Крышка из чугуна СЧ20 с литниковой системой и технологией формовки

Крышка.cdw

УрФУ им. Б.Н. Ельцина
электронного машиностроения
Чугун СЧ 20 ГОСТ1412-85

Деталь5.docx

TOC o "1-3" h z u Введение PAGEREF _Toc383558996 h 3
Глава I. Характеристика материала детали PAGEREF _Toc383558997 h 4
Глава II. Эскиз детали и технологичность конструкции PAGEREF _Toc383558998 h 6
Глава III. Выбор способа формовки и ее разновидности PAGEREF _Toc383558999 h 8
Глава IV. Выбор положения отливки в форме и плоскости разъема модели и формы PAGEREF _Toc383559000 h 10
Глава V. Припуски на механическую обработку и технологические припуски отливки PAGEREF _Toc383559001 h 11
Глава VI. Выбор стержней PAGEREF _Toc383559002 h 13
Глава VII. Формовочные уклоны PAGEREF _Toc383559003 h 14
Глава VIII. Прибыли выпоры PAGEREF _Toc383559004 h 15
Глава IX. Конструкция и расчет литниковой системы PAGEREF _Toc383559005 h 16
Глава X. Эскиз литейной формы в сборе PAGEREF _Toc383559006 h 19
Список литературы PAGEREF _Toc383559007 h 20
Литейное производство— отрасльмашиностроения занимающаяся изготовлением фасонныхдеталейи заготовок путём заливки расплавленного металла в форму полость которой имеет конфигурацию требуемой детали. Является одной из важнейших заготовительных баз машиностроения на долю которого приходится около половины выпуска всех заготовок для изготовления деталей машин. Большинство отливок получают литьем в разовые песчаные формы изготавливаемые из формовочной смеси в состав которой входят кварцевый песок огнеупорная глина вода и специальные добавки. Способ получения изделий путёмлитьяих из металла известен более пяти тысяч лет. Первыми отливками были несложные предметы домашнего обихода и украшения отливаемые измедии бронзы: котлы рукомойники серьги кресты кольца ит.д. В настоящее время примерно 75% литья осуществляется из серого литейного чугуна 20%— из стали 3%— из ковкого чугуна и 2% из цветных сплавов.
Целью моей работы является:
ознакомиться с методикой и основными приемами разработки практической технологии литья расширив и углубив тем самым материал лекционной части курса по литейному производству;
приобщиться к работе с технической литературой и государственными стандартами;
получить навыки проведения инженерных расчетов оформления конструкторской и технологической документации в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТД.
Глава I. Характеристика материала детали
Для изготовления данной детали в нашем случае крышка выбираем материал серый чугун СЧ20 ГОСТ 1412-85. Чугун серый— сплавжелезасуглеродом в котором присутствует графит в виде хлопьевидных пластинчатых или волокнистых включений. Усадка чугунасоставляет 1 % что значительно меньше чем у большинства других сплавов. В зависимости от скорости дальнейшего охлаждения после затвердевания чугун может иметьферритную феррито-перлитную и чистоперлитнуюметаллическую основу. С ростом скорости охлаждения возрастает доля перлита следовательно и прочность чугуна но падает его пластичность. Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации текучесть в жидком состоянии малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов поршней цилиндров. Высокая хрупкость свойственная серым чугунам вследствие наличия в их структуре графита делает невозможным их применение для деталей работающих в основном «на растяжение» или «на изгиб»; чугуны используются лишь при работе «на сжатие».
Химические механические физические и литейные свойства данного сплава указаны в таблицах 1 2 3 соответственно [1].
Массовая доля элементов %
Временное сопротивление при растяжении МПа не менее
Твердость НВ не более
Модуль упругости при растяжении Е*102 МПа
Удельная теплоемкость при температуре от 20 до 200 оС C Дж(кг*К)
Коэффициент линейного расширение при температуре от20 до 200 оС α 1 оС
Теплопроводность при 20 оС λ Вт(м*К)
Глава II. Эскиз детали и технологичность конструкции
Рис. 1. Эскиз детали (крышка)
На эскизе изображена деталь крышка. Внешние очертание и конструкция детали достаточно просты чтобы модель и форму для нее изготовить с одним плоским разъемом.
Крышка – является конструктивным элементом узлов механизмов в частности редукторов. Широко применяется во всех сферах машиностроения.
Данная деталь имеет не сложную геометрическую конфигурацию при изготовлении используется выступающая часть формы относим ее к 2-ой группе сложности.
Толщина стенки назначается наименьшей но обеспечивающей нужную прочность детали а также достаточной для заполнения формы жидким металлом. Данную толщину мы можем рассчитать по простой формуле
t= L200+4=270200+4=535 где L— наибольший габаритный размер. По ГОСТ 1412-85 t=8 мм.
Для исключения осыпания формовочной смеси в углах модели при ее извлечении из формы а также для обеспечения одновременного затвердевания металла после заливки выполняют скругления при сопряжении стенок отливки. Радиус скругления можно определить по формуле R=02÷03t R=03t=16 мм. Округляя получаем что R=3 мм.
