Применение молотов и прессов для ковочных работ.
Молоты и прессы относятся к кузнечнопрессовому оборудованию. Эти рабочие машины широко применяются для горячей и холодной обработки металлов давлением (ковка, штамповка).
Молоты предназначены для придания обрабатываемой заготовке необходимой формы посредством сильных ударов, т.е. кратковременным воздействием очень больших сил, величина которых определяется в основном весом падающих частей молота
Молоты используются как для обыкновенной (свободной) ковки, так и для ковки в специальных формах (штампах). Молоты бывают пневматические и механические.
Прессы, в отличие от молотов, производят не ударное воздействие на обрабатываемую заготовку, а действует на нее давлением. Их применяют для прессовании и формовки материалов (например, пластмасс), для гибки и правки, резки, выдавливания и вытяжки листового металла, а также для соединения деталей машин под большим давлением (прессовые посадки).
По виду привода и способу действия прессы разделяются на гидравлические и механические.
Ручные винтовые, реечные и рычажные прессы применяются для ручной обработки, а потому развивают очень небольшие силы давления (до 300 кг). Их используют для штамповки, гибки и резки тонкого листового металла, а также для переплетных, столярных и других работ.
Характеристика получения заготовок методом горячей объемной штамповки.
Горячая объёмная штамповка (ГОШ) - это вид обработки металлов давлением, при которой формообразование поковки из нагретой до ковочной температуры заготовки осуществляют с помощью специального инструмента - штампа. Течение металла ограничивается поверхностями полостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки. В качестве заготовок для горячей штамповки применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют из прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине.
Применение объёмной штамповки оправдано при серийном и массовом производстве. При использовании этого способа значительно повышается производительность труда, снижаются отходы металла, обеспечиваются высокие точность формы изделия и качество поверхности. Штамповкой можно получать очень сложные по форме изделия, которые невозможно получить приёмами свободной ковки.
Штамповка в открытых штампах характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает часть металла – облой, который закрывает выход из полости штампа и заставляет остальной металл заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в облой выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять высокие требования к точности заготовок по массе. Недостаток такого способа штамповки - необходимость удаления облоя при последующей механической обработке. Штамповкой в открытых штампах можно получить поковки всех типов.
Штамповка в закрытых штампах характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остаётся закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частями штампа постоянный и небольшой, образование в нём облоя не предусмотрено. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя – выступ (на прессах), или верхняя – полость, а нижняя – выступ (на молотах). Закрытый штамп может иметь две взаимно перпендикулярные плоскости разъема. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объёмов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше требуемого. Отрезка заготовок должна обеспечивать высокую точность.
4 Выбор оборудования для получения заготовок горячей объемной штамповкой.
Для горячей объемной штамповки применяют молоты, кривошипные горячештамповочные прессы, горизонтально-ковочные машины, гидравлические прессы, винтовые прессы и машины для специализированных процессов штамповки. Процессы штамповки на этих машинах имеют сои особенности, обусловленные устройством и принципом их действия.
Основным видом штамповочных молотов являются паровоздушные штамповочные молоты. Их строят с массой падающих частей 630 - 25000 кг.
На молотах штампуют поковки разнообразных форм преимущественно в многоручьевых открытых штампах. Поскольку ход молота нежесткий, штамп конструируют так, чтобы при последнем ударе его половинки сомкнулись по плоскости соударения. На молоте обычно штампуют за несколько (3-5) ударов. После каждого удара баба молота уходит вверх, и в процессе деформирования наступает перерыв. Это приводит к тому, что нижняя часть заготовки охлаждается более интенсивно, так как постоянно соприкасается с нижней частью штампа. Течение металла так же облегчается благодаря тому, что после каждого удара молота окалина отваливается от поверхности заготовки и сдувается сжатым воздухом из штампа.
Горизонтально ковочные машины имеют штампы, состоящие из трех частей (рис. 4): неподвижной матрицы 3. подвижной матрицы 5 и пуансона 1, размыкающихся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Приток 4 с нагретым участком на его конце закладывают в неподвижную матрицу 3. Положение конца прутка определяется упором 2. При включении машины подвижная матрица 5 прижимает приток к неподвижной матрице, упор 2 автоматически отходит в сторону, и только после этого, пуансон 1 соприкасается с выступающей частью прутка и деформирует ее. Металл при этом заполняет формующую полость в матрицах,
расположенную впереди зажимной части. Формующая полость может находиться не только в матрице, но и совместно в матрице и пуансоне, а так же только в одном пуансоне.
