Курсовая работа: Проектирование литой заготовки (отливки)

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО УрГУПС)

Кафедра «Проектирование и эксплуатация автомобилей»

Расчетно-графическая работа

«Проектирование литой заготовки (отливки)»

По дисциплине «Технология конструкционных материалов»

Екатеринбург 2019

Содержание

Введение

1. Характеристика литья в песчано-глинистые формы

2. Характеристика материала отливки и технические требования

3. Расчет отливки

3.1 Исходные данные

3.2 Выбор положения отливки в форме с указанием плоскости разъема модели и формы

3.3 Определение класса размерной точности отливки и класса размерной точности

3.4 Определение технологических напусков

3.5 Определение размеров стержней, их контуров и знаковых частей

3.6 Расчет модели

3.7 Подбор опок

4. Графическая часть

4.1 Чертеж детали

4.2 Чертеж отливки, выполненный на чертеже детали

4.3 Чертеж стержня

4.4 Чертеж модели

4.5 Чертеж вертикального разреза формы в сборе

Список источников

Введение

Литейное производство -- отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных деталей и заготовок путём заливки расплавленного металла в форму, полость которой имеет конфигурацию требуемой детали.

В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка -- готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали. В машинах и промышленном оборудовании от 50%-ти до 95%-ти всех деталей изготовляют способом литья в землю.

Для изготовления отливок в разовых песчаных формах необходима специальная литейная оснастка, от конструкции и качества которой в значительной мере зависит качество и трудоемкость производства литья.

Литейная оснастка по своей роли в процессе изготовления отливок подразделяется на формообразующую (основную) и универсальную (вспомогательную).

Формообразующая оснастка представляет собой модельный комплект, в который входят: модели, стержневые ящики, элементы литниковой системы, модельные плиты, шаблоны для изготовления форм и стержней.

Модель - приспособление для получения внутренних рабочих поверхностей в литейной песчаной форме, которые после заполнения расплавом образуют отливку.

1. Характеристика литья в песчано-глинистые формы

Литье - метод изготовления фасонных заготовок деталей путем заливки расплавленного материала в приготовленную литейную форму, полость которой имеет требуемую конфигурацию.

После затвердевания и охлаждения материала в форме получают заготовку детали, называемую отливкой.

В качестве литейных материалов применяются металлы и их сплавы, а также пластмассы.

В литейном производстве лидером является литье в песчано-глинистые формы, поскольку это простой, дешевый промышленный способ получения заготовок, позволяющий получать отливки, как простой, так и очень сложной геометрической формы. Технология получения отливок складывается из следующих основных операций:

- изготовление литейной формы;

- расплавление литейного материала и заливка его в рабочую полость литейной формы;

- кристаллизация литейного материала в литейной форме и охлаждение отливки;

- выбивка отливки из формы. Поскольку песчаная форма является разовой формой, то она разрушается;

- обрубка прибыли и литниковой системы и при необходимости очистка поверхности отливки.

Далее полученную заготовку подвергают термической обработке, и как правило, направляют на механическую обработку для снятия припуска и получения точных размеров и необходимой шероховатости поверхности.

Материалы, используемые для производства отливок должны иметь хорошие литейные свойства: обладать жидкотекучестью, небольшой литейной усадкой, низкой склонностью к образованию трещин и поглощению газов, невысокой температурой плавления.

Наибольшее распространение среди литейных сплавов получили серые и ковкие чугуны, низкоуглеродистые и легированные стали, силумины, некоторые бронзы и латуни.

Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заполнении которой расплавом обеспечивает получение отливки заданных размеров и конфигурации.

Рассмотрим литье в песчаные формы. Песчаные формы являются разовыми, так как при извлечении из них отливок они разрушаются.

Песчаные формы изготавливают из формовочных песчано-глинистых смесей. Огнеупорной составляющей формовочных смесей является кварцевый (SiO2) или циркониевый (ZrOSiO2) песок. Связующим компонентом смеси (до 16%) является каолиновая или бентонитовая глина, которая придает смеси необходимую прочность и пластичность.

Процесс изготовления литейных форм из формовочных смесей называется формовкой. Формовка бывает ручной и машинной. Ручная формовка используется в основном в единичном производстве при изготовлении штучных и крупных отливок и дает высокую шероховатость поверхностей отливки. Машинная формовка применяется для производства мелких отливок в массовом и крупносерийном производстве и позволяет получить отливки с меньшей шероховатостью ее поверхностей. Для отливок полученных методом литья в песчано-глинистые формы существует зависимость между уровнем шероховатости и размерной точностью: чем меньше шероховатость, тем выше точность размера.

Рабочую полость литейной формы получают при её формовке с помощью модельного комплекта. В комплект входят модели отливки и модели элементов литниковой системы, модельная плита, стержневые ящики и шаблоны.

Модель предназначена для образования отпечатка в литейной форме, соответствующего наружной конфигурации и размерам отливки. Модели изготавливают из древесины, алюминиевых сплавов и пластмасс.

