Разработка технологического процесса литья детали «Фланец»

Министерство  образования Российской Федерации

Тульский  Государственный Университет

Кафедра «Сварка, Литье и Технологии Конструкционных  Материалов»

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине «Производство литых заготовок в песчаных формах»

на тему: «Разработка  технологического процесса литья детали «Фланец»

 

 

 

 

 

Разработал

Студент группы 621271                    Цветков А. Г.

Руководитель

проф., д.т.н.                 Вальтер А. И.

 

 

 

 

 

 

 

 

Тула 2011

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………...3

 

1. Задание на выполнение работы……………………………………………...4
2. Характеристика литой детали и анализ технических
3. условий на отливку………………………………………………………….5
4. Анализ технологичности литой детали…………………………………….6
5. Оценка технологичности конструкции детали……………………………...8
6. Разработка модельно-литейных указаний………………………………......9
1. Определение положения отливки в форме………………………………9
2. Определение данных для модельно-литейных указаний и чертежа отливки…………………………………...………………………………….10
3. Формовочные уклоны и галтели……………………………………….11
4. Определение количества стержней, стержневых знаков и их конфигурации………………………………………………………………………11
7. Расчет элементов литниковой системы……………………………………13
8. Выбор размеров опок, составляющие эскиза формы……………………..18
9. Приготовление формовочных смесей…………………………………….19

 

Список используемой литературы………………………………………………...23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Литейное производство - отрасль машиностроения, изготовляющая  литые заготовки (отливки) или детали заливкой расплавленного металла заданного химсостава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию отливки. Преимущество литых деталей в том, что их можно изготовить максимально приближающимися к заданной форме и размерам и практически любой конфигурации. Литейное производство - один из важнейших технологических переделов в машиностроении. Ежегодно в нашей стране из чугуна, стали и сплавов цветных металлов, производится свыше 5 млн. т. литых заготовок, разнообразных по массе и размерам. Например, литьем изготавливают станины станков, коленчатые валы, рычаги, рабочие колеса насосов, лопатки газовых турбин, блоки цилиндров, корпуса подшипников и т. д.

Специальные способы литья: литье в металлические формы (кокили), литье под давлением, центробежное литье, литье в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям и др. являются прогрессивными, так как позволяют свести механическую обработку литых заготовок до минимума, а в некоторых случаях полностью ее устранить. Однако объем отливок производимых специальными способами в общем объеме производимых отливок пока не превышает 20 - 25 % .

Основное  количество отливок получают в разовых  песчаных формах. Для изготовления песчаной литейной формы используют модельный комплект, опочную оснастку и формовочные материалы. В модельный комплект входят: модель отливки, модельные плиты, стержневые ящики, модели литниково-питающей системы. Основой для изготовления модельного комплекта является модельный чертеж, разрабатываемый в процессе проектирования технологического процесса изготовления отливки. Литейная технология разрабатывается на основе чертежа детали и технических требований на ее изготовление. Разработку техпроцесса начинают с анализа технологичности конструкции детали.

 

1. Задание на выполнение работы

 

Деталь – Фланец(рис. 1) материал – сталь СЧ 20, производство индивидуальное. Условие работы – умеренные, температура; технические требования 7-7 точности (по ГОСТ 26645-85) это означает, что отливка 7-го класса точности размеров и 7-го класса точности массы.

Рис. 1.1 Фланец

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика литой детали и анализ технических условий на отливку

 

Исходные данные:

Деталь –  «Фланец»

Материал  – Сталь 30Л

Масса – 0,787 кг

Производство  – серийное

Отливка производится в условиях механизированного цеха.

Характеристика материала:

Химический состав стали 35Л:

углерод (C) – 0,32-0,39 %                  хром (Cr) – 1,10-1,402 %

марганец (Mn) – 0,80-1,10 %             сера (S) – не более 0,035 %

кремний (Si) – 0,17-0,37%                 фосфор (P) – не более 0,025 %

медь (Cu) – не более 0,20 %             прочие легирующие компоненты – 1,10-1,40%

      Временное  сопротивление на разрыв –  165 кг/мм²

      Предел текучести  – 130 кг/мм²

      Относительное  удлинение – 9 %

      Относительное  сужение – 40 %

      Ударная  вязкость – 4 кГм/мм²

      Твердость  в отожженном состоянии – 241 HB

      Литейная  усадка – 1,5 %.

