Технология машиностроения. Проектирование и производство заготовок. Отливка для детали Стойка.

Отливка Стойка.doc

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»
Кафедра «Машиностроительные технологические комплексы»
по дисциплине «Проектирование и производство заготовок»
Нижний Новгород 2021 г
В работе для детали «Стойка» обоснован выбор способ получения заготовки рассчитаны припуски допуски напуски на размеры отливки назначены радиусы скруглений литейные уклоны. Для этого определены класс размерной точности отливки степень коробления степень точности поверхности. Рассчитаны размеры исходной заготовки и оценены материальные затраты.
Анализ чертежа детали6
Анализ материала детали7
Определение типа производства8
Выбор и обоснование метода литья8
Определение элементов отливки и проектирование ее чертежа9
Выбор положения отливки в форме10
Определение массы отливки10
Проектирование и расчет литниковой системы13
Список использованной литературы22
Конструкторская разработка литых деталей является одной из наиболее трудных задач при проектировании новой машины что подтверждает целесообразность и даже необходимость консультаций и совместных работ конструктора литейщика и механика технолога при создании новых или усовершенствования имеющихся конструкций литых деталей различных машин и механизмов. Выбор правильной конструкции литой детали решает комплекс вопросов ее последующего изготовления. Это экономное расходование материалов уменьшение объема и упрощение операций механической обработки очистки отделки и сварки литых заготовок долговечность их службы возможность применения более дешевых сплавов обладающих лучшими литейными свойствами наконец общее снижение себестоимости литых заготовок определяемой не только в момент выхода из литейного цеха но и в условиях эксплуатации.
Добиваться повышения качества - значит уменьшить трудозатраты и сберегать материальные ресурсы. Решение этой задачи должно идти через технологичность конструкции ибо она определяет возможность изготовления литой детали при минимальных трудовых и материальных затратах.
Качество производимой литой заготовки определяется в первую очередь качеством литейной формы качеством приготовленного металлического расплава и качеством заливки его в форму.
Литейная технология может быть реализована различными способами но основная масса отливок производится в разовых песчаных формах.
Спроектировать отливку для детали «Стойки» (рис.1).
Материал детали литейный алюминиевый сплав АК7ч ГОСТ 1583-93.
Масса детали 0185 кг. Производство – мелкосерийное.
Рис.1. Эскиз детали «Стойка»
Анализ чертежа детали
Деталь «Сойка» предназначена для соединения нескольких деталей механизма между собой. В механизме деталь работает на трение и износ а также испытывает растягивающие напряжения.
Разработку технологического процесса изготовления отливки начинают с анализа технологичности конструкции детали.
Технологичной называют такую конструкцию изделия или составных её элементов (деталей узлов механизмов) которая обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и позволяет при данной серийности изготавливать её с наименьшими затратами. Технологичная конструкция характеризуется простой компоновки совершенством форм.
Конструкция отливки должна обеспечить удобство извлечения модели из формы что достигается наименьшим количеством разъемов модели отъемных частей и стержней. При наличии отклонений от указанных требований должен быть поставлен вопрос о внесении в конструкцию детали необходимых изменений.
С точки зрения технологичности отливка «Стойка» имеет простую геометрическую форму представляет собой деталь типа корпус с отверстиями. Данная отливка имеет плавные переходы в сопрягаемых участках что не усложняет условие формовки очистки обрубки и позволяет избежать трещин и короблений. Отливка имеет равномерную толщину стенок в различных сечениях обеспечивающих прочность конструкции и возможность заполнения формы металлом [1]. Внутренняя полость выполняется стержнем.
На имеется центральное отверстие 40 мм и отверстие 14 мм которые будем получать с помощью стержне1 и два отверстия 5 мм. Эти отверстия литьем получить нельзя их будем получить обработкой резанием.
Механической обработке подвергаются только торцовые поверхности и отверстие до шероховатости Ra=125 мкм и отверстия до шероховатости Ra=063 мкм.
Анализ материала детали
Деталь изготовлена из литейного алюминиевого сплава АК7ч ГОСТ 1583-93. Значения физико-механических свойств сплава приведены в таблице 1
Значения физико-механических свойств сплава АК7ч
Механические свойства
в =137-225 МПа = 14% НВ=50-75
Склонность к отпускной хрупкости
Отжиг при 280 °С Закалка с 535 °С старение при 150 °С. Закалка с 535 °С ч старение при 220-230 °С 4 ч
Склонность к образованию усадочных раковин
Обрабатываемость резанием
В табл. 1 представлены следующие обозначения:
В– предел прочности при разрыве МПа;
– относительное удлинение после разрыва %;
HВ – твёрдость по Бринеллю;
Kv – коэффициент относительной обрабатываемости;
Определение типа производства
Тип производства определяем по табл. 1.2 [1].
