Лекция 4

Заготовки деталей машин.

Особенности технологии пищевого машиностроения.

1.Разнообразная номенклатура выпускаемого оборудования от простых изделий, до сложных автоматов и автоматических машин.

2.Непрерывное совершенствование, создание новых конструкций машин и аппаратов, частая смена объектов производства в связи с созданием принципиально новых технологий переработки пищевого сырья.

3.Разнообразный характер производства, от единичного и мелкосерийного, до средне- и крупносерийного. Преобладающим видом производства является всё же мелкосерийное. Малая серийность при большлй номенклатуре выпускаемых изделий приводит к загруженности каждого завода большой номенклатурой различного оборудования, порой не имеющего общих конструктивных и технологических признаков.

Эти факторы приводят к тому, что:

1. технологические маршруты обработки деталей неустойчивы, часто изменяются

2. применяются недостаточно совершенные заготовки, а отсюда большой объём дальнейшей механической обработки

3. большие затраты средств на технологическую подготовку производства

4. низкая эффективность затрат на специальную технологическую оснастку.

Всё это затрудняет применение средств механизации и автоматизации.

Пути:

1. специализация заводов на выпуск однотипного оборудования (шнеки, ножи, сито и т.п.)

2. унификация и стандартизация изделий (т.е. применение в различных машинах однотипных деталей и сборочных единиц) и последующая кооперация.

Технологические и санитарные требования, предъявляемые к пищевым машинам и аппаратам, удовлетворять изделия пищевого машиностроения.

Общее: прочность, жёсткость, виброустойчивость и т.д., необходимые для обеспечения максимальной производительности.

Специфические:

1. исключают возможность изменения химических и биологических свойств исходных, промежуточных и конечных продуктов при их технологической обработке.

2. рабочие органы должны обладать высокой износостойкостью, чтобы исключить попадание металлических частиц в перерабатываемый продукт.

3. машины и аппараты должны состоять из отдельных, несложно соединяемых между собой узлов, для обеспечения быстрой разборке и сборке после периодической санитарной обработки.

4. на внешних и внутренних поверхностях машин и аппаратов и деталях, соприкасающихся с продуктом (кроме особых случаев) не должно быть щелей, раковин, впадин, выступов и острых углов, труднодоступных для промывки и очистки.

5. узлы и детали, работающие в непосредственном контакте с пищевыми средами, должны быть изготовлены из материалов, разрешённых органами санитарно-эпидемиологической службы МЗСССР для применения в продовольственном машиностроении и пищевой промышленности.

6. обладать минимальной адгезией (прилипание) продукта к поверхности пищевого оборудования, что обеспечивается правильным выбором материала (например: фторопласт 4 обладает низким и низкими показателями адгезии при контакте с пищевыми продуктами), отделкой поверхностей деталей, применением адгезионных покрытий (кремний органически составов).

Эксплуатация пищевых машин проходит в специфических условиях:

¾ повышенная влажность

¾ высокая или низкая (до - ) температура

¾ большой перепад температур

¾ непосредственный контакт с пищевыми продуктами и абразивными средами

¾ абразивные воздействия некоторых продуктов предъявляют особые требования к выбору материалов для пищевого оборудования.

Не должны:

1. содержать вредных для здоровья человека элементов.

2. вступать в реакцию химического взаимодействия с продуктами.

3. разрушаться под действием пищевых средств, моющих и дезинфицирующих средств, смазочных материалов.

Одним из основных требований является высокая коррозионная стойкость, поскольку продукты коррозии снижают качество пищевых продуктов и не редко делают их совершенно непригодными лдля питания. При наличии коррозии её скорость должна быть минимальной. Продукты коррозии не должны быть токсичными и не должны влиять на органолептические свойства пищевых продуктов (вкус, запах, цвет и т.д.).

Детали пищевых машин и аппаратов изготавливают из различных материалов. Для изготовления станин и корпусных деталей пищевых машин используют серый чугун марок СЧ15 или СЧ18, ответственные и высоконагруженные детали сложной конфигурации (цилиндры, головки матриц макаронных прессов и т.д.) – СЧ20 и СЧ30.

Применяют износостойкий легированный чугун типа НЧХ (детали насосов и другого оборудования сахарного оборудования), отбеленный чугун (мукомольные валки). Эти марки чугунов содержат 3,5…3,8% С, большое количество легирующих элементов, что придаёт им высокую твёрдость и износостойкость и одновременно низкую обрабатываемость резанием.

Углеродистые и легированные конструкционные стали, также находят широкое применение.

Рабочие органы измельчителей, ножи, деталей кондитерского и другого оборудования изготавливают из легированных инструментальных сталей.