      Сталь имеет  большую усадку, поэтому при расчете  литниковой системы нужно учитывать прибыли.

 

 

 

2. Анализ технологичности литой  детали

 

При оценке технологичности  конструкции детали обращают внимание на толщину стенок, габаритные размеры  будущей отливки, форму и размеры  отверстий, полостей, выступов, поверхностей, подлежащих механической обработке, плавность перехода от толстых мест к тонким и т. д.

Толщина стенок должна обеспечивать расчетную прочность  отливки и возможность заполнения формы при назначенной толщине. Толщина стенок отливок должна быть по возможности одинаковой во всех частях, что обеспечивает равномерность охлаждения.

При сопряжении стенок недопустимы  острые углы, так как это может  привести к образованию трещин. Угловые  сопряжения наружных и внутренних поверхностей должны быть округлены, а резкие переходы от одной стенки к другой должны отсутствовать.[5]

 

 

Рис. 2.1. Фланец

Отверстия в  отливках выполняются, начиная с  некоторого минимального размера, обусловленного особенностями технологии литья. При  литье в песчаные формы минимально допустимые диаметры литых отверстий принимаются при массовом производстве 20, серийном 30, и индивидуальном 50 мм.[2]

Деталь «Фланец» (рисунок 2.1.) работает в умеренных условиях при комнатной температуре. Деталь подвергается средним нагрузкам и средним деформациям. Исходя из этого, условия работы можно охарактеризовать как нормальные. По рекомендациям ГОСТ 26645-85 отливка является 7т класса точности размеров и 7го класса точности по массе.

Данная деталь имеет средние размеры, но относительно не большие для отливки. Для проектирования литейной оснастки необходимо разбить  модель на две части.

Внешнее очертание  детали конфигурировано так, что не требует изменений. Имеющееся одно сквозных отверстие диаметром 8 мм и выполняется  при помощи стержня, имеет достаточные выходы для знаковых частей и стержень надёжно фиксируется в форме.

Минимальная толщина стенки, выбранная по таблице 1.1. (методического пособия) для стали равна 6 мм. Эта толщина вполне обеспечивает благополучное заполнение формы жидким металлом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Оценка технологичности конструкции детали

 

1. Заданная деталь имеет средние размеры, но относительно не большие для отливки. Для проектирования литейной оснастки модель можно разместить в нижней полуформе.
2. Внешнее очертание детали конфигурировано так, что требует изменений.
3. Замкнутые внутренние полости отсутствуют. Имеющееся сквозное отверстие выполняется при помощи стержня, имеет достаточные выходы для знаковых частей и стержень надёжно фиксируется в форме.
4. Минимальная толщина стенки, выбранная по таблице 1.1. (методического пособия) для стали равна 20 мм. Эта толщина вполне обеспечивает благополучное заполнение формы жидким металлом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Разработка модельно-литейных указаний
1. Определение положения отливки в форме

На рисунке 3.1. показаны возможные положения отливки в форме.

а

б

                      в

Рис. 2.1. Возможные положения отливки в форме

 

С точки зрения удобства формовки и сборки формы  предпочтительнее вариант на рисунке. 2.1,в. При этом варианте легко устанавливается стержень, имеется возможность его надёжного закрепления и контроля всех размеров полости формы.

            Принимая во внимание небольшую массу отливки и незначительную её высоту (160 мм), допустимо осуществить подвод металла во фланец по разъёму формы. При этом вся отливка будет в одной опоке, что устранит возможность перекоса формы. Однако при этом увеличивается трудоёмкость формовки, усложняется конструкция нижней опоки. С учётом единичного характера производства этот вариант расположения отливки в форме не может быть оптимальным. Т.е., наиболее оптимальным вариантом положения отливки в форме является вариант, показанный на рисунке 2.1,в.

