Пример разработки технологии изготовления литой заготовки

Деталь – крышка корпуса (рис.1.12) , материал – сталь; производство – мелкосерийное; условия работы – умеренные давление и температура.

Рисунок 1.12 – Крышка корпуса

1Выбор марки материала.

Предварительно анализируются условия работы детали. Так как они не тяжелые, то выбирают марку стали 40Л-111. Эта марка обеспечивает высокие механические свойства с хорошими литейными свойствами.

2 Оценка технологичности конструкции детали.

Заданная деталь имеет небольшие размеры и сравнительно простую конструкцию. Это позволяет выполнить ее цельнолитой. Однако обращает на себя внимание сопряжение фланца, имеющего сравнительно толстые стенки - 60 мм, и цилиндра со стенками толщиной 25 мм. Такая разница в толщине нежелательна.

Очевидно, сопряжение необходимо конструктивно изменить. Одним из вариантов изменения может быть изготовление данной детали сварно-литой. При этом деталь расчленяется на две самостоятельные детали. Одна из них, фланец, должна изготавливаться путем литья, другая, цилиндр, может быть выполнена путем литья или подбора заготовки из трубы. Обе детали соединяются сваркой (рис. 1.13) .

Рисунок 1.13 – Соединение деталей сваркой

Окончательную оценку может дать только технико-экономический анализ.

Рассмотрим процесс выполнения данной детали цельнолитой.

Внешнее очертание детали сравнительно простое и не требует изменений. Замкнутые внутренние полости отсутствуют. Имеющиеся полости выполняют с помощью стержней. Имеются достаточные выходы для знаковых частей, и стержень надежно фиксируется в форме. Отверстий нет.

Деталь имеет стенки неравномерной толщины. Минимальная толщина - 25 мм. Эта толщина вполне обеспечивает благополучное заполнение формы жидким металлом. Необходимо учесть, что в отливке толщина этой стенки будет большей на величину припуска на механообработку. Максимальная толщина стенки (фланца) - 60 мм. В отливке толщина будет больше за счет припуска под механическую обработку.

В детали есть сопряжение трех стенок (рис. 1.14) . Сопряжение после изменения принимает вид, указанный на рис. 1.15 .

Рисунок 1.14 – Сопряжение трех стенок

Рисунок 1.15 – Сопряжение после внесенного изменения

Скопления металла - в месте сопряжения стенок. Питание этого места в процессе затвердевания должно быть обеспечено за счет правильного положения отливки в форме и за счет прибылей.

На рис. 1.16 показаны возможные положения отливки в форме. Наиболее рациональным будет положение 2. В этом случае цилиндр, стенки которого тонкие по сравнению с другими частями отливки, будет расположен вертикально. Это обеспечит получение тонких стенок цилиндра, так как массивные вышележащие стенки будут питать их жидким металлом в процессе затвердевания. На фланце, затвердевающем в последнюю очередь, можно установить прибыли. Таким образом, данный вариант обеспечивает принцип направленного затвердевания.

Недостатком рассмотренного варианта являются сравнительно большая высота формы, трудоемкость изготовления, а также недостаточная надежность.

С точки зрения удобства формовки и сборки формы предпочтительнее положение 1. Форма изготавливается на двух опоках, что позволяет применить машинную формовку. Стержень легко устанавливается, и имеется возможность его крепления. Недостатком является сложность обеспечения направленного затвердевания. При расположении отливки по варианту положения 2 целесообразно иметь два разъема: один - по плоскости фланца, другой - по плоскости торца цилиндра. При этом вся отливка будет в одной опоке, что устранит возможность перекоса формы. Наличие двух разъемов дает возможность подвести металл в нижнюю часть формы. Поэтому плоскость разъема будет заполняться плавно. Чтобы обеспечить направленное затвердевание, можно подвести металл и в верхнюю часть отливки.

Мелкосерийное производство и выбранное положение отливки в форме определяют необходимость применения ручной формовки.

1 2 3

Рисунок 1.16 – Возможные положения отливок в форме

Определение исходных данных для модельно-литейных указаний и чертежа отливки

Для определения размеров отливки, модели, стержня и стержневого ящика необходимо выбрать припуски на механическую обработку, допускаемые отклонения на размеры отливки, припуски на усадку и допускаемые отклонения на размеры модели и стержневого ящика.

Припуски на механообработку выбраны по ГОСТ 266645-85. Наибольший габаритный размер детали - 600 мм.

Средние значения линейной усадки металла -2% (табл. 1.6).

Таблица 1.6 – Среднее значение линейной усадки для различных литейных сплавов

Сплав	Литье	Линейная усадка, %
Серый чугун	Мелкое	0,8-1,2
	Среднее	0,6-1,0
	Крупное	0,4-0,8
Углеродистая и низколегированная сталь	Мелкое	0,8-2,2
	Среднее	1,6-2,0
	Крупное	1,4-1,8
Медный (цифры в скобках – для оловянистых бронз, без скобок – для безоловянистых бронз и латуней)	Мелкое	1,0-1,2 (1,6-2,0)
	Среднее	0,9-1,1 (1,5-1,9)
	Крупное	0,8-1,0 (1,4-1,8)
Алюминиевый и магниевый	Мелкое	1,0-1,5
	Среднее	0,8-1,4
	Крупное	1,8-1,3

Допуски на свободные размеры модели выбраны из табл. 1.7.

