Литьё детали Стакан с внутренними полостями и ребрами жесткости

Лист 3.cdw

Лист 1.cdw

стержень.frw

Лист 1 вер1.cdw

Сталь 30Л ГОСТ 977-88

модель.frw

Курсовик ТКМ ПЗ.doc

Чертеж детали “Стакан” (предварительный вариант) изображен на рис.1
Производство – массовое. Условия работы – незначительные контактные
Выбор способа получения заготовки.
Деталь представляет собой тело вращения с наибольшим диаметром 500
мм. имеет наружные выступы (ребра жесткости) внутренние полости
канавки и отверстия. В условиях массового производства заготовку для
такой детали можно получить ковкой литьем сваркой из проката.
Наиболее целесообразно получение литой заготовки потому что возможно
получение сложной по форме изделия в том числе и с внутренними
полостями. Себестоимость отливок обычно ниже себестоимости поковок и
сварных конструкций. Требования прочности и надежности детали допускают
использования литой заготовки.
По габаритным размерам и массе отливка является средней по форме
сравнительно простой. Выберем литье в песчаные формы как наиболее
универсальное и дешевое. Формовка – ручная.
Выбор сплава и его характеристика.
Исходя из заданных условий работы материал должен иметь высокую
пластичность и удовлетворительную прочность. Такими свойствами обладают
стали с пониженным содержанием углерода. Выбираем сталь углеродистую
литейную 30Л ГОСТ 977-88.
Деталь работает при статических и динамических нагрузках
следовательно сталь должна быть повышенного качества; отливку относят к
Сталь содержит 03 % C.
Механические свойства: (В=271 МПа (02=255 МПа (=17 % KCU=343
Выбор положения отливки в форме.
Положение отливки в форме определяет качество металла в различных
зонах детали и устройство литейной формы. Возможно два варианта положения
отливки в форме: вариант 1 (с горизонтальной осью вращения) и вариант 2
(с вертикальной осью вращения).
Вариант 1 гарантирует наиболее дешевое производство отливки так как
форма будет состоять только из двух частей и потребуется только один
разъем формы и модели. Но опорная и верхняя части стакана могут иметь
шлаковые включения и пористость.
Вариант 2 обеспечивает наилучшее качество по всему объему металла но
для извлечения модели из формы потребуется уже не один а два разъема
формы и модели. Формовка будет существенно сложнее а себестоимость
отливки значительно выше.
Выберем вариант с горизонтальной осью вращения.
Анализ технологичности детали изменение ее конструкции.
Внешние очертания детали имеют простую геометрическую форму
представляют собой цилиндрическое тело с ребрами жесткости. Проверка по
правилу теневого рельефа приводит к выводу о необходимости изменения
основания но это невозможно. В результате были произведены следующие
изменения: а) удалено сопряжение б) нижняя часть цилиндра стала
одного диаметра 150; в) ребра жесткости приобрели другую форму.
Механическая обработка предусмотрена для минимального числа
поверхностей но объем можно уменьшить изменив конфигурацию верхней
части и нижней частей а также отверстия диаметра 75 мм. без ущерба для
работоспособности детали.
Внутренние полости спроектированы технологично поэтому изменений не
Толщина стенок на исходном чертеже выбрана без учета особенностей
литейного производства. Деталь является разнотолщинной а направленность
затвердевания не обеспечена.
Наименьшая толщина стенки составляет 25 мм. это является приемлемым
поскольку минимально допустимая толщина стенки для данной отливки
Стенку 35 мм. уменьшаем до 25 мм.
Наибольшая толщина стенки на опоре равна 45 мм. что больше
критической поэтому уменьшим эту величину до 25 мм.
Ребра жесткости следует делать на 20% тоньше стенки отливки. В данном
случае толщина ребер жесткости составит 20 мм.
Скопления металла после внесенных изменений отсутствуют так как
отливка по возможности стала равностепенной. Принцип направленного
затвердевания выполнен поскольку толщина стенки на ободе постоянна.
Сопряжения стенок на деталях следует проектировать плавным. При
отношении 2520=125 радиусы сопряжения составят:
Согласно нормальному ряду r = 5 мм. R =30 мм.
Разработка чертежа технологичной детали.
В результате анализа технологичности и изменения отдельных частей
предлагается новый чертеж детали.
Расчет размеров отливки модели стержневых ящиков.
