Главная страница
Машиностроение

Технология машиностроения изучает способы и процессы изготовления машин заданного качества и в установленном производственной программой количестве при наименьшей себестоимости. Создателями технологии машиностроения как науки являются советские ученые: А. П. Соколовский, А И. Каширин, М. Е. Егоров, Б. С. Балакшин, Н. П. Бородачев, В. М. Кован, Э. А. Сатель, Д. Н. Решетов, А. Б. Яхин и др. Ими разработаны теоретические основы технологии машиностроения, научно обоснованы вопросы точности обработки деталей, расчетов размерных цепей, жесткости системы станок — приспособление — инструмент — деталь (СПИД), вибрации при обработке на металлорежущих станках, типизации технологических процессов и др.
С давних пор русские умельцы вносили творческий вклад в развитие промышленности. Многие технические открытия впервые были сделаны в России значительно раньше, чем в других странах. Так, в России были созданы непревзойденные шедевры литья. Еще в 1554 г. были отлиты пушки калибром 650 мм. Мастер Андрей Чохов в 1586 г. отлил знаменитую, сохранившуюся до наших дней «Царь-пушку» массой 39 т, а в 1734 г. мастер Иван Моторин отлил «Царь-колокол» массой 200 т. В эпоху Петра I русский умелец А. К. Нартов впервые в истории машиностроения построил токарный станок, имеющий механический суппорт. Среди русских умельцев этого периода известно имя талантливого токаря и создателя токарных станков Степана Яковлева.
В России работали такие ученые, как Иван Иванович Ползунов, создавший в 1764 г. первую паровую машину, великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов, автор многих открытий и изобретений в различных отраслях техники, геологии, химии, физики, горнорудного производства, металлургии и т. д. Им созданы оригинальные станки для шлифования оптических линз.
Известны имена: Ефима Алексеевича и Мирона Ефимовича Черепановых, построивших впервые паровоз; Игнатия Сафонова, построившего в 1837 г. первую водяную турбину; Павла Петровича Аносова, который внес большой вклад в изучение металлов и сплавов; Амоса Черепанова, построившего автомобиль; Дмитрия Константиновича Чернова, которого считают отцом металлографии, и продолжателей его идей в области науки о металлах — академиков Н. С. Куркакова, А. А. Байкова, А. Т. Гудцова, проф. А. М. Бочвара и др. В области теории и технологии термической обработки стали известны имена А. А. Бочвара, В. П. Вологдина, Н. Т. Гудцова и др.
Наряду с крупными учеными свой вклад в технологию машиностроения вносят рабочие и мастера; своими изобретениями, рационализацией они значительно улучшают процессы производства и повышают производительность труда. Известны имена токарей-новаторов Г. С. Борткевича, В. К. Семинского, П. Б. Быкова, В. А. Колесова и многих других, которые своим изобретательским трудом совершенствуют машины, приспособления, инструменты и технологию машиностроения.
Введение в эксплуатацию первой в мире атомной электростанции и строительство мощного атомного ледокола, запуск первых в мире ис­кусственных спутников, создание самого мощного ускорителя в мире, сооружение гидроэнергетических гигантов на реках Сибири, создание воздушного лайнера «Антей» стали возможны благодаря передовой машиностроительной промышленности.
О роли машиностроения в создании материально-технической базы коммунизма в Программе КПСС сказано, что первостепенное значение для технического перевооружения народного хозяйства имеет развитие машиностроения, всемерное форсирование производства автоматических линий и машин, средств автоматизации, телемеханики и электроники, точных приборов.
В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг.» поставлена важная задача, направленная на подъем материального и культурного уровня жизни народа на основе динамичного и пропорционального развития общественного производства и повышения его эффективности, ускорения научно-технического прогресса, роста производительности труда, всемерного улучшения качества работы во всех звеньях народного хозяйства.
Технический прогресс коснулся всех отраслей народного хозяйства. Машиностроители, выполняя задачи, поставленные XXV съездом КПСС, создают новые эффективные машины, изготовленные из материалов высокой прочности, позволяющие снизить металлоемкость и сократить расходы на изготовление запасных частей. Все это предъявляет высокие требования к квалификации современных рабочих, на подготовку которых рассчитан данный учебник.

 
Получение поковок, штамповок и сортового проката

Поковки, штамповки и сортовой прокат получают обработкой металлов давлением. В единичном и мелкосерийном производстве поковки получают свободной ковкой под молотами и прессами.
Поковки, полученные в штампах, называются штамповками, а процесс — штамповкой. Сущность штамповки заключается в том, что обрабатываемую заготовку помещают в штамп (рис. 10) и под давлением она заполняет полости штампа, приобретая при этом заданную форму.
Применяют прогрессивные методы штамповки — штамповка с помощью резины (рис 11, а), взрывом (рис 11, б), гидравлическая (рис 11, в)у с местным нагревом, по элементам, жидкого металла и т. п. Для штамповки взрывом или гидравлической обычно изготовляют только металлическую матрицу, по конфигурации которой образуется заготовка под давлением взрывной волны или жидкости.
Преимущества штамповки по сравнению с ковкой: 1) высокая про­изводительность (в 50—100 раз выше); 2) высокая точность размеров и шероховатость поверхности; 3) возможность получения изделий сложной формы с одинаковыми размерами; 4) не требуется высокая квалификация рабочих; 5) холодная калибровка (чеканка) поковок может

заменять фрезерование, но волокна металла не режутся, что обеспечивает высокую прочность.
К недостаткам необходимо отнести: 1) высокую стоимость штампов; 2) возможность использования штампов только для одной детали; 3) малая масса деталей (0,3—100 кг).
Следует различать два основных вида штамповки — листовую и объемную. Объемная горячая штамповка является основным способом изготовления различных деталей машин. Она имеет ряд важных преимуществ перед ковкой, а именно значительно увеличивается производительность за счет одновременного деформирования металла в нескольких направлениях, что позволяет изготовлять сложные по форме изделия рабочим невысокой квалификации. Благодаря повышенной точности обработки, в сравнении с поковками, при штамповке припуски можно уменьшить в 2—3 раза, а следовательно, окончательную обработку часто производить не нужно.
Однако штампы — дорогостоящая оснастка, поэтому штамповку применяют только тогда, когда необходимо изготовить значительное число одинаковых деталей, т. е. при серийном и массовом производстве.
В настоящее время для изготовления сложных фасонных внутренних полостей штампов применяют электроискровую и другие электрические методы обработки. Различают штампы открытые и закрытые. В открытых штампах металл во время штамповки имеет выход в об-лойный ручей, а в закрытых он деформируется в закрытом объеме, и штамповка называется безоблойной. Расход металла при этом способе небольшой, поэтому эти штампы применяют все шире и шире. Вместе с тем закрытые штампы сложнее, чем открытые, и изделия сложной конструкции в них не штампуют.
Для холодной объемной штамповки характерными являются такие операции, как холодная высадка и холодное выдавливание. Холодной высадкой изготовляют заклепки, гвозди, винты, болты, шарики, ролики и другие изделия из пруткового материала или проволоки, а иногда делают и обжатие холодной детали (чеканку).

Чеканку применяют для придания повышенной точности детали, полученной штамповкой в горячем состоянии; кроме того, можно получить рисунки и надписи на поверхности.
Листовой штамповкой изготовляют плоские и объемные изделия из стали, цветных металлов и сплавов, пластмасс и кожи и т. п. (детали часов, электроарматуры, радиоаппаратуры, велосипедов, мотоциклов, автомобилей, автобусов, корпуса самолетов, железнодорожных вагонов, кораблей и т. д.) При этом обеспечивается высокая точность размеров; экономный расход материалов и значительная производительность процесса, легко поддающегося автоматизации. Операции листовой штамповки можно выполнять с резанием металла (отрезкой, ъырубкой, пробивкой и т. п.) и с изменением только формы (гибкой, вытяжкой и т. д.).
В качестве заготовок машиностроительная промышленность использует также разнообразный сортовой прокат. Прокатка заключается в пропускании нагретого или холодного металла в виде слитка между вращающимися валками соответствующего профиля (рис. 12). Ввиду того, что между валками расстояние меньше толщины обрабатываемого слитка, его размеры в сечении уменьшаются. Для получения требуемой формы сечения делают прокатку в несколько ходов, применяя валки соответствующей формы.

Полученный прокат может иметь форму листов, полос, прутков, труб, уголков, двутавров, швеллеров и т.д. (рис. 13). Прокат в дальнейшем можно сваривать, ковать, штамповать, прессовать, волочить и резать.