Реферат: Обработка деталей резанием

Реферат: Обработка деталей резанием

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Материаловедение и ТКМ»

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «ТКМ»

На тему:

Обработка деталей резанием

Выполнил:

студенты группы ________

Relax

MEGA-LO-SONIC

Проверил:

Тюмень 2001

Содержание

Стр.

ОЧЕРЕДНОСТЬ ОБРАБОТКИ ЗАДАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

№1 обрабатываем на токарно-винторезном станке.

№2 на токарно-винторезном станке обрабатываем поверхность,  затем прорезаем резьбу резцом или  

       плашкой.

№3 Обрабатываем  на фрезерном станке шпоночной или концевой фрезой.

Эскиз детали

Эскиз заготовки

I. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. СУЩНОСТЬ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Литейное производство — отрасль машиностроения, за­нимающаяся изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость ко­торой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет кон­фигурацию той полости, в которую он был залит. Конечную продук­цию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавленного металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок.

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 200 т). 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.

Уплотнение   формовочной   смеси   пескометом (рис. 8, г), осуществляют рабочим органом пескомета — метатель­ной головкой, выбрасывающей пакеты смеси на рабочую поверхность модельной плиты. В стальном кожухе 4 метательной головки вра­щается закрепленный на валу 6 электродвигателя ротор 5 с ковшом 2. Формовочная смесь подается в головку 1 непрерывно ленточным кон­вейером 3 через окно в задней стенке кожуха. При вращении ковша (1000—1200 об/мин) формовочная смесь собирается в пакеты 8 и цен­тробежной силой выбрасывается через выходное отверстие 7 в опоку 9. Попадая на модель 10 и модельную плиту П, смесь уплотняется за счет кинетической энергии равномерно по высоте опоки. Метательную головку равномерно перемещают над опокой. Пескометы применяют

для уплотнения крупных форм.

Пленочно-вакуумную формовку (рис. 8, д) осуществляют в следующей последовательности: модельную плиту / с моделью 2 накрывают разогретой полимерной пленкой толщиной не более 0,1 мм. Вакуумным насосом в воздушной коробке 7 создают вакуум 2,6—5,2 МПа. Пленка 6 плотно прижимается к модели и мо­дельной плите. На модельную плиту устанавливают опоку 3, которую заполняют сухим кварцевым песком 5, уплотняют его с помощью вибрации и выравнивают открытую верхнюю поверхность опоки. На верхнюю поверхность накладывают разогретую полимерную пленку 4, которая за счет разрежения в 4—6 МПа плотно прилегает к опоке, что способствует уплотнению песка и устойчивости формы. После этого полуформу снимают с модели.

Изготовляют как верхнюю, так и нижнюю полуформу, затем форму собирают. Вакуумирование продолжается не только при изго­товлении полуформ, но и при их сборке, заливке и затвердевании за­литого металла. При заливке металла в форму пленка сгорает. Про­дукты сгорания выполняют роль противопригарного покрытия. Этим  способом изготовляют формы для отливок массой  0,1—10 т на авто­матических формовочных линиях.    

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ

Процесс изготовления стержней включает следующие операции: формовку сырого стержня, сушку, отделку и окраску су­хого стержня. Если стержень состоит из двух или нескольких ча­стей, то после сушки их склеивают.

При изготовлении стержней вручную в разъемном стержневом ящике (рис. 9, а) раздельно набивают половины стержневого ящика (поз. 1). Поверхности разъема смазывают клеем и обе поло­вины ящиков соединяют друг с другом и металлической иглой делают вентиляционный канал (поз. 2). Затем стержень удаляют из стержне­вого ящика, устанавливают на сушильную плиту (поз, 3) и отправ­ляют в сушильную печь. На поз. 4 показан стержень, подготовлен­ный к сборке.

При изготовлении стержней на пескодувных машинах (рис. 9, б) стержневая смесь из бункера 12 периодически поступает .в пескодувный резервуар 1. Сжатый воздух из ресивера 9 через быст­родействующий клапан 10 заполняет резервуар 1 и через отвер­стия 2, 11 поступает в гильзу 3, в которой резко повышается давле­ние и стержневая смесь выталкивается через сопло 5 в полость стерж­невого ящика 6. Для выпуска воздуха в надувной плите 4 и стержне­вом ящике 6 предусмотрены венты 7, 8. Эти машины обеспечивают высокое качество стержней и обладают высокой производитель­ностью.

