En ingénierie mécanique, une pièce à usiner est communément comprise comme un produit semi-fini fourni pour l'usinage, à la suite duquel elle se transforme en une pièce apte à l'assemblage. La production d'approvisionnement est confrontée à la tâche d'obtenir des ébauches avec une approximation maximale de la forme et des dimensions de la pièce finie, afin de maximiser le taux d'utilisation du métal, c'est-à-dire laissez les tolérances minimales nécessaires pour la coupe et réduisez la quantité de métal transformé en copeaux.

Les principales méthodes d'obtention des blancs sont :

– transformation des métaux par pression (déformation plastique) ;

- réception des flans de produits laminés ;

- obtention d'ébauches par soudure.

§ 7.1 Fonderie

La fonderie est une branche du génie mécanique qui fabrique des ébauches ou des pièces (pièces moulées) en versant du métal en fusion d'une composition chimique donnée dans un moule dont la cavité a la configuration d'une pièce moulée. Envisagez certaines méthodes de coulée.

Coulée dans des moules en terre . Le schéma de coulée illustré dans le sol est illustré à la fig. 7.1. La figure indique 1 - coulée (la pièce résultante), 2 - canaux pour couler le métal en fusion, 3 - sable de moulage, 4 - flacon (boîte en acier pour sable de moulage), 5 - ligne de séparation du moule. Tout d'abord, un modèle en métal ou en bois est fabriqué. Ce modèle est placé dans le sable non durci et les deux moitiés de moule sont jointes. Ce processus s'appelle le moulage. Le sable de moulage se compose principalement de sable et d'une résine durcissable. Après durcissement du sable de moulage, les moitiés du moule sont séparées, le modèle est retiré, les deux moitiés sont reconnectées et le métal en fusion est versé dans la cavité formée à travers les canaux. Une fois le métal solidifié, les moitiés de moule sont séparées le long de la ligne de séparation et la pièce moulée est retirée. Le sable de moulage est utilisé une seule fois, car lorsque le moulage est retiré, le moule se brise et s'effrite. Pour obtenir une nouvelle coulée, il est nécessaire de remouler. Le modèle est utilisé à plusieurs reprises.

Riz. 7.1 Coulée de terre

La coulée dans le sol est la méthode de coulée la plus polyvalente et la plus courante. Il est utilisé dans tous les types de production (simple, en série, en masse) et permet d'obtenir des pièces moulées de différents poids et configurations à partir de tous les alliages de fonderie.

Moulage de précision . Cette méthode est basée sur l'utilisation de modèles en matériaux fusibles, comme la cire. Le schéma de la méthode est illustré à la fig. 7.2. La figure indique 1 - modèle, 2 - coque, 3 - canaux pour couler le métal en fusion. Tout d'abord, un modèle fusible est fabriqué. Ensuite, ce modèle est recouvert d'une couche de revêtements réfractaires. Une fois la coque durcie, le métal en fusion est coulé sans retirer le modèle. Lors du coulage du métal, le modèle fond immédiatement à l'état liquide et est déplacé de la coque par le métal coulé. Une fois le métal durci, la coque est détruite et le moulage de la configuration requise reste.

De cette manière, des pièces moulées pesant jusqu'à 150 kg peuvent être obtenues. Les avantages de la méthode sont l'absence de ligne de séparation, une plus grande précision et moins de rugosité par rapport à la coulée dans le sol.

Riz. 7.2 Moulage à la cire perdue 7.3 Coulée en moules carapaces

Coulée en moules carapaces . Le schéma de la méthode est illustré à la fig. 7.3. La figure indique 1 - modèle, 2 - coque, 3 - canaux pour couler le métal en fusion, 4 - ligne de séparation du moule. Tout d'abord, un modèle en métal ou en bois est fabriqué, qui est recouvert d'une couche de peintures et de revêtements réfractaires à base de résines phénol-formaldéhyde. L'épaisseur du revêtement est de 5…15 mm. Après durcissement du revêtement, une coque est obtenue. Il est coupé le long de la ligne de séparation, le modèle est retiré et les deux moitiés du moule sont reconnectées. Une coque est enseignée, à l'intérieur de laquelle une cavité de la configuration requise est formée. Le métal en fusion est coulé dans cette coque. Une fois le métal durci, la coque est détruite et le moulage de la configuration requise reste.

De cette manière, des pièces moulées pesant jusqu'à 150 kg peuvent être obtenues. Les avantages de la méthode sont une plus grande précision et une rugosité plus faible par rapport à la coulée dans le sol. Le modèle peut être utilisé à plusieurs reprises.

Moulage sous pression . Un moule à froid est un moule en métal. Les pièces moulées sont obtenues par coulée libre de métal en fusion dans un moule. Le schéma de la méthode est illustré à la fig. 7.4. La figure montre 1 - cavité, 2 - parties du moule, 3 - canal pour verser le métal en fusion, 4 - ligne de séparation du moule. Avant de couler, les surfaces internes du moule sont recouvertes de peintures réfractaires et chauffées à 300 ... 500ºС. Une fois le métal solidifié, les parties du moule sont séparées et la pièce moulée est retirée.

Riz. 7.4 Moulage sous pression

La résistance du moule est de 300 ... 500 moulages. La précision dimensionnelle de la coulée et la qualité de surface sont beaucoup plus élevées que lors de la coulée dans le sol. L'inconvénient de cette méthode est la complexité de fabrication du moule lui-même. Par conséquent, il est utilisé en série et en production de masse.

§ 7.2 Obtention de blancs par méthodes

formage des métaux

Le traitement par pression est appelé processus d'obtention d'ébauches et de pièces de machines par des méthodes de déformation plastique des matériaux. Cette déformation s'effectue par l'action en force de l'outil correspondant sur la pièce d'origine en matière plastique.

Forger . Équipement - forger des marteaux et des presses. L'outil s'appelle un marteau. Il peut avoir une forme différente. La déformation de la pièce d'origine s'effectue sous l'impact de l'outil. Le forgeage consiste en une alternance d'opérations principales et auxiliaires. Les opérations auxiliaires comprennent le chauffage périodique de la pièce et le changement d'outil. Les principales opérations comprennent :

1) le tirage est l'opération de réduction de la hauteur de la pièce avec une augmentation de la section transversale;

2) la broche est l'opération de réduction de la section transversale de la pièce avec une augmentation de sa longueur;

3) le firmware est l'opération consistant à obtenir des cavités ou des trous dans la pièce à usiner en raison du déplacement du métal;

4) le tronçonnage est l'opération de séparation d'une partie de la pièce le long d'un contour ouvert ;

5) le pliage est l'opération consistant à donner à la pièce une forme incurvée le long d'un contour ouvert.

Riz. 7.5 Forgeage dans les contre-matrices

Pour obtenir des ébauches de forgeage de forme plus complexe, des contre-matrices sont utilisées (Fig. 7.5). La figure indique: 1 - marteau (outil), 2 - la pièce résultante, 3 - tampon de support. La figure montre également le flan d'origine d'une forme cylindrique simple. Pendant le processus de forgeage, le marteau frappe la pièce d'origine, effectuant les principales opérations de forgeage. En conséquence, la pièce prend la configuration d'une matrice de support. De plus, le volume et la masse de la pièce initiale et résultante sont les mêmes.

La forge est utilisée dans tous les types de production, en particulier pour les ébauches de grande taille. La précision et la qualité de la surface de la pièce après forgeage sont faibles: qualité 14 ... 17, Ra 80.

Marquage à chaud volumétrique . L'emboutissage est réalisé sur différentes presses. L'outil d'estampage s'appelle un poinçon. Le poinçon est destiné à la fabrication d'un type de pièce ou de pièce. Il se compose de deux ou trois parties : une fixe et une mobile. La partie fixe s'appelle la matrice, la partie mobile s'appelle le poinçon. A l'état connecté, les parties du tampon forment une cavité fermée d'une certaine configuration. Le schéma d'estampage est illustré à la fig. 7.6, où sont indiqués: 1 - les parties du tampon, 2 - la cavité remplie de métal estampé, 3 - la ligne de séparation des parties du tampon.

Riz. 7.6 Marquage à chaud volumétrique

Comme ébauches initiales pour l'emboutissage, des formes simples sont prises: cylindriques, prismatiques. Pendant le processus d'estampage, les parties du poinçon sont assemblées, le métal de la pièce d'origine est déformé plastiquement et prend la configuration de la cavité. Ainsi, lors du processus d'emboutissage, des pièces de configuration complexe peuvent être obtenues, avec une grande approximation de la forme de la future pièce. De plus, le volume de la pièce initiale et résultante est le même.

Un tampon est un outil complexe et coûteux. En même temps, il est utilisé pour obtenir un type de flans. Par conséquent, l'estampage est utilisé dans la production en série et en série, où le tampon traite de grands lots (des centaines ou des milliers de pièces) de flans identiques, et le coût du tampon est réparti sur tous les flans qu'il fabrique. Avantages de l'emboutissage: une grande approximation de la forme de la pièce à la forme de la future pièce et, par conséquent, un coefficient élevé d'utilisation du métal dans les opérations de coupe; haute performance; une précision et une qualité de surface supérieures par rapport aux opérations de forgeage. Le rapprochement de la forme de la pièce à la forme de la pièce réduit le nombre d'opérations d'usinage et, par conséquent, réduit le coût d'usinage.

§ 7.3 Réception des flans de laminage

L'industrie métallurgique produit des produits laminés de différents profils à partir de différentes qualités de matériaux. Sur la fig. 7.7 montre quelques types de produits laminés : a) une barre est un produit laminé de section ronde de différents diamètres ; diamètre ré barres est réglementée, la longueur des barres fournies n'est pas réglementée et peut être différente : 4 mètres, 6 mètres ou plus.

b) section hexagonale laminée ; taille hexagonale réglable S, le diamètre du cercle circonscrit ré est une taille de référence.

c) laminage de tubes ; diamètre extérieur régulé ré et diamètre intérieur ré.

d) les produits laminés de section carrée ou rectangulaire ; la taille est réglementée un.

e) tôle; l'épaisseur de la tôle est réglementée S, longueur un et largeur b feuille peut être différente, généralement pas moins de 1500 mm.

Riz. 7.7 Profils de location

Il existe également un acier façonné d'une section plus complexe. Sur le entreprises de construction de machines le métal est fourni en vrac. La longueur roulée peut être différente, généralement de 4 à 9 mètres. Pour obtenir une pièce spécifique, une pièce de la longueur requise est découpée à partir de produits laminés de la section et des dimensions requises. Par exemple, il est nécessaire d'obtenir une ébauche ronde d'un diamètre de 25 mm et d'une longueur de 100 mm. Pour ce faire, une barre d'un diamètre de 25 mm est prise et une pièce de 100 mm de long en est coupée, qui est ensuite acheminée vers l'usinage. Différentes méthodes sont utilisées pour découper le métal : découpe à la scie circulaire ou à ruban, découpe à la meule, oxycoupage, découpe plasma, découpe à la cisaille guillotine, etc.

Les flans roulés ont forme simple. Aucune opération d'approvisionnement supplémentaire n'est effectuée sur eux, ils sont donc nettement moins chers que les emboutis. Mais un tel flan n'a généralement pas la même forme que la future pièce. Par conséquent, la pièce est entièrement fabriquée par des procédés de découpe, ce qui entraîne une augmentation du nombre d'opérations de découpe, une diminution du taux d'utilisation du métal et, par conséquent, une augmentation des coûts d'usinage. Les ébauches laminées sont utilisées dans la production unique et à petite échelle dans les cas où il n'est pas économiquement possible de fabriquer un tampon coûteux et de passer du temps à préparer la production.

§ 7.4 Ebauches soudées

Le soudage est un processus technologique permettant d'obtenir des joints permanents à partir de métaux, d'alliages et d'autres matériaux homogènes et non homogènes grâce à la formation de liaisons atomiques-moléculaires entre les particules des matériaux à assembler. Les produits laminés et coulés peuvent être utilisés comme ébauches initiales pour le soudage. Les pièces d'origine sont reliées les unes aux autres et soudées. En conséquence, la pièce soudée peut avoir une configuration très complexe avec une technologie de fabrication relativement simple et à forte intensité de main-d'œuvre.

En raison des champs de température inégaux lors du soudage et du refroidissement, les ébauches soudées présentent des contraintes internes. Par conséquent, pour soulager les contraintes, les pièces critiques doivent être recuites. En raison de sa faible intensité de main-d'œuvre et de sa polyvalence, le soudage est utilisé dans tous les types de production. Par exemple, en un seul - pour obtenir des blancs pour les parties du corps; en série ou en masse - pour connecter de grandes et petites pièces, pour fixer divers supports, pattes à la partie de base.

§ 7.5 Opérations finales de production d'approvisionnement

Fondamentalement, les opérations finales comprennent le nettoyage des pièces des restes de sable de moulage, des brûlures, du tartre, ainsi que l'élimination des bavures et des carottes (excès de métal sur la pièce). À cette fin, le sablage, le grenaillage, le culbutage et le décapage sont utilisés.

Sablage - c'est le nettoyage de la pièce avec un jet de sable alimenté en air comprimé. Des grains de sable volant à grande vitesse éliminent les restes de sable de moulage, de saleté et de tartre de la pièce, laissant une surface métallique presque propre. Le grenaillage utilise de la grenaille d'acier ou de verre (petites billes) au lieu du sable.

galtovka utilisé pour les petites et moyennes pièces. Des billettes et du sable ou de la grenaille sont versés dans le tambour, qui commence à tourner dans différentes directions. En conséquence, les flans dans le tambour sont nettoyés.

Gravure - c'est le nettoyage des pièces à l'acide (pour l'acier et la fonte) ou alcalin (pour l'aluminium). Il s'agit de la méthode de nettoyage de la plus haute qualité, mais coûteuse.

Questions pour la maîtrise de soi

1) Quelle est l'essence des processus de moulage ?

2) Comment obtenez-vous un moule lors de la coulée dans le sol ?

3) Quels matériaux sont utilisés pour fabriquer un modèle en moulage de précision ?

4) Dans quels processus de coulée le modèle est-il réutilisé ?

5) Quelle est la méthode de coulée la plus polyvalente ?

6) Dans quelle méthode de moulage le moule est-il utilisé à plusieurs reprises ?

7) Donnez la définition du terme "moule de refroidissement" ?

8) Quelle est l'essence des méthodes de formage des métaux ?

9) Quelles sont les principales opérations de forge ?

10) Combien de configurations différentes d'ébauches ou de pièces peut-on obtenir avec un seul poinçon ?

11) De combien le volume de métal change-t-il pendant le traitement sous pression ?

12) Dans quels types de production est-il conseillé d'utiliser des pièces forgées ? Pourquoi?

13) Quels profils de locataires connaissez-vous ?

14) Quels sont les avantages des flans laminés ?

15) Comment obtenir un flan d'une location ?

16) Quels sont les avantages des flans soudés ?

17) Qu'utilise-t-on comme flans de départ pour les flans soudés ?

18) Quels sont les moyens de nettoyer les blancs ?

19) L'essence du sablage ?

20) L'essence du tumbling ?

