Литьё кронштейна из стали 20Л по ГОСТ 977-85

РЫЧАГ.FRW

форма.frw

ст ящик.frw

12.FRW

ОПОКИ.CDW

КРОНШТ~1.CDW

1. Отливка 3-ей группы ГОСТ 977-85
Точность отливки 12-0-0-8 ГОСТ 26645-85

kurs1 1.doc

Выбор способа получения детали.
Выбор материала и его характеристики.
Выбор положения отливки в форме.
Анализ технологичности детали изменение ее конструкции.
Расчет размеров модели отливки и стержневых ящиков.
Разработка конструкции стержневых ящиков.
Разработка чертежа технологичной детали.
Расчет литниковой системы.
Проектирование модели.
Разработка литейной формы.
Литейное производство занимает ведущее положение в производстве
заготовок на машиностроительных заводах вследствие малой себестоимости
отливок и высокой универсальности литья. Этот способ применяют для изделий
практически любой конструктивной сложности из различных сплавов любой
массы при небольших объемах механической обработки.
Отливки получают в разовых песчаных металлических и в оболочковых
формах литьем под давлением по выплавляемым моделям и другими способами.
Наиболее широко используют литье в песчаные формы.
Работоспособность литой детали величина затрат на производстве
заготовок зависит во многом от того насколько полно учтены все особенности
и технологические возможности выбранного способа литья.
Деталь представляет собой тело вращения с наибольшим диаметром 200 мм
с двумя наружными выступами-скобами на поверхности вращения. Наиболее
целесообразно в данном случае предусмотреть получение литой заготовки.
Себестоимость отливок обычно ниже себестоимости поковок и сварных
конструкций. Требования прочности и надежности детали допускают
использование литой заготовки.
Выбор способа получения отливки
Выбираем наиболее распространенный способ – литье в песчано-глинистые
формы т.к. оно позволяет получать отливки из любых сплавов любых
размеров различной конфигурации и сложности. Литье в песчаные формы
применяют как в единичном так и в серийном и массовом производстве.
Себестоимость таких заготовок невысокая.
По габаритным размерам и массе отливка является мелкой производство
– серийное однако применение литья в металлические формы невозможно из-за
относительно сложной для этого метода формы отливки.
Выбор материала и его характеристики
Сплав должен обеспечивать механические свойства необходимые для
условий работы детали быть по возможности дешевым и иметь высокие
технологические свойства.
Требуемая деталь относится к деталям работающим при статических
нагрузках поэтому особых требований к механическим свойствам материала не
предъявляется. Выбираем серый чугун СЧ 25 ГОСТ 1412-85 как наиболее дешёвый
сплав к тому же он обладает высокой жидкотекучестью малой усадкой и
хорошо обрабатывается резанием. Механические свойства:
HB=24.5 (В=250 МПа .
Выбор положения отливки в форме
Литейное производство – производство очень сложных по форме отливок
практически любых габаритных размеров. Однако с целью упрощения технологии
и снижения себестоимости следует проектировать детали компактными. От
положения отливки в форме зависит качество отливки и работоспособность а
также затраты труда в литейном цехе. Наиболее качественными и прочными
бывают нижние и боковые (вертикальные) участки отливок. В верхних участках
меньше плотность металла сюда же выплывают шлаковые включения формовочной
смеси и здесь же формируются усадочные раковины и поры вследствие усадки
При выборе положения отливки необходимо стремиться к упрощению
литейной формы путем уменьшения количества разъемов формы и модели но при
этом нужно реально оценивать наличие возможных дефектов в верхних участках
