Разработка технологического процесса изготовления отливки «Проводка»

 

                                           ,                                                (1.1)

 

                                    

      где - масса отливки, кг;

- масса детали, =890 кг;  

- масса припусков на механическую обработку, кг; 

- масса непроливных элементов,  кг;

           - масса дополнительных элементов, кг.

Масса непроливных элементов определяется по формуле

 

                                                                       ,                                                    (1.2)                                                

 

где - суммарный объем непроливных элементов.

            - плотность стали, = 7800 .

М_н.э.1 = 0,15*1,7*0,025*7800=49,725кг;

М_н.э.2=(πd²/4)*h*ρ*n= 0,86 кг;

М_н.э.3 =0,050*0,225*0,060*7800*2= 10,5 кг;

М_н.э.4 = (0,055*0,1*0,22/2)*3*7800= 16 кг;

      М_н.э.5 = ((0,015*0,030*0,22/2)*2+(0,015*0,030*0,27/2)*2))*7800=1,7кг;

      М_н.э.6 =0,03*0,045*0,075*7800*6=4,75кг;

      М_н.э.7 =0,1*0,25*0,095*7800*3=55,6кг;

      М_н.э.8 =(πd²/4*0,25*3)/2=(3,14*0,1²*0,25*3*7800)/8=23кг;

49,725+0,86+10,5+16+1,7+4,75+55,6+23=162кг;

Масса припусков на механическую обработку  определяется по формуле

 

                                                        ,                                                      (1.3)                                          

 

где - суммарный объем припусков на механическую обработку, ;

- плотность стали, = 7800 .

 

М_пр.м.о.1 = ((0,13*0,25)*3+(0,770*1,7)-( 0,2*0,3*6))-7800*0,0098=145кг;

 М_пр.м.о.2 = (0,20*0,25)**7800*3*0,0008 = 9 кг;

М_пр.м.о.3 =( 0,75*1,7)*7800*0,0008 = 79 кг;

М_пр.м.о.4 = 1,7*0,08*7800*0,0075 =7,9 кг;

 

 

М_пр.м.о.5 = ((0,23*0,25*3)+(0,75*1,7))*7800*0,012 =135  кг;

М_пр.м.о.6 = рассчитаны М_пр.м.о.3 и М_пр.м.о.5 ;

М_пр.м.о.7 = (0,25*0,23*3)*7800*0,008= 10,7 кг;

М_пр.м.о.8 = (0,23*0,23*6)*7800*0,0085= 21 кг;

М_пр.м.о.9 = (0,075*0,16*2)*7800*0,0125= 2 кг;

145+9+7,9+135+79+10,7+21+2=409кг;

Таким образом масса отливки  будет составлять

М_отл. = 890+162+409+0= 1461 кг.  Допуск массы составляет 8%. Относительная масса будет   равна 1461кг 117 кг.

 

1.7 Расчёт прибылей

 

Прибыль – специально не предусмотренные чертежом литейные детали технологических приливов к поверхности отливки, затвердевающие позднее стенок отливки. Прибыль располагают так, чтобы металл, сохраняющийся в жидком состоянии в прибыли, мог непрерывно поступать в затвердевающие части отливки для компенсации уменьшающегося их объема. Форму, количество и расположение прибылей на отливке выбирают в зависимости от природы сплава. В общем случае количество и расположение прибылей на отливке определяется количеством и расположением в ней термических узлов.

Для выполнения своего назначения прибыль должна удовлетворять следующим требованиям:

- затвердевать позже  отливки;

- в течении всего  периода затвердевания отливки  иметь необходимый для питания  избыток жидкого металла;

При расположении прибыли на отливке  руководствуются следующими правилами:

- прибыль необходимо ставить на каждой массивной части отливки (термич. узле), соединённой с другими массивными частями более тонкими и быстрее затвердевающими частями;

- прибыль необходимо устанавливать  на обрабатываемой части, так  как расположение её на необрабатываемых поверхностях увеличивает объём механической обработки;

- расход металла на прибыль  должен быть минимальным, но  достаточным для эффективного  питания отливки расплавом.

Рассчитаем массу термических  узлов в детали «проводка» по формуле:

 

                                                                                            (1.4)

где M отл – масса отливки.

                                                    

 

Данная отливка имеет шесть  прибылей. Масса термических узлов для трёх из них составляет 60% от суммарной массы терм. узлов всей отливки.

  ;

  .

Масса термических узлов  для трёх остальных находится  аналогично:

  ;

   .

Расчет прибылей проведен на ПВМ, результат  расчета смотри приложение «Б».

 

1.8 Расчет литниковой системы

 

Правильная конструкция  литниковой системы должна обеспечивать:        

- непрерывную подачу расплава в форму по кратчайшему пути, спокойное и плавное ее заполнение;

- улавливание шлака и других неметаллических включений;

- создание направленного затвердевания;

- минимальный расход металла на литниковую систему;

- исключение местных разрушений формы.

Литниковая система служит для  заполнения формы металлом, питания отливки при затвердевании и улавливания шлаков. Для отливки «ПРОВОДКА» применяем литниковую систему

                         

 

Расчет литниковой системы производим на ПВМ, результаты расчета в приложении «В». На рис 1.8.1 показан эскиз литниковой системы.

           

 

 

 

 

 

 

а- стояк, б- литниковый ход, в- питатель

 Рис. 1.3 Сечения литниковой системы

 

 

 

 

1.9 Расчет выпоров

 

Выпор служит для удаления воздуха и газов из полости  литейной формы при заливки ее жидким металлом. Кроме этого выпор является сигнализатором заливки формы. Выпоры устанавливают на прибыли. Суммарную площадь поперечного сечения выпоров можно определить по формуле:

 

                                                       ,                                                   (1.5)

где - суммарное сечение выпоров, ;

- объем отливки, ;

  - оптимальная продолжительность заливки в форму, с ;

  - критическая скорость истечения воздуха через выпор ύ=1м/c

  Объем отливки определяем по формуле

                                                        ,                                                        (1.6)

где - масса жидкого металла на форму, кг;

       - плотность жидкого расплава, .

V_п.ф=754,2∕7800=0,01м³

∑F_вып=2×0,1∕25×1=0,008м³

F_вып=0,03∕ 6=0,005м

Диаметр выпора найдем по формуле:

 

1.10 Определение формовочных уклонов

 

Для удобства извлечения модели из формы  или стержня из стержневого ящика  необходимо предусмотреть формовочные  уклоны. Формовочными называются уклоны, выполняемые на наружной или внутренней рабочей поверхности модели или стержневого ящика.

При назначении величины формовочных  уклонов руководствуются ГОСТ 3212 – 92 «Комплекты модельные. Уклоны формовочные».Формовочные уклоны выполняются на отливке следующим образом:

 

 

- на обрабатываемых поверхностях  – за счет увеличения размера  отливки сверх припуска на  механическую обработку;

- на необрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими деталями, - за счет одновременного увеличения и уменьшения номинального размера отливки, начиная с ее середины;

- на необрабатываемых  поверхностях, которые спрягаются с другими деталями, - увеличением или уменьшением номинального размера отливки на величину уклон

В соответствии с данными  таблицы 4.4 стр. 20[1] для высоты основной формообразующей поверхности h=230, при применении деревянного комплекта выбираем

1.11 Проектирование стержней

 

Согласно геометрической форме  отливки ее внутренний контур может  быть получен лишь с применением  стержней. Конфигурация, размеры стержней и стержневых знаков определяются конфигурацией и размерами отверстий, выполняемых стержнями.

Выбор размеров стержневых знаков, величины уклонов, а также зазоров между  знаковыми частями стержней и  формы, осуществляющиеся в соответствии с ГОСТ 3212 – 92 «Комплекты модельные. Стержневые знаки». Для выполнения отливки «ПРОВОДКА» необходимо шесть стержней. Стержень   выполняет внутреннюю полость отливки. На рис. 11.1 приведен эскиз стержня.

Рисунок 1.4 Эскиз стержня

 

В соответствии с данными [2] назначаем высоту нижнего вертикального знака ,формовочный уклон и зазор между знаком стержня и формы.

По периметру верхнего основания  определим длину знака 

p= (320+205)/2= 262.5

в соответствии с p=262,5 выбираем по длине стержня 45 длину знака , которая равна 35мм.

Имея длину стержня,  высоту знака и класс точности «3» определим зазор s, который равен 1,2 мм. 

 

 

 

 

 

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  РАЗМЕРОВ опок

Размеры опок определяются габаритами модели, расположением литниковой системы и минимально необходимыми расстояниями между ними и стенками опоки. Эти расстояния необходимо выполнять небольшими, однако они должны быть достаточными, чтобы обеспечить сопротивление формы металлу. В табл. 2.1 приведены рекомендуемые расстояния.

   Таблица 2.1 – Минимальные толщины слоев формовочной смеси

 

Масса	Минимально допустимая толщина слоя, мм
отливки	от верха	от низа	от модели	между моделью
кг	модели	модели	до стенки	и шлакоуловителем
	до верха	до низа	опоки
	опоки	опоки
1460	200	250	100	150

 

Рисунок 2.1- Опока с  минимально допустимыми размерами  в свету

 

Выбираем опоку стальную с размерами в свету длиной 2000 мм, шириной 1400 мм и высотой 600 ГОСТ 14992 – 69.

 

 

 

 

 

3 Расчет массы груза

Для предотвращения подъема  верхней опоки под действием давления металла при заливке формы и ухода металла по разъему формы, собранную форму перед заливкой необходимо нагружать.

Сила, действующая на верхнюю полуформу, определяется по формуле:

,       (3.1)

где ρ - плотность жидкой стали, ρ = 7600кг/м³;

      H - гидростатический напор формы, H = 0,3 м;

      S - площадь отпечатка отливки, S = 2.21 м².

=5038 кг.

В форме имеются стержни, от которых на верхнюю полуформу  действует усилие от всплывания стержней:

,     (3.2)

где Vст - объем стержня, м³;

       ρ_ст - плотность стержня, для стержней из ХТС ρ_ст = 1650 кг/м³ [2].

Vст1 = = 0,0068 м³,

= 242,76=243 кг.

Общее усилие со стороны жидкого металла и всплывающих стержней на верхнюю полуформу:

F_Σ = F+Fст = 5038+243 = 5280 кг.

Определим массу верхней  полуформы:

                            Мпф = Мсм+Моп                                                           (3.3)

где Мсм - масса формовочной смеси верхней полуформы, Мсм = 2*0,6*1,6*1650 = 3168кг;

      Моп - масса опоки, Моп = 1430кг.

Мпф = 3168+1430 = 4598 кг.

Массы верхней полуформы  будет недостаточно ,поэтому необходимо установить груз, масса которого будет равна 3400(кг).

Мпф+Мгр./ F_Σ= (4600+3400)/5280=1,5.

Условие выполнено.

4 КОНСТРУИРОВАНИЕ  ОСНАСТКИ

4.1 Конструирование модельного комплекта

Модельный комплект - это  совокупность приспособлений, предназначенных  для изготовления стержней и получения  рабочих полостей в литейной форме; включает литейную модель, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы. Модельные комплекты классифицируют по способу изготовления литейной формы, габаритным размерам, сложности конструкции и роду материалов.

Для изготовления отливки «ПРОВОДКА» целесообразно использовать деревянный модельный комплект, позволяющий при машинной формовке производить до 1000 съемов до капитального ремонта моделей. Материал модельного комплекта - древесина хвойных пород ГОСТ8486-86.

Модельные комплекты изготовляют по рабочим чертежам деталей с нанесенной на них литейной технологией. Для обработки древесины в модельных цехах применяют деревообрабатывающие станки.

Для того, чтобы при извлечении модели форма не разрушалась, на модели необходимо предусмотреть формовочные уклоны. Формовочными называют уклоны, выполненные на вертикальных стенках моделей, некоторых стержневых ящиков, а также на углублениях и выступах элементов модельного комплекта. Формовочные уклоны на рабочих поверхностях делают в том случае, если в отливке не предусмотрены конструктивные уклоны. Формовочные уклоны выполняют в направлении извлечения модели из формы или стержня из стержневого ящика.