Технологический процесс изготовления отливки

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение ……………………………………………………………………………..4

 

 

 

Введение

 

Цель курсовой работы – систематизация, углубление и закрепление знаний и навыков, полученных при изучении курса.

Основными задачами курсовой работы являются:

– анализ исходных данных для разработки работы;

– оценка технологичности конструкции детали;

– выбор возможных вариантов проектных решений на основе изучения источников технической информации и их анализа;

– технологические расчеты, связанные с принятым техническим решением;

– графическое оформление проектируемого технологического процесса;

– выполнение работ, регламентируемых стандартами;

– оформление пояснительной записки с описанием проектных решений, технологических расчетов и разработок.

– конструирование пресс-формы и разработка технологического процесса для  получения годной отливки в условиях массового производства.

Отливку будем изготавливать методом литья под поршневым давлением из сплава ЦАМ4-1. Основные технологические решения направлены на уменьшение трудоемкости изготовления отливки.

 

 

1 Технологический процесс  изготовления отливки.

 

1.1 Оценка технологичности  конструкции отливки и выбор способа литья.

 

Деталь «кронштейн» имеет массу 0,620 кг. Преобладающая толщина стенки детали 5 мм, габаритные размеры: 120 ´ 60 ´ 80 мм.

Конструкция детали технологична. Конфигурация и расположение полостей и поверхностей, подвергаемых обработке, удовлетворяют основным требованиям литейной технологии.

В условиях массового производства, учитывая материал отливки (сплав ЦАМ4-1), наиболее целесообразно и экономически выгодно выполнять отливки методом литья в металлическую форму под давлением.

Данный метод литья имеет следующие преимущества:

– повышенная размерная точность отливок;

– высокая производительность процесса;

– многократность использования литейных форм;

– возможность автоматизации процесса;

– возможность получения стабильной плотности и структуры отливок;

– возможность получения высоких механических и эксплуатационных свойств;

– позволяет успешно решить задачу максимального приближения литой заготовки по конфигурации и размерам к готовой детали.

 

Несмотря на недостатки (высокие трудоемкость изготовления и стоимость металлической формы, повышенная склонность к возникновению внутренних напряжений в отливке вследствие затрудненной усадки, газоусадочная пористость, вследствие которой отливки нельзя термически обрабатывать) метод литья под давлением полностью удовлетворяет получению необходимого качества отливки и является наиболее оптимальным.

 

 

1.2 Выбор оптимальной  поверхности разъема формы.

 

Наиболее оптимальной поверхностью разъема формы является плоскость, обозначенная на чертеже отливки. Выбор такого разъема дает следующие преимущества:

– обеспечивается минимальное количество стержней;

– отливка после раскрытия формы остается в пуансоне;

– обеспечивает направленное вытеснение газов из формы.

 

1.3 Выбор допусков и припусков на механическую обработку.

 

1. Для технологического процесса литья в металлическую форму под давлением. Для цветного сплава. Для наибольшего габаритного размера отливки 120 мм назначаем класс размерной точности 5.
2. Для 5 класса точности назначаем допуски размеров отливки:

Номинальные размеры, мм	30	80
Допуски размеров отливки, мм	0,36	0,56

 

3. Для выбранного технологического процесса, типа сплава, наибольшего габаритного размера 120 мм назначаем степень точности поверхностей отливки 4.
4. По степени точности поверхностей 4 назначаем ряд припусков на обработку отливки 2.
5. Степень коробления элементов отливки назначаем равной 4.
6. По степени коробления 4 назначаем допуск формы и расположения элементов отливки:

Номинальные размеры, мм	30	80
Допуски формы и расположения элементов отливки, мм	0,24	0,24

 

 

7. Назначаем вид окончательной механической обработки – отсутствует.
8. Точность обработки отливки и припуски отливки средние.
9. Назначаем общие допуски элементов отливки:

 

Номинальные размеры, мм	30	80
Общие допуски элементов отливки, мм	0,36	0,70

 

10. Для выбранного технологического процесса, типа сплава, номинальной массы отливки 0,690 кг назначаем класс точности массы отливки 3.
11. Для номинальной массы отливки 0,690 кг, класса точности массы отливки 3 назначаем допуск массы отливки 2,0 %

 

 

 

 

2. Расчет процесса заполнения формы и питания отливки

 

2.1 Выбор литниковой системы.

 

Для изготовления отливки целесообразно применить внешнюю литниковую систему т.к. проще производить операции по ее отделению. Конструкция отливки не позволяет осуществить внутренний подвод металла. Внешний подвод металла позволяет создать направленное заполнение формы и ее вентиляцию, а также возможность изготовления двух и более отливок в форме.

 

2.2 Выбор места подвода  питателей.

 

Подвод металла будет осуществляться как указанно на чертеже отливки;

Такой подвод металла обеспечивает:

– предотвращение лобового удара струи о стенки, стержни, выступы, вызывающие завихрения в потоке;

– последовательное вытеснение воздуха и продуктов разложения смазочного материала через вентиляционные каналы.

– избегать встречи потоков расплава в форме

Заполнение формы осуществляется двумя питателями, который подводится к стенке толщиной 60 мм. [4]

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Выбор машины литья  под давлением.

 

Для проведения расчета литниковой системы необходимо выбрать машину литья под давлением.

Масса отливок с литниковой системой составляет 1,380 кг. Площадь проекции отливок с литниковой системой на подвижную плиту формы составляет 78,5 см2.

Характеристики машины литья под давлением с горячей камерой прессования.   

Усилие запирание пресс-форм                                                                630 кН

Ход подвижной плиты                                                                              260 мм

Расстояние между колоннами по горизонтали и вертикали в свету    420 мм

Толщина формы:

наименьшая                                                                                                160мм

наибольшая                                                                                                360 мм

Масса заливаемой порции цинкового сплава                                         2,2 кг

Наибольшее усилие прессования                                                             72 кН

Количество позиций заливки                                                                    1

Смещение позиций заливки вниз                                                             0 мм

Время одного двойного хода подвижной плиты, не более                    3,5 с

Наибольшее число циклов в час при непрерывной работе                    500

Площадь проекции отливок в плоскости разъема формы, см2:

наименьшая                                                                                                  80

наибольшая                                                                                                  400

Усилие выталкивания отливки                                                                  45 кН

Наибольший ход гидровыталкивателя                                                     50 мм

Габариты машины

Длина×высота×ширина                                                       3900×2800×1270 мм

Вес машины                                                                                                4900 кг

 

2.4 Проверка правильности  выбора машины.

 

Линейные размеры, а, следовательно, и площадь проекции отливки на подвижную плиту формы ограничиваются мощностью и размерами крепежных плит машин.

Зависимость максимально допускаемой площади проекции отливки с литниковой системой от мощности машины на закрытие выражается формулой:

 

0,85 Рзап = Руд. пр. Fпр.,  

 

где Рзап – усилие запирания машины (берется из технического паспорта на машину);

Руд. пр. – удельное давление в камере прессования (берется из технического паспорта на машину );

Fпр. – площадь проекции отливки с литниковой системой на подвижную плиту формы

Fпр=78,5 см2

0,85 – коэффициент, обеспечивающий прочное закрытие формы, т.е. противодавление в форме Руд. пр. ·Fпр. всегда должно быть меньше мощности машины на закрытие формы. [4]

Площадь проекции конкретной отливки с промывниками и литниковой системой Fпр не должна превышать величины, взятой из паспорта машины

 

0,85 · 630000 = 40·106·0,00785

0,536·106 >> 0,314·106

Условие выполняется, выбранная машина нам подходит.

 

2.5 Расчет литниковой системы.

 

2.5.1 Расчет площади сечения  питателя.

 

Расчет площади питателя ведем по формуле:

 

 

где mотл – масса отливки;

ρме – плотность металла;

k – коэффициент зависящий от конфигурации отливки и вида сплава. [4]

 

 

При дисперсионном режиме заполнения формы толщину питателя выбираем равной 1,5 мм.

Ширина и длина питателя рассчитывается как

 

 

2.5.2 Расчет площади сечения  литника

 

Рассчитываем площадь сечения литника в самом узком месте по формуле  

Ю. А. Степанова[4]:

 

 

При этом глубина aл и ширина bл литника рассчитываются по эмпирическим формулам[4]:

          

2.5.3 Расчет диаметра камеры прессования.

 

Диаметр камеры прессования Дпр должен быть не меньше минимального допустимого значения, определяемого из условия не раскрытия пресс-формы при запрессовке;

 

 

где n1 – коэффициент, зависящий от скорости прессования (1.0…2.75);

Рпр и Рзап – усилия прессования и запирания машины;

Fпр – площадь проекции отливки с литниковой системой на плоскость разъёма пресс-формы;[4]

Диаметр камеры прессования, в соответствии с комплектностью машины стаканами, принимаем 30 мм.

 

2.6 Расчет порции сплава, заливаемого в камеру прессования.

 

Порция сплава, заливаемого в камеру прессования, определяется по объемам отливки (Vотл), литников с промывниками (Vл.с.) и пресс-остатка (Vп.о).[4]

 

Vм = Vотл + Vл.с. + Vп.о., см3  

Vотл=m/ρ=690/6,3=109,5 см3

                           Vл.с.=( 1,6·0,3·1,3)·4=2,4 см3

Vп.о.=15 % · Vотл+л.с.=0,15·11,9=16,78 см3

Vм = 109,5 + 2,4 + 16,78 = 128,68 см3

 

 

 

По известному объему расплава, заливаемого в камеру прессования, определяем его массу:

M = Vм·ρм=128,68·6.3=810,7 г

 

При изготовлении 2-х отливок, массу металла, заливаемого в камеру прессования, увеличиваем в два раза: М=1621,4г.

 

2.7 Расчет необходимой  скорости прессования.

 

    

 

где      – минимально необходимая скорость прессования;

  – половина преимущественной толщины тела отливки;

  – масса металла в форме;

– диаметр камеры прессования;

  – плотность сплава;[4]

 

Коэффициент К зависит от марки сплава, плотности металла и температуры формы (табл. 2.25 пособие № 1321). Учитывая все эти факторы коэффициент К принимаем равным 3.0.