На рис.1 условными знаками показано положение отливки в форме для двух
возможных вариантов с горизонтальной осью (вариант I) и с вертикально
расположенной осью вращения (вариант II). Вариант II обеспечивает наилучшее
качество металла и так как все варианты требуют два разъёма формы и
модели следует выбрать второй вариант.
Анализ технологичности детали изменение ее конструкции
Внешние очертания детали имеет простую геометрическую форму – цилиндр
с двумя прикреплёнными к нему скобами. Однако такая конфигурация является
нетехнологичной модель не может быть извлечена из формы без дополнительных
разъёмов. Проверка конфигурации детали по правилу теневого рельефа (рис. 2
а) подтверждает необходимость дополнительных разъёмов формы и модели. Более
технологичным вариантом будет деталь со скобами расположенными на одном
уровне (рис. 2 б). Для изготовления такой отливки потребовался бы только
один разъём формы. Но по условиям работы данный вариант неприемлем поэтому
приходится сохранить внешние очертания без изменений т.е.
Других внешних выступов бобышек или проточек препятствующих
извлечению модели из формы на детали нет.
Механическая обработка предусмотрена для минимального числа
поверхностей но объём её можно уменьшить изменив конфигурацию цилиндра
(рис. 2 в) без ущерба для работоспособности детали.
Внутренние полости спроектированы технологично.
Толщина стенок на исходном чертеже выбрана без учёта особенностей
литейного производства. Деталь является разнотолщинной а направленность
затвердевания металла не обеспечена.
Деталь имеет неоправданно большую толщину стенок (50 мм) поэтому
следует уменьшить толщину стенок до 20 мм по возможности выполнив
равностенную отливку. При этом следует выполнить рёбра жёсткости на скобах
чтобы компенсировать их условное ослабление. Рёбра жёсткости следует делать
на 20% тоньше стенки отливки их толщина составит 16 мм (рис. 2 г).
Скопления металла после внесённых изменений отсутствуют так как
отливка стала равностенной.
Сопряжения стенок на деталях следует проектировать плавными. При
сопряжении рёбер жёсткости скоб с цилиндром радиус сопряжения составит
[pic] согласно нормальному ряду принимаем r=5 мм. При сопряжении втулки
на скобе с рёбрами жёсткости радиус сопряжения составит [pic] согласно
нормальному ряду принимаем r=5 мм (рис. 2 д).
Все внешние поверхности перпендикулярные плоскости разъема должны
иметь литейные уклоны по ГОСТу 3212-80. Уклоны назначаются как на
обрабатываемые поверхности отливки так и на необрабатываемые. Разъем формы
должен быть плоским.
Необходимо обеспечить одновременное затвердевание т.е. сделать
Разработка чертежа технологичной детали. Нанесение на него элементов
литейной формы и отливки.
В результате анализа технологичности и изменения отдельных частей
предлагается новый чертёж детали. У предложенной конструкции снижена
металлоёмкость и уменьшено количество механической обработки. На чертеже
нанесены указания литейной технологии т.е. элементы литейной формы и
- положение отливки в форме разъёмы формы и модели;
- припуски на механическую обработку;
- конфигурация стержней;
- направление каналов для вывода газов;
- разъёмы стержневых ящиков и направление их набивки;
- литниковая система и др.
Расчет размеров модели отливки и стержневых ящиков
Для назначения припусков на механическую обработку согласно ГОСТ 26645-
установлен 10-й класс точности размеров отливки и 10-й класс точности
размеров массы (см. табл. 5 [1 с.26]). Классы точности определены исходя
из способа получения чугунных отливок в разовых песчаных формах в условиях
серийного производства. Данная деталь не предъявляет особых требований к
ограничению 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 и
боковых или верхних поверхностей.
Допуск размеров определен по 10-му классу точности согласно табл. 6
[1 c. 28]. Общий допуск с учетом коробления и неточности поверхностей
Предельные отклонения размеров отливки выбраны симметричными или
несимметричными в зависимости от наличия механической обработки и способа
формирования поверхности одной или несколькими частями литейной формы.
Предельные отклонения размеров до необрабатываемых поверхностей обозначены
Припуск на усадку для чугуна составляет 1%. Размеры модели и
стержневых ящиков превышают размеры отливки на величину припуска.
Расчет размеров отливки модели и стержневых ящиков приведен в табл.
НоминальДопуск СуммарныПрипуск Размер Припуск Размер Размер
ный размерной допускна отливкина модели стержнев
размер й ( общ. механичемм усадку мм ого
детали точностимм скую мм ящика
мм ( мм обработк мм
0 4 5 6+7 413±2 4 417 417
0 3.6 220±2 2.2 222
0 3.2 150±1.5 1.5 152
0 2.8 100±1.5 1 101
0 3.2 140±1.5 1.5 142
0 2.8 110±1.5 1.1 111
0 2.8 3.5 +4+4 108±1.5 1 110
0 2.8 3.5 -4-5 91±1.5 1 92 92
0 2.8 3.5 -4 96±1.5 1 97 97
0 3.2 150±1.5 1.4 151
0 3.2 140+3 1.3 141
Разработка конструкции стержневого ящика
В серийном производстве модельные комплекты изготавливают из твердых
пород дерева пластмасс и сплавов.
Отливка имеет внутреннюю полость диаметром 110 мм. Внутреннюю полость
получим с помощью стержня (Ст. 3). Отверстия в скобах получим с помощью
стержней Ст.1 и Ст.2.
Высота нижнего знака стержня Ст.3 составит 70 мм а высота верхнего
знака составляет 50 мм. Формовочные уклоны на нижних знаках составят 60 а
на верхних 80. Размеры и уклоны проставляют на чертеже детали с элементами
литейной формы. С целью повышения прочности стержня 3 в него должны быть
заложены армирующие каркасы.
Длина горизонтальных знаков стержней 1 и 2 составит 35 мм формовочные
Конструкция стержневого ящика для стержня Ст.3 представлена на
чертеже. Ящик выполнен из твердых пород дерева.
Изготовление стержня осуществляется следующим образом. Ящик очищают от
пыли протирают рабочую часть керосином и располагают на столе верхней
частью вниз. Засыпают и утрамбовывают смесь слоем 20-30 мм устанавливают
внутрь ящика армирующий каркас и заполняют всю полость ящика стержневой
смесью с промежуточной трамбовкой. Для обеспечения отвода газов из стержня
душником накладывают газоотводные каналы.
Набитый ящик накрывают сушильной плитой и переворачивают. Готовый
стержень после устранения некоторых дефектов связанных с осыпанием смеси
направляют на плите в сушильную печь а после сушки покрывают
противопригарной краской.
Стержневые ящики будет иметь один разъём проходящий через ось
симметрии. Поскольку стержень Ст.3 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 литейной усадки определены в таблице 1. Толщина стенок ящиков
назначается конструктивно.
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ11961-87.
В случае машинной формовки модель представляет собой три полумодели
которые имеют резьбовые и штифтовые отверстия для закрепления на
соответствующих модельных плитах. Полумодели закрепляются на модельных
плитах по координатам относительно центрирующих штырей с тем чтобы
отпечатки в нижней и верхней частях формы полученные на разных машинах
совпали. На модельных плитах может закрепляться не одна а несколько
моделей чтобы получить форму не на одну а на 2-4 отливки. Кроме того на
модельных плитах закрепляют модели литниковой системы.
Модель повторяет внешние очертания отливки и имеет знаковые части для
формовки установочных лунок под стержени. Модель выполнена из твёрдых пород
