Реферат: Обработка деталей резанием

Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких граммов до 300 т, длиной от нескольких сантиметров до 20 м, со стенками толщиной 0,5—500 мм (блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т. д.).

Для изготовления отливок применяют множество способов литья:

в песчаные формы (рис. 1), в оболочковые формы, по выплавля­емым моделям, в кокиль, под давлением, центробежное литье и др. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок, экономической целесообраз­ностью и другими факторами.

Рис. 1. Схема технологического процесса получения отливок в песчаных формах

2. ЭЛЕМЕНТЫ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ

Литейная форма — это система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. На рис. 2, а показана литейная форма для тройника (рис.2, б). Форма обычно состоит из нижней 2 и верхней 6 полуформ, которые изготовляют по литейным моделям 7 (рис. 2,г) в литейных опоках 3, 5. Литейная опока — приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении формы. Верхнюю и нижнюю полуформы взаимно ориентируют с помощью цилиндри­ческих металлических штырей 4, вставляемых в отверстия приливов у опок. Для образования полостей, отверстий или иных сложных Контуров в формы устанавливают литейные стержни 1, которые фиксируют с помощью выступов (стержневых знаков), входящих. В соответствующие впадины в форме. Литейные стержни изготовляют по стержневым ящикам (рис. 2, д). Для подвода расплавленного металла в полость литейной формы, ее заполнения и питания отливки при затвердевании используют литниковую систему 8—11. После заливки расплавленного металла, его затвердевания и охлаждения форму разрушают, извлекая отливку (рис. 2, е).

3. ЛИТЕЙНЫЕ СПЛАВЫ

Для производства отливок используются сплавы черных металлов: серые, высокопрочные, ковкие и другие виды чугунов;

углеродистые и легированные стали; сплавы цветных металлов;

медные (бронзы и латуни), цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы; сплавы тугоплавких металлов: титановые, молибденовые, вольфрамовые и др.

Рис. 2. Литейная форма и ее элементы:

а — литейная форма; б — тройник; в — литейный стержень; г — литейная модель; д — стержневой ящик; е — отливка с литниковой системой

Литейные сплавы должны обладать высокими литейными свой­ствами (высокой жидкотекучестью, малыми усадкой и склонностью к образованию трещин и др.); требуемыми физическими и эксплуата­ционными свойствами. Выбор сплава для тех или иных литых деталей является сложной задачей, поскольку все требования в реальном производстве учесть не представляется возможным.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Основные операции изготовления форм (формовки); уплот­нение формовочной смеси для получения точного отпечатка модели в форме и придание форме достаточной прочности; устройство венти­ляционных каналов для вывода газов из полости формы, образую­щихся при заливке; извлечение модели из формы; отделка и сборка форм. По степени механизации различают формовку: ручную и ма­шинную.

Ручную формовку применяют для получения одной или несколь­ких отливок в условиях опытного производства, при изготовлении крупных отливок (массой до 200т). На практике используют различ­ные приемы ручной формовки.

Формовка в парных опоках по разъемной мо­дели наиболее распространена. Литейную форму (рис. 3, е), состоящую из двух полуформ, изготовляют по разъемной модели (рис. 3, а) в такой последовательности: на модельную плиту 3 устанавливают нижнюю половину модели 1, модели питателей 4 н опоку 5 (рис. 3, б), в которую засыпают формовочную смесь и уплотняют. Опоку поворачивают на 180° (рис. 3, в), устанавливают верхнюю половину модели 2, модели шлакоуловителя 9, стояка 8 и выпоров 7. По центрирующим штырям устанавливают верхнюю опоку 6, засы­пают формовочную смесь и уплотняют. После извлечения модели стояка и выпоров форму раскрывают. Из полуформ извлекают мо­дели (рис. 3, г) и модели питателей и шлакоуловителей, в нижнюю полуформу устанавливают стержень 10 (рис. 3, д) и накрывают нижнюю полуформу верхней. На рис. 3. е показана литейная форма для корпуса вентиля. После заливки расплавленного металла и его затвердевания литейную форму разрушают и извлекают от­ливку (рис. 3, ж).

