Анализ назначения детали и технологичность её конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I.Технологическая

часть

 

1. Анализ назначения  детали и технологичность

её конструкции.

Корпус  ДВН-140.01.001 изготавливается на НТМЗ(Нижнетагильском металлургическом заводе)  является основной деталью вакуумного насоса 2ДВН-140-2.

Вакуумные насосы предназначены для откачивания газа и создания разрежения, т. е. давления ниже атмосферного в некотором замкнутом объеме. Газовую среду с давлением ниже атмосферного обычно называют вакуумом. В зависимости от степени разрежения вакуум считают высоким вакуумом (остаточное давление менее 0,1 Па или приблизительно 1*10^-3 мм рт.ст.,), и низким вакуумом ( давление больше 0,1 Па).

Область применения вакуума[10, с. 13]

Высокий вакуум и высоковакуумные насосы применяются в физических лабораториях, в сфере высоких технологий, например, в установках вакуумного напыления.

 Низкий вакуум и соответствующие вакуумные насосы широко применяются в технологических процессах различных отраслей промышленности, в медицине, сельском хозяйстве. Насосы, создающие низкий вакуум, используются как самостоятельно, так и в качестве форвакуумных насосов, т.е. применяющихся в качестве первых ступеней откачки высоковакуумных систем.

Насосы серии ДВН обеспечивают достижение вакуума до 0,1..0,5 Па (низкий вакуум) при производительности от 3 до 90 м³/мин. Насосы этого типа используются в качестве второй ступени, улучшающей вакуум в 5..20 раз, совместно с золотниковыми или пластинчато-роторными форвакуумными насосами.

Насосы вакуумные типа ДВН предназначены для откачки воздуха и газов, неагресивных к серому чугуну, конструкционной стали и минеральному маслу, и взрывобезопасных в условиях проточной части и зубчатого редуктора.

Применяются в следующих технологических  процессах:

• сушки трансформаторов и других устройств;
• пропитки обмоток, кабелей, а также древесины и других материалов;
• сублимационной сушки продуктов, биологически активных препаратов, вакцин с сохранением витаминов, ферментов, экстрактивных веществ, цвета, запаха, вкуса;
• дистилляции в металлургии при получении цветных металлов, а также химически чистых веществ в химической и фармацевтической промышленностях;
• спекания мелкозернистых и порошкообразных материалов в порошковой металлургии, при агломерации, коксовании, в производстве огнеупорных изделий;
• плавки, легирования металлических сплавов.

Насос 2ДВН-140-2 относится к классу ротационных компрессорных машин объемного действия, внешнего сжатия, с двумя поршнями одинакового профиля. Насос приводится в действие через упругую пальцевую муфту электродвигателем, корпус которого соединен фланцем с насосом. Система смазки подшипников и шестерен— жидкостная. Охлаждение насоса— воздушное, при этом в значительной степени используется поток воздуха, создаваемый электродвигателем.

Двухроторный насос  типа 2ДВН представляет собой роторную машину [10, с. 57]. В параллельных расточках корпуса насоса синхронно вращаются два ротора одинакового профиля, опирающиеся на подшипники качения. Вращение роторов синхронизируется парой цилиндрических косозубых колёс, через которые передаётся крутящий момент от привода. Условное обозначение: цифра перед буквами - порядковый номер модернизации; Д - двухроторный; В - вакуумный; Н - насос. Цифра после букв - номинальная быстрота действия (литр/сек). Если насос укомплектован двигателем, частота вращения которого отличается от номинальной, в конце проставляются цифры, обозначающие число полюсов двигателя. Параметры насоса сведены в таблицу (Т1).

Таблица Т1.

Характеристика  насоса 2ДВН-140-2
Параметр	Значение
Охлаждение	воздушное
Быстрота действия, л/с	Не менее 140
Давление рабочее, кПа	0,1
Давление предельное остаточное, Па	0,5
Потребляемая мощность, кВт	2,2
Масса, кг	170
Габаритные размеры, мм	1025x400347

 

Обработка корпуса производится на расточных станках с ЧПУ. Так как внутренняя поверхность, а также торцы и фланцы готовой детали должны иметь высокую точность и низкую шероховатость, то поверхности обрабатываются за несколько проходов.