Для назначения припусков на механическую обработку согласно ГОСТ
645-85 установлен 10-й класс точности размеров отливки и 10-й класс
размеров массы. Классы точности определены исходя из способа получения
стальных отливок в разовых песчаных формах в условиях массового
производства. Данная деталь не предъявляет особых требований к коробления
отливки и степени точности поверхности поэтому степень коробления и
степень точности поверхности можно не нормировать.
Припуски назначены по 8-му или 9-му рядам соответственно для нижних
или верхних поверхностей.
Допуск размеров определен по 10-му классу точности согласно таблице.
Общий допуск с учетом коробления и неточности поверхностей увеличен на
Припуск на усадку для стали составляет 2%. Размеры модели и
стержневых ящиков превышают размеры отливки на величину припуска. Размеры
знаковых частей модели определены с учетом зазора между стержнем и формой
Формовочные уклоны на отливке будут соответствовать уклонам на модели
Сводная таблица размеров детали отливки модели стержневых ящиков.
Номина-лДопуск Сумм-арПрипуск Размер Припуск Размер Размер
ьный размернойный на мех. Отливки на моделистержне-в
размер точности допуск Обр. мм Мм. усадку мм ого
детали ( мм (общмм Мм ящикамм
0 4 48 14 +14 414 ( 8 422 422
24 29 6 +6 66-3 12 67
2 24 6 +6 31(1 05 32
2 24 8 +8 33(1 05 34
5 36 43 175+4 35 171
2 24 14 +14 39(1 05 40
Разработка конструкции стержневых ящиков.
Отливка имеет центральное отверстие которое можно получить при помощи
Высота нижнего знака стержня согласно таблице составит 40 мм длина
горизонтального знака 95 мм . Формовочные уклоны на нижних знаках составят
° а на верхних 10°. Размеры и уклоны проставляют на чертеже детали с
элементами литейной формы. С целью повышения прочности стержня в него
должен быть заложен армирующий каркас.
Конструкция стержневого ящика представлена на чертеже. Ящик состоит из
верхней 1 и нижней 2 половины корпуса 4 штифтов 3 и шести болтов 4.
Ящик выполнен из серого чугуна .
Изготовление стержня осуществляется следующим образом. Собранный ящик
очищают от пыли протирают рабочую часть керосином и располагают на столе
верхней частью вниз. Засыпают и утрамбовывают смесь слоем 50—70 мм
устанавливают внутрь ящика армирующий каркас и заполняют всю полость ящика
стержневой смесью с промежуточной трамбовкой. Для обеспечения отвода газов
из стержня душником накалывают газоотводные каналы. Иногда внутрь крупных
стержней закладывают коксовую гарь скрученные жгуты соломы витую
металлическую стружку что улучшает условия для отвода газов.
Набитый ящик накрывают сушильной плитой и переворачивают. Откручивают
болты 4 поднимают верхнюю половину 1 корпуса и извлекают стержень.
Готовый стержень после устранения некоторых дефектов связанных с
осыпанием смеси направляют на плите в сушильную печь а после сушки
покрывают противопригарной краской. Размеры стержневых ящиков
соответствующие размерам полостей отливки с учетом линейной усадки
определены в таблице. Толщина стенок ящиков назначенная конструктивно 12
Проектирование модели.
Модель повторяет внешние очертания отливки и имеет знаковые части для
формовки установочных лунок под стержни. Модель выполнена из чугуна.
Толщина стенки 10 мм. Внутри модель выполнена пустотелой. Модель после
обработки грунтуют шпаклюют зачищают шлифовальной бумагой и окрашивают в
серый цвет а знаковые части – в черный. Размеры модели определены с
учетом линейной усадки сплава. Знаковые части выполнены с учетом требуемых
зазоров (2 мм) между формой и знаками стержней. Предельные отклонения
размеров соответствуют
Выбор способа подвода металла. Расчет литниковой системы.
Литейная форма имеет одну плоскость разъема в которой расположены
питатели. Для исключения размыва формы подвод металла лучше осуществлять
снизу. Дополнительный подвод металла в верхней плоскости разъема не
потребуется так как высота отливки небольшая (408 600 .. .800 мм).
Элементы литниковой системы указаны на чертеже детали. Во избежание
усадочных раковин следует предусмотреть три прибыли на ободе (прибыль №
). Диаметр окружности вписанной в под прибыльную часть составят: di=25
мм. Толщина прибылей у основания t1 и t2 и их высота h1 и h2 будут
t1=14(d1=14(25=35 мм.
hi=16(t1=16(35=56 мм.
