РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

Кафедра: «Металлургия литейных сплавов»

 

                                                                                                

Утверждаю

Заведующий  кафедрой

 «Металлургия литейных сплавов»

______________ /Б.М. Неменёнок/

                                                         «____»____________ 20___г       

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

курсового проекта

по дисциплине «Технология литейной формы»

 

Тема: РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

 

 

                                        

 

 

 

Исполнитель:                                                                                                       студент 4 курса гр. 104128                _______________         П.Н. Гринкевич

 

Руководитель:                                           

к.т.н., доцент                                         _______________        А.М. Михальцов  

 

Нормоконтроль:                                  

к.т.н., ассистент                                    _______________       А.А. Пивоварчик

 

 

 

 

Минск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                     ВВЕДЕНИЕ

 

 

Литейное производство является одной из основных отраслей современного машиностроения. Почти все машины и приборы имеют литые детали – станки и прокатные станы, автомобили и самолеты, тракторы и локомотивы, гидротурбины и видеотехника и т.д.

Перспективность литейной технологии изготовления заготовок и деталей различного назначения обусловлена надежностью и универсальностью, позволяющими получать изделия из различных сплавов массой от граммов до сотен тонн с размерами от десятков миллиметров до десятков метров.

Из всего объема отливок  более 80 % изготавливаются в разовых формах, свойства которых определяют качество отливок. В связи с этим изучение материалов, используемых для изготовления формовочных и стержневых смесей, а также понимание теоретических основ формирования их свойств, и в первую очередь прочностных, являются основой для правильного проектирования литейной технологии и обеспечения высокого качества литых деталей [1].

В литейном производстве используют множество сплавов, наиболее широко применяются сплавы на основе железа – чугун и сталь. Но при  выборе материала отливки на первый план выступает уровень технологических свойств литейного сплава, в нем чугун существенно опережает сталь. Как следствие такого преимущества, в практике литейного производства из всех видов литья наиболее широкое применение находит чугунное [2].

 

1 ВЫБОР СПЛАВА И СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

 

 

Исходя из исходных данных проекта: прочность (δ_в) не менее 170 МПа; твердость не менее 210 НВ; а также учитывая конфигурацию получаемой отливки и способ ее производства, определяем сплав из которого можно изготовить данное изделие.

Поскольку значения прочности  чугуна данной марки в отливке  зависят от скорости охлаждения, определяемой толщиной стенки (диаметром) отливки, в  стандартах приводятся минимальные  значения прочности  в отдельно отлитых  пробных заготовках других диаметров или сечений из серого чугуна каждой марки.

Эти значения, связывающие  прочность чугуна каждой марки с  сечением пробной заготовки, приводимые в справочном приложении к стандартам, позволяют выбрать марку чугуна, обеспечивающую требуемую прочность  в стенке отливки заданной толщины [3].

В отливке  характерная  толщина стенки 24 мм требуется иметь δ_в не менее 170 МПа, то в соответствии с ГОСТ 1412 – 85 [4] следует выбрать чугун марки СЧ 20, для которого δ_в равно 170 МПа для толщины стенки 30 мм.

Таблица 1.1 – Ориентировочные данные о временном сопротивлении при растяжении и твердости в стенке 30 мм [3]

 

Марка чугуна	Прочность Мпа, (не менее)	Твердость НВ, (не более)
СЧ20	170	210

 

 

 

 

Таблица 1.2 – Рекомендуемый химический состав [4]

Марка чугуна	Массовая доля элементов, %
	С	Si	Mn	P	S
				не более
СЧ20	3,3 – 3,5	1,4 – 2,4	0,7 – 1,0	0,2	0,15

 

Данная отливка имеет не простую конфигурацию. Имеет много мелких элементов, которые затруднительно получать в песчано-глинистую форму. Было принято решение отказаться от получения их литьём. Исходя из расчётов на ЭВМ, следует предусмотреть закрытые прибыли для борьбы с усадочными дефектами на подверженных усадке плоскостях. Учитывая также серийность в 45000 шт/год, изделие может быть получено литьем в разовые песчано-глинистые формы с машинной формовкой.

Непосредственными преимуществами данного вида литья являются простота изготовления, удовлетворяющая нас точность, а также

относительно небольшая  себестоимость получаемого литья  и возможность быстрой корректировки размеров и формы детали при последующем её усовершенствовании.

К существенным же недостатком  данного способа следует отнести  в первую очередь возможность  образования на поверхности отливки пригара и повышенную газотворную способность формы, что ведёт к увеличению доли брака и как следствие удорожанию литья.

В свою очередь машинная формовка имеет большие преимущества: механизированы операции уплотнения форм при их изготовлении и протяжки моделей; преимущественно используются металлические модельные комплекты; формовочные смеси более стабильны по составу. Все

это способствует получению  отливок с более высокими значениями геометрической и размерной точности и показателями качества поверхности [5].

 

2 РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА МОДЕЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

2.1 Описание выбора поверхности разъема модели и формы, Обоснование положения отливки в форме

 

Положение отливки в  форме определяется невозможностью расположить  цилиндрический элемент  диаметром 48 мм иначе как вертикально.

Особенность разъема  формы у отливки «Р15А»: поверхность разъема формы и модели плоская, что наиболее рационально с точки зрения изготовления модельного комплекта; модель отливки не имеет отъемных частей; такое расположение обеспечивает простоту выемки модели из формы; форма и модель имеют одну поверхность разъема – плоскую вертикальную,  удобную для изготовления и сборки формы.

2.2 Определение точности отливки

Определяем точность отливки ГОСТ 26645 – 85 [6].

Наибольший габаритный размер отливки  –  188 мм. Класс  размерной точности получаем 8 – 13т, принимаем – 10, т. к. отливка средней сложности ([6], таблица 9, приложение 1).

Исходя из отношение  наименьшего размера элемента отливки  к наибольшему, определяем степень  коробления элементов отливки, получаем 4 – 7, принимаем  5 ([6],таблица 10, приложение 2).

Наибольший габаритный размер отливки – 188 мм. Определяем степень точности поверхностей отливки, получаем 12 – 19, принимаем – 15. ([6], таблица 11, приложение 3).

Масса отливки  равна 12,314 кг. Определяем класс точности масс, получаем 7 – 15, принимаем – 10 ([6], таблица 13, приложение 5).

 

Точность отливки  10 – 7 – 15 – 10 ГОСТ 26645 – 85.

2.3 Определение припусков на механическую обработку

 

Размеры отливки отличаются от размеров детали на величину припусков  на механическую обработку.

Требуется назначить припуски на механическую обработку  следующих размеров: 188 мм, Æ 104 мм, 160 мм, Æ 128 мм, Æ 32 мм, 6 мм, 35 мм, Æ 92 мм.

а) допуски размеров отливки([6], таблица 1):

 

188 мм – 3,6 мм

Æ 104 мм – 3,2 мм

160 мм – 3,6 мм

Æ 128 мм – 3,2 мм

Æ 32 мм – 2,4 мм

6 мм – 1,6 мм

35 мм –  2,4 мм

Æ 92 мм – 2,8 мм;

 

б) допуски формы и расположения отливки([6], таблица 2):

 

188 мм – 0,50 мм

Æ 104 мм – 0,32 мм

160 мм – 0,50 мм

128 мм – 0,40 мм

Æ 32 мм – 0,32 мм

6 мм – 0,32 мм

35 мм – 0,32 мм

Æ 92 мм – 0,32 мм;

 

в) общие допуски элементов отливки ([6], таблица 16, приложение 8):

 

188 мм – 4,0 мм

Æ 104 мм –  3,2 мм

160 мм – 4,0 мм

Æ 128 мм – 3,2 мм

Æ 32 мм – 2,4 мм

6 мм – 1,6 мм

35 мм – 2,4 мм

Æ 92 мм – 3,2 мм;

 

г) допуски на размеры детали по ГОСТ 25346 ‒ 82:

 

188 мм – 0,040 мм

Æ 104 мм – 0,035мм

160 мм – 0,040 мм

Æ 128 мм – 0,040 мм

Æ 32 мм – 0,025 мм

6 мм – 0,015 мм

35 мм – 0,025 мм

Æ 92 мм – 0,035 мм

 