Изготовление стержней в нагреваемой оснастке (рис. 9, в) состоит в следующем. На позиции 1 нагретые до темпе­ратуры 200—300 °С половинки стержневого ящика 2 и опустоши­тель 3. собирают. Из пескодувного резервуара 1 стержневая смесь с синтетической смолой вдувается в стержневой ящик. Связующее при нагреве отверждается, обеспечивая прочность стержню 4. После не­продолжительной выдержки (15—120с) опустошитель 3 извлекают и пневматическим цилиндром 5 отводят одну из половин ящика (поз. 2). После этого вторая половина ящика поворачивается на 90°, и вытал­кивателями 6 стержень 4 удаляется из стержневого ящика (поз. 3). Стержни, полученные этим способом, имеют высокую прочность, точность размеров, газопроницаемость. Этим способом стержни изго­товляют на высокопроизводительных автоматических машинах.

Рис. 9. Схемы процессов изготовления стержней:

а — ручное; б — на пескодувных машинах; в —s по нагреваемой оснастке; г — продувкой угле кислым газом

Изготовление стержней из жидкостекольных смесей состоит в химическом отверждении жидкого стекла путем продувки стержня углекислым газом. Изготовленный стержень 2 выкладывают на плиту 5 и накрывают колпа­ком 1 (рис. 9, г). С помощью резиновых уплотнителей 6, штырей 3 и клиньев 4 плита и колпак плотно соединяются. Стержень продувается углекислым газом под давлением 0,1—0,3 МПа в течение 1—10 мин. После продувки стержни отделывают и окрашивают самовысыхающими красками. Этим способом изготовляют средние и крупные по массе стержни.

6. СБОРКА И ЗАЛИВКА ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ.

 ОХЛАЖДЕНИЕ, ВЫБИВКА И ОЧИСТКА ОТЛИВОК

Сборка литейных форм начинается с установки нижней полуформы 1 на заливочную площадку или тележку конвейера (рис. 10, а). Затем в последовательности, указанной в технологи­ческой карте или на сборочном чертеже, устанавливают стержень / (рис. 10, б) и стержень //, после этого нижнюю полуформу по цен­трирующим штырям 3 накрывают верхней полуформой 2 (рис. 10, в). Устойчивое положение стержней обеспечивается стержневыми зна­ками. Верхнюю полуформу с нижней скрепляют болтами, скобами или накладывают груз.

Заливка литейных форм — процесс заполнения полости литей­ной формы расплавленным металлом из чайниковых (рис. 11, а), барабанных (рис. 11, б) и других ковшей. Ковш с расплавленным металлом от плавильных печей к месту разливки перевозят мостовым краном или по монорельсовому пути.

Важное значение при заливке форм имеет выбор температуры заливки расплавленного металла. При повышенной температуре за­ливки возрастает жидкотекучесть металла, улучшается питание от­ливок, но горячий металл более газонасыщен, сильнее окисляется, вызывает пригар на поверхности отливки. В то время как низкая температура заливки увеличивает опасность незаполнения полости формы, захвата воздуха, ухудшается питание отливки. Температуру заливки сплавов целесообразно назначать на 100—150°С выше тем­пературы ликвидуса.

Автоматизация заливки литейных форм обеспечивает высокую точность дозировки металла, облегчает труд заливщика, повышает производительность труда.

На рис. 12  приведена схема автоматической заливочной уста­новки для заливки серого чугуна в формы, в которой раздаточное устройство 1, имеет кольцевой индуктор 6 для подогрева и переме­шивания расплавленного металла и герметичную крышку 2. Через канал 7 в раздаточное устройство периодически заливают чугун из ковша 8. Для выдачи дозы над зеркалом расплава создают давление, благодаря которому уровень металла в каналах 7 и 3 поднимается, и он через отверстие 4 в раздаточном носке поступает в форму 5. Рас­ходом управляют, изменяя давление газа на зеркало расплавленного металла.

Рис. 10. Последовательность операций сборки литейной формы

Рис. 11. Чайниковый (а) и барабан­ный (б) разливочные ковши

Рис. 12. Установка для автоматизации заливки .литейных форм

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продол­жается до температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме несколько минут, а толстостенные (массой 50—60 т) — в течение нескольких суток и даже недель. Для сокра­щения продолжительности охлаждения отливок, особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и др. При этом каче­ство отливок не ухудшается.

Страницы: 1, 2