Фактическая высота прибылей будет несколько больше поскольку выбирают
стандартные опоки. Длину прибылей определяем из условия что их
протяженность составляет 50% периметра (окружности) питаемого элемента.
Размеры прибылей указывают на чертеже детали. Холодильники не
устанавливаются так как отливка практически равностенна. Прибыли -
открытые поэтому выпоры не предусматриваются.
Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем объем Vотл и
массу отливки Mотл. Объем отливки определим как сумму объемов полых
цилиндров с наружными диаметрами: 516(V1) 394(V2) 153(V3) 388(V4)
четырех ребер жесткости (V5) с учетом объема отверстий (V6):
Vотл=V1+V2+V3+V4+V5-
V6=314([026(5162+163(3922+193(1532+026(3882]4+4(125(035-
-314([03(242+03(1792+102(3442+172(1032+074(0772]4=201 дм3
Mотл=((Vотл=785(201=1578 кг. где р—плотность стали.
Объем и масса всех прибылей составят:
Vпр=2(Vпр=2(035(26(056=102 дм;
Мпр=( (Vпр=785(102=801 кг.сплава заливаемого в форму будет
M= Mотл+Мпр=1578+801=1658 кг. Время заливки металла в форму:
где s - коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава (для средней
стальной отливки s= t—средняя толщина стенки отливки.
Общая площадь питателей составит:
где (=03-коэффициент сопротивления литниковой системы при двух поворотах
стальной струи на 90°; Hср=488-40822(408=284 мм= 284 cм - средний
гидростатический напор.
Суммарная площадь шлакоуловителя [pic] см2. Площадь стояка [pic] см2.
Литниковая система состоит из круглого стояка шлакоуловителя и двух
питателей. Поток металла на выходе из стояка в шлакоуловитель делится
пополам и далее через питатели выходит в форму.
Сечение питателя представляет собой трапецию высотой' hп со сторонами aп и
bп которые определим из соотношений:
aп=471 мм; bп=377 мм; hп=236 мм;
Размеры сечения шлакоуловителя hшл aшл и bшл найдем аналогично:
aшл=35 мм; bп=28 мм; hп=175 мм.
Диаметр стояка в нижней части dст=113([pic]=113([pic]=568 см в
верхней - на 20% больше.
По размерам элементов литниковой системы изготавливают соответствующие
деревянные модели для получения каналов в форме.
Устройство и последовательность изготовления литейной формы.
При ручной формовке в условиях мелкосерийного производства необходимы
модель стержни модели для элементов литниковой системы формовочная
песчано-глинистая смесь и опоки.
Размеры опок определяют по размерам моделей и наименьшей толщине слоя
смеси между опокой и моделью (70 мм) между шлакоуловителем и моделью (60
мм) между моделью и верхом формы (100 мм) между моделью и низом формы
(120 мм). Ширина опоки В =516+2(70 =656 мм. Длина опоки
L=516+2(70+60+30=746 мм. Выбираем ближайшие большие стандартные размеры
0 и 750 мм. Высота нижней и верхней опоки - 250 мм.
Устройство литейной формы представлено на чертеже. Изготовление ее
осуществляется в следующем порядке. На под модельную плиту устанавливают
опоку знаковую часть модели 4 ( и модели питателей. Опоку заполняют
формовочной смесью 2 и уплотняют пневматической трамбовкой. Душником
делают наколы для улучшения газопроницаемости смеси.
После переворота опоки на шипы устанавливают основную часть модели 3
(см. рис. 20) остальные части моделей питателей и модели шлакоуловителя и
стояка. Плоскость" разъема формы
присыпают- разделительной смесью (сухой молотый песок). Излишки
формовочной смеси срезают рейкой по границе модели и опоки разъем формы
присыпают разделительной смесью. Устанавливают верхнюю часть модели
отливки прибылей и опоку 4 которую засыпают формовочной смесью и
утрамбовывают делают наколы и прорезают заливную воронку вокруг стояка.
Извлечение частей модели производят после удаления моделей стояка и
прибылей подъема и переворота опоки 4 а затем—опоки 3. Перед сборкой
формы ее очищают от случайно осыпавшейся смеси покрывают противопригарным
составом. При сборке формы в нижнюю опоку 1 устанавливают стержни 6 и 5
опускают опоки 3 и 4. Опоки фиксируют центрирующими штырями и скобами.
В готовые формы заливают сплав. После охлаждения отливок формы разрушают.
Из отливки вытряхивают стержневую смесь и удаляют каркас. Отделение
литниковой системы и прибылей осуществляют газокислородной резкой.
В массовом и серийном производстве данной отливки необходимо
предусматривать машинную формовку при которой назначают как правило
один разъем формы и модели.

