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熔模鑄造畢業(yè)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-02-03 15:43本頁面
  

【正文】 。 19 世紀(jì)末期,牙醫(yī)用熔模鑄造工藝,結(jié)合離心澆注技術(shù)生產(chǎn)牙科鑄件。從 1900 年到 1940 年這方面的專利就多達(dá) 400 件以上。 20 世紀(jì) 30 年代末,人們發(fā)現(xiàn)了 Austenal 實(shí)驗(yàn)室為外科 移植手術(shù)研制的鉆基合金在高溫下有優(yōu)異的性能,可用于渦輪增壓器 。 熔模鑄造的基本原理和特點(diǎn) 熔模鑄造又稱“熔模精密鑄造”、“失蠟鑄造”。然后使鑄型中的易熔模熔化流出,再將熔化的液體金屬澆注入焙燒后的鑄型,液體金屬在鑄型中冷卻凝固后成為其獲得尺寸精確、棱角清晰、表面光滑的鑄件。 熔模鑄造技術(shù)能夠得到迅速發(fā)展 是與它的眾多優(yōu)點(diǎn)分不開的,其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn) : 1) 熔模鑄件尺寸精度高、表面粗糙度 小 。 3) 可以鑄造 精細(xì)的圖案、文字、帶有細(xì)槽和彎曲細(xì)孔的鑄件。 5) 可以制造各種合金的鑄件,而且可以減少切削加工、降低材料消耗 。 7) 模具成本低、壽命高。 2) 鑄件不易過大,以免影響尺 寸精度。 4) 鑄件冷卻速度慢,容易引起鑄件晶粒粗大。 熔模鑄造的缺點(diǎn)隨著本身技術(shù)的發(fā)展而不斷改進(jìn)。陶瓷型芯以及可溶 7 型芯的采用,又 利于使熔模鑄件的形狀更加不受限制。真空熔模技術(shù)、表面孕育細(xì)化技術(shù)、定向結(jié)晶 及先進(jìn)檢測技術(shù)的采用,更有利于進(jìn)一步提高和保證精密鑄件的質(zhì)量,擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍。工藝技術(shù)資料主要包括有 :鑄件圖,澆注系統(tǒng)圖,工藝規(guī)程,壓型圖及工夾量具圖等。澆注系統(tǒng)主要是依據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)形狀和合金種類等選擇的 。 第二階段 制造 熔模。 制造熔模所用的材料稱為模料。常用的模料有蠟料、塑料及可溶性鹽等。 第三階段 制造鑄型。 所謂制殼就是在熔模表面涂覆一定層數(shù)的耐火涂料,待其硬化干燥后,熔出熔模而得到型殼。濕法即采用石英砂、礬土水泥與水調(diào)和成流體的填充 料進(jìn)行造型,而干法只是用干態(tài)的石英砂作為填充料。 熔注合金即熔煉合金并將熔煉好的合金液,澆注到己準(zhǔn)備完成的鑄型中。清除鑄件表面型殼和氧化皮的方法有兩種,是 機(jī)械清理法 (震動(dòng)清理和噴砂清理等 )和化學(xué)清理法 (例如堿煮、堿爆和氫氟酸清理 )。隨后即進(jìn)行熱處理、檢驗(yàn)等工序 ?,F(xiàn)代熔模鑄造進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域,始于二次世界大戰(zhàn)期間 , 因軍事的需要,美、英等國用該種工藝方法生產(chǎn)了大量的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的靜葉片。 我國于 20 世紀(jì) 50 年代初期,首先在航空、軍品等領(lǐng)域引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù),開始了現(xiàn)代熔模鑄造生產(chǎn) 。 然而,我國精密鑄造業(yè)真正的飛速發(fā)展時(shí)期卻是 20 世紀(jì)末至現(xiàn)在 的十年,特別是最近的幾年。 據(jù)統(tǒng)計(jì) 2021 年熔模鑄造總產(chǎn)量己達(dá) 萬 t,總產(chǎn)值約 億元,年產(chǎn)量 和年產(chǎn)值分別為 1988 年的 倍和 倍。同時(shí),原有的水玻璃型殼企業(yè)也在出口, 每年外銷以碳鋼為主的品質(zhì)檔次較低的精鑄件約 6 萬 t,產(chǎn)值 億元,中國熔模鑄造業(yè)已走向國際市場 , 在 21 世紀(jì)有望成為一個(gè)熔模鑄造大國 。 