Гидравлические штамповочные прессы по своему устройству принципиально не отличаются от ковочных. Усилие современных гидравлических штамповочных прессов достигает 750 МН.
На гидравлических прессах штампуют поковки типа дисков, коленчатых валов, различного рода рычагов, кронштейнов, сферических днищ, цилиндрических стаканов. Особое значение имеет штамповка на гидравлических прессах крупногабаритных панелей и рам из легких сплавов в самолетостроении. Исходной заготовкой является прокат (в том числе и листовой) и полуфабрикат ковки. Перед закладкой в штамп нагретая заготовка должна быть очищена от окалины.
5 Оборудование, инструмент и сущность дуговой сварки для получения неразъемных соединений.
Сваркой материалов называется процесс получения неразъемных соединений изделий за счет использования межмолекулярных и межатомных сил сцепления. Поэтому, чтобы сварить заготовки необходимо сблизить их на межатомное расстояние.
Сварка металлов и их сплавов имеет наиболее важное значение по сравнению с другими методами получения неразъемных соединений. Это объясняется ее широким распространением и высокой технико-экономической эффективностью. Так, замена литья сваркой экономит 40-50% массы детали. Большой экономический эффект эти способы дают при ремонте CТС и восстановлении деталей. Сварку широко применяют для соединения однородных и разнородных материалов.
Физическая сущность сварки металлических изделий заключается в сближении их на расстояние примерно равное параметру кристаллической решетки. Этому сближению мешают неровности механической обработки и наличие окисных
пленок, которые на несколько порядков больше указанного расстояния. Для преодоления этого препятствия необходимо либо сдавить эти заготовки, либо расплавить место их соединения. В связи с этим сварку делят на два основных способа: сварку давлением и сварку плавлением
При сварке плавлением кромки соединяемых деталей, основной металл, и при необходимости дополнительный (присадочный), нагревают до расплавленного состояния, образуя общую сварочную ванну. После удаления источника нагрева металл ванны охлаждается и затвердевает, образуя наплавленный металл, или сварной шов, соединяющий свариваемые поверхности в одно целое.
По своей природе сварка плавлением является сложным и разнообразным по форме металлургическим процессом. Свойства металла в зоне шва определяются условиями протекания процессов плавления, металлургической обработки основного и присадочного материалов и кристаллизации полученного металла шва при охлаждении.
Свойства сварного соединения в целом определяются характером теплового воздействия на металл в околошовных зонах.
Сварочные машины и аппараты для питания сварочной электрической дуги: при сварке на постоянном токе питание сварочной электрической дуги происходит от сварочных генераторов или выпрямителей, а при сварке на переменном токе - от сварочных трансформаторов. Сварочные генераторы по устройству и характеристикам отличаются от обычных генераторов, применяемых для силовых установок и освещения. Это наглядно иллюстрируется внешними характеристики обычного и сварочного источников тока. Подробнее устройство и работа сварочных машин и аппаратов будет рассмотрена во время прохождения технологической практики
Основными сварочными материалами при электродуговой сварке являются: сварочная проволока диаметром 0,3...12 мм, электроды (плавящиеся и
неплавящиеся), флюс (крупнозернистый, стеклообразный порошок, по составу качественного покрытия электрода) и газ (гелий, аргон, углекислый газ).
Наибольшее применение нашли плавящиеся электроды, представляющие собой металлический стержень длиной 350-450 мм, диаметром d=2...6мм, с толстым (качественным) или тонким (стабилизи-рующим) покрытиями. Толщина покрытия колеблется от 1 до 3 мм. В него входят следующие компоненты: стабилизирующие (соединения Na, Ca, Ba и др.), газообразующие (оксицеллюлоза), шлакообразующие (полевой шпат, мрамор), раскисляющие (FeMn, FeSi), легирующие (FeCr, FeMo и др.) и связующие (жидкое стекло). В маркировке электрода (Э145А) цифра указывает на нижнее значение в,а А - повышенное значение пластических свойств.
6 Технологические особенности газовой сварки для получения неразъемных соединений.
Газовая сварка – способ универсальный, но при ее выполнении необходимо помнить, что нагреванию подвергается достаточно большой участок вокруг сварного соединения. Поэтому нельзя исключить возникновение коробления и развитие внутренних напряжений в конструкциях, причем они более значительные, чем при других способах сварки. В связи с этим газовая сварка в большей степени подходит для таких соединений, для которых достаточно небольшого количества наплавленного металла и малого нагрева основного металла. Прежде всего речь идет о стыковых, угловых и торцовых соединениях (независимо от их пространственного положения – нижнего, горизонтального, вертикального или потолочного), в то время как тавровых и нахлесточных следует избегать (хотя они тоже могут осуществляться).
