Разработка технологического процесса изготовления отливки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Пояснительная записка

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Содержание

Задание на проектирование

Введение

1. Оценка технологичности детали, выбор способа формовки и формовочных смесей

2. Назначение припусков на механическую обработку

3. Конструкция и расчет литниковой системы

Список литературы

Задание на проектирование

По чертежу детали разработать технологический процесс изготовления отливки литьем в разовые песчаные формы.

Размеры детали (корпус):

D₁ = 264 мм; l₁ =40 мм; d₀ = М12;

D₂= 200 мм; l₂ = 36 мм; d₁ = 144 мм;

D₃= 230 мм; l₃ = 30 мм; d₂ = 16 мм;

D₄= 172 мм; L = 56 мм.

Материал отливки: чугун СЧ20 ГОСТ 1412-85.

Введение

Одной из важнейших заготовительных баз машиностроения является литейное производство, на долю которого приходится около половины (по массе) выпуска всех заготовок для изготовления деталей машин. Инженеру-механику важно знать не только общие принципы производства литых заготовок (отливок), но и особенности разработки их технологии. Большинство отливок получают литьем в разовые песчаные формы, изготавливаемые из формовочной смеси, в состав которой входят кварцевый песок, огнеупорная глина, вода и специальные добавки. Из чугуна делают более 75%, а из стали около 15% отливок.

Темой настоящей курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления чугунной или стальной отливки литьем в разовые песчаные формы.

отливка смесь литниковый форма

1. Оценка технологичности детали, выбор способа формовки и формовочных смесей

Заданием на курсовое проектирование определена марка литейного сплава - серый чугун марки СЧ 20 ГОСТ 1412 - 85.

Серый чугун, часто называемый литейным чугуном, представляет собой сплав железа с углеродом. Углерода содержится обычно от 3 до 3,5% (табл.1), причем он лишь частично находится в химически связанном с железом состоянии, а большая его часть - в свободном состоянии в виде графитовых пластинок, которые в изломе придают ему серый цвет.

Таблица 1 - Химический состав серого чугуна

Механические свойства серого чугуна определяются структурой металлической основы, а также формой и расположением графита. Включения графита действуют как внутренние надрезы, поэтому серый чугун с пластинчатым графитом характеризуется сравнительно низкой прочностью и особенно низкой пластичностью. Вместе с тем, наличие графита придает чугуну ряд ценных качеств (например, низкая чувствительность к внешним надрезам, высокие циклическая вязкость и конструкционная прочность). Серый чугун обладает лучшими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью, что дает возможность получать детали сложной конфигурации, малой усадкой, в значительно меньшей степени склонен к образованию напряжений и трещин), чем сталь. Детали из серого чугуна легко обрабатываются режущим инструментом, хорошо сопротивляются износу, впитывают и удерживают смазочные масла на трущихся поверхностях. Корпус относится ко второй группе по сложности конфигурации - отливка открытой цилиндрической формы, наружные поверхности прямолинейны с отверстиями. Механически обрабатываются шесть поверхностей, среди которых растачивается восемь отверстий, связанных между собой жесткими размерами и допусками. Эскиз детали представлен на рис.1.

Рис.1 - Эскиз детали

При определении положения отливки во время заливки руководствуемся следующими правилами [2, стр.166].

1. Наиболее ответственные части отливки, к которым предъявляются требования повышенной точности, плотности и чистоты, должны быть расположены внизу, так как при заполнении формы металлом все неметаллические включения (земляные, газовые, шлаковые, окислы) скапливаются на верхних (по заливке) поверхностях.

2. В конструкциях часто целесообразно заменять горизонтальные плоскости наклонными, что предохраняет отливки от газовых и неметаллических включений.

3. Положение отливки при заливке определяется также наличием тепловых узлов, которые должны питаться с помощью прибылей и с соблюдением принципа направленного затвердевания.

4. При конструировании литой детали следует учитывать, что от положения отливки при заливке зависят разъем формы, установка стержней и величина припусков на механическую обработку.

Положение отливки в форме должно обеспечивать применение минимального количества стержней, хорошую вентиляцию полости формы и спокойное заполнение ее расплавом, исключающее разрушение струей металла участков формы и стержней. От положения в форме зависит качество поверхностей отливки: нижние и боковые получаются более чистыми, а верхние преимущественно поражаются газовыми раковинами, формовочными и шлаковыми включениями. Поэтому обрабатываемые поверхности ответственного назначения желательно располагать в нижних и боковых частях формы. Анализируя чертеж детали - определяем горизонтальное расположение отливки с поверхностями, подлежащими механической обработке (пов. В, Б), обращенными книзу. Эти поверхности являются самыми ответственными и к ним предъявляются повышенные требования по чистоте обработки (R_a=3,2 и R_a=6,3 соответственно). Поверхностей, подлежащих механической обработке 5: А, Б, В. Г и Д (рис. 1). Чтобы исключить осыпание формовочной смеси в углах формы при извлечении модели, выполняем радиусы скруглений при сопряжении R=3 мм, а также для удобства изъятия отливки назначаем формовочные уклоны по ГОСТ 3112-80(табл.2).

