Производство заготовок. Литье. Серия учебных пособий. Книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок)

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 РЧ

Б Ст2 ГОСТ 380 - 94		АКИ ТМБ 01

Содержание

Введение			3
			5
1Конструирование отливки			6
1.1		Выбор способа литья	6
1.2		Выбор оборудования	6
2	Исходные данные по детали		6
3	Расчетные данные по отливке		7
3.1. Разрабатываемые элементы литейной формы			8
3.2		Расчет исполнительных размеров отливки	10
4	Расчет коэффициента использования металла		12
4.1		Коэффициент использования металла	13
Чертеж отливки			15
Список использованных источников			16

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ	Лист.
	3
Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Введение

Методы формоизменения при производстве деталей машин подразделены

на четыре вида:

-литейное производство;

-обработка давлением;

-сварка;

-обработка резанием.

Особенности технологических методов влияют на конструкцию кинематические и прочностные данные отдельных механизмов. Вариантность технологического процесса определяется многими факторами (назначением детали, размерами, массой, количеством деталей, материалом и их строением).

Литейное производство—отрасль машиностроения, изготовляющая заготовки или детали (отливки) и это технологический процесс изготовления фасонных деталей или заготовок заливкой расплавленного металла заданного химического состава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. При охлаждении после затвердевания залитый металл сохраняет конфигурацию полости формы. Отливки могут быть деталями или заготовками, которые в дальнейшем подвергаются обработке.

Литейное производство позволяет получать разнообразные по конфигурации и свойствам фасонные отливки из чугуна, стали и из сплавов цветных металлов. Высокие механические и эксплуатационные свойства отливок обуславливают их широкое применение в различных отраслях промышленности. Литьем изготовляют отливки как простой так и сложной формы, которые нельзя получить другими технологическими методами. Например, корпусные детали приборов и машин чаще всего изготовляют литьем. Важной задачей литейного производства является получение отливок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали, что существенно сокращает обработку резанием.

Изготовление заготовок начинают с разработки литейной технологии, решив вопрос о возможности выполнении заказа, с учетом таких характеристик как масса, габаритные размеры и серийность отливки, а также - материал литой заготовки и возможность обеспечения требуемой точности от назначения литой детали.

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ	Лист.
	5
Изм. Лист № докум. Подп. Дата

1 Конструирование отливки

В соответствии с заданным чертежом детали и годовой программой рассчитать и сконструировать отливку, получаемую методом литья в

разовую песчано-глинистую форму.

1.1Выбор способа литья

В соответствии с ГОСТ 26645 – 85 /1/ класс точности отливки для принятого варианта литья 7 - 12.

Сучетом примечания к таблице Б.5 (см. выше приложение Б) принимаем 9-

йкласс (в условиях мелкосерийного производства, литье в песчаные формы,

отверждаемые вне контакта с оснасткой); Согласно таблице Б.7 допуск на 105 равен 2,4, а по чертежу 0,87.

Таким образом, можно оставить поверхности 105 и прилегающий к ней торец без дополнительной механической обработки.

Степень коробления отливки по таблице Б.9 определяем из соотношения наименьшего и наибольшего габаритных размеров: 80 : 180 = 0,44; по таблице Б.9 степень коробления составляет 1 - 7; принимаем степень 3 (простая отливка из черных сплавов, не подвергаемая термообработке).

Ряд припуска по таблице Б.5 может быть – 1 - 3 или 2 - 4.

С учетом примечания к таблице Б.5 (отливка простая) и типа производства принимаем – 3-й ряд.

1.2Выбор оборудования

Плавка металла – в индукционной печи, т.к. плавка в таких печах обеспечивает получение чистого, без примесей сплава. Изготовление в разовых песчано-глинистых формах позволяет получать относительно точные отливки без сдвига в плоскости разъема, с малыми припусками и без необходимости изготовления сложной оснастки.

2 Исходные данные по детали

Наименование детали и ее материал: Деталь – фланец; материал детали – Б Ст 2 пс ( по ГОСТ 380 – 94) состав: 0,09 – 0,15 % C , 0,25–0,5 % Mn, Si

≤0,15 %, P ≈0,07 % , S ≈0,06 %.

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ	Лист
	6
Изм. Лист № докум. Подп. Дата

3 Расчетные данные по отливке

Проектирование отливки проведем по формам 1, 2 и 3, приведенных в соответствующих таблицах.