Таблица 1.7 – Предельные отклонения на размеры деревянных моделей

Интервалы номинальных размеров	Класс точности
	1	2	3
	Предельные отклонения
До 50	0,1	0,3	0,7
50-120	0,1	0,5	1,0
120-260	0,3	0,6	1,2
260-500	0,4	0,7	1,4
500-800	0,4	0,9	1,7
800-1250	0,5	1,0	2,0
1250-2000	0,6	1,2	2,4
2000-3150	0,7	1,4	2,8
3150-5000	0,8	1,6	3,2
5000-6300		1,8	3,6
6300-10000			4,0

Определяющее количество стержней, стержневых знаков и их конфигурации

Имеющиеся внутренние полости отливки могут быть выполнены при помощи стержня. Однако изготавливать его пришлось бы из двух половин. Считается целесообразным делать стержень составным из двух стержней.

Формовочные уклоны на отливке и модели

Формовочные уклоны на моделях выполняются согласно ГОСТ 3212-80. Для размеров они составят:

для размера модели 77,6 мм, уклон 0^о43^/ , этот уклон дается сверх припуска на механообработку в сторону увеличения размера отливки;

для размера модели 246,0 мм, уклон 0^о22^/ , этот уклон дается сверх припуска на механообработку в сторону увеличения размера отливки.

Уклон на цилиндрической части выполняется путем плавного перехода от конструктивного уклона, полученного путем реконструкции сопряжения стенок к толщине стенки торца цилиндра. При этом толщина стенки несколько увеличится. Указанные выше уклоны сохранят свое значение и на отливке.

Определение радиусов закруглений

1 Наружное закругление у стенки цилиндра определено и равно:

r₁=10 мм.

2 Сопряжение у фланца.

Толщины сопрягаемых стенок: a=60 мм,b=60 мм. При этом

.

По нормальному ряду радиусов r₂=16 мм.

3 Закругление в месте сопряжения поверхностей внутренней полости

По нормальному ряду радиусов r₃=16 мм.

4 Закругление в месте сопряжения поверхностей внутренней полости

По нормальному ряду радиусов мм.

Радиусы ,,ибудут иметь свое значение на отливке и на модели.

На основании расчетов данных, выбранных по ГОСТам, выполняют размеченный чертеж с модельно-литейными указаниями. На рис. 1.17 приведен чертеж крышки корпуса с нанесенными на нем модельно-литейными указаниями.

Рисунок 1.17 - Чертеж крышки корпуса с нанесенными на нем модельно-литейными указаниями

На основании размеченного чертежа составляют эскиз отливки

(рис. 1.18) .

Рис. 1.18 – Эскиз отливки

Выбор конструкции модели

Выбранное положение отливки в форме позволяет сделать модель с одним отъемным знаком (верхним). Целесообразно и нижний знак сделать отъемным. Это даст возможность иметь дополнительный разъем формы, что позволит подвести металл снизу, обеспечив плавное заполнение формы металлом. Эскиз ее устройства показан на рис. 1.19.

Рисунок 1.19 – Эскиз устройства формы

Разработка конструкции стержневых ящиков

Конструкция стержневых ящиков должна быть удобна для набивки стержней и удаления их без усилий. Для мелкосерийного производства стержневые ящики изготавливают разъемными и из дерева.

Расчет элементов литниковой системы и прибылей

Для расчета литниковой системы необходимо определить вес жидкого металла, заливаемого в форму.

Объем полости формы определяется по размеру модели и стержней. Для упрощения расчета принимаем, что полость формы состоит из двух пустотелых цилиндров.

Выбор размеров опок, составление эскиза формы

Для изготовления формы целесообразно выбрать опоки прямоугольного сечения.

Рекомендуемые расстояния между моделями и элементами формы выбирают из табл. 1.8 .

Таблица 1.8 - Рекомендуемые расстояния между моделями и элементами формы

Масса отливки, кг	От верха модели до верха опоки h1	От низа модели до низа опоки h2	От модели до стенок опоки a	От кромки стояка до стенки опоки с	Между кромками моделей d	От кромки шлакоуловителя до кромки модели b
До5	40	40	30	30	30	30
5-10	50	50	40	40	40	30
10-25	60	60	40	50	50	30
25-50	70	70	50	50	60	40
50-100	90	90	50	60	70	50
100-250	100	100	60	70	100	60
250-500	120	120	70	80	-	70
500-1000	150	150	90	90	-	120
1000-2000	200	200	100	100	-	150
2000-3000	250	250	125	125	-	200
3000-4000	275	275	150	150	-	225
4000-5000	300	300	175	175	-	250
5000-10000	350	350	200	200	-	250