Чтобы сварной шов отличался высокими механическими свойствами, требуется выполнить следующие действия:
– подготовить кромки металла;
– подобрать соответствующую мощность горелки;
– отрегулировать пламя горелки;
– взять необходимый присадочный материал;
– правильно сориентировать горелку и определить траекторию ее перемещения по выполняемому шву.
Как и при дуговой сварке, при газовой кромки свариваемого металла нужно подготовить. Их очищают (на 20–30 мм с каждой стороны) от ржавчины, влаги, масла и пр. Для этого достаточно прогреть кромки. В случае сварки цветных металлов используют механические и химические способы очистки.
При осуществлении стыковых соединений следует помнить о некоторых правилах разделки кромок:
– при сваривании тонколистового металла (до 2 мм) присадки не используют – достаточно выполнить отбортовку кромок, которые потом расплавляются и дают валик сварного шва. Возможен и такой вариант: сварить кромки встык без разделки и зазора, но с применением присадочного материала;
– при сваривании металла толщиной менее 5 мм можно обойтись без скоса кромок и вести одностороннюю газовую сварку;
– при соединении металла толщиной более 5 мм кромки скашивают под углом в 35–40°, чтобы общий угол раскрытия шва составлял 70–90°. Это позволит проварить металл на всю толщину.
№7 Применение в машиностроении и устройство мостового крана.
Мостовой кран - это грузоподъемная машина, захватное устройство которой расположено на передвижной тележке (либо тали), в свою очередь перемещающейся по мосту. Последний представляет собой подвижную конструкцию, выполненную из высокопрочной стали. Мостовой кран может быть оснащен различными захватными механизмами: ковшом, магнитом, грейфером, устройством для подъема контейнеров и так далее.
Виды мостовых кранов:
- В зависимости от способа перемещения – подвесные модели, крепящиеся на рельсовый путь снизу, к его полкам; опорные - краны, мостовая конструкция которых напрямую и сверху опирается на рельсовый путь, по которому она передвигается; козловые — краны, мост которых с помощью опор устанавливается на рельсовый путь.
- В зависимости от конструкции - с креплением на двух балках; однобалочный вариант.
- По грузоподъемности выделяют модели: первой группы — работающие с весом до 5 т; второй группы — поднимающие до 50 т; третьей группы — рассчитанные на вес до 300-320 т.
- По назначению кланы классифицируют на: общие — решают стандартные строительные задачи; специальные — обеспечивают проведение специфических грузоподъемных операций.
- По типу привода выделяют: ручные — необходимо приводить в движение лебедку для выполнения рабочих задач; электрические — функционируют без участия оператора, от сети.
- По области применения: строительные, транспортные, цеховые, палубные.
- По типу грузозахватного органа: крюковые, магнитные, литейные, специальные, грейферные.
Общее устройство мостового крана
Мостовая конструкция каждой модели очень проста: она представляет собой соединение двух пролетов коробчатого сечения с концевыми балками. Вместе они образуют рельсовый путь, с упорами-ограничителями на концах, для блокирования движения тележки.
У каждой пролетной балки есть по 2 горизонтальных пояса – верхний и нижний.
На первый устанавливаются опорные краны, под второй монтируются подвесные. Также у пролетной балки есть большие и малые диафрагмы — для устойчивости и более равномерной передачи нагрузок. Чтобы можно было обслуживать мостовой кран, на пролетные балки монтируются специальные площадки.
По рельсовому пути перемещается тележка — в общем случае рама с закрепленными на ней механизмами передвижения и подъема грузов. Схемы сборки каждого узла обычно унифицированы.
Сама рама — это пересечение продольных и поперечных балок с настилом. Также тележка может быть оснащена буфером ограждения, ограничителями подъема крюка, линейкой для фиксации крайних положений. Обычно она весит от 0,2 до 0,4 грузоподъемностей (Q) мостового крана.
Тележка перемещается посредством механизма передвижения, оснащенного цилиндрическими колесами и сделанного по одной из унифицированных схем. У него может быть центральный привод сразу на оба колеса или раздельный на каждое, навесной редуктор и тормоз. И сами колеса могут быть не только цилиндрическими, но и коническими, устанавливаемыми вершиной как в наружную сторону, так и во внутреннюю (в последнем случае — только неприводные).
Применение мостовых кранов
1)Проведение периодических, разовых или постоянных грузоподъемных работ в условиях отсутствия подвода тока. В таких случаях особенно востребованы ручные мостовые краны, как подвесные, так и опорные.
2)Операции по подъему и перемещению грузов в больших крытых помещениях, например, в производственных цехах, в машинных залах, на складах. В таких случаях удобна сравнительно высокая производительность электрических мостовых кранах, востребованы и опорные, и подвесные модели.
3)Грузоподъемные работы на небольших по площади строительных (и других) площадках, как открытого, так и закрытого типа. В подобных условиях целесообразнее устанавливать и использовать ручные, опорные или подвесные, мостовые краны.
4)Операции с насыпными грузами — для их выполнения необходимо использовать оснащенные грейферами модели.
5)Работы по подъему и перемещению грузов с магнитными свойствами — для этого нужны электрические, как правило, опорные мостовые краны.
№8 Классификация промышленных роботов.
1. По виду производства промышленных роботов делят на специальные, специализированные и универсальные.
-Специальные выполняют определенную технологическую операцию или вспомогательную модель оборудования;
-Специализированные выполняют операции одного вида, например сварку, сборку и обслуживают определенную группу моделей оборудования;
-Универсальные являются наиболее усовершенствованными представителями промышленных роботов, служат для выполнения разных операций и функционируют с оборудованием различного назначения (разнородных операций).
2. По грузоподъемности различают сверхлегкие (грузоподъемность не более 1 кг.), легкие (грузоподъемность от 1 до 10 кг.), средние (грузоподъемность от 10 до 200 кг.), тяжелые (грузоподъемность от 200 до 1000 кг.) и сверхтяжелые (где грузоподъемность свыше 1000 кг.).
3. По возможности передвижения промышленных роботов подразделяют на стационарные и подвесные.
-Стационарные имеют ориентирующие и транспортирующие движения;
-Транспортирующие дополнительно к этим двум движениям (ориентирующие и транспортирующие) и координатные перемещения.
4. По числу степеней подвижности выпускают роботы с количеством осей до 6.
5. По способу установки промышленных роботов делят на встроенные (хотя встроенные промышленные роботы и считаются компактными в плане габаритов, но при этом они обслуживают только один станок), подвесные и напольные (возможность обслуживания до 2-х и более станков, но при этом они имеют более сложные задачи, например обеспечить смену инструмента).
6. По виду управления ПР различают:
-Роботы с программным управлением (цикловым, числовым, позиционным и контурным);
-Роботы с адаптивным управлением (промышленные роботы с адаптивным управлением имеют измерительные устройства и устройства для восприятия внешней среды, управляющая программа или УП в этом случае не должна содержать всю необходимую информацию).
7. По способу программирования различают промышленных роботов программируемые обучением (по методу обучения оператор, управляя промышленным роботом приводит его из одного конечного положения в другое через серию точек, которые фиксируются в запоминающем устройстве промышленного робота и при обработке следующих деталей захватное устройство будет двигаться по этим точкам) и аналитические (путем расчета программ).
№9 Применение в машиностроении промышленных роботов, критерии выбора ПР.
Выбор промышленного робота осуществляется по следующим критериям:
1.Конструктивное исполнение манипулятора (однорукий, двурукий; степень автономности; подвесной, напольный, подвижный, стационарный, встроенный в оборудование).
2. Номинальные параметры (грузоподъемность, которая определяет тип привода, вес робота и габариты).
Существуют типоразмерные ряды роботов:
-Сверхлегкие:0,1;0,16;0,25;0,4;0,69кг – пневматические. Применяются в приборостроении в электротехнической и радиотехнической промышленности.
-Легкие:1,0;1,25; 1,6;4;6,3;10 кг. Применяются в машиностроении.
-Средние:16;25;40;63;100 кг. Применяются в машиностроении.
-Тяжелые:60;250;400;630;1000 т. Ковочные манипуляторы.
3.Системы координат, в которой работает манипулятор робота. Зависит от кинематической схемы манипулятора и определяет рабочую зону робота.
Прямоугольная, цилиндрическая, сферическая, угловая система координат
Кинематическая схема манипулятора – схема кинематических поступательных и вращательных пар, взаимно расположенных в пространстве и определяющая рабочую зону манипулятора.
Манипулятор робота считается сложным многозвенным и открытым механизмом, содержащий как поступательные, так и вращательные кинематические пары. Их количество и взаимное расположение определяет конфигурацию рабочей зоны.
4.Количество кинематических пар в манипуляторе (поступательных и вращательных).
Определяет число степеней подвижности промышленного робота. Чтобы перемещать предмет из одной точки в другую достаточно трех степеней подвижности – транспортирующие движения, переносные движения. Кроме переносных движений еще имеются ориентирующие степени подвижности, это достигается, поворотом кисти манипулятора вокруг оси Х. Может быть перенос + ориентирование – 6 степеней подвижности. В основном, для большинства промышленных роботов имеются 1 или 2 ориентирующих степеней подвижности. 30% ПР имеет от 3 до 5 степеней подвижности.
5.Скорости линейных и вращательных движений.
Линейная –1м/с, вращательная – град/сек.
6. Вид движения.
Выдвижение руки; опускание руки по вертикали; поворот; зажим.
7. Погрешность позиционирования.
–высокоточныйробот (0,01 мм)
–роботповышенной точности(0,1 мм)
–роботнормальной точности(1 мм)
–роботнизкой точности (> 1 мм)
Выбор робота той или иной точности зависит от технологических условий сопряжения робота и оборудования.
8. Время на переналадку.
Это время складывается из времени перепрограммирования + время смены захвата + время переналадки пресса + время переналадки другого вспомогательного оборудования + время смены штампа. Система управления должна обеспечить минимизацию времени. Сложность переналадки зависит от условий технического процесса. Это время приближенно равно: 20 мин–1,5ч. Если переналадка выполняется один раз в смену (8 часов), то время на переналадку составляет от 10 до 20 % времени. Сокращение времени на переналадку – важная проблема совершенствования роботов – современная тенденция адаптивных и интеллектуальных роботов.
Применение промышленных роботов.
Различные аспекты применения промышленных роботов рассматриваются, как правило, в рамках типовых проектов промышленного производства: исходя из имеющихся требований, выбирается оптимальный вариант, в котором конкретизированы необходимый для данной задачи тип роботов, их количество, а также решаются вопросы инфраструктуры питания (силовые подводки, подача охлаждающей жидкости — в случае использования жидкостного охлаждение элементов оснастки) и интеграции в производственный процесс (обеспечение заготовками/полуфабрикатами и возврат готового продукта в автоматическую линию для передачи следующей технологической операции).
Промышленные роботы в производственном процессе способны выполнять основные и вспомогательные технологические операции.
К основным технологическим операциям относятся операции непосредственного выполнения формообразования, изменения линейных размеров заготовки и др.
К вспомогательным технологическим операциям относятся транспортные операции, в том числе операции по загрузке и выгрузке технологического оборудования.
Среди самых распространённых действий, выполняемых промышленными роботами, можно назвать следующие:
- перенос материалов (перенос деталей и заготовок от станка к станку или с конвейера на конвейер, штабелирование, работа с поддонами, укладка деталей в тару и т. п.);
- обслуживание станков и машин (загрузка и разгрузка станков, удерживание обрабатываемой детали);
- дуговая и точечная сварка;
- литьё (особенно литьё под давлением);
- ковка и штамповка;
- нанесение покрытий распылением;
- другие операции обработки (сверление, фрезерование, клёпка, резка водяной струёй, обдирка, очистка, шлифовка, полировка);
- сборка механических, электрических и электронных деталей;
- контроль качества продукции и др.
В начале XXI века получили распространение промышленные роботы, перемещающиеся внутри трубопроводов и предназначенные для дефектоскопии и очистки их внутренних поверхностей. Такие роботы относятся к классу мобильных роботов и по способу своего передвижения подразделяются на такие группы: ползающие роботы со змееподобным принципом перемещения; ползающие роботы с червеподобным принципом перемещения; роботы со скользящими упорами[; колёсные роботы; гусеничные роботы; вибрационные роботы; роботы с гибкими и упругими звеньями[; роботы с изменяемой формой корпуса; роботы, перемещаемые потоком жидкости или газа.
Внедрение промышленных роботов в современном машиностроительном производстве позволяет осуществить полную комплексную автоматизацию, повысить эффективность использования трудовых ресурсов, обеспечить последовательное сокращение применения и даже исключение ручного, тяжелого и неквалифицированного труда.
Целесообразность применения промышленных роботов:
· достаточно быстрая окупаемость;
· исключение влияния человеческого фактора на конвейерных производствах, а также при проведении монотонных работ, требующих высокой точности;
· повышение точности выполнения технологических операций и, как следствие, улучшение качества;
· возможность использования технологического оборудования в три смены, даже 365 дней в году;
· рациональность использования производственных помещений;
· исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью.