Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

проектирование технологический отливка литейный

Целью курсовой работы является разработка основных этапов проектирования технологического процесса отливки в песчаной форме, оптимального для производства данной детали.

Литье - технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом и дальнейшей обработке полученных после затвердевания изделий.

Механическая обработка -- обработка заготовки из различных материалов при помощи физического воздействия различной природы с целью создания по заданным размерам изделия или заготовки для последующих технологических операций.

Исходными данными для проектирования являются:

1) Чертёж детали с техническими условиями на её изготовление (корпус задвижки шиберной DN = 500 мм);

2) Марка литейного сплава (сталь 20ГСЛ);

3) Сведения о типе производства (годовая программа - 500 шт./год, мелкосерийное).

Этапы проектирования технологического процесса:

1) Определение способа формовки, приёмов, положения отливки в форме;

2) Назначение припусков на механическую обработку (на все обрабатываемые поверхности детали);

3) Чертёж эскиза модели (с учётом припусков на усадку и формовочных уклонов);

4) Чертёж эскиза стержневого ящика;

5) Чертёж эскиза стержня (с изображением арматуры и вентиляционных каналов);

6) Чертёж эскиза формы в сборе (с изображением литниковой системы).

Графическая часть работы включает в себя эскиз детали, эскиз отливки с указанием припусков на механическую обработку, эскизы модели, стержней и литейной формы в сборе.

Назначение и конструкция детали, технические условия на её изготовление

Задвижки шиберного типа применяются в качестве запорного устройства для перекрытия потока рабочей среды в магистральных трубопроводах по транспортировке товарной нефти и нефтепродуктов, а также в технологических схемах перекачивающих станций и резервуарных парков, с температурой рабочей среды от -15 до +80 °С. Такие задвижки могут эксплуатироваться в районах с умеренным и холодным климатом, а также в сейсмоопасных районах до 9,5 баллов по шкале Рихтера. Изготовление и поставка по ТУ 374137-002-05785572-97.

Технические характеристики:

1. Герметичность затвора: по классу В (ГОСТ 9544-93);

2. Среда: нефть и нефтепродукты;

3. Температура рабочей среды: от -15 до +80 °С;

4. Температура окружающей среды: от -40 до +40 °с (климатическое исполнение У1), от -60 до +40 °С (климатическое исполнение ХЛ);

5. Присоединение к трубопроводу: под приварку;

6. Вид управления: электроприводной;

7. Срок службы: не менее 30 лет;

Шиберные задвижки изготавливаются с условным диаметром прохода от 350 до 1200 мм на давления 8,0; 10,0; 12,5; 15,0 МПа, с концами под приварку и электроприводным управлением для наземной и подземной установки с заводским антикоррозийным покрытием. Уплотнение затвора выполнено из эластомерного материала, обладающего высокой износо- и эррозионностойкостью [4].

В данной курсовой работе будет рассмотрена задвижка DN = 500 мм в климатическом исполнении У1. Корпус задвижки литой, изготавливается из стали марки 20Л (сталь для отливок обыкновенная). Данная сталь применяется для изготовления шабот, арматуры, фасонных отливок, деталей сварно-литых конструкций и др. деталей, работающих при температуре от -40 до +450 °С. Основные свойства для этой стали в соответствии с ГОСТ 977-75 указаны в таблицах 1, 2, 3, 4, 5.

Литейно-технологические свойства стали 20Л

Таблица 1

Химический состав в % стали 20Л

Таблица 2

Механические свойства при Т = 20^°С материала 20Л

Таблица 3

Физические свойства стали 20Л

Таблица 4

Температура критических точек стали 20Л:

Ac₁ = 735 °С, Ac₃(Ac_m) = 854 °С, Ar₃(Arc_m) = 835 °С, Ar₁ = 680 °С

Разработка технологии получения литой заготовки

Основные этапы проектирования технологического процесса:

Выбор линии разъёма модели.