Таблица 1 - Сопоставления основных показателей вариантов

Параметры			Источник	I вариант		II вариант
Годовая программа			/ 1 /	400		40000
выпуска
1. Тип производства			Табл. 2	Мелкосерийное		Крупносерийное
2. Способ литья;			Табл. 1, 3,	В	песчаные	В	оболочковые
обоснование его			5	формы,		формы; возможность
				машинная		получения			отливки
				формовка		без		обработки
						поверхности 105 и
						прилегающего			к ней
3. Особенности			По	В	сухие	торца
						В	сухие	песчаные
изготовления			чертежу	песчаные формы		формы
стержней			детали
4. Перечень			Чертеж	15×12 4 отв.		15×12		4	отв.
неотливаемых				подторцовки,		подторцовки,
		×	детали	R15 – 4 шт.		R15 – 4 шт.
отверстий (D l)
5. Анализ
минимальной
толщины стенки				(105– 85) / 2 =
–	по	чертежу				(105 – 85) / 2 = 10
детали			Табл. 6	10
–	допускаемая для
способа				5 мм
производства						5 мм
отливок

–необходимость

ввода утолщений

Табл.9,10

нет

нет

6.Общий класс

точности отливки

Табл. 6

9

6

7.Степень

коробления			3	3
8.	Общий	ряд
припусков на		меха-	3
ническую обработку				2
			ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ		Лист
Изм. Лист	№ докум.	Подп.			7
			Дата

3.1 Разрабатываемые элементы литейной формы (ЭЛФ)

С учетом распределения толщины стенок отливки определяем положение заготовки в форме в момент её заливки – фланцем ( 180) вверх (эскиз формы в сборе). Разъем формы – по внешнему торцу фланца.

Внутренняя полость отливки формируется подсушенным песчаным стержнем.

Внижней части формы размещается полости, формирующие весь наружный контур, а также знак под стержень, формирующий внутреннюю полость.

Вверхней части формы размещается второй знак стержня. Для серого чугуна назначение прибыли необязательно.

Питатель подводится к наружной поверхности 180. После остывания отливки он обламывается; остаток после облома составляет 1,5 мм.

В соответствии с требованиями точности и шероховатости, приведенном на чертеже готовой детали, а также с учетом возможностей выбранного способа отливки определяем поверхности, на которые должен быть назначен припуск.

Припуск назначается:

а) На внутреннюю полость 60, 80 и торец размером, ограничивающий её глубину;

б) на внешний торец фланца (размер высоты 80).

На наружную поверхность 105, прилегающий к ней торец 180/105 назначается припуск на обработку.

Припуск на фрезеровки R15, определяющие толщину 12, специально не предусматриваем, этот припуск формируется разностью толщины фланца 15 и размера 12.

Четыре отверстия 15 не отливаются.

Вкачестве исходной базы для последующей механической обработки принимаем поверхность 105 и прилегающий к ней торец 105/180.

Всвязи с этим пересчитываем номинальные размеры 70 и 20, приводя их

кисходной базе. Соответственно вводим размеры:

70 – 15 = 55 и 65 – 20 = 45.

Расчет формовочных уклонов будем определить для двух поверхностей:

105 (Н = 65) и 180 (H = 15).

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ	Лист
	8
Изм. Лист № докум. Подп. Дата

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ	Лист
	9
Изм. Лист № докум. Подп. Дата

3.2 Расчет исполнительных размеров отливки

Исполнительные размеры отливки проведем по формам, приведенным в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 - Расчет формовочных уклонов

Номинальный размер отливки	Тип уклона по рисунку Б.2	Высота осно вной формооб разующей пове рхности H, мм	Номер справочной таблицы	Исходная величина уклона по таблице	Поправочный коэффициент на съём полуформы с модели	Принятая величина уклона
105	a	65	4	0,8	1,5	1,2
180	b	15	4	0,5	1,5	0,75

Ниже показаны основания (особенности) заполнения отдельных граф таблицы 3

В графе 2 для размеров 60, 80, а также размеров 65 и 105 повышаем класс точности на один с учетом выполнения этих размеров в одной части формы или одним стержнем.

Вместе с тем для размеров 60 и 80 (возможен вариант снижения класса точности на один, так как способ изготовления стержней не соответствует общему классу точности изготовления отливки). Для размера 55, формируемого тремя частями формы (2 полуформы, в которых размещены знаки стержней, и опора самого стержня), и толщины фланца 15 класс точности снижаем на единицу.