В зависимости от сложности конфигурации отливки модели могут быть цельными и разъемными. Неразъемные модели (для простых отливок) можно заформовать и целиком извлечь из формы не нарушив отпечаток. Разъемные модели (для сложных отливок) имеют разъем по плоскости разъема формы.

Размеры модели делают больше, чем соответствующие размеры отливки на величину линейной усадки сплава.

Отверстия и другие внутренние полости в отливках выполняют с помощью стержней, которые помещают в рабочую полость литейной формы перед заливкой металла (рис. 2). Для крепления стержней в форме, на моделях и стержнях предусматривают специальные выступы - стержневые знаки.

Стержни изготавливают из стержневых смесей на песчаной основе - песчано-глинистые, песчано-смоляные, песчано-жидкостекольные стержневые смеси. К ним предъявляют более жесткие требования по огнеупорности, твердости, газопроницаемости по сравнению с формовочными смесями.

Стержни изготавливают в разъемных, неразъемных-вытряхных стержневых ящиках, материалом для которых служит древесина, алюминиевые сплавы или пластмассы.

Литниковая система представляет собой систему каналов и элементов литейной формы, обеспечивающих подвод расплавленного металла в полость формы, ее заполнение, а также питание отливки при затвердевании.

В литниковую систему входят литниковая чаша, стояк, шлакоуловитель и питатели. К литниковой системе относят также выпоры и прибыли. Расположение элементов литниковой системы относительно отливки показано на рис. 3. Все эти элементы хорошо видны на реальной отливке (рис.4).

Стояк - канал круглого сечения, по которому металл из литниковой чаши попадает в шлакоуловитель.

Шлакоуловитель - горизонтальный канал, который служит для задержания попавших в металл шлака и формовочной смеси. Располагается в верхней полуформе.

Питатели примыкают к нижней части шлакоуловителя и предназначаются для подвода металла непосредственно в полость формы. Их располагают в нижней полуформе на расстоянии от стояка и концов шлакоуловителя, так как иначе в них и в полость формы может попасть шлак.

Выпор представляет собой круглый вертикальный канал, предназначенный для вывода газов и всплывающих шлаков из полости формы; он же сигнализирует о ходе заливки появлением избытка металла. Он располагается над самым высоким местом полости формы на стороне, противоположной месту подвода в нее металла. Выпоры применяются при литье чугунных деталей.

У наиболее массивных частей отливки из стали предусматривают прибыли. литье песчаный глинистых стержень

Прибыль - заполняемая металлом полость формы, предназначенная для питания массивных частей отливки в процессе ее затвердевания.

Размеры прибылей и их расположение выбирают так, чтобы металл в них застывал в последний момент. Благодаря этому усадочная раковина образуется в прибыли, а не в отливке. Прибыли чаще всего применяют при стальном литье.

Для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной полуформы, а также при транспортировке последней и её заливке жидким металлом используют опоки. Опоки представляют собой жесткие металлические рамы различной конфигурации и размеров согласно ГОСТ 2133-75.

2. Характеристика материала отливки и технические требования

Чугун СЧ30 ГОСТ 1412-85

Чугун серый.

Применение: для изготовления отливок.

Таблица 1. Химический состав в % материала

Таблица 2. Литейно-технологические свойства материала.

Таблица 3. Механические свойства при Т=20oС материала.

Таблица 4. Физические свойства материала.

3. Расчет отливки

3.1 Исходные данные

Таблица 5. Исходные данные

3.2 Выбор положения отливки в форме с указанием плоскости разъема модели и формы

Рис. 1. Разъем отливки

3.3 Определение класса размерной точности отливки и класса размерной точности

Точность отливок зависит от технологического процесса изготовления, начиная от изготовления форм и стержней и заканчивая выбивкой отливок, финишными операциями.

Расчет отливки включает назначение допусков размеров, припусков на обработку резанием и технологических напусков (формовочных уклонов, галтелей, непродаваемых отверстий и пополнений, упрощающих конфигурацию отливки) (ГОСТ Р 53464-2009).

Для отливок предусмотрены 22 класса размерной точности по ГОСТ Р 53464-2009 - с 1-го по 16-й, включая классы 3т, 5т, 7т, 9т, 11т, 13т. Более высокому числовому значению класса размерной точности соответствуют большие допуски на размеры отливки, а значит, точность отливки становится меньше. Точность размеров отливки зависит от её габаритных размеров и сложности конфигурации, способа литья, типа производства (единичное, серийное, массовое), а также химического состава литейного сплава.

Чем сложнее форма отливки и больше ее габаритные размеры, тем выше погрешность при изготовлении литейной формы и модельной оснастки и, как следствие, тем ниже точность её размеров.

Исходя из того, что у нас ручная формовка по деревянной модели, с наибольшим габаритным размером до 630 мм и материалом отливки из серого чугуна - класс размерной точности отливки 12, номер ряда припусков 4.

Таблица 6. Припуска на мехобработку обрабатываемых поверхностей