Методичка литье

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Уральский государственный технический университет – УПИ

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методические указания к выполнению курсовой работы по разделу «Литейное производство» для студентов всех форм

обучения машиностроительных специальностей

2-е издание

Екатеринбург 2007

УДК

Составители В.И. Черменский, М.Д. Харчук, Р.А. Сидоренко Научный редактор доц., канд.техн.наук В.Н. Гулин Электронная версия В.А. Воробьев

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТЕРИАЛОВ:

Методические указания к выполнению курсовой работы по разделу «Литейное производство» / В.И. Черменский, М.Д. Харчук, Р.А. Сидоренко. Екатеринбург:

УГТУ, 2007. – 32 с.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения, изучающих курс «Технология конструкционных материалов» и выполняющих курсовую работу по разработке технологии изготовления отливок в разовых песчано-глинистых формах. Описаны методика проектирования техпроцесса, порядок выполнения работы, правила графического изображения элементов литейных форм и отливок, методика расчета литниковых систем. Приложение содержит необходимый справочный материал.

Библиогр.: 11 назв. Прил. 1.

Подготовлено кафедрой «Электронное машиностроение».

© Уральский государственный Технический университет УПИ, 2007

2

ОГЛАВЛЕНИЕ
1.	ТЕМА КУРСОВОЙ РАБОТЫ……………	…………………	4
2.	ЦЕЛЬ РАБОТЫ………………………………………………		4

3.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО МЕТОДИКЕ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

	ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ ………............			4
4.	ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ………………		……..		7
	4.1. Последовательность действия студента при
	выполнении работы……………………………………………				7
	4.2 Оценка технологичности детали, выбор способа
	формовки и формовочных смесей…………	…………………			7
	4.3 Назначение припусков на механическую обработку……….			8
	4.3.1. Общие положения … ……………………………………			..	8
	4.3.2. Последовательность назначения припусков……………				8
	4.3.3 Выбор класса точности отливки и ряда припусков…….				9
	4.3.4. Определение допусков на размеры отливок……………				9
	4.3.5. Назначение припусков……………………………………				9
	4.3.6. Оформление назначенных припусков в курсовой работе.				10
	4.4. Выполнение чертежа элементов литейной формы и
	отливки…………………………………………………………				10
	4.5. Оформление пояснительной записки……………………......		17
	СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………			…	18
	ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………				19

3

1. ТЕМА КУРОВОЙ РАБОТЫ

Одной из важнейших заготовительных баз машиностроения является литейное производство, на долю которого приходится около половины выпуска всех заготовок для изготовления деталей машин. Инженеру-механику важно знать не только общие принципы производства литых заголовок (отливок), но и особенности разработки их технологии. Большинство отливок получают литьем в разовые песчаные формы, изготавливаемые из формовочной смеси, в состав которой входят кварцевый песок, огнеупорная глина, вода и специальные добавки. Из чугуна делают более 75%, а из стали около 15% отливок. Темой настоящей курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления чугунной или стальной отливки литьем в разовые песчаные формы.

Работа выполняется в соответствии с рабочим планом машиностроительных специальностей после прослушивания лекций по разделу «Литейное производство» в базовом курсе «Технология конструкционных материалов». Работа состоит из графической части – 1- го листа формата А2 или А3 с чертежом элементов литейной формы и отливки и пояснительной заливки объемом до 15 листов формата А4.

По чертежу детали, приведенному в приложении, разрабатывается чертеж литейной песчано-глинистой формы для производства отливки. Отливка будет являться заготовкой для производства данной детали обработанной резанием.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью курсовой работы является:

∙Ознакомить студентов с методикой и основными приемами разработки практической технологии литья, расширив и углубив тем самым материал лекционной части курса по литейному производству;

∙Приобщить к работе с технической литературой и государственными стандартами;

∙Дать навыки проведения инженерных расчетов, оформления конструкторской и технологической документации в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТД.