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Ministère de l'éducation et des sciences R.K.

Semipalatinsk État Collège de génie électrique

Sujet:Types d'ébauches en génie mécanique

Conférencier: Oyshieva G.S.

Étudiant: Taishybaev Ch.B.

Semey-2015

Une ébauche est un produit à partir duquel une pièce est fabriquée en modifiant la forme, les dimensions, les propriétés de surface et (ou) le matériau. Pour obtenir une pièce à partir d'une pièce, celle-ci est soumise à un traitement mécanique, à la suite duquel, en enlevant une couche de matériau de l'une (ou de toutes) ses surfaces, la forme géométrique, la taille et les propriétés de surface de la pièce spécifiées par le concepteur dans le dessin sont obtenus. La couche de matériau qui est retirée est appelée la tolérance. Il est nécessaire de garantir de manière fiable les caractéristiques géométriques et la propreté des surfaces de travail de la pièce. Le montant de la tolérance dépend de la profondeur des défauts de surface et est déterminé par le type et la méthode d'obtention de la pièce, son poids et ses dimensions.

Il existe les types de blancs suivants :

Les défauts affectant la force et apparence les blancs sont sujets à correction. Les spécifications techniques doivent indiquer le type de défaut, ses caractéristiques quantitatives et les méthodes de correction (coupe, soudure, imprégnation avec diverses compositions chimiques, redressage).

La production d'approvisionnement est partie intégrante toute usine d'autotracteur, formant la première redistribution technologique.

Une pièce de chaque type peut être fabriquée par une ou plusieurs méthodes liées à la méthode de base. Ainsi, par exemple, une coulée peut être obtenue par coulée dans des moules en sable ou en coquille, dans un moule à froid, etc.

L'ébauche peut être monobloc (mesurée) ou continue, par exemple une barre laminée à chaud, à partir de laquelle des ébauches monobloc peuvent être obtenues par découpe.

Les ébauches céramiques structurelles sont utilisées pour les pièces soumises à des contraintes thermiques et (ou) fonctionnant dans des environnements agressifs.

Flans laminés (obtenus par découpe) ;

Les ébauches laminées sont utilisées dans la production à l'unité et en série. Le stock laminé du profil sélectionné est découpé en ébauches, à partir desquelles des pièces sont fabriquées par usinage ultérieur. La perfection de la pièce est déterminée par la proximité du profil laminé sélectionné par rapport à la section transversale de la pièce (en tenant compte des tolérances de traitement).

Il est d'usage de distinguer les blancs selon la forme qui reflète les caractéristiques méthode technologique de base de leur fabrication.

Les ébauches d'une configuration simple (avec chevauchements) sont moins chères, car elles ne nécessitent pas d'équipement technologique complexe et coûteux dans la fabrication. Cependant, ces ébauches nécessitent un traitement ultérieur à forte intensité de main-d'œuvre et une consommation de matériau accrue. Évidemment, pour chaque méthode spécifique de fabrication d'une pièce, il existe une précision optimale et un rendement optimal.

Les ébauches obtenues par métallurgie des poudres peuvent correspondre en forme et en taille aux pièces finies et nécessitent un traitement mineur, souvent uniquement de finition.

La pièce avant la première opération technologique du processus de fabrication de la pièce est appelée l'original.

En plus des tolérances lors de l'usinage, des tolérances sont supprimées, qui constituent une partie du volume de la pièce, parfois ajoutées pour simplifier le processus technologique de sa production.

La coulée produit des ébauches de pratiquement toutes les tailles, de configuration simple et très complexe, à partir de presque tous les métaux et alliages, ainsi qu'à partir d'autres matériaux (plastiques, céramiques, etc.). La qualité de la coulée dépend des conditions de cristallisation du métal dans le moule, déterminées par la méthode de coulée. Dans certains cas, la formation de défauts (relâchement de retrait, porosité, fissures à chaud ou à froid) est possible à l'intérieur des parois des pièces moulées, qui ne sont souvent détectées qu'après un dégrossissage.

Les ébauches forgées et embouties, ainsi que les profilés de construction mécanique, sont obtenus par traitement sous pression des métaux. Le forgeage est utilisé dans la production à l'unité et à petite échelle, ainsi que dans la fabrication de grandes ébauches uniques et d'ébauches avec des exigences particulièrement élevées pour les propriétés de masse du matériau. L'emboutissage vous permet d'obtenir des ébauches proches de la configuration de la pièce finie. Les propriétés mécaniques des pièces obtenues par traitement sous pression sont supérieures à celles des pièces moulées. Les profilés de construction mécanique sont produits par laminage, pressage, étirage.

Les ébauches de la base pour l'usinage marquées sur le dessin doivent servir de bases initiales pour la fabrication et la vérification des équipements technologiques (modèles et montages), elles doivent être propres et lisses, sans bavures, restes de carottes, contremarches, soulèvements, coulée et pentes d'emboutissage.

Les surfaces des pièces moulées doivent être propres et ne doivent pas présenter de brûlures, de jonctions, de retraits, de captivité, d'alluvions et de dommages mécaniques. La pièce doit être nettoyée ou coupée, les points d'alimentation du système de porte, les baies, les bavures et autres défauts doivent être nettoyés, le tartre éliminé. Les cavités des moulages doivent être particulièrement soigneusement nettoyées. Les surfaces extérieures non traitées des pièces, lorsqu'elles sont vérifiées par une règle, ne doivent pas présenter d'écarts de rectitude supérieurs à ceux spécifiés. Les pièces, dans lesquelles l'écart par rapport à la rectitude de l'axe (courbure) affecte la qualité et la précision de la machine, sont soumises à un vieillissement naturel ou artificiel obligatoire selon le processus technologique, qui assure l'élimination des contraintes internes et le redressement.

Obtenu par moulage (castings);

Obtenu par des méthodes de métallurgie des poudres.

Obtenu par traitement sous pression (ébauches forgées et embouties) ;

Les ébauches reçues pour traitement doivent être conformes aux spécifications approuvées. Par conséquent, ils sont soumis à un contrôle technique selon les instructions pertinentes qui établissent la méthode de contrôle, la fréquence, le nombre de blancs contrôlés en pourcentage de la production, etc. Vérifiez généralement la composition chimique, les propriétés mécaniques du matériau, la structure, la présence de défauts internes, les dimensions, le poids de la pièce.

Le développement de l'ingénierie mécanique a conduit à l'apparition d'ébauches obtenues à partir de céramiques structurales.

Les flans soudés et combinés sont fabriqués à partir d'éléments constitutifs séparés reliés les uns aux autres à l'aide de diverses méthodes de soudage. Dans une pièce combinée, en outre, chaque composant est une pièce indépendante du type correspondant (moulage, emboutissage, etc.), réalisée par le procédé sélectionné selon un processus technologique indépendant. Les ébauches soudées et combinées simplifient grandement la création de structures de configuration complexe. Une mauvaise conception de la pièce ou une mauvaise technologie de soudage peut entraîner des défauts (gauchissement, porosité, contraintes internes) difficiles à corriger par usinage.

Pour les pièces de configuration complexe avec des trous et des cavités internes (telles que des pièces de carrosserie), les dimensions et l'emplacement des surfaces sont vérifiés dans l'atelier de découpe. Pour ce faire, la pièce est installée sur la machine, en utilisant ses bases technologiques, en simulant le schéma d'installation adopté pour la première opération de traitement. Les écarts dans les dimensions et la forme des surfaces doivent être conformes aux exigences du dessin de la pièce. Les ébauches doivent être constituées du matériau indiqué sur le dessin, avoir les propriétés mécaniques correspondantes, ne doivent pas présenter de défauts internes (pour les pièces moulées - friabilité, coquilles, inclusions étrangères ; pour les pièces forgées - porosité et délaminage, fissures dans les inclusions de laitier, "ardoise" rupture, gros grain, inclusions de laitier ; pour les structures soudées - absence de fusion, porosité du métal fondu, inclusions de laitier).

détail structurel en céramique vierge

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Matériaux et exigences pour la qualité de la pièce.

La principale tendance de l'ingénierie mécanique moderne est l'utilisation de matériaux qui offrent les propriétés structurelles et opérationnelles nécessaires, avec une usinabilité accrue à toutes les étapes du traitement. En d'autres termes, les matériaux doivent avoir la marge nécessaire de certaines propriétés technologiques - malléabilité, estampabilité, fluidité, soudabilité, usinabilité.

Une propriété technologique nécessaire pour les matériaux déformables est la plasticité technologique. Plus la plasticité du matériau est faible, plus il est difficile d'obtenir une pièce de haute qualité par formage du métal, plus le processus technologique est complexe, plus le coût de la pièce est élevé. Ainsi, dans la fabrication de pièces forgées à partir d'alliages à haute résistance difficiles à déformer, il n'est pas toujours possible d'atteindre le degré de déformation requis en un seul chauffage, il est donc nécessaire d'introduire un chauffage intermédiaire supplémentaire, ce qui augmente considérablement le coût et la pénibilité de la production de forgeage. Des exigences particulièrement strictes en matière de plasticité technologique sont imposées aux alliages, dont les produits sont soumis à un travail à froid des métaux par pression - extrusion, étirage, pliage, moulage.

Lors du choix d'une méthode de production de pièces moulées, il est également nécessaire de prendre en compte les propriétés technologiques des alliages. Par exemple, si le matériau a de faibles propriétés de moulage (faible fluidité, forte tendance au retrait, etc.), il n'est pas recommandé d'utiliser des méthodes telles que le moulage sous pression ou le moulage par injection pour obtenir des pièces moulées à partir de ce matériau, car en raison de la faible conformité des moules métalliques, des contraintes de coulée, des distorsions de coulée et des fissures peuvent se produire. Dans de tels cas, il est conseillé d'utiliser des méthodes : coulée en coquille et coulée en moules sablo-argileux.

Les alliages qui sont sujets à une absorption accrue des gaz (de nombreux alliages de fonderie à base d'aluminium) ne sont pas souhaitables pour le moulage par injection ; pour la coulée centrifuge, l'utilisation d'alliages sujets à la ségrégation est exclue.

Dans des conditions techniques pour des pièces critiques, fortement chargées, pour des pièces fonctionnant sous charges variables, dans des environnements particuliers (pièces de construction de turbines, de génie énergétique, telles que des arbres, des engrenages, des engrenages, des rotors, des disques de turbine et de compresseur, etc. .p.) , indiquent certaines exigences pour la qualité du matériau, pour les propriétés physiques et mécaniques.

Le processus de fabrication des pièces moulées en acier est beaucoup plus compliqué que celui des pièces moulées en fonte, car les propriétés de coulée de l'acier sont inférieures à celles de la fonte. Pour éviter la formation de porosité de retrait, des bénéfices importants sont nécessaires, dont le montant peut atteindre 60% du volume de coulée, ce qui entraîne une augmentation de 1,6 fois la consommation de matière. Compte tenu de la fluidité réduite de l'acier, la section transversale des canaux de porte doit être augmentée de 1,5 à 3,0 fois. Tout cela, bien sûr, réduit le taux d'utilisation du métal, augmente le coût des pièces.

En tableau. 2.10 montre les prix de gros par tonne de pièces moulées en acier pour certains groupes de poids. Tableau comparatif. 2.7 et 2.10 pour les pièces moulées de même masse et groupe de complexité, en fer et en acier, on peut noter que les prix de gros des pièces moulées en aciers de construction non alliés et faiblement alliés sont proches des prix des pièces moulées similaires en aciers à haute résistance fonte.

Compte tenu des propriétés de coulée supérieures des fontes ductiles, de leur résistance et de leur ductilité, il est nécessaire d'évaluer la possibilité de remplacer la fonte d'acier par la fonte ductile.

Dans la structure de la production de fonderie en URSS, la coulée de métaux et alliages non ferreux représente environ 4%. Cependant, ces dernières années, il y a eu une tendance à une utilisation plus large d'alliages non ferreux pour la production de pièces moulées en forme. Ceci est facilité par la présence d'un certain nombre de propriétés physico-chimiques et physico-mécaniques particulières inhérentes aux alliages de métaux non ferreux, et surtout, une résistance spécifique élevée. En tableau. 2.11 montre les valeurs de la résistance spécifique de certains matériaux, qui sont définies comme le rapport de la résistance à la traction du matériau à sa densité. Comme le montrent les données du tableau, les matériaux tels que les alliages d'aluminium et de titane ont une résistance spécifique plus élevée, ce qui permet de réduire considérablement le poids des produits lorsqu'ils sont utilisés.

Parmi les matériaux de coulée en alliages de métaux non ferreux, les alliages d'aluminium ont trouvé l'application la plus large. Les pièces moulées en alliages d'aluminium représentent environ 70 % de la production totale de pièces moulées non ferreuses ; 25% sont des pièces moulées en alliage de cuivre. Ces dernières années, des progrès significatifs ont été réalisés dans la maîtrise de l'utilisation des métaux réfractaires, en particulier le titane, ce qui a considérablement élargi le champ de leur application, y compris pour la réalisation de pièces moulées en forme.

Les alliages du système aluminium-silicium, appelés silumines, ont les propriétés de coulée les plus élevées. Ces alliages sont largement utilisés dans les industries de l'automobile, de l'aviation, des instruments, des machines, de la construction navale et de l'électricité, car ils ont des propriétés de coulée élevées, une ductilité et une résistance mécanique suffisantes et une résistance à la corrosion satisfaisante. A partir de silumines, on obtient des moulages de pièces de configuration complexe, travaillant sous des charges moyennes et importantes.

Les alliages du système aluminium-cuivre ont des propriétés de coulée réduites, une faible ductilité et une faible résistance à la corrosion, mais sont bien usinés. En raison de la large plage de cristallisation, les alliages de ce système sont sujets à la formation de fissures de retrait et de porosité de retrait dispersée. Particularité ces alliages - résistance à la chaleur. Le principal domaine d'application est la construction aéronautique.

Les alliages d'aluminium complexes contenant du cuivre et du silicium ont une fluidité élevée, une résistance à la corrosion et une bonne soudabilité. Ils sont utilisés pour la fabrication de boîtiers d'instruments divers, de pistons d'automobiles et de tracteurs, de pièces de moteurs d'avions.

Les alliages aluminium-magnésium de tous les alliages d'aluminium coulé ont les propriétés mécaniques les plus élevées, une faible densité, une résistance à la corrosion et une résistance élevées. Ils sont utilisés dans la fabrication de pièces moulées soumises à de fortes vibrations ou exposées à l'eau de mer. En raison de la forte tendance à l'oxydation, de la formation de fissures de retrait et de la friabilité, de l'interaction avec l'humidité du moule, de la faible fluidité, la fabrication de pièces moulées à partir de ces alliages pose des difficultés technologiques importantes.

Les alliages qui ne sont pas inclus dans les systèmes considérés sont classés comme alliés complexes ; ils sont utilisés pour les pièces moulées fonctionnant à des températures et des pressions élevées, nécessitant une stabilité dimensionnelle accrue, pour la fabrication de structures soudées et de pièces bien usinées par découpe.

Le plus grand effet de réduction des coûts est obtenu en augmentant le coefficient de précision du poids, car le poste de dépense pour le métal est plusieurs fois supérieur à tout autre poste de dépense dans la production de pièces de machine. La manière dont le coefficient de précision du poids et le coefficient d'utilisation du métal changent lors de la fabrication d'un forgeage d'un raccord est illustré à la fig. 3.33.

Dans certains cas, afin de sélectionner la pièce optimale, il est conseillé de comparer la coulée et le formage des métaux entre eux. Si une pièce peut être obtenue à la fois à partir d'une fonderie et d'un forgeage, alors il faut tout d'abord évaluer les exigences imposées à la pièce par les conditions de fonctionnement (nature des charges, valeurs des propriétés mécaniques, exigences de densité, taille et disposition des grains, etc.). .d.). Habituellement, ces exigences sont définies par le concepteur et énoncées dans le dessin de la pièce finie. Les pièces critiques, soumises à des exigences accrues en matière de propriétés mécaniques, notamment de résistance aux chocs, sont recommandées à partir d'ébauches forgées ou embouties. Le forgeage à chaud est mieux comparé au moulage par injection, au moulage sous pression et à l'emboutissage de métal liquide.

Si la pièce est adaptée à l'emboutissage et au moulage par injection dans sa conception, les éléments suivants doivent être pris en compte lors du choix d'une méthode de fabrication.

température de fusion de l'alliage. Par exemple, une pièce est réalisée à partir d'un alliage de cuivre. La durabilité des moules lors de la coulée sous pression des alliages de cuivre est en moyenne de 5 à 10 000 pièces. moulages, durabilité des matrices 10-20 mille pièces. pièces forgées. De plus, le coût des formulaires est 1,5 à 2 fois plus élevé que le coût d'un timbre. Rappelons que le paramètre de rugosité de surface des pièces en alliages de cuivre fabriquées par moulage par injection se dégrade au fur et à mesure de l'usure du moule, puisqu'un réseau de criques de feu apparaît à la surface du moule ;

Une caractéristique de la métallurgie des poudres en tant que méthode industrielle de fabrication de divers types de pièces est l'utilisation de matières premières sous forme de poudres, qui sont ensuite pressées ou moulées en produits de tailles spécifiées et soumises à un traitement thermique (frittage) effectué à températures inférieures au point de fusion.

l'élément principal de la redevance.

Les principaux éléments de la technologie de la métallurgie des poudres sont les suivants :

obtenir et préparer des poudres de matières premières, qui peuvent être des métaux purs ou leurs

alliages, métalloïdes, composés de métaux avec des non-métaux et autres composés chimiques;

presser à partir du "mélange préparé de produits de la forme requise dans des moules spéciaux, c'est-à-dire mouler le futur produit;

traitement thermique (ou frittage) des produits pressés, leur conférant des propriétés physiques, mécaniques et autres finales. À pratique industrielle il existe parfois des écarts par rapport au processus technologique typique, par exemple une combinaison de pressage et de frittage, l'imprégnation d'une briquette poreuse avec du métal en fusion, un pressage ou un calibrage supplémentaire d'un produit semi-fini fritté, un traitement mécanique supplémentaire de produits frittés, etc.

Les avantages de la métallurgie des poudres sont les suivants :

la possibilité de fabriquer des pièces à partir de matériaux réfractaires, de pseudo-alliages (par exemple, cuivre - tungstène, fer - graphite), de matériaux poreux à porosité prédéterminée (filtres, paliers autolubrifiants) ;

d'importantes économies de matériaux grâce à la possibilité de presser des produits aux dimensions finales qui ne nécessitent pas (ou presque pas) d'usinage ultérieur ; les déchets de production dans ce cas ne dépassent pas 1 à 5%;

la possibilité d'obtenir des produits à partir de matériaux de haute pureté, car dans la fabrication de pièces par la méthode de la métallurgie des poudres (contrairement à la coulée), l'introduction de toute contamination dans le matériau traité est exclue;

1. Types et formes de production et méthodes d'organisation de sa préparation

1.1 Types de fabrication

Dans la production technique, il existe trois types principaux : masse, série et unique. L'appartenance de la production à l'un ou l'autre type est déterminée par le degré de spécialisation des emplois, la gamme des objets de production, la forme de déplacement de ces objets à travers les emplois.

Le degré de spécialisation des emplois se caractérise par le coefficient des opérations de fixage, qui s'entend comme le nombre d'opérations différentes effectuées sur un même lieu de travail au cours du mois :

K Z. O,=OU, (1.1)

où O- le nombre d'opérations diverses réalisées sur les lieux de travail du chantier ou de l'atelier au cours du mois ;

R- le nombre d'emplois sur le chantier ou en magasin.

Si une seule opération est affectée au lieu de travail, quelle que soit sa charge, alors K Z. O.= 1, ce qui correspond à production de masse. À 1< Kz.o,< 10 производство является крупносерийным, при 10 < Kz.o< 20 - среднесерийным, при 20 < Kz.o< 40 - мелкосерийным, при Kz.o> 40 - célibataire.

Exemple. Sur un site de 15 postes de travail, une opération a été réalisée sur 1, 2, 3, 7, 10 et 13 postes de travail au cours du mois ; les 4, 5 et 12 - deux chacun ; les 6, 8, 9 et 11 - trois chacun et les 14 et 15 - quatre chacun.

D'ici

Par conséquent, la production sur le site est à grande échelle.

Production de masse caractérisée par la production continue d'une gamme limitée de produits sur des lieux de travail hautement spécialisés. Un produit est un produit de l'étape finale de la production. La production de masse vous permet de mécaniser et d'automatiser l'ensemble du processus et de l'organiser de manière plus économique.

Spécifications des différents types de production de flans

caractéristique	Production
	singulier	en série	massif
Répétabilité des lots (séries)	Disparu	périodique	Production continue des mêmes ébauches
Équipement technologique	Universel	Universel, partiellement spécialisé et spécial	Large utilisation d'équipements spéciaux et de lignes automatiques
agencements	Plutôt universel	Spécial, personnalisable	Spécial, souvent organiquement lié à l'équipement
Outil	Plutôt polyvalent	Universel et spécial	Principalement spécial
Qualification des travailleurs		Divers	Faible (en présence d'ajusteurs hautement qualifiés)
Faible coût de la pièce finie			Le plus bas

Production de masse caractérisée par la fabrication d'une gamme limitée de produits en lots (séries), se répétant à certains intervalles, et une large spécialisation des emplois. Séparation fabrication en sérieà grande, moyenne et petite échelle conditionnellement, car dans diverses branches de l'ingénierie avec le même nombre de produits manufacturés dans une série, mais avec une différence significative dans leur taille, leur complexité et leur intensité de travail, la production peut être attribuée à différents types . En termes de niveau de mécanisation et d'automatisation, la production à grande échelle se rapproche de la production de masse et la production à petite échelle se rapproche d'une seule.

Fabrication unique se distingue par la fabrication en quantités uniques d'une large gamme de produits non répétables ou répétitifs à intervalles indéfinis sur des lieux de travail qui n'ont pas de spécialisation spécifique (sauf professionnelle). Dans la production unitaire, un pourcentage important des opérations technologiques est effectué manuellement.

Les caractéristiques techniques des différents types de production de flans selon les principales caractéristiques sont présentées dans le tableau. 1.1. L'augmentation du degré de spécialisation des lieux de travail, le mouvement continu et direct des objets de production à travers eux, c'est-à-dire le passage de la production unique à la production en série et de la production en série à la production de masse, permet une utilisation plus large d'équipements spéciaux et d'équipements technologiques, de processus technologiques avancés, de méthodes avancées d'organiser le travail et en fin de compte - d'augmenter la productivité du travail, de réduire le coût de production, d'améliorer sa qualité.

1.2 Processus de production et technologiques

Selon GOST 14.004-83, la totalité de toutes les actions des personnes et des outils de production nécessaires dans une production donnée pour la fabrication ou la réparation de produits manufacturés est appelée processus de production. Lors de la mise en œuvre processus de production les matériaux et les produits semi-finis sont transformés en produits finis correspondant à leur destination officielle. Le processus de production couvre : la préparation des moyens de production et le maintien des emplois ; réception et stockage des matériaux et produits semi-finis ; toutes les étapes de fabrication de pièces de machines ; transport de matériaux, ébauches, pièces, pièces et produits finis, assemblage de pièces et produits; contrôle technique, essai et certification des produits à tous les stades de la production; démontage des unités d'assemblage et des produits (si nécessaire); fabrication de contenants; conditionnement de produits finis et autres activités liées à la fabrication de produits manufacturés. Le processus de production s'effectue dans l'espace et dans le temps lorsque les objets de production interagissent avec les instruments de production.

La surface requise pour le processus de production est appelée zone de production. Le temps calendaire nécessaire pour effectuer un processus de production récurrent est appelé cycle de production.

Selon GOST 3.1109-82, une partie du processus de production contenant des actions délibérées visant à modifier l'état de l'objet de travail est appelée processus technologique. Au cours de la mise en œuvre du processus technologique, il y a un changement constant dans la forme, la taille, les propriétés du matériau ou du produit semi-fini afin d'obtenir un produit qui répond aux spécifications spécifiées. les pré-requis techniques. Le processus technologique a sa propre structure et se déroule sur le lieu de travail.

Exploitation technologique- une partie complète du processus technologique, réalisée sur un lieu de travail et couvrant toutes les actions séquentielles du travailleur (ou du groupe de travailleurs) et de l'équipement pour la fabrication de la pièce ou son traitement (un ou plusieurs en même temps). Partie de la zone de production de l'atelier, où se trouvent un ou plusieurs exécutants de travail et un équipement ou une partie du convoyeur desservi par eux, ainsi que des équipements et des éléments de production. lieu de travail. La production moderne de produits de génie mécanique est impensable sans équipement et outillage technologiques.

Équipement technologique- ce sont des outils de production dans lesquels sont placés des matériaux ou des ébauches, des moyens de les influencer et des sources d'énergie pour effectuer une certaine partie du processus technologique. Des exemples d'équipements de procédé sont des machines de fonderie, des presses, des machines-outils, des fours, des bains de galvanoplastie, des machines de lavage et de tri, des bancs d'essai, des plaques de marquage, etc. Équipement technologique- ce sont les outils de production utilisés conjointement avec des équipements technologiques et ajoutés à ceux-ci pour effectuer une certaine partie du processus technologique. Des exemples d'outillage sont des outils, des matrices, des montages, des moules, des jauges, des modèles, des moules, des boîtes à noyaux, etc.

La mise en production des produits peut s'effectuer en continu (sur une longue période) et en une seule fois (exemplaires uniques et lots). Un groupe de flans de même nom et de même taille, lancés en production simultanément ou en continu pendant un certain laps de temps, est appelé lot de production. Les processus technologiques dans la production de masse et à grande échelle sont caractérisés par le cycle de publication. Course de relâchement- il s'agit de l'intervalle de temps pendant lequel la libération d'une pièce ou d'un produit d'un certain nom, taille et conception est périodiquement effectuée. Le concept de «cycle de sortie» est largement utilisé dans la production de masse et à grande échelle d'ébauches, où il existe un haut niveau de mécanisation et d'automatisation de la production (équipements spéciaux, convoyeurs, etc.). Si la pièce dans cette entreprise est le produit final de la production (par exemple, dans une aciérie), alors dans ce cas, il s'agit d'un produit de cette usine.

1.3 Principes, formes et méthodes d'organisation de la production

Les résultats de la production et des activités économiques de l'entreprise, les indicateurs économiques de son travail dépendent de la bonne organisation du processus de production: coût de production, profit et rentabilité de la production. Le principe fondamental de l'organisation rationnelle du processus de production est la spécialisation.

Spécialisation- l'une des formes de division du travail, qui consiste dans le fait que l'entreprise dans son ensemble et ses divisions individuelles fabriquent des produits d'une gamme limitée. La réduction de la gamme des produits fabriqués sur chaque lieu de travail, site, en atelier et en usine conduit à une augmentation de la production de produits du même nom, à une amélioration indicateurs économiques grâce à l'utilisation d'équipements spéciaux et plus productifs, en augmentant le degré de mécanisation et d'automatisation de tous les processus, en acquérant des compétences professionnelles pour les travailleurs, en améliorant l'organisation du travail, en organisant la production de masse, etc. La standardisation, la normalisation et l'unification des produits et de leurs composants contribuent à une diminution de la gamme de produits manufacturés .

En ce qui concerne la production d'ébauches, le principe de spécialisation peut être facilement retracé dans le contexte de différents types de production. Ainsi, dans les conditions d'une seule production dans la structure d'une usine de construction de machines, une fonderie est le plus souvent fournie, dans laquelle des ébauches en fonte, acier et alliages non ferreux sont produites dans différents départements utilisant une variété d'équipements. Dans les conditions de production en série et en série, la structure de l'usine peut avoir des ateliers indépendants séparés: aciérie, fonderie de fer, coulée de non ferreux. Une grande concentration de production du même type de flans conduit à la création d'usines spécialisées dans la production de flans à partir de certains matériaux, d'une certaine catégorie de poids, de complexité et d'autres caractéristiques. Par conséquent, dans notre pays, il existe des aciéries, des fonderies de fer, des usines de forgeage et d'emboutissage, etc. approvisionnement production fondamentalement séparé de l'ensemble mécanique. Le respect du principe de spécialisation affecte de manière significative les formes et les méthodes d'organisation des processus technologiques.

Formes et méthodes d'organisation des processus technologiques dépendent de la procédure établie pour effectuer les opérations, de l'emplacement des équipements technologiques, du nombre de produits et de la direction de leur mouvement lors de la fabrication. Il existe deux formes d'organisation des processus technologiques : le groupe et le flux.

La Fondation formulaire de groupe organisation de la production - regroupement des ébauches fabriquées selon une conception homogène et des caractéristiques technologiques. Elle se caractérise par l'unité des équipements technologiques et la spécialisation des emplois.

formulaire en ligne caractérisé par la spécialisation de chaque poste de travail, l'exécution coordonnée et rythmée de toutes les opérations du processus technologique basé sur le cycle de libération, le placement des postes de travail dans une séquence correspondant à la séquence des opérations technologiques. La forme de flux de production est réalisée sous la forme d'une ligne de production. Les lignes de production, sur lesquelles les ébauches sont fabriquées en alternance, par lots, sont appelées lignes à débit variable. Ils sont typiques de la production en série et sont utilisés dans la fabrication d'ébauches structurellement similaires avec le réajustement correspondant de l'équipement et de l'outillage. Si tous les processus de la chaîne de production sont automatisés, alors ligne de production dit automatique.

1.4
La notion de système unifié préparation technologique de la production

Au début des années soixante-dix du siècle actuel, un Système unifié de préparation technologique de la production(ESTPP). ESTPP - établi normes d'état un système d'organisation et de gestion de la préparation technologique de la production, qui prévoit l'utilisation généralisée de processus technologiques standard avancés, d'équipements et d'équipements technologiques standard, de moyens de mécanisation et d'automatisation des processus de production, de travaux d'ingénierie et de gestion.