Глава III. Выбор способа формовки и ее разновидности
По уяснению вопросов технологичности конструкции детали далее выбирают способ формовки – ручной или машинной. Это зависит главным образом от характера производства: в единичном производстве применяется обычно ручная формовка а в массовом – машинная. Для отливки данной детали используем ручную формовку в опоках.
Процесс формовки: вначале на подмодельную плиту устанавливаем нижнюю половину модели модели питателей и опоку в которую засыпаем формовочную смесь и уплотняем. После этого опоку переворачиваем устанавливаем верхнюю половину модели модели коллектора выпора стояка и осуществляется формовка верхней полуформы.
Для отливки детали из чугуна воспользуемся единой смесью. В таблице 4 указано состав формовочной смеси по сырому [1]. Формовка будет производиться по сырому. Данный способ является наиболее экономичным исключающий применение сушильных печей и значительно сокращающий цикл изготовления форм. Поэтому мелкое и частично среднее литье получают в сырых формах.
Толщина стенки отливки мм
Зерновой состав песка
Газопроницаемость ст.вд.
Предел прочн. При сжатии кПа
По поводу состава стержневой смеси нужно учесть что во время заливки жидкого металла в форму на стержень действует очень серьезная температурная нагрузка что говорит о том что они должны иметь высокую огнеупорность газопроницаемость податливость малую газоотворную способность и стержень должен легко выбиваться из отливок. Поэтому в состав стержневой смеси будет входить те вещества что указаны в таблице 5 [1].
Газо-проницаемость ед.
Предел прочности кПа
при сжатии во влажном состоянии
при растяжении в сухом состоянии
Глава IV. Выбор положения отливки в форме и плоскости разъема модели и формы
Решение вопроса о положении отливки в форме производится прежде всего с учетом требования равномерного и направленного затвердевания металла. Положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы. Вся отливка располагается в нижней опоке во избежание перекосов и других дефектов. Положение отливки в форме обеспечивает применение одного стержня хорошую вентиляцию формы и спокойное заполнение ее жидким металлом исключающее разрушение струей металла участков формы и стержня. Выбор разъема модели и формы зависит от размеров отливки ее конфигурации и характера производства; при этом необходимо обеспечить удобство изготовления и сборки формы.
Глава V. Припуски на механическую обработку и технологические припуски отливки
Технологические припуски.
Технологические припуски применяются для упрощения и облегчения процесса изготовления отливки. К ним относятся формовочные уклоны напуски приливы усадочные ребра и стяжки галтели. В данной отливке предусмотрены следующие технологические припуски.
Формовочные уклоны служат для удобства извлечения модели из формы без разрушения ее.
Напуск служит для упрощения изготовления отливки и назначается взамен элементов которые не выполняются при литье. В качестве напуска для изготовления данной отливки принимаем:
- упрощаем внутреннюю поверхность отливки диаметр стержня принимаем наименьшим (с учетом припуска на механическую обработку).
Галтели выполняют для предотвращения осыпания формовочной смеси в углах модели при ее извлечении из формы. Радиус галтели необходимо принимать от 15 до 13 средней арифметической толщин двух стенок образующих угол модели. Примем радиус скруглений 10мм.
Припуски на механическую обработку.
Припуски на механическую обработку назначают на поверхностях отливки на которых такая обработка предусмотрена чертежом детали.
Допуск – это разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами.
Припуск – слой металла отливки предназначенный для удаления режущим инструментом во время механообработки.
Номинальным размером является расстояние между обработанной поверхностью и базой ее механической обработки. При обработке поверхностей вращения номинальным размером является их диаметр.
Назначим припуски на все поверхности отливки они указаны в табл.6.1.
Поверхности 12 подлежат механической обработке поэтому припуски на эти поверхности назначаются припуски на механообработку (Рис.6.1.).
Так как в нашем детали наибольший габаритный размер не превышает 270 мм то класс точности размеров у нас лежат в диапазоне 7—13m а ряд припусков в диапазоне 2—5. Выберем что у нас класс точности размеров будет 10 а ряд припусков 2. В таблице 6 указаны припуски для некоторых поверхностей.
На поверхности подлежащие механической обработке назначаем припуски на механообработку.
Выбранный класс точности размеров и ряд припусков
Класс точности размеров 10
Глава VI. Выбор стержней
Стержни необходимы для получения крупных отверстий и полостей в отливке. Места соединения литейной формы со стержнем называются знаковыми частями (знаками). Их функция заключается в обеспечении правильного и устойчивого положения стержней в форме.
