Машины  и  оборудование

Вариант №7 

2002 год 

Содержание: 

Введение             ст3

Глава1 Прокатные станы           ст5

Глава2 Оборудование литейного производства       ст7

Глава3 Оборудование сварочного производства       ст10

        Оборудование для нанесения износостойких и жаропрочных 

              покрытий

Глава4 Токарные автоматы и полуавтоматы

             Одношпиндерный токарно – револьверный  автомат модели 1Б140   ст12

Глава5 Сверлильные и расточные станки

             Координатно-расточной станок модели 2А450        ст14

Глава6 Резьбообрабатывающие и зубообрабатывающие станки

        Зубофрезерный полуавтомат 5Д32       ст15

Глава7 Станки для лучевой обработки         ст17

Глава8 Промышленные роботы. Промышленный робот СМ40Ф2.80.01                       ст19

Глава9 Назначения и классификация автоматических станочных систем.   ст28

Литература             ст35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 Вся история техники представляет собой  борьбу за постепенное освобождение человека от непосредственного участия в процессе производства.

 Производственные  функции, выполняемые человеком  в процессе труда, распределяются на четыре основные группы: 1) энергетические (приложение усилий для выполнения работы); 2) технологические (использование  орудий труда для изменения формы, состава, структуры предмета труда); 3) функции управления рабочей машиной и 4) контрольно-регулирующие (контроль, регулирование, программирование процесса). Первые три группы функций должны осуществляться человеком при каждом рабочем цикле, т. е. при изготовлении каждого изделия, а контрольно-регулирующие функции являются внецикловыми и могут осуществляться лишь периодически.

 Замена  непосредственных производственных функций  человека техническими средствами –  закон развития производительных сил. Каждый раз, когда происходит интенсивная замена тех или иных функций человека в процессе труда техническими средствами, наблюдаются коренные сдвиги в развитии производительных сил, что свидетельствует о технической революции.

 В конце XVIII и начале XIX веков происходила техническая революция, суть которой состояла в широком внедрении машин, что дало возможность перейти от мануфактурного производства к машинно-фабричному. При этом человек освобождался от энергетических и технологических функций, но оставался прикованным к станку, так как должен был участвовать в каждом производственном цикле, управляя машиной и сохраняя за собой полностью контрольно-регулировочные функции.

 Первоначально орудие труда – инструмент присоединялся  к органам человеческого тела, делая их длиннее, сильнее и т.п., Промышленная революция, связанная с распространением машин, началась, как указывал К. Маркс, с исполнительного механизма, с момента, когда инструмент из рук рабочего перешел в рабочую часть машины. Рабочая машина “...заменяет рабочего, действующего одновременно только одним орудием, таким механизмом, который разом оперирует множеством одинаковых или однородных орудий и приводится в действие одной двигательной силой, какова бы ни была форма последней”. При этом также создается возможность использовать посторонний источник энергии (воду, пар или электричество) и значительно увеличить рабочее усилие, освободившись от энергетических функций.

 На  этом этапе человек еще участвует  непосредственно в производственном процессе. Рабочие машины управляются человеком, а значит изделия изготовляются человеком при помощи машин, которые только облегчают труд и делают его более производительным.

 Итак, первый этап применения рабочих машин, где операций управления, контроля, регулирования и программирования производственных процессов выполняются исключительно человеком, характеризуется механизацией производства.

 В наше время вновь происходит техническая  революция, выражающаяся переходом  от машинно-фабричного к комплексно-автоматизированному  производству, суть которого состоит в широком внедрении автоматических рабочих машин и их систем. При этом человек полностью освобождается от функций управления машиной при каждом рабочем цикле; он уже не прикован к машине, работающей известные периоды времени самостоятельно; Изделия изготовляются самой машиной, а за человеком остаются только функции контроля, наблюдения, регулирования и программирования процесса производства (внецикловые функции). Этот этап представляет уже начальную ступень автоматизации производства.

 Новые машины и аппараты облегчают и  заменяют физический труд человека, колоссально  увеличивают силу его рук, неизмеримо повышают остроту его органов  чувств. Однако до недавнего времени  почти все, даже наиболее совершенные, механизмы и приборы предназначались для выполнения весьма разнообразных, но только исполнительных функций; Область умственной деятельности, психика, сфера логических функций человеческого мозга казались совершенно недоступными механизации.

 Современный уровень развития радиоэлектроники позволяет ученым и инженерам ставить и разрешать задачи создания новых устройств, которые освобождают человека от необходимости следить за производственным процессом и направлять его, т. е. заменяют оператора, диспетчера. Появился новый класс машин – управляющие машины. Они могут выполнять самые разнообразные и часто довольно сложные задачи управления производственными процессами. Создание управляющих машин позволяет перейти от автоматизации отдельных станков и агрегатов к комплексной автоматизации конвейеров, цехов, целых заводов.

 Автоматические  рабочие машины и системы автоматических машин можно разделить на следующие  виды.

 Автомат – это такая машина, на которой  все работы неоднократно осуществляются без участия человека, т. е. автоматически.

 Если эта машина представляет собой металлорежущий станок, то на ней, как минимум, автоматически выполняются: 1) ввод заготовок в рабочую зону, ориентация их, установка и закрепление; 2) все операции по непосредственному воздействию на заготовку, т. е. обработка; 3) все вспомогательные движения рабочих органов (холостые перемещения суппортов, столов, салазок, бабок и т. п.); 4) снятие обработанных изделий и 5) удаление отходов (стружки) из зоны обработки. При этом человек осуществляет наладку автомата, заполнение заготовками и необходимыми материалами загрузочных устройств, периодический контроль обработки и подналадку, а также смену инструмента при его затуплении.

 инструмента могут также выполняться автоматически.

 Полуавтомат отличается от автомата тем, что он автоматически выполняет только один рабочий цикл и для его повторения требуется вмешательство рабочего. Например, металлорежущий полуавтомат не имеет обычно автоматической загрузки, и рабочий должен вначале каждого цикла вручную установить и закрепить заготовку, пустить станок в ход, а иногда и снять обработанное изделие.

 Автоматическая  линия представляет собой группу станков-автоматов, объединенных общими транспортными устройствами и общим  механизмом управления, или одну машину с несколькими рабочими позициями, осуществляющих без участия человека в определенной технологической последовательности, т.е. с последовательным перемещением и перезакреплением полуфабриката на различных рабочих позициях, комплекс операций части производственного процесса, для которой автоматическая линия предназначена.

 Здесь человек осуществляет только функции  наладки, наблюдения и регулирования, в некоторых случаях (пока в большинстве) контроль обработки и подналадку, а также смену инструмента  при его затуплении. 
 
 

Глава1 Прокатные станы

     Прокатный стан  - это совокупность  привода, шестеренной клети, одной  или нескольких рабочих клетей. Прокатные станы классифицируют  по трем основным признакам:  по числу и расположению валков;  по числу и расположению рабочих  клетей; по их назначению.

     Стан дуо имеет два валка,  которые вращаются либо в одном  направлении (нереверсивные станы), либо в разных направлениях (реверсивные  станы). Последнее позволяет пропускать  обрабатываемый материал в обе  стороны.

      Стан кватро имеет два рабочих и два опорных валка, расположенных один над другим. Приводными являются рабочие валки.

      Много валковые станы: двенадцативалковые  и двадцативалковые имеют также  только два рабочих валка, а  все остальные являются опорными. Валки приводятся через промежуточные опорные валки. Такие конструкции станов позволяют применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижается давление металла на валки.

    Универсальные станы, кроме горизонтальных  валков, имеют также и вертикальные, расположенные с одной и обеих сторон горизонтальных валков.

     По расположению рабочих клетей  станы могут быть одноклетьевыми  и многоклетьевыми с линейным  и последовательным расположением  клетей. У линейных станов клети  расположены в одну или несколько линий; в каждой линии все валки связаны между собой и вращаются с одной скоростью. Последнее является существенным недостатком этих станов, так как препятствует значительному увеличению скорости прокатки по мере увеличения длины пркатываемой полосы. Поэтому в некоторых случаях для повышения производительности станов клети располагают в несколько линий с разной скоростью прокатки.

     Производительность прокатки можно  повысить последовательным расположением  клетей в непрерывных станах. Привод рабочих клетей непрерывных станов может быть группой, когда несколько клетей приводятся в движение от одного двигателя, или индивидуальным, когда каждая клеть имеет свой двигатель. В обоих случаях окружная скорость каждой последующей пары валков должна быть больше скорости предыдущей на строго определенную величину. На непрерывных станах можно прокатывать полосу с натяжением, что позволяет увеличить обжатия. Внедрение непрерывности всего процесса прокатки - одно из основных направлений технического прогресса в прокатном производстве.

