Технология изготовления деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Камская государственная инженерно-экономическая академия

Кафедра М и ТЛП

Курсовой проект

по дисциплине: “Технология литейного производства”

Выполнил:

студент гр. 1404

Бурасов А.В.

Проверил руководитель проекта:

Столбов Н.К.

Набережные Челны

2004 г.

Содержание

припуск механический отливка формовочный

Введение

1. Анализ технологической конструкции детали

2. Основы проектирования, изготовления, расположения, количества отливок и типа машин

3. Определение припусков на механическую обработку основных размеров

4. Определение формовочных уклонов и припусков на усадку сплава

5. Выбор плоскости разъема модели и формы

6. Сопряжение стенок

7. Расчет стержней, определение конструкции

8. Выбор стержневых и формовочных смесей, вспомогательных материалов

9. Выбор мест подвода литниковой питающей системы и расположение литниковых элементов

10. Расчет прибылей

11. Расчет и конструирование литниковых систем для песчано-глинистых форм

12. Разработка конструкции модели, стержневых ящиков и модельных плит

13. Расчет холодильников

14. Сушка форм

15. Сушка стержней

16. Сборка форм

17. Выбивка отливок

18. Очистка отливок

19. Термообработка

20. Калькуляция себестоимости

Список использованной литературы

Приложение

Введение

Литье в разовые песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. В почве получают отливки крупногабаритных деталей (станин, колонн и т.д.), более мелкие отливки обычно получают в опочных формах.

Внешнее очертание отливок соответствует углублениям формы, отверстия получают за счет стержней, вставляемых в полость формы.

Технологический процесс производства отливок в опочных формах (рис.1) состоит из трех стадий: подготовительной, основной и заключительной.

Модельная оснастка, изготовленная в модельных цехах, представляет собой приспособления, с помощью которых изготовляют формы и стержни. К оснастке относятся модели деталей, подмодельные щитки, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы и опоки.

Модели (рис. 2, а) служат для получения полости в земляной форме, которая по размерам и внешним очертаниям соответствует будущей отливке. Так как металл после затвердевания усаживается (уменьшается в объеме), размеры модели делают несколько большими.

Изготовляют модели из дерева, пластмассы или металла. Выбор материала зависит от условий производства и требований, которые предъявляют к отливке в отношении точности размеров и чистоты поверхности. Для того чтобы модели легко извлекались из формы, их делают с формовочными уклонами и часто разъемными, из двух и более частей, легко скрепляемых при помощи шипов.

Для получения отливок с отверстиями или углублениями на моделях в соответствующих местах предусматривают выступы -- стержневые знаки, которые оставляют в форме отпечатки для установки стержней. Место, занимаемое в форме стержнем, не заполняется металлом и в отливке после удаления стержня образуется отверстие или углубление. Стержни изготовляют из особой стержневой смеси, набивая ее вручную или машинным способом в стержневые ящики (рис. 2, б). При этом учитывают изменение размеров отливки при затвердевании металла. Размеры стержней должны быть меньше отверстий на величину усадки металла. В зависимости от сложности изготовления стержневые ящики делают цельными и разъемными. При небольших партиях стержней ящики делают из дерева, в массовом производстве, особенно при повышенных требованиях к точности литья, применяют металлические ящики (чугунные или из алюминиевых сплавов).

Модели литниковой системы предназначены для образования в форме каналов и полостей, служащих для подачи металла, задержки шлака и выхода воздуха из полости формы (рис. 2, в). Устройство литниковой системы обеспечивает спокойное, безударное поступление металла в форму, предохраняя ее от повреждения.

Подмодельные щитки-плиты служат для размещения на них моделей и установки опоки при изготовлении литейной формы вручную.

В массовом производстве при машинной формовке эффективно применение тщательно обработанных деревянных или металлических модельных плит с прочно укрепленными на них или выполненными за одно целое, моделями деталей и элементами литниковой системы (рис. 2, г).

Опоки -- деревянные или металлические рамки, каркасы, основное назначение которых состоит в удерживании песчано-глинистой смеси, обеспечении достаточной прочности и жесткости формы при ее изготовлении, транспортировке и заливке металла.

Формовочные и стержневые смеси в основном состоят из кварцевого песка определенной зернистости и жароупорности.



Рис. 1. Технологический процесс производства отливок в опочных формах

Формовочные и стержневые смеси должны обладать пластичностью и газопроницаемостью, а формы и стержни, изготовленные из них,-- достаточной прочностью. Эти свойства достигаются добавкой к основному материалу глины, льняного масла, декстрина, жидкого стекла, а также деревянных опилок или торфяной крошки. Увлажненная глина добавляется как связующее вещество.

Опилки, торфяная крошка, выгорая после заливки металла в формы, образуют дополнительные поры, увеличивающие газопроницаемость смеси.



Рис. 2. Модельная оснастка: а - модель детали; б - стержневой ящик; в - модель литниковой системы; г - подмодельная плита; д - опока

Масляные крепители (олифа, льняное масло) обычно добавляют в стержневые смеси, которые должны обладать более высокой, по сравнению с формовочными, прочностью. Приготовление формовочных и стержневых смесей производится в землеприготовительных отделениях литейного цеха и включает операции предварительной подготовки (подсушивания, помола), дозирования исходных материалов и тщательного перемешивания их до получения однородного состава. В современных литейных цехах эти операции механизированы. Приготовленные смеси подвергают вылеживанию в бункере для более равномерного распределения влаги, а затем после разрыхления и контроля полученных свойств, транспортируют к рабочим местам формовщиков.

