Проектирование технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме

    Сибирский государственный университет путей сообщения 

    Кафедра «Технология транспортного машиностроения и              эксплуатация машин» 
 
 

                              Проектирование технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме. 

                      Расчетно-графическая работа

                        по дисциплине «Технология конструкционных материалов» 
 

Пояснительная записка 

ТКМ МС-111.00.00.09.00 ПЗ 
 
 
 
 

Проверил:                                                     

Доцент. К.А. Медведев

  __________

    (подпись)

  _____________

(дата проверки) 
 

                   Разработал:

   Студент гр. MC-111 Докшин О.П.

                                                          _________

                                                         (подпись)

                                               ______________

                                (дата сдачи на проверку) 
 
 

Краткая рецензия: 
 

 

 
 

___________________________

   (запись о допуске к защите) 

________________________________                                                                          _____________________

  (оценка по результатам защиты)                                                                                 (подпись преподавателя)

    

2010 г 

Содержание

Введение 

1. Технические требования к детали и ее чертежу 
2. Разработка чертежа отливки, назначение припусков на механическую

обработку 

3. Разработка чертежа модели и стержня 
4. Проектирование литниковой системы 
5. Разработка разовой песчаной формы 
6. Выбор состава формовочной и стержневой смеси  

7. Расчет режимов изготовления отливки 

Список литературы  

 
 
 

 

             Введение 

  Литьё в песчаные формы наиболее распространенный способ изготовление отливок. Этим способом изготовляют более 75% всего объёма выпуска литых деталей по массе.

  Отливками  называют  заготовки  или  детали,  получаемые  заливкой расплавленного металла в литейную форму.

  Литые детали широко применяются в машиностроении. Так, их доля в общей массе электровозов составляет 25-30%, тракторов-58%, станков-80%. Литьём можно получать детали из чёрных и цветных сплавов любой сложности массой от нескольких граммов до 300т, длинной от нескольких миллиметров до 30м.

  В машиностроении широкое распространение получили следующие способы производства отливок: литьё в песчаные формы; литьё в постоянные металлические формы (кокили); литьё по выплавляемым моделям; литьё под давлением; центробежное литьё.

  При выборе литья необходимо учитывать технологичность конструкции, технико-экономические показатели производства и необходимые эксплуатационные качества литых деталей.

  Технологическая конструкция литой детали не должна вызывать затруднения при изготовлении литейной формы, модели, при выбивке, очистке и механической обработке отливок. При конструировании литых деталей необходимо учитывать возможности технологических процессов литья и механической обработки по обеспечению качества готового изделия с точки зрения точности размеров и отсутствия литейных дефектов.

  Схема технологического процесса изготовления отливок литьём в песчаные формы показана на рисунке 1.

 
 
 
 
 
 
 
 

 

             Изготовление модельного                                    Приготовление формовочной

                           комплекта                                                       и стрежневой смеси

 

                 Изготовление полуформ, стержней  и сборка формы 

               

                      Заливка формы                                                         Плавка металла

                и охлаждение отливки

            Выбивка формы и стержней 

          из отливки,  обрубка и очистка                                         Контроль отливки

                                литья 

Рисунок 1 - Схема технологического процесса изготовления отливки

в песчаной форме. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                           1.Технические требования к детали и ее чертежу 

  Чертёж детали должен обеспечивать читаемость, давать представление о детали, её форме и габаритах. На чертеже должны быть указаны все необходимые размеры и шероховатости.

  Деталь должна соответствовать размерам, в заданном квалитете, и требованиям чертежа. Должны отсутствовать дефекты. Марка литейного сплава - серый чугун СЧ-15; тип производства - индивидуальный; метод формовки - ручной в парных опоках.

  При выборе литья необходимо учитывать технологичность конструкции, технико-экономические показатели производства и необходимые эксплуатационные качества литых деталей.

  Технологическая конструкция литой детали не должна вызывать затруднения при изготовлении литейной формы, модели, при выбивке, очистке и механической обработке отливок.