Для деталей мелких деталей с объемом выпуска 1000в год тип производства среднесерийный
Выбор и обоснование метода литья
Способ производства заготовок определяют зависит от материала детали ее размеров конфигурации массы типа производства.
Для отливки заготовки из алюминиевых сплавов рекомендуются следующие способы литья: литье в песчано-глинистые формы литье в кокиль литье под давлением или литьем в оболочковые формы.
Литье в песчано-глинистые формы с ручной формовкой при производстве отливок из чугуна в условиях мелкосерийного производства позволяет получить минимальную толщину стенки 3 5 мм. Обеспечивает 16-17 квалитет точности шероховатость поверхности отливки Ra 5-20 мкм. Коэффициент использования материала 071 коэффициент стоимости 11.
Литье в облицованный кокиль обеспечивает получение минимальной толщины стенки 15 мм. Обеспечивает 12-15 квалитет точности шероховатость поверхности отливки Ra 25-20 мкм. Коэффициент использования материала 09 коэффициент стоимости 11.
Литье в оболочковые формы обеспечивает получение минимальной толщины стенки 3-5 мм. Обеспечивает 13-14 квалитет точности шероховатость поверхности отливки Ra 25-20 мкм. Коэффициент использования материала 093 коэффициент стоимости 25.
Литье в кокиль обеспечивает требуемую толщину стенки отливки. Литье в оболочковые формы дает больший коэффициент использования материала однако этот способ намного дороже.
Для наших условий производства будем получать отливку литьем в песчано-глинистые формы с ручной формовкой с применением средств механизации.
Определение элементов отливки и проектирование ее чертежа
Расчет основных параметров отливки произведен по ГОСТ Р 53464-2009 и представлен в табл. 2.
Основные параметры отливки по ГОСТ Р 53464-2009
Рекомендуемые параметры по ГОСТ Р 53464-2009
Класс размерности точности
Степень коробления элементов отливок
Ряд припусков на обработку
Допуск формы и расположение элемента отливки мм
Допуск неровности поверхности отливки
Допуск размеров отливки мм
Общий допуск элементов отливки мм
Минимальный литейный припуск на сторону мм
Общий припуск на сторону мм
Допуск массы отливки в %
Класс точности массы отливки
Вид окончательной обработки
Определение общих размеров отливки:
-2 . 26 = 88 мм принимаем 9 мм.
+ 2 . 36 = 922 мм принимаем 93 мм.
Выбор положения отливки в форме
Выбранное положение отливки в форме должно способствовать получению наиболее рациональной плоскости разъема и уменьшению затрат труда и материалов при изготовлении формы.
Выбор плоскости разъема модели и формы осуществляем исходя из рекомендаций:
- плоскость разъема формы должна позволять свободно извлекать части модели при формовке по возможности без использования отъемных частей подрезки и наружных стержней;
- при машинной формовке необходимо чтобы форма имела единственную плоскость разъема;
- выбранный разъем должен обеспечивать свободный доступ к полости формы для ее отделки и сборки;
- необходимо стремиться к применению меньшего количества стержней что упрощает сборку формы и делает отливку менее дорогой;
- желательно небольшие отливки располагать полностью в нижней полуформе.
В нашем случае ось отливки располагается горизонтально поверхность разъема плоская проходи по оси отливки. Такое расположение отливки может обеспечить применение минимального количества стержней простоту их установки в форму а также доступность литейной полости при контроле размеров.
Определение массы отливки
Массу отливки определяют по выражению:
где Vдет – масса детали кг;
Vпр – масса припусков на механическую обработку;
Vнап – масса напусков.
Рис.2 Чертеж отливки «Стойка» материал детали АК7ч
Находим объем припусков и напусков:
Тогда масса отливки:
Технические требования к отливке:
Точность отливки 10-5-12-6 См08 ГОСТ Р 53464-2009.
0185-00025-00052-0188 ГОСТ Р 53464-2009.
Неуказанные литейные радиусы 3-5 мм.
Неуказанные литейные уклоны 1-2.
На обрабатываемых поверхностях отливки допускаются отдельные
раковины глубиной не более 23 припуска на механическую обработку.
Выступ или выкол от остатка питателя не более 07 мм.
Маркировку отливки осуществляют на поверхности А шрифт вогнутый.
