Введение в инновационные технологии современных производств презентация

В.
МГТУ «СТАНКИН»

в машиностроении;
Виды современного металлообрабатывающего оборудования;
Виды современного металлорежущего инструмента, технологической оснастки и контрольно-измерительной техники

годы). Ядро: Текстильная промышленность, текстильное машиностроение, выплавка чугуна, обработка железа, строительство каналов, водяной двигатель. Ключевой фактор: Текстильные машины.
Второй технологический уклад (1830—1880 годы). Ядро: Паровой двигатель, железнодорожное строительство, транспорт, машино-, пароходостроение, угольная, станкоинструментальная промышленность черная металлургия. Ключевой фактор: Паровой двигатель, станки.
Третий технологический уклад (1880—1930 годы). Ядро: Электротехническое, тяжелое машиностроение, производство и прокат стали, линии электропередач, неорганическая химия. Ключевой фактор: Электродвигатель, сталь.
Четвертый технологический уклад (1930—1970 годы). Ядро: Автомобиле-, тракторостроение, цветная металлургия, производство товаров длительного пользования, синтетические материалы, органическая химия, производство и переработка нефти. Ключевой фактор: Двигатель внутреннего сгорания, нефтехимия.
Пятый технологический уклад (1970—2010 годы). Ядро: Электронная промышленность, вычислительная, оптико-волоконная техника, программное обеспечение, телекоммуникации, роботостроение, производство и переработка газа, информационные услуги. Ключевой фактор: Микроэлектронные компоненты.
Шестой технологический уклад (2010— ?) Каким он будет?

сфере материального обслуживания: (переход в сферу обслуживания, продаж, услуг, в т. ч. консалтинговых, интеграционных — таких работников в машиностроении набирается до 7,5%);
Истощение природных ресурсов и, следовательно, их удорожание;
Максимальная компьютеризация производства и проектирования.
Производственные тенденции
Автоматизация производства — переход на станки с ЧПУ, гибкие автоматизированные линии, безлюдное производство.
Тенденция к обработке поверхностей сложной формы инструментом простой формы.
Развитие покрытий на инструментах и изделиях.
Широкое применение сверхтвердых и композиционных материалов;
Новые методы обработки (электроэрозионная, гидроабразивная, послойный синтез и т. д.);
Материалосбережение и защита окружающей среды;
Сложность формы изделий, их многообразие и высокие требования к точности размеров, геометрической форме и шероховатости поверхности, к физико-механическим свойствами материала готового изделия;

(ковка, штамповка, прокат и т. д.);
обработка резанием и шлифованием (токарная, фрезерная, абразивная и т. д.);
термическая обработка;
Новые («нетрадиционные») методы обработки
концентрированными потоками энергии (лазерная, плазменная, электроэрозионная обработка);
гидроабразивная резка,
лазерная наплавка,
лазерная сварка;
резка алмазной проволокой;
послойный синтез из пластмассовых и металлических порошков;
Новые подходы к традиционным технологиям — существуют и развиваются!

оснастки, обрабатывающего инструмента, и обрабатываемой заготовки а также, возможно, измерительного инструмента, если он входит в состав станка;
Важнейшей характеристикой, определяющей работоспособность технологической системы и отдельных ее элементов, является жесткость — способность противостоять действию сил, вызывающих вибрации, деформации и другие негативные факторы;
Современные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) имеют широкие технологические возможности, большие диапазоны скоростей и мощные приводы. Естественно, что к технологической системе, в которой работают такие станки, предъявляют повышенные требования и обусловливающие их конструктивные особенности: высокую жесткость и виброустойчивость, обеспечивающие требуемую точность обработки и максимальное использование мощностей станков в сочетании с относительной простотой конструкции и компактностью. Несоблюдение этих требований значительно снижает преимущества, которые могут быть получены от применения станков с ЧПУ.

