Разработка технологического процесса изготовления отливки

«ФГАОУ ВПО УрФУ имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина»

 

 

 

 

Кафедра “Электронное машиностроение”

 

 

 

 

РАЗРАБОТКА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

 

 

Курсовая  работа

 

Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Руководитель ____________________  М.А. Лысаков

 

        Студент  гр. М-200201 ______________  Г. Н. Сасарев

 

 

 

Екатеринбург 2012

Темой настоящей курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления чугунной отливки литьем в разовые песчаные формы, изготавливаемые  из формовочной смеси.

Введение.

Важнейшей заготовительной базой  машиностроения является литейное производство, на долю которого приходится около  половины выпуска всех заготовок  для изготовления деталей машин. Инженеру-механику важно знать не только общие принципы производства литых заголовок (отливок), но и особенности  разработки их технологии. Выбор правильной конструкции литой детали решает комплекс вопросов ее последующего изготовления. Это экономное расходование материалов, уменьшение объема и упрощение операций механической обработки, очистки, отделки  и сварки литых заготовок, долговечность  их службы, возможность применения более дешевых сплавов, обладающих лучшими литейными свойствами, наконец, общее снижение себестоимости литых  заготовок, определяемой не только в  момент выхода из литейного цеха, но и в условиях эксплуатации.

Добиваться повышения качества - значит, уменьшить трудозатраты и  сберегать материальные ресурсы. Решение  этой задачи должно идти через технологичность  конструкции, ибо она определяет возможность изготовления литой  детали при минимальных трудовых и материальных затратах.

Качество производимой литой заготовки  определяется в первую очередь качеством  литейной формы, качеством приготовленного  металлического расплава и качеством  заливки его в форму.

Большинство отливок получают литьем в разовые песчаные формы, изготавливаемые  из формовочной смеси, в состав которой  входят кварцевый песок, огнеупорная  глина, вода и специальные добавки. Темой настоящей курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления стальной отливки  литьем в разовые песчаные формы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 2

Содержание 3

1.Характеристика материала детали 4

2.Эскиз детали и технологичность конструкции 4

З.Выбор способа формовки и ее разновидность 5

4.Выбор положения отливки в форме и плоскости разъема модели и формы 6

5.Припуски на механообработку 7

6.Выбор стержней 8

7.Формовочные уклоны 9

8.Конструкция и расчет литниковой системы 10

Список использованной литературы: 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика материала  детали. Эскиз детали и технологичность  конструкции.

Для изготовления корпуса дан чугун  марки СЧ 20 ГОСТ 1412-85. Содержание углерода и других элементов приведено ниже  в таблице 1.

Таблица 1.

Марка чугуна	С	Si	Мn	Р	S	Прочие
СЧ 20	3.3 - 3.5	1.4 - 2.4	0.7 - 0.1	<0.2	<0.15	-

Рис. 1

Отливку получаем литьём в разовую песчанную  форму. Характер внешнего очертания  и конструкции литой детали должны быть простыми, в результате модель и форму можно изготовить  с  одним разъёмом. Чтобы исключить  осыпание формовочной смеси в  углах формы при извлечении модели, выполняем радиусы скруглений  при сопряжении R=30.

Т. к. положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы, поэтому располагаем всю отливку в нижней опоке.

 

Выбор способа формовки и  ее разновидность

В условиях единичного производства использование механических видов формовки является экономически не выгодным. Для такого производства наиболее целесообразно использование ручной формовки как самого экономичного и достаточно производительного вида формовки.

Для отливки данной детали, целесообразно использовать ручную формовку в двух опоках по разъемной  модели.

Процесс формовки

В начале на модельную плиту устанавливаем нижнюю половину модели, модели питателей и опоку, в которую засыпаем формовочную смесь и уплотняем. После этого опоку переворачиваем, устанавливаем верхнюю половину модели, модели шлакоуловителя, прибылей, стояка. По центрирующим штырям устанавливается верхняя опока и осуществляется формовка второй полуформы.

Формовочная смесь - это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм.

Выбираем  единую смесь.

Единая смесь - это формовочная смесь, одновременно применяется в качестве облицовочной и наполнительной смеси.

Состав формовочной  смеси:

№ п/п	Наименование	Количество
1	Свежие материалы	3-5%
2	Каменно-угольный порошок	0,5%
3	Влажность	4,5-5,5 %
4	Газопроницаемость	25-35 ст.ед.
5	Предел прочности при сжатии	29-49 кПа

Формовка     будет     производиться     по сырому,     без     последующего подсушивания полуформ.

 

Последовательность  операций формовки

1.На модельную плиту  устанавливается нижняя половина  модели, модели питателей и опока,  в которую засыпается формовочная  смесь и уплотняется.

