Разработка модельного комплекса и конструкции песчано-глинистой формы для изготовления отливки в условиях мелкосерийного производства

Содержание

1. Разработка модельного комплекта и конструкции песчано-глинистой формы для изготовления отливки в условиях мелкосерийного производства

2. Проектирование технологии изготовления отливок

2.1 Разработка чертежа отливки

2.2 Разработка чертежа модели

2.2.1Стержневые и модельные знаки

2.2.2 Зазоры между знаками модели и стержня

2.2.3 Допуски размеров модельных комплектов

2.3 Выбор и расчет литниковой системы

2.3.1 Расчет литниковой системы

2.3.1.1Стальное литье

2.3.2 Расчет литниковой чаши

2.4 Расчет и проектирование прибылей

2.5 Конструирование литейной формы

Заключение

Список используемой литературы

1. Разработка модельного комплекта и конструкции песчано-глинистой формы для изготовления отливки в условиях мелкосерийного производства

Содержание задания:

по заданному варианту выполнить чертеж детали на формате (210х297)А4;

назначить припуски, определить размеры отливки, ее объем и массу, выполнить чертеж отливки с учетом уклонов и галтелей на формате А4;

по известным размерам отливки с учетом усадки металла спроектировать модель и стержни (сделать эскизы в записке);

выбрать тип литниковой системы, выполнить расчеты ее элементов (сделать эскизы в записке);

определить объем и размеры прибылей;

определить размеры опок;

разработать модельно-литейный чертеж отливки со стержнями и литниковой системы на формате А4;

составить технические условия на изготовление отливки;

разработать чертеж литейной формы на формате А4.

Исходные данные для выполнения задания.

чертеж детали;

литейный сплав;

способ получения отливки.

2. Проектирование технологии изготовления отливок. Общие замечания

По заданному чертежу детали [1], материалу, программе выпуска выбираем наиболее рациональный способ ее изготовления - литье в песчано-глинистые формы, который наряду с заданными техническими условиями обеспечивает наиболее высокие технико-экономические показатели производства и экономный расход материалов.

При нанесении технологических указаний на чертеж детали определяем оптимальный разъем модели и формы, положение отливки в форме при заливке, которое указывается стрелками и буквами В (верх) и Н (низ). Разъем модели и формы обозначают буквами М и Ф.

На чертеже указывают также припуски на механическую обработку. Припуски назначают на сторону, причем они могут быть несимметричными.

Величину припусков выбирают в зависимости от способа литья, материала, класса точности отливки, наибольшего размера отливки, а также положения обрабатываемой поверхности в форме в момент заливки. Припуск для отливок из чугуна, стали и цветных металлов назначаем по ГОСТ 26645-85.

Для тех поверхностей отливки, которые при заливке металлом обращены вверх, назначают припуск больший, чем на нижних и боковых поверхностях, т. к. неметаллические и газовые включения скапливаются наверху.

Для облегчения извлечения модели из формы на ее вертикальных поверхностях (перпендикулярных к плоскости разъема) выполняются уклоны.

Для получения на отливках плавных переходов от одной поверхности к другой предусматривают галтели, которые улучшают качество отливок.

Стержням присваивают номера в порядке постановки их в форму. Устанавливают тип литниковой системы, места подвода питателей к отливке. Рассчитывают литниковую систему и показывают на чертеже все ее элементы.

На чертеже отливки показывают холодильники и другие элементы, применение которых необходимо для получения качественной отливки.

2.1 Разработка чертежа отливки

По заданному чертежу детали [1] необходимо разработать чертеж отливки. Для этого по выбранному масштабу производства способу литья, габаритам и материалу отливки назначаем класс точности размеров и масс (классы точности масс следует принимать соответствующими классам точности отливок), а также ряды припусков на механическую обработку по ГОСТ 26645-85 (прил.1).

Для заданной детали принимаем:

- Класс точности размера и массы отливки - 10

- Ряд припусков - 4

Исходя из номинальных размеров детали и классов точности отливки, устанавливаем допуски размеров без учета смещения полуформ и коробления отливок (Табл.1)

Из соотношения габаритных (80/100=0,8) размеров детали (по прил.2) назначаем степень коробления (элемента отливки) - 6:

- предельное отклонение коробления (по табл.3) - ±0,1 мм (?_кор=0,2 мм);

- предельное отклонение смещения (по табл.2) - ±0,8мм (?_смещ=1,6 мм);

- наибольшая погрешность расположения ?_расп.= ?_кор+ ?_смещ=1,8 мм.

По таблицам 4, 5 [2] назначаем основные и дополнительные припуски на механическую обработку в зависимости от допусков (ГОСТ 26645-82), размеров отливок (припуски устанавливаются дифференцировано для каждого элемента отливки).

Квалитет точности размеров деталей, получаемых механической обработкой отливки (табл. 6) - IT10-IT12 (принимаем IT12).

