Технические предложения по организации производства отливок литьем в кокиль

16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Сибирский Аэрокосмический Университет

Кафедра металловедения

и сварки летательных аппаратов

Технические предложения по организации

производства отливок литьем в кокиль

(курсовая работа)

Выполнила студентка

гр. Э - 82

Горностаева О.В.

Руководитель

проекта

Самойлова Л.Н.

Красноярск 2005

Содержание

Техническое задание

Введение

1. Анализ конструкции

1.1. Назначение детали

1.2. Точность размеров и шероховатость поверхностей

2. Выбор марки материала

2.1. Свойства материалов

2.2. Свойства и термообработка выбранного материала

3. Выбор технологии

3.1. Сравнительный анализ возможных способов получения заготовки

3.2. Технологические возможности выбранного способа

4. Технология производства отливки

4.1. Технологическая схема получения отливки

4.2. Разработка чертежа отливки

4.3. Технологический маршрут

4.4. Обработка детали резанием

5. Оценка технико-экономических показателей

5.1. Расход основных материалов

5.2. Структура себестоимости

Список литературы

Техническое задание

Рис. 1. Втулка

2. d=20 мм=2 см

D=28 мм=2,8 см

d1=40 мм=4 см

l=15 мм=1,5 см

B=8 мм=0,8 см

3. Перечень марок материалов: Ст3, Ст40, Ст40ХФА, Р9, СЧ15, ВК3, АНГ5, Ал4, Д16, МЛ5, БрО10С10, ЛЦ40Мц1,5. Дать характеристику материалам.

4. Программа выпуска изделий: N=10 000 штук.

Разработать технические предложения по организации производства втулок.

Введение

В данной курсовой работе рассматривается производство отливок литьем в кокиль.

В первом разделе анализируется конструкция, определяется назначение детали, точность размеров и шероховатость поверхности. Описывается назначение детали, условия ее работы, рассчитывается масса.

Во втором разделе расположены свойства материалов, из которых нужно выбрать необходимый материал для производства данной отливки. Подробно расписаны свойства, обосновывается выбор материала, описывается его термическая обработка.

Дается характеристика каждому из предложенных материалов, отмечается, по каким причинам он не подходит для данной детали.

В третьем разделе данной курсовой работы рассматривается сравнительный анализ возможных способов получения заготовки и технологические возможности выбранного способа. Производится обоснованный выбор рационального получения заготовки.

В четвертом разделе рассматривается технология производства отливки: схема технологического получения, технологический маршрут изготовления заготовок, разработка чертежа отливки. Разрабатывается схема формообразования (эскиз литейной формы) для выбранной технологии. Указаны основные технологические операции в последовательности их проведения. Для каждой операции кратко раскрывается ее сущность. Приводится перечень операций механической обработки резанием. Разрабатывается чертеж детали с учетом конкретной технологии изготовления заготовок.

В пятом разделе курсовой работы рассматриваются технико-экономические показатели, такие как расход основных материалов; а также структуру себестоимости данной продукции (калькулирование). Указывается, из чего конкретно складываются затраты на производство.

1. Анализ конструкции

1.1 Назначение детали

Данная втулка имеет цилиндрическую поверхность, конфигурация втулки простая. Есть внутренняя цилиндрическая поверхность.

Такая втулка применяется в узлах трения машин, в редукторах, станках, подшипниках, паровых турбинах.

Экстремальных условий работы нет, среда работы втулки не агрессивная, работа происходит при нормальных условиях. Поверхность втулки качественная.

1.2 Точность размеров и шероховатость поверхностей

Из приложения по лабораторному практикуму по ТКМ находим следующие данные:

Весовая группа - I

Класс точности - 7 (эта цифра специально берется для втулок)

Тип производства - крупносерийное

Ряд припусков - 3

Линейная усадка 1,5 - 1,8%

Допуски: на размеры D, d, d1 - 0,9 мм, на размер l - 0,7 мм, на размер В - 0,64 мм.