80 年代是美國熔模鑄造發(fā)展最快的時(shí)期?,F(xiàn)有熔模鑄造廠家 400 多個(gè),熔模鑄件產(chǎn)量約 15萬 t。英國于 1958年就成立熔模鑄造師協(xié)會(huì),由于采用機(jī)器 制殼,使熔模鑄件的單件重量 65kg 增為 350kg。德國熔模鑄造業(yè)的年產(chǎn)值為 2 億美元,其中 13%為航空產(chǎn)品的超級(jí)合金。軍工產(chǎn)品是美國、歐洲熔模鑄造業(yè)的主要市場,其銷售額的 50%~ 70%為航天、航空和軍工產(chǎn)品。為 了實(shí)現(xiàn)快速制模和制殼,國外采用了多種快速制模技術(shù)、制模的設(shè)備 。美國的 MPI 公司生產(chǎn)的壓蠟機(jī),可通過計(jì)算 機(jī)來控制壓注工藝參數(shù)及整個(gè)加工過程,制造出高質(zhì)量的熔模。 箱體零件概述 1) 箱體零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件,它將機(jī)器中有關(guān)部件的軸、套 、 齒輪等相關(guān)零件連接成一個(gè)整體,并使之保持正確的相互位置,以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。 箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壁薄且不均勻,加工部位多,加工難度大。 2) 箱體零件的主要技術(shù)要求 箱體類零件中,機(jī)床主軸箱的精度要求較高,可歸納為以下五項(xiàng)精度要求: 10 ⑴ 孔徑精度:孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會(huì)造成軸承與孔的配合不良。裝軸承的孔不 圓,也會(huì)使軸承外環(huán)變形而引起主軸徑向圓跳動(dòng)。主軸孔的尺寸公差等級(jí)為 IT6,其余孔為 IT8~ IT7。 ⑵ 孔與孔的位置精度:同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對(duì)軸線的垂直度誤差,會(huì)使軸和軸承裝配到箱體內(nèi)出現(xiàn)歪斜,從而造成主軸徑向圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng),也加劇了軸承磨損。一般孔距允差為土 ~ 土 ,而同一中心線上的支承孔的同軸度約為最小孔尺寸公差 一 半。這項(xiàng)精度是在總裝時(shí)通過刮研來達(dá)到的。 ⑷ 主要平面的精度:裝配基面的平面度影響主軸箱與床身連接時(shí)的接觸剛度,加工過程中作為定位基面則會(huì)影響主要孔的加工精度。 ⑸ 表面粗糙度: 一般主軸孔的表面粗糙度為 ,其它各縱向孔的表面粗糙度為 ;孔的內(nèi)端面的表面粗糙度為 ,裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面的表面粗糙度為 ~ ,其它平面的表面粗糙度為 Ra10~ 。 有 些負(fù)荷較大的箱體采用鑄鋼件 ,也有 些簡易箱體為了縮短毛坯制造的周期而采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的。該鑄件質(zhì)量要求高,不允許有內(nèi)、外缺陷,檢驗(yàn)項(xiàng)目有力學(xué)性能、化學(xué)成分、內(nèi)部缺陷、尺寸公差、表面粗糙度和表面缺陷等。 。該類鑄件質(zhì)量不如航空 及燃?xì)廨啓C(jī)熔模鑄件,現(xiàn)在用合金主要為不銹鋼和碳 11 鋼。該種鑄件指第二類工藝水玻璃型殼生產(chǎn)件,合金以碳鋼為主。我國高質(zhì)量航空及燃?xì)廨営萌勰hT件產(chǎn)量很少。這與美、英、歐、日等先進(jìn)國家和地區(qū)熔模鑄件市場結(jié)構(gòu)(見表 )有明顯的差距。而且 我國 商業(yè)熔模鑄件中精度要求較高的機(jī)器零件所占比例也偏低, 現(xiàn)生產(chǎn)的多數(shù)熔模鑄件是精度相對(duì)要求低的五金、馬具、高爾夫球頭等鑄件。但由于對(duì) 熔模鑄造 原料、工藝條件的認(rèn)識(shí)不足,致使 鑄件粗糙 ,產(chǎn)品性能與用戶要求相差較大。 