Таблица 2 - Формовочные уклоны по ГОСТ 3112-80

В рамках настоящей работы применяем формовку в опоках. Так как положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы, поэтому располагаем практически всю отливку в нижней опоке (рис.2). Высоту опок выбираем по ГОСТ 2133-75. Выбор разъема модели и формы зависит от размеров отливки, ее конфигурации и характера производства; при этом необходимо обеспечить удобство изготовления и сборки формы. Количество разъемов формы должно быть минимальным, а поверхности разъемов - плоскими; не рекомендуется пересекать плоскостью разъема ответственные обрабатываемые или базовые поверхности литой детали.

Рис.2 - Расположение отливки в опоках

Модель и форма для нее изготавливаются с одним плоским разъемом. Облицовочная смесь единая (табл.3). Этот выбор определяется материалом детали, ее весом и способом формовки.

Таблица 3 - Песчано-глинистая формовочная смесь для чугунных отливок

Для изготовления отверстия Ш134 мм, расположенное во внутренней части отливки применяется выступающая часть формы - “болван”.

2. Назначение припусков на механическую обработку

Припуск - слой отливки (любой заготовки вообще), предназначенный для удаления режущим инструментом. Припуски на механическую обработку (в дальнейшем - припуски) назначают на поверхностях отливки, на которых такая обработка предусмотрена чертежом детали. Поверхностей подлежащих механической обработке 5: А, Б, В, Г и Д (рис.1). В процессе изготовления отливки поверхность Б не отливается, а в последствие обтачивается и шлифуется.

Назначаем классы точности и ряды припусков поверхностей деталей в зависимости от класса сложности детали и расположения ее в опоках. По ГОСТ 26645-85 определяем допуски линейных размеров отливки, изменяемых и неизменяемых механической обработкой.

Согласно этих допусков для каждой поверхности, обрабатываемой механически, назначаем основной припуск на механическую обработку (табл.4).

Таблица 4 - Припуски на механическую обработку

Назначив допуски и припуски, определяем размеры отливки (рис.3).

Рис. 3 - Размеры отливки

В данном случае применяем болван, вместо стержня, размеры которого представлены на рис. 3.

3. Расчет литниковой системы

В разработку литейной технологии входит конструирование и расчет литниковой системы, которая представляет собой совокупность каналов и элементов литейной формы для быстрого и плавного подвода расплавленного металла в полость формы, обеспечивая ее заполнение и питание отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать также задержание шлаковых, неметаллических и засорных включений и предотвращение попадания их в полость формы; кратчайший путь металла в форму, чтобы уменьшить потерю его температуры; минимальное количество точек подвода металла к отливке с целью сокращения объема работ при обрубке литников и т.д. От способа и метода подвода расплавленного металла в форму существенно зависит качество отливок.

Для данной отливки выбираем литниковую систему, состоящую из литниковой чаши (1), стояка (2), шлакоуловителя (3), а металл будет подаваться в форму через два питателя (4).

Рис.5 - Эскиз литниковой системы

Суммарная площадь поперечного сечения питателей определяется по формуле:

где масса отливки с выпорами;

плотности жидкого металла 7000;

коэффициент расхода литниковой системы, учитывая потери напора жидкого металла при его движении в литниковых каналах. Для тонкостенных отливок () ;

расчетный напор жидкого металла при заливке формы.

Определим массу отливки с выпорами:

где масса отливки с учетом припусков на механическую обработку и технологических припусков.

При расчете литниковых систем для чугунных отливок, время заполнения формы металлом определяется по формуле:

где характерная средняя толщина стенки отливки.

Расчетный напор жидкого металла определяется по формуле:

где высота стояка над питателем;

высота отливки выше места подвода металла (высота отливки над питателем);

общая высота отливки.

Суммарная площадь поперечного сечения питателей равна:

Соотношение площадей поперечных сечений всех элементов литниковой системы:

площадь сечения шлакоуловителя;

площадь сечения стояка

Размеры круглого сечения стояка:

Шлакоуловитель имеет трапецеидальную форму, верхнее основание которой имеет размер 16 мм.

Размер нижнего основания назначим 20 мм.

Высота шлакоуловителя:

Выбираем два широких и тонких питателя с назначенной высотой 5 мм. Ширина питателя:

Список литературы

1. Технология конструкционных материалов: методические указания к выполнению курсовой работы по разделу: “Литейное производство” / В. И. Черменский, М. Д. Харчук, Р. А. Сидоренко. Екатеринбург: УГТУ, 2000. 32 с.

2. Д. А. Дальский ТКМ: М.: Машиностроение, 2003. 512 с.

3. В. Т. Жадан Технология металлов и других конструкционных материалов: М.: “Высшая школа”, 1970. 704 с.

4. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припусков на механическую обработку. М.: Издательство стандартов, 1986. 18 с.

5. Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин. М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

Размещено на Allbest.ru