Разработка конструкции детали и технологии получения заготовок

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

 

Кафедра

«Технология конструкционных материалов и материаловедение»

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

 

К курсовой работе

"Разработка конструкции детали и технологии получения заготовок"

 

 

 

Студент гр.33324/1:                          Кротков В.И.

Преподаватель:                 Крупкина  Е.Н.

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2014

Содержание

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

1. Исходные данные…………………………………………………………………………………….4
2. Выбор способа получения детали…………………………………………………..……...4
3. Выбор материала и его характеристики………………………………………………….4
4. Выбор положения отливки в форме…………………………………………………..……4
5. Анализ технологичности детали, изменение ее конструкции……………….5
6. Расчет размеров модели, отливки и стержневых ящиков…………….……….6
7. Разработка конструкции стержневых ящиков……………………………………..…8
8. Разработка чертежа технологичной детали……………………………….……….....8
9. Расчет литниковой системы……………………………………………………………..……..8
10. Проектирование модели……………………………………………………………………...9
11. Разработка литейной формы…………………………………………………………..…..10

Список литературы…………………………………………………………………………………..….11

 

ВВЕДЕНИЕ

Литейное производство занимает ведущее положение в производстве заготовок на машиностроительных заводах вследствие малой себестоимости отливок и высокой универсальности литья. Этот способ применяют для изделий практически любой конструктивной сложности, из различных сплавов, любой массы, при небольших объемах механической обработки.

Отливки получают в разовых песчаных, металлических и в оболочковых формах, литьем под давлением, по выплавляемым моделям и другими способами. Наиболее широко используют литье в песчаные формы.

Работоспособность литой детали, величина затрат на производстве заготовок зависит во многом от того, насколько полно учтены все особенности и технологические возможности выбранного способа литья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

Чертеж детали "маховик". Производство – мелкосерийное.

 

2. Выбор способа получения детали

В детали нет глухих внутренних полостей, следовательно, можно получить цельнолитую заготовку. По габаритным размерам отливка является мелкой, по массе средней, а по форме – сравнительно сложной. Характер производства – мелкосерийный, поэтому применение специальных видов литья в данном случае нецелесообразно. Выберем литьё в  песчано-глинистые формы как наиболее универсальное и дешёвое. Формовка – ручная.

 

 

3. Выбор сплава и  его характеристики

Исходя из заданных условий работы (статические нагрузки) материал должен иметь высокое сопротивление статическим нагрузкам. Такими свойствами обладают чугуны, хотя имеют сравнительно небольшую прочность и являются хрупкими. Выбираем серый чугун Сч20 ГОСТ 1412-85.

Деталь работает при таком нагружении, что отливку целесообразно отнести ко второй группе и в технических требованиях на чертеже необходимо записать:

Чугун содержит 4% углерода, обладает высокой жидкотекучестью по сравнению с другими литейными материалами. Механические свойства:

σв=200 МПа, HB =2300 МПа

4. Выбор положения отливки в  форме

Литейное производство очень сложных по форме отливок, практически любых габаритных размеров. Однако с целью упрощения технологии и снижения себестоимости следует проектировать детали компактными. От положения отливки в форме зависит качество отливки и работоспособность, а также затраты труда в литейном цехе. Наиболее качественными и прочными бывают нижние и боковые (вертикальные) участки отливок. В верхних участках меньше плотность металла, сюда же выплывают шлаковые включения, формовочной смеси и здесь же формируются усадочные раковины и поры вследствие усадки сплава.

При выборе положения отливки необходимо стремиться к упрощению литейной формы путем уменьшения количества разъемов формы и модели, но при этом нужно реально оценивать наличие возможных дефектов в верхних участках отливки.

Рис.1. Выбор разъема.

 

Целесообразно выбрать положение отливки в форме, представленной на рисунке 1.

 

5. Анализ технологичности детали, изменение ее конструкции

Анализ технологичности детали является важным этапом в деятельности конструктора. Для сложных деталей он может производиться совместно с инженером-технологом. В курсовой работе следует выполнить подробный анализ элементов детали.

Данная конфигурация детали является нетехнологичной.

Толщина стенок на исходном чертеже выбрана без учета особенностей литейного производства. Более технологичным вариантом детали будет корпус с уменьшенными толщинами стенок. Также следует уменьшить толщину ребра жёсткости, далее убираем фланец 360.

Деталь является разнотолщинной, а направленность затвердевания металла не обеспечена. Наименьшая толщина стенки составляет 150 мм, это является неприемлемым, поскольку минимально допустимая толщина стенки для данной отливки составляет 8 мм, выбираем 15мм.

