Разработка технологического процесса изготовления отливки «Стакан»

СОДЕРЖАНИЕ                                                                                                    с

 

1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА

 ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ «СТАКАН»……………………………….....5   

1.1 Общая характеристика детали «Стакан»…………………………....5

1.2 Анализ технологичности отливки………………………………...…5

1.3 Выбор технологического  процесса изготовления отливки………...7

1.4 Выбор положения  отливки в форме и поверхности  разъема 

модели и формы…………………………………………………………………...9

1.5 Определение  припусков  на механическую обработку…………....12    

1.6 Определение черновой  массы отливки……………………..............13

1.7 Проектирование стержней………………………………………......15

1.8 Расчет прибылей……………………………………………………..19

1.9 Расчет выпоров……………………………………………................20

1.10 Расчет литниковой системы……………………………………….22

2 ВЫБОР И РАСЧЕТ  РАЗМЕРОВ ОПОК…………………………………..25

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНАСТКИ……………………………………......27

4 РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ФОРМЫ…………………………………………..28 

5 ВЫБОР ФОРМОВОЧНОЙ И СТЕРЖНЕВОЙ СМЕСИ………………….30

5.1 Формовочная смесь………………………………………………….30

5.2 Стержневая смесь……………………………………………………30

5.3 Окраска форм и стержней…………………………………………..31

5.4 Режимы сушки форм и стержней…………………………………..32

6 ЗАЛИВКА ФОРМ, РАСЧЕТ  ВРЕМЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВКИ...33

6.1 Выбор ковша………………………………………………………....33

6.2 Определение температуры заливки  форм расплавом……………..33

6.3 Определение продолжительности  охлаждения отливки в форме..33

7 ФИНИШНЫЕ ОПЕРАЦИИ………………………………………………..34

7.1 Выбивка отливки…………………………………………………….34

7.2 Очистка отливки  и выбивка стержней……………………………..34

7.3 Обрубка и зачистка  отливки………………………………………..34

7.4 Термическая обработка……………………………………………..35

7.5 Контроль качества  отливок………………………………………....36

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК………………………………………………………...38

Приложение А – Расчет допусков размеров и припусков на механическую обработку…………………………………………………………………………...39

Приложение Б – Проектирование прибылей отливки ……………………..40

Приложение В – Расчет литниковой системы………………………………41

Приложение Г – Определение длительности охлаждения отливки……….42

Спецификации..……………………………………………………………….43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ  «СТАКАН»

 

1.  Общая характеристика детали «Стакан»

 

Деталь «Стакан» выполнена  из стали 30Л-ІІІ (ГОСТ 977-75). Габаритные размеры детали «Стакан»: длина - 765мм, ширина - 625мм, высота - 540мм, преобладающая толщина стенки - 120мм. Масса детали 235кг.

30Л-ІІІ - углеродистая литейная сталь, применяемая для изготовления отливок общего назначения. Контролируемыми показателями качества отливок из данной стали являются внешний вид, размеры отливок и химический состав. Назначение стали 30Л-ІІІ – рычаги, балансиры, корпусы редуктора, муфты, шкивы, кронштейны, детали сварно-литых конструкций, станины, балки, опорные кольца, маховики и другие детали, работающие под действием статических и динамических нагрузок [1].

Химический состав стали 30Л-ІІІ(ГОСТ 977-75) представлен в таблице 1.1 [2]

 

Таблица 1.1 - Химический состав стали 30Л-ІІІ (ГОСТ 977-75)

 

Марка стали	С, %	Mn, %	Si, %	Cr, %	Ni, %	Cu, %	S, %	P, %
				не более
30Л	0,27…0,35	0,40…0,90	0,20…0,52	0,30	0,30	0,30	0,045	0,04

 

Сталь 30Л-ІІІ ограничено свариваемая. Сталь не чувствительна  к флокеночувствительности,  не склонна  к отпускной хрупкости.

 

2.  Анализ технологичности отливки

 

Под технологичностью подразумевают  такую конструкцию детали, которая позволяет получить ее методом литья данного качества при минимальных материальных, трудовых, энергетических и других затратах. Технологичность литой детали оценивается по ряду параметров:

1. минимально допустимая толщина стенки отливки;
2. разнотолщинность сопрягаемых стенок отливки;
3. наличие острых и прямых углов при сопряжении стенок отливки;
4. наличие закрытых полостей в отливке, компактность отливки и отсутствие резко выступающих частей [3].

Минимальная толщина  стенки должна быть больше минимально допустимой данного сплава, группы отливок по массе, размеров и способов литья. Минимально допустимая толщина стенки отливки зависит от литейно-технологических свойств сплава, типа литейной формы, температуры заливки металла в форму, теплофизических свойств материала формы. В детали «Стакан» минимальная толщина стенки отливки составляет 20 мм, что больше минимально допустимой толщины.

За счет плавных переходов (скруглений и галтелей) обеспечивается получение отливок без усадочных  раковин, пористости и трещин. Отливка считается технологичной по этому критерию, если соотношение толщин сопрягаемых стенок составляет:

.