Припуски на механическую обработку: для размеров D, d, d1 - 2,5 мм, на размер l - 2 мм, на размер В - 2 мм.

Шероховатость поверхностей: для внутреннего и внешнего (куда будет надеваться вал) диаметров шероховатость равна 1,25 (7 класс шероховатости), для боковой поверхности втулки при меньшем диаметре шероховатость равна 20 (5 класс шероховатости), для боковой поверхности втулки шероховатость равна 40, для внешнего диаметра d1 шероховатость равна 40 (4 класс шероховатости). Все эти шероховатости показаны на техническом задании.

В разделе 2 данной курсовой работы (см. ниже) выбран материал для производства данной отливки - ЛЦ40Мц1,5. Найдем плотность этого сплава:

Поскольку в справочниках таких данных не оказалось, найдем среднюю плотность сплава исходя из того, что цинк и медь относятся примерно как 50:50.

Плотность цинка: 7,13 г/см.

Плотность меди: 8,94 г/см

Средняя плотность сплава:

Найдем массу детали, которая получится в результате литья:

m=V,

где - плотность сплава, V - объем детали, m - масса детали. Следовательно, задача нахождения объема сводится к нахождению объема детали. Данная втулка состоит из двух цилиндров, в середине которых расположено отверстие. Объем цилиндра находится по формуле:

где l - высота цилиндра. Найдем объем первого и второго цилиндра, затем найдем объем отверстия и из общего объема вычтем объем отверстия - таким образом, найдется объем детали.

Находим массу детали:

2. Выбор марки материала

2.1 Свойства материалов

1) Ст3 - сталь обыкновенного качества, повышено содержание серы и фосфора (до 0,045% каждого). Содержание углерода - 0,14 - 0,22 (в десятых долях процента). Прочность - 380 - 490 МПа. Пластичность - 23%. Жидкотекучесть - плохая. Температура заливки приблизительно 1500С. Линейная усадка - 2 - 2,5%. Объемная усадка - 7,5%. Развита ликвация. Наиболее дешевая (меньше очищается от вредных примесей).

Применяется для изготовления балок, швеллеров, уголков, прутков, а также листов, труб и поковок. Широко применяется в строительстве для сварных, клепаных и болтовых конструкций, реже для изготовления малонагруженных деталей машин (валы, оси, зубчатые колеса и т.д.), в мостостроении, судостроении, в сельскохозяйственном машиностроении.

2) Ст40 - качественная сталь, содержание серы и фосфора - до 0,035%, содержит 40% углерода. Прочность - 580 МПа, пластичность - 19%, твердость - 2170 МПа, относительное сужение - 45%, развита ликвация. Жидкотекучесть - плохая. Линейная усадка - 2 - 2,5%, объемная усадка - 7,5%. В отожженном состоянии хорошо обрабатывается резанием.

Применяется для самых разных деталей во всех областях машиностроения.

3) Ст40ХФА - высококачественная сталь (40% углерода, по 1 - 1,5% хрома, ванадия). Другое название - легированная улучшаемая хромованадиевая сталь. Содержит меньше примесей (содержание фосфора и серы не превышает 0,035%) и обозначается буквой «А», помещенной в конце марки. Ванадий улучшает механические свойства стали. Сталь менее склонна к перегреву. Также содержит 0,5 - 0,8% марганца, 0,8 - 1,1% хрома. Развита ликвация. Температура закалки - 880С, температура отпуска - 650С. Прочность - 900 МПа, пластичность - 10%, относительное сужение - 50%. Жидкотекучесть - плохая. Линейная усадка - 2,5%. Объемная усадка - 7,5%.

В связи с малой прокаливаемостью применяется только для изготовления сравнительно небольших изделий.

4) Р9 - быстрорежущая сложнолегированная сталь. Содержит 0,85 - 0,95 углерода, 3,8 - 4,4% хрома, 8,5 - 9,5% вольфрама, до 1% молибдена. Теплостойкая, высокая твердость, прочность, износостойкость при повышенных температурах. Применяя эту сталь, можно повысить скорость резания в 2 - 4 раза. Хорошее сопротивление износу.