Для размера 20 мм,:

- допуск размера отливки (по табл.1) - 2,0 мм;

- основной припуск на механическую обработку (по табл.4) - 3,4 мм;

- дополнительный припуск (по табл.5) - 0,8 мм;

- суммарный припуск на механическую обработку - 4,2 мм;

Для размера 40 мм,:

- допуск размера отливки (по табл.1) - 2,2 мм;

- основной припуск на механическую обработку (по табл.4) - 3,8 мм;

- дополнительный припуск (по табл.5) - 0,4 мм;

- суммарный припуск на механическую обработку - 4,2 мм;

Для размера 60 мм:

- допуск размера отливки (по табл.1) - 2,4 мм;

- основной припуск на механическую обработку (по табл.4) - 3,8 мм;

- дополнительный припуск (по табл.5) - 0,4 мм;

- суммарный припуск на механическую обработку - 4,2 мм;

Для размеров 80 мм, 100 мм:

- допуск размера отливки (по табл.1) - 2,8 мм;

- основной припуск на механическую обработку (по табл.4) - 4,2 мм;

- дополнительный припуск (по табл.5) - 0,3 мм;

- суммарный припуск на механическую обработку - 4,5 мм;

Так как разница между минимальным и максимальным суммарным припуском на механообработку незначительна, то назначим общий припуск - 4,5 мм.

Линейные размеры отливки:

L_1отл.=L₁+2*4,5=20+9=29 мм;

L_2отл.=L₂+2*4,5=100+9=109 мм;

d_1отл.=d₁-2*4,5=40-9=31 мм;

d_2отл.=d₂-2*4,5=60-9=51 мм;

d_3отл.=d₃+2*4,5=80+9=89 мм;

По полученным размерам выполним чертеж отливки на А4.

2.2 Разработка чертежа модели

По известным геометрическим размерам отливки и рекомендациям ГОСТов разрабатываем чертеж модели.

При назначении геометрических размеров модели необходимо учитывать припуски на механическую обработку отливки, напуски и величину усадки.

Величина усадки зависит от природы сплава.

Для низколегированных сталей величина свободной линейной усадки составляет 2%.

Значит, размеры модели будут отличаться от размеров отливки на эту величину.

Принимаем радиусы скругления - 2 мм.

Формовочные уклоны и стержневые знаки проектируют в соответствии с ГОСТ 3212-92.

Высота над плоскостью разъема для данной детали составляет от 20 до 50 мм, поэтому угол наклона стенки составляет - 1.

2.2.1 Стержневые и модельные знаки

Геометрия знаков стержня определяется его диаметром и длиной:

L_ст.=L_отл.*1,02=109*1,02=111,2 (мм)

d_ст.=d_отл.*0,98=31*0,98=30,4 (мм)

Длину горизонтальных знаков определяем по табл.10.:

Длина знака стержня составляет - 35 мм;

Высота верхних знаков принимают равной половине высоты верхних знаков.

Уклоны на знаковых поверхностях должны соответствовать указанным в табл.12.

Уклон знаков для первого и второго стержня модельного комплекта:

для низа - =1000(5,5 мм);

для верха - =1500(9,0 мм).

Уклон знаков модели - ₁=400(2,5 мм).

2.2.2 Зазоры между знаками модели и стержня

Класс точности модельного комплекта назначаем по классу точности отливок в соответствии с ГОСТ 256645 (табл.18) - 5.

Для модельного комплекта 5-го класса точности, изготовленного из дерева зазор S1(S2=S1) (по табл.15) будет составлять - 1,0 мм, S3=1,5 мм.

2.2.3 Допуски размеров модельных комплектов

Допуски размеров модельного комплекта назначаем (табл.17):

- для размера 181,18 мм - 0,64 мм.

Примечание:

На чертеже модели в технических условиях укажем:

«Модель МК5-дерево ГОСТ 3212-92.».

Вид стержневой системы приведен на эскизе.

2.3 Выбор и расчет литниковой системы

Выбор, расчет и построение литниковой системы является весьма важным этапом проектирования технологии литейного производства, т.к. эта система оказывает существенное влияние на качество литья и от правильности ее построения во многом зависит получение качественных отливок.

Выбираем литниковую систему с боковым подводом металла в форму.

2.3.1 Расчет литниковых систем

В основу расчета литниковой системы положена методика определения сечения литников по оптимальному времени заполнения формы и удельной скорости заливки, которые существенно отличаются для разных сплавов.

2.3.1.1 Стальное литье

Расчет литниковой системы начинается с определения объема отливки:

V_отл.= *(89²-31²)*29+(69²-31²)*80==397,1 см³

Массу жидкого металла на форму (масса металла и масса ее прибыльной части) можно вычислить по формуле:

Q=m_отл.+20%m_отл.

m_отл.=·V_отл.

где - плотность стали 30Л ( =7,81 гр/см³ ):

m _отл=397,1*7,81=3 101 (гр) =3,1 (кг),

Q=1,2·m _отл=3,7 кг.

Продолжительность заполнения формы t, с, определим по формуле

t=S,

S - поправочный коэффициент, зависящий от относительности плотности отливки,

?_?=Q/V_г,

где V_г - габаритный объем отливки.

