ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Проектирование заготовки и технологического процесса её получения литьём в песчано-глинистые формы.

Тип производства — единичный или мелкосерийный, фор­мы сырые.

Цель работы — привить студентам навыки разработки литейной формы, чертежа заготовки, а также технологическо­го процесса получения отливки в песчано-глинистые формы.

Порядок выполнения работы:

1. Анализ чертежа детали, выданного для работы, с объяс­нением возможности изготовления заготовки данным методом и способом.

2. Разработка технологического процесса изготовления отливки для данной детали с указанием формовочной смеси.

3. Выполнить расчёт припусков и допусков размеров от­ливки в соответствии с заданной точностью, а также массы отливки.

4. Выполнить расчёт литниковой системы.

5. Выполнить расчёт и выбор опок, используя данные таблиц справочной литературы.

6. Выполнить эскиз литейной формы в масштабе.

7. Выполнить чертёж отливки.

8. Рассчитать коэффициенты: Кв.т, Кв.г, Ки.м.

9. Оформить расчетно-графическую работу.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ № 1

РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ЗАГОТОВКИ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВКИ В ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ФОРМЫ

Цель работы — привить студентам навыки разработки чертежа заготовки и технологического процесса получения отливки в песчано-глинистые формы.

Порядок выполнения работы:

1. Разработка технологического процесса изготовления отливки «Ступица крыльчатки вентилятора» для ус­ловий мелкосерийного производства.

1.1 Анализ детали и выбор рационального способа литья.

Данная деталь, «Ступица крыльчатки вентилятора», (рис. 1) представляет собой тело вращения в виде двух­ступенчатого цилиндра с наибольшим диаметром 120 мм. Ступица имеет сквозное отверстие с диаметром 63 мм и длиной 30 мм. Материал сталь 45Л. Масса детали 1,38 кг.

Так как деталь имеет довольно простую форму, а матери­ал детали имеет удовлетворительные литейные свойства, то одним из возможных способов получения заготовки для серийного производства является литьё в песчано-глинистые формы. Данный способ является наиболее дешёвым, простым и не требует специ­ально изготавливаемой оснастки и даёт заданную точность отливки в условиях мелкосерийного производства.

1.2 Определение положения отливки (формы) в момент заливки жидкого металла.

Во избежание брака при получении заготовки, отливку наиболее рационально располагать осью вертикально. Это по­ложение литейной формы при заливке и затвердевании от­ливки способствует её направленному затвердеванию, а так­же обеспечивает получение отливки без образования усадоч­ной пористости, раковин и коробления. В период заливки металла и затвердевания в песчано-глинистых формах ос­новные обрабатываемые поверхности отливки находятся в нижнем и вертикальном положении.

1.3 Установление поверхности разъёма модели (формы) и положения при изготовлении

Поверхность разъёма формы занимает горизонтальное положение при заливке формы. Форма имеет один стержень, фиксируемый в нижней и верхней части формы, что способ­ствует надёжному закреплению стрежня. Поверхность разъё­ма плоская, тем самым упрощается изготовление оснастки и формы. Выбранный разъём формы обеспечивает простоту изготовления формы, её сборки, надёжности установки стер­жня, удобство контроля формы, беспрепятственное извлече­ние модели из формы.

Модель отливки изготавливают из дерева, т.к. для за­данной детали принят мелкосерийный тип производства. Для беспрепятственного извлечения модели из формы после трам­бовки формовочной смеси она имеет уклоны 3°.

Рис. 1. Чертёж детали «Ступица крыльчатки вентилятора»

1.4 Установка вида формовки, построение стержней.

В условиях мелкосерийного производства выбираем руч­ную формовку, т.к. этот способ наиболее прост и не требует дорогого формовочного оборудования. Для изготовления форм используем формовочные и стержневые смеси, приготовлен­ные из кварцевых песков класса 1К и формовочных глин группы Т₂, прочносвязующих во влажном состоянии.