RR.DOC

Высота нижних знаков стержней согласно табл. 7 составит 40 мм а
верхних—20 мм. Для удобства сборки стержней знак стержня Ст.2 лучше
продлить до границы Ст.1. Формовочные уклоны на нижних знаках составят 7°
а на верхних 10°. Размеры и уклоны проставляют на чертеже детали с
элементами литейной формы. (Масштаб рис. 18 не позволяет этого сделать).
Стержень (Ст.1) в форме должен устанавливаться так чтобы его шесть верхних
знаков расположились точно под соответствующими углублениями в верхней
части формы. Для этого на нижнем знаке необходимо предусмотреть фиксатор в
виде лыски. С целью повышения прочности стержней в них должны быть заложены
Конструкция стержневого ящика представлена на рис. 19. Ящик состоит из
корпуса 1 вкладыша 2 двух боковых вкладышей 3 и шести отъемных пластин 4.
Пластины 4 при сборке ящика вставляются в пазы корпуса 1. Вкладыши 3
соединяются между собой шипами 5. Ящик выполнен из пиломатериалов хвойных
Изготовление стержня осуществляется следующим образом. Собранный ящик
очищают от пыли протирают рабочую часть керосином и располагают на столе
верхней частью вниз. Засыпают и утрамбовывают смесь слоем 50—70 мм
устанавливают внутрь ящика армирующий каркас и заполняют всю полость ящика
стержневой смесью с промежуточной трамбовкой. Для обеспечения отвода газов
из стержня душником накалывают газоотводные каналы. Иногда внутрь крупных
стержней закладывают коксовую гарь скрученные жгуты соломы витую
металлическую стружку что улучшает условия для отвода газов.
Набитый ящик накрывают сушильной плитой и переворачивают. Поднимают
корпус и вкладыш 2 отводят в стороны вкладыши 3 и извлекают пластины 4.
Готовый стержень после устранения некоторых дефектов связанных с осыпанием
смеси направляют на плите в сушильную печь а после сушки покрывают
противопригарной краской.
Стержневой ящик для стержня Ст.2 (см. рис. 18) будет иметь один разъем
проходящий через ось симметрии. Поскольку стержень длинный и не может
транспортироваться на сушильной плите в вертикальном положении его следует
изготавливать по половинкам и склеивать после сушки.
Размеры стержневых ящиков соответствующие размерам полостей отливки с
учетом линейной усадки определены в табл. 9. Толщина стенок ящиков
назначается конструктивно.
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ 11961—87. 4*
продлить до границы Ст.1. Формовочные уклоны на нижних знаках составят
° а на верхних 10°. Размеры и уклоны проставляют на чертеже детали с
Стержень (Ст.1 в форме должен устанавливаться так чтобы его шесть
верхних знаков расположились точно под соответствующими углублениями в
верхней части формы. Для этого на нижнем знаке необходимо предусмотреть
фиксатор в виде лыски. С целью повышения прочности стержней в них должны
быть заложены армирующие каркасы.
корпуса 1 вкладыша 2 двух боковых вкладышей 3 и шести отъемных пластин
Пластины 4 при сборке ящика вставляются в пазы корпуса . Вкладыши 3
Изготовление стержня осуществляется следующим образом. Собранный
ящик очищают от пыли протирают рабочую часть керосином и располагают на
столе верхней частью вниз. Засыпают и утрамбовывают смесь слоем 50—70 мм
устанавливают внутрь ящика армирующий каркас и заполняют всю полость
ящика стержневой смесью с промежуточной трамбовкой. Для обеспечения
отвода газов из стержня душником накалывают газоотводные каналы. Иногда
внутрь крупных стержней закладывают коксовую гарь скрученные жгуты
соломы витую металлическую стружку что улучшает условия для отвода