Применяется для изготовления режущего инструмента - сверл, метчиков, фрез, резцов, пил, напильников и т.д.

5) СЧ15 - серый чугун. Сплав железа с углеродом (3,5 - 3,7%) и кремнием (2,0 - 2,6%). Содержит в качестве постоянных примесей марганец (0,5 - 0,8%), серу (до 0,15%) и фосфор (до 0,3%). Высокие литейные свойства (самая лучшая жидкотекучесть). Линейная усадка - 0,7 - 1%, объемная усадка - 2,5%. Температура заливки - 1300 - 1500С. Прочность - 280 - 320 МПа. Хрупкий.

Применяется для малоответственных деталей, испытывающих небольшие нагрузки в работе с толщиной стенки отливки 10 - 30 мм, для литых малонагруженных деталей сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей и тракторов, арматуры и т.д.

6) АЛ4 - алюминий литейный. Другое название - силумин. Содержит 0,17 - 0,3% магния, 8 - 10,5% кремния, 0,25 - 0,5% марганца, до 0,15% титана, да 0,1% бериллия. Линейная усадка - 1%, объемная усадка - 2,5 - 3%. Прочность - 180 - 260МПа, пластичность - 4%, твердость - 500. Температура заливки - 535 - 545С. Данный сплав легко обрабатывается резанием, а заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой.

Применяется для средненагруженных и крупнонагруженных деталей (корпуса компрессоров, картеры и блоки цилиндров двигателей и др.).

7) Д16 - деформируемый алюминиевый сплав типа дуралюмин. Содержит 3,8 - 4,9% меди, 1,2 - 1,8% магния, 0,3 - 0,9% марганца. Прочность - 540 МПа. Пластичность - 11%. Обладает малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, достаточной прочностью, пластичностью, вязкостью.

Применяется для получения полуфабрикатов - листов, плит, прутков, профилей, труб и т.д., а также поковок и штамповых заготовок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки. Сплав нашел широкое применение в авиации, судостроении, автостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства (из данного сплава изготовляют обшивки, шпангоуты, стрингера и лонжероны самолетов).

8) МЛ5 - магний литейный. Обладает малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо поглощает вибрации. Плохо сопротивляется коррозии. Не взаимодействует с ураном и обладает низкой способностью поглощать тепловые нейтроны. Трудность обработки давлением и литья. Удовлетворительно сваривается и хорошо обрабатывается резанием. Содержит 7,5 - 9% алюминия, 0,2 - 0,8% цинка, 0,15 - 0,5% марганца. Прочность - 226 МПа, пластичность - 5%. Линейная усадка - 1,6 - 2%, объемная усадка - до 6%. Температура плавления - 700С, при 500С загорается на воздухе.

Широко применяется в авиационной и ракетной технике; для изготовления оболочек трубчатых тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах, для литья нагруженных крупногабаритных отливок, деталей двигателей (картеры, коробки передач), тормозных барабанов, штурвалов, кронштейнов, деталей приборов, аппаратуры, корпусов.

9) БрО10С10 - бронза. Содержит 10% олова, 10% свинца. Хрупкий сплав. Прочность - 196 МПа, твердость - 78, пластичность - 6%. Средние литейные свойства. Линейная усадка - 1,6 - 2,0%. Объемная усадка - до 6%.

Применяется для производства антифрикционных деталей: втулок, подшибников и т.д.

10) ЛЦ40Мц1,5 - латунь. Содержит 40% цинка, 1,5% марганца, остальное - медь. Прочность - 400 МПа, пластичность - 18%, твердость - 110. Обладает средними литейными свойствами. Линейная усадка - 1,6 - 2,0%, объемная усадка - до 6%. Коррозия в присутствии влаги, кислорода и аммиака. Хорошая жидкотекучесть. Малосклонность к ликвации.