12 2 熔模鑄造殼型材料對(duì)熔融合金化學(xué)穩(wěn)定性研究 在 熔模鑄造過程中,殼型作一個(gè) “ 容器 ” 布滿了熔融金屬,尤其在定向和單晶工藝中,合金保持液態(tài)的時(shí)間長達(dá) 60min,殼型材料 組織成分 很輕易與合金液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),為了較好地體現(xiàn)殼型材料與合金發(fā)生反應(yīng)的情況,本試驗(yàn)選用含強(qiáng)活性金屬元素 Nd 較多的某合金作為研究對(duì)象,研究了各種殼型材料與這種熔融合金的反應(yīng)情況,為選 用合適的殼型材料提供依據(jù)。 試驗(yàn)采用三種制成坩堝狀的殼型,殼型材料和分組情況見表 。 13 2) 試驗(yàn)結(jié)果及討論 用三種殼型熔煉合金部分元素的分析結(jié)果見表 2。殼型 A 的組分中最重要的特點(diǎn)是含有經(jīng)過鍛燒的高嶺土作為礦化劑。這說明,當(dāng) 殼型材料與合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),礦化劑的活性比電熔剛玉的活性大得多。由于 Y2O3是結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)的離子鍵化合物,鍵結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定,從原子結(jié)構(gòu)看, Nd 與 Y 的原子半徑和三價(jià)離子半徑相差不多,因此化學(xué)性質(zhì)極為相近,所以 Nd 不輕易置換 Y。 對(duì)于礦化劑中的 SiO2和粘結(jié)劑 SiO2,則有如下反應(yīng) : SiO2+ Nd2O3Nd2O3。 SiO2熔入合金液中,由于生產(chǎn)條件的控制, Nd2O3的帶入量是有限的,從反應(yīng)結(jié)果看三種情況的 Si 含量變化不大。 14 3 箱體零件的工藝流程設(shè)計(jì) 模具的設(shè)計(jì)與制造 模具的設(shè)計(jì) 精密鑄造的模具設(shè)計(jì)不像 砂鑄模具有它固定的模式可循,它沒 有模式限制,一般都是由模具廠自由完成,以能打出蠟件為首選目的 。 2) 一 般情況下 STP 在 RP 正下方。 4) 鎖上下頂出板的螺絲間隔為 150200mm。 6) 成品拔模斜度以減膠為基準(zhǔn)。 8) SP 盡量將其直徑取大并布置在成品的正投影面積下方。 10) 斜梢距模具中心應(yīng)取整。 。 13) 處理內(nèi)側(cè)倒鉤的方法一般可用斜梢 , 內(nèi)側(cè)滑塊 , 剝脫板 (頂出中板 ),頂 出梢應(yīng)盡量避免在滑塊底下 , 以免發(fā)生碰撞或干涉。 15) 支撐柱 (SP)的擺放與腳墊間距應(yīng)量保持相等 , 使其模具保持平衡。 (2) 塑料制件說明書或技術(shù)要求。 (4) 制件樣品。 ( 1) 消化塑料制件圖,了解制件的用途,分析塑料制件的工藝性,尺寸精度等技術(shù)要求。 ( 3) 確定成型方法 采用直壓法、鑄壓法還是注射法。 ( 5) 具體結(jié)構(gòu)方案 ① 確定模具類型 如壓制模(敞開式、半閉合式、閉合式)、鑄壓模、注射模等。 3) 影響模具結(jié)構(gòu)及模具個(gè)別系統(tǒng) 的因素很多,很復(fù)雜: (1) 型腔布置。 (2) 確定分型面。 (3) 確定澆注系統(tǒng)(主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大小)和排氣系統(tǒng)(排氣的方法、排氣槽位置、大?。?。 (5) 決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。 (7) 確定主要成型零件,結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。 4) 繪制模具圖 在畫模具總裝圖之前,應(yīng)繪制工序圖,并要符合制件圖和工藝資料的要求。 5) 模具總裝圖應(yīng)包括以下內(nèi)容: (1) 模具成型部分結(jié)構(gòu) (2) 澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。 (4) 外形結(jié)構(gòu)及所有連接件,定位、導(dǎo)向件的位置。 (6) 輔助工具(取件 及 卸模工具,校正工具等)。 (8) 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明。 (1) 圖形要求:一定要按比例畫,允許放大或縮小。 (3) 表面粗糙度。 