Для крепления  заготовки используется приспособление, конструкция которого позволяет использовать его на разных операциях обработки.

Для обработки поверхностей детали используется современный режущий инструмент Pramet. По сложности механической обработки деталь относится к 5-му классу (из шести), то производство корпуса является достаточно трудоемким и наукоемким. Применение высокопроизводительных режимов позволяет уменьшить время обработки.

Для получения высокой точности и низкой шероховатости внутренней поверхности при растачивании будем использовать на операциях окончательной расточки высокую скорость вращения шпинделя с закрепленным инструментом в совокупности с низкой подачей.

 

2. Определение типа производства.

 

Масса готовой детали 84 кг.

По зависимости объёма годового выпуска и массы детали  определяем тип производства. Корпус является изделием средних размеров. При числе изделий N=400 шт. выбираем среднесерийный тип производства [1, c. 384].

В случае серийного производства необходимо определить размер партии деталей, запускаемых одновременно в производство (размер  операционной партии). Количество заготовок в  партии для одновременного запуска в производство (n) можно определить по формуле:

 

 

коэффициент, учитывающий запас  деталей на складе перед сборкой. При среднесерийном производстве ;

N- годовой выпуск деталей;

260- число рабочих дней в году в пятидневной рабочей неделе;

 

 

 

3.Выбор материала и способа изготовления отливки

 

Для получения отливки  корпуса насоса используем материал СЧ-20 ГОСТ 1412-85.

Чугунами [6, c.19-20] называются железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % углерода и затвердевающие с образованием эвтектики. Благодаря сочетанию высоких литейных свойств, достаточной прочности, износостойкости, а также относительной дешевизне чугуны получили широкое распространение в машиностроении. Их используют для производства качественных отливок сложной формы при отсутствии жестких требований к габаритам и массе деталей. В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают серые, высокопрочные чугуны, чугуны с вермикулярным графитом и ковкие чугуны.

В промышленности широко применяют  серые чугуны, в которых весь углерод  или часть его находится в  виде графита. Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием, а также высокие антифрикционные  свойства вследствие низкого коэффициента трения.

Серыми называются чугуны с пластинчатой формой графита. По химическому  составу серые чугуны разделяют  на обычные (нелегированные) и легированные. Обычные серые чугуны – сплавы сложного состава, содержащие основные элементы: Fe, C, Si – и постоянные примеси: Mn, P, S. Содержание этих элементов в серых чугунах колеблется в следующих пределах, %: 2,2…3,7 C, 1…3 Si, 0,2…1,1 Mn, 0,02…0,3 P, 0,02…0,15 S. В небольших количествах в обычных серых чугунах могут содержаться Cr, Ni, Cu, которые попадают из руды. Почти все эти элементы влияют на условия графитизации, структуру металлической основы, количество графитных включений и, как следствие, свойства чугунов. Цифра в обозначении СЧ 20 указывает на предел прочности чугуна при растяжении σ_в в 0,1 МПа.

 

Свойства чугуна СЧ 20 [6, c. 21]

Таблица Т2

Марка чугуна	Предел прочности σв, МПа	HB	Структура металлической основы
СЧ 20	200	173…235	Феррит+перлит

 

Линейная усадка для  серого чугуна составляет 0,9-1,3 %. Эта  величина меньше, чем у углеродистых сталей – 2-2,4 %.

Серый чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления и производства отливок. Материал обладает малым относительным  удлинением (0,2…0,5 %), повышенной твердостью, хорошо работает при сжимающих нагрузках, не чувствителен к внешним надрезам, гасит вибрации, имеет высокие антифрикционные свойства, легко обрабатывается резанием [6, c. 196].

Перлитно-ферритный серый  чугун в своей структуре содержит перлит, феррит и графит, обладает повышенной прочностью. Его применяют для деталей, работающих при статических нагрузках.

