Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Конструктивно-технологическая характеристика детали «Картер»

1.2 Анализ технологичности конструкции

1.3 Определение типа производства

2. Литье методом машинной формовки

2.1 Способы формовки

2.2 Положения детали в форме при заливке

2.3 Выбор поверхности разъема формы и модели

2.4 Обоснование величины усадки и припусков на механическую обработку, уклонов, галтелей

2.5 Определение конструкций и размеров знаков стержней

2.6 Литниковая системы

2.7 Обоснование применяемой оснастки

2.8 Выбор формовочных смесей

3. Конструкторская часть

3.1 Анализ базового технологического процесса

3.2 Описание станочного приспособления и принцип его работы

3.3 Технологический процесс сборки

4. Совершенствование технологии

4.1 Автоматизированное рабочее место (АРМ)

4.2 Исследование методов отделочной и упрочняющей обработки деталей машин

4.3 Применение универсальных измерительных центров в промышленности

Литература

Приложение 1: Базовый технологический маршрут механической обработки однотипной детали "корпус"

Введение

Редуктор предназначен для передачи крутящего момента от типового двигателя на энергетическую установку. Вращение передается на цилиндрический редуктор от двигателя, через промежуточный конический редуктор. Редуктор состоит из фрикциона ведущей шестерни, ведомой шестерни, промежуточного и ведущего вала.

Фрикцион редуктора многодисковый, сухого трения, служит для гашения инерционных усилий, возникающих при резком изменении нагрузки энергетической установки.

На шлицах ведущего вала установлена зубчатая муфта через которую передается вращение от промежуточного конического редуктора на цилиндрический редуктор.

Масляная система редуктора циркуляционного типа, состоящая из насоса, сливного клапана, сапуна, указателя уровня масла, радиатора охлаждения трубопроводов, установленных на промежуточном коническом редукторе.

Привод управления редуктором состоит из рычага, концевого выключателя, профильного кулачка, через вал, вилку, сухарь, муфта включения.

Управление муфтой осуществляется рычагом, который имеет два положения. При переключении рычага в положение «работа» муфта входит в зацепление с зубчатым валиком промежуточного конического редуктора. При переключении рычага в другое положение муфта выходит из зацепления с валом промежуточного редуктора и передача вращения на цилиндрический редуктор, а следовательно и на энергетическую установку прекращается. Блокировочное устройство (концевой выключатель) исключает одновременную работу энергетической установки и коробки передач.

1. Технологическая часть

1.1 Конструктивно-технологическая характеристика детали «Картер»

Картера и другие корпусные детали заключают в себе или поддерживают детали машин. Картера в значительной степени определяют работоспособность и надежность машин по критериям виброустойчивости, точности работы под нагрузкой и долговечности. Основными критериями работоспособности картеров служит жесткость. Повышенные упругие перемещения в корпусник деталях приводят к неправильной работе механизма, способствует возникновению различных колебавши. Картер редуктора изображен на листе 1 графической части

Материал для картера выбирается с учетом выше указанных критериев работоспособности и технологических требований.

Основным критерием для картеров является соосность.

Перпендикулярность относительно оси.

В картеры заправляют смазку для обеспечения обильной смазки деталей редукторов.

Материал изготовления картера - АК9₄.

Относится к первой группе (по физико-механическим свойствам), то есть с высоким содержанием кремния).

Сплав характеризуется хорошими литейными свойствами

- хорошей текучестью

- хорошей герметичностью

- малой способностью к горячим трещинам.

Шероховатость основных поверхностей «картера» - R_a=1,6…3,2 мкм, остальных - R_a=6,3…12,5мкм

По условиям работы картер должен быть герметичным, коррозийно стойким, по возможности легким, достаточно прочным по отношению к динамическим и вибрационным нагрузкам.

С учетом выше указанных критериев работоспособности и технологических требований выбираем в качестве материала для изготовления картера сплав АК9₄ ГОСТ 1583-89.

Химический состав сплава марки АК9₄ ГОСТ 1583-89

Mg = 0,17…0,3%

Si = 6,0…10,5%

Mn = 0,25…0,5%

Fe = 0,8%

Zn = 0,3%

Pb = 0,01%

Ti = 0,15%

Таблица 1 Физические свойства сплава марки АК9₄ ГОСТ 1583-89

Предел прочности при растяжении в, МПа	Предел прочности на изгиб и, МПа	Плотность , г/см2	Относительное удлинение S	Ударная вязкость d
235	588	2.5…2.7	3%	0.4

1.2 Анализ технологичности конструкции

Рациональные конструкции машин, обеспечивающие необходимые эксплуатационные требования не могут быть созданы без учета трудоемкости и материалоемкости их изготовления.

Соответствие конструкции машин требованиям трудоемкости и материалоемкости определяют технологичность конструкции.

При объективной оценке технологичности конструкции машин, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции.

При объективной оценке технологичности конструкции машин, их деталей и узлов, учитывают ряд положительных факторов, определяющих технологичность конструкции. К ним относится:

1. оптимальная форма детали, обеспечивающая изготовление заготовки с наименьшим припуском и наименьшим количеством обрабатываемых поверхностей;

2. наименьший вес машины

3. наименьшее количество материала, применяемого в конструкции машин

4. взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальным значением полей допуска

5. нормализация (стандартизация) и унификация деталей, узлов и их отдельных конструкторских элементов.