Твердость отливки определять на поверхностях А или Б.
Проектирование и расчет литниковой системы
Подвод металла по плоскости (горизонтальная литниковая система) разъема является одним из самых распространенных способов заливки. Он применяется для отливок небольшой высоты средней массы широко используется при машинном способе изготовления форм.
Наша отливка изготавливается в условиях среднесерийного производства с применением машинной формовки. Исходя из этого выбираем горизонтальную (боковую) литниковую систему. Принимая во внимание массу отливки её габаритные размеры и объем производства расположим в форме одну отливку. Эскиз литниковой системы показан на рис.3.
Рис. 3. Схема классической литниковой системы:
– питатель; 2 – шлакоуловитель; 3 – стояк; 4 –литниковая чаша
Расчет литниковой системы необходим для того чтобы при ее минимальном объема обеспечить хорошее заполнение литейной формы.
Он сводится к расчету площади поперечного сечения наиболее узкого канала (в данном случае – питателя)
Площадь лимитирующего сечения SHC мм2 определяю по формуле:
где – коэффициент расхода металла =05;
– коэффициент расхода литниковой системы 0 1 принимаем =05
– время заполнения формы с.
где А – коэффициент значение которого зависит от вида сплава для алюминиевых сплавов 173 принимаем А = 23;
- средняя толщина стенки отливки мм;
ρ – плотность сплава в жидком состоянии ρ=266 кгдм3;
Нр – средний гидростатический напор мм определяется по формуле:
где Н0 = 75 мм – первоначальный гидростатический напор (высота верхней опоки);
р=23 мм – расстояние от верхней точки отливки до уровня подвода металла;
с =416 мм – высота отливки.
принимаем Sпит =53 мм2.
По принятому значению питателя определяем площадь сечений шлаковика Sшл и площадь сечения стояка Sст.
Для качественной заливки необходимо принять соотношение площадей питателей шлакоуловителя и стояка
ΣSП: SШЛ: SCT = 10 : 13 : 15.
где ΣSП - суммарная площадь сечения всех питателей
SШЛ - площадь сечения шлакоуловителя;
SCT - площадь сечения стояка у основания шлакоуловителя.
Площадь шлакоуловителя
Определяем форму и размеры элементов литниковой системы
Диаметр стояка определяется в месте его контакта со шлакоуловителем то есть в наиболее узком сечении стояка имеющего конусность.
Диаметр нижнего стояка равен
Диаметр верхнего основания стояка
Ширина шлакоуловителя низ:
Высота шлакоуловителя:
Диаметр и высота литниковой чаши:
Объем литниковой чаши:
Объем шлакоуловителя:
Объем литниковой системы:
Масса литниковой системы:
Масса исходного металла:
Коэффициент выхода годного:
Коэффициент весовой точности:
Коэффициент использования металла:
Рис.1.5. Собранная литейная форма в разрезе:
– вентиляционные наколы; 2 – литниковая чаша; 3 – стояк;4 – шлакоуловитель; 5 – питатель; 6 – центрирующий штырь опоки; 7 – нижняя опока; 8 – верхняя опока; 9 – стержень; 10 – полость линейной формы; 11– уплотненная формовочная смесь; 12 –– выпор
Упрощенная маршрутная карта обработки заготовки резанием. Деталь «Стойка»
Фрезеровать плоскость
Вертикально-фрезерный станок 2Н125
Самоцентрирующий трехкулачковый патрон
Сверлить 2 отверстия 5 мм
Сверло спиральное 5 мм
Фрезеровать плоскость выдержав размер 85±0025
Приспособление специальное
Зенкеровать отверстие
Зенкер цилиндрический 396
Развернуть отверстие
Горизонтально-расточной станок 2А636
Зенкер цилиндрический 98
Список использованной литературы
Методика разработки курсового проекта (работы) по дисциплине «Технология конструкционных материалов»: учеб. Пособие В.Д. Швецов [и др.]; Нижегород. гос. техн. ун-т. им. Р.Е. Алексеева. – Нижний Новгород 2019 . – 99 с.
Могилев В.К. Лев О.И. Справочник литейщика М.: Машиностроение 1988. 272 с.
ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов
ГОСТ 3.1125-88 Правила графического оформления элементов литейных форм и отливок
ГОСТ 3212-92 Комплекты модельные. Уклоны формовочные стержневые знаки допуски размеров.
Швецов. Проектирование и производство заготовок. Опорно-сигнальный развернутый курс. – Н. Новгород 1993. – 203 с.