     Прокатные станы по назначению  подразделяются на станы для  производства полупродукта и  станы для выпуска готового  проката. К первым станам относятся  обжимные станы (блюменги и  слябинги) для прокатки слитков  в продукт крупного сечения  для последующей прокатки на сортовой или листовой металл и заготовочные для получения полупродукта более мелкого сечения из блюмов или слитков небольшой массы.

     Станы для выпуска готового  проката  характеризуются видом  выпускаемой продукции: рельсобалочные. Сортовые, листопрокатные, трубопрокатные и станы для специальных видов проката. Размер блюмингов. Слябингов, заготовочных, рельсобалочных и сортовых станов обуславливается диаметром бочки валков; размер листовых станов - длиной бочки, а размер трубопрокатных станов - наружным диаметром прокатываемых труб(см рис). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава2 Оборудование литейного  производства  

     Литейное производство.

   Форму изготовляют в следующей  последовательности: устанавливают на модельную плиту опоку и на нее наполнительную рамку, высота которой соответствует степени уплотнения формовочной смеси в форме.

    Наполнительная рамка- приспособление, устанавливаемое на литейную  опоку или по разъему стержневого  ящика, для получения дополнительного количества смеси до уплотнения ее в опоке.

  Из  бункера засыпают формовочную  смесь в опоку и рамку, уплотняют  ее, затем модель извлекают из  формовочной смеси. В результате  образуется литейная форма. 

     В единичном и мелкосерийном производствах применяют координатные модельные плиты, устанавливаемые на стол формовочной машины (см рис). Модельная плита-это плита, оформляющая разъем литейной формы и несущая на себе различные части модели, включая литниковую систему, а также служащая для набивки одной или парных опок при неразъемных моделях.

   Координатная  металлическая плита  имеет большое число отверстий,  размещенных в определенном порядке,  что позволяет быстро устанавливать  и закреплять деревянную модель  на плите с помощью штырей.  

      В массовом производстве применяют  металлические модельные плиты,  которые  изготовляют вместе  с моделями для отливки и  литниками. На модельную плиту  ставят опоку, по которой   формуют только одну половину  формы. Применяют также и двусторонние  модельные плиты, по которым можно формовать верхнюю и нижнюю полуформы.

     Формовка с применением модельных  плит обеспечивает большую точность  и хорошее качество поверхности  отливки и является более производительной.

   Стержневые ящики изготовляют  из древесины или металла. Они могут быть неразъемными и разъемными.

   В ящиках могут быть отъемные  части (вкладыши). В разъемном  стержневом ящике изготовляют  стержни на пескодувных машинах.  В верхней половине находятся  втулки для вдувания смеси.  В нижней половине запрессованы шайбы  с вентами (отверстия для удаления воздуха). Верхнюю и нижнюю части соединяют с помощью втулок и штырей.

    Формовочную смесь в форме  уплотняют различными способами:  вручную с помощью трамбовки  и машинами (прессованием, встряхиванием,  сбрасыванием комков смеси с большой скоростью пескометом или пескострельной машиной). Кроме того, форму изготовляют заливкой текучей формовочной смеси в опоку с последующим ее затвердеванием. Формовочную смесь прессованием уплотняют различными способами в зависимости от размера и сложности модели: нижним прессованием моделью; верхним прессованием колодкой; диафрагменным прессованием; вдавливанием резины под действием сжатого воздуха; дифференциальным прессованием ( вдавливанием большого числа колодок в смесь с различным усилием и т. д.

    Выбор способа прессования зависит  от конфигурации модели и требований  к равномерности уплотнения смеси  вблизи модели. Чаще прессование  применяют для уплотнения смеси  в невысоких  опоках, так как  при  формовке высоких опок  трудно обеспечить равномерное уплотнение.

    Встряхиванием чаще уплотняют  смеси в высоких формах. При  этом способе уплотнения легче  изготовить формы с высокими  ребрами и впадинами, так как  при встряхивании хорошо перемещаются  частицы смеси.

    Сущность уплотнения смеси состоит в следующем. Формовочный стол поднимается сжатым воздухом. На него устанавливают модельную плиту и опоку с рамкой; засыпают формовочную смесь в опоку; отключают воздух, и стол падает вниз, ударяясь о станину станка. Верхний слой смеси оказывает давление на нижние слои, вследствие чего формовочная смесь больше уплотняется около модели. Эта операция повторяется автоматически несколько раз. Верхняя часть формы уплотняется недостаточно, поэтому часто применяют дополнительное ее уплотнение прессованием.

    Пескометом уплотняют смеси в  средних и крупных формах, так  как этот способ обеспечивает  одновременную засыпку опоки  смесью и ее уплотнение. Процесс  уплотнения смеси с помощью  пескомета заключается в следующем.  Формовочная смесь поступает по транспортеру в головку пескомета, где подхватывается лопастью, закрепленной на вращающемся диске. Лопасть образует комок и с силой выбрасывает его в опоку через отверстие в головке пескомета. Смесь около модели по сечению опоки уплотняется равномерно. Головка пескомета с помощью рукава передвигается в зоне опоки. Большим пескометом управляет рабочий, сидящий на сидении около головки пескомета. Формовочная смесь на транспортер поступает из бункера или смесеприготовительного отделения.

     Пескодувные формовочные машины, применяемые для небольших форм. Обеспечивает высокую производительность и равномерное уплотнение. В камеру засыпается из бункера порция смеси, после чего камера закрывается заслонкой и подается сжатый воздух. Смесь «выстреливается» в опоку, установленную на модельной плите.

   Извлечение модели из формы.  При ручном извлечении модель  предварительно расталкивают, затем  с помощью ввернутого в нее  болта вынимают из формы. При  машинной  формовке модель извлекают  из формы  при ее вибрации.  Этот способ обеспечивает большую точность формы. По способу удаления модели из формы различают следующие конструкции машин. Машины со штифтовым подъемом опоки. При этом модельная плита с моделью остается на месте, а опоку поднимают штифты. В машинах с опускающимися плитами опока остается на месте, а модельная плита с моделью опускается вниз. Так модели удаляют на машинах для формовки верхних опок. Для удаления модели из нижней полуформы чаще применяют машины с поворотной плитой. После уплотнения формы ее скрепляют с модельной плитой и поворачивают на 180°. Затем освобождают опоку, опускают ее вниз или поднимают модель вверх.

   Изготовление форм в опоках  на машинах. Для удаления пыли  модельную плиту обдувают воздухом, затем опрыскивают керосином  или нефтью, чтобы к модели не прилипала формовочная смесь. После этого на плиту устанавливают нижнюю опоку. Опоку из бункера наполняют формовочной смесью, уплотняют смесь в форме. Излишек смеси после уплотнения срезают линейкой, на  полуформу устанавливают щиток. Полуформу вместе с щитком поворачивают на 180° и, подняв модельную плиту или опустив опоку, вынимают модель.

     Верхнюю полуформу формуют с  помощью модельной плиты. На  модельную плиту устанавливают  верхнюю опоку и модель стояка. Затем повторяют все операции формовки. Модели удаляют из формы, после чего подъемником снимают полуформу с машины.

     В нижнюю полуформу ставят  стержень. Форму обдувают сжатым  воздухом для удаления из нее  пыли и накрывают верхней полуформой. Обе половины формы закркпляют  скобами или на форму устанавливают груз, чтобы опока не поднималась в период заливки ее металлом. Форму  устанавливают на конвейер и подают к месту заливки.

   Безопочная формовка. Такую формовку  на полуавтоматических машинах  широко применяют для изготовления  небольших отливок (300 форм в час). Формовочную смесь приготовляют исходя из обеспечения высокой прочности и газопроницаемости форм. Формовочную смесь засыпают в бункер, из которого она высыпается сжатым воздухом в рабочий резервуар. Содной стороны резервуара находится подвижная модельная плита, передвигаемая штоком поршня цилиндра; с другой его стороны – поворотная модельная плита; боковые стенки плиты ограничены стенками кассеты. Формовочная смесь уплотняется при передвижении модельной плиты. После уплотнения формы рамка вместе с поворотной плитой отодвигается, и модель извлекается из полуформы. Модельная плита поднимается вверх. Затем уплотненная полуформа передвигается штоком, в результате чего образуется безопочная стопка. Шток вместе с подвижной плитой возвращается в исходное положение и извлекается из полуформы. После этого все операции повторяются. Формы заливаются жидким металлом, после затвердевания которого форма разрушается и отливка удаляется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава3 Оборудование сварочного производства

          Оборудование для  нанесения износостойких  и жаропрочных   

               покрытий 

      Для нанесения износостойких и жаропрочных  покрытий применяют наплавочные  работы и металлизацию.

      Наплавка  – процесс, при котором на поверхность детали наносится слой металла требуемого состава. Наплавку применяют при ремонте изношенных деталей для восстановления их до исходных размеров и для изготовления новых изделий (например для получения биметаллических деталей, когда на поверхность конструкционной стали наплавляют износостойкий, жаропрочный или иной специальный сплав). Масса наплавленного металла обычно не превышает нескольких процентов от общей массы изделия. Проплавление основного металла и перемешивание основного и наплавленного металлов должны быть минимальными для сохранения механических свойств наплавленного слоя.

      Наплавлять  можно различными способами. Основными  виды наплавки определяются используемым источникам нагрева. Чаще всего для  наплавки применяют различные виды электродуговой сварки. Электродуговая наплавка может быть ручной, автоматической и полуавтоматической.

      Ручная  дуговая наплавка металлическими электродами. Этот вид наплавки является самым  простым, позволяющим направлять на детали любой формы. К механизированным способам наплавки относятся автоматическая, полуавтоматическая, электрошлаковая.

      Автоматическая  наплавка под флюсом. При наплавке под флюсом образуется довольно большой  объем ванны жидкого флюса  и металла. Во избежании стекания жидкого металла и флюса наплавленный участок должен быть расположен в нижнем положении. Крупные детали наплавляют многодуговой наплавкой, при этом один рабочий управляет одновременно несколькими аппаратами, каждый из которых обрабатывает определенный участок изделия.

      Применяют многоэлектродную наплавку, когда плавятся одновременно несколько электродных проволок, подключенных к одному полюсу источника тока и  расположенных поперек оси наплавленного валика. Под флюсом создается одна общая сварочная ванна, и электроды плавятся поочередно. Вместо электродной проволоки можно использовать в качестве присадочного материала ленту небольшой толщины и большой ширины. Дуга, перебегая от одного края ленты к другому, равномерно оплавляет ее торец. Коэффициент наплавки получается больше, а глубина проплавления и доля основного металла меньше.

      Электрошлаковая наплавка. Этот вид наплавки применяют, когда необходимо наплавить большие  количество металла, например для восстановления изношенных деталей с помощью  электрода сложной формы. Преимуществом  электрошлаковой наплавки является ее производительность, малая склонность наплавленного слоя к порам и трещинам, высокое качество поверхности наплавки. Толщина наплавленного слоя не менее 20мм.

      Наплавка  Т.В.Ч. Для наплавки применяют индукционный нагрев Т.В.Ч. с присадочным металлом, который предварительно наносят на поверхность изделия в виде смеси порошков, литого кольца или прессованного брикета, либо расплавляют в огнеупорной воронке, расположенной над наплавляемой деталью.

      Дуговая наплавка неплавящимся электродом (угольным или графитовым). Такую наплавку применяют в основном для твердых зернистых и порошковых сплавов.

      Дуговая наплавка вольфрамовым электродом в  защитных газах (аргоне). Для этого  способа используют горелки для  сварки неплавящимся электродом и литые присадочные прутки (обычно из сплавов никеля и кобальта). Указанным способом получают очень малую глубины проплавления и наплавляют тонкие слои.

      Кроме вышеперечисленных способов, существует еще много разновидностей наплавки с использованием других источников теплоты: плазменной дуги, газового пламени, плавящегося электрода в защитном газе, порошковой проволоки и пластинчатого электрода.

      Металлизация. Металлизация заключается в нанесении  металлопокрытия на поверхность  изделия методом осаждения на ней жидкого пылеобразного покрывающего металла, распыляемого газовой струей.

      Процесс металлизации состоит в подачи металлической  проволоки к источнику нагрева. Проволока нагревается до расплавления, и жидкий металл под давлением  сжатого воздуха вылетает с большой скоростью из сопла металлизатора в виде распыленных капель, которые ударяются о поверхность детали и соединяясь с ней образуют слой покрытия.

      В зависимости от использования источников теплоты различают металлизацию: дуговую, газовую, плазменную и т.в.ч. При дуговой металлизации используют специальные металлизационные аппараты (см рис).