Корпус представляет собой полую коробку с взаимно-параллельными и перпендикулярными плоскостями, что позволяет применить типовой технологический процесс изготовления, так как обрабатываемые плоскости расположены параллельно, то возможно использовать многоинструментальный обрабатывающий центр с высокопроизводительными режимами резания и необходимой точностью.

Жесткость конструкции корпуса, толщина стенок позволяют обеспечить надежное базирование и закрепление при обработке и контроле,

Конструкция детали не имеет резких перепадов внутренних и наружных диаметров, неперпендикулярность осей отверстий относительно установочных поверхностей не более 0,02 мм, смещение осей отверстий от номинального расположения не более 0,02 мм.

Конструкции детали должны состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов (КЭД) или быть стандартной в целом.

Детали должны изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок.

Размеры детали должны иметь оптимальную точность. Шероховатость поверхностей должна быть оптимальной.

Физико-химические и механические свойства материала детали, её жесткость, форма, размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы отделочно-упрочняющей обработки, нанесения антикоррозийных покрытий и т.п.), а также хранения и транспортировки.

Базовая поверхность детали должна иметь оптимальные показатели точность и шероховатости поверхности, которые обеспечивают требуемую точность установки, обработки и контроля.

Заготовки для изготовления деталей должны быть получены рациональным способом с учетом материала, заданного объема выпуска и типа производства.

Метод изготовления деталей должен обеспечивать возможность одновременного изготовления нескольких деталей.

Сопряжение поверхностей деталей различных квалитетов точности и шероховатости поверхности должны соответствовать применяемым методам и средствам обработки.

Конструкция детали должны обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.

Вывод: по геометрической форме и конфигурации поверхности деталь "картер" имеет конструкцию, которую в целом можно признать технологичной (удовлетворяется порядка 85% основных требований по технологичности конструкции).

Таблица 2 Анализ технологичности конструкции детали "картер" геометрической форме и конфигурации поверхностей

№	Требования технологичности	Характеристика технологичности
1	Деталь должна изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок	Конструкция детали технологична
2	Свойства материала детали должны удовлетворять существующую технологию изготовления, хранения, транспортировки	Конструкция детали технологична
3	Конструкция детали должна обеспечить возможность применения типовых, групповых или стандартных технологических процессов	Конструкция детали технологична
4	Конструкция детали должна обеспечивать возможность одновременной обработки нескольких деталей	Конструкция детали технологична
Дополнительные требования технологичности для деталей типа "корпус"
5	Обеспечение одновременной многошпиндельной обработки отверстий с учетом их межосевого расстояния	Конструкция детали технологична
6	Возможность обработки плоских поверхностей и отверстий на проход инструмента	Конструкция детали технологична
7	Отсутствие глухих отверстий и других поверхностей, обрабатываемых с внутренней стороны корпусной детали	Конструкция детали не технологична
8	Отсутствие плоских поверхностей и осей отверстий, расположенных не под прямым углом	Конструкция детали не технологична
9	Отсутствие отверстий с резьбой малого или очень большого диаметра	Конструкция детали технологична
Дополнительные требования технологичности для деталей,обрабатываемых на станках с ЧПУ
10	Форма конструктивных элементов деталей (КЭД) - фасок, канавок, выточек и т.д. должна обеспечивать удобный подвод инструментов	Конструкция детали технологична
11	Всемерная унификация КЭД для сокращения времени на подготовку УП и снижению количества применяемых инструментов	Конструкция детали технологична
12	Конструкция детали должна быть удобной для позицирования и координирования на станке с ЧПУ	Конструкция детали технологична
13	В связи с возможным применением роботов (манипуляторов) деталь должна иметь поверхности, удобные для захвата	Конструкция детали технологична

Таблица 3 Анализ технологичности конструкции детали "картер" по наличию стандартных или унифицированных конструктивных элементов (КЭД)

№	Наименование КЭД (ГОСТ, ТУ и т.п.)	Общее кол-во КЭД	Количество стандартных КЭД	Степень стандартизации, %	Примечания
1	Размеры наружных цилиндрических поверхностей (ГОСТ 6636-69 СТ СЭВ 5 14 -77)	2	0	0%	Нет
2	Размеры внутренних цилиндрических поверхностей (ГОСТ 6636-69 СТ СЭВ 5 14 -77)	18	16	89%	Нет
3	Плоские поверхности(ГОСТ 6636-69СТ СЭВ 5 14 -77)	14	13	93%	Нет
4	Радиусы закруглений(ГОСТ 10948-74)	19	19	100%	Нет
5	Фаски (ГОСТ 10948-74 СТ СЭВ2814-80)	10	10	100%	Нет
6	Метрические резьбы по СТ СЭВ 181-78, 182-75	3	3	100%	Нет
Итого	66	61	92%

Вывод: по наличию стандартных и унифицированных КЭД (92%) конструкцию детали "картер" можно в целом признать технологичной.