корпус 1 и вкладыш 2 отводят в стороны вкладыши 3 и извлекают пластины
Готовый стержень после устранения некоторых дефектов связанных с
осыпанием смеси направляют на плите в сушильную печь а после сушки
покрывают противопригарной краской.
Стержневой ящик для стержня Ст.2 (см. рис. 18) будет иметь один
разъем проходящий через ось симметрии. Поскольку стержень длинный и не
может транспортироваться на сушильной плите в вертикальном положении
его следует изготавливать по половинкам и склеивать после сушки.
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ 11961—87. 4-
Рис. 19. Стержневой ящик
Проектирование модели. Модель (рис. 20) повторяет внешние очертания
Отливки и имеет знаковые части для формовки установочных лунок под стержни.
Модель выполнена из хвойных пиломатериалов (доски бруски). Доски
располагают послойно вдоль и поперек волокон сплачивают склеивают а
затем модель обрабатывают на станках.
Модель состоит из двух частей и 3 соединенных между собой двумя шипами
Знаковая часть 5 для удобства формовки выполнена отъемной с фиксацией на
модели с помощью шипов 5. Внутри модель может быть пустотелой для
облегчения и экономии пиломатериалов.
Модель после обработки грунтуют шпаклюют зачищают шлифовальной бумагой
и окрашивают в серый цвет а зна-
ковые части—в черный.
Размеры модели определены ранее с учетом линейной усадки сплава. Знаковые
части выполнены с учетом требуемых зазоров (2 мм) между формой и знаками
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ 11961—87.
Выбор способа подвода металла. Расчет литниковой системы. Литейная
форма имеет две плоскости разъема в каждой из которых можно расположить
питатели. Для исключения размыва формы подвод металла лучше осуществлять
снизу т. е. предусмотреть питатели и шлакоуловитель в нижней плоскости
разъема. Дополнительный Подвод металла в верхней плоскости разъема не
потребуется так как высота отливки небольшая (308 600 .. .800 мм).
Элементы литниковой системы указаны на чертеже детали (см. рис. 18).
Во избежание усадочных раковин следует предусмотреть три прибыли на ободе
(прибыль № 1) и две на ступице (прибыль № 2). Диаметры окружностей
вписанных в под-прибыльную часть составят: di==36 и с?2===32 мм. Толщина
прибылей у основания ti и ty и их высота hi и Нч будут равны:.
^i=l4di== 14-36=50 мм f2=l4c?2==l4-32==45 mm
ii==l6i=l6-50==80 мм fta== 16^2== 16-45=72 мм.
Фактическая высота прибылей будет несколько больше поскольку выбирают
стандартные опоки. Длину прибылей определяем из условия что их
протяженность составляет 50% периметра (окружности) питаемого элемента.
Размеры прибылей указывают на чертеже детали. (Масштаб рис. 18 не позволяет
этого сделать). Холодильники не устанавливаются так как отливка
практически равностенна. Прибыли—открытые поэтому выпоры не
Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем объем Уотл и
массу отливки ЛГотл. Объем отливки определим как сумму объемов полых
цилиндров с наружными диаметрами 516 мм (Vi) и 170 мм (Уа) колец диаметром
6 мм (Уз) и 460 мм V^) шести ребер жесткости (Ув) с учетом объема шести
отверстий (Ve): Уотл==У1+У2+2Уз+ +У4+6У5—6Уб = 314[308(5162—462)+233
+2 036 (5762—516!>)+016(462—172]4+6.016.1.45К X
(19+14)2—6.314.06.0164=±227 дм3;
Л1отл==1рУотл==785- 227= 180 кг
где р—плотность стали.
Объем и масса всех прибылей составят:
Упр=ЗУпр1+2Упр2=3-05.26-08+2.045.11-072==39 дм;
Мпр==рУпр==74-39=30 кг.сплава заливаемого в форму будет
Л1==Л1отл+А1пр==180+30==210 кг. Время заливки металла в форму:
t=s УШ==15 ^28-210=28 с.