Отливка имеет сложную конфигурацию (см. эскиз детали) с характерными выступами в верхней части для фланцевого соединения корпуса с крышкой. Оптимальным решением, обусловленным конструктивной сложностью детали, будет один разъём по линии вертикальной оси симметрии. Отверстия для фланцевого соединения рационально выполнить механически.

Способ формовки

Способ формовки определяется серийностью производства, для мелкосерийного производства применяется ручная формовка. В зависимости от конфигурации и размеров отливки оптимально использование приёмов формовки в двух горизонтальных опоках по разъёмной модели. Рёбра жесткости необходимо выполнить в форме вручную.

Выбор положения отливки в форме

Наиболее ответственной частью корпуса задвижки является центральный трубопровод (Dу = 500 мм), имеющий два конца под приварку, поэтому целесообразно расположить отливку вертикально относительно оси симметрии для того, чтобы отливаемый трубопровод с рёбрами жёсткости находился в нижней центральной и боковых частях формы.

Модельная оснастка

Для изготовления отливки необходим деревянный модельный комплект: модель, центральный стержень для формирования отверстия трубопровода, две вставки-стержня для формирования верхней и нижней технологических полостей и модельный ящик.

Назначение припусков на механическую обработку и усадку

Отливка данной детали относится к III классу точности, так как выполняется в мелкосерийном производстве с использованием ручной формовки и деревянного модельного комплекта. Припуски на механическую обработку для III класса регламентируются для стального фасонного литья ГОСТ 2009-55 и назначаются в зависимости от материала отливки (сталь), наибольшего габаритного размера (1220 мм) и расположения обрабатываемой поверхности отливки в форме относительно разъёма (верх, низ, бок) (см. табл. 2). На все размеры отливки назначаются припуски на линейную усадку сплава (для стали 20Л - 2,2%). Припуски на механическую обработку и на усадку отливок

Таблица 6

Назначение формовочных уклонов

Значения формовочных уклонов на наружных поверхностях модели регламентируются ГОСТ 3212-57. Ввиду достаточно больших линейных и диаметральных размеров отливки и цилиндрической формы частей формовочные уклоны не назначаются.

Определение формы и размеров стержневых знаков

Для установки стержня и его ориентировки при сборке необходимы стержневые знаки, которые формируют необходимые полости в форме. Размеры стержневых знаков регламентируются ГОСТ 3606-57 (см. табл. 3). Размеры стержневых знаков

Таблица 7

Выбор формовочной и стержневых смесей, изготовление стержней

Для приготовления формы используется облицовочная и наполнительная смеси, основными формовочными материалами которых являются кварцевый песок и каолиновая глина. Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливки необходимо использовать припылы (противопригарные материалы) - смесь оксида магния и огнеупорной глины.

В качестве стержневой смеси необходимо использовать песчано-глинистую смесь с отвердением стержней тепловой сушкой в нагреваемой оснастке при температуре 175-325 °С. Для более высокой газопроницаемости в стержне необходимо сделать вентиляционные каналы. Также предусматривается при изготовлении стержней использовать арматурные каркасы из стальной проволоки для достижения большой прочности.

Расчёт литниковой системы

Литниковой системой называется совокупность каналов в литейной форме, подводящих расплавленный металл, улавливающих шлак и неметаллические включения, а также питающих отливку в процессе её кристаллизации. Элементами такой системы являются:

1) воронка (чаша), служащая для приёма расплавленного металла;

2) фильтрованная сетка, предназначенная для удержания шлака;

3) стояк, представляющий собой вертикальный канал в форме;

4) шлакоуловитель, представляющий собой горизонтальный канал трапецевидной формы и служащий для улавливания шлака и различных включений, а также для распределения жидкого металла в литейной форме;

5) питатель, представляющий собой горизонтальный канал, непосредственно подводящий металл в полость.