2.Опока переворачивается  на 180°.

3.Устанавливается верхняя  половина модели, модели шлакоуловителя, прибылей, стояка, наполняется формовочной  смесью.

4.Раскрывается форма, удаляется  модель, вставляется стержень.

5.Скрепляются опоки.

Литейная форма готова в заливке.

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор положения  отливки в форме и плоскости разъема модели и формы

Решение вопроса о положении  отливки в форме производится, прежде всего, с учетом требования равномерного и направленного затвердевания металла.

Положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы.

Вся отливка располагается в  нижней опоке во избежание перекосов  и других дефектов.

Положение отливки  в форме обеспечивает применение одного стержня, хорошую вентиляцию формы и спокойное заполнение ее жидким металлом, исключающее разрушение струей металла участков формы и стержня.

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 разъема -  плоскими.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Припуски  на механообработку

Припуск на механообработку – это толщина слоя металла, удаляемая при механической обработке отливки для обеспечения заданной точности и качества поверхности детали.

Припуск зависит от норм точности отливок.

Теперь, пользуясь таблицей 8 определим ряд припусков на обработку отливки.

Из таблицы видно, что минимальный  литейный припуск на обработку поверхности отливок следует принять равным 5 мм.

Для нижней поверхности и внутренней цилиндрической поверхности отверстия - 5 мм

Для верхней поверхности - 6 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор стержней.

В нашем случае стержень один составной, размеры которого представлены на рис 3.

 

       

Рисунок 3.

 

В нашем случае стержень один составной, размеры которого представлены в таблице 3.

 

Таблица 3.

Ø, мм	L,мм	h,мм	h1,мм	S1,мм	S2,мм
Ø 126	240	35	15	1,8	3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формовочные уклоны

Формовочные уклоны служат для удобства извлечения модели из формы без ее разрушения. Уклоны назначаются на поверхности перпендикулярные к плоскости разъема, величина зависит от материала модели и формовочной смеси, высоты модели.

Величины уклона определяем по табл. П 10.

 

 

 

Расчет литниковой системы.

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

 

Рисунок 4.

Литниковая система должна соответствовать следующим требованиям:

1. Заполнять форму металлом за определенное время.
2. Создать рациональный режим затвердевания и охлаждения отливки.
3. Иметь небольшую массу.

4. Занимать мало места в форме и обеспечивать удобство формовки.

 

 

Выбираем литниковую систему с боковым подводом металла.

Определим время  заполнения формы по формуле:

 

где  t - характерная толщина стенок отливки

т – масса отливки  с учетом припусков на   механообработку  и  технологических припусков.

Принимаем высоту стояка: 200 мм. Определяем величину напора по формуле:

мм

 

Рассчитаем  массу отливки по формуле:

                                       ,   где  V_отл – объем отливки,

                                        ρ – плотность металла.

 

 

Для вычисления объема разобьем фигуру на простые объемы:

V₁ = S₁ h = 0.5*208*192*86 = 1717248 мм ³

V₂ = S₂ h = 0.5*208*332*86 = 2969408 мм ³

V₃ = π R² H = 3.14*104²*165 = 5603769,6 мм ³

V₄ = π r² H = 3,14*64²*251 = 3228221,44 мм ³

V_отл = V₁ +V₂ + V₃ – V₄ = 7062204 мм ³

 

Плотность серого чугуна равна 7300кг/м ³

m = 0.07062204*7300 = 51,55 кг

 

Суммарная масса отливки с прибылями  и выпорами определяется как           

   M = 1.3m = 1.3*515,5 = 67 кг

 

Определяем  суммарную площадь поперечного  сечения питателей:

                                     

где      М - суммарная масса отливки с выпорами и прибылями

γ – плотность жидкого  металла

τ - время заполнения формы  металлом

 μ - коэффициент расхода литниковой системы

g - ускорение силы тяжести

Н_p – расчетный напор жидкого металла при заливке формы

С учетом того,   что g=9,8 м/с²,  а для жидкого чугуна γ = 7000   кг/м³, формула упрощается:

                 мм²

Используем два питателя F_пит= 110 мм²

Вычислим размеры питателя:

а= 11 мм, b=15 mm, h=15 мм.

Площадь шлакоуловителя:

мм²

Вычислим размеры шлакоуловителя:

, отсюда, a = 12 мм, b = 10 мм, h = 12 мм.

Шлакоуловитель и питатель имеют трапециевидную форму.

Площадь стояка:

 мм²

мм, где D_ст – диаметр стояка у основания.

 

К пояснительной записке прилагается чертеж детали и литниковой системы.