Применяется для изготовления втулок, подшибников, арматуры, гребных винтов и их лопастей и т.д.

11) ВК3 - вольфрамовый твердый сплав, прочный, износостойкий, теплостойкий, упругий. Представляет собой частицы карбида вольфрама, связанные с кобальтом. Твердость - 89,5 - 90.

Применяется для резания чугунов, цветных металлов, аустенитных сталей и сплавов, неметаллических материалов.

12) АМГ5 - алюминиевый сплав, обрабатываемый давлением. Это деформируемый сплав повышенной пластичности, антикоррозийности и свариваемости.

Более наглядно вышеперечисленное можно изобразить в виде таблицы.

Таблица 1

Механические свойства материалов

Материал	Прочность	Твердость	Пластичность, %	Линейная усадка	Объемная усадка
Ст3	380-490		23	2 - 2,5%	7,5%
Ст40	580	2170	19	2 - 2,5%	7,5%
Ст40ХФА	900		10	2,5%	7,5%
Р9	высокая	высокая
ВК3	89,5 - 90	высокая
СЧ15	280-320			0,7 - 1%	2,5%
АНГ5			высокая
Ал4	180 - 260	500	4	1%	2,5 - 3%
Д16	540		11
МЛ5	226		5	1,6 - 2,0%	До 6%
БрО10Ц10	196	78	6	1,6 - 2,0%	До 6%
ЛЦ40Мц1,5	400	110	18	1,6 - 2,0%	До 6%

2.2 Свойства и термообработка выбранного материала

Изначально были оговорены следующие условия: необходимо произвести втулку с прочностью 400 МПа.

Материал ЛЦ40Мц1,5 имеет именно такую прочность, и он применяется для производства втулок. Материалом - заменителем могла бы послужить бронза, но ее прочность меньше, чем у латуни, следовательно, ее применение нецелесообразно. Данный сплав (латунь) имеет малую склонность к ликвации, небольшую линейную и объемную усадки.

Ст3 могла бы подойти по прочностным характеристикам, но она имеет плохую жидкотекучесть, большую усадку и высокую температуру заливки, что делает ее применение экономически невыгодным. Кроме того, у стали сильно выражена ликвация.

Чугун для втулки слишком хрупкий (предполагается использование динамических нагрузок), поэтому этот сплав тоже не подходит.

Алюминий слишком отличается по прочностным характеристикам. Магний обладает малой прочностью, следовательно, ни алюминий, ни магний не могут быть здесь применены.

Остальные сплавы используются, как правило, для производства инструментов. Они очень дорогие, и, хотя бы поэтому, их использование экономически невыгодно.

Исходя из всех вышеперечисленных положений, делаем вывод: для отлития данной втулки лучше всего подходит латунь.

Ниже описываются свойства и термообработка выбранного материала.

ЛЦ40Мц1,5 - латунь, содержащая 40% цинка - легирующий элемент, 1,5% марганца. Остальное (58,5%) - медь. Прочность - 400, твердость - 100. Линейная усадка - 1,6 - 2,0%, объемная усадка - до 6%. Хорошая жидкотекучесть. Сплав обладает антифрикционными свойствами. Данный материал склонен к коррозионному растрескиванию в присутствии влаги, кислорода и аммиака. Для предотвращения этого сплав подвергают отжигу при температуре 250 - 270С. Материал нагревается до данной температуры, выдерживается при ней несколько часов и медленно охлаждается на воздухе. Отжиг нужен для снятия остаточных напряжений.

Вообще существуют следующие виды термообработки: отжиг 1 и 2 рода, отпуск, закалка, старение. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Отжиг 1 рода. Данный отжиг подразделяется на диффузионный, рекристализационный и отжиг для снятия напряжений.

Диффузионный отжиг проводится с целью уменьшения ликвации. Диффузия наиболее интенсивно протекает в начале выдержки, заметно снижаясь с течением времени. В результате диффузионного отжига получается крупное зерно. Этот недостаток устраняется при последующей обработке давлением или в процессе последующей термической обработки.