По назначению формовочные смеси подразделяют на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочные смеси, непосредственно соприкасающиеся с жидким металлом, приготавливают из более качественных свежих материалов. Наполнительной служит бывшая в употреблении (горелая) смесь. В массовом производстве формы изготовляют из единой смеси, материалом для которой является бывшая в употреблении смесь со свежими добавками песка, глины, крепителей и пр.

Изготовление стержней может производиться набивкой стержневой смеси в ящик и трамбовкой вручную или машинным способом. Машинное приготовление стержней осуществляется на прессовых, встряхивающих, пескометных и других стержневых машинах. В массовом производстве стержни изготовляют на поточных линиях, состоящих из стержневых машин, сушильных печей и различных транспортирующих устройств. Отформованные сырые стержни сушат при температуре 160...300 °С в сушильных печах или камерах для придания им высокой прочности.

В последнее время на большинстве заводов применяется метод изготовления стержней из быстросохнущих смесей на жидком стекле. Сушка или химическое твердение стержней в этом случае достигается продувкой их углекислым газом в течение двух-трех минут. На некоторых заводах внедрена скоростная сушка стержней с помощью токов высокой частоты.

Применение указанных методов сушки способствует сокращению производственного цикла изготовления отливок в 2...5 раз, увеличению съема отливок с Гм² производственной площади цеха, снижению расходов на транспорт и энергию.

Рис. 3. Технологический процесс формовки втулки

Формовка -- наиболее сложная и трудоемкая операция производства отливок в разовых песчано-глинистых формах. Трудоемкость изготовления литейных форм составляет 40...60 % от общей трудоемкости получения отливок.

В условиях массового и крупносерийного производства мелких и средних по массе отливок применяется машинная формовка. Ручная формовка находит применение в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а также при производстве крупных отливок. Понятие «ручная формовка» несколько устарело, так как многие работы (подача формовочной смеси, трамбовка, извлечение моделей, поворот и перемещение опок) в настоящее время механизированы.

Рассмотрим последовательность ручной формовки для отливок детали типа втулки.

На подмодельный щит 3 (рис. 3, а) укладывается половина модели 2 и устанавливается нижняя опока, затем сквозь сито 4 на поверхность модели наносится противопригарный припыл -- древесно-угольная пыль, графитовый порошок (рис. 3, б). Лопатой 5 наносят на модель облицовочную формовочную смесь, а затем засыпают всю опоку наполнительной формовочной смесью (рис. 3, в). Ручной или пневматической трамбовкой 6 уплотняют смесь (рис. 3, г), сгребают ее остатки и накалывают душником (шилом) 7 отверстия для лучшего выхода газов (рис. 3, д). Затем нижнюю опоку с заформованной моделью переворачивают на 180° устанавливают вторую половину модели 8 и верхнюю опоку 9 (рис. 3, е). После установки моделей литниковой системы 10 в той же последовательности заформовывают верхнюю опоку (рис. 3, ж). По окончании формовки опоки разнимают, осторожно удаляют модели, поправляют обрушившиеся места формы припыливают ее изнутри и, уложив в нижнюю полуформу на место знаков 11 стержень 12 (рис. 3, з), вновь устанавливают верхнюю полуформу на нижнюю и скрепляют их при помощи болтов, струбцин или просто придавливают грузом, чтобы предотвратить прорыв металла по плоскости разъема формы. В таком виде литейная форма готова для заливки металла.

Для получения крупных отливок полуформы перед сборкой сушат при температуре 350 °С в течение 6...20 ч в зависимости от габаритов формы.

Машинная формовка экономически целесообразна в условиях серийного и массового производства, когда формовочные машины загружены в течение не менее 40...60 % рабочего времени. Однако опыт передовых заводов нашей страны показывает, что машинная формовка экономически оправдывает себя и в индивидуальном производстве, если применяются быстросменные модельные плиты. В этом случае смена моделей производится за 1,5...2 мин, т.е. за короткое время можно перестраиваться на получение новых отливок.

Сущность машинной формовки заключается в механизации основных операций: установки модельных плит и опок, наполнения опок формовочной смесью, уплотнения смеси и удаления моделей из форм. Отдельные конструкции формовочных машин позволяют также механизировать некоторые вспомогательные операции: поворот опок, снятие готовых полуформ со стола машины, передачу их на сборку и т. п.

По способу уплотнения смеси формовочные машины делятся на прессовые, встряхивающие, пескометные (рис. 4) и комбинированные (встряхивающие с подпрессовкой или прессовые с вибратором).

Прессовые машины являются наиболее простыми и производительными, но дают неравномерное уплотнение смеси по высоте опоки, встряхивающие машины менее производительны, но в сочетании с подпрессовкой позволяют более равномерно уплотнять землю даже в высоких и больших по площади опоках. Пескометы применяют для набивки средних и крупных опок. Они отличаются большой производительностью (до 50...70 м³/ч) и обеспечивают наиболее равномерное уплотнение земли по высоте опоки.

Формовочные машины, объединенные транспортными устройствами с другими машинами и механизмами, позволяют создавать поточные (механизированные, полуавтоматические и автоматические) участки формовки.

Рис. 4. Формовочные машины: а - прессовые; б - встряхивающие; в - пескометные

Машинная формовка не только облегчает труд рабочих-формовщиков, но и дает возможность повышать производительность труда, получать более точные отливки с меньшими припусками на механическую обработку, снижать брак.

В общей трудоемкости изготовления отливок на процессы плавки и заливки металла в формы приходится около 7...10 %. Тем не менее, эти процессы являются особо ответственными, так как оказывают решающее влияние на качество и себестоимость отливок.

Важнейшими литейными сплавами являются чугун (серый, высокопрочный), сталь (углеродистая, легированная), медные сплавы (бронза, латунь), алюминиевые, магниевые, цинковые сплавы и др.