 

2. Определение данных для модельно-литейных указаний и чертежа отливки

 

Для определения  размеров огливки, модели, стержня необходимо выбрать припуски на механическую обработку, допускаемые отклонения на размеры отливки, припуски на усадку.

Результаты определения  размеров отливки, модели, стержня сведены  в таблицу 2.11

Таблица 3.1.

Результаты определения  размеров отливки, модели, стержня

Размер мм.	158пр	158л	60	40
Допуск	2	2.4	1.6	1.6
Припуск мм.	3	3.5	2.7	2.7

 

При составлении  таблицы использованы следующие  исходные данные:

 

1. Допуски на размеры отливки, припуски на механическую обработку выбраны по ГОСТ 26645-85 no 9-му классу точности размеров и 3-му ряду припусков на механическую обработку (с учетом примечаний), литье в песчаные формы для отливок, максимальный размер которых менее 630 мм (таблица 2.2 и 2.4 методического пособия).
2. Значение линейной усадки металла 1.2 % (для мелких отливок, табл.2,6 методического пособия).
3. Формовочные уклоны и галтели

 

Формовочные уклоны на моделях выполняются согласно ГОСТ 3212-80 по таблице 2.7. (методического  пособия) составляет:

1. Для размера модели деревянного комплекта при применении песчано-глинястых смесей равным 41,95 мм уклон равен 2°45’

Для определения  радиуса закруглений (галтелей) зубчатого  колеса воспользуемся рекомендациями пункта 2.3. (методического пособия). Толщина сопрягаемых стенок d = 20 мм, b = 20 мм.

 

По ГОСТ 2716-44 принимаем равным 8 мм.

 

4. Определение количества стержней, стержневых знаков и их конфигурации

 

Имеющаяся полость  отливки может быть выполнена  при помощи одного стержня, по положению в форме он будет вертикальным. Он должен иметь два знака – нижний и верхний. Размеры и уклоны знаковых частей определяются по ГОСТ 3606-80.

Вертикальный  нижний знак

Согласно  таблице 3.1. D = 60 и L = 160 мм, являются исходными для выбора высоты знака. Согласно таблице 2.8. (методического пособия) h_н = 35 мм. Формовочный уклон знака согласно таблице 2,10 (методического пособия) α = 7°. Боковой зазор между знаком формы и стержнем для модельного комплекта III класса точности из дерева согласно таблице 2,14 (методического пособия) S₁ = 0.9 мм.

Вертикальный  верхний знак

Высоту верхнего знака стержня согласно пункту 2.4 (методического пособия) принимаем равной h_в = 30 мм. Согласно таблице 2.11 (методического пособия) боковой зазор на сторону у этого знака S₁ = 0,9 мм; зазор на высоту определяется по таблице 2.11 (методического пособия) S₂ = 0.8 мм. Формовочный уклон знака согласно таблица 2.10 (методического пособия): β = 10°.

Таким образом, высота нижнего знака модели равна 35 мм, верхнего знака модели: 30.8 мм. Эскиз стержня с расчетными размерами показан на рисунке 3.2.

Рис. 3.2. Эскиз стержня

Для изготовления стержневого знака необходимо разработать  стержневой ящик. Эскиз стержневого  ящика представлен на рисунке 3.3.

Рис. 3.3. Эскиз стержневого ящика

 

На основании  расчетов и данных, выбранных по таблицам, можно выполнить эскиз фланца с модельно-литейными указаниями (рис. 2.3.) и на его основе составить эскиз отливки, который изображен на рисунке 2.4.

 

 

Рис. 3.5. Эскиз отливки

 

            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет элементов литниковой системы

 

Для расчета  литниковой системы необходимо определить массу жидкого металла, заливаемого в форму. Объем полости формы определяется по размеру модели и стержня. Для упрощения расчета принимаем, что полость формы состоит из 4 пустотелых цилиндров. На рисунке 4.1. дан упрощенный эскиз полости формы, согласно которому: