Сафонов Г.К. Проектирование и производство заготовок

Подождите немного. Документ загружается.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с методикой проектирования технологического процесса про-

изводства отливок в песчаных литейных формах.

ЗАДАНИЕ .

Спроектировать в соответствии с заданным вариантом (рис. 3.1) техноло-

гический процесс производства стальной отливки типа корпуса в песчаной ли-

тейной форме. Разработать чертеж элементов литейной формы и чертеж отлив-

ки. При разработке технологии предусмотреть для нечетных вариантов металли-

ческие модели, для четных – деревянные.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Основные этапы проектирования технологии изготовления отливок

Основными этапами проектирования технологии изготовления отливок яв-

ляются:

1. Анализ чертежа детали с точки зрения ее технологичности. Выбор наиболее

рационального способа изготовления отливки, обеспечивающего заданные

эксплуатационные свойства литого изделия,

2. Разработка чертежа элементов литейной формы.

3. Разработка чертежа отливки с техническими требованиями на ее изготовле-

ние.

4. Разработка технологического маршрута изготовления отливки и составление

технологической карты.

5. Разработка чертежа или эскиза литейной формы со всеми необходимыми

размерами и разрезами.

6. Разработка чертежей приспособлений, входящих в состав модельного ком-

плекта.

В рамках данной работы выполняются только три первых этапа.

Выбор способа изготовления отливки

Способ изготовления отливки должен обеспечить наряду с высокими экс-

плуатационными свойствами литого изделия высокие технико-экономические

показатели производства. При выборе способа и разработке техпроцесса учиты-

вают: вид сплава и его литейные свойства, назначение и конструкцию детали,

Рис. 3.1. Чертеж детали «Корпус»

Таблица 3.1

Варианты заданий

Размеры детали, мм

№

вар.

D D

d L l

Материал

Масса

детали,

кг

Точность

отливки

1 2 3 4 5 6 7 8 9

105

110

20Л

ГОСТ 977-88

2,84

2,57

3,58

2,90

7 – 9т

110

105

25Л

ГОСТ 977-88

3,11

3,32

3,47

2,68

9 – 11т

Окончание табл. 3.1

серийность производства, а также конкретные возможности литейного цеха –

парк формовочных и стержневых машин, плавильных агрегатов, подъемно-

транспортного оборудования и др.

В данной работе способ изготовления отливки (песчаная форма, ручная фор-

мовка по разъемной модели в двух опоках) обусловлен заданием. Деталь

(рис.3.1) представляет собой стальной корпус, сложность отливки – средняя,

производство серийное механизированное.

Обозначение точности отливок

Точность отливок регламентируется ГОСТ 26645-85. Для всех видов отливок

установлено 22 класса точности размеров и масс

(1,2,3т,3,4,5т,6,7т,7,8,9т,9,10,11т,11,12,13т,13,14,15,16), 11 степеней коробления

(с 1-й по 11-ую) и 22 степени точности поверхностей (с 1-й по 22-ую). В сово-

купности эти сведения, а также допуск смещения элементов отливки, представ-

ляют собой нормы точности отливки. Их приводят в технических требованиях

чертежа в следующем порядке: класс размерной точности, степень коробления,

степень точности поверхностей, класс точности массы и допуск смещения. При-

мер условного обозначения точности отливки 8-го класса точности размеров, 5-й

степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности

массы с допуском смещения 0,8 мм:

Точность отливки 8-5-4-7 См 0,8 ГОСТ 26645-85

1 2 3 3 5 6 7 8 9

115

100

104

100

30Л

ГОСТ 977-88

3,33

3,17

2,41

2,73

2,52

11 – 13т

105

110

25Л

ГОСТ 977-88

2,84

2,57

3,58

2,90

11 – 13т

110

105

30Л

ГОСТ 977-88

3,11

3,32

3,47

2,68

7 – 9т

115

100

104

100

20Л

ГОСТ 977-88

3,33

3,17

2,41

2,73

2,52

9 – 11т

Ненормируемые показатели точности заменяют нулями, а обозначение сме-

щения в таком случае опускают. Например:

Точность отливки 8-0-0-7 ГОСТ 26645-85

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны в ниже-

приведенном порядке значения номинальных масс детали, припусков на обра-

ботку, технологических напусков и массы отливки. Пример обозначения номи-

нальных масс, равных для детали – 20,35 кг, для припусков на обработку – 3,15

кг, для технологических напусков – 1,35 кг, для отливки – 24,85 кг:

Масса 20,35 – 3,15 – 1,35 – 24,85 ГОСТ 26645-85

Номинальную массу отливки следует принимать равной массе отливки с но-

минальными размерами. С учетом технологических напусков.

