Усоверешнествованние метода получения заготовки литьем

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Инженерно-педагогический факультет

Кафедра «Вакуумная и компрессорная техника»

 

 

 

 

 

 

 

 

проектирование заготовки  получаемой методом литья

 

контрольная работа

по дисциплине «Проектирование заготовок»

 

специальность 1-08 01 01 «Профессиональное обучение»

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработал: студент группы 309329	М.Н. Мордас
Руководитель:	В.В. Бабук

 

 

Минск 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Назначение  и условия работы детали в  сборочной единице 5

2. Выбор и  обоснование метода получения  заготовки 7

3. Очистка  заготовок 9

4. Термообработка  заготовок 9

5. Контроль  качества заготовок 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 15

ПРИЛОЖЕНИЕ Чертеж заготовки

 

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует большое  количество способов получения заготовок. Это многообразие, с одной стороны, даёт возможность существенно повысить эксплуатационные характеристики машин  и механизмов, а в некоторых  случаях и улучшить свойства исходного  материала, с другой – создаёт  большие трудности при выборе рационального, экономичного способа  получения той или иной детали. Правильно выбрать способ получения  заготовок – значит, определить рациональный технологический процесс  ее получения с учетом материала  детали, требований точности ее изготовления, технических условий, эксплуатационных характеристик и серийности выпуска.

Решение задачи максимального приближения  геометрических форм и размеров заготовки  к размерам и форме готовой  детали стало одной из главных  тенденций технического прогресса  в заготовительном производстве.

Также одним из этапов выбора способа  формообразования является выбор материала. Материал должен обеспечивать требуемые  технические характеристики, нормальную работу в заданных условиях. При  выборе материала следует стремиться к минимальной его стоимости, так как низкая стоимость материала  снижает себестоимость самого изделия.

Оптимальный технологический процесс  выбирают на основе расчета и сравнения, возможных при данных условиях вариантов  изготовления детали. Оценку экономической  эффективности новой технологии, выбор наиболее экономичного варианта производства деталей осуществляют с помощью сравнительного анализа  стоимостных и натуральных технико-экономических  показателей (ТЭП) и без применения ЭВМ эффективно решить эту задачу практически невозможно. Критерием  при выборе наиболее экономичного варианта технологического процесса в заданных условиях служит сумма приведенных  затрат, определяемая для каждого  из сравниваемых вариантов производства. Этот показатель позволяет наиболее правильно оценить преимущества и недостатки каждого варианта в  вопросах экономии капитальных вложений и эксплутационных расходов.

Основными задачами этой контрольной  работы является рациональный выбор  материала заготовки и выбор  способа ее получения, обеспечивающих требуемые механические и технологические  свойства детали, а также минимальную  себестоимость детали за счет низкой стоимости материала сравниваемых вариантов производства. Этот показатель позволяет наиболее правильно оценить  преимущества и недостатки каждого  варианта в вопросах экономии капитальных  вложений и эксплуатационных расходов. 

1. Назначение и условия работы детали в сборочной единице

 

В данной работе рассматривается деталь «Ступица №54321-3103015» (далее – Ступица), которая входит в узел переднего  колеса автомобилей семейства МАЗ. 

На автомобили МАЗ-5336 устанавливаются  колеса дисковой конструкции. Основной отличительной особенностью этих колес  является крепление обода непосредственно  к ступице колеса, что определило и конструкцию ступицы.

На рисунке 1.2 показана ступица  в сборе переднего колеса. Литая  ступица 2 имеет внутренние полости в которые запрессовываются колесные подшипники 1 и 4. С наружной стороны ступицы имеется шесть фигурных спиц на которых посредством прижимов крепится обод колеса. Все спицы с внутренней стороны соединены фланцем к которому посредством болтов 3 присоединяется тормозной барабан 11 колесного тормоза. Далее надевается манжета 5 и крышка 6 с манжетой 7. После сборки ступица одевается на балку передней оси.

 

 

Рисунок 1.2 - Ступица переднего колеса

1 - Подшипник; 2 – Ступица; 3 – Болт; 4 – Подшипник; 5 – Манжета; 6 – Крышка; 7 – Манжета; 8 – Кольцо; 9,10 – Винт, шайба; 11 –  Тормозной барабан; 12 - Винт

 

Материалом детали является высокопрочный  чугун марки ВЧ 45 ГОСТ 7293-85. Заготовка поставляется в виде отливки. Чугун имеет лучшие литейные свойства по сравнением со сталью (лучше усадка, меньше раковин); его стоимость ниже, чем стали. Химический состав и физические свойства чугуна приведены ниже в таблицах 1.3 и 1.4 соответственно.

Следует отметить, что высокопрочные  чугуны, характеризуются шаровидной или близкой к ней формой включений  графита, получают модифицированием  жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов (в чистом виде или в составе сплавов). Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую матрицу, что приводит к резкому повышению механических свойств Ч. с чисто перлитной или бейнитной структурой, приближая их свойства к свойствам углеродистых

сталей. Вы обладает хорошими литейными и технологическими свойствами (жидкотекучесть, линейная усадка, обрабатываемость резанием), но по значению сосредоточенной объёмной усадки приближается к стали. Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей (коленчатые валы двигателей, компрессоров и т.д.), а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.

 

    Таблица  1.3 - Химический состав материала  ВЧ45

С,%	Мn,%	Si,%	Р,%	S,%	Cr,%
			не более
2.7 - 3.8	0.3 - 0.7	0.5 - 2.9	до   0.1	до   0.02	до   0.1

 

Таблица 1.4 - Механические свойства материала ВЧ45

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT		d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа		%	%	кДж / м2	-
			450	310		10
Твердость материала   ВЧ45   ,					HB 10 -1 = 140 - 225   МПа

 

sв	- Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел  текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение при  разрыве , [ % ]
y	- Относительное сужение , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Вывод: исходя из данных таблицы 1.4, можно сделать заключение, о том, что ВЧ45 применяется для изделий с высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью, что полностью соответствует особенностям эксплуатации данной детали.

 

 

2. Выбор и обоснование метода получения заготовки

 

На выбор метода получения заготовки  оказывают влияние: материал детали, её назначение и технические требования на изготовление, объем и серийность выпуска.

Оптимальный метод получения заготовки  определяется на основании всестороннего  анализа названных факторов и  технико-экономического расчета технологической  себестоимости детали. Метод получения  заготовки, обеспечивающий технологичность  изготовления из неё детали при минимальной  себестоимости, считается оптимальным.

По базовому варианту техпроцесса  заготовку ступицы получают из чугуна литьем в песчано-глинистые формы из высоковлажных (более 4,5%) низкопрочных смесей (до 60 кПа или 0,6 кг/см² ) с низким уровнем уплотнения до твердости ниже 70 единиц (ГОСТ 26645-85).  Масса заготовки – 38  кг.

Стоимость заготовки, получаемой этим методам можно  определить по формуле:

S_заг. = ((С_i/1000)×Q×k_т×k_с×k_в×k_м×k_п) -(Q - q) ×S_отх/1000,

где С_i – базовая стоимость одной тонны заготовок;

Q – масса  заготовки;

q – масса  готовой детали;

S_отх – стоимость 1 тонны отходов;

k_т – коэффициент, зависящий от класса точности;

k_с –коэффициент, зависящий от класса сложности;

k_в –коэффициент, зависящий от марки материала;

k_м –коэффициент, зависящий от массы заготовки;

k_п –коэффициент, зависящий от объёмов производства заготовок.

 

Стоимость заготовки, получаемой по базовому варианту техпроцесса:

Исходные  данные для расчета:

С₁=1030368 руб;

S_отх  =115400 руб;

Q=38 кг;

q=27 кг;

Точность  отливки – 9-4-16-9.

