Разработка сквозной технологии производства головки цилиндра

Высота бобышек, платиков, пальцев и других приливов не должна превышать толщины стенки, на которой они находятся. Сопряжения бобышек и приливов со стенкой детали должны быть плавными, без резких углов и переходов. Наружные диаметры бобышек при наличии отверстия рекомендуется назначать с учетом толщины стенки отливки, на которой расположена бобышка (табл. 3.7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.7 Зависимость наружного диаметра бобышки от диаметра отверстия

 

 

При всех способах литья, кроме литья по выплавляемым и  газифицируемым моделям, применяются формы с одной или несколькими плоскостями разъема, поэтому для беспрепятственного удаления литых деталей из формы конструктор должен предусмотреть так называемые конструктивные уклоны, назначаемые на стенки, перпендикулярные к плоскости разъема (табл. 3.8).

 

 

 

 

 

Таблица 3.8 Параметры уклонов в зависимости от высоты элемента поверхности детали

 

 

-  Конструкция отливки должна быть такой, чтобы количество стержней(рис 5) в форме было минимальным. Это упрощает изготовление и сборку формы. Для изготовления блока цилиндра необходимо 2 стержня.

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Технологическое  расположение стержней

 

- Обеспечение минимальной шероховатости поверхностей отливки, для снижения объема работ по механической обработке детали. Минимальная шероховатости поверхности при литье по выплавляемым моделям составляет Rz =80...40 мкм. 

 

- Отливка должна обладать максимальной степенью точности, для снижения объема работ по механической обработке детали. При литье по выплавляемым моделям точность отливки грубее 14..16 квалитета.

 

- Отливка должна иметь  минимальный литейный припуск,  для снижения расхода металла. При литье в песчаные формы минимальный литейный припуск на сторону составляет 0,5-0,7, 0,7-1,0 и 1,2-2,0 мм., при 9 раду припуска отливки. 

 

- При конструировании отливок должен быть применен принцип направленного затвердевания отливки. Направленное затвердевание способствует получению качественных плотных отливок без усадочных дефектов. Для выполнения принципа направленного затвердевания толщина стенки отливки должна плавно увеличиваться снизу вверх. При сочетании толстых и тонких стенок необходимо обеспечить плавные переходы, причем соотношение толщин стенок на этих участках не должно превышать 1:2,5.

 

- Необходимо обеспечить правильное сопряжение краев стенок отливки

 

2. Требования технологичности для слесарно-механической обработки.

- Применение метода автоматического получения размеров на предварительно настроеном станке. Установку заготовки производят без выверки в специальном приспособлении на заранее выбранные базовые поверхности. Это позволяет снизить погрешности, вызванные неточной установкой обрабатываемой заготовки на станке; погрешности обработки, возникающие в результате упругих деформаций технологической системы СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь) под действием силы резания; погрешности, возникающие в результате деформации, заготовки и других элементов оснастки при креплении заготовки. Для этого необходимо использовать для обработки детали  автоматический станок.

 

- Своевременная  заточка или замена режущего инструмента для снижения погрешности обработки, вызываемые размерным износом инструмента, и как следствие снижение брака продукции. При отделении пластинки из твердого сплава от державки, производится замена фрезы. Предельно допустимый радиус затупления зубьев фрез составляет  ρ = 30…40 мкм.

 

- Использование станков повышенной  точности, для снижения погрешностей  обработки, вызываемые наладкой  станка (погрешности установки на  глубину фрезерования, погрешности  пробных промеров и т. д.); погрешности, обусловливаемые неточностью станка (биение шпинделя, погрешности перемещения стола и т. д.).

 

-Привлечение высококвалифицированных наладчиков, от которых будет зависеть точность обработки при автоматическом получении размера на предварительно настроенном станке. Привлечение механиков 5 разряда.

 

-Использование встречного фрезерования, при котором фрезерование осуществляется  при противоположных направлениях  движения фрезы и обрабатываемой  заготовки в месте их контакта.  При встречном фрезеровании процесс резания происходит спокойнее, так как толщина среза нарастает плавно, следовательно, нагрузка на станок возрастает постепенно.

 

- Сокращение машинного времени,  за счет поставки деталей, состоящих  из поверхностей простых форм (плоскости, цилиндрические, конические); обладающих достаточной прочностью для избегания деформаций и снижения режимов фрезерования; базовые поверхности которых должны иметь достаточную протяженность и давать возможность производить быструю установку заготовки;

-Выбор рационального метода обработки, для сокращения машинного времени. Осуществляется за счет: увеличения количества одновременно обрабатываемых заготовок; увеличения одновременно работающих фрез.

-Использование калибров и шаблонов или универсальных инструментов, установленными заранее на заданный размер. Контроль размеров с помощью шаблонов и калибров занимает в 1,5—2 раза меньше времени, чем измерение с помощью универсальных измерительных инструментов (штангенциркулем, микрометром и др.). Применения быстрозажимных патронов для крепления фрез без шомпола, механизации закрепления фрез с коническими хвостовиками. Все это уменьшает время вспомогательных операций. Снижение времени на вспомогательные операции повышает производительность труда.

- Применение ускоренных холостых  ходов стола - 1600—1700 об/мин, введения преселективного включения и выключения скоростей и подач; применения мнемонического одно-рукояточного управления для сокращения времени управления станком.

- Использование торцевых твердосплавных фрез, которые обеспечивают более жесткое крепление на оправке или шпинделе, являются более производительными, чем фрезерование цилиндрическими фрезами, позволяют проводить обработку без использования смазочно-охлаждающей жидкости. Снижают машинное время обработки за счет увеличения скорости резания.

 

- Применение хонингования вместо суперфиниширования, производительность при этом по сравнению с суперфинишированием в 2—4 раза выше вследствие большего количества брусков и больших давлений. Цилиндры хонингуются до шероховатости 0,32 мкм.  Число оборотов при хонинговании 250- 350 об/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Требования технологичности для доменного процесса

 

- Использование кокса с высокой  механической прочностью в горячем  состоянии, вследствие нахождения кокса в нижней части шихты, который воспринимает большие нагрузки от столба шихты.

 

- Отсутствие содержания мелких  и больших фракций в коксе.  Большие куски поражены трещинами и легко разрушаются в печи с образованием мелких фракций. Мелкие фракции в свою очередь ухудшают газопроницаемость шихты. Снижение мелких кусков обеспечивает более равномерный ход газов в шахте печи. Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25—40 мм и не более 80 мм. Уменьшение содержания мелочи в агломерате на 10 % приводит к увеличению производительности доменной печи на 10 %

 

- Использование кокса с высокой пористостью, чем выше пористость, тем интенсивнее происходит горение кокса. Пористость колеблется в пределах 35 - 50 % от объема всего куска.

 

- Низкое содержание золы и летучих веществ в коксе, снижающих содержание углерода, что в свою очередь приводит к снижению теплоты сгорания. Кроме того, снижается количество шлака, расход тепла на его расплавление и механическая прочность кокса. Нормальным содержанием летучих веществ в коксе составляет 0,8 - 1,2 %. Зольность доменного кокса должна быть не выше 9—10,5%

 

- Низкое содержание серы  и фосфора, снижающих качество чугуна. Содержание серы не должно превышать 2%, а фосфора 0,02%

 

- Обеспечение минимального колебания  влажности в коксе, для обеспечения  заданного теплового режима печи, при загрузке кокса по массе. Содержание влаги в коксе при сухом тушении не превышает 1%.

 

- Использование железной руды  с высоким содержанием железа (50-60%), для повышения производительности  и экономичности работы печи.

 

- Использование флюсов, для понижения температуры плавления пустой породы, ошлакования золы кокса и получения жидкоподвижного шлака с высокой серопоглатительной способностью. В качестве флюсов используют доломит, известняк и известь в соотношении 1,0:(3,5-3,6):(0,5-0,6).

 

- Обогащение железных руд до 50-60% и осуществление окуксования до 20-40 мм. При этом происходит улучшение технико-экономических показателей работы доменной печи и возможности использовать для получения чугуна сравнительно бедные железные руды. С повышением содержания железа и улучшения газопроницаемости, тем выше производительность печи, ниже расход кокса и флюсов, и лучше качество чугуна. Повышение содержания железа в сырье на 1 % сопровождается повышением производительности печи на 2,5 % и снижением расхода кокса на 1,5–2,0 %

 

- Применение  высоконагретого дутья для снижения расхода кокса. При повышении температуры дутья от 1000 до 1200 °С, расход кокса снижается на 4,5 %.

 

- Использование  природного газа совместно с  нагретым дутьем для снижения  расходы кокса, и увеличение содержания восстановителей в доменном газе. Вдувание природного газа позволяет снизить расход кокса на 10 - 15%, увеличить производительность печей на 2 - 3% за счет повышения восстановительной способности газов.

 

- Автоматизация распределение дутья и природного газа, при этом производительность печей увеличивается на 2—4 % и расход кокса снижается на 1— 3 %.

 

- Повышение давления газа на колошнике до 0,18 МН*м, для  улучшения условий восстановления железа, снижения расхода кокса и уменьшения выноса колошниковой пыли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Вывод

 

В данной разделе были сформулированы основные требования технологичности к трем процессам производства головки блока цилиндров КМЗ из серого специального чугуна, а именно требования к детали, получаемой литьем в песчаные формы, требования к процессу слесарно-механической обработки детали, полученной литьем, и требования к доменному процессу литья чушек из серого чугуна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Новейшие технологии  на производстве при литье.

 

5.1 Введение

 

В данной разделе рассматривается  и анализируется новые технологии в литье.

В прошлом при производстве ГБЦ мы использовали литье по выплавляемым моделям, но прогресс не стоит на месте. И нашей целью будет являться модернизация процесса литья. Но мы заменяем старый способ литья на литье под низким давлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Разработки CSIRO

 

• Две новые технологии: динамическая вентильная система и "ATM система литников", позволяют создавать высококачественные отливки с мелкозернистой структурой и низкой пористостью, благодаря улучшенной системе подачи метала в литейную форму. Эти технологии разработаны для использования с алюминиевыми и магниевыми сплавами.
• "Это было достигнуто благодаря усовершенствованию поведения потока расплавленного металла, процесса заполнения формы и более позднему затвердеванию",

 

«Эти исследователи обнаружили что изменяя способ доставки расплавленного металла в литейную форму мы можем использовать присущее этому процессу высокое давление, что улучшит микроструктуру и уменьшит пористость»

Исследователям удалось достичь  лучшего качества отливок, благодаря  модификации конструкции литниково-вентиляционной системы (специальные отверстия, через  которые заливают металл).

"Внедрение нашей улучшенной системы доставки экономически выгодно, не требует замены станков и значительно снижает массу текущего металла, снижая издержки производства. Это новое поколение технологии плавки: "зеленое", энергосберегающее и чрезвычайно эффективное".