Выполняем полость отливки с использованием стержня цилиндрической формы. Стержень устанавливаем вертикаль­но с фиксацией в полуформах, тем самым обеспечивается его устойчивое положение при заливке и равномерное заполне­ние формы.

1.5 Определение условий заливки расплава и охлажде­ние отливки в форме.

Заливка расплава производится через литниковую систему при помощи ковша. Применена расширяющаяся литниковая система, которая позволяет спокойно и беспрепятствен­но заполнить полости формы жидким металлом.

Сущность затвердевания отливки в форме состоит в пос­ледовательной её кристаллизации. Расположение отливки предусматривает равномерное охлаждение всех её частей, исключает появление трещин и коробления.

2. Определение припусков, допусков и размеров отлив­ки. Расчёт массы отливки.

2.1. Определение общих размеров отливки:

А_отл = А_о + 2 ,

где А_отл – номинальный размер отливки, мм;

А_о – номинальный размер детали, мм;

- общий припуск на сторону, мм.

А_{отл 1} = 63 - 2 3,1 = 56,8 мм, принято 57 мм;

А_{отл 2} = 84 + 2 3,1 = 90,2 мм, принято 90 мм;

А_{отл 3} = 120 + 2 3,1 = 126,2 мм, принято 126 мм;

А_{отл 4} = 11 + 2 3 = 17 мм, принято 17 мм;

А_{отл 5} = 30 + 2 3,2 = 36,4 мм, принято 36 мм.

2.2. Определение массы отливки G_заг.

Сначала определим объем отливки по формуле

,

где - объем элементарной фигуры, определяемый по формуле

,

где R_i - радиус фигуры, мм;

- высота фигуры, мм.

= 3,14 28,5² 36 = 91 816,74 мм³; -(объем отверстия).

= 3,14 45² 14 = 89 019 мм³;

= 3,14 63² 17 = 211 865,22 мм³;

= 3,14 45² 5 = 31 792,5 мм³.

Тогда V = -V₁ +V₂ +V₃ +V₄

V = -91 816,74 + 89 019 +211 865,22 + 31 792,5 = 240 859,98 мм³

Масса отливки определяется по формуле

, кг,

где - плотность металла, 7 800 кг/м³ - для стали 45Л

Тогда = 7800 240 859,98 10^-9 = 1,878 кг принимаем =1,88 кг

Чертеж отливки представлен на рисунке 1.

1. Точность отливки 11-7-14-11 ГОСТ 26645-85

2. Масса 1,38-0,45-0,05-1,88 ГОСТ 26645-85

3. Неуказанные уклоны выполнять 1-3⁰

4. Неуказанные радиусы выполнять 1-3 мм.

Рис.1. Чертеж отливки ступицы

3. Расчет литниковой системы.

3.1. Площадь узкого сечения

где

M – масса всех отливок в форме, включая прибыли, кг;

- - плотность металла, 7 800 кг/м³ - для стали 45Л;

- ускорение свободного падения, = 9,8 м/с²;

– время заполнения формы, рассчитывается по формуле

, c,

где А – коэффициент, значение которого зависит от вида сплава, для стали А =1,5;

– преобладающая толщина стенок отливки, мм; для данной отливки принята средняя толщина стенок = 16,8 мм.

Тогда 1,5 =7,53 с

Скорость подъема уровня расплава проверяется по формуле

где с – высота отливок по положению в форме при заливке (рис.2), с = 36 мм.

Тогда
= 36/ 7,53 = 4,78 мм/с

Так как значение скорости подъема уровня расплава, полученное расчетом, меньше допустимого, то принимаем минимальное значение скорости из таблицы (находим интерполированием) v = 17,76 мм/с.

Тогда время заливки составит = 2,03 с.

Коэффициент для стали принимаем = 0,42 (по таблице).

- расчетный статический напор, рассчитывается по формуле

где - начальный напор или расстояние от горизонтальной оси питателей до верхнего уровня металла в чаше, мм;

— расстояние от горизонтальной оси питателей до верха отливок, мм;

с — высота отливки, мм.