Под рекристализационным отжигом понимают нагрев выше температуры начала рекристаллизации и выдержку при этой температуре с последующим охлаждением. Применяется для снятия упрочнения (наклепа), полученного в результате обработки давлением.

Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения возникли остаточные напряжения. Деталь нагревается до определенной температуры и медленно охлаждается. Остаточные напряжения снимаются и при других видах отжига, например, рекристализационного, а также при отпуске.

Отжиг 2 рода заключается в нагреве, выдержке, и медленном охлаждении. В процессе нагрева и охлаждения протекают фазовые превращения, определяющие структуру и свойства материала.

Закалка - нагрев до температуры выше критической, выдержка и последующее охлаждение со скоростью, превышающей критическую. Служит для повышения механических свойств за счет получения метастабильной структуры сплава. Повышается прочность, твердость, вязкость, электропроводность, коррозионная стойкость. Применяется для материалов, имеющих полиморфные превращения в металле; для материалов, где имеется переменная растворимость.

Отпуск - нагрев закаленной детали до определенной температуры, выдержка при заданной температуре и последующее охлаждение с определенной скоростью. Это окончательная операция термообработки, в результате которой деталь получает требуемые механические свойства. Отпуск полностью или частично устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Эти напряжения снимаются тем полнее, чем выше температура отпуска. Чем медленнее охлаждение, тем меньше остаточные напряжения. Различают 3 вида отпуска: низкотемпературный, среднетемпературный и высокотемпературный.

Старение - изменение свойств материала, протекающего во времени без заметного изменения микроструктуры. Материал нагревается несколько часов, в результате он переходит в стабильное состояние. При нагреве до 100 градусов снимается напряжение, увеличивается пластичность, понижается прочность, твердость.

Рис. 2. Диаграмма состояния Cu - Zn.

t, C

1100

900

700

500

300

100

0 20 40 60 80

Медь с цинком образует кроме основного - раствора ряд фаз электронного типа , и . При высоких температурах -фаза имеет неупорядоченное расположение атомов и широкую область гомогенности. В этом состоянии - фаза пластична. При температуре ниже 454 - 468С расположение атомов меди и цинка в этой фазе становится упорядоченным и она обозначается . Она более твердая и хрупкая.

3. Выбор технологии

3.1 Сравнительный анализ возможных способов получения заготовки

Литье. Расплавленный металл заливается в специальную форму. В процессе кристаллизации металла и последующего охлаждения формируются механические и эксплуатационные свойства отливок. Масса отливок - от нескольких грамм до 300 тонн и выше. Длина отливок - от нескольких см до 20 метров и больше. Толщина стенок - 0,5 - 500 мм.

Достоинства:

получение изделий практически неограниченных по размеру и массе

получение сложных по конфигурации изделий

дешевле по сравнению с другими способами получения заготовок

более высокий коэффициент использования металла.

Недостатки:

при литье, как правило, неизбежно возникают дефекты (усадка, недолив, перекос, трещины и др.)

при литье в оболочковые формы выделяются токсические газы

некоторые способы литья (например, литье по выплавляемым моделям) дорогие.

2) Ковка - обработка давлением, при котором металл деформируют на молоте или прессе с помощью бойка.

Преимущества:

возможность получения поковок с массой более 100 тонн, длиной более 10 метров, с высокими механическими характеристиками металла

при ковке крупных по массе и размерам поковок обработка ведется путем последовательного обжатия отдельных участков с относительно небольшими усилиями, что позволяет использовать машины меньшей мощности, чем при штамповке

используются универсальные машины и инструменты, что снижает затраты на оборудование и оснастку.

Недостатки:

низкая производительность, большая трудоемкость, трудности в механизации и автоматизации процесса, потребность в рабочих высокой квалификации

большие припуски, допуски, напуски - отход металла возрастает до 40%

ограничено количество полученных изделий.