По [3,с 28,табл 2.5] определили, что для крупносерийного производства отливка имеет класс точности 1.Согласно [3,с34,табл 2.9] данная отливка 1 группы серийности; по[4,с37] отливка относится ко 2 группе сложности. Тогда коэффициенты, входящие в формулу для расчета стоимости заготовки, имеют следующие значения:

k_т=1,1 [4,с33];

k_м=1,19 [4,с34];

 

k_c=0,83,   k_в=0,8,   k_п=0,52 [2,с33,табл 2.8];

S_заг1=((1030368/1000)×38×1,1×1,19×0,83×0,8×0,52)-(38-27)×115400/1000=17696,5-1269,4=16427,1 руб.

Стоимость заготовки по предлагаемому  варианту техпроцесса:

Техпроцесс получения заготовки  может быть усовершенствован заменой литья в песчано-глинистые формы из высоковлажных (более 4,5%) низкопрочных смесей (до 60 кПа или 0,6 кг/см² ) с низким уровнем уплотнения до твердости ниже 70 единиц смесей (ГОСТ 26645-85) на литье в песчано-глинистые формы из низковлажных (до 2,8%) высокопрочных смесей (более 160 кПа или 16 кг/см² ) с высоким и однородным уплотнением до твердости ниже 90 единиц смесей (ГОСТ 26645-85). Таким образом точность отливки станет 7-4-14-8. В результате чего, согласно ГОСТ 26645, сокращаются припуски на механическую обработку на 8..12%, следовательно и масса припусков уменьшилась на 10% .  

Экономические показатели предложенного  метода представлены ниже:

С₁=1030368 руб;

S_отх  =115400 руб;

Q=36,9 кг;

q=27 кг;

k_т=1,1 [4,с33];

k_м=1,19 [4,с34];

k_c=0,83,   k_в=0,8,   k_п=0,52 [4,с33,табл 2.8];

S_заг2=((1030368/1000)×36,9×1,1×1,19×0,83×0,8×0,52)-(36,9-27)×115400/1000= =17184,2-1142,46=16041,8 руб

Годовой экономический эффект от предлагаемого  техпроцесса получения заготовки:

Э_з = (S_заг1 – S_заг2) ×N,

где  N-годовой выпуск продукции;

Э_з = (16427,1-16041,8) ×80000=30824000 руб;

Как видно из расчётов, экономически выгодно принять предложенный техпроцесс с применением литья в низковлажные песчано-глинистые формы, так как при этом годовая экономия составляет 30824000 руб.

 

3. Очистка заготовок

 

Охлаждение отливок в литейных формах после заливки продолжается до температуры выбивки. Небольшие тонкостенные отливки охлаждаются в форме несколько минут, а толстостенные (массой 50 – 60 т) – в течение нескольких суток и даже недель. Для сокращения продолжительности охлаждения отливок, особенно массивных, используют различные методы принудительного охлаждения: формы обдувают воздухом; в формы при формовке укладывают змеевики или трубы, по которым пропускают воздух или воду и др. При этом качество отливок не ухудшается.

Выбивка отливок – процесс удаления затвердевших и охлажденных до определенной температуры отливок из литейной формы, при этом литейная форма разрушается. Выбивку отливок осуществляют на различных выбивных установках.

Обрубка отливок – процесс удаления с отливки прибылей, литников, выпоров  и заливов (облоя) по месту сопряжения полуформ. Обрубку производят пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и на прессах.

Литники от чугунных отливок отбивают молотками сразу же после выбивки  из форм перед удалением стержней. Литники и прибыли от стальных отливок отрезают газовой или  плазменной резкой. Ленточные и дисковые пилы используют для обрубки отливок  из алюминиевых, магниевых, медных сплавов. После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие заливы, остатки прибылей, выпоров и литников. Зачистку выполняют маятниковыми и стационарными шлифовальными кругами, пневматическими зубилами, газоплазменной обработкой и другими способами.

Очистка отливок – процесс удаления пригара, остатков формовоч¬ной и стержневой смеси с наружных и внутренних поверхностей отли¬вок. Ее осуществ-ляют в галтовочных барабанах периодического или не¬прерывного действия, в гидропескоструйных и дробеметных камерах, химической или электрохимической обработкой и другими способами.