Сопряжения стенок на детали следует проектировать плавными. Радиусы  сопряжения составят:

     r=(1/6…/1/3)*(t1+t2)/2=(1/6…1/3)*(20+18)/2=(3,2…4,8) мм

      где t-толщина стенки, r- внутренний радиус.

Ребра жесткости следует делать на 20% тоньше стенки отливки, т.е. 18 мм.

Скопления металла после внесенных изменений отсутствуют, так как отливка стала равно стенной.

Механическая обработка предусмотрена для минимального количества поверхностей

 

6. Расчет размеров модели, отливки  и стержневых ящиков

Для назначения припусков на механическую обработку согласно ГОСТ 26645-85 установлен 12-й класс точности размеров отливки и 10-й класс точности размеров массы (см. табл. 5). Классы точности определены исходя из способа получения стальных отливок в разовых песчаных формах в условиях серийного производства. Данная деталь не предъявляет особых требований к ограничению коробления отливки и степени точности поверхности, поэтому степень коробления и степень точности поверхности можно не нормировать.

Припуски назначены по 10-му ряду.

Допуск размеров определен по 12-му классу точности согласно табл. 6. Общий допуск с учетом коробления и неточности поверхностей увеличен на 25%.

Предельные отклонения размеров отливки выбраны симметричными или несимметричными в зависимости от наличия механической обработки и способа формирования поверхности одной или несколькими частями литейной формы. Предельные отклонения  размеров до необрабатываемых поверхностей обозначены на чертеже детали.

Припуск на усадку для стали, составляет 1%. Размеры модели и стержневых ящиков превышают размеры отливки на величину припуска.

 

Расчет размеров отливки, модели и стержневых ящиков приведен в табл. 1.

 

 

 

Таблица 1

Номи-наль- ный размер детали, мм	Допуск размер-ной точ-ности Δ, мм	Суммар- ный допуск Δобщ, мм	Припуск на меха- ническую обработ-ку, Z мм	Размер отливки, мм	Припуск на усадку, мм	Размер модели, мм	Размер стерж- невого ящика, мм
1	2	3	4	5	6	7	8
Ø 600	9			Ø 600±3,	6	606
Ø 560	9			Ø 560±4,5	5,6	565,6
Ø180	7			Ø 180±3,5	1,8	182
Ø122	6,4			Ø122±3,2	1,2		Ø123
Ø120	6,4	8	-7,8;-7,8	Ø 104±3,2	1		Ø105
120	6,4			120±3,2	1,2		120
120	6,4			120±3,2	1,2	121,2
300	8	10	+11;+9	320±4	3,2	323,2	323
90	5,6	7	+9	99±2,8	1		100
50	5			50±2,5	0,5	49
50	5			50±2,5	0,5	49

 

После вычерчивания и обозначения на чертеже детали припусков на механическую обработку размеры и конфигурацию отливки можно считать известными (контуры отливки на чертеже указаны тонкими линиями).

Формовочные уклоны на отливке будут соответствовать уклонам на модели (3° и 4°).

 

7. Разработка конструкции стержневого  ящика

В серийном производстве модельные комплекты изготавливают из твердых пород дерева, пластмасс и сплавов.

Отливка имеет внутреннюю полость диаметром 122 мм. Внутреннюю полость получим с помощью стержня. Отверстия в скобах получим прошивкой.

Стержневой ящик будет иметь один разъём, проходящий через ось симметрии. Поскольку стержень длинный и не может транспортироваться на сушильной плите в вертикальном положении, его следует изготавливать по половинкам и склеивать после сушки.

Размеры стержневого ящика, соответствующие размерам полостей отливки с учетом литейной усадки, определены в таблице 1. Толщина стенок ящиков назначается конструктивно.

Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ 11961-87.

 

8. Разработка чертежа технологичной  детали

В результате анализа технологичности  предлагается новый чертеж детали.

На чертеже нанесены указания литейной технологии, т.е. элементы литейной формы и отливки:

• положение отливки в форме, разъемы формы и модели;
• припуски на механическую обработку, литейные уклоны, конфигурация стержня;
• направление каналов для вывода газов;
• разъемы стержневых ящиков и направление их набивки
• литниковая система.

 

 

 

9. Расчет литниковой системы

Литниковая система – система каналов для подвода металла в литниковую форму. Литниковая система должна обеспечивать непрерывную заливку в форму очищенного металла с определенной скоростью, при этом не должно быть разрушения формы потоком металла, а отходы металла на литниковую систему должны быть минимальными.

Шлакоуловители и питатели располагают в полости разъема формы. В целях уменьшения вероятности размыва формы, питатели располагают так, чтобы струя металла была направлена вдоль полости. Элементы литниковой системы указаны на чертеже детали.

Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем массу отливки Mотл с помощью программы компас 3Д.

Время заливки металла в форму