Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Сентября 2014 в 18:47, курсовая работа
Цель исследования: изучить технологию производства блока цилиндра.
Объект исследования: процесс технологии производства блока цилиндра.
Предмет исследования: технология производства блока цилиндра.
Задачи исследования:
1. Изучить научную литературу по теме.
2. Описать деталь.
3. Проанализировать условия работы блока цилиндра.
3. Использование кокса с высокой пористостью, чем выше пористость, тем интенсивнее происходит горение кокса. Пористость колеблется в пределах 35 - 50 % от объема всего куска.
4. Низкое содержание серы и фосфора, снижающих качество чугуна. Содержание серы не должно превышать 2%, а фосфора 0,02%.
5.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%.
6. Использование железной руды с высоким содержанием железа (50-60%), для повышения производительности и экономичности работы печи.
7. 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).
8. Применение высоконагретого дутья для снижения расхода кокса. При повышении температуры дутья от 1000 до 1200 °С, расход кокса снижается на 4,5 %.
9. Автоматизация распределение дутья и природного газа, при этом производительность печей увеличивается на 2—4 % и расход кокса снижается на 1— 3 %.
10. Повышение давления
газа на колошнике до 0,18 МН*м, для
улучшения условий
Вывод: в данном 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 по выплавляемым моделям, требования к процессу слесарно-механической обработки детали, полученной литьем, и требования к доменному процессу литья чушек из серого чугуна.
Так же в данном разделе был рассчитан коэффициент закрепления операций, которые соответствуют массовому производству, следовательно, производства блока цилиндров относится к массовому производству.
В прошлой работе при изготавлении блока цилиндров двигателя Камаз-740 была использована технология литья по выплавляемым моделям, но в процессе модернизации литья был заменен старый способ, на способ литья по газифицируемым моделям из пенопласта.
Литье по газифицируемым моделям — одна из последних современных и перспективных технологий, позволяющих значительно снизить себестоимость готовой продукции предприятий машиностроительного профиля.
Для повышения рентабельности любого производства главным резервом является поиск надежной, простой и высокопроизводительной замены для устаревшей технологии, используемой на предприятии.
Сравнительно недавно появившаяся в России технология литья по газифицируемым моделям, или сокращенно ЛГМ, в наибольшей степени отвечает этим критериям, если говорить о литейном производстве.
В технологии литья по пенопластовым моделям создание модели отливки означает уже наполовину получить саму отливку. Материал, из которого сделана модель отливки, — пенополистирол. Такой же материал применяется для изготовления упаковок, разовой посуды, а также в качестве теплоизоляции при утеплении наружных стен зданий.
Пенополитирол относится к твердым пенам, которые в физической химии определяются как дисперсия газа в твердом веществе, или, точнее, ячеисто-пленочная дисперсная система. В случае технологии ЛГМ матрицей служит полистирол, а диспергируется («дробится» и «рассеивается») газ.
Пенопластовую матрицу изготавливают для серии отливок модели «задуванием» гранул полистирола в легкие алюминиевые пресс-формы, не имеющие особых сложностей в изготовлении, часто многоместные, с последующим вспениванием гранул при нагреве пресс-форм.
Для разовых и крупных отливок (иногда весом до нескольких тонн) применяют вырезание моделей из плит пенополистирола нагретой нихромовой проволокой или фрезой, по шаблонам.
Модель и полученная по ней отливка имеют высокую точность. Для фрезеровки используют специальное оборудование, речь о котором пойдет ниже. В процессе литья расплавленный металл, вследствие высокой температуры, испаряет материал модели и замещает ее.
Именно в этом и состоит основной принцип технологии литья по газифицируемым моделям, который определяет ее название по принятой терминологии в литейном производстве и делает ее уникальной. Традиционно применяемый способ получения отливок имеет предварительную операцию по удалению модели перед заливкой. Это приводит, во-первых, к снижению производительности процесса, а во-вторых, к снижению качества получаемых деталей.
В ЛГМ модель остается в форме, в этом и кроется «секрет» точности получаемых отливок, поскольку литье происходит в неподвижном окружающем песке. Для целей безопасности и улучшения условий труда из контейнера с формой газы откачивают насосом — разрежение поддерживают примерно пол-атмосферы.
Для уникальных отливок (крупногабаритных штампов для кузовов автомобильного производства и т. п.) используют трубчатые газовыводные каналы с поджиганием выходящего из них газа от термодеструкции моделей, чем практически полностью переводят этот газ путем горения в двуокись углерода и пары воды.
Модели отливок производятся на специальных участках с автоклавным оборудованием. Применяются различные варианты вспенивания, специальные позволяют сократить время спекания моделей до 1,52 мин. при толщине стенки получаемой по моделям в последующем отливки 5..10 мм и выше.
Для серийного производства поставляются полуавтоматы, цикл производства моделей на которых составляет около 23 мин. и которые пригодны также для производства фасонной упаковки, легкой тары, декоративных, шумо- и теплоизолирующих панелей с торцевым замком.
Цех для литья изделий по технологии ЛГМ обычно имеет следующие участки: модельный, формовочный, плавильный, очистной.
Они имеют примерно одинаковые площади и оснащаются относительно простым оборудованием. Вся формовка состоит из засыпки сухого песка с вибрацией контейнера до одной минуты.
При этом нет необходимости в применении массивных высокоточных машин прессования, встряхивания, устройств сборки форм, свойственных традиционным видам формовки. Акцент внимания перенесен на производство моделей с плотностью материала 2 527 кг/куб. м, поскольку качество выполнения модели в основном определяет качество отливки.
После заливки металла и удаления готовой отливки из разрушаемой формы производят оборотное охлаждение песка. Для этого используют пневмопоток. Повторное использование находит примерно 97% песка, потери этого оборота составляют просыпи и отсев мелкой фракции, который выполняют во избежание его запыления. Кроме того, применяют осаждение в циклонах пыли при прохождении отсасываемых газов из формы и дожигание отходящих газов. Для черных и цветных сплавов используется одинаковое оборудование, которое благодаря своей простоте может быть изготовлено в обычных механических мастер ских.
Технология литья по газифицируемой модели возникла во второй половине прошлого века наряду с такими процессами, как вакуумная формовка, непрерывное литье, литье под низким давлением, импульсная формовка и другими современными литейными технологиями. Они широко востребованы на машиностроительных производствах.
В частности, ЛГМ используется в США и Китае, широко применяется на заводах General Motors, Ford Motors, Fiat в составе полуавтоматических и автоматических линий. Сейчас в мире, по оценке экспертов, по пенополистироловым моделям производят ~1,4% от всего количества литья — свыше 1 млн т/год, по прогнозам в ближайшем будущем эта технология займет до 20% мирового литья. В России, тем не менее, ЛГМ все еще остается новым и «многообещающим» способом литья. Например, в 2005 году этим способом произведено 0,1% литья.
Тем временем, применение технологии ЛГМ подтвердило свою высокую эффективность во всем мире. Существенное снижение затрат на единицу продукции происходит за счет следующих факторов.
Прежде всего, это снижение себестоимости за счет используемых материалов. Это экономит не менее 100 долларов с одной тонны литья, а размещение отливок по всему объему контейнера дает экономию по шихте металла и электроэнергии.
Трудоемкость финишных операций сокращается на 1 020% при единичном и на 60% при серийном производстве.
Очень выгодно применение этой технологии при литье партий сложных отливок из износостойких сталей, например, шнеки для машин производства кирпича, зубила, молотки и детали дробилок, вследствие существенного снижения затрат на их механообработку. Также льют без ограничений колеса, звездочки, корпуса, сантехнику, головки и блоки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей, художественные, парковые и другие отливки.
Новый способ позволил сделать двигатель легче, изготовленного по традиционной технологии, на 5 кг. Простота и доступность оборудования позволяет легко разместить участки по газифицируемым моделям при кузнях, участках термообработки, ремонтных и других цехах.
Главные достоинства этого
Суть данного способа литья заключается в следующем. Модель детали, предварительно изготовленную из пенопласта, засыпают песком. Жидкий металл заливается в форму, превращая пенополистирол в газ.
При этом металл замещает собой пенопластовую модель и принимает форму модели. Технология литья по газифицируемым моделям не требует изготовления прессформ, и это позволяет изготавливать единичные отливки при невысокой стоимости.
Эта технология позволяет использовать для литья различные металлы: бронза, чугун, сталь, латунь, алюминий. Поскольку модели из пенополистирола не ограничены ни по размеру, ни по форме, технологию литья по газифицируемым моделям используют для отливок любой массы.
Этот способ литья позволяет сократить затраты на оборудование и материалы, уменьшить число технологических операций и снизить отходы производства.
Более того, качество изготовленной модели позволяет снизить затраты на финишную обработку и даже отказаться от нее.
Зачастую литьем по газифицируемым моделям получают точные и сложные отливки, которые иногда другими способами получить невозможно.
Именно поэтому этот способ очень эффективен для изготовления различной машиностроительной продукции, например, впускные и выпускные патрубки, головки и блоки цилиндров автомобильных двигателей (Рис.6).
Применение ЛГМ — недорогой способ перехода к технологии производства высокотехнологичной наукоемкой продукции. Использование эффективных технологий литья позволяет, например, немецким машиностроителям экспортировать до 27% отливок, импортируя руду и металл, в том числе и из России.
Ниже приводится расчет затрат на организацию цеха литья по газифицируемым моделям, составленный на основе рекомендаций специалистов института ФТИМС.
Подобный цех позволяет отливать любые детали, максимальная масса отлитой детали ограничена лишь объемом печей и ковшей, толщина стенок не ограничена, к примеру, изготовление многотонных штампов. Качество поверхности обеспечивается огнеупорными красками из недефицитных материалов.
Масса необходимого жидкого металла, например, для получения 2 500 тонн в год отливок соответствует показателю для традиционных технологий литья (в случае применения ЛГМ выше выход годного на 10-20%), поэтому:
■ коэффициент годных отливок — 0,96,
■ на литники, прибыли и остатки в ковше теряется около 1 части изготавливаемой детали,
■ объем производства 5 000 т/год, соответственно 416,7 т/мес.; 17,4 т/сутки, в том числе возвратные собственные отходы металла переплавляются повторно.
Для деталей массой от 0,2 до 20 килограммов используют печи типа ИСТ-0,5, двухтигельные, при работе минимум в 2 смены в сутки. Сменная производительность такой печи в среднем составляет 3,5-4,0 т/смену — 7-8 т/сутки. Минимальное количество печей составит — 3 штуки.
Технология ЛГМ предполагает наличие минимально 2-хучастков/цехов:
■ модельного, который может быть размещен на втором этаже, так как плотность моделей около 26 кг/куб. м,
■ формовочно-заливочного.
Модельный участок имеет площад ки:
■ предварительного подвспени- вания и хранения пенополистирола;
■ сборки и задувки пресс-форм;
■ спекания пресс-форм;
■ хранения и сборки моделей в «кусты»;