Таблица 4 Анализ технологичности конструкции детали "картер" по точностным требованиям (СТ СЭВ 144-75, 145-75)

№	Наименование КЭД	Общее количество КЭД	Количество КЭД, обрабатываемых по следующим квалитетам точности
			Высокая точность обработки (квалитеты)	Средняя точность обработки (квалитеты)	Свободные размеры (квалитеты)
			6	7	8	9	%	10	11	12	%	13	14	%
1	Наружные цилиндрические поверхности	2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	2	100
2	Внутренние цилиндрические поверхности	18	1	4	1	-	33	-	-	-	-	-	12	67
3	Плоские поверхности	14	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	14	100
4	Радиусы закруглений	19	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	19	100
5	Фаски	10	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	10	100
6	Метрические резьбы	3	3	-	-	-	100	-	-	-	-	-	-	-
Итого	66	4	4	1	-	14	-	-	-	-	-	57	86

Вывод: по точностным требованиям конструкцию детали "картер" можно признать технологичной, т.к. 86% поверхностей детали обрабатываются по средней точности обработки или по свободным размерам

Таблица 5 Анализ технологичности конструкции детали "картер" по шероховатости поверхностей (ГОСТ 2789-73)

№	Наименование КЭД	Общее кол-во КЭД	Количество КЭД, имеющих следующую шероховатость поверхностей Ra (Rz), мкм
			80-40	40-20	2,5-1,25	1,25-0,63	0,63-0,32
1	Наружные цилиндрические поверхности	2	2 (100%)	-	-	-	-
2	Внутренние цилиндрические поверхности	18	9(50%)	-	-	7(39%)	2(11%)
3	Плоские поверхности	14	-	11(78%)	3(22%)	-	-
4	Фаски	10	-	10 (100%)	-	-	-
5	Радиусы и закругления	19	-	19 (100%)	-	-	-
6	Метрические резьбы	3	-	-	-	-	3(100%)
Итого	66	11(17%)	40(61%)	3(4%)	7(11%)	5(7%)

Вывод: по шероховатости поверхностей конструкцию детали "картер" можно в целом признать технологичной - 81% всех поверхностей имеют среднюю шероховатость.

Общий вывод: конструкцию детали "картер" можно в целом признать технологичной, т.к. практически удовлетворяются 86% требований технологичности конструкции.

1.3 Определение типа производства

деталь литьё сборка конструкция

Производственная программа машиностроительного завода содержит номенклатуру изготовляемых изделий (с указанием их типов и размеров), количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, перечень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям.

На основании общей производственной программы завода составляется подетальная производственная программа по цехам, указывающая наименование, количество, черный и чистый вес (массу) деталей, подлежащих изготовлению и обработке в каждом данном цехе (литейном, кузнечном, механическом и др.) и проходящих обработку в нескольких цехах; составляется программа по каждому цеху и одна сводная, указывающая, какие детали и в каком количестве проходят через каждый цех.

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а также технических и экономических условий осуществления производственного процесса все разнообразные производства условно делятся на три основных вида (или типа); единичное (индивидуальное), серийное и массовое. У каждого из этих видов производственный и технологический процессы имеют свои характерные особенности, и каждому из них свойственна определенная форма организации работы.

Единичным называется такое производство, при котором изделия изготовляются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причем повторяемость этих изделий редка или совсем отсутствует.

Единичное производство универсально, т. е. охватывает разнохарактерные типы изделий, поэтому оно должно быть очень гибким, приспособленным к выполнению разнообразных заданий. Для этого завод должен располагать комплектом универсального оборудования, обеспечивающим изготовление изделий сравнительно широкой номенклатуры. Этот комплект оборудования должен быть подобран таким образом, чтобы, с одной стороны, можно было применять различные виды обработки, а с другой -- чтобы количественное соотношение отдельных видов оборудования гарантировало определенную пропускную способность завода.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.

При серийном производстве изделия изготовляют партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основным принципом этого вида производства является изготовление всей партии (серии) целиком как в обработке деталей, так и в сборке.

Понятие «партия» относится к количеству деталей, а понятие «серия» - к количеству машин, запускаемых в производство одновременно. Количество деталей в партии и количество машин в серии могут быть различными.

В серийном производстве в зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Такое подразделение является условным для разных отраслей машиностроения: при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным видам.

Массовым называется производство, в котором при достаточно большом количестве одинаковых выпусков изделий изготовление их ведется путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

Определим тип производства при изготовлении детали "картер" массой 6 кг. При разработке новых технологических процессов, когда технологический маршрут механической обработки детали не определен, используют коэффициент серийности

, (3.5.1)

где t_в - такт выпуска,

Т_ш.ср. - среднее штучное время выполнения основных операций механической обработки.

Такт выпуска равен:

, (3.5.2)

где Ф_д - фонд времени работы оборудования, 4015 часов;

N_r - годовой объем выпуска деталей, 7200 шт.

Среднее штучное время выполнения основных операций механической обработки:

, (3.5.3)

где Т_шi - штучное время выполнения i-ой операции,

m - число операций.

Время Т_{ш i} определяем по литературе [ ].

Для однотипной детали «корпус» имеем следующие основные операции механической обработки:

1. Продольно-фрезерная - 8,6 мин

2. Вертикально-фрезерная - 12,8 мин

3. Плоскошлифовальная - 10,5 мин

Для данного случая М_д = 6 кг, N_r = 7200 шт., поэтому производство - среднесерийное, что совпадает с расчетом.

2. Литье методом машинной формовки

Для изготовления детали "картер" используется сплав АК9₄ ГОСТ 1583-89, относящийся к системе алюминий-кремний-магний, так называемым силуминам. Эти сплавы обладают высокими литейными свойствами, достаточными пластичностью и механической прочностью, удовлетворительной коррозийной стойкостью. Габаритные размеры детали 355x292x140 мм. Для технико-экономического анализа выбираем два варианта изготовления отливки: в песчаные формы с использованием ручной формовки, а также с использованием машинной формовки. Литую заготовку отнесем к группе сложности С4.