Рис. 3. Последовательность операций изготовления литейной формы для корпуса вентиля

Рис. 4. Шаблонная формовка:

а — отливка; б — шаблоны и приспособления; в — изготовление болвана . в соответствии с наружным контуром отливки; г — изготовление верхней полуформы; д — изготовление болвана, соответствующего внутреннему контуру отливки; е — форма в сборе

Формовку шаблонами применяют в единичном производ­стве для получения отливок, имеющих конфигурацию тел вращения. Для примера рассмотрим технологический процесс изготовления форм для шлаковой чаши (рис. 4, а ). Формовку осуществляют с помощью двух шаблонов 1 , 4 (рис. 4, б) в последовательности;

в яме устанавливают подпятник 7 со шпинделем 2 в вертикальном положении, засыпают формовочную смесь и уплотняют ее вокруг шпинделя; к серьге 8 прикрепляют шаблон 1, режущая кромка ко­торого имеет очертания наружной поверхности отливки, и устанав­ливают его на шпиндель (рис. 4, б ) до упора 5; вращением шаблона в ту и другую сторону срезают формовочную смесь в соответствии с профилем шаблона, удаляя излишки формовочной смеси; по полу­ченному болвану изготовляют верхнюю полуформу 6 (рис. 4,г) Для этого серьгу с шаблоном снимают со шпинделя, плоскость разъ­ема формы покрывают разделительным слоем сухого кварцевого пе­ска или бумагой, устанавливают модели литниковой системы, опоку, засыпают формовочную смесь и уплотняют ее, удаляют шпиндель и снимают верхнюю полуформу; в подпятник 7 вновь устанавливают шпиндель, на который с помощью серьги устанавливают шаблон 4 (рис. 4, д), имеющий очертания внутренней поверхности отливки. С помощью этого шаблона с болвана удаляется слой формовочной смеси на толщину стенки отливки (рис. 4, д); после этого снимают шаблон и удаляют шпиндель, отделывают полученный болван и уста­навливают верхнюю полуформу (рис. 4, е), затем в литейную форму заливают расплавленный металл.

Рис. 5. Сборка формы станины в механизированном кессоне

Формовку в кессонах применяют при изготовлении крупных отливок массой до 200 т. На рис. 5 показана форма станины, со­бранная в механизированном кессоне, который смонтирован на бе­тонном основании 7. Дно его выложено чугунными плитами 4. Две неподвижные стенки 1 и 8 также облицованы металлическими пли­тами. Противоположные чугунные стенки 3 и 6 передвигаются с по­мощью червячного редуктора 2, приводимого в действие электродви­гателем, что позволяет изменять внутренние размеры кессона. Форму собирают из стержней-блоков 5, изготовленных из жидких самотвер­деющих смесей. Литниковую систему изготовляют из керамических огнеупорных трубок. Верхнюю полуформу 10 устанавливают по центрирующим штырям 9 и прикрепляют к кессону болтами.

Формовку в стержнях применяют в массовом и крупносерий­ном производствах при изготовлении отливок сложной конфигурации.

Рис. 6. Формовка в стержнях цилиндра двигателя с воздушным охлаждением

На рис. 6 приведен пример фор­мовки в стержнях цилиндра двига­теля с воздушным охлаждением. Форма для отливки цилиндра дви­гателя с воздушным охлаждением собрана из шести стержней. Сборку формы производят в горизонталь­ном положении. В стержень 1 вкла­дывают стержень 2, затем стержни 3, 4, 5 я 6. Собранную форму скре­пляют.

Формовку с использова­нием жидкостекольных смесей применяют при изго­товлении отливок массой до 40 т в серийном и единичном производ­ствах. При формовке на модель

слоем 50—70 мм наносят слой жидкостекольной формовочной смеси, остальной объем опоки заполняют наполнительной формовочной смесью и уплотняют. После изготовления полуформы модели извле­кают. Полуформы накрывают зонтом, под который под давлением 0,2—0,3 МПа подводится углекислый газ, обеспечивающий быстрое равномерное отверждение формы (рис. 7).