V_г=3,14*(80²*100)/4=502,4 см³.

?_?==7,4 гр/см³;

по табл.19 определяем S=1,4.

Тогда:

t=1,4·=2,7 (с);

Для стального литья выполняем расчет суммарного сечения питателей по формуле:

F_n =,

где F_n- суммарное сечение питателей, см²;

Q - масса жидкого металла, заливаемого через литниковую систему кг;

t - продолжительность заливки, с;

L -поправочный коэффициент на жидкотекучесть (принимается равным 1);

К - удельная скорость заливки, кг/см²с;

Значение удельной скорости заливки К (кг/см²?c), определяется в зависимости от относительной плотности, при ?_?=7,4 (К=1,5).

Тогда:

F_n==0,9 (см²);

Для стального литья рекомендуется следующее соотношение элементов литниковой системы:

F_n:F_k:F_c=1,0:1,1:1,2,

где F_n-суммарное сечение питателей, см²;

F_k- сечение соединительного канала, см²;

F_c- сечение стояка, см²;

F_k=F_n·1,1=0,9·1,1=0,99 см²;

F_c=0,9·1,2=1,08 см².

2.3.2 Расчет литниковых чаш

Расчет литниковых чаш, служащих для шлакоулавливания в начале литниковой системы, осуществляется таким образом, чтобы количество металла, вмещаемое литниковой чашей, было значительно больше пропускной способности стояка.

Вес металла в литниковой чаше равен:

Q_л=F_сKX?t;

Х - коэффициент запаса, зависящий от массы отливки (Х=0,3);

Объем литниковой чаши:

V_л===177 см³;

Ширина литниковой чаши:

b==5,4 см

Остальные размеры устанавливаем согласно рекомендациям:

L=1,6*b=8,6 см;

h=0,7*b=3,8 см;

R=0,5*b=2,7 см.

2.4 Расчет и проектирование прибылей

Прибыли - это специальные полости, выполняемые в литейных формах в целях предотвращения усадочных раковин в теле отливок. Прибыли, как правило, располагают в утолщенных частях отливки. До настоящего времени отсутствуют надежные рекомендации для расчета их размеров. Поэтому будем пользоваться приближенным методом расчета, в основе которого заложен принцип вписанной окружности, позволяющий найти диаметр нижнего сечения прибыли. Одновременно решается вопрос о необходимых напусках с целью реализации припуска направленного затвердевания.

Размеры 2-х прибылей для цилиндрических отливок вычисляем следующим образом:

V_п=z·y·V_отл=?*r²_пр*Н_пр,

где V_п - объем прибыли;

V_отл - объем отливки;

z - коэффициент запаса (для обычных прибылей - 3...6, для обогреваемых - 2; принимаем z=4).

y - коэффициент объемной усадки, который зависит от сплава и изменяется в диапазоне 0,04…0,08 (принимаем y=0,04);

Принимаем конфигурацию прибылей цилиндрической формы с радиусом цилиндра равным высоте. Тогда:

Н_пр.==2,7 см;

2.5 Конструирование литейной формы

Конструирование литейной формы осуществляется после выполнения расчётов и проектирования модели, стержней, литниковой системы, прибылей, а также после определения габаритов опок.

Габариты опок определяются габаритами формуемой детали, расположением и размерами прибылей и литниковой системы, размерами стержневых знаков.

Выбор опок должен удовлетворять следующему условию: толщина слоя формовочной смеси вокруг отливки должна быть такой, чтобы при заливки от статического и динамического давления металла не только не произошло разрушение, но и деформация формы.

Минимальные внутренние размеры опок получаются, если к габаритным размерам модели с литниковой системой прибавить некоторые расстояния:

Расстояние а:

1) от тела отливки или модели до стенки опоки 30-50 мм

(принимаем 40 мм);

2) от стержневого знака до стенки опоки - до 50 мм;

(принимаем 40 мм);

3) Расстояние b:

1) от модели до нижней плоскости берется 20-120 мм

(принимаем 50 мм);

Расстояние с:

1) от моделей до верхней плоскости формы берется равным b;

Заключение

Литейным производством называется процесс получения отливки путем заполнения расплавленным металлом форм. Этот процесс универсальный, широко распространен, обладает незначительной энергоемкостью, позволяет получать отливки массой от сотен грамм до нескольких тонн.

Отличается простотой и универсальностью. Перспективность литейной технологии обусловлена ещё и тем, что позволяет получать изделия из высокопрочных, трудно деформируемых сплавов. Теория и практика литейного производства в настоящее время позволяет получать изделия с высокими служебными свойствами. Подтверждением тому является надёжная работа литых деталей.

Список использованной литературы и метериалов

1. Чертеж детали с указанием обрабатываемых поверхностей.

2. Проектирование модельного комплекта и конструкций литейной формы для изготовления отливок в условиях мелкосерийного производства. А.М. Гринченко, В К. Борисевич. ХАИ-2001.