Наилучшим комплексом литейных свойств обладают серый чугун, бронза, сплавы алюминия с кремнием (силумины). Плавка чугуна производится преимущественно в вагранках и шахтных печах. Вагранка представляет собой вертикальную шахту-печь непрерывного действия, работающую на литейном каменноугольном коксе и воздушном дутье. Производительность вагранки в зависимости от ее размеров составляет 1...30 т/ч, максимально достижимая температура -- 3400...1420 °С. Интенсификация процесса плавки в вагранке осуществляется применением горячего (400...500 °С) дутья воздухом, обогащенным кислородом.

В последнее время получили распространение коксогазовые и газовые вагранки, которые позволяют еще более повысить технико-экономические показатели процессов за счет улучшения качества металла, лучшего использования шихтовых материалов и снижения продолжительности плавки.

Индукционные печи для выплавки чугуна, работающие на токах промышленной частоты, являются наиболее перспективными плавильными агрегатами. Их применение позволяет выплавлять чугун однородного состава с высокими механическими свойствами и тем самым значительно снизить массу отливок. Высокая температура нагрева в индукционных печах дает возможность использовать недорогостоящие стальные отходы и путем науглероживания их получать чугун необходимого химического состава.

В цехах крупного и среднего литья из углеродистой и низколегированной стали (частично высоколегированной) применяются кислые и основные мартеновские печи емкостью до 80 т, Для получения мелких и средних отливок из углеродистой и низколегированной стали используются электродуговые печи, для неответственных отливок -- малые бессемеровские конвертеры, чугун в которые поступает из вагранок. В цехах особо ответственного стального литья применяются индукционные высокочастотные печи и установки электрошлакового переплава.

Сплавы цветных металлов в зависимости от их свойств (температуры плавления, химической активности и т, п.) и масштабов производства плавятся в тигельных печах, пламенных и электрических отражательных печах, индукционных, вакуумно-дуговых, вакуумных электронно-лучевых печах.

Все плавильные агрегаты, применяемые в литейном производстве, должны отвечать определенным общим требованиям: обеспечивать необходимую для расплавления и перегрева металла температуру, обладать достаточной производительностью, быть экономичными (минимальный расход топлива и энергии на 1т жидкого металла и минимальный угар металла), более или менее надежно предохранять расплавленный металл от загрязнения газами и неметаллическими включениями.

На участок заливки форм расплавленный металл подается в разливочных ковшах различной вместимости.

Качество отливок во многом зависит от соблюдения правил заливки. Металл в форму заливают плавно, непрерывной струей до тех пор, пока он не покажется в выпорах и прибылях. Температура заливки всегда выше температуры плавления сплава, однако, перегрев его должен быть минимальным для обеспечения хорошего заполнения формы. При слишком высокой температуре заливки происходит обильное газовыделение, формовочная смесь пригорает к поверхности отливки, увеличивается ее усадка. Контроль температуры заливаемого металла осуществляется оптическими пирометрами или термопарами.

После затвердевания и охлаждения до определенной температуры, при которой отливки приобретают достаточную механическую прочность, производится выбивка их из форм; стержни выбиваются позднее, после дополнительного охлаждения отливок.

Выбивка отливок -- одна из самых тяжелых операций литейного производства, сопровождающаяся большими выделениями теплоты и пыли. По трудоемкости операции выбивки, обрубки и очистки составляют 30.. .40 % от общей трудоемкости изготовления отливок.

Сущность процесса выбивки заключается в разрушении формы, освобождении отливок от окружающей их формовочной земли. В современных литейных цехах процесс выбивки механизирован и осуществляется на различных вибрационных машинах, чаще всего, на встряхивающих решетках. Формовочная смесь проваливается через решетку, попадает на ленточный конвейер и транспортируется в формовочное отделение для повторного использования.

После выбивки производится обрубка и очистка отливок. Обрубка заключается в отделении от отливок прибылей, выпоров и заливов.

Обрубка -- тяжелая операция, трудно поддающаяся механизации. Ее производят с помощью пневматических зубил, ленточных и дисковых пил, прессов, газовой резки.

Очистка отливок, осуществляемая после обрубки, заключается в удалении пригара формовочной земли (корки), окалины, мелких заусениц. Основная цель очистки -- уменьшение трудоемкости последующей механической обработки и снижение интенсивности изнашивания режущего инструмента. Очистку отливок от пригоревшей земли и окалины производят во вращающихся (галтовочных) барабанах, на пескогидравлических и дробеметных аппаратах, а также химической и электрохимической обработкой внутренних поверхностей отливок, труднодоступных при других способах очистки.

Зачистка мелких заусениц, неровностей, оставшихся после обрубки, производится на переносных и стационарных шлифовальных станках крупнозернистыми абразивными кругами.

Перед отправкой в механические цехи стальные отливки обязательно подвергаются термической обработке -- отжигу или нормализации--для снятия внутренних напряжений и измельчения зерна металла. В отдельных случаях термической обработке подвергаются отливки и из других сплавов.

Брак может возникать по различным причинам на всех стадиях литейного производства, при этом бывает брак исправимый и неисправимый. Основными видами дефектов в отливках являются: коробление; газовые, усадочные, земельные и шлаковые раковины; трещины; недолив металла и спай; отбел поверхности (У чугунных отливок). Поверхностные неглубокие дефекты устраняются заваркой, запрессовкой (эпоксидными смолами), металлизацией. Коробление иногда можно исправить правкой. Отбел ликвидируют дополнительным отжигом отливок.

При внутренних и глубоких наружных дефектах отливки отправляют на переплавку. Годные отливки направляют в механические цехи для дальнейшей обработки или на склад готовой продукции.