3) Штамповка - обработка давлением, при котором формообразование поковки осуществляется в специальном инструменте - штампе.

Преимущества: (в сравнении с ковкой)

выше производительность по сравнению с ковкой - десятки и сотни поковок в час

выше точность поковок, механической обработке подвергают только поверхности, сопряженные с другими деталями

проще.

Недостатки:

ограниченная масса поковки - до 100 кг, поковки, большие по массе, чем 100 кг, неудобно обрабатывать

требуются значительно большие усилия и более мощное оборудование, чем при ковке, так как деформируется сразу вся поковка

штампы, выполненные из специальной стали, дороже и сложнее кузнечного инструмента и имеют конкретное назначение для изготовления определенных поковок

целесообразна при массовом и крупносерийном производстве.

3.2 Технологические возможности литья в кокиль

Масса отливки - до 2000 кг, длина - до 2000 мм (2 м). Толщина стенки - от 3 мм. Минимальный диаметр отверстия - 8 мм. Литейные уклоны - 0,5 - 1,2. Минимальный радиус скругления - 3 мм. Производительность - в 3 - 4 раза выше, чем у литья в песчаные формы.

Мелкие кокили изготавливаются из СЧ20, СЧ30. Стержни изготавливаются из сталей У7, У8, У10, 30ХГСА.

На кокиль наносится покрытие: 100 г талька + 65 г борной кислоты + 35 г жидкого стекла.

К недостаткам кокиля можно отнести отсутствие газопроницаемости формы, что затрудняет удаление воздуха и газов при заливке.

Почему выбирается литье в кокиль? По сравнению с другими способами получения заготовок (ковка, штамповка) литье обойдется гораздо дешевле. Ковку использовать нецелесообразно, так как количество деталей, которые нужно произвести, равно 10 000, при ковке же заготовки, как правило, не превышают количества свыше 50 - 100 штук. Кроме того, при ковке мы не получим точные внутренний и внешний диаметр втулки. Поковка обойдется нам слишком дорого, поэтому применение этого способа тоже нецелесообразно.

Почему выбирается именно литье в кокиль? Сравним литье в кокиль с другими видами литья, одновременно выявляя недостатки каждого метода (см. таблицу на стр. 134 - 135 лабораторного практикума по ТКМ).

Главной причиной, по которой я выбрала литье в кокиль, был материал - медный сплав. Согласно вышеуказанной табличке, заготовки из данного сплава можно выплавлять литьем под давлением, литьем по выплавляемым моделям и литьем в кокиль. Кроме того, на одной из лекций по ТКМ было сказано, что 80% отливок из медных сплавов выплавляются именно литьем в кокиль. Следовательно, литье в песчаные формы и в оболочковые формы нам не подойдет.

Литье под давлением и по выплавляемым моделям имеют другие припуски на механическую обработку, чем припуски на моей детали. Кроме того, литье по выплавляемым моделям очень дорого - в наше время нужно экономить деньги. При литье под давлением расплав заполняет пресс - форму с очень большой скоростью, поэтому из формы не полностью удаляются воздух и газы, в отливках образуется газовая пористость, это приводит к понижению пластичности. Затраты на кокиль быстро окупаются экономией металла. Поэтому выбирается литье в кокиль - этот способ литья более рациональный, чем все остальные.

Литниковая система должна составлять от заготовки 40 - 43%. Поскольку в кокиле располагается две втулки, то питателей тоже должно быть два. Металл заливается, попадает в ямку, и уже оттуда растекается в формы. Заливка производится снизу, чтобы воздух, находящийся в полости втулки, мог выйти через выпоры. Иногда шлакоуловитель нет, а вместо него ставится фильтр из стеклоткани. Перед заливкой кокиль подогревается до температуры 300. Заливка производится вручную ковшом.

Плоскость разъема у кокиля вертикальная. Удаление литниковой системы производится ленточными пилами.