Тогда = 75-(31² / 2 36) = 61,65 мм, полученное значение следует увеличить на 150 мм (т.к. расплав поступает из ковша), т.о. = 61,65 +150 = 211,65 мм.

Следовательно

555,2 мм²

3.2. Определение площадей сечений литниковой системы.

Принимаем расширяющуюся литниковую систему, для которой характерно следующее соотношение площадей сечений ее элементов

f_ст: f_шл: f_пит = 1,1:1,3:1,5.

Площадь стояка f_ст = 1,1 f_уз = 1,1 555,2 = 610,72 мм².

Площадь сечения шлакоуловителя (учитываем, что их 2)

f_шл = 1,3 f_уз /2 = 1,3 555,2/2 = 360,88 мм².

Сумма площадей питателей

f_пит = 1,5 f_уз = 1,5 555,2 = 832,8 мм², т.к. питателей 8, то

f_пит = 832,8/8 = 104,1 мм².

Диаметр стояка в месте перехода в шлакоуловитель имеет круглое сечение.

Диаметр стояка

=1,13 =27,93 ммпринимаем 28 мм.

Диаметр стояка под воронкой принимают равным

= 28 + 0,01 60 = 28,6 мм принимаем 30 мм.

Размеры сечения трапецеидального шлакоуловителя оп­ределяют исходя из соотношений

b_{шл.в .}=0,8 b_шл.н h_шл =1,4 b_шл.н.

При этом b_шл.н определяют по формуле

b_шл.н =0,76 = 14,44 принимаем 14 мм

b_{шл.в .}=0,8 b_шл.н = 11,2 принимаем 11 мм

h_шл =1,4 b_шл.н. = 19,6 принимаем 20 мм.

Размеры питателя:

h_пит = h_шл /2 = 20/2 = 10 мм,

b_пит = h_пит = 104,1 / 10 =10,41 принимаем 10 мм.

4. Размеры опок выбираем с учетом рекомендаций таблиц ГОСТа.

Длина опоки: L = 2a + 2l_заг + 2г + b_шл.н,

где а – расстояние от модели до стенки опоки, мм;

l_заг – длина заготовки, мм;

г – расстояние между моделью и шлакоуловителем, мм.

Тогда L = 2 25 +2 126 + 2 30 +14 = 376 мм.

Ширина опоки: B = 2a + 2l_заг + 2e,

где е – расстояние между моделями, мм.

Тогда B = 2 25 +2 126 + 30 = 332 мм.

Высота верхней опоки: H_B = h_МВ + h_ОВ,

где h_МВ - высота модели в верхней опоке, мм;

h_ОВ – расстояние от верха модели до верха опоки, мм.

Тогда H_B = 31+40 = 71 мм.

Высота нижней опоки: H_Н = h_МН + h_ОН,

где h_МН - высота модели в нижней опоке, мм;

h_ОН – расстояние от низа модели до низа опоки, мм.

Тогда H_Н = 5+50 = 55 мм.

По таблицам принимаем ближайшие большие рекомендуемые размеры опок:

L = 400 мм, B = 350 мм, H_B = 75 мм, H_Н = 75 мм.

Литейная форма в сборе приведена на рис.2.

Рис. 2. Литейная форма в сборе

5. Определяем коэффициенты:

Коэффициент весовой точности К_в.т= G _г.д / G_заг = 1,38 / 1,88 = 0,73,

где G _г.д - масса готовой детали, кг;

G_заг – масса отливки (заготовки), кг.

Коэффициент выхода годного К_в.г= G _заг / G_исх = 1,88 / 3,08 = 0,61,

где G_исх - масса исходного металла, включая массу прибылей и литниковых каналов, кг.

Коэффициент использования металла

К_и.м = К_в.г × К_в.т = 0,73×0,61= 0,45

Поиск по сайту: