технология литейного производства

Рис. 219

Применительно к получению отливок в разовые ПГ-формы система Pro Cast позволяет прогнозировать образование усадочных дефектов.

Благодаря модулю Pro Sity рассчитываются области появления макро- и микропористости.

Модель расчета тесно связана с прогнозированием «горячего растрес- кивания», к которому пористость может привести к появлению деформаций и внутренних напряжений. Система находит и отмечает зоны наиболее вероят- ного появления таких дефектов (рис. 220).

Рис. 220.

361

При выполнении термических расчетов и анализа течения расплава сис- тема вычисляет изменения плотности отливки и при расчете усадки пользова- тель получает конечную геометрию отливки и данные по усадке (рис. 221).

Рис. 221.

Для реализации задач по разработке и созданию конструкции отливки, формы в сборе, расчету литниковой и питающей систем, формированию ТЗ на модельную и стержневую оснастку ЗАО «Литаформ» предлагает исполь- зовать специализированную САПР «Отливка».

Активный интерес к САПР «Отливка», определению эффективности ее применения для различных способов получения отливок настоятельно по- требовал от разработчиков расширения возможностей системы.

Разработана управляющая программа, позволяющая выбрать тот или иной способ получения отливок.

Для поддержки и осуществления логически правильной работы спроек- тированных частей САПР разработан монитор, осуществляющий прямые и обратные связи между всеми компонентами САПР (САПР чертежа отливки; САПР технологии литейной формы; САПР ТЗ на создание модельно- стержневой оснастки).

Создана система для проектирования литейной технологии изготовле- ния отливок из черных сплавов, полученных на АФЛ безопочной формовки.

Реализована система ведения проекта с возможностью хранения и вы- зова при необходимости всех расчетных и технологических параметров, от- носящихся к данному проекту.

Ниже приведена краткая характеристика программ, входящих в АРМ «Технолог-литейщик», САПР «Отливка».

1. Оценка технологичности. Позволяет проработать чертеж детали с це-

362

лью определения возможности изготовления отливки выбранным способом. В процессе диалога заполняется и накапливается необходимая технологиче- ская документация.

2.САПР «Чертеж отливки». Предоставляет возможность технологу в

диалоговом режиме в зависимости от конструктивных особенностей отливки

итехнологии изготовления (опочная и безопочная формовка, литье алюми- ниевых сплавов под давлением) определить: положение отливки в форме и выбрать плоскость разъема; возможность получения отверстий в литье (про- ливаемость отверстий); количество отливок в форме; возможность формиро- вания полостей «болванами»; границы сложного стержня, параметры знако- вых частей для простого стержня по ГОСТ; литые резьбы и минимальные толщины стенок (для литья под давлением); в соответствии с требуемой точ- ностью отливки дифференцировано на каждую поверхность значение при- пусков на механическую обработку, допуски размеров, масс, формы и распо- ложения поверхностей; формовочные уклоны, литейные радиусы и радиусы сопряжения; место подвода металла с определением дистанции питания при установке прибылей. А также разработать и оформить чертеж отливки в соот- ветствии с требованиями ЕСКД.

3.САПР «Технология литейной формы». Позволяет разработать схему технологии литейной формы с размещением стержней и болванов, разрабо- тать или выбрать схему ЛПС и провести расчет для отливок из ВЧ (модифи- цирование в форме и в ковше), сужающихся и дроссельных систем для отли- вок из СЧ, КЧ и других чугунов, изготавливаемых на АФЛ опочной и без- опочной формовки, с однотипными и разнотипными отливками в форме. Соз-

дан набор параметрических фрагментов элементов ЛПС для конструирования литниковых систем.

4.САПР «ТЗ на модельную и стержневую оснастку». Позволяет осуще- ствить: размещение моделей на модельной плите, стержней в стержневом ящике; проверку расстояний между моделями и элементами ЛПС с помощью формуемости полостей.

5.Комплексная система «Точность отливки – ТОТЛ-2» – может рабо- тать как в комплексном, так и автономном режимах. Состоит из 8 модулей: программа определения точностных параметров отливки – позволяет осуще-

ствить однозначный выбор точностных параметров отливки в зависимости от целого ряда факторов (разработана для всех видов сплавов и всех способов литья); программа назначения баз механической обработки – позволяет тех- нологу-литейщику указать базы механической обработки; программа расчета допусков и припусков на механическую обработку – осуществляет диффе-

ренцированное назначение допусков и припусков на поверхности отливки в зависимости от требуемой точности детали и технологических факторов из- готовления отливки (разработана для всех видов сплавов и всех способов ли- тья); программа определения и сравнения норм точности отливок – экспери- ментальные данные, ISO, DIN, ГОСТ 26645-85; программа определения при-

363

пусков на линейную усадку для отливок из ВЧ, СЧ, КЧ и углеродистой стали, изготавливаемых на АФЛ опочной и безопочной формовки – определение ис- полнительных размеров дифференцировано по каждой поверхности; про- грамма определения формовочных уклонов – позволяет учитывать конфигу- рацию и размеры детали, особенности технологического процесса получения отливки, вид формируемой поверхности (разработана для всех видов сплавов

ивсех способов литья); программа статистической обработки – обработка экспериментальных данных, сравнение средних арифметических значений дисперсий, регрессионный анализ.

Вполном объеме САПР «Отливка» разработана для отливок из чугунов, изготавливаемых на АФЛ опочной и безопочной формовки; отливок из стали

иалюминия, изготавливаемых на АФЛ опочной формовки; литья алюминие- вых сплавов под давлением. Для других способов литья и сплавов требуется частичная доработка и адаптация, при этом, используя опыт Заказчика, может быть создан банк технологий получения отливок конкретного предприятия.

Внастоящее время на вооружении литейщиков имеются программы по трехмерному проектированию деталей, специальные программы по опреде- лению поведения затвердевающего металла в форме и т.п.

Компьютерные программы в помощь студентам-литейщикам. Одним из сложных и трудоемких занятий в практике технолога-литейщика является разработка технологического процесса изготовления отливки.

Для качественного выполнения этой работы требуется: хорошее знание всех переделов производства литья как с теоретической, так и с практической точки зрения; отчетливое представление морфологических, геометрических и

пространственных характеристик рассматриваемого дефекта отливки для его классификации; умение анализировать процессы газообразования в форме, объемного и направленного затвердевания стенок отливки, напряженного со- стояния отливки и другие процессы; способность формирования устойчивых процессов изготовления отливок даже при нарушении ряда параметров (газо- проницаемости, газотворности, температуры металла и других).

Совокупность представленных знаний редко встречается на практике в одном человеке. Поэтому разработка автоматизированных систем, содержа- щих необходимые для литейщика знания при производстве качественного ли- тья, является своевременной и необходимой.

На кафедре имеется программа. Работа с этой программой поможет студенту производить технологические расчеты параметров отливки: расчет литниково-питающих систем; температуры заливки; времени охлаждения; выбора опок; заполнения технологической карты и оформление чертежа мо- дельно-литейных указаний. Все эти параметры являются составляющими полного технологического расчета.

Для ускорения такого расчета и удобства работы разработана програм- ма «Waves», которая работает с динамической базой данных из технологиче- ских чертежей отливок и примеров полного технологического расчета, до-

364

полнительно к этому она осуществляет пошаговый полный технологический расчет для конкретно заданной отливки.

Программа написана на языке программирования Object Pascal в визу- альной оболочке Delphi. Полный пошаговый технологический расчет осуще- ствляется с помощью независимых утилит, которые так же реализованные на языке Object Pascal, что позволяет осуществлять пошаговый полный техноло- гический расчет. Так же можно использовать расчет отдельно интересующего нас момента.

Для того чтобы заформовать технологически правильно отливку, сту- дент должен правильно ее представить в трехмерном изображении. Это обес- печивается с помощью заранее спроектированных «3D» моделей занесенных в базу данных. Проектирование «3D» моделей осуществляется с помощью пакета трехмерного твердотельного параметрического моделирования SolidWorks 2006. В качестве примера на рис. 222 приведена «3D» модель отливки «Зуб ковша».

После анализа отливки в трехмерном изображении, студент с помощью утилит и теоретических данных, находящихся в программе, осуществляет вы- бор положения отливки в форме, расчет литниково-питающей системы, рас- чет узлов питания (прибыли, бобышки, выпоры и прочее). Каждая утилита имеет возможность выдавать чертежи элементов конкретных позиций.

Программа также содержит разработанный пакет прикладных программ (ППП), который включает в себя программы рассчитывающие классы точно- сти размеров, масс, степеней коробления, ряда припусков на механическую обработку, формовочные уклоны, используемые студентом при проектирова- нии модельно-стержневой оснастки.

Для получения отливок в песчано-глинистые формы предлагается ком- пьютерный метод, позволяющий без проведения дополнительной доводки техпроцесса получить заполненную технологическую карту изготовления от- ливки и чертеж литейно-модельных указаний в трехмерном изображении.

При разработке техпроцесса получения отливки необходимо преду- сматривать возможность возникновений в ней тех или иных дефектов.

Зная характер и причины возникновения того или иного дефекта, его появление можно предотвратить. Для этих целей имеется компьютерный аль- бом наиболее встречающихся дефектов в отливках из черных сплавов. Фраг- мент из альбома с дефектом усадочного характера приведен на рис. 223. Изу- чая этот материал, самостоятельно, студент получает полную информацию о логической последовательности определения дефектов по цвету, виду, распо- ложению, форме и т.д. в виде классификатора, что позволит ему безошибочно его определить. После изучения такого альбома студент разрабатывает техно- логию с учетом технологических параметров, которые могут привести отлив- ку к браку.

365

Рис. 222 «3D» модель отливки «Зуб ковша» с подводом литниковой системы

Рис. 223. Окно из альбома дефектов иллюстраций усадочных пороков

Значительную помощь студенту может оказать моделирующая «Экс- пертная система» определения причин возникновения дефектов [13, 14], окна которой представлены на рис. 224.

Данная система содержит: модуль определения конкретного вида де- фекта по его морфологическим признакам (цвет, блеск, шероховатость и т.д.), геометрической форме, расположению, другим характеристикам с использо- ванием цветных фотографий; интеллектуально-математический модуль по определению влияния причин (влияние непосредственно причины или влия- ние их парных связей) на возникновение дефекта. Результаты исследований выводятся в виде двух- или трехмерных графиков и таблицы вероятностей возникновения дефектов из-за воздействия рассматриваемых причин. Систе-

366

ма позволяет моделировать условия создания устойчивых технологических процессов к колебаниям технологических параметров.

Рис. 224. Окна программы «Экспертная система»

Пример. При наличии колебания температуры заливаемого металла и заливке его во влажную форму с большой высоты (имеются три отрицатель- ные причины), часто возникает размыв литниковой системы с образованием в отливке песчаных раковин. Параметром, обеспечивающим устойчивость тех- нологического процесса, в данном случае может быть установка части литни- ковой системы (глубокий зумпф с дросселем), изготовленной из жидкосте- кольной смеси с отверждением в сушиле.

Повышение эффективности технологических систем на основе исполь- зования вычислительной техники является одним из перспективных направ- лений технического процесса литейного производства.

Контрольные вопросы.

1.Что такое САПР?

2.Что такое компьютерное моделирование?

367

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Седова, М.В. Музыка затвердевания в металле [Текст] / М.В. Седова, И.М. Пешкова. – : Изд-во ООО «Корпорация Левъ», 2002. – 125 с.

2.Василевский, П.В. Технология стального литья [Текст]: Инженерная монография / П.В. Василевский. – М.: Машиностроение, 1974. – 408 с.

3.Технология литейного производства [Текст] / Б.С. Чуркин [и др.]; УГППУ. – Екатеринбург, 2000. – 199 с.

4.Шуляк, В.С. Производство отливок по газифицируемым моделям [Текст] / В.С. Шуляк, С.А. Рыбаков / под ред. В.С. Шуляка. – М.: МГИУ, 2001. – 330 с.

5.Сафронов, В.Я. Справочник по литейному оборудованию [Текст]/ В.Я. Сафронов. – М.: Машиностроение. – 1985. – 320 с.

6.Болдин, А.Н. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия: Справочник [Текст] / А.Н Болдин. Н.И. Давы- дов, С.С. Жуковский и др. – М.: Машиностроение, 2006. – 507.

7.Рекомендации по разработке литейной технологии на отливки из чу- гуна, стали и цветных сплавов [Текст] / НИИцветмет экономики и информа-

ции. – М., 1980. – 140.

8.Зотов, Б.Н. Художественное литье. – М.: Машиностроение, 1982. –

287 с.

9.Гуляев, Б.Б. Формовочные процессы [Текст] / Б.Б. Гуляев, О.А. Кор- нюшкин, А.В. Кузин. – Л.: Машиностроение, 1987. – 264 с.

10.Технология литейного производства. Формовочные и стержневые смеси [Текст]: учеб. пособие для вузов / под ред. С.С. Жуковского, А.А. Бол- дина, А.И. Яковлева. – Брянск: Изд-во БГТУ, 2002. – 470 с.

11.Литье по выплавляемым моделям [Текст] / В.Н. Иванов, С.А. Казен- нов, Б.С. Курчман и др.; под общ. ред. Я.И. Шкленника, В.А. Озерова. – 3- изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 408 с.

12.Филиппенков, А.А. Стальные отливки [Текст] / А.А Филиппенков. УрОРАН. – Екатеринбург, 2002. – 275.

13.Воронин, Ю.Ф. Атлас литейных дефектов «Черные сплавы» [Текст] / Ю.Ф. Воронин, В.А. Камаев. – М.: Машиностроение, 2005. – 328 с.

14.www.glosys.ru. ProCast 2005 [Электронный ресурс].

15.Косников, Г.А. Литейное производство. Проектирование технологии получения отливок в разовых формах [Текст]: учеб. пособие / Г.А. Косников, Л.М. Морозова / СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. – 51 с.

16.Дубровин, В.К. Технология литейного производства [Текст]: учеб. пособие / В.К. Дубровин, А.В. Капринский, Л.Г. Знаменский. – Челябинск:

Изд-во: ЮУрГУ, 2006. – 145 с.

17.Анисимов, Н.Ф. Проектирование литейных деталей [Текст] / Н.Ф. Анисимов, Б.Н. Благов. – М.: Машиностроение, 1967. – 277 с.

368

18.Леушин, И.О. Основы систем автоматизированного проектирования для литейщиков [Текст] / И.О. Леушин [и др.]. / Нижгород. гос. Ун-т. Н. –

Новгород, 2002. – 253 с.

19.Герасимов С.П. Технология художественного и прецизионного ли- тья: Лаб. Практикум. – М. МИСиС, 2001. – 119с.

20.Справочник технолога-машиностроителя [Текст]: В 2 т. / А.Г. Коси- лова, Р.К. Мещеряков. – М.: машиностроение, 1985. – Т.1. – 656 с.

21.Воздвиженский, В.М. Контроль качества отливок [Текст] / В.М. Воздвиженский, А.А. Жуков, В.К. Бастраков. – М.: Машиностроение, 1990. – 240 с.

22.Руководство технолога-литейщика [Текст] / НТО НИИПТМаш. – Краматорск, 1990. – 116 с.

23.Назаратин, В.В. Технология изготовления стальных отливок отече- ственного назначения [Текст] / В.В. Назаратин. – М.: Машиностроение, 2006.

–234 с.

24.Курдюмов, А.В. Производство отливок из сплавов цветных металлов [Текст] / А.В. Курдюмов [и др.]. – М.: МИСиС, 1996. – 504 с.

25.Рекомендации по разработке литейной технологии на отливки из чу- гуна, стали и цветных сплавов [Текст] / НИИцветмет экономики и информа-

ции. – М., 1980. – 140 с.

26.Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. / под ред. А.Г. Ко- силовой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – Т.1. – 656 с.

27.Филиппов, Г.И. Литые заготовки и способы их получения [Текст]: учеб. пособие / Г.И. Филиппов; /ЛПИ. – Л., 1985. – 88 с.

369