Préparation technologique de la production(TPP) devrait garantir la pleine préparation technologique de l'entreprise pour produire des produits de la catégorie de qualité la plus élevée conformément aux indicateurs techniques et économiques spécifiés, c'est-à-dire à des coûts de main-d'œuvre et de matériaux minimaux. La pleine préparation technologique s'entend comme la présence dans l'entreprise d'un ensemble complet de documentation technologique et d'équipements technologiques qui assurent la fabrication des produits. Le TPP comprend la solution de nombreuses tâches qui peuvent être regroupées dans les fonctions principales suivantes : assurer la fabricabilité de la conception du produit ; développement de processus technologiques; conception et fabrication d'équipements technologiques; organisation et gestion de la CCI.

L'un des points forts de l'ECTPP est la conception des ébauches et des procédés technologiques pour leur production.

1.5 Objectif et tendance de développement de la production d'approvisionnement

L'objectif principal de la production de flans est de fournir aux ateliers d'usinage des flans de haute qualité.

En génie mécanique, on utilise des ébauches obtenues par moulage, formage, soudage, ainsi qu'à partir de plastiques et de matériaux en poudre (tableau 1.2). La production de flans moderne a la capacité de former des flans de la configuration la plus complexe et des tailles et précisions les plus diverses.

Une structure approximative pour la production d'ébauches en génie mécanique

À l'heure actuelle, l'intensité de main-d'œuvre moyenne des travaux d'approvisionnement en génie mécanique est de 40 à 45% de l'intensité de main-d'œuvre totale de la production de machines. La principale tendance dans le développement de la production de flans est de réduire l'intensité de travail du traitement mécanique dans la fabrication de pièces de machines en augmentant la précision de leur forme et de leur taille.

question test

1. Quels sont les types de production ? Énumérez leurs principales caractéristiques.

2. Qu'entend-on par procédés de production et procédés technologiques ?

3. Qu'entend-on par équipements et équipements technologiques ?

4. Quelles sont les formes d'organisation des processus technologiques ?

5. Donnez la définition de l'ECTPP et décrivez son objectif.

6. Quel est le but et la tendance du développement de la production d'approvisionnement ?

7. Quelles ébauches sont utilisées en génie mécanique ?

2. Notions de base sur les flans et leurs caractéristiques

2.1 Passation des marchés, concepts de base et définitions

Vide, selon GOST 3.1109-82, le sujet du travail est appelé, à partir duquel une pièce est fabriquée en modifiant la forme, la taille, les propriétés de surface et (ou) le matériau.

Il existe trois principaux types d'ébauches : profilés de construction mécanique, à la pièce et combinés. Les profils de construction mécanique sont constitués d'une section constante (par exemple, ronde, hexagonale ou tubulaire) ou périodique. Dans la production à grande échelle et en série, des produits laminés spéciaux sont également utilisés. Les ébauches de pièces sont obtenues par moulage, forgeage, emboutissage ou soudage. Les pièces combinées sont des pièces complexes obtenues en joignant (par exemple, en soudant) des éléments séparés et plus simples. Dans ce cas, il est possible de réduire la masse de la pièce, et d'utiliser les matériaux les plus adaptés pour des éléments plus chargés.

Les pièces sont caractérisées par leur configuration et leurs dimensions, la précision des dimensions obtenues, l'état de la surface, etc.

Formes et dimensions de la pièce déterminent en grande partie la technologie de sa fabrication et de son traitement ultérieur. Précision dimensionnelle pièce est le facteur le plus important affectant le coût de fabrication d'une pièce. Dans ce cas, il est souhaitable d'assurer la stabilité des dimensions de la pièce dans le temps et dans les limites du lot fabriqué. La forme et les dimensions de la pièce, ainsi que l'état de ses surfaces (par exemple, le refroidissement des pièces moulées en fonte, la couche de tartre sur les pièces forgées) peuvent affecter de manière significative l'usinage ultérieur. Par conséquent, pour la plupart des pièces, il est nécessaire préparation préliminaire, qui consiste dans le fait qu'on leur donne un état ou une forme dans laquelle il est possible d'effectuer un usinage sur des machines à couper les métaux. Ce travail est effectué avec un soin particulier si le traitement ultérieur est effectué sur des lignes automatiques ou des complexes automatisés flexibles. Les opérations de pré-traitement comprennent le nettoyage, le dressage, le pelage, la découpe, le centrage et parfois le traitement des bases technologiques.

2.2 Tolérances, chevauchements et dimensions

Allocation d'usinage- il s'agit d'une couche de métal retirée de la surface de la pièce afin d'obtenir la forme et les dimensions de la pièce requises selon le dessin. Les tolérances ne sont attribuées qu'aux surfaces dont la forme et la précision dimensionnelle requises ne peuvent pas être atteintes par la méthode acceptée d'obtention d'une pièce.

Les indemnités sont divisées en général et opérationnel. Allocation totale pour le traitement- il s'agit d'une couche de métal nécessaire pour effectuer toutes les opérations technologiques nécessaires effectuées sur une surface donnée. Allocation de fonctionnement- il s'agit d'une couche de métal enlevée lors d'une opération technologique. La tolérance est mesurée le long de la normale à la surface en question. L'indemnité totale est égale à la somme de celles d'exploitation.

La taille de l'allocation affecte de manière significative le coût de fabrication de la pièce. Une allocation surestimée augmente le coût de la main-d'œuvre, la consommation de matériel, d'outils de coupe et d'électricité. Une allocation sous-estimée nécessite l'utilisation de méthodes plus coûteuses pour obtenir une pièce, complique l'installation de la pièce sur la machine et nécessite une qualification plus élevée de l'ouvrier. De plus, il est souvent la cause de mariage lors de l'usinage. Par conséquent, l'allocation attribuée doit être optimale pour des conditions de production données.

L'allocation optimale dépend du matériau, des dimensions et de la configuration de la pièce, du type de pièce, de la déformation de la pièce lors de sa fabrication, de l'épaisseur de la couche de surface défectueuse et d'autres facteurs. On sait, par exemple, que les pièces moulées en fonte présentent une couche superficielle défectueuse contenant des coquilles, des inclusions de sable ; les pièces forgées obtenues par forgeage ont une échelle; les pièces forgées obtenues par forgeage à chaud présentent une couche superficielle décarburée.

L'allocation optimale peut être déterminée par la méthode de calcul et d'analyse, qui est considérée dans le cours "Technologie du génie mécanique". Dans certains cas (par exemple, lorsque la technologie d'usinage n'a pas encore été développée), les tolérances pour le traitement de divers types de pièces sont sélectionnées en fonction de normes et d'ouvrages de référence.

Riz. 2.1. Tolérances, tours et dimensions du logement de roulement (a), bouchons (b) et arbre (dans): MAIS aigle, B zag, À zag, ré zag, ré′ zag, ré″ zag - les dimensions d'origine de la pièce; UN dét, B dét, À dét, ré" dét, ré"det, - dimensions de la pièce finie ; ré 1 , ré 2 , O" 1 , O" 1 , - cotes de travail de la pièce

La couche réelle de métal retirée lors de la première opération peut varier considérablement, car en plus de la surépaisseur de fonctionnement, il est souvent nécessaire de retirer le revêtement.

tour- il s'agit d'un excès de métal sur la surface de la pièce (au-delà de la tolérance), dû à des impératifs technologiques pour simplifier la configuration de la pièce afin de faciliter les conditions de sa fabrication. Dans la plupart des cas, le chevauchement est supprimé par usinage, moins souvent il reste dans le produit (pentes de forgeage, rayons de courbure accrus, etc.).

Lors du processus de conversion d'une pièce en pièce finie, ses dimensions acquièrent un certain nombre de valeurs intermédiaires, appelées dimensions de fonctionnement. Sur la fig. 2.1 les détails des différentes classes montrent les allocations, les tours et les dimensions de fonctionnement. Les dimensions de fonctionnement sont généralement apposées avec des écarts: pour les arbres - moins, pour les trous - plus.

2.3 Matériaux de construction

Le rôle du matériau structurel dans le processus technologique de fabrication de pièces de machines est extrêmement élevé. D'une part, le matériau de structure doit assurer la fabrication d'ébauches et de pièces aux coûts de production les plus bas. Gravité spécifique le coût des matériaux dans le coût des produits d'ingénierie est relativement élevé (par exemple, dans la construction de machines-outils, il représente 60% du coût total, dans la fabrication de locomotives et de wagons - 70 ... 75%) et a tendance à augmenter. D'autre part, bon choix Le matériau structurel doit fournir les détails de ses propriétés de haute performance, de sa durabilité et de sa maintenabilité. Lors du choix d'un matériau structurel, il est nécessaire de prendre en compte ses propriétés opérationnelles, technologiques et économiques.

Propriétés de performance du matériau doit s'assurer que les pièces remplissent leurs fonctions de manière fiable. De ce point de vue, son choix se fait sur la base de calculs, d'expériences ou d'expériences d'exploitation de pièces similaires. Les données sur le choix des nuances de matériaux pour la fabrication de pièces fonctionnant dans certaines conditions sont généralement données dans des ouvrages de référence.

Propriétés technologiques(fluidité, aptitude à la déformation plastique, soudabilité) est un facteur important qui détermine la possibilité et l'efficacité du traitement d'un matériau donné par la méthode technologique choisie. Lors de la conception d'une pièce, le concepteur doit imaginer dès le début comment elle sera fabriquée, en commençant par la réception de la pièce et en terminant par la finition.

Les propriétés technologiques du matériau peuvent déterminer à l'avance la technologie ultérieure pour la fabrication des ébauches. Par exemple, si le banc de la machine est en fonte grise, la pièce ne peut être obtenue que par coulée. La fonte ne peut pas être traitée sous pression. Il n'est pratiquement pas soudable (du moins lors de la création de nouvelles structures) et ne permet quasiment pas de réparation par surfaçage. Les ébauches coulées des cadres nécessitent des traitements supplémentaires (vieillissement naturel, recuit à basse température, etc.) pour stabiliser leur forme et leurs dimensions.

L'efficacité économique le matériau de structure utilisé peut être estimé par son coût et sa rareté. L'efficacité économique d'un matériau de structure ne doit pas se réduire à son faible coût. Le choix du matériau est fortement influencé par la rentabilité des méthodes de fabrication des ébauches et de leur traitement ultérieur, qui est déterminée par les propriétés technologiques de ce matériau. De plus, avec la tendance actuelle à utiliser de plus en plus de matériaux de meilleure qualité et, par conséquent, plus chers, il est nécessaire d'examiner comment leur utilisation affectera la réduction du poids et du coût de la pièce en en général, pour augmenter sa durée de vie et sa maintenabilité.

2.4 Qualité des blancs

La qualité d'un produit industriel est un ensemble de propriétés qui déterminent son aptitude à satisfaire certains besoins conformément à sa destination. Certains des indicateurs les plus importants de la qualité des machines sont :

1) opérationnel, qui déterminent le niveau technique de la machine (sa perfection), sa fiabilité, ses caractéristiques esthétiques et autres ;

2) production et technologique, qui caractérisent principalement la fabricabilité de la conception de la machine et de ses éléments ;

3) économique, qui caractérisent le coût de fabrication, de fonctionnement et de réparation de la machine.

Dans la plupart des cas, la qualité de la pièce est évaluée par sa précision et la qualité de la couche de surface.

2.4.1 Précision de la pièce

En dessous de précision de la pièce sa conformité aux exigences du dessin et aux conditions techniques de sa fabrication est entendue. L'écart d'une pièce réelle par rapport aux exigences du dessin (ou de la norme) est appelé Erreur. Les erreurs sont inévitables à toutes les étapes de la fabrication de la pièce, il est donc presque impossible de produire une pièce absolument précise.

La précision des ébauches est caractérisée à la fois par des propriétés géométriques (écarts de forme et de taille) et physiques et mécaniques (par exemple, résistance, dureté, élasticité, conductivité électrique, etc.). Le premier groupe d'indicateurs a été étudié dans le cours "Interchangeabilité, standardisation et mesures techniques". Le deuxième groupe est assuré par le choix correct du matériau et la stabilité de la technologie de fabrication des flans.

Pour chaque méthode de fabrication des ébauches, une distinction est faite entre la précision réalisable et la précision économique. La précision qui peut être atteinte dans ce type de production par un ouvrier hautement qualifié dans les conditions les plus favorables est appelée réalisable. Précision économique atteint avec cette méthode technologique dans des conditions normales de production. Lors de la conception de processus technologiques, le technologue doit se concentrer sur la précision économique moyenne, qui est spécifiée dans la littérature de référence.

2.4.2 La qualité de la couche superficielle des flans

La qualité de la couche superficielle des pièces est l'ensemble de toutes les propriétés de service de la couche superficielle du matériau résultant de l'impact sur celle-ci d'un ou plusieurs processus technologiques appliqués séquentiellement. La couche superficielle de l'ébauche est qualitativement différente du matériau de l'âme de l'ébauche.

La qualité de la couche superficielle est caractérisée par deux groupes de paramètres : géométrique(ondulation, rugosité, sous-microrugosité) et physique et mécanique(composition chimique ; microstructure ; microdureté ; amplitude, signe et profondeur de propagation des contraintes résiduelles…).

La qualité de la couche de surface est déterminée par les propriétés du matériau et la technologie de fabrication de la pièce. Par exemple, après l'estampage à chaud, il y aura du tartre sur la surface de la pièce. La rugosité de surface de l'ébauche obtenue par emboutissage à froid est nettement inférieure à celle de l'ébauche obtenue par emboutissage à chaud, mais sa couche superficielle présente un écrouissage. Si la pièce a subi un traitement chimico-thermique, sa couche de surface a une composition chimique et une structure différentes de celles de la base.

Les paramètres géométriques de la qualité de la couche de surface et la précision de la pièce sont interdépendants dans un certain sens. Par exemple, si la billette est produite par coulée dans des moules en sable, les micro- et macro-rugosités ne permettent pas d'obtenir une grande précision dimensionnelle. Lors du choix du type de pièce et de la technologie de sa production, il est nécessaire de connaître la précision et la qualité de la couche superficielle de la pièce, qui peuvent être obtenues dans ce cas.

2.5
Manufacturabilité des ébauches

2.5.1 Concepts de base de la fabricabilité

Facilité de fabrication de la conception du produit, selon GOST 14.205-83, est un ensemble de propriétés de conception qui déterminent son adaptabilité pour atteindre des coûts optimaux de production, d'exploitation et de réparation pour des indicateurs de qualité, un volume de production et des conditions de travail donnés. Les tests de manufacturabilité sont obligatoires à toutes les étapes de la création du produit.

Les problèmes de fabricabilité doivent être abordés de manière globale, en commençant par la conception d'une pièce et le choix d'une méthode pour sa fabrication et en terminant par le processus d'usinage et d'assemblage de l'ensemble du produit. Une pièce élaborée pour la fabricabilité ne doit pas compliquer l'usinage ultérieur. La manufacturabilité, en règle générale, est posée au stade de la conception, de sorte que le concepteur est tenu haut niveau préparation technologique.

La fabricabilité est un concept relatif. Une conception de la pièce peut être manufacturable pour un type de production donné et complètement non technologique pour un autre. La fabricabilité dépend également des capacités de production d'une entreprise donnée (usine). Le développement de la base de production de l'entreprise (par exemple, l'introduction de machines CNC, d'équipements automatisés) modifie les exigences de fabricabilité. fabrication de la pièce de production

La procédure et les règles pour assurer la fabricabilité sont établies par des normes nationales. Les tendances modernes sont que le développement d'une conception pour la fabricabilité se déplace de plus en plus vers le stade de développement de la documentation de conception. Cela nécessite une coopération commerciale et créative des concepteurs et des technologues à la fois dans le choix du type de pièce et dans le développement de la technologie pour son traitement ultérieur.

2.5.2 Indicateurs de manufacturabilité

Il existe deux types d'indicateurs de fabricabilité : qualitatifs et quantitatifs.

Évaluation qualitative("bon - mauvais", "permis - inacceptable") est obtenu en comparant deux ou plusieurs options pour les blancs. Le critère dans ce cas est les données de référence et l'expérience du technologue et du concepteur. Habituellement, une telle évaluation est effectuée au stade de la conception préliminaire et précède toujours une évaluation quantitative.

Indicateurs quantitatifs permettent d'apprécier objectivement et assez précisément la fabricabilité des structures comparées. Le choix des indicateurs dépend de la destination de la pièce (ébauche), du type de fabrication et des conditions opératoires. Pour chaque détail, choisissez les leurs, les indicateurs les plus caractéristiques. En ce qui concerne les ébauches, l'intensité de main-d'œuvre de la fabrication, le coût technologique et le facteur d'utilisation du métal sont le plus souvent utilisés comme indicateurs de manufacturabilité.

La complexité de fabrication de la pièce représente le temps total consacré à la production de la pièce pour toutes les opérations technologiques. Les composants des normes de temps pour l'exécution du travail sur les opérations individuelles sont donnés dans les ouvrages de référence pertinents.

Dans les premiers stades de la conception, méthodes approximatives pour estimer la complexité. Par exemple, l'intensité de travail de la «méthode du poids» est estimée par l'intensité de travail d'une pièce typique, de forme, de précision et de technologie de fabrication similaires:

où J etc, J type - la complexité des ébauches conçues et standard, respectivement; g etc, g type - la masse des ébauches conçues et standard, respectivement.

Pour évaluer la fabricabilité, le rapport de l'intensité de travail de l'usinage à l'intensité de travail de l'obtention d'une pièce est également utilisé J fourrure / J zag. Plus ce rapport est petit, plus la pièce est technologiquement avancée (le volume d'usinage est réduit). Attitude J fourrure / J le zag dépend aussi du type de production (pour une seule production il est maximum).

Coût de production technologique Il est utilisé pour sélectionner la meilleure variante de l'approvisionnement dans les conditions d'un mode de production (atelier, usine). À vue générale pour une partie, il se compose des éléments suivants :

C etc. = M + 3 + I.o + C environ, (2.2)

où M est le coût des matériaux de base consommables, roubles / pièce; 3- salaire ouvriers de production, roubles/pièce ; Et agissant - compensation pour l'usure de l'équipement, roubles / pièce; C à propos - les coûts associés à la maintenance et au fonctionnement des équipements lors de la fabrication d'une pièce, r./pc.

Tous les éléments de coût sont interconnectés. Par exemple, un changement de type de pièce entraîne une modification du coût d'usinage. Une modification du matériau structurel peut entraîner une modification de la gamme d'équipements de traitement. Parmi les options comparées, choisissez celle dont le coût technologique est minime, quels que soient les composants individuels.

Taux d'utilisation des métaux- il s'agit d'une grandeur sans dimension, déterminée par le rapport de la masse du produit à la masse du métal consommé :

À je.m =G d /G p , (2.3)

où g d est la masse de la pièce finie ;

g p - la masse de tout le métal utilisé, y compris la masse des carottes, du flash, de la calamine, des rejets, etc.

Distinguer coefficient K cg production de métal, adapté aux ateliers d'approvisionnement, et facteur de précision du poids K w.t.:

À cg = g s / g p, (2.4)

où g 3 - masse de la pièce ;

K wt = g d/G s. (2.5)

Ceteris paribus, des valeurs plus élevées sont plus favorables. K leur. Pour évaluer l'effet de la fabricabilité de la pièce sur le facteur d'utilisation du métal, il faut se rappeler que

À je m = À cg À Vermont. (2.6)

2.5.3 Assurer la fabricabilité des ébauches au stade de la conception

La tâche d'assurer la fabricabilité des ébauches doit être résolue en tenant compte de l'interaction de tous les services de l'usine (concepteurs, technologues, fournisseurs techniques, etc.) et des spécificités les conditions de travail(disponibilité de certains équipements, matériels, surfaces de l'usine). Les moyens d'améliorer la fabricabilité dépendent largement du type de production, de la taille du lot, du type de pièce et d'autres facteurs. Par conséquent, seules quelques recommandations pour améliorer la fabricabilité des ébauches sont données ci-dessous.

1. Il est souhaitable que les contours de la pièce soient une combinaison des formes géométriques les plus simples.

2. La forme et les dimensions des éléments individuels de la pièce (congés, pentes, etc.) doivent être unifiées.

3. La précision dimensionnelle et la rugosité de surface des pièces doivent être économiquement justifiées.

4. Il est souhaitable d'utiliser autant que possible des méthodes pour obtenir des flans qui ne nécessitent pas d'élimination ultérieure des copeaux (Fig. 2.2).

5. S'il est impossible de se passer d'un traitement mécanique, il faut s'efforcer de le réduire au maximum en réduisant le nombre et la longueur des surfaces traitées (Fig. 2.3).

La conception de la pièce doit permettre la possibilité de sa fabrication en tant que composite de deux pièces ou plus (Fig. 2.4).

Riz. 2.2. Goujon réalisé par découpage (o) et roulage (b)

Riz. 2.3. Exemples de réduction du volume d'usinage en réduisant la longueur des surfaces usinées (a) et en réduisant leur nombre (b)

Riz. 2.4. Construction monobloc (o) et composite (b) détails

question test

1. Qu'est-ce qu'un blanc ? Comment sont classés les blancs ?

2. Qu'est-ce que le chevauchement et l'allocation ; dans quels cas sont-ils nommés et comment sont-ils déterminés ?

3. Comment le matériau affecte-t-il le choix de la manière d'obtenir la pièce ? Donne des exemples.

4. Quels types d'indicateurs caractérisent la qualité de la pièce ?

Quelle est la précision réalisable et économique d'une pièce ? Comment la précision spécifiée affecte-t-elle le coût de la pièce et de la pièce finie ?

Qu'entend-on par qualité de la couche superficielle de la pièce et quels facteurs l'affectent ?

7. Qu'entend-on par fabricabilité d'une pièce et par quels indicateurs est-elle évaluée ?

8. Comment la fabricabilité des ébauches est-elle assurée au stade de la conception ?

Conférence 1-2."Introduction. Buts et objectifs de la production des achats. Types et formes de production, méthodes d'organisation de sa préparation. Procédés de production et technologiques ».

Le niveau de développement de l'ingénierie mécanique est l'un des facteurs les plus importants du progrès technologique, car des changements fondamentaux dans n'importe quel domaine de production ne sont possibles qu'à la suite de la création de machines plus avancées et du développement de technologies fondamentalement nouvelles. Le développement et l'amélioration des technologies de production sont aujourd'hui étroitement liés à l'automatisation, à la création de systèmes robotiques, à l'utilisation généralisée de la technologie informatique, à l'utilisation d'équipements à commande numérique. Tout cela constitue la base sur laquelle la production automatisée est créée, il devient possible d'optimiser les processus technologiques et de créer des complexes automatisés flexibles.

La production d'ébauches est l'une des principales étapes de la production de la construction mécanique, qui affecte directement la consommation de matériaux, la qualité des produits, la complexité de leur fabrication et leur coût. Développer la technologie pour la fabrication de machines et d'appareils, en les fournissant dans la pratique haute qualité et fiabilité, compte tenu des indicateurs économiques, l'ingénieur procédés doit maîtriser les méthodes de conception et de réalisation des ébauches.

La production de machines, d'instruments, d'appareils et d'autres produits d'ingénierie comprend les étapes suivantes : a) obtention d'ébauches ; b) traitement des ébauches ; c) assemblage d'unités d'assemblage ; d) assemblage général des produits ; e) contrôle, réglage et essai des produits ; e) assemblage et emballage des produits.

La production de machines commence toujours par la production de flans. Les ébauches, selon leur type et leur type de production, sont obtenues dans des ateliers d'ébauches - fonderies, forges, emboutissage, etc.

L'objectif principal de la production de flans est de fournir aux ateliers d'usinage des flans de haute qualité.

En génie mécanique, on utilise des ébauches obtenues par moulage, formage, soudage, ainsi qu'à partir de plastiques et de matériaux en poudre. La production de flans moderne a la capacité de former des flans de la configuration la plus complexe et des tailles et précisions les plus diverses. À l'heure actuelle, l'intensité de main-d'œuvre moyenne des travaux d'approvisionnement en génie mécanique est de 40 à 45% de l'intensité de main-d'œuvre totale de la production de machines. La principale tendance dans le développement de la production de flans est de réduire l'intensité de travail du traitement mécanique dans la fabrication de pièces de machines en augmentant la précision de leur forme et de leur taille.

Une structure approximative pour la production d'ébauches en génie mécanique

TYPES ET FORMES DE PRODUCTION ET MÉTHODES D'ORGANISATION DE SA PRÉPARATION

TYPES DE FABRICATION

Dans la production technique, il existe trois types principaux : masse, série et unique. L'appartenance de la production à l'un ou l'autre type est déterminée par le degré de spécialisation des emplois, la gamme des objets de production, la forme de déplacement de ces objets à travers les emplois.

Le degré de spécialisation des emplois se caractérise par le coefficient des opérations de fixage, qui s'entend comme le nombre d'opérations différentes effectuées sur un même lieu de travail au cours du mois :

À z.o = O/R, (1.1)

où O est le nombre d'opérations diverses réalisées sur les lieux de travail du chantier ou de l'atelier au cours du mois ; P - le nombre d'emplois sur le site ou dans le magasin.

Si une seule opération est affectée au lieu de travail, quelle que soit sa charge, alors K z. o = 1, ce qui correspond à une production de masse. À 1 < К h . sur < 10 la production est à grande échelle, avec 10< À h . sur < 20 - среднесерийным, при 20 < < À z.o < 40 - мелкосерийным, при À h . sur > 40 - célibataire.

Exemple. Sur un site de 15 postes de travail, une opération a été réalisée sur 1, 2, 3, 7, 10 et 13 postes de travail au cours du mois ; les 4, 5 et 12 - deux chacun ; les 6, 8, 9 et 11 - trois chacun et les 14 et 15 - quatre chacun. D'ici

À 3 . 0 = =2,1.

Par conséquent, la production sur le site est à grande échelle.

Production de masse caractérisée par la production continue d'une gamme limitée de produits sur des lieux de travail hautement spécialisés. Produit est un produit de l'étape finale de la production. La production de masse vous permet de mécaniser et d'automatiser l'ensemble du processus et de l'organiser de manière plus économique.

Spécifications des différents types de production de flans

caractéristique	Production
	singulier	en série	massif
Répétabilité des lots (séries) Equipements technologiques	Disparu Universel	périodique Universel, partiellement spécialisé et spécial	Production continue des mêmes ébauches Large utilisation d'équipements spéciaux et de lignes automatiques
agencements	Plutôt universel	Spécial, personnalisable	Spécial, souvent organiquement lié à l'équipement
Outil	Plutôt polyvalent	Universel et spécial	Principalement spécial
Qualification des travailleurs		Divers	Faible (en présence d'ajusteurs hautement qualifiés)
Coût de la pièce finie			Le plus bas

Production de masse caractérisé par la fabrication d'une gamme limitée de produits en lots (séries) qui se répètent à certains intervalles, et une large spécialisation des emplois. La division de la production en série en production à grande, moyenne et petite échelle est conditionnelle, car dans diverses branches de l'ingénierie, avec le même nombre de produits manufacturés en série, mais avec une différence significative dans leur taille, complexité et l'intensité du travail, la production peut être attribuée à différents types. En termes de niveau de mécanisation et d'automatisation, la production à grande échelle se rapproche de la production de masse et la production à petite échelle se rapproche d'une seule.

Fabrication unique se distingue par la fabrication en quantités uniques d'une large gamme de produits non répétables ou répétitifs à intervalles indéfinis sur des lieux de travail qui n'ont pas de spécialisation spécifique (sauf professionnelle). Dans la production unitaire, un pourcentage important des opérations technologiques est effectué manuellement.

Les caractéristiques techniques des différents types de production de flans selon les principales caractéristiques sont présentées dans le tableau. 1.1. L'augmentation du degré de spécialisation des lieux de travail, le mouvement continu et direct des objets de production à travers eux, c'est-à-dire le passage de la production unique à la production en série et de la production en série à la production de masse, permet une utilisation plus large d'équipements spéciaux et d'équipements technologiques, de processus technologiques avancés, de méthodes avancées d'organiser le travail et en fin de compte - d'augmenter la productivité du travail, de réduire le coût de production, d'améliorer sa qualité.

Selon GOST 14.004-83, la totalité de toutes les actions des personnes et des outils de production nécessaires dans une production donnée pour la fabrication ou la réparation de produits manufacturés est appelée processus de production. Au cours du processus de production, les matériaux et les produits semi-finis sont transformés en produits finis correspondant à leur destination officielle. Le processus de production couvre : la préparation des moyens de production et le maintien des emplois ; réception et stockage des matériaux et produits semi-finis ; toutes les étapes de fabrication de pièces de machines ; transport de matériaux, ébauches, pièces, pièces et produits finis, assemblage de pièces et produits; contrôle technique, essai et certification des produits à tous les stades de la production; démontage des unités d'assemblage et des produits (si nécessaire); fabrication de contenants; conditionnement de produits finis et autres activités liées à la fabrication de produits manufacturés. Le processus de production s'effectue dans l'espace et dans le temps lorsque les objets de production interagissent avec les instruments de production.

La surface requise pour le processus de production est appelée zone de production. Le temps calendaire nécessaire pour effectuer un processus de production récurrent est appelé cycle de production.

Selon GOST 3.1109-82, une partie du processus de production contenant des actions délibérées visant à modifier l'état de l'objet de travail est appelée processus technologique. Lors de la mise en œuvre du processus technologique, il y a un changement constant dans la forme, la taille, les propriétés du matériau ou du produit semi-fini afin d'obtenir un produit qui répond aux exigences techniques spécifiées. Le processus technologique a sa propre structure et se déroule sur le lieu de travail.

Exploitation technologique- une partie complète du processus technologique, réalisée sur un lieu de travail et couvrant toutes les actions séquentielles du travailleur (ou du groupe de travailleurs) et de l'équipement pour la fabrication de la pièce ou son traitement (un ou plusieurs en même temps). Partie de la zone de production de l'atelier, où se trouvent un ou plusieurs exécutants de travail et un équipement desservi par eux ou une partie du convoyeur, ainsi que des équipements et des éléments de production. lieu de travail. La production moderne de produits d'ingénierie est impensable sans équipement et outillage technologiques.