Механические свойства Ст25Л:

Предел прочности:

при растяжении 274 Мпа;

при изгибе 470 Мпа;

Твердость HB 170-241;

Относительное удлинение 1%;

1. Анализ технологической конструкции детали

Анализ осуществляется в зависимости от массы, габаритных размеров, серийности, назначения литой детали и т. д.

Классификация отливки по весовой группе:

Масса отливки М_отл. = 9,6 кг 100 кг;

Характеристика размеров - мелкие;

Весовая группа - I;

Классификация отливки по назначению:

Характеристика: отливка для детали, не рассчитываемой на прочность.

Назначение: отливка неответственного назначения.

Серийность отливки в зависимости от массы и весовой группы:

Так как отливка относится к весовой группе I, масса 9,6 кг 20 кг и вид производства массовый, то годовой выпуск данной отливки составит

200000 шт./год.

2. Основы проектирования, изготовления, расположения, количества отливок и типа машин

Отливка изготовляется в разовой песчаной форме. Технологический процесс складывается из различных процессов, выполняемых в различных частях литейного цеха. Изготовление отливки начинают с подготовки формовочного комплекта: модельных плит, стержневых ящиков, опок, сушильных плит, шаблонов для проверки размеров формы и стержней, кондукторов и шаблонов для контроля правильности установки стержней в форме.

Вся отливка располагается в нижней полуформе, там же находятся все обрабатываемые поверхности. Количество отливок в одной опоке зависит от имеющихся в наличии опок и вида производства (для нашего случая с учетом машинной формовки в одной опоке располагаются 4 отливки). При этом необходимо учитывать необходимые расстояния между отливками, отливками и каналами литниковой системы, отливками и стенками опоки. Формы изготовляют на встряхивающих с допрессовкой формовочных машинах. Для приготовления нижних полуформ применяют встряхивающую машину с перекидным столом. Для приготовления верхних полуформ применяют машину формовочную встряхивающую с допрессовкой и протяжной рамкой.

Изготовление форм может осуществляться на машинах под прессованием гибкой диафрагмой (ПФ4).

3. Определение припусков на механическую обработку основных размеров

Величина припусков на механическую обработку, технологические припуски для питания отливок устанавливаются по ГОСТу 2.423-73.

Принято различать при проектировании припуски на усадку сплавов и припуски резанием. В процессе разработки чертежа отливки и чертежей стержневых ящиков учитываются припуски на литейную усадку при определении размеров и ящиков.

Припуски на механическую обработку определяются в зависимости от класса, и в зависимости от ее размеров. Класс точности отливки назначается в зависимости от материала и точности изготовления модели, степени механизации процесса изготовления форм.

По I и II классам точности отливки могут быть изготовлены в случае применения металлических или пластиковых моделей и высокой степени механизации процесса изготовления форм; по III классу - при применении деревянных моделей и изготовления форм вручную. На чертеж детали поле припуска наносится в масштабе тонкой линией. Величина припуска указывается цифрой перед обозначением шероховатости поверхности детали (рис. 2).

В массовом производстве при разработке чертежа отливки и чертежей моделей и стержневых ящиков учитывается усадка сплава при определении размеров моделей и ящиков. Линейная усадка Ст 25Л составляет 0,8-2,2%. Линейная усадка отливки определяется опытным путем, при этом учитывают при корректировке рабочих размеров модельного комплекта.

Точность изготовления отливки из чугуна определяется по ГОСТу 1855-55. Для стальных отливок предусмотрены три класса точности, соответственно которым установлены допускаемые отклонения по размерам и мессе, а также припуски на механическую обработку отливок. Применяемый класс точности распространяется на все размеры отливки.

Назначение припусков на механическую обработку отливки:

отливка стальная I класса точности с наибольшим габаритным размером 228,5 мм и номинальным размером 144 мм. Припуск на все механически обрабатываемые поверхности составит:

Для верха - 2,5 мм;

Для низа - 2.5 мм;

Для отверстия - 1 мм.

Для верха или верхних частей отливок предусматривается больший припуск на механическую обработку, т. к. при заполнении формы расплавом неметаллические включения всплывают вверх (с меньшей плотностью). Для возможности получения отливок в верхних частях без дефектов необходим достаточный слой металла, удаляемый при механической обработке, в котором могут концентрироваться неметаллические включения.

4. Определение формовочных уклонов и припусков на усадку сплава

Формовочные уклоны выполняются на вертикальных стенках моделей, стержневых ящиков, а также на углублениях и выступах элементов модельного комплекта. Формовочные уклоны выбирают по ГОСТ 3212-80 и выполняют в направлении извлечения модели из формы или стержня из стержневого ящика. Для боковых поверхностей отливки формовочные уклоны составляют 1. Усадку сплава назначают, т. к. происходит уменьшение объема сплава при переходе из жидкого состояния в твердое. Величину усадки выражают в процентах. Для чугунных мелких отливок, имеющих весовую группу - I, линейная усадка составляет 0,8-2,2%.

5. Выбор плоскости разъема модели и формы

Плоскость разъема должна обеспечить простоту выемки модели из формы после уплотнения смеси и минимальное количество отъемных частей у модели. Разъем формы должен быть плоским.

При определении поверхности разъема формы необходимо руководствоваться следующими положениями:

1) всю отливку, если позволяет ее конструкция нужно располагать в одной нижней части формы, это исключает перекос отливки;

2) поверхность разъема формы при заливке желательно иметь горизонтальной;

3) поверхность разъема формы должна обеспечивать свободное извлечение модели из формы и удобство установки стержней, а также согласование технологического процесса отливки с ее обработкой резанием;

4) форма должна иметь минимальное число стержней по возможности простой конфигурации или вовсе не иметь их; следует использовать песчаные болваны;

5) выбранный разъем формы должен обеспечивать удобство уплотнения и сборки формы, надежность установки стержней и возможность установки в форму;

6) при формовке в почве основные части отливки должны быть расположены только в нижней части формы.

