СОДЕРЖАНИЕ
1. Основы проектирования технологических процессов производства 6
изделий из волокнистых композитов
2.Разработка и анализ технического задания на изделие из композита 15
3.Выбор технологической схемы для производства изделий из ВКМ 22
4.Выбор и расчеты оборудования и материального баланса 37
5.Выбор критериев и методов оценки качества изделий 45
6.Контроль параметров процесса и автоматизация производства 54
7. Спроектировать (реконструировать) предприятие (цех, участок) 68
по производству заданного изделия из КМ
Список использованных источников 79
ВВЕДЕНИЕ
Композиционные материалы (КМ) давно уже стали синонимом технического прогресса и их перспективность ни у кого не вызывает сомнения. На современном уровне развития техники, особенно машиностроения, требуются новые конструкционные материалы с заданными свойствами и характеристиками.
Новые специфические свойства, присущие только волокнистым КМ, появились в связи с развитием ракетостроения, аэрокосмической техники, специального машиностроения, химической промышленности, судостроения, строительной индустрии и др.
КМ представляет собой неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов, среди которых можно выделить армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала, и матрицу (или связующее), обеспечивающую совместную работу армирующих элементов. Эффективность и работоспособность КМ зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств КМ, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающие свойства, которыми изолированные ингредиенты не обладают.
Выбором типа и количества армирующего наполнителя и матрицы можно в достаточно широких пределах варьировать различные свойства КМ.
В свою очередь свойства изделий из КМ существенно зависят как от свойств компонентов КМ, так и от способов (технологии) производства КМ и формования изделий из них.
В общем случае под технологией в широком значении этого слова понимают научное описание методов, способов и средств производства продукции в какой-то отрасли промышленности.
Технология — совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материалов или полуфабрикатов, осуществляемых в процессе производства конкретного изделия, продукции.
Основная задача технологии как науки — выявление физических, химических, механических или других закономерностей с целью определения и использования на практике наиболее эффективных и экономичных производственных процессов.
Технология производства КМ неразрывно связана с конструкцией изделий, особенно когда они имеют сложную форму и требуют детальной проработки мест соединений под сварку, пайку, склеивание или клепку. Как правило, технология изготовления конструкций и изделий из КМ является многопереходной и предусматривает последовательную комбинацию нескольких процессов.
Успешное решение проблемы создания нового КМ и производства готового продукта в виде изделия возможно при наличии совершенного, передового технологического процесса. С этой целью производят проектирование новых технологических процессов создания и переработки КМ в изделия, базирующихся как на уже известных технологических процессах, так и на передовые достижения науки в области создания новых, перспективных ингредиентов КМ, технологии их совмещения и переработки.
Настоящее пособие предназначено для подготовки специалиста, способного самостоятельно разрабатывать рациональные технологические процессы производства изделий из композиционных материалов (КМ), удовлетворяющих требованиям технического задания (ТЗ), для конкретных областей промышленности.
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА
ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИТОВ
Проектирование технологических процессов — это самостоятельная отрасль инженерного труда, где важнейшая роль принадлежит инженеру-технологу.
Проектирование — процесс создания прообраза предполагаемого или возможного объекта, процесса, состояния, заключающееся в переработке внешней и внутренней информации в выходную — проект.
Разработка технологических процессов производства изделий из волокнистых КМ (ВКМ) включает конструирование композиционного материала, изделия, выбор и разработку технологической схемы и разработку технологической документации.
В зависимости от поставленной задачи различают рациональное, адаптивное, оптимальное и перспективное проектирование процессов и изделий.
В зависимости от используемого метода инженерного проектирования — различают эвристическое (или интуитивное), интеллектуальное (или аналитическое) и машинное проектирование.
Рациональное проектирование основывается на методе эволюции и рационализации известных решений.
Адаптивное проектирование базируется на широком использовании конкретных производственных условий (технологические методы, оборудование, предприятие, мощности и производственные ситуации).
Оптимальное проектирование предполагает оптимизацию одного или нескольких параметров технологического процесса в рамках известного технологического решения, принятого за основу модернизации и усовершенствования.
Перспективное проектирование ориентируется на поиск и создание совершенных технологических решений качественно различных вариантов изделий применительно к сформулированным целям и условиям на конкретное проектирование.
Перспективное проектирование, основываясь на строгой теории, принципах и началах, является одновременно и оптимальным.
При разработке технологических процессов используют методы:
— эвристический — основанный на использовании опыта, эрудиции, знаний, позволяющий создать новые решения по сравнению с известными; такой метод требует экспериментальной апробации нового оригинального решения;
— интеллектуальное проектирование базируется на глубоком и всеобъемлющем анализе, на основе которого синтезируется объект проектирования. При таком проектировании используют системный и комплексный подход, имеющий строгую теорию, принципы и методологию;
— машинное проектирование — есть средство автоматизации перебора принципов и альтернатив интеллектуального проектирования в рамках разработанного алгоритма системы. Это позволяет анализировать параметры технологической системы и производить их оптимизацию на основе формализованных связей. При этом осуществляют переход от количественных оценок к новым качественным предложениям.
Из всего многообразия существующих методов и подходов при разработке технологических процессов практическое применение получило направление проектирования, осуществляемое по схеме (рис. 1):
Рис. 1. Схема разработки технологических процессов производства изделий (из ВКМ)
Определение потребности в изделии — определение рынка сбыта, объемов производства изделия. Этот этап определяет назначение, тип, организацию, уровень автоматизации и механизации, а также вид производства.