Разработка технологического процесса изготовления отливки «Стакан»

 

Пользуясь ГОСТ 26645-85, выбираем значения допуска для литых поверхностей и  результаты сводим в таблицу 1.

Таблица 1. – Значения допусков для литых поверхностей

 

Размер детали, мм	Допуск размеров отливки, мм	Размер отливки, мм
625	9,0	625±4,5
765	10,0	765±5,0
540	9,0	540±4,5
300	8,0	300±4,0
550	9,0	500±4,5
75	5,6	75±2,8
165	7,0	165±3,5
150	6,4	150±3,2
55	5,0	55±2,5
420	9,0	420±4,5
60	5,0	60±2,5
280	8,0	280±4,0
120	6,4	120±3,2
220	7,0	220±3,5
20	3,6	20±1,8
450	9,0	450±4,5
410	9,0	410±4,5
500	9,0	500±4,5
50	5,0	50±2,5

 

 

1.6 Определение черновой  массы отливки

 

Черновая масса отливки  включает массу детали, массу припусков  на механическую обработку, массу непроливных элементов и массу дополнительных элементов:

 

,

 

где - черновая масса отливки, кг;

- масса детали, =235кг;

- суммарная масса припусков на механическую обработку, кг;

- суммарная масса непроливных  элементов, кг;

- суммарная масса дополнительных  элементов, кг.

 

Определим массу припусков  на механическую обработку

 

где - объем припусков на механическую обработку, м³;

- плотность стали,  =7800 кг/м³ [4].

 

М₁=0,54∙0,285∙0,0095∙7800=11.7 кг;

М₂=0,54∙0,55∙,0095∙7800=21,8 кг;

М₃= (0,25²-0,12²)∙0,0145∙7800=3,9 кг;

М₄= (0,25²-0,121²)∙0,0125∙7800=3,9 кг;

М₅= (0,25²-0,12²)∙0,0115∙7800=3,1 кг;

М₆= (0,25²-0,12²)∙0,009∙7800=3,1 кг;

М₇= (0,12²-0,097²)∙0,1345∙7800=3,9 кг;

М₈= (0,121²-0,098²)∙0,0675∙7800=2,3 кг;

М₉= (0,12²-0,097²)∙0,1455=4,7 кг;

ΣМ_п.м.о.= 58 кг.

 

Определим массу непроливных элементов

 

 

где V_н.э. – объем непроливных элементов, м³;

 

V₁=2∙ ∙0,06²∙0,015∙7800=0,7 кг;

V₂=2∙ ∙0,032²∙0,045∙7800=0,5 кг;

V₃=4∙ ∙0,06²∙0,005∙7800=0,5 кг;

V₄=4∙ ∙0,03²∙0,025∙7800=0,5 кг;

V₅=2∙ ∙0,09²∙0,005∙7800=0,5 кг;

V₆=2∙ ∙0,085²∙0,03∙7800=2,6 кг;

V₇=10∙ ∙0,035²∙0,03∙7800=2,3 кг;

М_н.э.= 8 кг.

М_о=235+58+8=301 кг.

 

1.7 Проектирование стержней

 

К расчету стержней относится  расчет стержневых знаков и габаритов стержней. Последние рассчитываются с учетом изменения размеров отливки, вызванного появлением припусков на механическую обработку. Расчет стержневых знаков сводится к определению длины l знака, зазора между знаками формы и стержня (S₁ и S₃) и формовочного уклона α (рис. 1.).

Стержневой знак –  омываемая металлом часть стержня, предназначенная для установки  последнего. Для его определения  необходимо знать длину и диаметр (ширину) стержня [3].

Формовочные уклоны и  зазоры между формой и знаковой частью стержня предусматриваются технологами для облегчения извлечения стержней из ящиков или моделей из полуформ и не нарушить поверхность стержня и формы. Формовочные уклоны на рабочих поверхностях делают в том случае, если в отливке не предусмотрены конструктивные уклоны. Предельные отклонения размеров знаков и формовочных уклонов должны соответствовать требованиям ГОСТ 11961-87.

В отливке «Стакан» используют шесть стержней с горизонтальными  знаками.

 

Стержень №1 (рис.1.5)

 

 

 

Рисунок 1.5 – Эскиз  стержня №1

 

В зависимости от величины =248мм, длины =395мм и горизонтального положения стержня в форме определяем длину стержневого знака = 85мм. В зависимости от высоты знака, длины стержня и класса точности модельного комплекта (IIІ) определяем значение зазора между опорами S₁=1,6мм, S₃=1,5∙S₁=2,4мм.

Стержень №2 (рис.1.6)

 

 

 

Рисунок 1.6 – Эскиз  стержня №2

 

В зависимости от величины =120мм, длины =120мм и горизонтального положения стержня в форме определяем длину стержневого знака = 50мм.  В зависимости от высоты знака (h) и расположения в форме выбираем формовочный уклон стержневого знака α=7°00^/ . В зависимости от высоты знака, длины стержня и класса точности модельного комплекта (IIІ) определяем значение зазора между опорами S₁=1,2мм, S₃=1,5∙S₁=1,8мм.

Стержень №3 (рис.1.7)

 

Рисунок 1.7 – Эскиз  стержня №3

В зависимости от величины =340мм, длины =260мм и горизонтального положения стержня в форме определяем длину стержневого знака = 85мм.  В зависимости от высоты знака (h) и расположения в форме выбираем формовочный уклон стержневого знака α=6°00^/ . В зависимости от высоты знака, длины стержня и класса точности модельного комплекта (IIІ) определяем значение зазора между опорами S₁=1,6мм, S₃=1,5∙S₁=2,4мм.

