3. Разработка режимов технологического процесса

Задачей данного раздела ВКР является установление конкретных значений температурно-временных параметров для выбранного технологического процесса.

Прежде всего, необходимо установить все основные, вспомогательные и дополнительные операции технологического процесса и порядок их выполнения. Затем разделить каждую операцию на технологические переходы и для каждого перехода назначить параметры. Предложенные значения температуры нагрева, скорости (времени) нагрева, времени выдержки, скорости охлаждения, состава охлаждающей среды и т. д. должны быть теоретически обоснованы с использованием специальной и справочной литературы.

Полученные расчетом или техническим анализом значения параметров процесса термической обработки заносятся в технологическую карту, которая приводится в приложении к пояснительной записке.

В конце раздела следует рассмотреть вопросы о возможных причинах брака и разработать меры по предупреждению его возникновения.

Если при разработке этого раздела требуется выполнение некоторых расчетов, например: времени нагрева деталей или инструмента, то они выполняются в разделе “Расчетная часть”.

3.5.4. Технический контроль и контроль качества 

Технический контроль представляет собой контроль правильности выполнения операций технологического процесса, который непрерывно осуществляется на рабочих местах непосредственно рабочими и мастерами производства, периодически - технологическими службами цеха и отдела главного металлурга. Важность технического контроля состоит в том, что не соблюдение среды обработки или температурно-временных режимов влечет за собой снижение качества обрабатываемых деталей, что приводит к браку при термической обработке.

При разработке данного раздела необходимо составить инструкцию по техническому контролю технологического процесса. В инструкции по техническому контролю к техпроцессу для каждого технологического перехода необходимо указать:

- параметры контроля (температурный режим, продолжительность операции, среда обработки) и допустимые значения;

- методы и приборы контроля (приборы для измерения, регулирования и записи температуры; реле времени; газоанализаторы, вакууметры, ротаметры и др.).

- свойства детали после выполнения операции и допустимые пределы изменения этих свойств.

Контроль качества производится после завершения полного цикла термической обработки и осуществляется, как правило, неразрушающими методами непосредственно на деталях. Если таковые применить нельзя, то он проводится на образцах-свидетелях. Текущий контроль качества продукции сводится к определению твердости, структуры и обнаружению наружных и внутренних дефектов. Трещины, возникающие при термообработке, могут быть выявлены применением магнитных дефектоскопов, а кривизна и другие отклонения от геометрических размеров с помощью плит, центров и специальных измерительных приборов. Контроль качества по микроструктуре позволяет определить глубину упрочненного слоя. Контроль качества цементованного слоя следует проводить на отсутствие карбидной сетки и трооститных пятен в слое, а после нитроцементации на отсутствие «темной составляющей» и огрубление карбидной фазы.

В инструкции по контролю качества обработанных деталей необходимо указать:

- методы контроля качества (стандартизованные методы или технологические пробы);

- нормы контроля (в процентах от партии обработанных деталей при садочном методе или периодичность по времени при конвейерном методе обработки);

- место контроля на детали;

- способ подготовки детали для осуществления измерений;

- допустимые значения измеряемых характеристик.

3.6. Выбор и расчет потребности основного,

вспомогательного и дополнительного оборудования

Выбор конкретного типажа оборудования определяется его возможностью качественного выполнения операций технологического процесса при минимальной трудоемкости и энергетических затратах, степени механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, точности регулирования технологических параметров, степени надежности, а также типом производства.

В массовом и крупносерийном производстве рентабельно применять агрегатное оборудование непрерывного действия (например, цементационные или конвейерно-закалочные агрегаты). Оно обладает большой производительностью, высокой степенью механизации и автоматизации, стабильностью качества производимой продукции и низкими затратами ручного труда. Но оно, как правило, является узкоспециализированным и неустойчиво работает при частых переналадках.

В мелкосерийном и штучном производстве зарекомендовало себя садочное оборудование ввиду его универсальности и простоты переналадок (например, камерные или шахтные печи). Но оно требует больших затрат ручного труда, обслуживается механизмами общецехового назначения и характеризуется менее стабильным выпуском качества обрабатываемых деталей. Широкое распространение в термических цехах нашли соляные ванны. Однако утилизация отработанной соли загрязняет окружающую среду.