являются одним из важнейших этапов производства.
Главная функция станочного приспособления — обеспечение установки заготовки в процессе ее обработки на станке. Установка заготовки включает в себя процесс ее базирования и закрепления. Базирование — это придание заготовке вполне определенного (однозначного) положения относительно выбранной системы координат. Закрепление — приложение к заготовке сил и пар сил, обеспечивающих в процессе обработки постоянство положения заготовки, достигнутого при базировании.
Положение заготовки относительно приспособления определяется комплектом баз. База — поверхность или сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке и используемая для базирования. Комплект баз — совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки. Базирование возможно осуществить различными схемами базирования.
От правильно выбранной схемы базирования и способа установки заготовки в приспособлении во многом зависит качество и производительность конкретного технологического процесса. Обеспечение минимальной погрешности установки является одной из важнейших задач инженера-технолога

в машиностроительном производстве:
Стали;
Чугуны;
Нержавеющие стали.
Цветные металлы (алюминий, медь) и сплавы на их основе (латунь, бронза);
Титан и его сплавы;
Неметаллические материалы (пластмассы, керамика, графит, стекло, дерево, композиты и др.)
Металлы являются самыми распространенными материалами, применяемыми в машиностроительном производстве. Мы будем рассматривать преимущественно металлические материалы.

количестве углерода в железе образуется чугун). Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
Стали подразделяются на конструкционные и инструментальные. Разновидностью инструментальной является быстрорежущая сталь. По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. По содержанию углерода — на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25—0,6% С) и высокоуглеродистые (0,6—2% С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные - до 4% легирующих элементов, среднелегированные - до 11% легирующих элементов и высоколегированные - свыше 11% легирующих элементов.
Различным сочетанием легирующих элементов можно добиться оптимальных свойств стали, улучшив некоторые свойства (например — твердость, прочность, теплостойкость, пластичность, упругость и т. д.). В качестве легирующих элементов в сталях чаще всего используются Cr, Ni, Mg, N, Co, Ti, Nb, Mo, V, W, Cu, B, Al, Si и другие.
Сталь является важнейшим конструкционным материалом для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей промышленности.

элементами), при этом в чугуне содержится не менее 2,14% углерода. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугуны хрупки.
Виды чугуна:
Белый чугун. Такое название этот чугун получил из-за светлого цвета излома.
Серый чугун — это сплав железа, кремния (от 1,2 - 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет.
Ковкий чугун получается длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением, в том числе ковке, он не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.

и агрессивных средах. Для того, чтобы придать стали «нержавеющие» свойства, необходимо, чтобы в ее составе было не менее 12% хрома.
По химическому составу нержавеющие стали делятся на:
Хромистые, которые, в свою очередь, по структуре делятся на мартенситные (20Х13, 30Х13, 40Х13), полуферритные (мартенисто-ферритные) и ферритные;
Хромоникелевые (аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-мартенситные и аустенитно-карбидные)
Хромомарганцевоникелевые (классификация совпадает с хромоникелевыми нержавеющими сталями).

(после O и Si). Он пластичен, обладает высокими антикоррозийными свойствами и хорошей электропроводностью. Алюминий прекрасно прокатывается, штампуется и куется. Он в три раза легче чугуна и стали. В чистом виде в природе не встречается, однако с другими элементами он образует около 250 соединений.
Сплавы алюминия силумин и дуралюмин получили очень широкое распространение. Силумины — это литейные сплавы алюминия с кремнием, магнием и медью. Дуралюмины — это пластические сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем, кремнием и железом.
Алюминиевые сплавы нашли широкое применение в авиационной, автомобильной, тракторной промышленности, в приборостроении, а также при изготовлении предметов широкого потребления. В последнее время не осталось почти ни одной отрасли промышленности, где можно обойтись без алюминия и его сплавов.
Медь обладает высокой пластичностью, электропроводностью и антикоррозийностью. Ее применяют для изготовления токопроводящих деталей, проводов. В промышленности весьма широкое применение нашли сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и другими элементами. Медные сплавы разделяют на бронзы и латуни.
Бронзы — это сплавы меди с оловом (4—33% Sn, хотя бывают безоловянные бронзы), свинцом (до 30%), алюминием (5—11% ), кремнием (4—5% Si), сурьмой и фосфором.
Латуни — это сплавы меди с цинком, которого может быть от 3% до 43%. Латунь очень прочный и пластичный материал, а также более дешевый, чем медь

прочность титана выше, чем у многих легированных конструкционных сталей, поэтому при замене сталей титановыми сплавами можно при равной прочности уменьшить массу детали на 40%. Титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается, из него можно изготовить сложные отливки, но обработка резанием затруднительна.
Для получения сплавов с улучшенными свойствами титан легируют алюминием, хромом, молибденом.