2.1 Способы формовки

Формовка - это процесс изготовления разовых литейных форм. Это трудоемкий и ответственный этап всего технологического цикла изготовления отливок, который в значительной мере определяет их качество. Процесс формовки заключается в следующем:

уплотнение смеси, позволяющий получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность в сочетании с податливостью, газопроницаемостью и другими свойствами;

устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из полости формы образующихся при заливке газов;

извлечение модели из формы;

отделку и сборку формы, включая установку стержней.

В зависимости от размеров, массы и толщины стенки отливки, а также марки литейного сплава его заливают в сырые, сухие и химические твердеющие формы. Литейные формы изготавливают вручную, на формовочных машинах, полуавтоматических и автоматических линиях.

Так как данная отливка имеет вес менее 500 кг, то отливку будем заливать по-сырому Заливка по-сырому является более технологичной, так как отпадает необходимость в сушке форм, что значительно ускоряет технологический процесс.

В условиях серийного производства можно использовать как ручную, так как и машинную формовку. Для изготовления данной отливки применим машинную формовку. Машинная формовка позволяет механизировать две основные операции формовки (уплотнение смеси, удаление модели из формы) и некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов, поворот опок и сборка формы, транспортировка формы к месту заливки. т.д.). Для выполнения этих операций литейные цехи оборудуются системами транспортеров, рольгангов, кантователей и формовочных машин.

При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшается санитарно-гигиенические условия в цех, уменьшатся брак.

Наполнение опок формовочной смесью производится из бункера, расположенного над формовочной машиной. В бункер формовочная смесь из землеприготовительного отделения поступает по ленточному транспортеру. Уплотнение смеси и удаление модели из форм производится на формовочных машинах, которые обеспечивают изготовление нижних и верхних полуформ.

Снятие крупных опок со стола машины после уплотнения смеси и передача их на рольганг производится пневматическими подъемниками. При помощи рольгангов полуформы поступают на участок сборки, где производится простановка стержней, кантовка верхней полуформы и сборка формы под заливку. На этом участке используются кантователи, пневматические подъемники, системы механической сборки опок.

К месту заливки собранные формы подаются обычно при помощи напольных конвейеров тележечного типа.

При полной автоматизации процессов все перечисленные выше операции выполняются на автоматичских линиях. Они установлены и интенсивно устанавливаются в крупнейших литейных цехах массового производства (Волжский автозавод, Ростсельмаш, ГАЗ, МТЗ и др.). Вместе с тем некоторые литейные цехи оборудованы машинами и устройствами, механизирующими только отдельные процессы. В таких цехах важное место занимают формовочные машины и обслуживающие их транспортные системы.

Машинная формовка по сравнению с ручной имеет следующие преимущества:

механизируется уплотнение формы и извлечение модели; можно применить труд менее квалифицированных рабочих; формы получаются более высокой прочности и однородны по степени уплотнения; отливки получаются более точными по размерам и одинаковыми по весу с минимальными припусками на обработку; улучшение качества поверхности отливок приводит к уменьшению объема очистных и обрубных работ; уменьшается брак литья; создаются условия организации поточного производства.

Основными технологическими требованиями при машинной формовке являются:

1) изготовление форм в двух опоках;

2) замена всех боковых отъемных частей модели стержнями;

3) применение опок с ребрами для удержания формовочной смеси.

Из рассмотренных способов формовки при машинной формовке применяется один -- формовка в двух опоках по разъемной или цельной модели. При этом металлическая половина модели крепится винтами к модельной плите, а вместе с ней и винтами к столу формовочной машины. Опока надевается своими ушками на штыри, укрепленные в модельной плите. Таким образом обеспечивается постоянство положения модели по отношению к стенкам опоки. Вторая половина модели точно так же крепится к другой модельной плите и строго ориентирована относительно стенок своей опоки. Модельные плиты с закрепленными на них моделями строго центрированы между собой. Такое же соответствие обеспечивается и для парных опок. Поэтому при сборке полости формы всегда совпадают и обеспечивают получение точных отливок. Формовка по двум модельным плитам позволяет организовать работу на участке формовки так, что одна группа машин формует нижнюю полуформу, а одновременно на других машинах формуются верхние полуформы. На участке сборки они соединяются и передаются на заливку. Отсюда видно, что внедрение машинной формовки является важным условием организации поточного производства в литейных цехах.

При использовании обычных песчано-глинистых смесей поверхностная твердость формы достигает 89-94 единиц. Максимальное уплотнение смеси соответствует разъему полуформы. Улучшение технологических параметров литейной формы повышает геометрическую точность отливок, снижает брак, улучшает санитарно-гигиенические условия труда за счет полного устранения вибрации и шума.

2.2 Положения детали в форме при заливке

Основной задачей при выборе положения отливки во время заливки, заключается в получении наиболее ответственных ее поверхностей без литейных дефектов. При выборе положения отливки в форме руководствуемся следующими рекомендациями:

учитываем принцип затвердевания отливки: отливку располагаем массивными частями вверх, и устанавливаем над ними прибыли;

основные обрабатываемые поверхности и наиболее ответственные части отливки располагаем вертикально;

данное положение обеспечивает надежное удержание стержней в форме во время заливки, имеется возможность проверки толщины стенок отливки при сборке формы;

тонкие стенки расположены снизу и вертикально по заливке, что благоприятно при заливке стали, путь металла к тонким частям самый короткий.

2.3 Выбор поверхности разъема формы и модели

Поверхность соприкосновения верхней и нижней полуформ называется поверхностью разъема формы. Она необходима для извлечения модели из уплотненной формовочной смеси и установки стержней в форму. Поверхность разъема может быть плоской и фасонной.