Кокиль изготовляется из СЧ30, стержни изготавливаем из стали У8.

Для обеспечения плавного поступления металла применяют расширяющиеся литниковые системы.

4. Технология производства отливки

4.1. Технологическая схема получения отливки

Чертеж детали

Разработка чертежа отливки

Изготовление кокиля

Заливка

кокиля

металлом

Охлаждение

Извлечение

отливок

Термическая

обработка

Механическая

обработка

Контроль

Контроль включает в себя также контроль каждой операции.

4.2 Разработка чертежа отливки

Класс точности - 7

Ряд припусков - 3

Допуски: на размеры D, d, d1 - 0,9 мм

на размер B - 0,64 мм

на размер l - 0,7 мм

Припуски: D, d, d1 - 2,5 мм; В, l - 2мм

Формовочные уклоны: 1

Галтели: R3

Стержень: изготавливается из У8.

Линейная усадка: 1,5%

Масса заготовки: 97,14 г

Материал: ЛЦ40Мц1,5

На следующей странице приведен чертеж отливки с учетом вышеуказанных параметров.

4.3 Технологический маршрут

005 - чертеж детали. По размерам детали определяются допуски, припуски на механическую обработку. Находится масса детали, определяется шероховатость поверхности.

010 - разработка чертежа отливки. По данным пункта 005 разрабатывается и чертится чертеж отливки с учетом допусков, припусков, литейных уклонов, галтелей.

015 - разработка кокиля. Включает в себя выбор литниковой системы, проектировку расположения отливок в кокиле, выбор материала для изготовления кокиля.

020 - изготовление стержней. Включает в себя проектировку стержня для отверстия втулки, выбор материала для стержня - в данном случае это У8. Стержни изготовляются литьем в песчаные формы.

025 - изготовление кокиля. Включает в себя выплавку кокиля, сборку его со стержнями.

030 - получение сплава. Латуни в чистом виде не существует, следовательно, мы должны получить чистую медь и добавить в нее цинк и марганец. Сплав получаем в тигельной печи. Медь расплавляем при температуре 1200С, раскисляем фосфористой бронзой, затем добавляем в нее цинк и марганец и полученную смесь охлаждаем. Для предохранения от окисления плавку ведут под слоем древесного угля или в вакууме.

035 - заливка кокиля металлом. Сплав нагревается до расплавления и заливается в кокиль специальным ковшом. Температура плавления - 910С. Нагреваем сплав в индукционной канальной низкочастотной печи.

040 - охлаждение. После заливки мы получаем нужную деталь в жидком состоянии, необходимо дождаться охлаждения сплава, чтобы получить готовую деталь. Температура затвердевания сплава - чуть ниже линии ликвидуса на диаграмме состояния - приблизительно 830С. Отливки охлаждаются до температуры выбивки, составляющей 0,6 - 0,8 температуры солидуса сплава.

045 - извлечение отливки. После остывания кокиль разбирается и готовая отливки извлекается из кокиля. Кокиль очищается, раз в смену на кокиль заново наносится покрытие.

050 - термическая обработка отливки. Термообработка для втулки - отжиг - применяется для снятия внутренних остаточных напряжений. Отливка нагревается до 250 - 270С, выдерживается при этой температуре и медленно охлаждается на воздухе. Кроме того, отжиг препятствует растрескиванию металла в присутствии аммиака и влаги.

055 - механическая обработка. Включает в себя обработку металлов резанием. Более подробно эта часть технологического маршрута рассматривается в пункте 4.4 - обработка металлов резанием.

060 - контроль. Контролируется каждая операция технологического маршрута. Выявляются дефекты отливок, разрабатываются мероприятия по повышению качества отливок.