Разъем модели и формы обозначают на чертеже детали во всех ее проекциях основной линией и буквами "Мф". Положение отливки при заливке отмечают стрелками, а у линии разъема указывают верх "В" и низ "Н". При неразъемной модели указывают только разъемы формы - "Ф". При отсутствии конструктивных уклонов на детали технолог-литейщик указывает на чертеже технологические формовочные уклоны. Эти уклоны выполняет модельщик при изготовлении модели, руководствуясь ГОСТ 3212-80.

6. Сопряжение стенок

Сопряжение стенок в отливках должно быть плавным, углы не должны быть острыми. Скругление внутренних углов поверхностей отливки называют галтелью, а наружные - закруглениями. Галтели и закругления облегчают извлечение модели из формы, предотвращают появление трещин и усадочных раковин в отливке.

7. Расчет стержней, определение конструкции

Определение конфигурации и количества стержней.

Конфигурация основной части тела стержня соответствует контурам наружных поверхностей, полостей и отверстий в отливке с учетом припуска на обработку. Для установки и фиксирования стержня в форме проектируют крепежные части знаки. Конфигурация знаков и их размеры устанавливаются по ГОСТ 3606-80.

Контуры стержней наносят на чертеже сплошными тонкими линиями. Стержни в разъеме штрихуют только у контурных линий. Зазоры между знаками формы и стержней указывают на чертеже только в случае отклонений от рекомендуемых нормалей. Места сопряжения стержней друг с другом обозначают на чертеже основной или двойной тонкой линией. Номер стержня соответствует порядковому номеру при установке его в форму, и ставят его на чертеже в центре стержня.

В тех случаях, когда знаки не обеспечивают надежного крепления стержня в форме, для их фиксации используются жеребки, изготавливаемые из различных сплавов согласно ГОСТ 9062-59.

Определение конструкции стержня

Классификация стержня по массе, объему и способу уплотнения

Масса стержня №1 m_стерж. = _{стерж. см.}* V_стерж.,

где V_стерж. - объем стержня, _{стерж. см.} - плотность стержневой смеси (_{стерж. см.} = 1950 кг/м³);

Объем стержня определяется по геометрическим размерам V = 666667 10^-9 м³;

Тогда масса стержня

m_стерж. = _{стерж. см.}* V_стерж. = 1,3 кг;

Данный стержень относится по признаку классификации к мелкой группе.

Масса стержня №2 m_стерж. = _{стерж. см.}* V_стерж.,

где V_стерж. - объем стержня, _{стерж. см.} - плотность стержневой смеси (_{стерж. см.} = 1950 кг/м³);

Объем стержня определяется по геометрическим размерам V = 1692307,69 10^-9 м³;

Тогда масса стержня

m_стерж. = _{стерж. см.}* V_стерж. =3,3 кг;

Данный стержень относится по признаку классификации к мелкой группе.

Способ упрочнения: стержень горячего твердения, упрочняется за счет нагрева стержневого ящика.

Определение уклонов, зазоров стержня

Точность изготовления отливок во многом определяется точностью установки стержней в форму, их фиксацией при сборке. Точность установки стержня обеспечивается конфигурацией его знаковых частей. Высота нижнего знака назначается в зависимости от длины стержня и его диаметра по ГОСТ 3606-80. Высота верхнего знака составляет 0,7 от высоты нижнего знака.

Высота Нижнего знака стержня № 1 - 25 мм; верхнего - 17,5 мм.

Высота нижнего знака стержня № 2 - 50

По ГОСТ 3606-80 формовочные уклоны на знаковых частях назначают в зависимости от высот знаков.

Уклон нижних знаков - 7; верхних - 10.

Зазоры между знаковыми поверхностями форм и стержней обозначают на технологическом чертеже для правильной установки стержней в форму. Зазоры назначают в зависимости от высот знаковых частей стержня и типа модельного комплекта при соответствующей длине стержня.

Для I типа модельного комплекта (модельные комплекты I класса точности из металла) зазоры между знаками и знаковыми поверхностями форм равны:

Боковая поверхность нижнего знака - 0,35 мм;

Метод изготовления стержней

Изготовление стержней данного вида осуществляется на машинах с пескодувным процессом в горячих ящиках (4532Б). В процессе изготовления стержней происходит их сушка при температуре 220-260С. Сущность его состоит в том, что стержневая смесь с быстротвердеющим связующим с помощью пескодувной машины вдувается в стержневой ящик, предварительно нагретый до определенной температуры. Под действием температуры связующее быстро затвердевает, придавая прочность стержню. После непродолжительной выдержки (2-3 мин), в зависимости от связующего и размеров стержня, ящик раскрывают и извлекают сухой и прочный стержень. Для устранения прилипания стержневой смеси рабочую поверхность ящика покрывают разделительным составом из 3%-ного раствора каучука марки СКТ в уайт-спирите. Его наносят при помощи пульверизатора на поверхность ящика, нагретую до 80-100 С и подсушивают 10-15 мин. Последующие покрытия наносят при рабочей температуре. Стойкость покрытия 20-50 стержней.

Расчет опорных знаков стержня

Для повышения устойчивости стержня верхний знак имеет особую форму. Такая форма стержня увеличивает опорную поверхность и позволяет расположить прибыль над отливкой ближе к горячему узлу.