В конструкции литой  детали предусмотрен переход  стенок 120мм и 55мм. При этом соотношение сопрягаемых стенок составляет 2.18, то есть по этому критерию отливка является технологичной.

В отливке присутствуют прямые углы, которые являются концентраторами  напряжений и местами наиболее вероятного образования горячих и холодных трещин. Поэтому для этого были предусмотрены радиусы округления.

Отливка «Стакан» имеет резко выступающую часть, но она компенсируется стержневыми знаками, что делает ее компактной. По этому критерию отливка также является технологичной.

Следовательно,  по рассмотренным  критериям отливка является технологичной.

 

1.3 Выбор технологического  процесса изготовления отливки

 

Для изготовления отливки  «Стакан» при годовом выпуске 265 штук и массе  235 кг выбираем единичный  тип производства. Отливка «Стакан» относится к средним  по массе  отливкам, поэтому ее целесообразно изготавливать в песчано-глинистых литейных формах, уплотненных встряхиванием  с подпрессовкой.

Данная отливка будет изготавливаться в разовой форме, которая будет состоять из двух полуформ: верхней и нижней, где будет образовываться полость, ограниченная стенками полуформ и стержнями.

Схема технологического процесса изготовления отливки представлена на    рис. 1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 - Схема технологического процесса изготовления

                       отливки «Стакан»

 

 

1.4 Выбор положения  отливки в форме и поверхности  разъема модели и формы

 

При выборе размещения отливки  в форме будут учитываться  следующие критерии:

1. удобство простановки стержней и обеспечение их устойчивости;
2. предпочтение необходимо отдавать расположению отливки в одной полу форме. Это обеспечит отсутствие дефектов типа перекосов и смещения по линии разъема  модели, а также упроститься конструкция модельных плит и модели;
3. желательно обеспечить нижний подвод металла в форму, что обеспечит спокойное заполнение полости формы металлом, исключающие разрушение струей металла отдельных частей формы или стержней.

Для получения отливки  «зубчатое колесо» в соответствии с требуемым качеством возможно несколько вариантов положения отливки в форме и плоскости разъема. Отливку можно расположить в форме в нескольких положениях:

1. В двух полуформах, разделив отливку на две части горизонтально (рис. 1.2)

 

 

Рисунок 1.2 - Положение № 1 отливки в форме

 

Преимущества:

1. Обеспечивает способность изготовление формы по модели, не имеющей отъемных частей;
2. Обеспечивает минимальную высоту формы;
3. Поверхность линии разъема модели и формы плоские;
4. Обеспечивает возможность установки стержней в нижнюю полуформу.

Недостатки:

1.1 Возможны дефекты типа перекоса и смещений по линии разъема модели.

 

2. В одной верхней полуформе (рис. 1.2)

 

 

Рисунок 1.3 – Положение № 2 отливки в форме

 

Преимущества:

2.1 Нет  дефектов типа перекоса и смещений по линии разъема модели;

Недостатки:

1. Изготовление  формы по моделям, имеющим отъемным частей;
2. Выбор положения не обеспечивает минимальную высоту формы;
3. Выбор положения не обеспечивает возможность установки стержней в нижнюю полуформу;
4. Выбор положения не обеспечивает извлечению модели без отъемных частей

 

1.  В одной нижней полуформе (рис. 1.3)

 

Рисунок 1.4 – Положение № 3 отливки в форме

 

Преимущества:

3.1 Нет  дефектов типа перекоса и смещений по линии разъема модели;

Недостатки;

3.1 Изготовление  формы по моделям, имеющим отъемным частей;

2. Выбор положения не обеспечивает минимальную высоту формы;

3.3 Выбор положения  не обеспечивает извлечению модели  без отъемных частей

Проанализировав все  возможные варианты размещения отливки  в форме, выбираем вариант №1 - в двух полуформах, разделив отливку на две части горизонтально.

 

 

1.5 Определение  допусков  размеров и припусков на механическую  обработку

 

Припуски на механическую обработку назначаются по ГОСТ 26645-85 [3]. Класс размерной точности определяется в зависимости от вида технологического процесса литья, типа сплава и наибольшего габаритного размера детали. Ряд припуска на механическую обработку определяется в зависимости от степени точности поверхности, отливки то есть от шероховатости поверхности. Допуски размеров отливки определяются в зависимости от номинального размера отливки и класса ее точности. Припуски на механическую обработку для обрабатываемых поверхностей рассчитаем на ЭВМ с помощью программы Foundry (Приложение А). Результаты сведем в таблицу 1.

 

Таблица 1. –Расчет размеров отливки

 

Размер детали, мм	Припуск на механическую обработку, мм	Допуск размеров отливки, мм	Размер отливки, мм
30	9,5	4,4	395±2,2
370	14,5	8,0	384±4,0
370	12,5	8,0	382±4,0
30	9,5	4,4	395±2,2
138	11,5	8,0	126±4,0
120	12,5	6,4	132±5,2
120	11,5	6,4	97±3,2
121	11,5	6,4	98±3,2
120	11,5	6,4	97±3,2