Подбор необходимого оборудования для производства детали

Исходя из последовательности изготовления изделия определим оборудование необходимое для каждой технологической операции.

1. Получение проволоки.

2. Подготовка поверхности заготовки к предварительной обработке.

3. Предварительная обработка проволоки:

- волочение.

4. Окончательная обработка проволоки:

- шлифование абразивной лентой;

5. Термическая обработка проволоки.

6. Навивка пружин (холодная или горячая).

7. Термическая обработка пружин.

8. Дробеструйная обработка пружин.

9. Нанесение защитного покрытия на пружины.

10. Контроль пружин.

Подготовка поверхности заготовки и предварительная обработка проволоки проводятся на волочильном стане. Волочением называется способ обработки металла давлением, при котором обрабатываемый металл в виде полосы с одинаковым поперечным сечением вводится в канал волочильного инструмента и протягивается (проволакивается) через него. Этот канал имеет поперечные сечения, одинаковые по своей форме или близкие к форме поперечного сечения протягиваемого металла, но плавно уменьшающиеся от места входа металла в инструмент к месту его выхода. Выходное сечение канала всегда меньше поперечного се­чения протягиваемой полосы. Поэтому последняя, проходя через волоку, деформируется и изменяет свое поперечное сечение, при­нимая после выхода из волоки форму и размеры наименьшего сечения канала. Длина полосы при этом увеличивается прямо пропорционально уменьшению поперечного сечения. Перед воло­чением на специальном станке заостряют передний конец полосы, предназначенной для обработки, с таким расчетом, чтобы конец легко входил в волоку и частично выходил с ее противоположной стороны. Этот конец захватывают специальным механизмом и протягивают.

Чтобы уменьшить внешнее трение, между поверхностями про­тягиваемого металла и волочильного канала вводят смазку. Это уменьшает расход энергии на волочение, способствует получению гладкой поверхности у протягиваемого металла, сильно уменьшает износ самого канала и позволяет осуществлять процесс с повышенными степенями деформации.

Для уменьшения внешнего трения и повышения стойкости ка­нала часто применяют метод волочения с противонатяжением. Сущность его заключается в следующем. К протягиваемому металлу со стороны входа его в волоку прикладывают силу, направленную в сторону, противоположную движению металла, и потому называемую противонатяжением. От этого в по­лосе еще до ее входа в волочильный канал в осевом направлении создаются растягивающие напряжения. Они вызывают, как это будет доказано далее, уменьшение давления металла на стенки канала, что, естественно, увеличивает стойкость последнего.

Окончательная обработка проволоки, шлифование абразивной лентой.Процессы шлифования характеризуются высокой теплонапряженностью процесса и большими удельными давлениями в зоне резания. Значительные изменения температуры и давления в зоне резания, в свою очередь, вызывают изменение структуры, фазового состояния и, на их основе, изменение физико-механических свойств поверхностных слоев металла. Поэтому изучение физико-механических свойств поверхностного слоя является одним из условий установления оптимальных режимов обработки, обеспечивающих достижение не только высокой производительности, точности и шероховатости, но и способствующих улучшению эксплуатационных свойств деталей. Варьирование эксплуатационных свойств деталей можно производить путем создания благоприятных величин наклепа, микротвердости и остаточных напряжений.

Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях металлов происходят под действием высоких температур в зоне резания. Наклеп, структурные и фазовые превращения формируют в поверхностных слоях деталей остаточные напряжения. Численное значение и знак напряжений зависят от значения и знака исходных остаточных напряжений, полученных деталью на предшествующих операциях, а также от степени силового и теплового воздействия текущей операции. Остаточные напряжения в поверхностном слое могут создаваться двух видов: сжимающие со знаком минус и растягивающие со знаком плюс. Знак и численное значение остаточных напряжений при шлифовании определяются воздействием теплового и силового факторов, варьируя которые, можно технологическими методами создавать нужные напряжения. Полезность и вредность тех или иных остаточных напряжений в условиях эксплуатации определяются из анализа служебного назначения деталей. В процессах ленточного шлифования заложены широкие возможности варьирования технологическими методами числовых значений и знаков остаточных напряжений. Достигается это путем подбора схем ленточного шлифования, режимов обработки, характеристик ленты, видов и способов подачи СОЖ, размеров и видов рабочей поверхности контактных элементов.

Снятие припусков кругами обеспечивающая шероховатость в пределах 8-9-го классов и точность размеров до 5 квалитета. При обработке абразивными кругами проволоку необходимо разрезать на прутки, что в свою очередь значительно уменьшает производительность процесса обработки. В то время как схемы ленточного шлифования позволяют обрабатывать длинномерные заготовки, что благоприятно сказывается на производительности процесса. К тому же, ленточное шлифование позволяет получать поверхности с шероховатость до 9-10 класса и точностью до 5 квалитета.

Термическая обработка проволоки. Установка предназначена для непрерывного электроконтактного нагрева проволоки из углеродистых, легированных конструкционных и коррозионностойких сталей и сплавов, а также сплавов на основе титана и никеля до температуры 1200°С в вакууме с остаточным давлением до 1,33 Па при скорости ее движения до 20 м/мин.

Оборудование позволяет осуществлять различные процессы термообработки с автоматическим контролем технологических параметров (светлый рекристаллизационный отжиг, закалка, в том числе изотермическая, патентирование с электроотпуском), что обеспечивает получение проволоки с заданными физико-механическими характеристиками.

Навивка пружин. Принцип работы. Проволока при помощи подающих роликов протягивается через правильное устройство, где происходит правка проволоки в 2-х взаимоперпендикулярных плоскостях и подается через проводки к навивочным упорам механизма диаметра, где формируется диаметр пружины. Одновременно задается шаг для пружин сжатия при помощи шагового пальца или клина. Для пружин растяжения шаговый механизм отключается. После навивки пружины с определенным количеством витков и определенной длиной, пружина автоматически отрезается. Затем цикл повторяется. Управление исполнительными механизмами диаметра, шага и команда на отрезку пружины осуществляются от распределительного вала. Фасонные пружины изготавливаются при помощи специально спрофилированного кулачка и рычажного механизма.

Термическая обработка пружин.Для закалки и отпуска пружин требуется стандартная закалочная печь.Электропечь сопротивления камерная СНО предназначена для нагрева деталей под закалку, для термообработки высоколегированных и быстрорежущих сталей, отжига стальной проволоки и ленты, керамики. Высокотемпературные лабораторные печи СНОЛ – для термообработки металлов, керамики и других материалов в воздушной среде. Электропечи сопротивления шахтные СШЗ, СШО, США, СНЦ, СНЦА предназначены для химико-термической обработки легированных марок сталей в защитной атмосфере.

Дробеструйная обработка пружин. Для дробеструйной обработки пружин подойдет автоматическая дробеструйная установка с сетчатым металлическим транспортером. Установки отличаются тем, что в туннеле для дробеструйной обработки имеется металлический сетчатый транспортер. Детали равномерно обрабатываются металлической дробью, подаваемой соответствующим образом размещенными турбинами, а абразивное действие дроби позволяет получать желаемую степень очистки поверхностей деталей и удалять небольшие заусенцы.

Таблица 2

Маршрутная карта термической обработки коленчатого вала

Разраб.		ПИ СФУ
Согл.
Утв.		Коленчатый вал
Н.контр.
М 01	КЧ 60	Диаметр 60 мм НВ240
М 02
А 03	Графитизирующий отжиг 950 ºС, воздух
Б 04	Электропечь СНО-4*8*2,5/10
О 05	Отжечь деталь
Т 06	Кассета
А 08	Нормализация с 850 ºС
Б 09	Электропечь СНО-4*8*2,5/10
О 10	Нормализовать деталь
Т 11	Кассета
12
МК

Порядок выполнения работы

1. Каждый студент продолжает работу над заданием, полученным на первом занятии.

2. Анализирует ее напряженное состояние в процессе эксплуатации.

3. Определяет комплекс необходимых свойств материала.

4. Строит дерево решений.

5. Выбирает марку материала, приводит его полную характеристику.

6. Выбирает виды термической обработки для получения заданных свойств.

7. Дополняет дерево решений.

8. Назначает режимы выбранной термической обработки (все параметры по каждой операции).

9. Заполняют таблицу 2.

10. Составляет отчет по проделанной работе.

11. Защищают отчеты перед группой.

Содержание отчета

1. Описать цели и задачи.

2. Изобразить деталь.

3. Построить дерево решений (рисунок 1).

4. Выбрать марку материала.

5. Выбрать технологию обработки.

6. Заполнить маршрутную карту термической обработки (таблица 1).

6. Описать полученную структуру материала.

7. Сделать выводы (обоснование выбора материала и технологий).

Контрольные вопросы: 1. Каковы основные принципы выбора материалов.

2. Каковы основные принципы выбора упрочняющей обработки.

3. По какому признаку проводится ранжирование свойств

4. Какие свойства являются определяющими, а какие второстепенными

5.Что понимается под частными и обобщенными функциями желательности.

Литература:

1 Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. – 648с.: ил.

2 Лахтин, Ю. М. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. – М. : «Машиностроение», 1990. – 528 с.: ил.

3 Сорокин, В. Г. Стали и сплавы: марочник: справ. изд. / В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьева. – М. : Интермет Инжиниринг, 2003.– 608с.: ил.

4 Гуляев, А. П. Металловедение: учеб. для вузов / А. П. Гуляев. – М. : Металлургия, 1986. – 542 с. ил.

5. «Выбор материалов и технологий в машиностроении» / А. М. Токмин, В. И. Темных, Л. А. Быконя, Е. И. Герасимова. 2008 г.

Практические работы № 4–7

Практические работы № 4–7 выполняются по одному варианту и являются этапами одной работы по построению базы знаний экспертной системы.