Нижняя половина знака второго стержня увеличена во избежании опрокидывания при простановке, верхняя часть знака не имеет уклона и прижимается верхней полуформой.

8. Выбор стержневых и формовочных смесей, вспомогательных материалов

Формовочные смеси

Для приготовления форм применяют единую формовочную смесь. Единая формовочная смесь состоит:

Песок 1КО-1Б - 4,0…4,5%;

Песок ПО1 - 1,5%;

Оборотная смесь - 92…93%;

Формовочная глина 0,5…0,75%;

Уголь молотый 0,8%;

Газопроницаемость в сыром состоянии: больше 70 ед.;

Влажность - 4,0…4,5%;

Прочность на сжатие - 40…50 кПа.

Способ приготовления единой ф. с. Оборотную смесь, освежающие добавки увлажняют и перемешивают в бегунах 4-7 мин. Оборотную смесь предварительно пропускают через магнитный сепаратор, а затем просеивают через полигональное сито с размерами ячейки не более 16 мм. Готовую смесь подают в бункера отстойники, в которых она вылеживается 2-3 ч. После разрыхления в дезинтеграторе или аэраторе смесь поступает на рабочие места.

Стержневые смеси

В данном случае применяется песчано-смоляные стержневые смеси, которые приготовляют со связующими синтетическими смолами (КФ-90, КФ-35, М19-62, ОФ-1, УКС-Л и др.) - группа Б1, сульфитно-спиртовая барда - группа Б3, а также пульвербакелит ПК-104 - группа А1. Эти связующие способны затвердевать при температуре 230-250С за короткое время. Процесс затвердевания может быть ускорен введением катализаторов - органических и неорганических кислот. В состав смеси входят добавки:

а) Оксид железа - 0,7%;

б) Серебристый графит - 0,1%, улучшающие теплопроводность и теплоемкость.

9. Выбор мест подвода литниковой питающей системы и расположение литниковых элементов

При выборе способа подвода расплава в форму и разработке конструкции литниковой системы необходимо учитывать, что расплав должен поступать в форму плавно, без ударов о ее стенки и стержни, без завихрений, с заданной скоростью подъема уровня металла в форме и последовательным удалением воздуха и газов из формы. Кроме того способ должен обеспечить направленное затвердевание отливки с учетом ее конструкции и свойств сплава. В данном случае подвод расплава осуществляется по плоскости разъема.

10. Расчет прибылей

Расчет прибыли проводится в специальной программе “NOVACAST”:

В результате расчета:

Диаметр прибыли - 90 мм;

Высота прибыли - 70 мм;

Вес прибыли - 3 кг;

Прибыль используется на 95%;

Для равномерного питания горячего узла по всему объему располагаем две прибыли над отливкой. Верхний припуск на механическую обработку не входит в прибыль.

Объем измененной прибыли - 23567 мм³;

11. Расчет и конструирование литниковых систем для песчано-глинистых форм

При проектировании литниковой системы в начале определяют количество отливок, размещающихся в одной опоке. В условиях индивидуального производства в опоке размещают, как правило, одну отливку. При серийном производстве количество отливок в опоке зависит от размеров имеющихся в наличии опок. При этом необходимо учитывать допустимые расстояния между отливками, отливками и каналами литниковой системы, отливками и стенками опоки. По этому же принципу подбирается минимальный размер опок в условиях индивидуального производства.

Рассчитывают площади сечений питателей, шлакоуловителя (коллектора), стояка, а также другие конструктивные размеры элементов литниковой системы, используя один из рекомендуемых методов.

Литниковую систему изображают в масштабе чертежа сплошной тонкой линией. Анализируя чертеж конструкции стальной отливки, определяют необходимость применения наружных и внутренних холодильников для выравнивания охлаждения тонких и массивных частей отливок и определяют их размеры. Сечение холодильника и его размеры указывают на чертеже отливки.

Определение чернового объема:

М_отл. = V_отл.ж = 1904347.82 мм³ 0,0069г/мм³ = 13,14 кг;

где V_отл. - объем отливки с прибылью (1904347.82 мм³ );

_ж - плотность расплавленного металла (0,0069г/мм³);

М_отл. =13,14 кг;

Выбор типа литниковой системы:

для стальных отливок применяется сужающаяся система. Сужающиеся системы - это такие системы, у которых узкое место - сечение питателей, лимитирующее расход металла в литниковой системе.

Определение размеров литейной формы:

Рекомендуемые расстояния между моделями и элементами формы:

От верха модели до верха опоки, мм - 120;

От низа модели до низа опоки, мм - 55;

От модели до стенок опоки, мм -40;

От кромки стояка до стенок опоки, мм - 55;

Между кромками моделей, мм - 110;

От кромки шлакоуловителя до кромки модели, мм - 35;

Отсюда принимаем размер опоки 750х400х200х150;

Расчет размеров элементов литниковой системы

Расчет производим в специальной программе “NOVACAST”:

Вес каждой отливки -13,34 кг;

Вес прибылей каждой отливки - 6 кг;

Количество литников на отливку - 1;

Количество литниковых ходов - 2;

Высота давления - 150 мм;

Уровень металла в литниковой чаше - 25 мм;

Количество деталей на форму 4;

Принятое время заливки - 12 с;

Отношение литн. ход/литник - 1,4;

Площадь сечения литниковой чаши - 50,14 см²;

Скорость заливки - 14,7 кг;

Площадь сечения каждого литникового хода - 28,26 см²;

Площадь сечения каждого литника - 5,74 см²;

Площадь сечения стояка В/Н - 69,4/66,1 см²;

Диаметры стояка В/Н - 94/92 мм;

Общий вес литниковой системы - 77 кг;

Общая отдача формы - 61%;

Рекомендуемая температура заливки - 1404…1449

Принимаемые размеры:

Воронка:

Диаметр нижний - 20 мм;

Диаметр верхний - 70 мм;

Высота - 30 мм;

Шлакоуловитель:

Ширина основания - 27,6 мм;

Ширина верха - 22 мм;

Высота - 38 мм;

Питателя:

Ширина основания - 22 мм;

Ширина верха - 14,3 мм;

высота - 38 мм;

12. Разработка конструкции модели, стержневых ящиков и модельных плит

При разработке модельного комплекта, еще на стадии проектирования чертежа отливки, прежде всего, определяют положение отливки в форме, руководствуясь двумя принципами:

1. Должны быть созданы условия для направленного затвердевания отливки (снизу вверх). Иными словами, тонкие части отливки должны располагаться внизу, массивные вверху.

2. Возможно большая часть отливки (лучше вся отливка) с базовыми поверхностями должна располагаться в одной полуформе, при этом обрабатываемые поверхности (со знаком) должны располагаться внизу или вертикально.

Технологический чертеж отливки используется для разработки технологии изготовления и проектирования модельного комплекта (моделей, стержневых ящиков, шаблонов).

По чертежу вычерчиваются в масштабе 1:1 эскизы модельного комплекта, причем размеры с чертежа на эскиз переносят с помощью усадочной линейки (метра), которая автоматически учитывает усадку данного сплава, т.е. размер модели и стержневого ящика будет больше (меньше) на величину усадки данного сплава.

При вычерчивании эскиза поверхности модели, расположенным вертикально по отношению к плоскости разъема, придают уклоны в сторону последней. Величина уклона материала модели и степени механизации процесса изготовления форм.

Далее выбирают конструкцию стержневого ящика и выполняют его эскиз.

При производстве единичных отливок и небольших серий в качестве материала для модельного комплекта используется древесина (ГОСТ 1335-67); при крупносерийном металл (легкие сплавы ГОСТ 19505-74,11961-66, чугун 13138-67) и пластмассы ГОСТ 19505-74. Для удобства формовки модель делается разъемной. При серийном производстве части модели укрепляют винтами на модельных плитах. В настоящее время в условиях мелкосерийного производства широко применяют координатные модельные плиты, что в свою очередь, позволяет применять формовочные машины.

Материал опок СЧ10.

Модельные плиты изготовляют чугуна марок СЧ-15 и выше по ГОСТу 1412-79.

Металлические вкладыши модельных плит изготовляют из алюминиевых сплавов марок АЛ 3В, АЛ 4В, АЛ 7В, АЛ 9В, АЛ 10В, АЛ 14B по ГОСТу 2085-75.

13. Расчет холодильников

В расчете холодильников учитываются геометрические параметры отливки:

D_хол. = (20…30)%T,

где Т - горячий узел.

14. Сушка форм

Формы сушат полностью или только с поверхности. Полностью в случае ответственных или мелких отливок. Сушку выполняют в различных сушилах. Используются сушила периодического действия, тупиковые, представляющие собой камеры с дверями, проходные, ямные.

Сушка осуществляется на оборудовании:

Сушило камерное тупиковое с выкатной тележкой периодического действия;

Топливо: газ, мазут, уголь;

Температура сушки 300-400С;

Продолжительность сушки 5…6 часов;

15. Сушка стержней

Стержни изготавливаются в нагреваемой оснастке, твердеют в нагретых стержневых ящиках. Полученный стержень имеет достаточную прочность для перемещения в форму. Стержни из ящика извлекаются с помощью толкателей.

16. Сборка форм

Сборку форм осуществляют на сборочном плацу или на площадках литейного конвейера.

Подготовка форм к сборке

Устанавливают нижнюю полуформу в строго горизонтальном положении на конвейерную площадку, на которой предварительно выполняют вентиляционные каналы. Поверхность полуформ очищают.

Подготовка стержней к сборке

Проверяют качество сушки стержней. При пережоге стержни отбраковывают. Если влажность более 0,5% отправляют на повторную сушку. Поврежденные места исправляют и закрашивают, очищают от пыли.

Установка стержня в нижнюю полуформу, закрепление шпиля.

Очистка собранных полуформ от пыли, остатка смеси, продувка полуформ

Соединение верхней и нижней полуформ

Сначала производится контрольное соединение полуформ с целью обнаружения дефектов. После устранения дефектов выполняется окончательное соединение полуформ по штырям.

Крепление форм под заливку

17. Выбивка отливок

Процесс выбивки заключается в том, что затвердевшая и остывшая до заданной температуры отливка извлекается из формы. Форму разрушают и из отливки удаляют стержень, а также отделяют элементы литниковой системы.

18. Очистка отливок

После выбивки отливку подвергают очистке с целью удаления с поверхностей пригар, остатки формовочной и стержневой смеси. Отливку на очистку подают без литников. Перед очисткой отливки сушат.

19. Термообработка

Закалка: температура закалки 880С;

Охлаждение в масле;

Отпуск: температура нагрева 400С;

Последующее охлаждение.

20. Калькуляция себестоимости

Объем отливки:

V_отл = 1904347.82 мм3

Черновой вес отливки:

М_отл = V_отл * ,

где: 6,9 г / см³ - плотность металла,

М_отл. = V_отл.ж = 1904347.82 мм³ 0,0069г/мм³ = 13,14 кг;

- Масса обработанной детали 9,6 кг; - стоимость сырья и материала 205 руб. за 1 тонну; стоимость отходов 17,1 руб. за 1 тонну;

основная заработная плата производственных рабочих 0,90 руб.;

расходы по содержанию и эксплуатации оборудования 0,24 руб.;

общецеховые расходы составляют 90 % от основной заработной платы производственных рабочих;

внепроизводственные расходы 2 % от производственной себестоимости детали.

Стоимость материала:

13,14 * 0,205 - 9,6 * 0,0171 = 2,53 руб.

Основная заработная плата рабочих 0,90 руб.

Общецеховые расходы:

0,9 * 90 / 100 = 0,81 руб.

Цеховая себестоимость:

2,53 + 0,9 + 0,24 + 0,81 = 4,48 руб.

Общезаводские расходы:

100 * 0,90 / 100 = 0,90 руб.

Производственная себестоимость:

4,48 + 0,90 = 5,38руб.

Внепроизводственные расходы:

5,38* 2 / 100 = 0,1076 руб.

Полная себестоимость отливки:

5,38 + 0,1076= 5,4876 руб.

Список использованной литературы

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине ТЛП для специальности 1203 / Составитель Н.К. Столбов - Набережные Челны: КамПИ, 2002 г.

2. Основы технологии важнейших отраслей промышленности. Под ред. И.В. Ченцова Мн. 1989 г.

3. Основы технологии важнейших отраслей промышленности. Учебное пособие для вузов. Под ред. И.В. Ченцова, В.В. Вашука, Мн. 1989 г.

4. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов. - М: Машиностроение, 1985, 448 с.

5. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технология литейного производства - М: Машиностроение, 1985, 400 с.

6. Балабин В.В. Изготовление деревянных модельных комплектов в литейном производстве - М: "Высшая школа", 1971, 256 с.

7. Сафронов В.Я. справочник по литейному оборудованию - М: Машиностроение, 1985, 320 с.

8. Сварика А.А. Формовочные материалы и смеси. - Киев: Техника, 1983, 144 с.

Приложение

Размеры опок в условиях мелкосерийного и массового производства

Размеры, мм	Масса, кг
длина	ширина	высота
800	650	300	200
700	500	300	150
700	500	150	100
500	400	200	70
400	400	200	60
400	400	100	40
300	300	100	30

Минимально допустимые расстояния между элементами литейных форм, мм

Масса отливки, кг	От отливки до верха или низа опоки	От отливки и литниковых каналов до стенки опоки	Между отливками и литниковыми каналами
до 5	40	30	40
5-10	50	40	40
10-25	60	40	50

Ориентировочный технологический выход годного для отливок из углеродистых и низколегированных сталей

№	Наименование	Масса отливки, кг	Преобладающая толщина стенки отливки, мм	Технологический выход годного, в
				Прибыли открытые	Прибыли закрытые полушаровые
1	Мелкие отливки ответственного назначения	До 100	До 20 20-50 Св 50	54-62 53-60 52-58	59-67 58-65 57-62
	Особо ответственного назначения	До 100	До 20 20-50 Св 50	52-58 51-57 50-56	57-63 56-62 55-61
2	Средние отливки ответственного назначения	100-500	До 30 30-60 Св 60	56-64 54-62 52-60	61-69 59-67 57-65
	Особо ответственного назначения	100-500	До 30 30-60 Св 60	54-62 53-60 50-58	59-67 58-65 55-63
3	Крупные отливки ответственного назначения	500-5000	До 50 50-100 Св 100	57-66 55-63 58-61	62-70 60-68 58-66
	Особо ответственного назначения	500-5000	До 50 50-100 Св 100	56-63 53-61 51-59	60-68 58-68 56-64
4	Очень крупные отливки ответственного назначения	Свыше 5000	До 50 50-100 Св 100	58-66 56-64 54-62	62-70 60-68 58-66
	Особо ответственного назначения	Свыше 5000	До 50 50-100 Св 100	57-65 56-63 53-61	61-69 59-67 57-66
5	Зубчатые колеса	До 100 100-500 Св 500		54-58 55-59	55-60 58-62 59-63
6	Зубчатые венцы	До 1000 Св 1000		56-60 58-62	59-63 61-65

Ориентировочное соотношение основных параметров отливки и прибыли.

Таблица 1

B, мм	Дп/В При отношении Нп/Дп	Тип прибыли	Доливка прибыли
	1	1,2-1,25	1,5
50-120 120-200 200-500	2,4-2,6 2,2-2,5 2,1-2,63	2,6-2,5 2,1-2,4 2,0-2,3	2,2-2,3 2,0-2,3 1,9-2,2	Закрытые Закрытые/открытые Открытые	Необходима Необходима

Таблица 2

В,мм	НОТЛ/В	Д/В	Нп/Дп
		Исполнение1	Исполнение2	Исполнение1	Исполнение2
60	3 5 8	1,3-1,8 1,4-1,9 1,5-2,0	1.6-2,1 1.7-2,2 1,8-2,3	1,2-1,3 1,2-1,4 1,2-1,5	1,1-1,2 1,1-1,3 1,2-1,5
100	3 5 8	1,2-1,6 1,3-1,7 1,4-1,8	1,5-2,0 1,6-2,1 1,8-2,3	1,2-1,3 1,2-1,4 1,2-1,5	1,1-1,2 1,1-1,3 1,2-1,5
200	3 5 8	1,2-1,4 1,3-1,4 1,3-1,5	1,4-1,9 1,5-2,0	1,1-1,3 1,2-1,5	1,0-1,2 1,1-1,4
300	3 5 8	1,2-1,4 1,2-1,5 1,2-1,5	1,4-1,8	1,2-1,4	1,1-1,5

где: В - горячки узел отливки или наибольшая толщина стенки отливки в мм;

Д_П - диаметр прибыли в мм;

Н_П, - высота прибыли в мм.

Размещено на Allbest.ru

...