Скачать книгу из которой взят данный материал

9.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ ЛИТЬЯ

ПОД ДАВЛЕНИЕМ МАГНИЕВЫХ И ЦИНКОВЫХ СПЛАВОВ

Цехи крупносерийного производства мелких и средних тонкостенных магниевых отливок. К рассматриваемой группе цехов относится отечественный цех производства отливок средней сложности    1

для мотопил с годовым выпуском 500 т (рис. 9.12). В последнее время здесь освоено производство отливок мотопил с толщиной стенок 0,9—2,5 мм. В отличие от многих зарубежных цехов данный цех оснащен только машинами с холодными вертикальной и горизонтальной камерами.

В этом цехе машины работают с достаточно большими скоро-    ^!

стями прессования — около 3 м/с (даже крупные машины с вертикальной камерой работают со скоростью прессования свыше 2 м/с). Простои машин с горизонтальной камерой прессования минимальны, у машин с вертикальной камерой часто выходят из строя поршни нижнего привода.

Опыт цеха показал, что брак чаще всего получается при неравномерной работе машины, когда нарушается налаженный ритм из-за колебаний температуры пресс-формы, давления в системе, интенсивности смазывания и т. д. Улучшенные условия прессования и стабильность режимов дали возможность сократить брак.

Этому способствовало и использование современных мощных машин с подпрессовкой.

В цехе организован участок обрезки и зачистки отливок, имеющий конвейер, группу обрезных штампов, ряд приспособлений для механизации зачистных операций. В цехе внедрен совмещенный способ литья и обрезки отливок, который может быть рекомендован и для других цехов данной группы, если они не оснащены специальными автоматизированными комплексами литья и обрезки отливок.

Рис. 9.12. Схема участка литья под давлением деталей мотопил:

1 — машина мод. УВН-200; 2 *— машины мод. ВУ-250; 3 — ремонтный участок; 4 —-машины типа ОУ-150; 5 — межоперациоиный склад отливок; 6 — галтовочный барабан; 7 — запасной выход; 8 — ленточная пила; 9 — рабочий стол с фрезерным приспособлением; 10 — верстаки; 11 — ленточный конвейер зачистного участка; 12 — стол контролера; 13 — разметочная; 14 — машина мод. 71109; 15 — склад готовой продукции и арматуры; 16 — стол мастера; 17 — место ремонта пресс-форм; 18 — место заточки пил; 19 — стеллажи для ремонтируемых пресс-форм; 20 — стеллажи для рабочих пресс-форм; 21 — машины мод. ЬУ-500; 22 — машины мод. 08-250; 23 конденсаторная; 24, 25 — кладовые для хранения соответственно флюса и масла

По данным В. В. Вилкова и других исследователей, при разработке новых технологических процессов и проекта цеха массового производства отливок основной задачей являлось увеличение производительности труда за счет автоматизации при одновременном повышении качества отливок. Ограниченная номенклатура деталей (шесть наименований) в сочетании с массовым характером производства обеспечила эффективность полной автоматизации рабочего цикла.

В результате анализа конструкций и характеристик различных типов основного оборудования было установлено, что специальные машины с горячей камерой прессования наиболее полно удовлетворяют всей совокупности требований массового производства отливок из магниевых сплавов.

Для массового производства деталей по разработанному технологическому процессу предусмотрена установка роботизированных комплексов, состоящих из машин с горячей камерой прессования и автоматических манипуляторов для полной автоматизации рабочего процесса, включая удаление литниковой системы и облоя на гидравлических прессах. Применение машин с горячей камерой прессования потребовало изменения традиционной схемы приготовления и разливки металла. Приготовление расплава осуществляется теперь непосредственно в плавильно-раздаточной печи машины. В процессе приготовления расплава догрузка печей производится чушками свежего сплава и возврата в соотношении 1:1. Печь оборудована устройством контроля уровня металла, сигнализирующим об отклонении уровня расплава от установленных предельных значений.

Использование газовой защиты металла в процессе его расплавления и разливки потребовало применить конструкцию печи с герметичной крышкой. Защитный газ под давлением примерно 50 кПа подается в пространство между зеркалом металла и крышкой печи, а также в сифон. Для создания защитной атмосферы применяют шестифтористую серу (элегаз), предварительно смешанную с воздухом, или сернистый ангидрид в чистом виде.

Автоматизированная обрезка отливок в штампе производится в горячем состоянии (без предварительного охлаждения), что увеличивает производительность комплекса за счет исключения операции охлаждения.

Основным агрегатом комплекса является машины мод. ОЬ/Л^ 150 фирмы Л<1га (Италия), созданная специально для производства отливок из магниевых сплавов.

Для автоматического смазывания и обдувки воздухом форм используется установка фирмы АсЬеэоп (США) стационарного типа с двумя независимыми циклами для подвижной и неподвижной полуформ. Распылительный узел устройства состоит из четырех блоков сопл с поворотными кронштейнами и зажимами для крепления на плитах машины. Система управления позволяет регулировать продолжительность цикла смазывания. Процесс литья основан на смазывании формы водорастворимой смазкой ОАО 5295 фирмы Асйевоп.

Обрезной пресс выполнен по четырехколонной схеме с горизонтальным разъемом. Пресс оборудован устройством с пневмоприводом для удаления из рабочего пространства штампа отливок, выталкиваемых гидровыталкивателем из верхней половины штампа на лоток устройства. Штамп снабжен электроконтактным пневматическим устройством, контролирующим правильность установки роботом куста отливок в штамп и дающим команду на рабочий ход пресса. После обрезки отливка удерживается в верхней половине штампа, откуда выталкивается на подвижный лоток и при обратном ходе лотка сбрасывается в тару.

Примером цеха на базе машин с горячими камерами прессования для магниевых сплавов служит цех фирмы ЭНЫ (ФРГ) (рис. 9.13). Он имеет годовую проектную мощность 2000 т отливок массой 12—600 г. Размеры здания первой очереди, 105x25 м. На 2/3 этой площади предусмотрены подвальные помещения для коммуникаций и других целей.

Машины размещены на участке размером 25x25 м. Слева и справа от этого участка расположены отделения изготовления

13 Зава* 66

Рис. 9.13. Схема планировхи цеха фирмн БНЫ (ФРГ):

1 — литейный участок; 2 — печь; 3 — электроэрозноиныЙ станок; 4 — измерительная лаборатория; 5 — ремонтная мастерская; б — помещение для мастеров; 7 — разметочная плита; 8 — установка для промывки отлнвок; 9 — установка для просвечивания; 10 — помещение для слесарей-ремонт ников; 11 — пункт выдачи чертежей; 12 — пункт выдачн инструмента н штампов; 13 — полки для инструмента н приспособлений; 14 — рампа; 15 — сварочная кабина; 15 — пункт предварительной подготовки оснастки; 17 — шлифовальный станок; 18 — круглошлнфовальиый станок; 19 — раболнй стол; 20 — пункт ручной упаковки; 21 — окончательный контроль; 22 — пункт опрессовки отлнвок; 23 — сверлильный станок; 24 — яопировально-фрезерный станок; 25 — пресс; 26 — фрезерный станок; 27 — камерная печь; 28 — товарный станок; 29 — строгальный станок; 30 — машина мод. ОЬ/М£ 300; 31 — пункт выДачн отлнвок; 82 — машина мод. БАМ-ЮО; 33 — ленточный конвейер; 34 — водяной бак для охлаждения отлнвок; 35 — печь для переплавки отходов; 36 — токарный станОк; 37 — ленточно-кОпнровальный станок; 38 — участок сверлнльнык н полировальных станков; 39 — алектрошнна; 40 — вибромашина; 41 — загрузочное устройство; 42 — участок полирования; 43 — склад ротовой продукции форм, финишной обработки и контроля отливок. При освоении первой очереди эксплуатировали семь машин с горячей камерой прессования с усилием запирания 1000, 1500 и 3000 кН в трехсменном режиме. Машины установлены в кабинах, в каждой из которых предусмотрены средства тушения пожара. Реальная часовая производительность на машинах составляет 120—150 запрессовок. Этому способствует совершенствование транспортных операций. Рабочий у машины навешивает отливку с литниками на крючок конвейера, который доставляет их на пункт обрезки.

В цехе применяют системы обогрева преимущественно с автономными масляными терморегуляторами и водяные системы охлаждения, в которых вода проходит через электромагнитные клапаны. С учетом особенностей машин с горячей камерой прессования применение газовых плавильно-раздаточных печей в условиях данного цеха оказалось наиболее экономичным. Рабочий периодически обходит все машины и в течение короткого промежутка времени (до 15 мин) догружает все печи слитками.

Срок службы камеры прессования превышает 3 месяца. Предусмотрен индукционный обогрев заливочного мундштука, поддерживающий его температуру с точностью ±10 °С. Прессующий плунжер, снабженный стеллитовыми поршневыми кольцами без прорези, выдерживает до 80 тыс. запрессовок (высота кольца 20 мм, толщина 4 мм, зазор по диаметру камеры 0,04 мм).

Цехи литья мелких отливок из цинковых сплавов. По данным Е. И. Соколовского [66], на горячекамерных автоматах налажен массовый выпуск сложных высокоточных моделей автомобилей. Используются машины с усилием запирания 100 и 400 кН. Безотказная работа автоматики машин, обеспечивающая смазывание форм, дозирование жидкого металла, извлечение отливок механическим способом в сочетании с высоким качеством форм позволяет оператору визуально контролировать ход производственного цикла и обслуживать одновременно две-три машины. Декоративная отделка отливок с использованием высокотемпературных эмалей требует особенно тщательной доводки литниковых систем форм, обеспечивающих хорошую их вентиляцию для получения более плотных отливок е высоким качеством поверхности. Прочность и пластичность отливок достигается применением особо чистых исходных материалов для приготовления расплава.

Формообразующие детали форм изготовляются холодным выдавливанием. Это позволяет в несколько раз снизить трудоемкость их изготовления, а также обеспечить точность конфигурации и размеров при изготовлении новой серии пресс-форм или отдельных деталей к ним. Окончательное выдавливание формообразующих поверхностей проводится на гидравлическом прессе мод. П7640 усилием 10 МН. Он имеет большой диапазон технологических режимов, удобен и надежен в эксплуатации, легко переналаживается.

Рис. 9.14. План автоматизированного участка с двумя литейными машинами с горячими камерами прессования:

/ — неподвижный формодержатель; 2 — съемник отлнвок радиального тнна; 3 — горизонтальный обрубной пресс; 4 — кон'Гейнер для обрубленных отлнвок; 5 — контейнер для облоя н брака; 6 ~ боковой подвижный механизм смазывания пресс-форм; 7 — конвейер для отлнвок; 8 — обрубной пресс с ручным управлением

Через каждые 30—50 гае. запрессовок проводится профилактический ремонт форм, предусматривающий устранение облоя, зачистку и полировку формующих элементов, устранение задиров в подвижных частях, замену выталкивателей, формующих знаков, литниковых втулок, а также обязательный изотермический отпуск формующих элементов форм при температуре 500 °С в течение 6 ч в защитной среде (прокаленная чугунная стружка или дробь).

Современные цехи ЛПД средних и крупных отливок из цинковых сплавов оснащены машинами с горячей камерой прессования. Характерный пример — автоматизация двух машин литья под давлением с горячей камерой прессования и запирающим усилием 1250 кН [863. Требовалось обеспечить максимальное снижение себестоимости продукции и высокую гибкость производства. При выборе метода автоматизации обращалось внимание на последующие операции — обрубку и механическую обработку. Анализ номенклатуры изготовляемых отливок показал, что одна машина при двухсменной работе может быть полностью загружена отливками четырех наименований, что создает хорошие услория для ее полной автоматизации (применения автоматического съемника отливок и обрубного пресса фирмы Тптта!). Другая машина полностью загружается отливками, выпускаемыми небольшими партиями. Это обусловливает частичную автоматизацию с применением съемника отливок, существующего обрубного пресса с ручным управлением и автоматической системой смазывания пресс-форм.

План ^автоматизированного участка показан на рис. 9.14. Обрубной пресс обслуживает рабочий, который наблюдает также за работой всего автоматического оборудования. Литейные машины снабжены автоматическими быстродействующими съемниками отливок'радиального типа с циклом работы 3,2 с. Быстродействие увеличивается благодаря тому, «сто отливка из машины движется вверх, в результате чего не нужно открывать защитное ограждение машины. Это, а также быстродействие съемника обусловило сокращение цикла литья на 12%. На литейной машине I установлен съемник отливок, который расположен на высокой стойке и не затрудняет доступ к машине и пресс-форме. Литейная машина II обслуживается автоматической установкой для извлечения, охлаждения и обрубки отливок. Она включает съемник отливок радиального типа и горизонтальный обрубной пресс с встроенной в него системой охлаждения отливок. Горизонтальное расположение пресса и вертикальный разъем обрубного штампа позволили решить одну из наиболее трудных проблем автоматизации литья под давлением — удаление облоя — под действием силы тяжести. Кроме того, пресс оборудован системами воздушного обдува и душевого жидкостного охлаждения, с помощью которых из-под штампа удаляются даже мельчайшие частицы облоя. В охлаждающую жидкость вводят добавки, увеличивающие срок службы режущего инструмента и улучшающие качество обрезки отливок. Возможно также введение антикоррозионных или обезжиривающих добавок.

После обрубки отливка и облой разделяются гидравлическим выталкивателем обрубного пресса, соединенным с разгрузочным желобом. При установке небольших захватывающих элементов даже ажурные отливки на желобе отделяются от облоя без повреждения поверхности и поступают на ленту конвейера. На каждой литейной машине установлены боковые подвижные механизмы для опрыскивания пресс-форм смазывающим материалом. Их можно программировать на два цикла смазывания и один цикл обдува, они легко переналаживаются.

Уже через несколько недель были достигнуты проектные показатели. Ниже приведены некоторые технико-экономические показатели при двухсменном режиме работы (200 дней в году) данного автоматизированного производства (в числителе приведены зна

чения при обслуживании вручную, в знаменателе — при автоматизации).

Срок службы, лет      8

Коэффициент использования оборудования, %    . . .  ...... 65/77

Экономия зарплаты при автоматизации, %............ 70

Затраты времени на обслуживание,    %..............100/81

Годовой выпуск отливок, тыс. шт................. 344/45}

Относительная стоимость одной отливки, %............100/72

Интересен опыт фирмы Precision Dieeasting (Англия) в организации выпуска безобдойных отливок. С целью повышения качества пресс-форм широко применяются электроэрозионные станки, копировально-фрезерные с ЧПУ и др. С целью облегчения процесса обрезки применяются тонкие питатели, которые после обломки не оставляют следа на отливке. В данном производстве используются автоматические машины литья под давлением с пневматическим приводом на 50—100 кН. Достигается производительность 60 запрессовок в минуту. Более крупные отливки получают на машинах литья под давлением с горячей камерой прессования фирмы ЕМВ8 (Великобритания) с усилием запирания 200—250 кН. Продолжительность холостого цикла — 2 с, с помощью гидравлического выталкивателя можно извлекать отливку из пресс-формы до срабатывания боковых стержней, выталкиватели вытягиваются назад перед закрытием пресс-формы. Некоторые машины укомплектованы дополнительными узлами с целью увеличения давления на металл на 48% и производительности насоса на 20%. Благодаря этому можно уменьшить размер питателей с целью сокращения объема финишных операций. Для проверки размеров и конфигурации отливок используются измерительные устройства на базе ЭВМ, которые могут выдавать информацию в графическом виде. Возле каждой машины установлен блок приборов с ЭВМ.

Цехи литья медных сплавов. При литье под давлением латуни, по данным Б. С. Глазмана [25], в ПО «Ростовсантехника» была проведена модернизация машины мод. А711А08, обеспечившая повышение производительности и надежности, а также удобство эксплуатации дозатора мод. ДМ4. Также были созданы устройства для смазывания пресс-форм и съема отливок. Роботизированный комплекс на базе модернизированной машины обеспечил производительность более 100 запрессовок в час при производстве латунных отливок.

В условиях полной автоматизации околомашинных операций стойкость пресс-форм по сравнению с работой вручную повысилась в 1,6—1,8 раза, причем эта стойкость отличается стабильностью. Это объясняется постоянством температуры стенки вкладыша и пресс-формы на протяжении всего процесса литья. Кроме того, резко сокращается нагар (осаждение окиси цинка). При первом варианте исследований форму чистили через каждую смену (через 1000 ударов), а при полной автоматизации околомашинных операций — через две смены, что также сказывается на стойкости пресс-формы.

Только полная автоматизация околомашинных операций при литье под давлением медных сплавов дает возможность увеличить стойкость пресс-форм в 1,8 раза при одновременном повышении производительности труда, сокращении безвозвратных потерь металла, резком улучшении условий труда. При этом автоматизацию околомашинных операций необходимо сочетать с термостатирова-нием пресс-форм. Использование автоматизированного комплекса для группы пресс-форм также способствует повышению их етой-кости. Так, стойкость пресс-формы корпусов смесителей двух типов без автоматизации околомашинных операций равна соответственно 31 и 30,2 тыс. запрессовок, а с автоматизацией — 60 и 48,5 тыс. запрессовок.

9.5. ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАЧИСТИ ЫХ ОПЕРАЦИИ

Удаление литников и облоя с отливок является одним из узких мест в цехах ЛПД. При выполнении этих операций вручную требуется организация специальных обрубных отделений, в которых число рабочих в 1,5—2,0 раза превышает штаты плавильных и литейных отделений. В очистных отделениях механизацию операций ведут в следующих направлениях:

применение гидравлических быстроходных прессов, двусторонних шлифовальных станков типа СПС-20, легких сверлильных станков и другого стандартного и нестандартного оборудования;

применение современного оборудования для гидравлической и виброабразивной очистки отливок;

проектирование одновременно с формами обрезных штампов, собираемых иногда из нормализованных элементов, пневматических приспособлений для ломки литников, универсально-сборных приспособлений для зачистки заусенцев на специальных станках и обрезки литников на пилах, ручных или механизированных зажимных приспособлений для мелких деталей сложной конфигурации;

применение высокопроизводительного оборудования (опило-вочно-заточных мап^тит с гибким валом, пневматических шлифовальных машин типа У1Р-06, электро- и пневмодрелей, изготовляемых нашей промышленностью специально для зачистки и отделки литья, и др.).

Применение в мелкосерийном и серийном производстве перечисленного оборудования, приспособлений и инструмента экономически выгодно в том случае, если они универсальны и их можно легко переналаживать для отделки любых деталей. Специальная оснастка оправдывается только при массовом производстве отливок.

При правильном проектировании и изготовлении форм и надлежащей отладке процесса литья под давлением зачистные операции в большинстве случаев сводятся к удалению литников и облоя. Часто целесообразно изменять конструкцию литой детали, чтобы упростить обрубные и отделочные операции или удешевить оснастку.

Снижение трудоемкости зачистных работ во многом зависит от правильно выбранного технологического процесса изготовления детали и надлежащей зачистки форм. В ряде случаев вместо зачистки облоя выгоднее применять станочную механическую доработку. Например, для удаления пленки в отверстиях иногда лучше их досверливать. То же относится и к некоторым пазам, удалению облоя путем снятия фаски и т. п.

Модель обрезного пресса

Параметр	ПЇ6А	П20	К13004	пзо	П60
Усилие, кН: запирания пресс-формы	До 2500		10 000		До 20 000
обслуживаемой машины обрезки	160	200	200	300	600
гидроциливдров выталки	5	—	—	—	—
вания обратного хода Расстояние, мм: между колоннами	530X530	630X 630	850X850		1200X1000
между нижней и подвиж	800	800	950	1000	1200
ной плитами наибольшее Ход подвижной траверсы,	400	400	600	650	800
мм Габаритные размеры пресса, мм: длина	2020	2020	2030		3325
ширина	1400	1400	2160	—	2260
высота	2490	2490	4360	—	5000

Иногда механическая обработка отливки ио плоскости разъема обходится дешевле, чем ручная опиловка по контуру. При этом для механической доработки отливок следует применять легкие быстродействующие приспособления и соответствующее оборудование.

Весьма важным является и вопрос об обоснованных требованиях к внешнему виду отливок. Практика показывает, что в ряде случаев тщательно зачищаются и те места отливки, которые ио роду своей работы могут оставаться незащищенными. Так, например, в США отливки поступают на сборку с некоторыми незачищенными участками, которые находятся внутри изделия. В то же время наружные поверхности подвергаются очень тщательной зачистке и полированию.

Обрезка литников и облоя в штампах. Такой способ механизированного удаления облоя и литников является основным. В СССР налажен серийный выпуск современных обрезных прессов (П16А, П20 и др.), которые можно эффективно использовать как в паре е машиной ЛПД в автоматизированном режиме, так и автономно (табл. 9.1).

Обрезка в штампе позволяет рационально осуществить первую зачистную операцию отливок; при этом обеспечивается чрезвычайно высокая производительность при очень небольшом проценте брака. Обрезка в штампе имеет еще и то преимущество, что она мало зависит от размеров и толщины облоя даже на труднодоступных участках.

Одним из прогрессивных направлений механизации зачистных работ является расположение машины и обрезного пресса рядом друг е другом. При этом возможно совмещение одним рабочим операций юбрезки и наблюдения за работой автоматической машины ЛПД. Одновременно упрощается транспортирование отливок, которые без литников и облоя удобно перевозить в специальной таре. Сокращается путь транспортирования отходов в плавильное отделение. В то же время трудно синхронизировать работу обрезного пресса и машины, так как обрезной пресс имеет значительно большую производительность.

Обрезка в штампах является основным способом зачистки отливок в крупносерийном и массовом производстве, а обрезка с использованием упрощенных обрезных штампов (ОШ) является экономически выгодной для всех видов производства. В процессе обрезки в ОШ удаляются промывники, питатели, облой по плоскости разъема, облой в отверстиях и пазах, оформляемых стержнями, одновременно осуществляется вырубка тех элементов отливки, которые нерационально оформлять стержнями. По возможности указанные операции обрезки должны осуществляться в одном ОШ.

Требования к ОШ непрерывно возрастают. Часто применяется оснастка, которая позволяет быстро проводить наряду с обрезкой литников и облоя сверлильные и фрезерные работы. Комбинированная обработка в одном ОШ дает значительную экономию времени и труда.

Отечественный опыт эффективного использования ОШ подтверждается опытом промышленно развитых стран, в частности США, где наблюдается непрерывный рост числа прессов и ОШ. Характерно, что число прессов в США больше числа средних и крупных машин на 10—15%. В СССР, к сожалению, число литейных машин намного больше, чем обрезных прессов.

До последнего времени отсутствовала классификация ОШ применительно к специфике литья под давлением. Можно выделить пять основных групп ОШ:

первая группа — ОШ с обрезкой на провал; вторая группа — ОШ без провала; третья группа — ОШ с боковыми пуансонами; четвертая группа — ОШ для многогнездных пресс-форм; пятая группа — ОШ с дополнительными механизированными узлами.

Классификация ОШ по способу удаления облоя приведена на рис. 9.15.

По типу конструкции съемников и способу съема отливок можно выделить следующие варианты ОШ: съем плитой, съем выталкивателями, от хода ползуна пресса, гидроцилиндром, пневмоцилиндром, пружинами, резиновым буфером.

Еще в 60-х годах применялись две основные группы ОШ: с провалом обрезанных отливок в тару или на конвейр, т. е. ОШ «на провал» и таким размещением отливок в ОШ, при котором исключается возможность ее провала, т. е. ОШ без провала.

377