Выбор разъема формы определяет конструкцию и разъемы модели, необходимость применения стержней, величину формовочных уклонов, размер опок и т.д. При неправильном выборе поверхности разъема возможно искажение конфигурации отливки, неоправданное усложнение формовки, сборки.

Выбранная поверхность разъема формы удовлетворяет следующим требованиям:

поверхность разъема формы и модели плоская, что наиболее рационально с точки зрения изготовления модельного комплекта;

стержень располагается в нижней полуформе, при этом отпадает необходимость в подвешивании стержня в верхней полуформе, облегчается контроль за их установкой в форму, уменьшается возможность повреждения околознаковых частей;

уменьшаются затраты на обрубку и зачистку отливки;

позволяет сократить расход формовочной смеси из-за уменьшения высоты формы, так как данная поверхность разъема обеспечивает малую высоту формы;

модель отливки не имеет отъемных частей.

2.4 Обоснование величины усадки и припусков на механическую обработку, уклонов, галтелей

Усадкой называется свойство металлов и сплавов уменьшать свой объем при затвердевании и охлаждении. Вследствие этого модель должна быть несколько больших размеров, чем будущая отливка. Уменьшение линейных размеров отливки в условиях определенного производства называют литейной усадкой. Ее величина для каждой конкретной отливки зависит от марки сплава, от ее конфигурации и устройства формы.

Для средних отливок из сплава АК9₄ усадка равна 1.6%

Припуски на механическую обработку даются на всех обрабатываемых поверхностях отливки. Величина припуска зависит от положения поверхности при отливке, способа формовки и чистоты обработки поверхности, а также от величины отливки и самой обрабатываемой поверхности.

При машинной формовке ввиду большей точности литья припуски на обработку даются меньшие, чем при ручной формовке. Наибольшие припуски предусматриваются для поверхностей, которые при заливке обращены вверх, так как они больше всего засоряются неметаллическими включениями.

Таблица. Определение припусков по ГОСТ 26645-85 7

номин. размер	класс точности	степень коробления	отклонения коробления	отклонения смещения	допуск	основной припуск	дополнительный припуск	общий припуск
	ряд припусков
19		5	0.16	1.2	3.2	5.0	-	5.0
110		5	0.16	1.2	5.0	5.0	-	5.0
110		5	0.6	1.2		5.0	-	5.0
150		5	0.6	1.2		5.0	-	5.0
180		5	0.6	1.2		5.0	-	5.0
300		5	0.16	1.2			-

Формовочными называют уклоны, которые придаются рабочим поверхностям литейных моделей для обеспечения свободного извлечения их из форм или освобождения стержневых ящиков от стержней без разрушения в том случае, если конструкция детали не предусматривает конструктивные уклоны.

Величина уклона зависит от высоты стенки, материала модели и от способа формовки. Для машинной формовки металлические модели имеют уклон 0.5-1. Принимаем 1

Галтелями называются закругления внутренних углов моделей для получения в отливке плавного перехода от одной поверхности к другой. Они улучшают качество отливки, способствуют равномерному ее охлаждению, уменьшают опасность появления горячих трещин в местах пересечения стенок и предотвращают осыпание формовочной смеси в углах формы при извлечении из нее модели. Благодаря правильно выполненным закруглениям наружных и внутренних стенок удается избежать возникновения усадочных раковин. Применение галтелей повышает усталостную прочность отливок в условиях работы при значительных знакопеременных нагрузках.

По требованию, указанному на чертеже, величина галтелей 23мм.

2.5 Определение конструкций и размеров знаков стержней

Литейными стержнями называют элементы литейной формы, изготавливаемые отдельно от полуформ по специальной (как правило) оснастке и предназначенные для получения в отливке отверстий и полостей, которые не могут быть получены от модели. Стержни, как правило, ставят в форму после сушки, чтобы увеличить их прочность и уменьшить газотворность.

Стержневые знаки служат для обеспечения правильного и надежного фиксирования стержня в форме и удаления из него газов во время заливки.

При проектировании стержней необходимо:

определить границы стержней и их количество;

выбрать или рассчитать размеры знаковых частей и определить величину зазоров между знаками формы стержней;

обеспечить прочность за счет выбора соответствующего состава стержневой смеси или установки каркасов;

выбрать способ изготовления, показать плоскость разъема стержневых ящиков и направление набивки;

разработать систему вентиляции.

При конструировании стержней руководствуемся следующими соображениями:

стержень располагается в нижней полуформе, так как на установку и крепление стержня в верхней опоке затрачивается в 5-6 раз больше времени, чем в нижней;

избегаем односторонне посаженых стержней, для чего пользуемся приемом дублирования стержней; при этом исключается возможность их смещения под действием собственной массы или напора металла;

конструкция формы исключает фиксирование одних стержней в знаках других, так как при этом суммируются ошибки их установки.

При изготовлении отливки данной детали используем один дублированный стержень

2.6 Литниковая системы

Литниковая система (л.с.) должна обеспечить спокойную, равномерную и непрерывную подачу металла в заранее определенные места отливки.

Конструкция л.с. должна создавать условия, препятствующие засасыванию воздуха потоком металла.

Л.с. должна задерживать все неметаллические включения, попавшие в поток металла.

Одной из важнейших функций л.с. является заполнение формы с заданной скоростью: при очень большой скорости заливки происходит размыв стенок формы и каналов самой л.с., а при слишком медленной заливке - значительное охлаждение металла и образование спаев, неслитин, недоливов.

Л.с. должна способствовать выполнению принципа равномерного или направленного затвердевания отливки. Она служит для частичного питания жидким металлом отливки в начальный момент ее затвердевания.

Нормальная л.с. состоит из следующих основных элементов: приемное устройство, стояк, зумпф, литниковый ход, питатели.

1.Приемные устройства Назначение их состоит в том, чтобы обеспечить попадание струи из ковша в каналы л.с. Также эти устройства гасят энергию струи металла из ковша и частично улавливают шлак, попавший в поток из ковша.

В качестве приемного устройства применим литниковую воронку. Литниковые воронки применяются при заливке всех стальных отливок, независимо от их массы (из-за заливки из стопорных ковшей, а также для уменьшения поверхности контакта металла с литниковой системой).

2. Стояк Он представляет собой вертикальный канал л.с., по которому металл опускается от уровня чаши до того уровня, на котором он подводится к отливке.

Очень часто по условиям формовки (особенно при машинном изготовлении форм) требуется установка расширяющихся книзу стояков. В таких стояках может происходить подсос воздуха, и требуется установка дросселей, но так как сечение питателей наименьшее (то есть л.с. заполненная), то дроссели не нужны.

3.Зумпф Очень ответственным местом в л.с. является зумпф - это расширение и углубление под стояком. Его всегда нужно делать при устройстве л.с. В нем образуется болотце металла, гасящего энергию струи из стояка и тем самым предотвращающего разбрызгивание металла. Кроме того, выходя из зумпфа в литниковый ход, металл направлен снизу вверх. При этом направление движения металла совпадает с направлением естественного движения шлаковых частиц, попавших из ковша в металл, и они быстрее выносятся к потолку литникового хода, то есть зумпф позволяет сделать короче литниковый ход и уменьшить расход металла на л.с.

4. Литниковый ход Он представляет собой горизонтальный канал, чаще всего трапециевидного сечения, устанавливаемый на плоскости разъема формы. Основным его назначением является распределение потока металла из стояка по отдельным питателям, обеспечивая его равномерный расход.

5. Питатели Последний по ходу металла элемент л.с. - питатели. Их количество и расположение зависят от характера заливаемых деталей. Сечение питателей должно быть таким, чтобы они легко отламывались от отливки.

Когда металл подводится несколькими питателями к отливке, истечение его из разных питателей, удаленных на различное расстояние от стояка, разное. Дальние питатели пропускают большее количество металла, чем ближние. Это объясняется тем, что в крайних питателях динамический напор частично переходит в статический, поэтому скорость истечения металл из этих питателей выше.

Выбор типа литниковой системы

Решающими факторами, от которых зависит выбор типа л.с., являются: конструкция отливки, принятая в цехе технология и свойства сплава, из которого отливается заготовка.

Для изготовления алюминиевых отливок применяют литниковые системы с сифонным подводом металла через вертикальные щелевидные литники (рис. 1, б) и заливку сверху через коллектор (рис. 1, б).

Рис. 1. Литниковые системы для алюминиевых сплавов: 1 -- выпор; 2 -- питатель; 3 -- стояк; 4 -- коллектор; 5 -- шлакоуловитель

Внизу стояка обычно устанавливают фильтровальные сетки, которые задерживают шлак. Такие же сетки устанавливаются по пути движения металла в различных местах коллектора.

В зависимости от конфигурации отливки применяют коллекторы прямые (рис. 1, а) и кольцевые (рис. 1, в). Перпендикулярно коллектору располагают питатели. Сумма площади сечения питателей обычно принимается в 1,5 раза больше площади сечения стояка. Выпоры выполняют массивными, чтобы они не только способствовали удалению газа из формы, но и служили прибылью для отливки. Суммарный вес выпоров нередко составляет 100% и более от веса деталей, а с литниковой системой--свыше 150 %.

Для получения плотного литья применяют кристаллизацию под давлением. Сущность метода заключается в том, что форму заливают металлом в автоклаве, сразу же закрывают люк автоклава и повышают внутри него давление воздуха до 5--6 атм. Процесс кристаллизации происходит под давлением, которое обеспечивает удержание газов в твердом растворе в форме микроскопических пузырьков и улучшает процесс питания отливки. После полного затвердевания металла форму из автоклава удаляют, а в него помещают новую форму для заливки и кристаллизации под давлением

2.7 Обоснование применяемой оснастки

Основную массу фасонных отливок из различных литейных сплавов изготовляют в разовых песчаных формах. Для получения таких форм используют специальную модельно-опочную оснастку, необходимую для получения частей формы, стержней и их сборки. Комплект модельно-опочной оснастки включает: модели и модельные плиты для изготовления по ним частей формы, стержневые ящики для изготовления стержней, вентиляционные плиты для образования вентиляционных каналов в стержнях, плоские и фигурные (драйеры) сушильные плиты для сушки стержней, опоки, приспособления для контроля формы в процессе сборки, а также холодильники, штыри для соединения опок и другой инструмент.

Моделями называют приспособления, предназначенные для получения в литейных формах полостей, конфигурация которых соответствует изготовляемым отливкам.

Для машинной формовки модели монтируют на специальных плитах, которые называют модельными плитами. Для серийного производства данной отливки используем одностороннюю наборную плиту (модель, расположенную только на одной верхней стороне, крепят к плите болтами по ГОСТ 20342-74).

В условиях серийного производства отливок используются металлические модели и плиты. Они имеют следующие преимущества: долговечность, большую точность и более гладкую рабочую поверхность. Их используют при машинной формовке, которая предъявляет определенные требования к конструкции и качеству модельной оснастки. Материалом для модели данной отливки, а также для плиты служит сталь марки Ст 15Л (высокая прочность и износостойкость).

Конструкция модельной плиты (0280-1391/002 ГОСТ 20109-74) зависит главным образом от типа машины, на которой будет изготовляться полуформа, конструкции отливки, получаемой по данному модельному комплекту. Модельная плита по периметру имеет вентиляционные отверстия (венты), необходимые для удаления воздуха при импульсной формовке.

Для фиксирования опоки на плите они имеют 2 штыря: центрирующий (0290-2506 ГОСТ 20122-74), который предохраняет опоку от смещений в горизонтальном направлении, и направляющий (0290-2556 ГОСТ 20123-74), предохраняющий опоку от смещений относительно поперечной оси плиты.

Конструкция стержневого ящика зависит от формы и размеров стержня и способа его изготовления. По конструкции стержневые ящики подразделяют на неразъемные (вытряхные) и разъемные.

Выбор направления заполнения ящика смесью зависит, прежде всего, от метода изготовления стержня, а также от установки каркасов и холодильников.

В серийном производстве применяют металлические стержневые ящики. Их делают чаще разъемными с горизонтальным и вертикальным разъемом.

Для изготовления стержней данной отливки применяем пескодувный способ. Для пескодувных машин применяют разъемные стержневые ящики. При заполнении смесью они испытывают избыточное давление воздуха, абразивное действие песчано-воздушной струи, а также усилие поджима ящика к надувному соплу машины, поэтому они должны обладать повышенной жесткостью, прочностью, быть герметичными по плоскости разъема и наддува.

Для производства данной отливки в условиях серийного производства и импульсной формовки применим опоки для автоматических линий. Такие опоки имеют усиленные стенки без вентиляционных отверстий. Особенностью опок для формовки на автоматических линиях является их не взаимозаменяемость, т.е. опоки для низа и верха разные. Опока для низа не имеют втулок для скрепляющих штырей. Вместо втулок опока низа имеет коническое отверстие, в котором закрепляется штырь.

Опока верха имеет центрирующую (0290-1053 ГОСТ 15019-69) и направляющую (0290-1253 ГОСТ 15019-69) втулки.

Для сушки стержней применяем сушильные плиты с ровной опорной поверхностью. Основное требование к ним максимальная жесткость конструкции при минимальной массе. Для выхода газа из стержней в плитах предусмотрена система отверстий.

Для выполнения в стержне вентиляционных каналов применяют вентиляционные плиты. Вентиляционные каналы в стержне всегда должны быть расположены вполне определенно, особенно, если они являются частью общей вентиляционной системы.

Шаблоны предназначены для контроля размеров стержней и форм, предварительной сборки нескольких стержней в один общий узел, проверки установки стержней в форме и так далее.

Рис.2

Изготовление стержней вручную

Фасонные стержни изготавливаются в стержневых ящиках. Стержневой ящик обычно состоит из двух половин, соединяемых шипами. В полость собранного стержневого ящика набивается стержневая смесь. Для улучшения газоотводной способности в стержнях делают вентиляционные каналы. Для повышения прочности стержней в них заформовывают арматурные каркасы, изготовленные из отожженной стальной проволоки или литого серого чугуна.

Арматура должна обеспечивать необходимую прочность и жесткость стержня, не создавать препятствий усадке отливки, а также легко удаляться из отливки при выбивке стержня. Вентиляционные каналы прямоугольные и дугообразные накалываются душником (иглой), криволинейные же -- образуются путем закладывания в стержень при его изготовлении соломенных жгутов, восковых фитилей, шнуров, которые во время сушки выжигаются или выплавляются.

В стержнях, склеиваемых из двух половинок, вентиляционные каналы образуются при вдавливании особых вентиляционных плит.

Процесс изготовления стержней состоит из трех основных операций: формовки, сушки и отделки. Формовка стержней производится вручную или на специальных стержневых машинах -- встряхивающих и пескодувных. На рис. 1 показано изготовление вручную простейшего цилиндрического стержня в металлическом стержневом ящике, состоящем из двух половин.

Половины стержневого ящика центрируют по штифтам, установленным на плоскости разъема, и скрепляют струбциной 1. После этого ящик набивают стержневой смесью с торца при помощи ручной трамбовки 2 и по центру набитого стержня делается накол иглой. Затем ящик обстукивают со всех сторон деревянным молотком и разбирают. Готовый стержень 3 укладывают на сушильную плиту 4, а стержневой ящик используют для изготовления очередного стержня. Готовые стержни на плите транспортируют в сушильную печь.

Стержни сложной конфигурации изготавливаются путем набивки смесью каждой половины стержневого ящика и склейки обеих половин после просушки.

2.8 Выбор формовочных смесей

Формовочными материалами называют материалы, применяемые для изготовления литейных форм и стержней.

Формовочные материалы в зависимости от условий их применения должны отвечать следующим требованиям:

обеспечивать необходимую прочность смеси в сыром и сухом состояниях;

предотвращать прилипаемость смеси к модельной оснастке;

придавать смеси текучесть, необходимую для воспроизведения контуров модели и стержневого ящика;

обладать низкой газотворной способностью;

обеспечивать податливость формы или стержня при затвердевании и охлаждении отливки;

обладать достаточной огнеупорностью и низкой пригораемостью к отливке;

обеспечивать хорошую выбиваемость формы и стержня;

обладать низкой стоимостью, быть недефицитными и безвредными для окружающих;

иметь низкую гигроскопичность;

быть долговечными.