3.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО МЕТОДИКЕ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Основой для разработки технологического процесса изготовления отливки является чертеж детали. Выбор наилучшего варианта изготовления отливок производится путем анализа технологичности конструкции детали с точки зрения процессов литья, основными среди которых являются формовка и усадка. Понятие технологичности применяется для обозначения степени соответствия изделия требованию наиболее экономичной

4

технологии его изготовления. Технолог-литейщик на основе анализа технологичности детали уясняет следующий круг вопросов:

1.Сложность конфигурации детали, которую подразделяют на пять групп

[1].К первой группе сложности относятся отливки простой конфигурации, изготовляемые преимущественно без стержней: крышки, валки, кольца и т.д. Отливки второй группы имеют вид простейших геометрических фигур с небольшими выступами и углублениями, их отдельные части выполняются стержнями; типовые представители этой группы отливок: фигурные крышки, рычаги, стаканы, опоры, маховики и др. К третьей группе сложности относятся отливки, имеющие открытую коробчатую, сферическую, полусферическую, цилиндрическую и другие формы: зубчатые колеса без литых зубьев, корпуса и крышки редукторов и т.п. Отливки четвертой группы сложности имеют криволинейные и прямолинейные наружные поверхности с примыкающими к ним конструктивными элементами сложной конфигурации. Внутренние полсти этих отливок имеют значительное количество выступов и углублений. К пятой группе сложности относятся отливки особо сложной конфигурации наружных и внутренних поверхностей: станины станков, корпуса насосов, крыльчатки, фасонные цилиндры и др.

2.Характер внешнего очертания и конструкция литой детали должны быть по возможности простыми, чтобы модель и форму для нее можно было изготовить с одним плоским разъемом; модель или части модели должны при формовке легко извлекаться из формы. Для проверки этого требования используется метод теневого рельефа: если на деталь или ее части (приливы, бобышки и т.п.) направить пучок параллельных лучей, перпендикулярных предполагаемой плоскости разъема, то отсутствие на чертеже теневых мест означает выполнение этого требования.

3.Характер внутренних полостей и отверстий в отливке Рекомендуется по возможности выполнять их без применения стержней

за счет выступающих частей формы – « болванов»; в случае применения стержней конфигурация внутренних полостей должна быть наиболее простой; при наличии замкнутых полостей в отливке необходимо предусмотреть технологические отверстия для выхода знаковых частей стержня; отверстия в отливках, особенно с малым диаметром и большой глубиной, значительно осложняют технологический процесс, и они могут не выполняться, например, в стальной отливке, если их диаметры не превышают при массовом производстве 20, серийном 30 и единичном 50 мм.

4.Толщина стенок отливки Толщина стенок назначается наименьшей, но обеспечивающей

необходимую прочность детали, и в то же время достаточной для заполнения формы жидким металлом. Стенки отливки должны быть по возможности одинаковой толщины.

5.Сопряжение стенок Чтобы исключить осыпание формовочной смеси в углах модели при ее

извлечении из формы, выполняют скругления при сопряжении стенок

5

отливки. При сопряжении стенок одинаковой толщины t во всех случаях, когда позволяет конструкции литой детали, целесообразно применять максимальные радиусы скруглений R= (3-5)t [2, c.394] Найденные из приведенных соотношений радиусы округляют до ближайших стандартных

размеров R=1,2,3,5,8,10,15,25,30,40 мм.

Стенки с разницей сечений рекомендуется соединить клиновидными переходными участками длиной 1>=5 (T-t), где T и t – толщины сопрягаемых стенок в мм.

6. Места скопления метала У литых деталей в местах пересечений и сопряжений стенок,

расположения выступов, приливов и бобышек, а также при утолщении стенок вследствие назначения припусков на механическую обработку образуются так называемые скопления жидкого металла, или горячие (термические) узлы. Для устранения их вредного влияния на качество отливки при ее изготовлении применяют принцип направленного затвердения, располагая отливку в форме таким образом, чтобы затвердевание началось в тонких местах, постепенно распространялось на более толстые и заканчивалось в прибылях, устанавливаемых на самых массивных местах; в ряде случаев для обеспечения равномерного или направленного затвердевания применяют внутренние или внешние холодильники.

7. Положение отливки в форме Решение этого вопроса производится прежде всего с учетом требования

равномерного и направленного затвердения металла. Необходимо учитывать, что положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы. Всю отливку рекомендуется располагать в одной опоке (нижней) во избежание перекосов и других дефектов. Положение отливки в форме должно обеспечивать применение минимального количества стержней, хорошую вентиляцию полости формы и спокойное заполнение ее расплавом, исключающее разрушение струей металла участков формы и стержней. От положения в форме зависит качество поверхностей отливки: нижние и боковые получаются более чистыми, а верхние преимущественно поражаются газовыми раковинами, формовочными и шлаковыми включениями. Поэтому обрабатываемые поверхности ответственного назначения желательно располагать в нижних и боковых частях формы.

8. Плоскость разъема модели и формы Выбор разъема модели и формы зависит от размеров отливки, ее

конфигурации и характера производства; при этом необходимо обеспечить удобство изготовления и сборки формы. Количество разъемов формы должно быть минимальным, а поверхности разъемов - плоскими; не рекомендуется пересекать плоскостью разъема ответственные обрабатываемые или базовые поверхности литой детали.