Équipement technologique- ce sont des outils de production dans lesquels sont placés des matériaux ou des ébauches, des moyens de les influencer et des sources d'énergie pour effectuer une certaine partie du processus technologique. Des exemples d'équipements de procédé sont des machines de fonderie, des presses, des machines-outils, des fours, des bains de galvanoplastie, des machines de lavage et de tri, des bancs d'essai, des plaques de marquage, etc. Équipement technologique sont les outils de production utilisés ensemble Avecéquipements technologiques et ajoutés à eux pour effectuer une certaine partie du processus technologique. Des exemples d'outillage sont des outils, des matrices, des montages, des moules, des jauges, des modèles, des moules, des boîtes à noyaux, etc.

La mise en production des produits peut s'effectuer en continu (sur une longue période) et en une seule fois (exemplaires uniques et lots). Un groupe de flans de même nom et de même taille, lancés en production simultanément ou en continu pendant un certain laps de temps, est appelé lot de production. Les processus technologiques dans la production de masse et à grande échelle sont caractérisés par le cycle de publication. Course de relâchement- il s'agit de l'intervalle de temps pendant lequel la libération d'une pièce ou d'un produit d'un certain nom, taille et conception est périodiquement effectuée. Le concept de «cycle de sortie» est largement utilisé dans la production de masse et à grande échelle d'ébauches, où il existe un haut niveau de mécanisation et d'automatisation de la production (équipements spéciaux, convoyeurs, etc.). Si la pièce dans cette entreprise est le produit final de la production (par exemple, dans une aciérie), alors dans ce cas, il s'agit d'un produit de cette usine.

Les résultats de la production et des activités économiques de l'entreprise, les indicateurs économiques de son travail dépendent de la bonne organisation du processus de production: coût de production, profit et rentabilité de la production. Le principe fondamental de l'organisation rationnelle du processus de production est la spécialisation.

Spécialisation- l'une des formes de division du travail, qui consiste dans le fait que l'entreprise dans son ensemble et ses divisions individuelles fabriquent des produits d'une gamme limitée. La réduction de la gamme de produits manufacturés sur chaque lieu de travail, site, atelier et usine entraîne une augmentation de la production de produits du même nom, une amélioration des indicateurs économiques par l'utilisation d'équipements spéciaux et plus productifs, une augmentation du degré de mécanisation et d'automatisation de tous les processus, l'acquisition de compétences de travail par les travailleurs, l'amélioration de l'organisation du travail, l'organisation de la production en ligne, etc. La réduction de la gamme de produits fabriqués est facilitée par la standardisation, la normalisation et l'unification des produits et leurs composants.

En ce qui concerne la production d'ébauches, le principe de spécialisation peut être facilement retracé dans le contexte de différents types de production. Ainsi, dans les conditions d'une seule production dans la structure d'une usine de construction de machines, une fonderie est le plus souvent fournie, dans laquelle des ébauches en fonte, acier et alliages non ferreux sont produites dans différents départements utilisant une variété d'équipements. Dans les conditions de production en série et en série, la structure de l'usine peut avoir des ateliers indépendants séparés: aciérie, fonderie de fer, coulée de non ferreux. Une grande concentration de production du même type de flans conduit à la création d'usines spécialisées dans la production de flans à partir de certains matériaux, d'une certaine catégorie de poids, de complexité et d'autres caractéristiques. Par conséquent, dans notre pays, il existe des usines d'acier, de fonderie de fer, de forgeage et d'emboutissage, etc. L'industrie mécanique américaine, par exemple, se caractérise par le fait que dans les années 50 du siècle actuel, la production de flans était principalement séparée de l'assemblage mécanique. . Le respect du principe de spécialisation affecte de manière significative les formes et les méthodes d'organisation des processus technologiques.

Formes et méthodes d'organisation des processus technologiques dépendent de la procédure établie pour effectuer les opérations, de l'emplacement des équipements technologiques, du nombre de produits et de la direction de leur mouvement lors de la fabrication. Il existe deux formes d'organisation des processus technologiques : le groupe et le flux.

La Fondation formulaire de groupe organisation de la production - regroupement des ébauches fabriquées selon une conception homogène et des caractéristiques technologiques. Elle se caractérise par l'unité des équipements technologiques et la spécialisation des emplois.

formulaire en ligne caractérisé par la spécialisation de chaque poste de travail, l'exécution coordonnée et rythmée de toutes les opérations du processus technologique basé sur le cycle de libération, le placement des postes de travail dans une séquence correspondant à la séquence des opérations technologiques.

La forme de flux de production est réalisée sous la forme d'une ligne de production. Les lignes de production, sur lesquelles les ébauches sont fabriquées en alternance, par lots, sont appelées lignes à débit variable. Ils sont typiques de la production en série et sont utilisés dans la fabrication d'ébauches structurellement similaires avec le réajustement correspondant de l'équipement et de l'outillage. Si tous les processus de la chaîne de production sont automatisés, la chaîne de production est dite automatique.

Au début des années soixante-dix du siècle actuel, un Système unifié de préparation technologique de la production(ESTPP). L'ESTPP est un système d'organisation et de gestion de la préparation technologique de la production établi par des normes nationales, qui prévoit l'utilisation généralisée de processus technologiques standard progressifs, d'équipements et d'équipements technologiques standard, de moyens de mécanisation et d'automatisation des processus de production, de travaux d'ingénierie et de gestion.

Préparation technologique de la production(TPP) devrait garantir la pleine préparation technologique de l'entreprise pour produire des produits de la catégorie de qualité la plus élevée conformément aux indicateurs techniques et économiques spécifiés, c'est-à-dire à des coûts de main-d'œuvre et de matériaux minimaux. La pleine préparation technologique s'entend comme la présence dans l'entreprise d'un ensemble complet de documentation technologique et d'équipements technologiques qui assurent la fabrication des produits. Le TPP comprend la solution de nombreuses tâches qui peuvent être regroupées dans les fonctions principales suivantes : assurer la fabricabilité de la conception du produit ; développement de processus technologiques; conception et fabrication d'équipements technologiques; organisation et gestion de la CCI. L'un des points forts de l'ECTPP est la conception des ébauches et des procédés technologiques pour leur production.

question test

1. Quels sont les types de production ? Énumérez leurs principales caractéristiques.

2. Qu'entend-on par procédés de production et procédés technologiques ?

3. Qu'entend-on par équipements et équipements technologiques ?

4. Quelles sont les formes d'organisation des processus technologiques ?

5. Définir ECTPP et décrire son objectif.

6. Quel est le but et la tendance du développement de la production d'approvisionnement ?

7. Quelles ébauches sont utilisées en génie mécanique ?

Cours 3 Concepts de base des flans et de leurs caractéristiques. La qualité des blancs. Manufacturabilité des ébauches. Matériaux de construction".

PRÉPARATION, CONCEPTS DE BASE ET DÉFINITIONS

Vide, selon GOST 3.1109-82, le sujet du travail est appelé, à partir duquel une pièce est fabriquée en modifiant la forme, la taille, les propriétés de surface et (ou) le matériau.

Il existe trois principaux types d'ébauches : profilés de construction mécanique, à la pièce et combinés. Les profils de construction mécanique sont constitués d'une section constante (par exemple, ronde, hexagonale ou tubulaire) ou périodique. Dans la production à grande échelle et en série, des produits laminés spéciaux sont également utilisés. Les ébauches de pièces sont obtenues par moulage, forgeage, emboutissage ou soudage. Les pièces combinées sont des pièces complexes obtenues en joignant (par exemple, en soudant) des éléments séparés et plus simples. Dans ce cas, il est possible de réduire la masse de la pièce, et d'utiliser les matériaux les plus adaptés pour des éléments plus chargés.

Les pièces sont caractérisées par leur configuration et leurs dimensions, la précision des dimensions obtenues, l'état de la surface, etc.

Formes et dimensions de la pièce déterminent en grande partie la technologie de sa fabrication et de son traitement ultérieur. Précision dimensionnelle pièce est le facteur le plus important affectant le coût de fabrication d'une pièce. Dans ce cas, il est souhaitable d'assurer la stabilité des dimensions de la pièce dans le temps et dans les limites du lot fabriqué. La forme et les dimensions de la pièce, ainsi que l'état de ses surfaces (par exemple, le refroidissement des pièces moulées en fonte, la couche de tartre sur les pièces forgées) peuvent affecter de manière significative l'usinage ultérieur. Par conséquent, pour la plupart des pièces, une préparation préalable est nécessaire, qui consiste à leur donner un état ou un aspect tel qu'elles peuvent être usinées sur des machines à couper les métaux. Ce travail est effectué avec un soin particulier si le traitement ultérieur est effectué sur des lignes automatiques ou des complexes automatisés flexibles. Les opérations de pré-traitement comprennent le nettoyage, le dressage, le pelage, la découpe, le centrage et parfois le traitement des bases technologiques.

SURFACES, SURFACES ET DIMENSIONS

Allocation d'usinage- il s'agit d'une couche de métal retirée de la surface de la pièce afin d'obtenir la forme et les dimensions de la pièce requises selon le dessin. Les tolérances ne sont attribuées qu'aux surfaces dont la forme et la précision dimensionnelle requises ne peuvent pas être atteintes par la méthode acceptée d'obtention d'une pièce.

Les indemnités sont divisées en général et opérationnel. Indemnité totale de traitement - il s'agit d'une couche de métal nécessaire pour effectuer toutes les opérations technologiques nécessaires effectuées sur une surface donnée. Allocation de fonctionnement - il s'agit d'une couche de métal retirée au cours d'une opération technologique. La tolérance est mesurée le long de la normale à la surface en question. L'indemnité totale est égale à la somme de celles d'exploitation.

La taille de l'allocation affecte de manière significative le coût de fabrication de la pièce. Une allocation surestimée augmente le coût de la main-d'œuvre, la consommation de matériel, d'outils de coupe et d'électricité. Une allocation sous-estimée nécessite l'utilisation de méthodes plus coûteuses pour obtenir une pièce, complique l'installation de la pièce sur la machine et nécessite une qualification plus élevée de l'ouvrier.

Riz. 3.1. Tolérances, tours et dimensions du logement de roulement (a), bouchons (b) et arbre (dans):

UN zag, B zag, V zag, ré zag D"zag, D"zag - les dimensions d'origine de la pièce; A det, B det, C det, D "det, D" det - dimensions de la pièce finie; ré 1 , ré 2 , D "1, D" 1 - dimensions de fonctionnement de la pièce

De plus, il est souvent la cause de mariage lors de l'usinage. Par conséquent, l'allocation attribuée doit être optimale pour des conditions de production données.

L'allocation optimale dépend du matériau, des dimensions et de la configuration de la pièce, du type de pièce, de la déformation de la pièce lors de sa fabrication, de l'épaisseur de la couche de surface défectueuse et d'autres facteurs. On sait, par exemple, que les pièces moulées en fonte présentent une couche superficielle défectueuse contenant des coquilles, des inclusions de sable ; les pièces forgées obtenues par forgeage ont une échelle; les pièces forgées obtenues par forgeage à chaud présentent une couche superficielle décarburée.

L'allocation optimale peut être déterminée par la méthode de calcul et d'analyse, qui est considérée dans le cours "Technologie du génie mécanique". Dans certains cas (par exemple, lorsque la technologie d'usinage n'a pas encore été développée), les tolérances pour le traitement de divers types de pièces sont sélectionnées en fonction de normes et d'ouvrages de référence.

La couche réelle de métal retirée lors de la première opération peut varier considérablement, car en plus de la surépaisseur de fonctionnement, il est souvent nécessaire de retirer le revêtement.

tour- il s'agit d'un excès de métal sur la surface de la pièce (au-delà de la tolérance), dû à des impératifs technologiques pour simplifier la configuration de la pièce afin de faciliter les conditions de sa fabrication. Dans la plupart des cas, le chevauchement est supprimé par usinage, moins souvent il reste dans le produit (pentes de forgeage, rayons de courbure accrus, etc.).

Lors du processus de conversion d'une pièce en pièce finie, ses dimensions acquièrent un certain nombre de valeurs intermédiaires, appelées dimensions de fonctionnement. Sur la fig. 3.1 les détails des différentes classes montrent les allocations, les tours et les dimensions de fonctionnement. Les dimensions de fonctionnement sont généralement apposées avec des écarts: pour les arbres - moins, pour les trous - plus.

MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION

Le rôle du matériau structurel dans le processus technologique de fabrication de pièces de machines est extrêmement élevé. D'une part, le matériau de structure doit assurer la fabrication d'ébauches et de pièces aux coûts de production les plus bas. La part du coût des matériaux dans le coût des produits d'ingénierie est relativement élevée (par exemple, dans l'industrie des machines-outils, elle représente 60% du coût total, dans la fabrication de locomotives et de wagons - 70 ... 75%) et tend à augmenter. D'autre part, le choix correct du matériau structurel doit conférer aux pièces leurs propriétés de haute performance, leur durabilité et leur maintenabilité.

Lors du choix d'un matériau structurel, il est nécessaire de prendre en compte ses propriétés opérationnelles, technologiques et économiques.

Propriétés de performance du matériau doit s'assurer que les pièces remplissent leurs fonctions de manière fiable. De ce point de vue, son choix se fait sur la base de calculs, d'expériences ou d'expériences d'exploitation de pièces similaires. Les données sur le choix des nuances de matériaux pour la fabrication de pièces fonctionnant dans certaines conditions sont généralement données dans des ouvrages de référence.

Propriétés technologiques(fluidité, aptitude à la déformation plastique, soudabilité) est un facteur important qui détermine la possibilité et l'efficacité du traitement d'un matériau donné par la méthode technologique choisie. Lors de la conception d'une pièce, le concepteur doit imaginer dès le début comment elle sera fabriquée, en commençant par la réception de la pièce et en terminant par la finition.

Les propriétés technologiques du matériau peuvent déterminer à l'avance la technologie ultérieure pour la fabrication des ébauches. Par exemple, si le banc de la machine est en fonte grise, la pièce ne peut être obtenue que par coulée. La fonte ne peut pas être traitée sous pression. Il n'est pratiquement pas soudable (du moins lors de la création de nouvelles structures) et ne permet quasiment pas de réparation par surfaçage. Les ébauches coulées des cadres nécessitent des traitements supplémentaires (vieillissement naturel, recuit à basse température, etc.) pour stabiliser leur forme et leurs dimensions.

L'efficacité économique le matériau de structure utilisé peut être estimé par son coût et sa rareté. L'efficacité économique d'un matériau de structure ne doit pas se réduire à son faible coût. Le choix du matériau est fortement influencé par la rentabilité des méthodes de fabrication des ébauches et de leur traitement ultérieur, qui est déterminée par les propriétés technologiques de ce matériau. De plus, avec la tendance actuelle à utiliser de plus en plus de matériaux de meilleure qualité et donc plus chers, il est nécessaire de prendre en compte comment leur utilisation affectera la réduction du poids et du coût de la pièce dans son ensemble, et augmentera sa durée de vie et maintenabilité.

QUALITÉ DE LA PIÈCE

La qualité d'un produit industriel est un ensemble de propriétés qui déterminent son aptitude à satisfaire certains besoins conformément à sa destination. Certains des indicateurs les plus importants de la qualité des machines sont :

1) opérationnel, qui déterminent le niveau technique de la machine (sa perfection), sa fiabilité, ses caractéristiques esthétiques et autres ;

2) production et technologique, qui caractérisent principalement la fabricabilité de la conception de la machine et de ses éléments ;

3) économique, qui caractérisent le coût de fabrication, de fonctionnement et de réparation de la machine.

Dans la plupart des cas, la qualité de la pièce est évaluée par sa précision et la qualité de la couche de surface.

Précision de la pièce

En dessous de précision de la pièce sa conformité aux exigences du plan et Caractéristiques pour sa fabrication. L'écart d'une pièce réelle par rapport aux exigences du dessin (ou de la norme) est appelé Erreur. Les erreurs sont inévitables à toutes les étapes de la fabrication de la pièce, il est donc presque impossible de produire une pièce absolument précise.

La précision des ébauches est caractérisée à la fois par des propriétés géométriques (écarts de forme et de taille) et physiques et mécaniques (par exemple, résistance, dureté, élasticité, conductivité électrique, etc.). Le premier groupe d'indicateurs a été étudié dans le cours "Interchangeabilité, standardisation et mesures techniques". Le deuxième groupe est assuré par le choix correct du matériau et la stabilité de la technologie de fabrication des flans.

Pour chaque méthode de fabrication des ébauches, une distinction est faite entre la précision réalisable et la précision économique. La précision qui peut être atteinte dans ce type de production par un ouvrier hautement qualifié dans les conditions les plus favorables est appelée réalisable. Précision économique atteint avec cette méthode technologique dans des conditions normales de production. Lors de la conception de processus technologiques, le technologue doit se concentrer sur la précision économique moyenne.

La qualité de la couche superficielle des flans

La qualité de la couche superficielle des pièces est l'ensemble de toutes les propriétés de service de la couche superficielle du matériau résultant de l'impact sur celle-ci d'un ou plusieurs procédés technologiques appliqués successivement. La couche superficielle de l'ébauche est qualitativement différente du matériau de l'âme de l'ébauche.

La qualité de la couche superficielle est caractérisée par deux groupes de paramètres : géométrique(ondulation, rugosité, sous-micro-rugosité) et physique et mécanique(composition chimique ; micro - structure ; microdureté ; amplitude, signe et profondeur de distribution des contraintes résiduelles, etc.).

La qualité de la couche de surface est déterminée par les propriétés du matériau et la technologie de fabrication de la pièce. Par exemple, après l'estampage à chaud, il y aura du tartre sur la surface de la pièce. La rugosité de surface de l'ébauche obtenue par emboutissage à froid est nettement inférieure à celle de l'ébauche obtenue par emboutissage à chaud, mais sa couche superficielle présente un écrouissage. Si la pièce a subi un traitement chimico-thermique, sa couche de surface a une composition chimique et une structure différentes de celles de la base.

Les paramètres géométriques de la qualité de la couche de surface et la précision de la pièce sont interdépendants dans un certain sens. Par exemple, si la billette est produite par coulée dans des moules en sable, les micro et macro irrégularités ne permettent pas d'obtenir une précision dimensionnelle élevée. Lors du choix du type de pièce et de la technologie de sa production, il est nécessaire de connaître la précision et la qualité de la couche superficielle de la pièce, qui peuvent être obtenues dans ce cas.

FABRICABILITE DES ébauches

Concepts de base de la fabricabilité

Manufacturabilité de la conception du produit, selon GOST 14.205 - 83,est un ensemble de propriétés de conception qui déterminent son adaptabilité pour atteindre des coûts optimaux de production, d'exploitation et de réparation pour des indicateurs de qualité, un volume de production et des conditions de travail donnés. Les tests de manufacturabilité sont obligatoires à toutes les étapes de la création du produit.

Les problèmes de fabricabilité doivent être abordés de manière globale, en commençant par la conception d'une pièce et le choix d'une méthode pour sa fabrication et en terminant par le processus d'usinage et d'assemblage de l'ensemble du produit. Une pièce élaborée pour la fabricabilité ne doit pas compliquer l'usinage ultérieur. La fabricabilité, en règle générale, est définie au stade de la conception. Par conséquent, un haut niveau de formation technologique est requis de la part du concepteur.

La fabricabilité est un concept relatif. Une conception de la pièce peut être manufacturable pour un type de production donné et complètement non technologique pour un autre. La fabricabilité dépend également des capacités de production d'une entreprise donnée (usine). Le développement de la base de production de l'entreprise (par exemple, l'introduction de machines CNC, d'équipements automatisés) modifie les exigences de fabricabilité.

La procédure et les règles pour assurer la fabricabilité sont établies par des normes nationales. Les tendances modernes sont que le développement d'une conception pour la fabricabilité se déplace de plus en plus vers le stade de développement de la documentation de conception. Cela nécessite une coopération commerciale et créative entre les concepteurs et les technologues, à la fois dans le choix du type de pièce et dans le développement de la technologie pour son traitement ultérieur.

Indicateurs de fabricabilité

Il existe deux types d'indicateurs de fabricabilité : qualitatifs et quantitatifs.

Évaluation qualitative("bon - mauvais", "permis - inacceptable") est obtenu en comparant deux ou plusieurs options pour les blancs. Le critère dans ce cas est les données de référence et l'expérience du technologue et du concepteur. Habituellement, une telle évaluation est effectuée au stade de la conception préliminaire et précède toujours une évaluation quantitative.

Indicateurs quantitatifs permettent d'apprécier objectivement et assez précisément la fabricabilité des structures comparées. Le choix des indicateurs dépend de la destination de la pièce (ébauche), du type de fabrication et des conditions opératoires. Pour chaque détail, choisissez les leurs, les indicateurs les plus caractéristiques. En ce qui concerne les ébauches, l'intensité de main-d'œuvre de la fabrication, le coût technologique et le facteur d'utilisation du métal sont le plus souvent utilisés comme indicateurs de manufacturabilité.

La complexité de fabrication de la pièce représente le temps total consacré à la production de la pièce pour toutes les opérations technologiques. Les composants des normes de temps pour l'exécution du travail sur les opérations individuelles sont donnés dans les ouvrages de référence pertinents.

Dans les premiers stades de la conception, méthodes approximatives pour estimer la complexité. Par exemple, l'intensité de travail de la «méthode du poids» est estimée par l'intensité de travail d'une pièce typique, de forme, de précision et de technologie de fabrication similaires:

J etc = J Type de
(3.1)

où T PR, Ttype - intensité de travail, respectivement, des ébauches conçues et de type; G pr, type G - la masse des ébauches conçues et standard, respectivement.

Pour évaluer la fabricabilité, le rapport de l'intensité de travail du traitement mécanique à l'intensité de travail de l'obtention d'une pièce T fur / T zag est également utilisé - plus ce rapport est faible, plus la pièce est technologiquement avancée (le volume d'usinage diminue). Le rapport T fur / T zag dépend aussi du type de production (pour une seule production il est maximum).

Coût de production technologique Il est utilisé pour sélectionner la meilleure variante de l'approvisionnement dans les conditions d'un mode de production (atelier, usine). D'une manière générale, pour une partie, il se compose des éléments suivants :

DE t . ré = M +O+ ET et. 0 + DE sur , (3.2)

où M est le coût des matériaux de base consommables, roubles / pièce; Z - salaire des ouvriers de production, roubles / pièce; Et n. 0 - compensation de l'usure de l'outil, roubles / pièce ; C 0b - les coûts associés à la maintenance et au fonctionnement des équipements lors de la fabrication d'une pièce, rub./pc.

Tous les éléments de coût sont interconnectés. Par exemple, un changement de type de pièce entraîne une modification du coût d'usinage. Une modification du matériau structurel peut entraîner une modification de la gamme d'équipements de traitement. Parmi les options comparées, choisissez celle dont le coût technologique est minime, quels que soient les composants individuels.

Taux d'utilisation des métaux- il s'agit d'une grandeur sans dimension, déterminée par le rapport de la masse du produit à la masse du métal consommé :

À leur = g ré / g p , (3.3)

où g d est la masse de la pièce finie ; G P - la masse de tout le métal utilisé, y compris la masse des carottes, du flash, du tartre, des rejets, etc.

Distinguer coefficient K wg production de métal, adapté aux ateliers d'approvisionnement, et facteur de précision du poids Pour vg :

À cg = g 3 / g p , (3.4)

où G 3 - poids de la pièce;

À cg = g ré / g h . (3.5)

Ceteris paribus, des valeurs plus élevées de K et m sont plus avantageuses. Pour évaluer l'effet de la fabricabilité de la pièce sur le facteur d'utilisation du métal, il faut se rappeler que

À leur = À cg À Vermont . (3.6)

Assurer la fabricabilité des ébauches au stade de la conception

La tâche d'assurer la fabricabilité des ébauches doit être résolue en tenant compte de l'interaction de tous les services de l'usine (concepteurs, technologues, fournisseurs techniques, etc.) et des conditions de production spécifiques (disponibilité de certains équipements, matériaux, zones de l'usine). Les moyens d'améliorer la fabricabilité dépendent largement du type de production, de la taille du lot, du type de pièce et d'autres facteurs. Par conséquent, seules quelques recommandations pour améliorer la fabricabilité des ébauches sont données ci-dessous.

Riz. 3.2. Goujon réalisé par découpage (un) et roulant (b)

Riz. 3.3. Exemples de réduction de la quantité d'usinage en réduisant la longueur des surfaces usinées (un) et réduire leur nombre (b)

1. Il est souhaitable que les contours de la pièce soient une combinaison des formes géométriques les plus simples.

2. La forme et les dimensions des éléments individuels de la pièce (congés, pentes, etc.) doivent être unifiées.

3. La précision dimensionnelle et la rugosité de surface des pièces doivent être économiquement justifiées.

4. Il est souhaitable d'utiliser autant que possible des méthodes pour obtenir des flans qui ne nécessitent pas d'élimination ultérieure des copeaux (Fig. 3.2).

5. S'il est impossible de se passer d'un traitement mécanique, il faut s'efforcer de le réduire au maximum en réduisant le nombre et la longueur des surfaces traitées (Fig. 3.3).

6. La conception de la pièce doit permettre la possibilité de sa fabrication comme un composite de deux ou plusieurs pièces (Fig. 3.4).

Riz. 3.4. Conception monobloc (a) et composite (b) détails

question test

1. Qu'est-ce qu'un blanc ? Comment sont classés les blancs ?

2. Qu'est-ce que le chevauchement et l'allocation ; dans quels cas sont-ils nommés et comment sont-ils déterminés ?

3. Comment le matériau affecte-t-il le choix de la manière d'obtenir la pièce ? Conduire

4. Quels types d'indicateurs caractérisent la qualité de la pièce ?

5. Quelle est la précision réalisable et économique de la pièce ? Comment la précision spécifiée affecte-t-elle le coût de la pièce et de la pièce finie ?

6. Qu'entend-on par qualité de la couche superficielle de la pièce et quels facteurs l'affectent ?

7. Qu'entend-on par la fabricabilité de la pièce et quels indicateurs elle

évalué?

8. Comment la fabricabilité des ébauches est-elle assurée au stade de la conception ?

Conférence 4 Le choix de la méthode d'obtention des blancs. Capacités technologiques des principales méthodes d'obtention de flans. Principes de base pour choisir une méthode d'obtention de blancs.

Les principaux moyens de production d'ébauches sont le moulage, le formage, le soudage. La méthode d'obtention d'une pièce particulière dépend de l'objectif de service de la pièce et de ses exigences, de sa configuration et de ses dimensions, du type de matériau structurel, du type de production et d'autres facteurs.

fonderie obtenir des flans de presque toutes les tailles, à la fois de configuration simple et très complexe. Dans ce cas, les pièces moulées peuvent avoir des cavités internes complexes avec des surfaces courbes se coupant à différents angles. La précision dimensionnelle et la qualité de surface dépendent de la méthode de coulée. Certaines méthodes de moulage spéciales (moulage sous pression, moulage de précision) peuvent produire des ébauches qui nécessitent un usinage minimal.

Les pièces moulées peuvent être fabriquées à partir de presque tous les métaux et alliages. Les propriétés mécaniques de la coulée dépendent largement des conditions de cristallisation du métal dans le moule. Dans certains cas, des défauts peuvent se former à l'intérieur des parois (relâchement de retrait, porosité, fissures à chaud et à froid), qui ne sont détectés qu'après un dégrossissage lors du retrait de la peau de coulée.

formage des métaux recevoir des profilés de construction mécanique, des ébauches forgées et embouties.

Les profils de construction mécanique sont fabriqués par laminage, pressage, dessin. Ces procédés permettent d'obtenir des ébauches proches de la pièce finie en termes de section (produits laminés ronds, hexagonaux, carrés ; tubes soudés et sans soudure). Les produits laminés sont produits laminés à chaud et calibrés. Le profil nécessaire à la fabrication de la pièce peut être calibré par dessin. Dans la fabrication de pièces à partir de profils calibrés, un traitement sans l'utilisation d'un outil à lame est possible.

Le forgeage est utilisé pour la fabrication d'ébauches en une seule production. Dans la production d'ébauches très grandes et uniques (pesant jusqu'à 200 ... 300 tonnes), le forgeage est le seul moyen possible de traitement sous pression. L'emboutissage permet d'obtenir des ébauches dont la configuration est plus proche de la pièce finie (pesant jusqu'à 350...500 kg). Les cavités internes des pièces forgées ont une configuration plus simple que les pièces moulées et ne sont situées que dans le sens du mouvement du corps de travail du marteau (presse). La précision et la qualité des ébauches produites par forgeage à froid ne sont pas inférieures à la précision et à la qualité des pièces moulées obtenues par des méthodes de coulée spéciales.

Par traitement sous pression, les pièces sont obtenues à partir de métaux suffisamment ductiles. Les propriétés mécaniques de ces ébauches sont toujours supérieures à celles des ébauches coulées. Le traitement par pression crée une macrostructure métallique fibreuse, qui doit être prise en compte lors du développement de la technologie de conception et de fabrication de la pièce. Par exemple, dans une roue dentée constituée de produits laminés (Fig. 4.1, a), la direction des fibres ne contribue pas à augmenter la résistance des dents. Lors de la fabrication d'une pièce par estampage à partir d'une bande (Fig. 4.1.6) ou refoulement à partir d'une barre (Fig. 4.1, c), une disposition plus favorable des fibres peut être obtenue

Riz. 4.1. Macrostructure des engrenages réalisés :

un- de la location ; b- emboutissage à partir d'une bande ; dans- brouillon d'un bar;

1 - favorable et 2 - disposition défavorable des fibres

Ébauches soudées sont fabriqués par diverses méthodes de soudage - de l'arc électrique à l'électroslag. Dans un certain nombre de cas, le soudage simplifie la fabrication d'une pièce, notamment de configuration complexe. Le point faible de la billette soudée est la soudure ou la zone affectée thermiquement. En règle générale, leur résistance est inférieure à celle du métal de base. De plus, une conception de pièce ou une technologie de soudage incorrecte peut entraîner des défauts (gauchissement, porosité, contraintes internes) difficiles à corriger par usinage.