Задача контроля - выявление причин отклонения качества отливок от заданного и нарушений технологического процесса. Контроль отливок осуществляется прежде всего визуально для выявления брака или отливок, подлежащих исправлению. Правильность конфигурации и размеров проверяют измерительными инструментами, плотность металла - гидравлическими испытаниями. Тщательному контролю подвергают литейную оснастку (модели, кокиль и т.п.), технологический процесс на всех этапах производства отливок (качество стержней и правильность их установки, химический состав и технологические свойства сплава, температуру заливки и т.п.). Наружные дефекты отливок обнаруживаются внешним осмотром непосредственно после извлечения отливки из формы. Внутренние дефекты выявляют радиографическим или ультразвуковыми методами дефектоскопии. Трещины в отливках выявляют люминесцентным контролем, магнитной или цветной дефектоскопией.

Рис. 3. Вид кокиля и литниковой системы сверху.

А А

А - А - плоскость разъема, по которой кокиль разбирается.

Рис. 4. Вид кокиля и литниковой системы в разрезе

4.4 Обработка металлов резанием

При литье в кокиль мы получаем шероховатость R_z 80. Для того, чтобы получить шероховатости, указанные в пункте 1.1, необходимо произвести обработку детали резанием. Там, где есть припуски, снимается стружка.

Вообще существуют следующие виды обработки металлов резанием: точение, сверление, строгание, фрезерование, протягивание, шлифование и отделочная обработка.

Точение, в свою очередь, подразделяется на обтачивание, растачивание, подрезание и разрезание.

Сверление подразделяется на рассверливание, зенкерование, зенкование, развертывание и цекование.

Строгание включает в себя операцию долбления, а протягивание - операцию прошивания.

Также имеет смысл перечислить отделочные операции: это полирование, доводка, притирка, хонингование, суперфиниширование, абразивно - жидкостная, шевингование.

Для диаметра d1 и поверхности втулки с параметром шероховатости R_Z40 применяем черновую обработку - с детали снимается стружка, чтобы получился размер в пределах номинального с допусками.

Для параметра шероховатости R_Z20 применяется черновая и чистовая обработка.

Для диаметра d и D применяется чистовая обработка: шлифование, полирование, суперфиниширование.

5. Оценка технико-экономических показателей

5.1 Расход основных материалов

Норма расхода основных материалов может быть оценена как масса заготовок плюс расходы на литниковую систему (45% от массы заготовки).

Масса заготовки - 97,14 г.

97,14 - 100%

х - 45%

х=43,7г - это расход металла на литниковую систему.

97,1410 000=971 400 г =971 кг 400 г - расход металла на производство всех отливок.

971 400 + 43,7 = 971 443,7 г - расход основных материалов.

Кроме того, некоторое количество металла идет на кокиль и стержни.

5.2 Структура себестоимости

Расчет себестоимости продукции по статьям калькуляции можно представить следующим образом:

Сырье и материалы - учитывается расход основных материалов (см. выше), затраты на производство кокиля и стержней, затраты на материалы для сплава.

Топливо и энергия для технологических целей.

Заработная плата.

Отчисления на социальные нужды.

Общепроизводственные расходы.

Общехозяйственные расходы.

Коммерческие расходы.

Прибыль (по принятому нормативу рентабельности - 25%).

НДС (20%).

Амортизация.

Цеховые и общезаводские расходы.

Прочие расходы.

Просуммировав полученные суммы по каждой из статей получаем какое-то число, разделив его на 10 000 получим себестоимость одной единицы продукции.

Список литературы

1. Технология конструкционных материалов под ред. Дальского. Москва, «Машиностроение», 1985 г. 448 с.

2. Л.Н. Самойлова и др. Технология конструкционных материалов. Лабораторный практикум. Красноярск, САА, 1996 г. 160 с.

3. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. Материаловедение. М., «Машиностроение», 1990 г. 528 с.

4. В.Н. Иванов. Словарь - справочник по литейному производству. М., «Машиностроение», 1990 г. 384 с.

5. А.Н, Балабанов. Краткий справочник технолога - машиностроителя. М., Издательство стандартов. 1992 г. 464 с.

6. О.И. Волков. Экономика предприятия. М., «Инфра - М», 1998 г. 416 с.