Нормы точности отливок назначают в зависимости от ее назначения, конст-

руктивно-технологических особенностей, условий эксплуатации и изготовления.

В задании (см. табл. 3.1) рекомендуемая точность отливки дана в числители

дроби, где указаны класс точности размеров и масс (от – до включительно).

Меньшие значения классов точности и масс относятся к простым отливкам и ус-

ловиям массового автоматизированного производства; большие значения – к

сложным, мелкосерийно и индивидуально изготовляемым отливкам; средние – к

отливкам средней сложности и условиям механизированного серийного произ-

водства. Класс точности массы следует принимать на 1 класс точнее (левее)

класса точности размеров отливки.

По условиям задания степень коробления, степень точности поверхностей и

допуск смещения элементов отливки не нормированы.

Последовательность действий при разработке чертежа

элементов литейной формы

Разработку чертежа элементов литейной формы согласно ГОСТ 3.1125-83

производят непосредственно на копии чертежа готовой детали путем нанесения

контуров будущей модели и других литейных указаний в следующем порядке:

1. Выбирают положение отливки в форме при заливке и место разъема модели и

формы.

2. Устанавливают допуски размеров, формы, расположения и неровностей по-

верхностей и массы отливки, припуски на обработку и усадку сплава, а также

технологические напуски.

3. Указывают место установки и контуры стержней.

4. Назначают литейные уклоны и радиусы закруглений.

5. Конструируют элементы литниковой системы, прибыли и холодильники.

Припуски на обработку изображают сплошной тонкой линией. Величину

припуска указывают цифрой перед знаком шероховатости.

Припуски на усадку сплава учитывают в размерах моделей и стержневых

ящиков. Указания об этом дают в примечаниях на чертеже элементов литейной

формы надписью: «При проектировании модельного комплекта размеры моде-

лей и стержневого ящика увеличить на Х%. Буквой Х обозначена величина ли-

нейной усадки. Линейная усадка углеродистых сталей составляет 2%.

Технологическим напуском называют дополнительный объем металла от-

ливки, предназначенный для упрощения ее конфигурации: невыполняемые лить-

ем отверстия (диаметром менее 20 мм), впадины и углубления. Напуски обозна-

чают перечеркиванием данного объема сплошной тонкой линией крест накрест.

(см. рис. 3.2а).

а) б)

Рис. 3.2. Правила изображения припусков и технологических напусков (а),

стержней и разделительных диафрагм (б) на чертеже элементов литейной формы

Технологические литейные указания выполняют цветными карандашами:

красным – контуры отливки с припусками на обработку, литниковую систему,

прибыли и выпоры, а также перекрещенные линии, обозначающие технологиче-

ские напуски; синим – разъем модели, и формы, контуры стержней и их знаки,

разделительные диафрагмы легко удаляемых прибылей; зеленым – холодильни-

ки.

Наименование "Элементы литейной формы" помещают над основной надпи-

сью чертежа, а выше, на свободном поле чертежа, помещают Примечания, в ко-

торых указывают формовочные уклоны, радиусы закруглений и другие сведе-

ния. Чертеж элементов литейной формы определяет все особенности технологи-

ческого процесса и является основой для проектирования модельного комплекта

и других, необходимых для изготовления литейной формы приспособлений

(опоки, шаблоны и др.). На основе чертежа элементов литейной формы оформ-

ляют чертеж отливки и формулируют технические требования на ее изготовле-

ние.

Выбор положения отливки в форме и места разъема модели и формы

Положение отливки в форме при заливке обозначают стрелками и буквами В

(верх) и Н (низ). Оно зависит от требований, которые предъявляются к отливке в

части плотности металла и шероховатостей поверхностей. Чтобы обеспечить на-

правленную кристаллизацию металла, наиболее массивные части отливки распо-

лагают вверху, ответственные поверхности – внизу или вертикально.

Разъем модели и формы показывают штрихпунктирной линией, ограничен-

ной с обеих сторон специальными знаками (см. рис. 3.2б)

и обозначают буквами МФ (модель, форма), а направление – стрелками и буква-

ми В и Н.

Расположение разъема должно обеспечить беспрепятственное удаление мо-

дели из формы, точность геометрических размеров отливки и снижение затрат на

очистку и дальнейшую обработку.

Чтобы удовлетворить перечисленным выше требованиям, рассматриваемую

в работе отливку типа корпуса целесообразно расположить в ферме фланцевой

частью вверх (см. рис. 3.2,a). В этом случае наиболее ответственные поверхности

отливки будут занимать вертикальное положение и будут обеспечены условия,

направленного затвердевания. Поверхность разъема будет плоской и точность

размеров отливки не будет зависеть от некоторого смещения по плоскости разъ-

ема при сборке литейной формы.

Допуски линейных размеров и массы отливок

ГОСТ 26645-85 предписывает допуски размеров, формы, расположения и

неровностей поверхностей отливок, а также допуски массы отливок. При нерег-

ламентированных требованиях к точности формы и расположения обрабатывае-

мых поверхностей устанавливают только допуски линейных размеров и допуски

массы отливок.

Допуски всех линейных размеров отливок, изменяемых и неизменяемых об-

работкой, устанавливают по табл. 3.2., при этом анализируют два аспекта: вели-

чину допуска Т

и расположение поля допуска.

Величину поля допуска Т

устанавливают в зависимости от расположения в

литейной форме элемента отливки, характеризуемого данным размером:

1. Допуск размера элемента, образованными двумя полуформами и перпен-

дикулярного к плоскости разъема формы, следует устанавливать в соответствии

с заданным классом точности размеров отливки.

Таблица 3.2

Допуски размеров элементов отливок (мм)

Классы точности размеров отливки (мм)

Интервалы

номинальных

размеров

детали, мм

7т 7 8 9т 9 10 11т 11 12 13т

Св. 6 до 10 0,5 0,64 0,80 1,00 1,20 1,60 2,00 2,40 3,20 4,00

Св. 10 до 16 0,56 0,70 0,90 1,10 1,40 1,80 2,20 2,80 3,60 4,40

Св. 16 до 25 0,64 0,80 1,00 1,20 1,60 2,00 2,40 3,20 4,00 5,00

Св. 25 до 40 0,70 0,90 1,10 1,40 1,80 2,20 2,80 3,60 4,40 5,60

Св. 40 до 63 0,80 1,00 1,20 1,60 2,00 2,40 3,20 4,00 5,00 6,40

Св. 63 до 100 0,90 1,10 1,40 1,80 2,20 2,80 3,60 4,40 5,60 7,00

Св. 100 до 160 1,00 1,20 1,60 2,20 2,40 3,20 4,00 5,00 6,40 8,00

Таблица 3.3

Допуски массы отливок, %, не более

Классы точности массы

Номинальные

массы отли-

вок, кг

7т 7 8 9т 9 10 11т 11 12 13т

Св. 1 од 4 5,0 6,4 8,0 10,0 12,0 16,0 20,0 24,0 32,0 -

Св. 4 до 10 4,0 5,0 6,4 8,0 10,0 12,0 16,0 20,0 24,0 32,0

2. Допуск размера элемента, образованного одной частью формы или одним

стержнем устанавливают на 1-2 класса точнее класса точности размеров отлив-

ки.

Расположение поля допуска может быть несимметричным (односторонним

– Т

или + Т

) или симметричным (двухсторонним ± 0,5Т

). Предпочтительно

следующее расположение полей допусков:

1. Несимметричное (одностороннее) расположение поля допуска «в тело»

отливки устанавливают для размеров элементов отливки, расположенных в од-

ной части формы и не подвергаемых обработке. При этом поле допуска распола-

гают для охватывающих элементов (отверстие) «в плюс» (+ Т

), а для охваты-

ваемых (вал) – «в минус» (– Т

2. Симметричное (двухстороннее) расположение поля допуска (± 0,5Т

) ус-

танавливают для размеров всех остальных элементов, не подвергаемых и под-

вергаемых обработке.

Величину допуска массы отливки устанавливают по табл. 3.3 в процентах

от номинальной массы, поле допуска принимают симметричным (± 0,5Т

) отно-

сительно номинальной массы.

Минимальные литейные припуски

Припуски на обработку назначают дифференцированно на каждую обраба-

тываемую поверхность отливки.

В тех случаях, когда требования к точности формы и расположения обраба-

тываемых поверхностей не нормированы, для устранения неровностей и дефектов

литых поверхностей назначают только минимальные литейные припуски.

Величину минимального литейного припуска назначают по табл. 3.4 в зави-

симости от ряда припусков и расположения в момент заливки (верх, низ, бок) той

поверхности, на которую назначается припуск.

В задании (см. табл. 3.1) рекомендуемые ряды припусков даны в знаменателе

дроби. Они выбраны из диапазона восемнадцати рядов припусков, предусмотрен-

ных ГОСТ 26645-85 для отливок, и учитывают способ изготовления отливки (пес-

чаная форма), типа сплава (сталь термообработанная), габаритные размеры от-

ливки.

Для поверхностей, расположенных при заливке снизу или сбоку, значение

припуска берут в клеточке табл. 3.4, соответствующей установленному ряду при-

пусков, а для поверхностей, расположенных при заливке сверху – на 1-3 клеточки

вправо. Увеличенные припуски на верхние поверхности назначают в связи с тем,

что там скапливаются шлаковые включения и появляются газовые раковины.