Лучшим материалом для решёток измельчителей мяса является ШХ15 или ШХ15СТ, дополнительно легированная кремнием и марганцем.

Детали пищевого оборудования, контактирующие с перерабатываемыми пищевыми продуктами, подвергающиеся санитарной обработке агрессивными моющими средствами и работающие при высокой изготавливаются из высоколегированных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов (12Х18Н10Т, 40Х13, 12Х17, 20Х13Н4Г9) или безникелевые 08Х18ФТ1, 10Х14ФГ15, 12Х13Г18Д, с пониженным содержанием никеля (04Х25Н5М2), а также пластмасса.

Цветные металлы и сплавы: медь М3 – маслопроводы, испарители и перегонные трубы, медные сплавы (латунь Л63, ЛК80-ЗЛ), бронза оловянные (Бр.05Ц5С5), безоловянные (Бр.А9Ж3Л), алюминий А7, А5, А10 и сплавы на его основе (деформируемые АД0, АД1; литейные АЛ2, АЛ4, АЛ9). Пищевое олово О1, О2 и цинк Ц3 используют в качестве защитных покрытий (пищеварочных котлов, молокопроводов).

В последнее время – титан и сплавы на его основе (ВТ1-0,АТ3; ВТ3-1).

Из неметаллических материалов – полимеры и пластмассы на их основе (полиэтилен, полипропилен, полистирол, пенопласт, фторопласт 4, фенопласт, текстолит и стеклотекстолит, пищевая резина).

Биметаллические материалы – основа – сталь обычного качества (ВСт.3), в качестве планирующего слоя, например 12Х18Н10Т (20% по толщине).

Классификация заготовок.

По способу получения:

1. заготовки из проката

2. кованые и штампованные заготовки

3. отливки

4. сварные заготовки

5. заготовки из металлокерамики

6. неметаллические материалы

Прокат:

¾ сортовой

¾ специальный

¾ профили гнутые

Сортовой: круглый горячекатаный, круглый калиброванный, квадратный, шестигранный, полосовой, листовой, трубы, сталь угловая равнобокая, сталь угловая неравнобокая, балки двутавровые, швеллеры.

Специальный – в условиях массового и серийного производства.

Профили гнутые: угловые, швеллеры неравнобокие, u – образные, с – образные, корытообразные.

Прокат может применятся либо для непосредственного изготовления детали, либо в качестве исходной заготовки при пластическом деформировании.

Кованые и штампованные заготовки – применяют в серийном и массовом производствах.

Методы:

¾ штамповка на молотах и прессах

¾ штамповка с последующей чеканкой

¾ штамповка на ГКМ

¾ штамповка выдавливанием

¾ фасованная вальцовка на ковочных вальцах

¾ прокатка на поперечно-винтовых и специальных станках

¾ холодная высадка на автоматах

¾ штамповка на калибровочных кривошипных прессах.

Все способы штамповки основаны на обработке металлов путём давления. При выборе заготовок, получаемых давлением, следует иметь ввиду, что наиболее производительными методами являются холодная высадка на автоматах и поперечно-винтовая прокатка (350шт/мин).

Штамповка на кривошипных прессах в 2 – 3 раза производительнее штамповки на молотах, припуски и допуски уменьшаются на 20 – 35%, расход металла на поковки – на 10 – 15%.

Заготовки для деталей типа стержни с утолщениями, кольца, втулки, детали со сквозными, глухими, глубокими отверстиями получают штамповкой на ГКМ.

Размеры не ограничены, толщина стенок 3…8мм

Отливки:

1) литьё в песчаные формы

a)

10…15т, толщина стенок 3…8мм

при ручной формовке по деревянным моделям

b)

12…14 квалитет

при машинной формовке по деревянным и металлическим моделям

2)

13…15 квалитет

литьё в оболочковые формы, Rz 40…10, 450

3)

11…12 квалитет

литьё в кокиль, Rz 80…10, 0,25…7т, штук

4) литье по выполненным моделям Rz 40…10, до 50 кг

5)

11…12 квалитет

литьё под давлением, Rz 20, 1000 штук/час

	13…15 квалитет

6) центробежное литьё, Rz 160…40, 15 штук/час.

Сварные заготовки: для изготовления стальных деталей сложной конфигурации, когда из одного куска проката невозможно получить заготовку, или экономически невыгодно (изготовление ступенчатых валов с большой разницей в диаметре).

Заготовки из металлокерамики – получают прессованием смесей порошков в пресс-формах под давлением 100…600МПа с последующим спеканием спрессованных деталей. Этот вид заготовок применяют для изготовления деталей из твёрдых сплавов, содержащих карбиды тугоплавких металлов (закаточные рамки автоматов консервного производства), из пористых материалов (фильтры). Достоинство – практически не требуют механической обработки.

Неметаллические: пластические массы, древесина, резина, бумага, асбест, текстиль, кожа и другое. Используют в пищевом машиностроении также листы, прутки, трубы, полосы, плёнку из пластмасс различного вида. Детали из пластмасс получают прессованием, литьём под давлением и в формы. В отдельных случаях подвергают обработке резанием, штампуют.

Предварительная обработка заготовок.

Предварительную обработку заготовки проходят, как правило, в отдельных заготовительных участках и цехах перед поступлением в механический цех на обработку.

Операции предварительной обработки:

¾ зачистка

¾ правка прутков

¾ разрезание

¾ обдирка

¾ торцевание

¾ при необходимости – центрование.

Отдельные виды заготовок (литые, штампованные) подвергают предварительной т.о. (отжиг, нормализация) и если к поверхностному слою будущей детали не предъявляется особых требований это т.о. может быть окончательной.

Зачистка – устраняет неровности, заусенцы, окалину у литых и штампованных заготовок. Обрубка литниковой системы – у литых заготовок. Используют обдирочно-шлифовальные станки, электро- и пневмошлифовальные машинки, дробеструйные и пескоструйные аппараты и очистные вращающиеся барабаны.

Правка – исправляет искривление заготовок из пруткового материала (ручные прессы, гидравлические прессы, фрикционные).

Индикатором определяют исправления для длинных прутков – правильно-колибровочные станки.

Для загрузки револьверных станков и автоматов правильны устройства являющиеся частью станка.

Разрезание:

¾ приводные ножовки

¾ дисковые и ленточные пилы

¾ пресс-ножницы

¾ в штампах на прессах.

Приводные ножовки – малопроизводительны, безопасны в работе, дешевы, обеспечивают получение узкой прорези (1…1,5мм), а отсюда экономию материала, один рабочий – 7-8 ножовок.

Дисковые пилы – более производительны. Режущий инструмент – диск из углеродистой стали с зубчатыми сегментами и БР стали или твердого сплава. Разрезание или по одному в зависимости от диаметра прутка. Прутки небольшого диаметра разрезают на высокопроизводительных отрезных станках (недостаток 3…5мм ширина реза).

Труднообрабатываемые материалы:

1. анодно-механический метод

катод

Анод

Жидкое стекло электролит

Обдирка – на обдирочно-шлифовальных станках или зерновая обработка.

Торцевание – надрезка торцев.

Центрование – центровые отверстия служат базами для последующих операций или по ним определяют биение при ремонте.

На сверлильном станке с использованием кондуктора или трёхкулачкового самоцентрирующего патрона более длинных – на токарных и револьверных станках. Более производительно и качественно – на фрезерно-центровальных станках (МР-71, МР-73М).

Экономическое основание выбора заготовки.

При выборе вида заготовки для вновь проектируемого ТП возможно следующие варианты:

1. метод получения заготовки принимается аналогичным существующему в данном производстве.

2. метод получения заготовки изменяется, однако это обстоятельство не вызывает изменений в ТП механической обработке.

3. метод получения заготовки меняется и в результате этого существенно изменяется ряд операций механической обработки.

В первом случае достаточно ограничиться ссылкой на справочную литературу, где этот вариант рекомендован как оптимальный.

Во втором случае – предпочтение заготовки, характеризующейся лучшим использованием метода и меньшей её стоимостью.

В третьем случае предпочтение следует отдавать заготовке, которая обеспечивает меньшую технологическую себестоимость детали. При равенстве себестоимости – как во втором варианте.

Себестоимость заготовок из проката:

,

где - затраты на материал.

- технологическая себестоимость операций, калибрование прутков, разре6зки их на штучные заготовки

,

- приведенные затраты на рабочем месте.

- шт. или шт.-к время выполнения заготовительной операции (правка, калибровка, резка и т.п.).

- резка заготовок диаметром до 50мм на ножинцах сортовых моделей Н1834;

- тоже диаметр 140мм Н1838;

- отрезные станки, рабочий диск

- правка на автоматах.

Затраты на материал: ;

- масса заготовки, кг

- цена 1кг материала заготовки, руб.

- масса готовой детали, кг

- цена 1т. отходов (стружки), руб.

- по прейскурантам (с.31…32, 2, [3]).

Стоимость заготовок, получаемых такими методами, как литьё по выполненным моделям, литьё под давлением, горячая штамповка на прессах, молотах, ТКН, а также электровысадной

;

- базовая стоимость 1кг заготовки, руб.

- коэффициент, зависящий от класса точности, группы сложности, массы, марки материала и объёме производства (с.33-39, 2, [3])

Дата добавления: 2014-01-04