По уяснению вопросов технологичности конструкции детали далее выбирают способ формовки – ручной или машинной. Это зависит главным

6

образом от характера производства: в единичном производстве применяется обычно ручная формовка, а в массовом – машинная. Следует иметь в виду, что ручная формовка, особенно в тяжелом машиностроении, в настоящее время оснащена большим количеством разнообразных механизмов для уплотнения формовочной смеси: пневматическими трамбовками, встряхивающими столами, пескометами и т.п. При извлечении моделей из форм также применяются различные подъемные устройства. Поэтому ручная формовка в чистом виде в единичном производстве почти не используется и при выборе следует иметь в виду степень этой механизации.

После выбора способа формовки определяют его разновидность, например, в опоках, безопочная, в почве, в кессоне, в стержнях и т.д. В рамках настоящей работы применяют, как правило, формовку и опоках. Затем выбирают составы формовочной и стержневой смесей для изготовления литейных форм и стержней. Этот выбор определяется материалом детали, ее массой и способом формовки. Форму делают из единой (одной) смеси или двух смесей: облицовочной и наполнительной. Облицовочной смесью обкладывают модель, а остальное пространство опоки заполняют дешевой наполнительной смесью. Стержневые смеси работают в более тяжелых условиях нежели формовочные и должны отвечать дополнительным требованиям по непригораемости к отливке, податливости, малой газотворной способности и легкости выбивки.

С учетом вида сплава, его массы, преобладающей толщины стенки отливки выбирают устройство литниковой системы и выпоров, составы формовочной и стержневых смесей.

Температуру заливки сплава, необходимость установки прибылей и их конфигурацию определяют по согласованию с руководителем работы.

Вместах, подлежащих механической обработке, назначают припуски на механическую обработку.

4.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Вкачестве задания на курсовую работу студентам выдается чертеж детали. Кроме того, они должны получить у руководителя работы или взять

вбиблиотеке настоящие методические материалы, чтобы руководствоваться ими при выполнении работы.

4.1. Последовательность действий студента при выполнении работы:

1. Внимательно изучить чертеж детали, установить группу ее сложности. Выявить все поверхности детали, подлежащие механической обработке.

2. Выбрать положение отливки в форме.

3. Назначить припуски на механическую обработку.

4. Определить размеры знаков стержней.

5. Рассчитать размеры литниковой системы.

6. Воспроизвести чертеж детали (формат А2 или А3).

7. Выполнить чертеж элементов литейной формы и отливки.

8. Составить пояснительную записку к курсовой работе.

7

4.2.Оценка технологичности детали, выбор способа формовки и формовочных смесей

Изучив чертеж детали, следует уяснить группу сложности данной детали, технологические достоинства и недостатки ее конструкции в соответствии с требованиями и рекомендациями, изложенными в разделе 3. По рекомендациям, приведенным в разделе 3, и после согласования с преподавателем назначается способ формовки и его конкретная разновидность. Для выбора составов формовочных смесей следует использовать приложение (табл. П.1, П.2). Можно обратиться к литературе, указанной в конце данных метод указаний для чугунного [3] и стального [4] литья.

4.3.Назначение припусков на механическую обработку – важная часть разработки литейной технологии. На этом этапе определяются размеры отливки, в соответствии с которыми изготавливают модельный комплект.

Умение определить припуски важно не только при выполнении курсовой работы, но и в профессиональной деятельности инженера-механика, особенно при приеме отливок на механическую обработку. Припуски ниже нормативных могут привести к тому, что в результате механической обработки отливки можно не получить требуемых чертежом размеров и шероховатости поверхности детали. Припуски выше нормативных приводят, помимо перерасхода металла, к увеличению стоимости механической обработки.

4.3.1. Общие положения

Припуски на механическую обработку (в дальнейшем - припуски) назначают на поверхностях отливки, на которых такая обработка предусмотрена чертежом детали. Размеры для необрабатываемых поверхностей отливки должны находиться в пределах нормативного допуска.

Допуск - это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.

Припуск – слой отливки (любой заготовки вообще), предназначенный для удаления режущим инструментом.

При назначении припусков номинальным (указанным на чертеже) размером является расстояние между обработанной поверхностью и базой ее механической обработки. Под базовой понимают исходную поверхность отливки, определяющей положение детали при обработке. При обработке поверхностей вращения номинальным размером является их диаметр. У наклонных, конических и фасонных поверхностей, заданных координатами от одной базы, за номинальный размер при назначении допусков и припусков следует принимать наибольший из размеров.

