Разработка сквозной технологии производства головки цилиндра

Так как вес (голой головки) всего 8.5 кг.А максимальный вес для этого литья 25 кг.

 

Применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например лопатки турбин и т. п.) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50 состоящий из 50 % стеарина и 50 % парафина, для крупногабаритных изделий применяются солевые составы менее склонные к короблению. Затем модель окунается в жидкую суспензию на основе связующего и огнеупорного наполнителя. В качестве связующего применяют гидролизованный этилсиликат марок ЭТС 32 и ЭТС 40, гидролиз ведут в растворе кислоты, воды и растворителя (спирт, ацетон). В настоящее время в ЛВМ нашли применения кремнезоли не нуждающиеся в гидролизе в цеховых условиях и являющиеся экологически безопасными. В качестве огнеупорного наполнителя применяют: электрокорунд, дистенсилиманит, кварц и т. д. На модельный блок (модель и ЛПС) наносят суспензию и производят обсыпку, так наносят от 6 до 10 слоёв. С каждым последующим слоем фракция зерна обсыпки меняются для формирования плотной поверхности оболочковой формы. Сушка каждого слоя занимает не менее получаса, для ускорения процесса используют специальные сушильные шкафы, в которые закачивается аммиачный газ. Из сформировавшейся оболочки выплавляют модельный состав: в воде, в модельном составе, выжиганием, паром высокого давления. После сушки и вытопки блок прокаливают при температуре примерно 1000 для удаления из оболочковой формы веществ способных к газообразованию. После чего оболочки поступают на заливку. Перед заливкой блоки нагревают в печах до 1000. Нагретый блок устанавливают в печь и разогретый металл заливают в оболочку. Залитый блок охлаждают в термостате или на воздухе. Когда блок полностью охладится его отправляют на выбивку. Ударами молота по литниковой чаше производится отбивка керамики, далее отрезка ЛПС.Таким образом получаем отливку.

 

Преимущества этого способа: возможность  изготовления деталей из сплавов, не поддающихся механической обработке; получение отливок с точностью  размеров до 11 — 13 квалитета и шероховатостью поверхности Ra 2,5—1,25 мкм, что в ряде случаев устраняет обработку резанием; возможность получения узлов машин, которые при обычных способах литья пришлось бы собирать из отдельных деталей. Литье по выплавляемым моделям используют в условиях единичного (опытного), серийного и массового производства.

 

В силу большого расхода металла  и дороговизны процесса ЛВМ применяют  только для ответственных деталей.

 

Процесс литья по выплавляемым моделям  базируется на следующем основном принципе:

 

• Копия или модель конечного  изделия изготавливаются из легкоплавкого материала.

 

• Эта модель окружается керамической массой, которая затвердевает и образует форму.

 

• При последующем нагревании (прокалке) формы модель отливки расплавляется  и удаляется.

 

• Затем в оставшуюся на месте  удалённого воска полость заливается металл, который точно воспроизводит исходную модель отливки.

 

5. Фрезеровка

 

Фрезерование (фрезерная обработка) — обработка материалов резанием с помощью фрезы.

Фреза совершает вращательное, а  заготовка — преимущественно  поступательное движение.

В процессе фрезерования участвуют  два объекта — фреза и заготовка. Заготовка — это будущая деталь.

 

В данном случае так как нам нужна  расточка ,сверление отверстий то используем концевое фрезерование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4-Оборудование для фрезеровки

Финишная обработка головки  блока цилиндров - фрезеровка наружной поверхности, сверление и расточка отверстий.

Для обеспечения точности, головки  цилиндров обрабатываются за минимальное  число переустановок. Процесс полностью  автоматизирован(рис 4) - программа управления станками отдает последовательные команды роботу.

Из процесса финишной обработки  головки цилиндров человек исключен.

После фрезеровки детали отправляется в магазины.

 

 

 

3. Определение типа  производства головки блока цилиндров двигателя КМЗ-730

 

Процесс производства чугунной головки блока цилиндров будет разбит на доменный процесс, процесс литья по выплавляемым моделям, слесарно-механическую обработку.

Производственный процесс –  совокупность всех действий, людей  и орудий производства, в результате взаимодействия которых материал и полуфабрикаты превращаются в готовое изделие. Производственный процесс состоит из нескольких технологических процессов.

Технологический процесс – часть  производственного процесса, содержащая действия по изменению и последовательному определению состояния предмета производства. Технологический процесс включает технологические операции.

Технологическая операция – законченная  часть технологического процесса, выполняемая  на одном рабочем места. Технологическая операция состоит из технологических и вспомогательных переходов.

Технологический переход – часть  технологической операции, характеризуемая  постоянством инструмента и обрабатываемых поверхностей.

Вспомогательный переход – часть  технологической операции, состоящая из действий, несопровождаемых изменением формы и других параметров изделия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Процесс доменного производства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Операция подачи шихтовых материалов  в бункера – 12 человек.

2) Операция подачи шихты в колошник доменной печи- 5 человека.

3) Операция подачи горячего дутья- 4 человека.

4) Операция разливки чугуна –  8.

 

 

Что соответствует крупносерийному  производству ( 1<КЗО<10).

 

 

 

 

 

3.2 Процесс литья по выплавляемым  моделям 

1) Операция изготовления модели – 3 человека.           

2) Операция  сборки формы- 4 человека.

3) Операция  Прокаливание- 2 человека.

4) Операция  заливки - 2 человек. 

5) Операция  зачистки отливки- 3 человека.

 

что соответствует крупносерийному  производству ( 1<КЗО<10).

 

3.3 Слесарно-механическая обработка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) Слесарно-механическая обработка на станке на станке -2 человека

 

что соответствует крупносерийному  производству ( 1<КЗО<10 

3.4 Вывод

.

В данном разделе на основе полученных данных были рассчитаны коэффициенты закрепления операций на производстве. Значения коэффициентов закрепления операций доменного процесса, процесса литья по выплавляемым моделям, слесарно-механической обработки соответствуют крупносерийному производству. Соответственно, производство головки блока цилиндров двигателя КМЗ-730 относится к крупносерийному производству.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Разработка требований к технологичности конструкции изделия

 

Технологичность конструкции детали- такая конструктивная форма литой детали, которая не снижая основных конструктивных требований, способствует получению качественных отливок с заданными физико-химическими свойствами, требуемой геометрией и минимальной трудоемкостью. Для создания конструкции, отвечающей требованиям технологичности необходима совместная работа конструктора, технолога-литейщика. Нетехнологичные конструкции литых деталей, сконструированные без учета особенностей литейного производства, могут привести к повышению трудоемкости и себестоимости отливок, перерасходу металла и образованию дефектов. При конструировании литых деталей должны соблюдаться требования общей литейной технологии, изложенные в РТМ 12-60 «Элементы конструкции литых деталей» и ОСТ 3-1284-72 «Отливки. Конструктивные элементы».

Технологичность слесарно-механической обработки направлена на повышение экономичности, снижения трудоемкости, повышение точности, сокращения времени обработки, при этом сохраняя предъявляемые требования к детали.

Технологичность доменного процесса направлена на методы снижения расхода кокса,  при выплавке чугуна, являющимся самым дорогостоящим  сырьем для получения чугуна, и  повышение производительности доменной  печи.  При этом сохраняя требования, предъявляемые к выплавляем чушкам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Требования технологичности конструкции литой детали

 

- При разработке конструкции  литой детали необходимо предусмотреть  беспрепятственное извлечение модели из формы. Это обеспечивается назначением соответствующих уклонов, которые устраивают на стенках отливок, перпендикулярных плоскости разъема. Модель без уклонов при извлечении разрушает форму.

 

Величина уклона в зависимости  от высоты поверхности детали

 

- Отливка должна иметь  преимущественно равномерную толщину  стенок, избегать локального скопления металла, так называемых горячих мест или термических узлов. Термический узел — место локального скопления металла, которое дольше остается горячим, дольше затвердевает и где больше вероятность образования усадочных рыхлости и раковин. Так же толщина стенок оказывает влияние на массу готового изделия. Однако уменьшение толщины конструктивных элементов отливки допустимо только в определенных пределах, ограниченных условиями прочности, литейными свойствами сплавов и возможностями выбранного способа литья. Практикой установлены оптимальные значения толщины стенок, ребер и других конструктивных элементов отливок в зависимости от литейных свойств сплавов, средней массы отливки и характера производства. Минимальная толщина стенок составляет 4-6 мм для ГБЦ.

 

- Отливка не должна иметь острых углов и резких переходов от толстых стенок к тонким. Стенки, расположенные под углом друг к другу, а также стенки различной толщины должны сопрягаться плавными переходами. Это создает условия для более равномерного охлаждения отливки, уменьшает остаточные напряжения, предотвращает коробление и трещины.

Для литых деталей  оптимальный радиус закруглений, обеспечивающий получение наиболее качественного  металла, в основном зависит от толщины  стенок отливки (рис. 3.8). При этом следует соблюдать следующие требования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для отливок из серого чугуна рекомендуются следующие  радиусы закруглений: 1, 2, 3, 5, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40 мм, при этом радиусы выбирают в пределах 1/5 1/3 среднего арифметического от толщины сопрягаемых стенок.

- Ребра жесткости(рис 3.10) необходимо располагать рассредоточение, чтобы не создавать тепловых узлов в местах их пересечения. В местах сопряжения ребер жесткости с сечениями тела детали в ребрах жесткости предусматривают отверстия с целью исключить образование усадочных дефектов. Форма ребер жесткости должна обеспечивать их свободную деформацию при усадке металла во время охлаждения отливки, поэтому им придают криволинейную форму. Толщина наружных ребер жесткости не должна превышать 0,8 толщины сопрягаемой стенки. Внутренние ребра из-за более медленного охлаждения металла выполняют менее массивными: толщина их составляет 0,6-0,7 толщины сопрягаемой стенки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В стенках литых деталей для  снижения усадочных напряжений предусматривают конструктивные отверстия — окна овальной или круглой формы (рис. 3.12). Особенно они необходимы в литых деталях со стенками значительной протяженности. Конструкция и размеры окон определяются исходя из прочностных расчетов стенки детали.

Однако отверстия(рис 3,12), предусмотренные в чертеже литой детали, не во всех случаях возможно и целесообразно выполнять при литье. Технически возможно получение отверстий литьем, если их диаметры не превышают 20 мм при массовом, 30 мм при серийном, 50 мм при единичном производствах.

Для чугунного литья при единичном  и мелкосерийном производствах  литые отверстия выполняют, когда их диаметры не меньше: для мелкого — 15 мм; для среднего — 20 мм; для крупного — 30 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литую деталь необходимо конструировать с минимальным количеством бобышек, приливов и буртов, так как они образуют локальное скопление металла и, следовательно, являются причиной возникновения усадочных раковин и рыхлости, требуют применения отъемных частей формы, что в конечном счете удорожает стоимость отливки. Если расстояния между центрами бобышек равны или меньше расстояний, указанных в табл. 3.6, то отдельно стоящие бобышки конструктивно соединяют в одну (рис. 3.13).Количество бобышек для ГБЦ 4.