Ébauches combinées de configuration complexe confèrent un effet économique non négligeable à la fabrication d'éléments de pièce par emboutissage, coulage, laminage, suivi de leur assemblage par soudage. Les ébauches combinées sont utilisées dans la fabrication de gros vilebrequins, de châssis d'équipements de forgeage et de pressage, de châssis de machines de construction, etc.

Prometteur pour le moment ébauches en matières plastiques et en poudre. Une caractéristique de ces ébauches est qu'elles peuvent correspondre en forme et en taille à la forme et à la taille des pièces finies et ne nécessitent qu'un traitement mineur, le plus souvent une finition.

Principes de base pour choisir une méthode d'obtention de blancs

Une même pièce peut être réalisée à partir d'ébauches obtenues de diverses manières. L'un des principes fondamentaux pour choisir une pièce est de se concentrer sur une telle méthode de fabrication qui lui fournira le maximum d'approximation de la pièce finie. Dans ce cas, la consommation de métal, le volume d'usinage et le cycle de production pour la fabrication de la pièce sont considérablement réduits. Cependant, dans le même temps, dans la production des achats, les coûts de équipement technologique et équipements, leur réparation et leur entretien. Par conséquent, lors du choix d'une méthode d'obtention d'une pièce, il est nécessaire de procéder à une analyse technico-économique de deux étapes de production - l'approvisionnement et l'usinage.

Le développement de procédés technologiques pour la fabrication d'ébauches doit être effectué sur la base de principes techniques et économiques. Conformément au principe technique, le processus technologique sélectionné doit garantir pleinement le respect de toutes les exigences du dessin et des spécifications de la pièce. Conformément au principe économique, la fabrication de l'ébauche doit être réalisée avec des coûts de production minimaux.

Parmi plusieurs options possibles pour le processus technologique, toutes choses égales par ailleurs, on choisit la plus économique, avec une efficacité égale - la plus productive. Si des tâches spéciales sont définies, par exemple la libération urgente d'un produit important, d'autres facteurs peuvent être décisifs (productivité plus élevée, délai minimum, etc.).

Facteurs déterminant le choix d'une méthode d'obtention de flans

La forme et les dimensions de la pièce

Les ébauches les plus complexes peuvent être produites par différentes méthodes de coulée. La coulée dans des moules en sable et des modèles à cire perdue permettent d'obtenir des ébauches de forme complexe avec diverses cavités et trous. Dans le même temps, certaines méthodes de coulée (par exemple, le moulage par injection) imposent certaines restrictions sur la forme de la pièce moulée et les conditions de sa fabrication.

Les ébauches obtenues par emboutissage doivent être de forme plus simple. La fabrication de trous et de cavités par emboutissage est difficile dans certains cas, et l'utilisation de tours augmente fortement la quantité d'usinages ultérieurs.

Pour les pièces de configuration simple, la pièce à usiner est souvent constituée de produits laminés (barres, tuyaux, etc.). Bien que dans ce cas le volume d'usinage augmente, une telle billette peut être assez économique en raison du faible coût des produits laminés, de l'absence presque totale d'opérations préparatoires et de la possibilité d'automatiser le processus d'usinage.

Pour le moulage et le forgeage, les dimensions de la pièce sont pratiquement illimitées. Souvent, le paramètre limitant dans ce cas est certaines dimensions minimales (par exemple, l'épaisseur de paroi minimale de la pièce moulée, le poids minimal de la pièce forgée). L'emboutissage et la plupart des techniques de fonderie particulières limitent la masse de la pièce à quelques dizaines ou centaines de kilogrammes.

La forme (groupe de complexité) et les dimensions (masse) des pièces moulées et forgées affectent leur coût. De plus, la masse de la pièce affecte plus activement, car elle implique des coûts d'équipement, d'outillage, de chauffage, etc. Une réduction significative du coût de fabrication des pièces moulées et embouties se produit avec une augmentation de leur poids de 2 à 30 kg.

Précision et qualité requises de la couche superficielle des pièces

La précision requise des formes géométriques et des dimensions des pièces affecte considérablement leur coût. Plus les exigences de précision des pièces moulées, embouties et autres ébauches sont élevées, plus le coût de leur fabrication est élevé. Ceci est déterminé principalement par une augmentation du coût des équipements de mise en forme (modèles, matrices, moules), une diminution de la tolérance à son usure, l'utilisation d'équipements avec des paramètres de précision plus élevés (et donc plus chers) et une augmentation dans le coût de son entretien et de son fonctionnement. Dans les prix de gros des ébauches, cette hausse de prix s'exprime sous la forme de majorations sur le prix de base. Les montants des indemnités pour les pièces moulées sont de 3 à 6 %, pour les pièces embouties de 5 à 15 %.

La qualité de la couche superficielle de la pièce affecte la possibilité de son traitement ultérieur et les propriétés opérationnelles de la pièce (par exemple, résistance à la fatigue, résistance à l'usure). Il se forme à presque toutes les étapes de la fabrication de la pièce. Le processus technologique détermine non seulement la microgéométrie de la surface, mais également les propriétés physiques et mécaniques de la couche de surface.

A titre d'exemple, comparons des ébauches obtenues par coulée dans des moules en sable et sous pression. Dans le premier cas, une surface rugueuse imprécise est obtenue. Lors du traitement d'une telle pièce par découpe, une charge inégale sur la fraise se produit, ce qui réduit à son tour la précision du traitement. Ceci est particulièrement évident lors du traitement des surfaces internes.

Dans le second cas, la surface de la pièce a une faible hauteur de microrugosités, mais en raison de haute vitesse refroidissement et le manque de conformité de forme dans la couche superficielle du métal, des contraintes de traction résiduelles sont créées. Ce dernier peut entraîner un gauchissement et des fissures de coulée. Parfois, les contraintes résiduelles ne sont pas détectées immédiatement, mais lors de l'usinage ultérieur. L'enlèvement de la couche métallique de la surface perturbe l'équilibre des contraintes et conduit à la déformation de la pièce finie.

Propriétés technologiques du matériau de la pièce

Chaque méthode de production d'ébauches nécessite un certain ensemble de propriétés technologiques du matériau. Par conséquent, le matériau impose souvent des restrictions sur le choix de la méthode d'obtention de la pièce. Ainsi, la fonte grise a d'excellentes propriétés de coulée, mais n'est pas forgée. Les alliages de titane ont des propriétés anticorrosion élevées, mais il est très difficile d'en obtenir des pièces moulées ou des pièces forgées.

Les propriétés technologiques affectent le coût de fabrication des ébauches. Par exemple, le passage de la fonte à l'acier dans la fabrication d'une pièce coulée augmente le coût de la coulée (hors coût du matériau) de 20 ... 30 %. L'utilisation d'aciers alliés et à haute teneur en carbone dans la production d'ébauches par emboutissage augmente le coût de leur fabrication de 5...7%.

Si des pièces à partir du même matériau sont obtenues par différentes méthodes (coulée, formage, soudage), elles auront alors des propriétés non identiques, car au cours du processus de fabrication de la pièce, les propriétés du matériau changent. Ainsi le métal coulé se caractérise par une granulométrie relativement importante, une hétérogénéité de la composition chimique et des propriétés mécaniques sur la section transversale de la coulée, la présence de "contraintes résiduelles, etc. Le métal après traitement sous pression a une structure à grains fins, une certaine orientation des grains (fibrillation) Après le travail à froid, le durcissement se produit Le métal laminé à froid est 1,5 à 3,0 fois plus résistant que le métal coulé La déformation plastique du métal entraîne une anisotropie des propriétés : la résistance le long des fibres est d'environ 10... 15% plus élevé que dans le sens transversal.

Le soudage conduit à la création de structures inhomogènes dans la soudure elle-même et dans la zone proche de la soudure. L'inhomogénéité dépend de la méthode et du mode de soudage. Les différences les plus spectaculaires dans les propriétés de la soudure sont obtenues avec le soudage à l'arc manuel. Le soudage sous laitier électroconducteur et le soudage à l'arc automatique donnent une couture uniforme et de la plus haute qualité.

Programme de lancement du produit

Le programme de production, c'est-à-dire le nombre de produits fabriqués sur une certaine période de temps (généralement un an), est l'un des facteurs les plus importants déterminant le choix d'une méthode de production d'ébauches. Son influence pour chaque processus technologique peut être facilement tracée par le coût d'une pièce :

DE zag = un + b / P (4.1)

ou lot de fabrication :

DE = un P+b, (4.2)

où un- coûts courants (coût du matériel consommable, salaires des principaux ouvriers, dépenses de fonctionnement des équipements et outils, etc.); b - les coûts ponctuels (pour l'équipement, les outils, leur amortissement et leur réparation) ; P - la taille du lot de production, pcs.

Il est évident qu'une augmentation de la taille du lot entraîne une diminution du coût de la pièce. Cependant, cette réduction des coûts n'est pas simple. Avec une augmentation du lot de production au-delà de la valeur de P je l'introduction d'équipements supplémentaires, un équipement technologique est nécessaire. La dépendance du coût à la taille du lot acquiert dans ce cas un caractère plus complexe (par étapes) (Fig. 4.2).

Riz. 4.2. Dépendance du prix de revient Du lot de flans (1) et un blanc (2) de la taille du lot de production P :

P 1, P 2 - valeurs critiques de la taille des lots

Riz. 4.3. Comparaison du prix de revient C des procédés technologiques de fabrication de la pièce (options 1 et 2) dans en fonction de la taille du lot de production

La comparaison de deux (ou plusieurs) options de procédés technologiques pour la fabrication d'ébauches peut être effectuée graphiquement (Fig. 4.3). Le point d'intersection donne un lot de production critique Pk, qui sépare les domaines d'application rationnelle d'un processus technologique particulier.

Le programme de libération vous permet également de déterminer les limites économiquement réalisables pour l'utilisation de diverses méthodes d'obtention de blancs (Fig. 4.4).

Riz. 4.4. Laisse (un) et la dépendance du coût de la pièce à la méthode de fabrication et à la taille du lot de production (b)

Capacités de production de l'entreprise

Lors de l'organisation de la production d'un nouveau type d'ébauches, outre le développement de processus technologiques, il est nécessaire d'établir le besoin de nouveaux équipements, de zones de production, de relations de coopération, d'installation de matériaux supplémentaires, d'électricité, d'eau, etc. dans ce cas, le choix des équipements, outillages et matériaux s'effectue sur la base d'un cahier des charges technique préalable, - analyse économique.

Lors de la conception d'un processus technologique pour une entreprise existante, il doit être associé aux capacités de cette entreprise. Pour ce faire, il est nécessaire d'avoir des informations sur le type et la quantité d'équipements disponibles, les zones de production, les possibilités d'une base de réparation, les services d'assistance, etc.

Bon nombre des facteurs mentionnés ci-dessus sont interdépendants. Par exemple, l'introduction de la coulée dans des moules métalliques (moules de refroidissement) peut réduire considérablement le besoin d'espace de production dans la fonderie (l'encombrement des machines est réduit, la consommation de matières de moulage est réduite, etc.). Mais, d'autre part, la fabrication et la réparation de moules nécessitent des coûts supplémentaires dans les ateliers d'outillage et de réparation.

La disponibilité et le niveau de qualification des ouvriers et des ingénieurs de l'entreprise ont également une certaine influence sur le choix d'une méthode de fabrication d'une pièce. Plus la qualification des travailleurs est faible et plus le programme de production est important, plus il est nécessaire de développer une documentation technologique détaillée, plus la charge sur les services technologiques de l'entreprise est élevée et plus les exigences de qualification des ingénieurs sont élevées.

Durée de la préparation technologique de la production

Dans le processus de préparation technologique de la production, les tâches suivantes sont résolues: conception technologique - développement de processus technologiques, de cartes routières, etc.; rationnement - calculs de l'intensité de travail des opérations et de la consommation matérielle des pièces; conception et production d'équipements principaux et auxiliaires et d'équipements technologiques.

La complexité de la période de préparation technologique de la production réside dans le fait que tous les travaux doivent être effectués le plus rapidement possible avec une intensité et un coût de main-d'œuvre minimaux. Un allongement de la période de préparation de la production peut entraîner une obsolescence du produit, une diminution du retour sur investissement, etc. Il est donc conseillé de commencer la préparation dès la conception du produit.

La durée et le volume de la préparation technologique de la production sont déterminés par la complexité du produit fabriqué, la nature des processus technologiques appliqués et le type de production. Plus le nombre et la complexité des équipements utilisés sont importants, plus le volume et la durée de la formation sont importants. Dans les conditions de production en série et en série, la préparation technologique est effectuée de manière particulièrement détaillée. En production unique, la préparation technologique se limite à l'élaboration des données minimales nécessaires à la production. Leur détail est confié aux services technologiques de la boutique. Dans certains cas (par exemple, pour éliminer les "goulots d'étranglement" dans la production), afin de réduire le temps de préparation, on choisit une méthode de production d'ébauches qui nécessite des coûts minimaux pour la production d'équipements, d'outils et d'outillages nécessaires à la mise en œuvre de ce processus technologique.

PROCÉDÉ DE SÉLECTION DU PROCÉDÉ D'OBTENTION DES FLANTS

Lors de la première étape, les dessins détaillés et d'assemblage du produit, la relation des éléments structurels lors de l'assemblage, de l'exploitation et de la réparation sont soigneusement analysés. L'analyse est accompagnée d'une évaluation critique des dessins en termes de fabricabilité et de validité des exigences techniques. Toutes les lacunes identifiées sont corrigées en collaboration avec le développeur de la conception.

Ensuite, sur la base du programme de production donné, de la configuration et des dimensions des pièces et assemblages principaux, ainsi que des capacités de production de l'entreprise, le type et la nature du futur processus de production sont établis (simple, en série ou en masse; groupe ou en ligne).

Conformément à la conception de la pièce et aux exigences techniques imposées, les principaux facteurs déterminant le choix du type de pièce et la technologie de sa fabrication sont établis. Les facteurs doivent être classés par ordre décroissant de leur importance.

En analysant le degré d'influence des facteurs discutés ci-dessus, un ou plusieurs processus technologiques sont sélectionnés pour fournir des ébauches de la qualité requise. Dans le même temps, la possibilité d'utiliser des blancs combinés est vérifiée. Au stade préliminaire du choix de la méthode optimale pour obtenir des blancs, vous pouvez utiliser ce que l'on appelle matrice d'influence des facteurs(Tableau 4.1). L'évaluation de chaque facteur qu'il contient est faite "plus - moins" ou en utilisant un coefficient de pondération spécifique (de 0 à 1). La meilleure méthode est considérée comme celle qui a le plus d'avantages ou la plus grande somme de coefficients.