Основной припуск рассчитываем согласно пункту 11 приложения Б.1. Для этой цели:

—в графе 5 ступени устанавливаются сопоставлением точности размеров отливок для рассматриваемого размера (графа 3) и квалитета точности исполнения этого размера в готовой детали;

—в графе 6 записываем для всех поверхностей, расположенных при заливке снизу или сбоку, ряд припуска, установленный в п. 1 подраздела 5; для

поверхности, являющейся верхней при заливке (внешний торец фланца 180/80) ряд припуска увеличиваем на один;

в графе 7 устанавливаем величины основного припуска согласно расчётному ряду припуска (графа 6) по таблице Б.10,

при этом величина припуска зависит от расчётного допуска на размер отливки (графа 4) и ступени точности (графа 5). Для ступени точности 1 (графа 5) принимаем меньшие значения припусков, а для ступени точности 2 – большие значения припусков.

ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ	Лист
	10
Изм. Лист № докум. Подп. Дата

Дата .Подп .докум № Лист .Изм

ПЗ 04 .05 51 .1201 ОГУ ГОУ ИПК

Таблица 3 - Расчетные параметры отливки

Номинальн	таблицепоточностиКласс	Увели-		Принят		таблицепоточностиСтупень 12	изготовлениядопускПринятый отливкиразмера	5графыучётомс припускаРяд задиреприположенияи	сторонунаприпускОсновной	плоскостисмещения разъёма	коробления	дополнительный	сторонуна бщийо	Расчётная			Исполнит
										Предель		Припуск
ый размер		чение		ый						ное.				формула			ельный
детали		или		класс						отклоне				номинального			размер с
		умень		точнос						ние				размера отливки			учётом
		шение		ти для													располож
		класса		размера													ения поля
		точно		отливки													допуска
		сти
1		2		3		4	5	6	7	8	9	10	11	12			13
				Пункт					Таблица						Пункт
Источник		10		10		11							11		12		13
		приложение Б					7	7	10	7	8	12		приложение Б
60	9	–1		9Т		2	1,6	3	3,2	0,6	—	0,2	-3,4				53,2	±	0,8
80	9	–1		9Т		2	1,8	3	3,6	0,6	—	0,2	-3,8				72,4	±	0,9
105	9													80–2 3,8=72,4
		–1		9Т		1	2,0	3	2,8	—	—	—	2,8	105+2			110,6		±	1
Припуск на															2,8=110,6
торец														Не обрабатывается
180 в
размер
	9	–1		9Т		1	1,8	3	2,8	—	—	—	-2,8	65–2,8=62,2			62,2 ± 0,9
65
	9
15		+1		10		1	1,8	4	3,4	—	—	—	3,4	15+3,4+2,8=21,2			21,2 ± 0,9
	9
55		+1		10		1	2,4	3	3,2	—	—	—	-3,2	55–3,2–2,8=49			49 ± 1,2

11	Лист

Дополнительный припуск назначается в зависимости от большей величины смещения от номинального положения элементов отливки по плоскости разъёма (согласно таблице Б.7) или предельного отклонения коробления (согласно таблице Б.8).

В нашем случае все наружные поверхности формируются в одной части формы, и поэтому для них величина смещения равна нулю.

Для отверстия 60 и 80, стержни которых формируются в двух полуформах, эта погрешность имеет место. Отклонения коробления для принятой нами степени коробления (3) по таблице Б.8 равны нулю (графа 9 формы 2).

Величину дополнительного припуска (графа 10) определяем по таблице Б.12. Общий припуск на сторону согласно пункту 11 приложения Б равен сумме основного (графа 7) и дополнительного (графа 10) припусков. Результаты сложения вносим в графу 11:

Номинальные размеры отливки рассчитываем в соответствии с пунктом 12 приложения Б с учетом номинальных размеров детали. Для исходного базового торца рассчитываем только величину припуска.

Поля допуска для поверхностей, подвергаемых механической обработке согласно пункта 13 приложения Б, назначаются симметричными. Соответственно заполняем графу 13 формы 2, сохранив номинальный размер и разделив при этом величину принятого допуска (графа 4) пополам.

4 Расчет коэффициента использования металла (КИМ)

Определение массы детали Массу детали определим исходя из ее объема и плотности,

предварительно разбив деталь на элементарные фигуры (кольца)

m	д	= ρ V	д	= ρ(V +V	2	+V )	,	Vкольца =	π	(D2 −d 2 )Н
				1		3			4

где ρ −плотность материала поковки, кг/м3 для стали она равна 7850; Vд – объем детали,м3;

V1 – объем фигуры, соответствующей ободу шестерни, м3;

V2 – объем кольца между ободом и ступицей, м3;

V3 – объем фигуры соответствующей ступице шестерни, м3.

D, d – наружный и внутренний диаметр кольца, м;

Н – высота кольца, м.

	(Расчет условный)	Лист
		12
	ИПК ГОУ ОГУ 1201. 51 05. 04 ПЗ
	Изм. Лист № докум. Подп. Дата