8

4.3.2. Последовательность назначения припусков:

В соответствии со стандартом [6] для назначения припусков необходимо:

1.Выбрать класс точности размером конкретной оливки и ряд припусков, табл. П.3.

2.Определить допуски на размеры отливки, табл. П.4.

3.Назначить основной припуск в зависимости от квалитета точности механической обработки отливки, табл. П.5.

4.Предусмотреть дополнительный припуск в связи с возможным колебанием отливки и смещением ее размеров по плоскости разъема литейной формы.

Приведенная последовательность назначения припусков реализуется профессиональными технолагами-литейщиками. В рамках настоящей курсовой работы достаточно выполнить пункты 1.-4., т.е. назначить лишь основной припуск.

4.3.3.Выбор класса точности отливки и ряда припусков. Стандартом (6) предусмотрено 16 классов точности размеров отливок и 6

дополнительных (более точных) классов – 3 т, 5т, 7т, 9т, 11т и13т. выбор класса точности и ряда припусков производится по таблице П.3. Поскольку этот выбор является наиболее ответственным решением, от которого в первую очередь зависит величина припусков, и требует соответствующих навыков и знаний по литейному производству, студенту следует согласовать свое решение с руководителем курсовой работы и лишь после этого осуществлять пункты 2, 3.

4.3.4. Определение допусков на размеры отливок.

Допуски литейных размеров отливок определяются по таблице П.4. По сравнению со стандартом (6) в этой таблице исключены допуски для классов точности 1-5т, поскольку курсовая работа не предусматривает разработку технологии изготовления отливок литьем под давлением или по выплавляемым моделям, с помощью которых возможно обеспечение таких классов точности. Допуски размеров элементов отливки, образованные двумя полуформами и перпендикулярные к плоскости разъема, следует устанавливать соответствующему классу точности размеров отливки. Допуски размеров элементов, образованных одной частью формы или одним стержнем, устанавливают на 1-2 класса точнее.

Допуски размеров элементов, образованных тремя или более частями формы, несколькими стержнями, а также толщины стенок, ребер и фланцев устанавливают на 1-2 класса грубее.

Допуски размеров, указанные в таблице П.4., не учитывают смещение и коробление отливок. Учет этих факторов, предусмотренных стандартом [6], выходит за рамки настоящей курсовой работы.

9

4.3.5. Назначение припусков Основной припуск на механическую обработку (на сторону) в

зависимости от допусков размеров отливок следует назначить по табл. П.5 дифференцированно для каждого элемента отливки. В табл. П.5. для каждого интервала значений допусков размеров отливки предусмотрены два значения припуска. Меньшие значения припуска назначают при более грубых квалитетах точности обработки деталей, большие значения припусков назначают при более точных квалитетах согласно табл. П.6.

Значения припусков в табл. П.5 указаны для поверхностей отливок, находящихся при заливки снизу или сбоку. На верхние при заливке поверхности следует увеличить припуск до значения, соответствующего следующему ряду припусков согласно табл. П.5.

4.3.6. Оформление назначенных припусков в курсовой работе На чертеже детали назначенные припуски на всех поверхностях наносят

красным карандашом в соответствии с масштабом. Припуски, попавшие в разрезы, штрихуют тем же цветом сплошными линиями под углом 45 градусов.

В пояснительной записке следует привести эскиз контуров детали с указанием положения отливки в форме и обозначить поверхности, на которые назначены припуски. Все назначенные припуски свести в таблицу по следующей форме:

Поверхность	Выбранный класс точности	Допуск, мм	Припуск, мм
отливки	размеров и ряд припусков

4.4. Выполнение чертежа элементов литейной формы и отливки В соответствии с ГОСТ 3.1125-88 [5] чертежи элементов литейной формы

и отливки выполняются на эскизе или копии чертежа детали. Студенты, делая настоящую курсовую работу, выполняют простым карандашом копию полученного в качестве задания чертежа детали на листе ватмана формата А3 или А2, согласовав с преподавателем масштаб изображаемой детали. Расстояние между проекциями следует увеличить, чтобы поместить между ними изображения литниковой системы. Лист оформляется стандартной основной надписью («штампом»), в которую под названием детали записывается название «Элементы литейной формы и отливки». Далее приступают к вычерчиванию этих элементов, применяя цветные карандаши (красный и синий).

Решается вопрос о выборе положения отливки в форме и плоскости разъема модели и формы. Положение отливки в форме при заливке обозначают буквами В (верх) и Н (низ),которые проставляют у стрелок, показывающих направление разъема формы.

10