 

Стержень №4 (рис.1.8)

 

Рисунок 1.8 – Эскиз  стержня №4

 

В зависимости от величины =120мм, длины =120мм и горизонтального положения стержня в форме определяем длину стержневого знака = 50мм.  В зависимости от высоты знака (h) и расположения в форме выбираем формовочный уклон стержневого знака α=7°00^/ . В зависимости от высоты знака, длины стержня и класса точности модельного комплекта (IIІ) определяем значение зазора между опорами S₁=1,2мм, S₃=1,5∙S₁=1,8мм.

 

Стержень №5 (рис.1.9)

 

 

 

Рисунок 1.9 – Эскиз  стержня №5

 

В зависимости от величины =200мм, длины =70мм и горизонтального положения стержня в форме определяем длину стержневого знака = 30мм.  В зависимости от высоты знака (h) и расположения в форме выбираем формовочный уклон стержневого знака α=7°00^/ . В зависимости от высоты знака, длины стержня и класса точности модельного комплекта (IIІ) определяем значение зазора между опорами S₁=1,1мм, S₃=1,5∙S₁=1,65мм.

 

1.8 Расчет прибылей

 

Для компенсации объемной усадки в жидком состоянии и частично при затвердевании, на отливках предусматривают специальные технологические приливы, прибыли, питающие выпора или питающие бобышки.

Прибыль – элемент  литниковой системы для питания  отливки жидким металлом в период затвердевания и усадки.

Прибыль должна удовлетворять следующим требованиям:

1. затвердевать позже отливки;
2. в течение всего периода затвердевания отливки, прибыль должна иметь необходимый для питания избыток жидкого металла;

При расположении прибылей на отливке руководствуются следующими правилами:

• прибыль необходимо ставить на каждой массивной части отливки (термическом узле), соединенной с другими массивными частями, более тонкими и быстрее затвердевающими частями;
• прибыль необходимо устанавливать на обрабатываемые части, так как это уменьшает объем механической обработки;
• форма прибыли должна быть с минимальной поверхностью охлаждения;
• расход металла на прибыль должен быть минимальным, но достаточным для эффективного питания отливки расплавом.

Расчеты прибылей отливки  «Стакан» произведены на ЭВМ с помощью программы Foundry, результаты представлены в приложении Б. Эскиз прибылей приведен на рис.1.10.

Рисунок 1.10 – Эскиз прибыли

 

1.9 Расчет выпоров

 

Выпор – вертикальный канал, расположенный  на самой верхней части полости  формы или соединенный с ней боковым каналом (отводный выпор), служащий для вывода газов из  формы, а также для наблюдения за ходом заливки формы.

Выпора устанавливают  на самых высоких частях или в  верхних местах отливки, имеющих замкнутый объем, из которого затруднен отвод воздуха и газов. При определении мест установки выпоров избегают установки их на массивных частях отливки в связи с тем, что это приводит к образованию усадочных раковин под выпором.

Конструкция выпора должна предусматривать  извлечение его модели через верх полуформы и удалении от отливки ударом. Для этого необходимо, чтобы сторона сечения выпора в основании не превышала 0,75 толщины стенки отливки, на которой он установлен. Сечение выпора чаще всего принимают в виде круга, иногда используют выпора вытянутой формы и другие.

При проектировании технологического процесса изготовления отливки «Стакан» предусматривается установка двух выпоров.

Расчет выпоров начинается с определения суммарной площади  сечения всех выпоров, установленных  на отливке [3].

 

где Σf_в –суммарное сечение выпоров, м²;

V_о – объем полости формы, м³;

τ  - оптимальная продолжительность  заливки формы расплавом, τ=24 с;

υ – критическая скорость истечения воздуха через выпор, υ=1,0 м/с;

Объем отливки определяется по массе жидкого металла, заливаемого в форму и его плотности

,

где  М_ж – масса жидкого металла, М_ж=475 кг;

ρ_ж – плотность жидкого металла, ρ_ж= 7600 кг/м³ [4].

 м³;

 м²

Определим сечение отдельного выпора

,

где - сечение выпора, м²;

- количество выпоров,  =2шт.

 м²

Сечением выпоров выберем  окружность. Тогда диаметр каждого  выпора составит:

где – диаметр выпора, мм;

м.

Принимаем диаметр одного выпора 58 мм. Эскиз выпора приведен на рис.1.11

Рисунок 1.11 – Эскиз  выпора

 

1.10 Расчет литниковой  системы

 

Основным назначением  литниковой системы является обеспечение плавного, безударного подвода металла в полость литейной формы и предотвращение попадания шлака и других инородных частиц в форму и отливку.

Для отливки «Стакан» подвод металла в полость формы  будет осуществляться двумя питателями.

Для данной отливки литниковая система будет расширяющаяся.

Рисунок 1.12 – Сечение  стояка

 

Рисунок 1.13 – Сечение  литникового хода

 

 

Рисунок 1.14 – Сечение  питателя

Расчет оптимальной  продолжительности заливки формы  металлом, линейных размеров и массы литниковой системы рассчитан на ЭВМ в программе Foundry и представлен в приложении В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВЫБОР И РАСЧЕТ  РАЗМЕРОВ ОПОК

Опоки - это жесткие  рамки, предназначенные для изготовления в них из формовочной смеси  литейных форм и предохранения форм от разрушения при транспортировке и заливки металлом.

Размеры опок определяются рекомендуемыми толщинами слоев  формовочной смеси на различных  участках формы (от верха модели до верха опоки, от низа модели до низа опоки, от модели до стенки опоки, между моделью и шлакоуловителем).