При выборе оборудования садочного типа следует учитывать форму и габариты детали или инструмента, а также конструкцию приспособления, позволяющего рационально размещать детали в рабочем пространстве, препятствуя прогибу деталей малой жесткости, и одновременно проводить термообработку группы деталей (садки). Например, термообработку длинномерных деталей (валов, осей) целесообразно проводить в печах шахтного типа, так как вертикальное положение деталей сохраняется при охлаждении их в закалочной среде, что удобно при использовании внутрицехового подъемно-транспортного механизма. Конкретную марку нагревательного устройства определяют по оптимальному коэффициенту загрузки оборудования.

В этом разделе ВКР необходимо выполнить расчет необходимого количества оборудования для выполнения годовой программы.

Прежде всего необходимо определить конкретную производительность печи, зная массу садки деталей и время их обработки по формуле:

Ж =м дел тау ,

где ж производительность печи, кг в час; м-масса садки, кг; тау-время обработки, час.

Затем следует определить действительный годовой фонд времени работы оборудования Ф, который всегда меньше календарного. При использовании универсального оборудования периодического действия Ф д рассчитывают по формуле:

Ф=( 365-вых.-празд.) Т м К_р , пече-часов,

где Т- количество часов работы оборудования в смену;

м- количество смен;

К_р - коэффициент потерь времени на ремонт, переналадку режимов и на разогрев печи (К_р = 0,90-0,94).

Далее необходимо установить «задолженность» печи А (пече-час.), т.е. необходимый фонд эффективного времени работы оборудования для обработки предусмотренного годовой программой количества продукции

А=М дел же ,где

М- годовая масса обрабатываемых деталей, кг; же- производительность печи, кг в час.

Необходимое количество единиц оборудования (N) рассчитывают по формуле:

, Н=А дел Ф д

Так как при расчетах значение N может представлять собой любое дробное число, то действительное число единиц N_д оборудования получают округлением N до ближайшего большего целого числа.

Коэффициент использования оборудования К находят как отношение расчетного количества оборудования к действительному:

К = N / N_д. (6)

Коэффициент К отражает эффективность использования оборудования и должен находиться в пределах 0,75 - 0,85. Если К выходит за указанные пределы значений, то необходимо выбрать из той же серии печь (агрегат) меньшей или большей производительности и вновь произвести расчет.

Аналогично рассчитывают количество оборудования, используемого на остальных операциях, например, для отпуска закаленных деталей.

Помимо основного термического оборудования необходимо также выбрать дополнительное и вспомогательное оборудование, к которому относятся моечные машины, промывные баки, пресса для правки, твердомеры, подъемно-транспортное оборудование и др. Его количество рассчитывают на основе технически обоснованных норм времени по его средней производительности, которая должна быть не меньше производительности основного оборудования, и заданной годовой программе.

По указанию руководителя ВКР необходимо описать принцип работы одной из единиц оборудования. Описание должно сопровождаться ссылками на соответствующие чертежи или схемы, приведенные в пояснительной записке.

Все технологическое оборудование, используемое при выполнении технологического процесса, должно быть занесено в таблицу с указанием наименования, марки, основных технических характеристик и количества единиц.

Рекомендуемая литература

1. Выбор материалов для деталей машин: Методическое пособие. // И.В. Тихонова, С.И. Архангельский, Е.М. Гринберг и др. - Тула: Тул. гос. ун-т, 2008. – 100 с.

2. Долженков И.Е., Стародубов К.Ф., Спасов А.А. Основы проектирования термических цехов. - Киев: Вища школа, 1986. - 214 с.

3. Соколов К.Н., Коротич И.К. Технология термической обработки и проектирование термических цехов. - М.: Металлургия, 1988. - 383 с.

4. Хилл Перси. Наука и искусство проектирования. Методы проектирования, научное обоснование решений. Пер. с англ. // Под ред. Венды В.Ф. - М.: Мир, 1973. - 263 с.

5. Общемашиностроительные нормативы времени на термическую обработку изделий в печах пламенных, электрических и соляных ваннах. 4-еизд. - М.: НИИ труда, 1975. - 108 с.

6. Термическая обработка в машиностроении: Справочник // Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 782 с.

7. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные материалы: // Справочник. Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1981. - 391 с.

8. Технология термическая обработка стали. Пер. с нем. // Под ред. М.Л. Бернштейна. - М.: Металлургия, 1981. - 608 с.

9. Электротермическое оборудование. Справочник // Под ред. А.П. Альтгаузена, М.Я. Смелянского, М.С. Шевцова.- М.: Энергия, 1980. - 480 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Форма задания на ВКР