где s — коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава (для средней
стальной отливки s== t—средняя толщина стенки отливки.
Общая площадь питателей составит:
F== ЮООМ (^тр УУ^ШТ^ =1000.23003-28.74 ^1962.25=15 см2
где ^i==03—коэффициент сопротивления литниковой системы при двух поворотах
стальной струи на 90°; Яср=400— —30022-300=250 мм== 25 ем—средний
гидростатический напор.
Суммарная площадь шлакоуловителя 2Fmn===l12Fn== =11-15== 16 см2.
Площадь стояка FcT==l152Fmn==l15X Х16==184 см2.
Литниковая система состоит из круглого стояка шлакоуловителя и двух
питателей. Поток металла на выходе из
стояка в шлакоуловитель делится пополам и далее через питатели выходит в
Сечение питателя представляет собой трапецию высотой' hn со сторонами йп
и Ьц которые определим из соотношений:
002==05ап(ап+08ап)2;
ап=40 мм; &п==32 мм; Ап==20 мм.
Размеры сечения шлакоуловителя Ощл &шл Ащл найдем аналогично:
Ошл==30 ММ &шл==25 ММ Ашл==30 ММ.
Диаметр стояка в нижней части ст==113Ур^==113Х Х)"1840==48 мм в
верхней—на 20% больше.
По размерам элементов литниковой системы изготавливают соответствующие
деревянные модели для получения каналов в форме.
Устройство и последовательность изготовления литейной формы. При
ручной формовке в условиях мелкосерийного производства необходимы модель
стержни модели для элементов литниковой системы формовочная песчано-глини-
Размеры опок определяют по размерам моделей и наименьшей толщине слоя
смеси между опокой и моделью (70 мм) между шлакоуловителем и моделью (60
мм) между моделью и верхом формы (100 мм) между моделью и низом формы
(120 мм). Ширина опоки В ==588 +2 -70 =728 мм. Длина опоки L==588+2-
+60+30==818 мм. Выбираем ближайшие большие стандартные размеры 800 и 1000
мм. Высота средней опоки равна 250 мм а нижней и верхней— 175 мм.
Устройство литейной формы представлено на рис. 21. Изготовление ее
осуществляется в следующем порядке. На прд-модедьную плиту устанавливают
опоку знаковую часть модели 4 (см. рис. 20) и модели питателей. Опоку
заполняют формовочной смесью 2 и уплотняют пневматической трамбовкой.
Душником делают наколы для улучшения газопроницаемости смеси.
После переворота опоки на шипы устанавливают основную часть модели 3
(см. рис. 20) остальные части моделей питателей и модели шлакоуловителя и
стояка. Плоскость" разъема формы присыпают- разделительной смесью (сухой
молотый песок). Внутрь установленной средней опоки 3 засыпают формовочную
смесь и уплотняют. Излишки формовочной смеси срезают рейкой по границе
модели и опоки разъем формы присыпают разделительной смесью. Устанав-
ливают верхнюю часть модели отливки прибылей и опоку 4 которую засыпают
формовочной смесью и утрамбовывают делают наколы и прорезают заливную
воронку вокруг стояка.
Рис. 21. Форма литейная
Извлечение частей модели производят после удаления моделей стояка и
прибылей подъема и переворота опоки 4 а затем—опоки 3. Перед сборкой
формы ее очищают от случайно осыпавшейся смеси покрывают противопригарным
составом. При сборке формы в нижнюю опоку 1 устанавливают стержни 6 и 5
опускают опоки 3 и 4. Опоки фиксируют центрирующими штырями и скобами. .
В готовые формы заливают сплав. После охлаждения отливок формы
разрушают. Из отливки вытряхивают стержневую смесь и удаляют каркас.
Отделение литниковой системы и прибылей осуществляют газокислородной
В массовом и серийном производстве данной отливки необходимо
предусматривать машинную формовку при которой назначают как правило один
разъем формы и модели.

лист2.cdw

Верхняя часть (2) условно снята.

Лист 1temp.cdw