дерева. Доски располагают послойно вдоль и поперёк волокон сплачивают
склеивают а затем модель обрабатывают на станках.
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.
Расчет литниковой системы
Литниковая система – система каналов для подвода металла в литниковую
форму. Литниковая система должна обеспечивать непрерывную заливку в форму
очищенного металла с определенной скоростью при этом не должно быть
разрушения формы потоком металла а отходы металла на литниковую систему
должны быть минимальными.
Шлакоуловители и питатели располагают в полости разъема формы. В целях
уменьшения вероятности размыва формы питатели располагают так чтобы струя
металла была направлена вдоль полости. Элементы литниковой системы указаны
Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем объемVотл и
Vотл = V1 + 2V2 + 2V3 +2V4+2V5 – (V6 +V7 +V8)
где V1 – объем цилиндра наружного диаметра 150 мм;
V2 – объем усечённых конусов диаметром у основания150 мм у верха -140;
V3 – объём цилиндра на фланце
V5 – объем рёбер жёсткости;
V6 – объем стержня Ст1
V7 – объем стержня Ст2
V8 – объем стержня Ст3
Vотл = 53+20933+21539+2025+20108-(0724+065+3669)=556 дм3;
Mотл=( Vотл =76( 556 =4225643 кг.
где (-плотность серого чугуна.
Время заливки металла в форму :
где s- коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава (s=17 2);
t- средняя толщина стенки отливки (t=20).
Общая площадь питателей составит:
где =04 05- коэффициент сопротивления литниковой системы;
Нср=30-2522(40 = 222 см – средний гидростатический напор.
Суммарная площадь шлакоуловителя (Fшл=11(Fп=11(3116=3427 см2.
Площадь стояка Fст=115(Fшл=115(3427=3942 см2.
Литниковая система состоит из круглого стояка шлакоуловителя и двух
питателей. Поток металла на выходе из стояка и шлакоуловитель делится
пополам и далее через питатели выходит в форму.
Сечение питателя представляет собой трапецию высотой hп со сторонами
ап и bп которые определим из соотношений:
Fп=(Fп2=hп(ап+bп)2=05ап (ап+08ап) 2;
162=05ап (ап+08 ап) 2;
ап=19 мм; bп=08ап=15 мм; hп=05ап=9 мм.
Размеры сечения шлакоуловителя ашл bшл hшл найдем аналогично:
Fшл=(Fшл2=hшл(ашл+bшл)2=ашл (ашл+08ашл) 2;
ашл = 14 мм bшл = 11 мм hшл=14 мм.
Диаметр стояка в нижней части dст=113(Fст =113((394=22 мм в верхней
– на 20% больше – 27 мм.
По размерам элементов литниковой системы изготавливают соответствующие
деревянные модели для получения каналов в форме.
Устройство и последовательность изготовления литейной формы.
Внутренние размеры опок стандартизированы. Размер опок выбирают из
условия наименьших затрат формовочной смеси но при обеспечении требуемой
прочности формы и исключения прорыва металла при заливке.
В серийном производстве данной отливки необходимо предусмотреть
машинную формовку при которой назначают в данном случае два разъема
формы и модели. Модель должна быть изготовлена из твердых пород дерева что
позволит повысить точность отливки и уменьшить припуски на механическую
Размеры опок определяют по размерам моделей и наименьшей толщине слоя
смеси между опокой и моделью (40 мм) между шлакоуловителем и моделью (35
мм) между моделью и верхом формы (50 мм) между моделью и низом формы (60
мм). Ширина опоки В = 390+2(40 = 470 мм. Длина опоки L =390 +2(40 = 470
мм. Выбираем ближайшие большие стандартные размеры 500мм. Высота нижней и
верхней опоки равна 300 а средней – 100 мм.
Устройство литейной формы представлено на чертеже
Серяков Е.И. Филипов Г.И. Литые заготовки и способы их получения:
Учебное пособие. - СПб.: СПбГТУ 1992. – 56 с.
Технология конструкционных материалов Под ред. А.М.Дальского. –
М.: Машиностроение 1985. – 448 с.