для повышения механических свойств, в первую очередь твердости и прочности, за счет изменения внутреннего строения и структуры материала.
Очень распространенным видом термообработки металлов является закалка — нагрев до определенной температуры (для сталей — около 1100—1200°С), выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение, после которой материал становится весьма твердым, но при этом достаточно хрупким и непрочным. Чтобы несколько снизить хрупкость после закалки применяют другой вид термообработки — отпуск, заключающийся в медленном нагреве до некоторой температуры (значительно более низкой, чем при закалке — обычно 200—600°С) и медленном охлаждении.
Существуют и другие виды термообработки (отжиг, нормализация, старение, а также обработка холодом).

твердость (иначе было бы невозможно обрабатывать достаточно твердые конструкционные материалы — инструмент просто изнашивался бы об них) и теплостойкость (чтобы тепло, интенсивно выделяющееся при обработке, не привело к излишнему нагреву и потере режущих свойств инструмента).
Из инструментальных сталей в настоящее время наиболее широко применяются быстрорежущие стали. Они отличаются довольно большим (от 6% и выше) содержанием тугоплавкого элемента вольфрама, который придает этим сталям большую твердость и, особенно, теплостойкость, по сравнению с «обычными» конструкционными сталями.

представляющие собой порошки очень твердого и теплостойкого соединения — карбида вольфрама (а также иногда карбидов титана и тантала), смешанного со связующим веществом (кобальтом) и спеченные при высокой температуре (1500—2000°С).
Твердые сплавы предназначены для инструментов, работающих при более высоких скоростях резания, нежели инструменты из инструментальных — в том числе, быстрорежущих — сталей. Если быстрорежущий инструмент позволяет работать со скоростью резания максимум 50 м/мин (а обычно значительно меньше, 20—30 м/мин), то инструмент из твердого сплава обеспечивает скорости резания до 200—300 м/мин, а при обработке легких сплавов еще выше.
Нанесение специальных износостойких покрытий на режущую часть инструмента позволяет еще больше повысить режимы обработки.

высокими скоростями резания (свыше 500 м/мин), а также при обработке очень твердых и прочных материалов рекомендуется применение так называемых сверхтвердых инструментальных материалов (СТМ).
Наиболее распространенными среди СТМ являются материалы, полученные на основе кубического нитрида бора (КНБ, английская аббревиатура CBN), а также из искусственного алмаза.

4 — передняя поверхность; 5 — режущая часть; 6 — задняя поверхность; 7 — обработанная поверхность; 8 — режущая кромка;
Dr — поступательное движение резца (главное движение резания); Р — сила резания; γ — передний угол; β — угол заострения; α — задний угол; B — ширина заготовки, t — глубина резания

традиционно классифицируются в соответствии с видом оборудования, на котором они применяются, а именно следующих видов станков:
Станки токарной группы (различные токарные резцы);
Станки фрезерной группы (дисковые, концевые, фасонные фрезы);
Станки сверлильно-расточной группы (сверла, зенкеры, развертки, расточные резцы);
Строгальные, долбежные, протяжные (строгальные и долбежные резцы, протяжки, прошивки и т. д.);
Зубо- и резьбообрабатывающие станки (долбяки, шеверы, червячные фрезы, метчики, плашки, резьбовые резцы, резьбовые фрезы и т. д.)
Станки шлифовальной группы (абразивные круги);
И другие…
В настоящее время границы между группами станков зачастую носят довольно условный характер.

соответственно, типов обработки (т. е., по сути, типов станков, на которые ведется обработка).
К приспособлениям (устройствам, в которых крепится обрабатываемая заготовка) относят различные прижимы, тиски, патроны, магнитные и вакуумные столы и т. д.

различные оправки и патроны (кулачковые, цанговые, гидропластовые, термозажимные и т. д.);
От правильного выбора вспомогательного инструмента зависят: стойкость режущего инструмента, стабильность технологического процесса, точность и качество обработки.