Исходя из соотношений допуска  на размеры детали и допуска на размер отливки вид окончательной обработки – тонкая ([6], таблица 7);

д) ряд припусков на обработку  отливки 6 – 9 принимаем 7 ([6], таблица14, приложение 6);

е) механической обработке подлежат поверхности вращения и противоположные поверхности, а для таких поверхностей действует пункт 4.2.1. Припуск на механическую обработку для таких поверхностей будет назначаться по половинному значению общего допуска. Итоговые значения общего допуска:

 

188 мм – 2,0 мм

Æ 104 мм – 1,6 мм

160 мм – 2,0 мм

Æ 128 мм – 1,6 мм

Æ 32 мм – 1,2 мм

6 мм – 1,6 мм

35 мм – 2,4 мм

Æ 92 мм – 1,6 мм

 

ж) значения припусков ([6], таблица 6):

 

188 мм – 3,6 мм

Æ 104 мм – 3,0 мм

160 мм – 3,6 мм

Æ 128 мм – 3,0 мм

Æ 32 мм – 2,6 мм

6 мм – 3,0 мм

35 мм – 3,8 мм

Æ 92 мм – 3,0 мм

 

 

 

 Рисунок 2.1 – Эскиз отливки

 

2.4 Определение количества и границ стержней, конфигурации знаков, уклонов и зазоров между знаковыми частями стержней и формы. Конфигурация стержневых ящиков.

 

Внутреннюю полость  отливки изготавливают с помощью одного стержня.В соответствии с выбранным положением отливки в форме, стержень имеет две горизонтальных и одну вертикальную знаковую часть:

а) нижний вертикальный – выбираем высоту знака 50 мм ([7], таблица 7), уклон знаков для низа (a) равен 7° ([7], таблица 8). Для чёткой простановки стержней в форму, между знаковыми частями формы и стержней предусматриваются технологические зазоры, которые определяем по ([7], таблица 10): зазор ( ) равен 0,7 мм;

б) меньший горизонтальный – высота знака h = h₁ = 16мм, длина знака       l = 45 мм ([7], таблица 7). Уклон знаков для верха (b)  равен 15°, для низа (α) 10° ([7], таблица 8). Технологические зазоры определяем по ([7], таблица 10): зазор    ( ) равен 0,6 мм, ( ) равен 0,9 мм.

в) больший горизонтальны  – высота знака h = h₁ =70 мм, длина знака       l = 60 мм ([7], таблица 7). Уклон знаков для верха (b)  равен 8°, для низа (α) 6° ([7], таблица 8). Технологические зазоры определяем по ([7], таблица 10): зазор ( ) равен 0,8 мм, ( ) равен 0,9 мм.

2.5 Формовочные уклоны.

 

Формовочные уклоны выполняются согласно

ГОСТ 3212 – 92 [7]. Значение формовочного уклона формообразующей поверхности модельного комплекта для песчано-глинистых смесей на высоту равную  80 мм имеет значение 25°, 35 мм – 50° ([7], таблица 1).

 

 

 

Таблица 2.1– Формовочные  уклоны

 

Высота h, мм	Формовочные уклоны
	β	мм
80	20°	0,75
35	50°	0,60

 

 

Конструкция стержневого  ящика зависит от формы и размеров стержня и способа его изготовления.

Для изготовления необходимого стержня используем стержневой разъёмный  ящик. Получить стержень в ящике с одной поверхностью разъёма нельзя, поэтому для получения стержня будут использованы вкладыши.

Эскиз стержневого ящика  приведен на рисунке 2.2, эскизы вкладышей на рисунке 2.3.

 

Рисунок 2.2 – Эскиз стержневого ящика

 

2.6 Определение усадки сплава

 

Данная деталь будет выполняться из СЧ20. В твёрдом состоянии у серого чугуна происходит сначала расширение, связанное с процессами графитизации, и только после этого начинается усадка. Величина усадки СЧ20 приблизительно равна 1,2 %. Особенности протекания усадки серого чугуна и относительно малая величина усадки при затвердевании и в твердом состоянии являются существенными факторами, способствующими получению качественных отливок [3].