является необходимым условием достижения высокой точности. Оригинальные технические решения, позволяющие достигать высокую точность, как правило, являются секретом фирм-изготовителей.
Решение многих технологических проблем высокоточного машиностроения возможно на основе учения о технологической наследственности.
Более тщательно необходимо подходить к выбору материала и метода получения заготовок, при этом необходимо использовать весь комплекс имеющихся средств: оптимизация химического состава, модификация, легирование и др.
Необходимо также широко применять современные методы старения, особенно базовых деталей. Для высокоточных, корпусных деталей изделий, в которых динамическая устойчивость и геометрическая термостабильность являются важнейшими факторами, необходимо применять материалы с повышенным внутренним демпфированием (естественный гранит, полимербетон, синтегран).
Особое внимание для сохранения точности следует уделять твердости основных деталей. Для этого нужно широко применять современные методы упрочнения: ионную цементацию, плазменные методы нанесения износостойких покрытий, лазерную закалку. Кроме того, необходимо внедрять малодеформационные методы упрочнения (ионная цементация и азотирование), стабилизирующую термическую обработку.
При изготовлении прецизионных изделий очень важным является уменьшение тепловых деформаций при обработке заготовок. Например, путем разработки высокоэффективных средств охлаждения, широкого использования средств технической диагностики для контроля и регулирования температуры. При этом необходимо пересмотреть структуру технологических операций, обратив особое внимание на разработку и изготовление металлорежущих станков для финишной обработки.
Особая роль в производстве прецизионных деталей отводится металлорежущему инструменту. Необходимо расширение номенклатуры вспомогательного инструмента.
В настоящее время точность прецизионных машин достигается путем доводки (притирки) деталей и ручной пригонки, требующих огромных затрат труда и времени. Причем качество полученных изделий зависит от квалификации, навыков, интуиции рабочего. Такое положение нельзя назвать удовлетворительным. Развитие производства требует устранения малопроизводительных методов обработки, слабо поддающихся автоматизации, таких как доводка и пригонка, замены их высокопроизводительными методами, гарантирующими достижение требуемой точности. Тем не менее, технологическое обеспечение прецизионной точности изделий остается уделом ограниченного круга высококвалифицированного персонала предприятий. Решение вопросов повышения технического уровня и качества выпускаемой продукции, надежности изделий невозможно без метрологического обеспечения производства, которое является частью комплексной системы управления качеством выпускаемой продукции.
Метрологическое обеспечение — установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерения.
Задачей метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации является анализ и оценка технических решений по выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точности и обеспечению методами и средствами измерений процессов разработки, изготовления, испытания, эксплуатации и ремонта изделий.
Выбор средств измерений зависит от габаритных размеров, конфигурации и требований к точности объектов контроля.
Необходимость измерения больших по размерам поверхностей предполагает применение специального инструмента и особых методов. Измерительный инструмент, как правило, универсальный, повышенной жесткости, а измерение — прямое или косвенное. При прямом методе используют концевые, штриховые или штрихоконцевые меры длины.
Плоскопаралельные концевые меры длины применяют для поверки и установки на размер микрометров, скоб и других приборов, а иногда и для непосредственных измерений.
Широкое распространение получили методы и средства измерений с применением уровней. В гидростатических уровнях в качестве базовой (опорной) поверхности используют границу раздела жидкости с окружающей средой. Для контроля отклонений формы и расположения поверхностей в монтажной практике нашло также применение нивелирование и микронивелирование. Одним из основных путей совершенствования измерений в условиях единичного производства является использование координатно-измерительных машин, которые позволяют автоматизировать установочные и настроечные операции, а также операции по обработке результатов измерений. Координатно-измерительная машина способна зафиксировать несколько циклов измерений, соответствующих различным изделиям.
Заключение
.
Понятно, что обеспечение технологичности конструкции изделия — комплекс взаимосвязанных мероприятий по управлению технологичностью и совершенствованию условий выполнения работ при производстве, техническом обслуживании и ремонте изделий.
Основные задачи, решаемые при выполнении указанной функции технологической подготовки производства, относятся к наиболее трудно-формализуемым задачам. Для их решения нет достаточно разработанного математического аппарата, строгих формальных методик. Результат решения в значительной мере зависит от опыта, знаний и творческой интуиции формирующих его специалистов.
Для оценки уровня технологичности конструкции в информационном обеспечении должны быть представлены выбранные показатели технологичности. Формирование их номенклатуры является самостоятельной, сложной и неоднозначно решаемой задачей.
Базовые значения показателей, необходимые для оценки уровня технологичности разрабатываемой конструкции, указывают в техническом задании на разработку изделия, а для отдельных видов изделий, номенклатура которых установлена по отраслям — в отраслевых стандартах. Существует два способа задания таких показателей. Во-первых, базовые значения могут быть заданы как множество предельных нормативов, обязательных для выполнения в разрабатываемом изделии. Конкретного (базового) изделия, обладающего набором значений показателей технологичности, при этом не задают. Во-вторых, базовые значения показателей можно взять с конкретного (базового) изделия, принятого за ближайший прототип разрабатываемого изделия.
На ранних стадиях разработки конструкторской документации на изделие оценка уровня технологичности крайне необходима, но затруднительна ввиду неполноты имеющейся информации и вообще невозможна, если ее проводить по множеству показателей. В этой связи оценку технологичности конструкции выполняют в два этапа. На первом (предварительном) ее проводят лишь по одному комплексному показателю — материалоемкости или удельной материалоемкости, на втором (окончательном) — по номенклатуре показателей технологичности конструкции, выбираемых в зависимости от вида изделия, специфики и сложности конструкции, объема выпуска, типа производства, стадии разработки конструкторской документации. Предварительную оценку целесообразно организовать и проводить на стадии эскизного проекта. При этом, если будет установлено, что показатели материалоемкости (удельной материалоемкости) конструкции изделия превышают установленные техническим заданием, то конструкцию необходимо переработать или снять с разработки. В противном случае приступают к созданию рабочей конструкторской документации.
После оценки уровня технологичности становятся достаточно ясными недостатки конструкции, что позволяет наметить основные конструктивно-технологические мероприятия, подробно разрабатываемые на следующей стадии обеспечения технологичности.
Отработку конструкции на технологичность проводят на всех стадиях проектирования изделия (техническое предложение, эскизный и технический проекты, рабочая конструкторская документация).
После подготовки рабочей конструкторской документации эффективность отработки конструкции на технологичность резко падает, так как в этом случае невозможны принципиальные ее изменения (а именно они дают максимальный эффект).
Для обеспечения технических требований при изготовлении конструктивных элементов изделия необходимо: принятие соответствующих технических решений, которые можно рассматривать как фрагменты укрупненного технологического проектирования. На этом этапе отработки конструкции изделия на технологичность намечают основное содержание необходимых технологических переходов, операций, отдельных фрагментов или даже процесса в целом; осуществляют предварительный выбор оборудования. При этом следует учитывать реальные технологические возможности предприятия-изготовителя. По сути, необходимо решить, возможно, ли изготовление изделия в условиях предприятия-изготовителя и каким образом, с помощью какого технологического оборудования. Желательно, чтобы принимаемые технические решения хотя бы по качественным оценкам приближались к оптимальным для заданных условий.
При совместной оптимизации технических решений и конструктивно-технологических параметров элементов изделий принимают окончательные решения о возможных изменениях конструкции изделия. Оптимизацию можно проводить как на уровне качественных оценок, так и с выполнением необходимых технико-экономических расчетов.
В результате оптимизации формируют предложения по возможным изменениям конструктивно-технологических параметров изделия, которые рассматривают и представляют не только в отдельности, но и в их совокупности. Предложения передают в службы конструкторской подготовки, и после их рассмотрения и согласования в конструкцию изделия в установленном стандартами порядке вносят изменения.
Отработка конструкций на технологичность предъявляет особые требования к выполняющим ее специалистам, которые должны обладать глубокими конструкторскими и технологическими знаниями. Наибольший эффект дает совместная работа конструктора и технолога.
Автоматические линии в машиностроении: Справочник: В 3 т. Т.
2. Станочные автоматические линии / С. Н. Власов, В. Б. Генин, Г. И. Горелик и др.; Под общ. ред. А. И. Дащенко. — М.: Машиностроение, 1984. — 408 с.
Лидере А.А., Потапов И. М., Шулешкин А. В. Проектирование заводов и механосборочных цехов в автотракторной промышленности. — М.: Машиностроение, 1982. — 271 с.
Васильев В. Н. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1986. — 312 с.
Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей. — М.: Машиностроение, 1975. — 223 с.
Корсаков B.C. Автоматизация производственных процессов. — М.: Высш. шк., 1978. — 396 с.
Корсаков B.C. Основы конструирования приспособлений. 2-е изд. — М.: Машиностроение, 1983. — 227 с.
Краткий справочник технолога тяжелого машиностроения / И. В. Маракулин, А. П. Бунец, В. Г. Коринюк. — М.: Машиностроение, 1987. — 464 с.
Мельников Г. Н., Вороненко В. П. Проектирование механосборочных цехов. — М.: Машиностроение, 1990. — 352 с.
Петров В.Д., Масленников А. Н., Осипов Л.A. Планирование гибких производственных систем. — Л.: Машиностроение, 1985. — 182 с.
Проектирование технологии / И. М. Баранчукова, А. А. Гусев, Ю. Б. Крамаренко и др.; Под ред. Ю. М. Соломенцева. — М.: Машиностроение, 1990. — 288 с.
Сборка и монтаж изделий в машиностроении. В 2 т. Т.
1. Сборка изделий в машиностроении / Под ред. В. И. Корсакова, В. К. Замятина. — М.: Машиностроение, 1983. — 480 с.
Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и инструментов / С. Н. Корчак, А. А. Котин, А. Г. Ракович и др.; Под ред. С. Н. Корчакова. — М.: Машиностроение, 1988. — 352 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. 4-е изд. — М.: Машиностроение, 1988. — Т.
1. — 656 с; - Т.
2. — 496 с.
Справочник технолога по автоматическим линиям / А. Г. Косилова, А. Г. Лыков, О. М. Деев и др.; Под ред. А. Г. Косиловой. — М.: Машиностроение, 1982. — 320 с.
Станочные приспособления: Справочник: В 2 т. / Под ред. Б. Н. Вардашкина. — М.: Машиностроение, 1984. — Т.
1. — 592 с; -Т.
2. — 656 с.
Суслов А. Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. — М.: Машиностроение, 1987. — 208 с.
Технологичность конструкций изделий: Справочник / Т. К. Алферова, Ю. Д. Амиров, П. И. Волков и др.; Под ред. Ю. Д. Амирова. М.: Машиностроение, 1985. — 386 с.
Технология машиностроения (специальная часть) / А. А. Гусев, Е. Р. Ковальчук, И. М. Колесов и др. — М.: Машиностроение, 1985. — 480 с.
Технология производства гусеничных и колесных машин. / Н. М. Капустин, К. М. Сухоруков, К. К. Мещеряков и др.; под ред. Н. М. Капустина. — М.: Машиностроение, 1975. — 223 с.
Технология тяжелого машиностроения / С. И. Самойлов, В. М. Горелов, В. М. Браславский и др.; Под ред. С. И. Самойлова. — М.: Машиностроение, 1975. — 223 с.
