Задание на курсовой проект

Содержание  проекта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

    В производстве РЭС для снижения металлоемкости и трудоемкости изготовление некоторых деталей производят из литых заготовок - отливок. К числу таких деталей относят корпуса сборочных единиц приемников, передатчиков; деталей антенных устройств, волноводных линий; радиаторы охлаждения; детали механизмов различных систем; постоянные магниты.

    Основными операциями технологических процессов  получения отливок являются: плавка металла, заливка расплава в форму, удаления отливки из формы после ее затвердевания, отрезка литников, термообработка.

    В зависимости от применения технологического оборудования и конструкции литейных форм различают следующие виды литейных процессов: литье под давлением, литье в металлические формы, литье в оболочковые формы, литье в песчаные формы. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства, требованиями к геометрической точности, экономической целесообразности.

    Типовым технологическим оборудованием  являются плавильные печи, машины для  литья под давлением, машины центробежного  литья, формовочные машины, сушильные агрегаты, металлорежущие станки для отрезки литников.

    Технологической оснасткой являются пресс-формы, литейные формы, модели, металлические литейные формы-кокили и т.п.

    В зависимости от назначения детали и  ее конструкции для получения  отливок применяют: стали и сплавы на основе алюминия, меди, титана, магния. Технико-экономическая эффективность процессов литья обоснована возможностью изготовления заготовок для деталей сложной формы, с достаточной точностью размеров при рациональном использовании сплава. 
 
 
 
 
 
 
 

1. Анализ  литой детали.

     Конструируя литую деталь, необходимо учитывать  литейные свойства заливаемого сплава: жидкотекучесть, кристаллизацию и усадку.

     Жидкотекучесть – это способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки. Сплавы, затвердевающие при постоянной температуре (эвтектические сплавы), обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, образующие твердые растворы и затвердевающие в интервале температур. Чем больше жидкотекучесть, тем тоньше может быть получаемая стенка. В то же время жидкотекучестъ зависит от условий теплоотдачи в форме.

     Кристаллизация  сплава происходит в направлении, перпендикулярном поверхности теплоотдачи. Скорость кристаллизации меняется от максимальной у поверхности до минимальной в центре стенки отливки. Одновременно происходит рост кристаллов-зерен. Для создания равномерной и мелкозернистой структуры желательно уменьшать толщину стенок.

     Усадка  - свойства металлов и сплавов уменьшаться в объеме при охлаждении. Относительная линейная усадка К_л определяется из соотношения 

      ,       (5.1) 

     где - размер формы, - размер отливки при комнатной температуре.

     Линейная  усадка для углеродистых сталей составляет 2 - 2,4 %, для алюминиевых сплавов 0,9 - 1,5 %, для медных – 1,4 – 2,3 %. Линейная усадка вызывает образование трещин и коробление вследствие торможения усадки в отдельных местах отливок. Объемная усадка (К_об = 3 К_л) приводит к образованию усадочной пористости в утолщенных местах отливки.

     Перечисленные свойства сплавов определяют конструктивные особенности деталей, полученных литьем: равностенность, радиусы закруглений, плавные переходы, уклоны, отверстия и армирование.

     Равностенность. Для обеспечения равномерности усадки и отсутствия усадочных раковин толщина стенок отливки на всем протяжении должна быть одинаковой. Для сохранения необходимой прочности детали отливка усиливается ребрами жесткости (рис.5.1). Толщина ребер жесткости t_p составляет: для внешних ребер t_p = (0,8 - 0,9) t, для внутренних t_p = (0,6 - 0,7)t , где t - средняя толщина стенки отливки. Толщина стенок отливок зависит от методов литья и литьевых сплавов.

     Радиусы закруглений. Радиусы закруглений предотвращают появление трещин в местах сопряжения стенок вследствие неравномерности кристаллизации. Острые кромки допускаются только на плоскости разъема литейных форм. Радиусы закруглений определяются выражением

      ,          (5.2)

     где t₁, t₂ - толщины стенок; k - коэффициент, зависящий от метода литья.

     При литье по выплавляемым моделям и  при литье под давлением рекомендуется величина R = 0,8 - 1,0 мм. Радиусы закруглений R на внешних кромках обычно уменьшаются в два раза по сравнению c R внутренних кромок.

     Переходы  от толстых сечений к тонким должны быть плавными. Рекомендуемый размер перехода определяется из соотношения (где t₁ и t₂ - размер толстого и тонкого сечения).

     Уклоны  и конусность. На необрабатываемых поверхностях, расположенных перпендикулярно плоскости разъема, необходимо предусмотреть уклоны и конусность. В случае недопустимости по конструктивным соображениям конусность должна входить в припуск и удаляться при механической обработке. Конусность на внешних и внутренних поверхностях при литье по выплавляемым моделям и под давлением 1,5 - 3^о.

     Отверстия. Рекомендуется изготовлять отверстия сразу при литье, так как при последующем сверлении в утолщениях отливок вскрываются усадочные или газовые раковины. При необходимости получения отверстий с чистой поверхностью и точными размерами оставляют припуск на механическую обработку. Не рекомендуется делать очень глубокие отверстия, для которых l > 3d (l, d – глубина и диаметр отверстия). Минимальные значения отверстий, получаемых литьем под давлением из алюминиевых и магниевых сплавов - 1,5 мм, из латуни - 3 мм.