Диаметр стержня Dc=24 мм учитывая при этом припуски.
Длина стержня L= 23 мм.
Высота верхнего знака h1= 10 мм
. Зазоры S1= 08 мм S2= 12 мм
Высота нижнего знака h= 20 мм.
Глава VII. Формовочные уклоны
Формовочные уклоны служат для удобства извлечения формы без разрушения ее. Уклоны назначают на поверхностях (стенках) перпендикулярных к плоскости разъема формы. Величины уклонов зависят от вида формовочной смеси материала и высоты модели.
Высота поверхности Н мм
Глава VIII. Прибыли выпоры
Прибыли применяются при изготовлении отливок из сталей из белого и высокопрочного чугунов в нашем технологическом процессе применение прибылей не предусмотрено. Прибылью называется специальный технологический прилив к поверхности отливки затвердевающий позднее самой отливки; в прибыли формируется усадочная раковина поэтому применение прибылей позволяет получить отливки без усадочных дефектов. Выпоры предназначены для вывода воздуха и газа из полости формы при заливке уменьшения динамического давления металла на форму. Выпоры располагают на самых высоких точках отливки со стороны противоположной подводу металла. Прибыль следует размещать по возможности в верхней части отливки с тем чтобы она выполняла еще и роль выпора. В связи с тем что наша отливка имеет малый вес и габаритные размеры в нашей работе предусмотрен всего один выпор D=20мм.
Глава IX. Конструкция и расчет литниковой системы
Литниковая система— это совокупность каналов и элементов литейной формы для быстрого и плавного подвода расплавленного металла в полость формы обеспечивая ее заполнение и питание отливки при затвердевании. Литниковая система должна обеспечивать также задержание шлаковых неметаллических и засорных включений и предотвращение попадания их в полость формы; кратчайший путь металла в форму чтобы уменьшить потерю его температуры; минимальное количество точек подвода металла к отливке с целью сокращения объема работ при обрубке литников и т.д. Литниковая система состоит из следующих основных элементов: воронка стояк литниковый ход (коллектор) питатели.
Выбираем литниковую систему с боковым подводом металла.
Определим время заливки формы:
=23tm=2312*8=10 c где t— характерная толщина стенок отливки m— масса отливки с учетом припусков на механообработку и технологических припусков но без прибылей и выпоров.
Величина коэффициента = 05 для тонкостенных отливок (t ≤ 40 мм)
Вычислим напор принимаем высоту стояка Нст= 100 мм:
Нр=Нст-h22Нотл=02-02*026=02 м где Нотл— общая высота отливки; h— высота отливки выше места подвода металла (h=0).
Рассчитаем массу отливки по формуле:
где — объем отливки ρ— плотность металла.
Определяем суммарную площадь поперечного сечения питателей:
Fпит=Mγ2gНр=13137100100529802= 251 мм2 где
М— суммарная масса отливки. Так как используем два питателя то Fпит=300 мм2.
Площади поперечных сечений остальных элементов литниковой системы коллектора— Fшл и стояка Fст определяется из соотношений:
Fпит:Fшл=10:12=>Fшл=Fпит12=360 мм2
Fпит:Fст=10:14=>Fст=Fпит14=420 мм2
Вычислим размеры питателя шлакоуловителя и стояка. Так как площадь поперечного сечение питателя и шлакоуловителя выглядеть в форме трапеции то площадь вычисляется: F=a+bh2.
Если Fшл=360 мм2 то aшл= 27 мм bшл= 23 мм hшл= 17 мм.
Если Fпит=300 мм2 сделаем 2 питателя Fпит=450 мм2
апит= 25 мм bпит=22 мм hпит= 5 мм.
Площадь поперечного сечения стояка имеет форму окружности значит площадь вычисляется по формуле: F=Dст24.
Если Fст=420 мм2 то Dст= 23мм.
Литниковая система:1 - чаша (воронка); 2 – стояк; 3 - литниковый ход; 4 – питатели [1].
Глава X. Эскиз литейной формы в сборе
Процесс изготовления: вначале на подмодельную плиту устанавливаем нижнюю половину модели модели питателей и опоку в которую засыпаем формовочную смесь и уплотняем. После этого опоку переворачиваем устанавливаем верхнюю половину модели модели коллектора прибылей стояка и осуществляется формовка верхней полуформы. На рисунке изображена отливка с литниковой системой в опоках.
Методические указания и задания к выполнению курсовй работы по разделу: «Литейное производство» Екатеринбург: УрФУ 2014.
Литейное производство: Учебник Под общ.ред. А.М.Михайлова М.: Машиностроение 1987. 256с.
Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов А. М. Дальский Т. М. Барсукова Л. Н. Бухаркин и др.; Под общей ред. А. М. Дальсого. — 5-е изд. исправленное. М.: Машиностроение 2003. — 512с.: ил.
Марочник сталей и сплавов В.Г. Сорокин А.В. Волосникова С.С Вяткин и др. М.: Машиностроение 1989. 640с.

Литниковая система.cdw

УрФУ им. Б.Н. Ельцина
электронного машиностроения
Марка металла - СЧ20 ГОСТ 1412-85.
Температура заливки металла в форму T=1350-1450
Формовочные уклоны по ГОСТ 3212-92
Неуказанные литейные радиусы R10
Учтена линейная усадка 1%
Точность отливки 7-13Т-2-5 ГОСТ 26645-85