Воронка, стояк и шлакоуловитель располагаются в верхней опоке (выше разъёма), а питатель - в нижней. Для питания отливки расплавленным металлом при её кристаллизации служат прибыли, представляющие собой массивные объёмы (каналы, полости). Литник (затвердевшая после отливки литниковая система) и прибыль являются отходом литейного производства.

Методика расчёта литниковой системы.

Площадь питателя определяется по зависимости:

см²,

где ? - плотность металла (сталь), ? = 9,85?10³ кг/м³;

? - время заливки, ? = 9 с;

? - коэффициент истечения, ? = 0,5;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

H - средний напор (высота), H = 1,2 м;

Q - масса отливки и прибыли, Q = 1800 кг.

Площади поперечных сечений питателя F_ПИТ, шлакоуловителя F_ШЛ и стояка F_СТ выбираются из соотношений для стального литья

F_ПИТ:F_ШЛ:F_СТ = 1:1,3:1,6 = 84,1:109,4:134,6.

Сборка и заливка литейной формы

Опоки после извлечения из них модели и установки стержней, совмещаются по направляющим штырям. Во избежание подъёма и смещения верхней опоки относительно нижней их скрепляют болтами. Заливка формы производится из разливочного ковша. После охлаждения форма разрушается, отливка очищается от пригоревшей формовочной смеси, отламывается или отпиливается литник, разрушается стержень. После дополнительной очистки и необходимого контроля отливка поступает на термическую и механическую обработку.

Технологический процесс механической обработки

Технологический процесс механической обработки детали должен обеспечить:

· Точность геометрических параметров поверхностей;

· Качество поверхности;

· Шероховатость, структуру, твёрдость.

Шероховатость поверхности - совокупность неровностей с относительно малыми шагами. Шероховатость является характеристикой качества поверхностного слоя заготовки. Она оценивается несколькими параметрами, в частности критерием R_а.

R_а - среднее арифметическое отклонение профиля (среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля) в пределах определенной базовой длины обработанной поверхности.

Значение параметра R_а для разных технологических методов обработки лежат в пределах, мкм:

· для предварительной черновой обработки - 100…22,5 ;

· для чистовой обработки - 6,3…0,4 ;

· для отделочной и доводочной обработки - 0,2…0,012.

Обработка металлов резанием - процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаимного расположения и шероховатости поверхностей детали. Чтобы срезать с заготовки слой металла, необходимо режущему инструменту и заготовке сообщать относительные движения. Инструмент и заготовку устанавливают на рабочих органах станков, обеспечивающих движение.

Основной задачей механической обработки является обработка уплотнительных поверхностей корпуса задвижки. Задвижки с условным проходом Dy = 500 мм обрабатывается на токарно-карусельном станке 1540, технические характеристики которого указаны в табл. 4.

Отверстия O 32 мм (24 шт.) для фланцевого соединения, а также технологические отверстия по шибер, необходимо выполнять сверлением. Сверление в данном случае целесообразно выполнять на сверлильных станках, где сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка при этом неподвижна.

Список литературы

1. Материаловедение. Методические указания к курсовому проекту / Сост. Бойцов Ю.П., Иванов С.Л. СПГГИ (ТУ) - СПб, 2000.

2. ТУ 374137-002-05785572-97 Задвижки шиберные. Изготовление и поставка.

3. Технология конструкционных материалов. Конспект лекций / Сост. Третьякова Н.В.

ИГЭУ - Иваново, 2004.

4. Марочник сталей и сплавов «Машиностроение». В.Г.Сорокин, А.В. Волосникоава. - М, 1989.

5. Лебяжьев Г.Г., Стародубов В.С. Металлорежущие станки. «Недра» - М., 1989.

6. Заготовительное производство. Методические указания к лабораторным работам / Сост. Бойцов Ю.П. ,Болобов В.И. СПГГИ - СПб, 2006.

проектирование технологический отливка литейный

Размещено на Allbest.ru