7) 校對(duì)、審圖、描圖、送曬 自我校對(duì)的內(nèi)容是: (1) 模具及其零件與塑件圖紙的關(guān)系 模具及模具零件的材質(zhì)、硬度、尺寸精度,結(jié)構(gòu)等是否符合塑件圖紙的要求。 (3) 成型設(shè)備方面 注射量、注射壓力、鎖模力夠 不夠,模具的安裝、塑料制件的 南芯、脫模有無問題,注射機(jī)的噴嘴與澆 口套是否正確地接觸。 ② 脫模方式是否正確,推廣桿、推管的大小、位置、數(shù)量是否合適,推板會(huì)不會(huì)被型芯卡住,會(huì)不會(huì)造成擦傷成型零件。加熱器的功率、數(shù)量;冷卻介質(zhì)的流動(dòng)線路位置、大小、數(shù)量是否合適。 ⑤ 澆注、排氣系 統(tǒng)的位置,大小是否恰當(dāng)。 ② 零件圖上的零件編號(hào)、名稱,制作數(shù)量、零件內(nèi)制還是外購的,是標(biāo)準(zhǔn)件還是非標(biāo)準(zhǔn)件,零件配合處理精度、成型塑料制件高精度尺寸處的修正加工及余量,模具零件的材料、熱處理、表面處理、表面精加工程度 的標(biāo)記,都要敘述 清楚。 ④ 檢查全部零件圖及總裝圖的視圖位置,投影是否正確,畫法是否符合制圖國標(biāo),有無遺漏尺寸。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤 以后,進(jìn)行排除錯(cuò)誤性的修模。在修模前,應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑件出現(xiàn)的不良現(xiàn)象的實(shí)際情況,進(jìn)行細(xì)致地分析研究,找出造成塑件缺陷的原因后提出補(bǔ)救方法。 9) 整理資料進(jìn)行歸檔 模具經(jīng)試驗(yàn)后,若暫不使用,則應(yīng)該 完全擦除脫模渣滓、灰塵、油污等,涂上黃油或其他防銹油或防銹劑,放 到保管場所保管。 壓蠟 壓蠟 液體蠟被以高壓射入金屬模具以形成蠟?zāi)?。還有一些其他顏色的石蠟,性質(zhì)略有不同。注蠟機(jī)的類別通常有風(fēng)壓式和真空式兩種。 注蠟機(jī)中的加熱器和感溫器能夠使蠟液達(dá)到并保持一定的溫度。如果溫度過低,蠟液不易注滿蠟?zāi)?,造成蠟?zāi)5臍埲?;反之蠟液溫度過高,又會(huì)導(dǎo)致蠟液從膠??p隙處溢出或從注蠟口溢出,容易形成飛邊或燙傷手指。 注蠟之前,首先應(yīng)該打開膠模,檢查膠模的完好性和清潔性。 19 注蠟時(shí),應(yīng)該用雙手將夾板 中的膠模夾緊,注意手指的分布應(yīng)該使膠模受壓均勻; 將膠模水口對(duì)準(zhǔn)注蠟嘴平行推進(jìn),頂牢注蠟嘴后雙手不動(dòng),用腳輕輕踏 注蠟開關(guān)并隨即松開,雙手停留 1~2 秒后, 將膠模放置片刻,即可打開膠模 ,取出蠟?zāi)?。如果是一些比較細(xì)小的缺陷,則應(yīng)該進(jìn)行蠟?zāi)5男拚? 化蠟溫度( Melting temperature): 105℃ ~ 110℃ 保溫溫度 (Keeping? temperature):55℃ ~ 60℃ 射蠟溫度 (Injection temperature)糊狀 :55℃ ~ 60℃ 射 蠟溫度 (Injection temperature)液狀: 63℃ ~ 68℃ 射蠟壓力 (Injection pressure):20~ 30kg/c ㎡ 模具溫度 (Mold temperature):20~ 25℃ 為了更好的使用蠟料 ,可采取如下的方法 : 1) 有關(guān)流動(dòng)性 : ( 1) 提高射蠟壓力可以消除蠟件表面的波紋和流線。 2) 有關(guān)線收縮率往往取決于射蠟溫 度和壓力,間歇以及模具溫度,因此降低線型收縮率: ( 1) 增加射蠟壓力。 ( 3) 增加循環(huán)射蠟時(shí)間。 修蠟 射蠟之后需要對(duì)蠟?zāi)_M(jìn)行修正以達(dá)到質(zhì)量要求 。對(duì)于飛邊、多重邊、花頭不清晰、花頭搭邊等缺陷可以用手術(shù)刀片修光;對(duì)于砂眼、斷爪可以用焊蠟器進(jìn)行焊補(bǔ);小孔不通的可以用焊 針穿透;對(duì)于蠟?zāi)5淖冃慰梢栽?40~50℃的熱水中進(jìn)行校正 . 組樹 蠟?zāi)=?jīng)過修整后,需要種蠟樹,才能進(jìn)行進(jìn)一步的操作。種蠟樹的基本要求是,蠟?zāi)R帕杏行?,關(guān)鍵是蠟?zāi)Vg不能接觸,既能夠保持一定的間隙,又能夠盡量多地將蠟?zāi)?
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