      Режимы термообработки: в моём случае без термообработки. 

      Материал сплава: Серый чугун марки СЧ - 20. 

                                                  Химический состав:

• Углерод, содержание которого составляет около 3,3-3,5%
• Кремний - 1,4-2,4%
• Марганец - 0,7-1,0%
• Сера - до 0,15 %
• Фосфор - до 0,2%

Механические свойства:

• Предел кратковременной прочности δ = 200Мпа
• Твёрдость СЧ-15 р=7,2 г/см³
• Удельная теплоёмкость (при 100°С) С=480Дж(Кг*град)
• Коэффициент температурного расширения (при 100°С) а=9.5*10^-6(I/град)
• Модуль упругости первого рода (при Т=20°С) Е=10⁵МПа
• Коэффициент теплопроводности λ=54Вт(м*град)

 
 

      2. Разработка чертежа отливки, назначение припусков на механическую обработку 

  Отливка - изделие, полученное литьем. Назначение отливки - отливка общего назначения.

  Величину припуска на обработку назначают дифференцированно на каждую обрабатываемую поверхность детали в зависимости от параметров точности отливки, ее номинального и габаритных размеров, положения при заливке, способа литья, вида сплава и уровня точности механической обработки.

  Параметры точности отливки включают класс точности размера, степень точности поверхности, степень коробления и смещения элементов отливки и ряд припуска поверхности отливки:

  Уклоны выражают в градусах или миллиметрах, их величина зависит от высоты вертикальной поверхности от плоскости разъема: 0°30'

  Усадка заливаемого сплава свободная 0,9 %.

  

  

  Класс размерной точности и степень точности поверхностей отливок, изготовляемых литьем в песчаные формы, принимаю 10 (из 11т-14) и 15 (из 15-20), т.к. наибольший габаритный размер отливки 710 мм (630-1600 мм) и тип сплава - чугун.

  Степень коробления элементов отливки 5 (из 3-6), т.к. отношение наименьшего размера отливки к наибольшему (толщина или высота к длине элемента отливки): 210/710=0,2 (до 0,200) и отливка нетермообрабатываемая.

  Ряд припуска на обработку 5 (из 6 - 9) выбран по степени точности поверхности.

  Допуск размеров отливки, изменяемых и неизменяемых обработкой 6,4 мм, т.к. интервал номинальных размеров 630 - 1000 мм при данном классе размерной точности.

  Допуск формы и расположения элементов отливки 1,2 мм, т.к. для участка 710 мм при заданной степени коробления отливки.

  Допуск неровностей поверхностей отливок 0,4 мм при полученной степени точности поверхности.

  Минимальный литейный припуск на обработку поверхности отливки назначаю 2,0 мм (при полученном припуске) для устранения неровностей и дефектов литой поверхности и уменьшения шероховатости поверхности при отсутствии обеспечения точности размеров.

  Уклоны выражают в градусах или миллиметрах, их величина зависит от высоты вертикальной поверхности от плоскости разъема: 0°30'

  Усадка заливаемого сплава свободная 0,8 %

  Припуск на механическую обработку 5,0мм - это величина слоя металла, подлежащая снятию механической обработкой для обеспечения точности размеров, волнистости, формы расположения и шероховатости поверхности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    3.Разработка чертежа модели и стержня 

  Стержень изготавливают из стержневой смеси. Стержни удаляют из отливки после выбивки ее из формы. 

  На стержне различают рабочую часть, образующую поверхность отливки, и части, которые служат для крепления его в форме - знаки.

  Конфигурация и размеры стержней устанавливаются в соответствии с контурами внутренних полостей деталей с учетом усадки и припусков на механическую обработку.

  Размеры знаков для горизонтального стержня выбраны 60 мм при длине 200мм и диаметре 700мм.

  Расчёт размеров модели с учётом усадки заливаемого сплава:

  L₁=215.68мм; D₁=262.88 мм; L₂=176.68 мм; D₂=662.24 мм.