Машинную формовку применяют для производства отливок в массовом и серийном производствах. При формовке на машинах формы изготовляют в парных опоках с использованием односторон­них металлических модельных плит. Машинная фор­мовка механизирует установку опок на машину, засыпку формовоч­ной смеси в опоку, уплотнение смеси, удаление моделей из формы, транспортирование и сборку форм. Машинная формовка обеспечи­вает высокую геометрическую точность полости формы по сравнению с ручной формовкой, повышает производительность труда, исклю­чает трудоемкие ручные операции, сокращает цикл изготовления отливок. При машинной формовке формовочную смесь уплотняют прессованием, встряхиванием, пескометом, вакуумной формовкой и др.

Рис. 7. Схема продувки формы углекислым газом:

1 — баллон с углекислым газом; 2 — редуктор; 3 — резиновый шланг; 4 — зонт 5 — слой жидкостекольной смеси; 6 — опока

Рис. 8. Схемы способов уплотнения литейных форм при машинной формовке}

а — прессованием; б — многоплунжерной колодкой; в — встряхиванием; г — пескометом;

9 — пленочио-вакуумной формовкой

Уплотнение формовочной смеси прессованием (рис. 8, а) осуществляют при подаче сжатого воздуха при давле­нии 0,5—0,8 МПа в нижнюю часть цилиндра /, в результате чего прессовый поршень 2, стол 3 с прикрепленной к нему модельной плитой 4 поднимаются. При этом колодка 7,. закрепленная на тра­версе 8, входит внутрь наполнительной рамки 6 и уплотняет формо­вочную смесь в опоке 5. Плотность формовочной смеси уменьшается по мере удаления от прессовой колодки из-за трения формовочной смеси о стенки опоки. Неравномерность плотности формовочной смеси тем больше, чем выше опока и модели. Прессование исполь­зуют для уплотнения формовочной смеси в опоках высотой 200— 250 мм

Для достижения равномерной плотности формовочной смеси в опоках используют многоплунжерные прессовые колодки (рис. 8, б). При прессовании стол 4 машины движется в сторону многоплунжер­

ной прессовой колодки 1. Вследствие различной степени сопротив­ления формовочной смеси в форме плунжеры 3 под действием давления масла на поршень 2 прессуют находящиеся под ним участки формы

независимо от соседних.

Уплотнение формовочной смеси встряхиванием (рис. 8, в) осуществляют при подаче сжатого воздуха при давле­нии 0,5—0,8 МПа в нижнюю часть цилиндра 1, в результате чего встряхивающий поршень 2 поднимается на высоту 25—80 мм. При этом впускное отверстие 10 перекроется боковой поверхностью поршня, а нижняя его кромка откроет выхлопные окна 7, в резуль­тате чего воздух выйдет в атмосферу. Давление под поршнем сни­зится, и стол 3 с укрепленной на нем модельной плитой 4 упадет на торец цилиндра 8. Скорость стола, а следовательно, и скорость мо­дельной плиты падает до нуля, в то время как формовочная смесь в опоке 5 и наполнительной рамке 6, продолжая двигаться вниз по инерции, уплотняется. В момент, когда канал 9 встряхивающего поршня окажется против отверстия 10 встряхивающего цилиндра, сжатый воздух снова войдет в полость встряхивающего цилиндра. Это повлечет за собой новый подъем встряхивающего стола и новый

удар его о торец и т. д.

Встряхивающий стол обычно совершает 120—200 ударов в ми­нуту. В результате повторных ударов происходит уплотнение фор­мовочной смеси в опоке. При этом слои формовочной смеси, лежащие у модельной плиты, будут иметь большую плотность, чем слои, ле­жащие в верхней части формы. Встряхиванием уплотняют формы высотой до 800 мм. Для уплотнения верхних слоев формы встряхи­вание совмещают с прессованием. Это обеспечивает высокую и равно­мерную плотность форм.