Таблица 3.4

Минимальные литейные припуски на сторону, мм, не более

Ряды припусков отливки

11 12 13 14 15 16 17 18

2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0

Стержни и разделительные диафрагмы

Стержнем называют песчаный элемент литейной формы, предназначенный

для получения полости в отливке. Концы стержня, которыми он опирается на

форму, называют стержневыми знаками. Стержни и стержневые знаки изобража-

ют в масштабе чертежа сплошной тонкой линией и штрихуют только у контуров.

Стержни обозначают "Ст" и порядковым номером установки его в форму (см. рис.

3.2,б). Размеры знаков стержней принимают по ГОСТ 3212-92. Для стержней

длиной L

СТ

от 50 до 180 и диаметром D

СТ

от 30 до 250 мм h

СТ

= 35 мм.

Для облегчения операции отделения прибыли от отливки меду ними разме-

щают разделительные диафрагмы (см. рис. 3.2,б), представляющие собой тонкие

керамические пластинки. Размеры диафрагм рассчитывают в зависимости от

размеров отливки:

ДФ

= D + 20 мм, d

ДФ

= D – S

, t

ДФ

= 5 мм.

Разделительные диафрагмы на чертеже элементов литейной формы изобра-

жают в масштабе чертежа сплошной тонкой линией и крестообразной штрихов-

кой.

Формовочные уклоны и радиусы закруглений

Для свободного удаления модели из формы все ее вертикальные стенки долж-

ны иметь литейные уклоны в сторону разъема. На обрабатываемых поверхностях

литейные уклоны назначают сверх припуска на обработку резанием, на необраба-

тываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими деталями, – путем

одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки. Величину уклона

назначают по ГОСТ 3212-92 (табл. 3.5). Формовочные уклоны обозначают тонкой

сплошной линией на соответствующих поверхностях или дают указание в Приме-

чаниях на чертеже элементов литейной формы.

Радиусы закруглений (галтели) назначают по ГОСТ 10848-64. Обычно вели-

чина галтелей составляет от 1/5 до 1/3 полусуммы толщин двух сопрягаемых сте-

нок (см. табл. 3.5). Радиусы закруглений изображают в масштабе чертежа и ука-

зывают их размеры. Сведения о неуказанных литейных радиусах дают в Приме-

чаниях так же, как и о формовочных уклонах.

Устройство литниковой системы

Стали имеют низкую жидкотекучесть, большую объемную усадку, склонны к

газонасыщению и образованию горячих трещин. Поэтому к литниковым системам

для стальных отливок предъявляют особые требования. Длина литников должна

быть минимальной, при затвердении они не должны тормозить усадку отливки,

подводить металл к отливке следует в те места, нагрев которых способствует по-

следовательному затвердеванию и питанию отливки.

Таблица 3.5

Формовочные уклоны наружных поверхностей моделей

и радиусы закруглений

Уклон β (не более) для моде-

лей

Высота

поверхно-

сти h (свы-

ше – до),

мм

металлические деревянные

до 20

30′ 3

00′

20 – 50

00′ 1

30′

50 – 100

45′ 1

00′

100 – 200

30′ 0

45′

53 2

R от

⎛⎞

=−

⎜⎟

⎝⎠⎝ ⎠

На массивных частях отливки для питания расплавом в момент затвердевания ус-

танавливают прибыль, а для выравнивания скоростей, охлаждения тонких и мас-

сивных частей отливки предусматривают холодильники.

Для отливок малых и средних размеров подвод металла по разъему формы яв-

ляется наиболее простым способом и отвечает указанным выше требованиям. В

атом случае литниковая система включает (см. рис. 3.3): стояк 1 с воронкой,

зумпф 2, питатель 3 и прибыль 4.

Прибыль, изображенная на рис. 3, закрытая. В ней установлен песчаный

стерженек 5, через который проходит атмосферный воздух. Между отливкой и

прибылью расположена разделительная диафрагма 6.

Расчет и конструирование прибыли

Для питания отливки на самые массивные ее части ставят прибыли. Прибыли

по конструкции бывают открытыми и закрытыми. Прибыль должна удовлетво-

рять следующим требованиям: объем ее должен быть достаточным для питания

теплового узла, а высота – достаточной для размещения в ней усадочной ракови-

ны. Кроме того, прибыль должна затвердевать позже питаемого его узла отливки.

Масса расплава в прибыли должна составлять 0,8 – 1,5 массы питаемого ею узла.

Методы расчета размеров прибылей основаны на обобщении практических дан-

ных.