На структуру и свойства серого чугуна существенное влияние  оказывают его химический состав и скорость охлаждения отливок в  форме. Углерод, кремний, марганец улучшают механические и литейные свойства чугуна. Сера вызывает отбел в тонких частях отливок и снижает жидкотекучесть. Фосфор придает чугуну хрупкость. Поэтому содержание серы и фосфора в сером чугуне должно быть минимальным. Увеличение скорости охлаждения достигается путем уменьшения толщины отливки и увеличения теплопроводности литейной формы. В тонких частях отливки образуется более мелкая структура с повышенным содержанием перлита и мелкими включениями графита, что обеспечивает высокие механические свойства. В толстых частях отливки образуется крупнозернистая структура с малым содержанием перлита и крупными включениями графита. Механические свойства этих зон низкие.

Серый чугун имеет  высокую жидкотекучесть, позволяющую  получать отливки с толщиной стенки 3-4 мм; малую усадку (0,9-1,3 %), обеспечивающую изготовление отливок без усадочных раковин, пористости и трещин.

 

Газовые раковины и пористость в отливках

 

В расплавленном состоянии  металлы и сплавы способны активно  поглощать значительное количество водорода, кислорода, азота и других газов из оксидов и газов исходных шихтовых материалов при их плавке, сгорании топлива, из окружающей среды, при заливке металла в форму [6, c.157].

В жидких металлах и сплавах растворимость  газов с увеличением температуры  повышается. При избыточном содержании газов они выделяются из расплава в виде газовых пузырей, которые могут всплыть на поверхность или остаться в отливке, образуя газовые раковины, пористость или неметаллические включения, снижающие неметаллические свойства и герметичность отливок. При заливке металла движущийся расплав может захватывать воздух в литниковой системе, засасывать его через газопроницаемые стенки каналов литниковой системы. Кроме того, газы могут проникать в металл из формы при испарении влаги, находящейся в формовочной смеси, при химических реакциях на поверхности металл-форма.

Нам необходимо получить отливку без  внутренних раковин и пористостей, так как после механической обработки  шероховатость внутренней поверхности  должна быть 1,6 Ra.После растачивания раковины могут вскрыться, как на рисунке 2.

 

 

Рис. 2

 

Для уменьшения газовых раковин  и пористости в отливках плавку следует  вести под слоем флюса, в среде  защитных газов с использованием хорошо просушенных шихтовых материалов. Кроме того, перед заливкой расплавленный  металл необходимо подвергать дегазации вакуумированием, продувкой инертными газами и другими способами, а также увеличивать газопроницаемость форм и стержней, снижать влажность формовочной смеси, подсушивать формы.

 

Выбор способа изготовления отливки.

 

Получать отливку будем способом литья в песчаные формы. В настоящее время этот способ является универсальным и самым распространенным способом изготовления отливок. С помощью него изготовляют  разнообразные по сложности отливки любых массы и размеров из сталей, чугунов и сплавов цветных металлов [6, c.159].

Сущность литья в песчаные формы  заключается в изготовлении отливок  свободной заливкой расплавленного металла в разовую разъемную  форму, изготовленную из формовочной  смеси по многократно используемым модельным комплектам (деревянным или металлическим), с последующим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки в форме, извлечением её из формы и последующей отделкой.

Отличительными особенностями  способа являются малые теплопроводность, теплоемкость и плотность песчаной формы, что позволяет получать отливки с малой толщиной стенки (2,5…5 мм); невысокая интенсивность охлаждения расплава в форме приводит к снижению скорости затвердевания отливки, укрупнению структуры и к появлению в массивных узлах усадочных раковин и пористости.

 

Заготовка детали «Корпус» имеет массу 90 кг, выполняется из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-85 методом литья в песчано-глинистые формы в стержнях с ручной формовкой[1,с.206]. Этот способ позволяет изготовлять отливку массой до 2-х тонн. Область применения способа - отливки со сложной ребристой поверхностью (головки и блоки цилиндров, направляющие, корпуса насосов), к которым относится изготовляемая деталь.