     Армирование используют в том случае, когда металл детали не полностью отвечает требованиям, например по прочности или антифрикционным свойствам, оно значительно расширяет область применения литых деталей в устройствах РЭС. Метод армирования отливок широко применяется при литье под давлением. В зависимости от назначения можно рассматривать три направления армирования: армирование для создания равностенности; армирование, заменяющее сборку; армирование для создания качественно новых изделий. На рис. 5.2 приведены примеры армирования отливок.

2. Обоснование способа формовки

      Формовка  – это процесс изготовления разовых  литейных форм. Это трудоемкий и ответственный этап всего технологического цикла изготовления отливок, который в значительной мере определяет их качество. Процесс формовки заключается в следующем:

• уплотнение смеси, позволяющий получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность в сочетании с податливостью, газопроницаемостью и другими свойствами;
• устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из полости формы образующихся при заливке газов;
• извлечение модели из формы;
• отделку и сборку формы, включая установку стержней.

      В зависимости от размеров, массы и толщины стенки отливки, а также марки литейного сплава его заливают в сырые, сухие и химические твердеющие формы. Литейные формы изготавливают вручную, на формовочных машинах, полуавтоматических и автоматических линиях.

      Так как данная отливка имеет вес менее 500 кг, то отливку будем заливать по-сырому. Заливка по-сырому является более технологичной, так как отпадает необходимость в сушке форм, что значительно ускоряет технологический процесс.

      В условиях серийного производства можно  использовать как ручную, так как и машинную формовку. Для изготовления данной отливки применим машинную формовку. Машинная формовка позволяет механизировать две основные операции формовки (уплотнение смеси, удаление модели из формы) и некоторые вспомогательные (устройство литниковых каналов, поворот опок и т.д.). При механизации процесса формовки улучшается качество уплотнения, возрастает точность размеров отливки, резко повышается производительность труда, облегчается труд рабочего и улучшается санитарно-гигиенические условия в цех, уменьшатся брак.

      В качестве формовочной машины применим машину импульсного типа. В такой  машине уплотнение смеси происходит за счет удара воздушной (газовой) волны. Сжатый воздух под давлением (6¸10)*10⁶ Па с большой скоростью поступает в полость формы. Под действием удара воздушной волны формовочная смесь уплотняется в течение 0.02-0.05 с. Оставшейся воздух удаляется через венты. Верхние слои формовочной смеси уплотняют подпрессовкой.

      При использовании обычных песчано-глинистых  смесей поверхностная твердость формы достигает 89-94 единиц. Максимальное уплотнение смеси соответствует разъему полуформы. Улучшение технологических параметров литейной формы повышает геометрическую точность отливок, снижает брак, улучшает санитарно-гигиенические условия труда за счет полного устранения вибрации и шума.

3. Обоснование положения детали в форме при заливке

      Основной  задачей при выборе положения  отливки во время заливки, заключается в получении наиболее ответственных ее поверхностей без литейных дефектов. При выборе положения отливки в форме руководствуемся следующими рекомендациями:

• учитываем принцип затвердевания отливки: отливку располагаем массивными частями вверх, и устанавливаем над ними прибыли;
• основные обрабатываемые поверхности и наиболее ответственные части отливки располагаем вертикально;
• данное положение обеспечивает надежное удержание стержней в форме во время заливки, имеется возможность проверки толщины стенок отливки при сборке формы;
• тонкие стенки расположены снизу и вертикально по заливке, что благоприятно при заливке стали, путь металла к тонким частям самый короткий.

4. Обоснование выбора поверхности  разъема формы  и модели

      Поверхность соприкосновения верхней и нижней полуформ называется поверхностью разъема  формы. Она необходима для извлечения модели из уплотненной формовочной смеси и установки стержней в форму. Поверхность разъема может быть плоской и фасонной.

      Выбор разъема формы определяет конструкцию  и разъемы модели, необходимость применения стержней, величину формовочных уклонов, размер опок и т.д. При неправильном выборе поверхности разъема возможно искажение конфигурации отливки, неоправданное усложнение формовки, сборки.

      Выбранная поверхность разъема формы удовлетворяет  следующим требованиям:

• поверхность разъема формы и модели плоская, что наиболее рационально с точки зрения изготовления модельного комплекта;
• стержень располагается в нижней полуформе, при этом отпадает необходимость в подвешивании стержня в верхней полуформе, облегчается контроль за их установкой в форму, уменьшается возможность повреждения околознаковых частей;
• уменьшаются затраты на обрубку и зачистку отливки;
• позволяет сократить расход формовочной смеси из-за уменьшения высоты формы, так как данная поверхность разъема обеспечивает малую высоту формы;
• модель отливки не имеет отъемных частей.

5. Обоснование величины усадки и  припусков на механическую обработку, уклонов, галтелей

     Усадкой называется свойство металлов и сплавов  уменьшать свой объем при затвердевании  и охлаждении. Вследствие этого модель должна быть несколько больших размеров, чем будущая отливка. Уменьшение линейных размеров отливки в условиях определенного производства называют литейной усадкой. Ее величина для каждой конкретной отливки зависит от марки сплава, от ее конфигурации и устройства формы.

     Для средних отливок из углеродистой стали (сталь 35Л) литейная усадка равна 1.6% [4, с.40, табл.5.1].

     Припуски  на механическую обработку даются на всех обрабатываемых поверхностях отливки. Величина припуска зависит от положения  поверхности при отливке, способа  формовки и чистоты обработки поверхности, а также от величины отливки и самой обрабатываемой поверхности.