В настоящее время в литейном производстве используются различные связующие материалы для формовочных и стержневых смесей, которые не в полной мере удовлетворяют требованиям литейного производства.

Традиционно используемые формовочные смеси на основе органических связующих (синтетические смолы, олифа, и др.) обладают хорошими физико-механическими и технологическими свойствами (малый рас ход, высокая скорость набора прочности, низкая остаточная прочность), не токсичны при отверждении и при воздействии высоких температур в процессе заливки металла, а также дорогостоящи и дефицитны.

Формовочные смеси на основе глины из-за высокой осыпаемости не позволяют получать качественную поверхность отливки, а формовочные смеси на основе жидкого стекла характеризуются повышенной остаточной прочностью, что усложняет процесс извлечения отливки из формы. Поэтому разработка экологически безопасных формовочных и стержневых смесей на основе неорганических связующих которые имели бы заданные физико-механические и технологически свойства, является одной из приоритетных задач.

В Государственном НИИВМ на основе щелочных алюмосиликатных связующих разработаны новые экологически безопасные формовочные и стержневые смеси с заданными физико-механическими и технологическими свойствами: сырцовая прочность 0,01-0,02 МПа прочность при сжатии после сушки 0,6-5 МПа, газопроницаемое 120-180 ед., предел прочности при растяжении в сухом состоянии 0,6 1,4 МПа, остаточная прочность 0,004-0,03 МПа, регенерируемость после сухого механического обдира составляет 70-80% [25].

Таким образом, разработанные формовочные смеси на основе щелочного алюмосиликатного связующего по физико-механическим и технологическим свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляемым к формовочным смесям на основе глины, жидкого стекла, цемента по некоторым показателям и превосходят их значения (живучесть, газопроницаемость, меньшая остаточная прочность, повышенная регенерируемость).

Кроме того, разработанные формовочные смеси обладают повышенной регенерируемостыо по сравнению с жидкостекольными формовочными смесями и являются экологически чистым по сравнению со смесями на основе органических соединений.

Таблица 6 Нормы точности заготовок по вариантам

Показатели точности отливок	Ручная формовка	Машинная формовка
	Рекомендовано ГОСТ 26645-85	Принято	Рекомендовано ГОСТ 26645-85	Принято
Класс размерной точности	8…13т	10	8…13т	9
Степень коробления	7…10	8	7…10	8
Степень точности поверхности	11…18	14	11…18	12
Класс точности масс	6…13	9	6…13	7
Допуск смещения отливки	На уровне допуска класса размерной точности для минимального размера	0,026 мм	На уровне допуска класса размерной точности для минимального размера	0,026 мм
Шероховатость поверхности	Ra, мкм, не более 20,0…100,0	50	Ra, мкм, не более 20,0…100,0	20
Ряд припусков	5…8	6	4…7	5

Точность изготовления литой заготовки в соответствии с ГОСТ 26645-85 в целом характеризуется: классом размерной точности; степенью коробления; степенью точности поверхности; классом точности масс.

Из рекомендуемых стандартом технологических процессов литья в со средними параметрами: влажностью 2,8…3,5% и плотностью 120…160

Для литья в песчаную форму с ручной формовкой будем ориентироваться на средние показатели, а для машинной формовки выбираем более жестокие условия для повышения точности.

Все данные заносим в таблицу 7

Таблица 7

Вариант	Масса детали, кг	Масса заготовки, кг	Масса стружки, кг	Коэффициент весовой точности
Литье в песчаные формы с ручной формовкой	6,0	8,33	2,33	0,72
Литье в песчаные формы с машинной формовкой	6,0	7,40	1,40	0,81

За критерии оценки технико-экономической эффективности способов получения заготовки, принимаем стоимость заготовки и коэффициент весовой точности.

Стоимость заготовки определяем по формуле:

С_з = [(С_б/1000)G_зK_mK_cK_вК_мК_n]-[(G_з-G_д)С_с/1000] ( )

где С_б - базовая себестоимость одной тонны отливки по прейскуранту цен, руб.;

С_с - стоимость одной тонны стружки, руб.;

К_т - коэффициент, зависящий от класса точности;

К_с - коэффициент, зависящий от группы сложности;

К_в - коэффициент, зависящий от массы;

К_m - коэффициент, зависящий от материала;

К_n - коэффициент, зависящий от объема производства.

Значения коэффициентов и стоимости отливок заносим в таблицу 8

Таблица 8 Показатели коэффициентов по вариантам получения заготовки

Наименование величин	Символ	Вариант
		РФ	МФ
Коэффициент точности	Кт	1,05	1,05
Коэффициент сложности	Кс	1,0	1,0
Коэффициент массы	Кв	0,72	0,81
Коэффициент материала	Км	5,94	5,94
Коэффициент объема производства	Кn	1,0	1,0
Базовая стоимость заготовки, руб/т.	Сб	5944	5944
Стоимость стружки, руб/т.	Сс	1500	1500

Производим расчет:

для ручной формовки

С_з1 = [(5944/1000)8,331,0510,725,941]-[(8,33-6)1500/1000] = 220,34 руб.

для машинной формовки

С_з2 = [(5944/1000)7,4071,0510,815,941]-[(7,407-6)1500/1000] = 211,42 руб.

Расчеты показали, что стоимост...