СТЕЖНЕ~2.FRW

model 2.cdw

капвы.cdw

Верхняя опока условно снята

КУРСОВ~1.DOC

Чертёж детали «Кронштейн» (предварительный вариант) изображен на
рис 1. Производство – единичное. Условия работы – Работает на трение.
Допускается любой вид заготовки. Размеры исходного варианта указаны в
техническом задании.
Выбор способа получения заготовки.
Деталь не является телом вращения наибольший размер 750 мм
имеются различные выступы внутренние полости и отверстия. В условиях
единичного производства такую деталь можно получить различными способами
такими как ковка литьё сварка из проката.
Рассмотрим особенности каждого из видов производства
применительно к данной детали.
Сварная конструкция потребует большого числа деталей и сварных
швов и много подготовительных операций. В итоге это значительно увеличивает
суммарную себестоимость производства заготовки и делает этот вид
производства невыгодным.
Кованая заготовка будет иметь форму сплошного тела вращения и
для получения корпуса после операции ковки потребуется значительный объём
механической обработки что также значительно увеличивает суммарную
себестоимость производства заготовки и делает этот вид производства
невыгодным. Кроме того в данном случае не предъявляются особые требования
к надёжности и прочности детали поэтому применение ковки не оправдано.
Наиболее целесообразно в данном случае предусмотреть получение
литой заготовки так как литьё позволяет получать сложные по конфигурации
изделия практически любых размеров в том числе и с внутренними полостями.
Себестоимость изделий полученных методом литья как правило ниже чем
себестоимость поковок и сварных конструкций. Требования прочности и
надёжности детали допускают использование литой заготовки.
Конструкция детали такова что позволяет получить цельнолитую
заготовку и нет необходимости проводить реконструкцию детали например на
сварно-литую. Тем не менее в процессе анализа технологичности
конфигурация детали будет несколько изменена что приведёт к необходимости
дополнительной механической обработки после процесса литья. Но конструкция
изменена таким образом чтобы размер этой механической обработки был
По габаритным размерам и массе отливка является средней а по
форме – сравнительно сложной. Характер производства данного изделия –
единичный поэтому применение специальных видов литья в данном случае
нецелесообразно. Выберем литьё в песчано-глинистые формы как наиболее
универсальное и дешёвое. Формовку целесообразно применить ручную.
Выбор сплава и его характеристика.
Исходя из конкретных условий работы (работа на трение) материал
должен иметь удовлетворительную пластичность и твёрдость. Такими
свойствами обладают стали со средним содержанием углерода. Для данного
изделия выберем сталь углеродистую литейную 20Л ГОСТ 977-88.
Деталь работает под знакопеременными нагрузками и на трение
следовательно сталь должна быть повышенного качества. Отливку относят к
третьей группе и в технических требованиях на чертеже необходимо записать:
Отливка 3-ей группы ГОСТ 977-88.
Сталь содержит 02% углерода. Механические свойства выбранной
(В=412 МПа (02=216 МПа (=22% KCU=491 кДжм2.
Выбор положения отливки в форме.
Положение отливки в форме определяет качество металла в различных
зонах детали. На рис. 2 условными знаками показано положение отливки в
форме. Для данной детали сразу же отчётливо определяется положение
плоскости разъёма. Этот вариант гарантирует наиболее дешёвое и простое
производство детали так как форма будет состоять всего из двух частей и
потребуется только один разъём формы и модели.
Анализ технологичности детали изменение её конструкции.
Внешние очертания исходной детали делают её нетехнологичной для
производства методом литья поэтому конфигурация корпуса была изменена.
Изменения касаются внешних и внутренних контуров детали которые
несущественно влияют на работу устройства. В целях упрощения сопряжены
наружные поверхности.
Сопряжения стенок на детали следует делать плавными. При отношении толщин
080=125 радиусы сопряжений составят
Согласно нормальному ряду принимаем радиусы сопряжений 20 и 100 мм.
При отношении толщин 200110=181 радиусы сопряжений составят
Согласно нормальному ряду принимаем радиусы сопряжений 40 и 200 мм.
Разработка чертежа технологичной детали. Нанесение на него элементов
литейной формы и отливки.
В результате анализа технологичности и изменения отдельных частей
предлагается новый чертёж детали. На чертеже нанесены указания литейной
технологии то есть элементы литейной формы и отливки.
Элементы литейной формы и отливки следует выполнять в соответствии с
На чертеже указаны технические требования:
Отливка 3-ей группы ГОСТ 977-85.
Точность отливки 12-0-0-8 ГОСТ 26645-85.
Расчёт размеров отливки модели и стержневых ящиков.
Для назначения припусков на механическую обработку согласно ГОСТ
645-85 установлен 12-й класс точности размеров отливки. Припуски
назначены по 8-му ряду.
Расчёт размеров удобно свести в таблицу.
Номина-лДопуск Суммар-Припуск Размер ПрипусРазмер Размер
ьный размер-нный на мех. отливки к на модели стержне-
размер ой допуск Обработкумм усадкумм вого
детали точности(общ мм мм ящика
0 10 125 12 762±6 12 774
0 10 125 12 692±6 11 703
0 9 113 9+9 518±6 8 524
0 8 10 400±4 64 4064
0 8 10 9 409±4 65 4155
0 7 9 200±35 32 2032
0 7 9 8 182+7 3 179
0 56 7 100±28 16 984
Разработка конструкции стержневых ящиков.
Отливка имеет одно отверстие и сбоку(относительно положения отливки в
опоках). Для получения этих элементов следует предусмотреть стержни. С
целью прочности стержня в него должен быть заложен армированный каркас.
Конструкции стержневого ящика представлена на следующем рисунке.
Ящик состоит из корпуса 1 вкладышей 2 и 3 боковых пластин 4. Ящик
выполнен из пиломатериалов хвойных пород.
Изготовление стержня происходит следующим образом. Собранный ящик
очищают от пыли протирают рабочую поверхность керосином и располагают на
столе верхней частью вниз. Устанавливают внутрь ящика армированный каркас и
заполняют всю полость ящика стержневой смесью с промежуточной трамбовкой.
Для обеспечения отвода газов из стержня душником накалывают газоотводные
Затем вынимают стержень устраняют дефекты связанные с осыпанием
смеси и направляют на плите в сушильную печь а после сушки покрывают
противопригарной краской.
Размер ящика соответствующий размерам полости отливки с учётом
литейной усадки определён в таблице. Толщина стенок ящика назначается
Расчет литниковой системы.
Литниковая система – система каналов для подвоза металла в литниковую
форму. Литниковая система должна обеспечивать непрерывную заливку в форму
очищенного металла с определенной скоростью. При этом не должно быть
разрушения формы потоком металла а отходы металла на литниковую систему
должны быть минимальными.
Шлакоуловители и питатели располагают в полости разъема формы. В целях
уменьшения вероятности размыва формы питатели располагают так чтобы струя
металла была направлена вдоль полости. Элементы литниковой системы указаны
Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем объемVотл и
Vотл = V1+V2-V3+V4-V5
где V1 - объем цилиндра наружного диаметра 400*527 мм;
V2 - объем наружного параллелепипеда 527*774*203 мм;
V3 - объем цилиндра внутреннего диаметра 179*527 мм;
V4 - объем внутреннего параллелепипеда 590*100*107 мм;
V5 -объем ребра жёсткости 680*80*4002 мм
Mотл=((Vотл =74(1075 =800 кг
где ( - плотность стали.
Время заливки металла в форму
где s- коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава (s=1.5);
t- средняя толщина стенки отливки.
Общая площадь питателей составит:
где =03- коэффициент сопротивления литниковой системы;
[pic]- средний гидростатический напор.
Нср=800 – 6802(2(880)=537мм = 54 см
Суммарная площадь шлакоуловителя: (Fшл=11((Fп=11(178=196 см2.
Площадь стояка Fст=115((Fшл=115(196=225 см2.
Литниковая система состоит из круглого стояка шлакоуловителя и двух
питателей. Поток металла на выходе из стояка и шлакоуловитель делится
пополам и далее через питатели выходит в форму.
Сечение питателя представляет собой трапецию высотой hп со сторонами
ап и bп которые определим из соотношений:
Fп=(Fп2=hп(ап+bп)2=05ап (ап+08ап) 2;
802=05ап (ап+08(ап) 2;
ап=44 мм; bп=35 мм; hп=22 мм.
Размеры сечения шлакоуловителя ашл bшл hшл найдем аналогично:
Fшл=(Fшл2=hшл((ашл+bшл)2=05(ашл (ашл+08(ашл) 2;
ашл=46 мм bшл=37 мм hшл=23 мм.
Диаметр стояка в нижней части dст=113((Fст =113((225=17 мм в
верхней – на 20% больше.
По размерам элементов литниковой системы изготавливают соответствующие
деревянные модели для получения каналов в форме.
Проектирование модели.
Модель повторяет внешние очертания отливки и выполнена из хвойных
пиломатериалов (доски бруски). Доски располагают послойно вдоль и поперёк
волокон сплачивают склеивают а затем модель обрабатывают на станках.
Модель состоит из 2-х частей соединённых между собой шипами.
Модель после обработки грунтуют шпаклюют зачищают шлифовальной бумагой и
окрашивают в серый цвет.
Размеры модели определены ранее с учётом литейной усадки сплава.
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ 11961-87.
Устройство литейной формы.
При ручной формовке в условиях индивидуального производства
необходимы модель стержни модели для элементов литниковой системы
формовочная песчано-глинистая смесь и опоки.
Размеры опок определяются по размерам модели и наименьшей толщине
слоя смеси между опокой и моделью (80 мм) между шлакоуловителем и моделью
(70 мм) между моделью и верхом формы (100 мм) между моделью и низом
формы (120 мм). Ширина опоки В=600+80+80=760 мм. Длина опоки
L=525+2*80+70=755 мм. Выбираем ближайшие большие стандартные значения 800
мм и 800 мм. Высоты опок 800 и 300 мм.

МОДЕЛЬ.CDW

Все поверхности покрыть краской

list1.cdw

Точность отливки 10-0-0-10 ГОСТ 26645-85.

ПОЛОЖЕ~1.FRW

КРОНШТ~2.CDW

kurs1 0.doc

Выбор способа получения детали.
Выбор материала и его характеристики.
Выбор положения отливки в форме.
Анализ технологичности детали изменение ее конструкции.
Расчет размеров модели отливки и стержневых ящиков.
Разработка конструкции стержневых ящиков.
Разработка чертежа технологичной детали.
Расчет литниковой системы.
Проектирование модели.
Разработка литейной формы.
Литейное производство занимает ведущее положение в производстве
заготовок на машиностроительных заводах вследствие малой себестоимости
отливок и высокой универсальности литья. Этот способ применяют для изделий
практически любой конструктивной сложности из различных сплавов любой
массы при небольших объемах механической обработки.
Отливки получают в разовых песчаных металлических и в оболочковых
формах литьем под давлением по выплавляемым моделям и другими способами.
Наиболее широко используют литье в песчаные формы.
Работоспособность литой детали величина затрат на производстве
заготовок зависит во многом от того насколько полно учтены все особенности
и технологические возможности выбранного способа литья.
Деталь представляет собой тело вращения с наибольшим диаметром 200 мм
с двумя наружными выступами-скобами на поверхности вращения. Наиболее
целесообразно в данном случае предусмотреть получение литой заготовки.
Себестоимость отливок обычно ниже себестоимости поковок и сварных
конструкций. Требования прочности и надежности детали допускают
использование литой заготовки.
Выбор способа получения отливки
Выбираем наиболее распространенный способ – литье в песчано-глинистые
формы т.к. оно позволяет получать отливки из любых сплавов любых
размеров различной конфигурации и сложности. Литье в песчаные формы
применяют как в единичном так и в серийном и массовом производстве.
Себестоимость таких заготовок невысокая.
По габаритным размерам и массе отливка является мелкой производство
– серийное однако применение литья в металлические формы невозможно из-за
относительно сложной для этого метода формы отливки.
Выбор материала и его характеристики
Сплав должен обеспечивать механические свойства необходимые для
условий работы детали быть по возможности дешевым и иметь высокие
технологические свойства.
Требуемая деталь относится к деталям работающим при статических
нагрузках поэтому особых требований к механическим свойствам материала не
предъявляется. Выбираем серый чугун СЧ 25 ГОСТ 1412-85 как наиболее дешёвый
сплав к тому же он обладает высокой жидкотекучестью малой усадкой и
хорошо обрабатывается резанием. Механические свойства:
HB=24.5 (В=250 МПа .
Выбор положения отливки в форме
Литейное производство – производство очень сложных по форме отливок
практически любых габаритных размеров. Однако с целью упрощения технологии
и снижения себестоимости следует проектировать детали компактными. От
положения отливки в форме зависит качество отливки и работоспособность а
также затраты труда в литейном цехе. Наиболее качественными и прочными
бывают нижние и боковые (вертикальные) участки отливок. В верхних участках
меньше плотность металла сюда же выплывают шлаковые включения формовочной
смеси и здесь же формируются усадочные раковины и поры вследствие усадки
При выборе положения отливки необходимо стремиться к упрощению
литейной формы путем уменьшения количества разъемов формы и модели но при
этом нужно реально оценивать наличие возможных дефектов в верхних участках
На рис.1 условными знаками показано положение отливки в форме для двух
возможных вариантов с горизонтальной осью (вариант I) и с вертикально
расположенной осью вращения (вариант II). Вариант II обеспечивает наилучшее
качество металла и так как все варианты требуют два разъёма формы и
модели следует выбрать второй вариант.
Анализ технологичности детали изменение ее конструкции
Внешнее очертание детали имеет простую геометрическую форму – цилиндр
с двумя прикреплёнными к нему скобами. Однако такая конфигурация является
нетехнологичной модель не может быть извлечена из формы без дополнительных
разъёмов. Проверка конфигурации детали по правилу теневого рельефа (рис. 2
а) подтверждает необходимость дополнительных разъёмов формы и модели. Более
технологичным вариантом будет деталь со скобами расположенными на одном
уровне (рис. 2 б). Для изготовления такой отливки потребовался бы только
один разъём формы. Но по условиям работы данный вариант неприемлем поэтому
приходится сохранить внешние очертания без изменений.
Механическая обработка предусмотрена для минимального числа
поверхностей но объём её можно уменьшить изменив конфигурацию цилиндра
(рис. 2 в) без ущерба для работоспособности детали.
Деталь имеет неоправданно большую толщину стенок (50 мм) поэтому
следует уменьшить толщину стенок до 20 мм по возможности выполнив
равностенную отливку. При этом следует выполнить рёбра жёсткости на скобах
чтобы компенсировать их условное ослабление. Рёбра жёсткости следует делать
на 20% тоньше стенки отливки их толщина составит 16 мм (рис. 2 г).
Сопряжения стенок на деталях следует проектировать плавными. При
сопряжении рёбер жёсткости скоб с цилиндром радиус сопряжения составит
[pic] согласно нормальному ряду принимаем r=5 мм. При сопряжении втулки
на скобе с рёбрами жёсткости радиус сопряжения составит [pic] согласно
нормальному ряду принимаем r=5 мм (рис. 2 д).
Все внешние поверхности перпендикулярные плоскости разъема должны
иметь литейные уклоны по ГОСТу 3212-80. Уклоны назначаются как на
обрабатываемые поверхности отливки так и на необрабатываемые. Разъем формы
должен быть плоским.
Необходимо обеспечить одновременное затвердевание т.е. сделать
Разработка чертежа технологичной детали. Нанесение на него элементов
литейной формы и отливки.
В результате анализа технологичности и изменения отдельных частей
предлагается новый чертёж детали. У предложенной конструкции снижена
металлоёмкость и уменьшено количество механической обработки. На чертеже
нанесены указания литейной технологии т.е. элементы литейной формы и
- положение отливки в форме разъёмы формы и модели;
- припуски на механическую обработку;
- конфигурация стержней;
- направление каналов для вывода газов;
- разъёмы стержневых ящиков и направление их набивки;
- литниковая система и др.
Расчет размеров модели отливки и стержневых ящиков
Для назначения припусков на механическую обработку согласно ГОСТ 26645-
установлен 10-й класс точности размеров отливки и 10-й класс точности
размеров массы (см. табл. 5 [1 с.26]). Классы точности определены исходя
из способа получения чугунных отливок в разовых песчаных формах в условиях
серийного производства. Данная деталь не предъявляет особых требований к
ограничению 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 и
боковых или верхних поверхностей.
Допуск размеров определен по 10-му классу точности согласно табл. 6
[1 c. 28]. Общий допуск с учетом коробления и неточности поверхностей
Предельные отклонения размеров отливки выбраны симметричными или
несимметричными в зависимости от наличия механической обработки и способа
формирования поверхности одной или несколькими частями литейной формы.
Предельные отклонения размеров до необрабатываемых поверхностей обозначены
Припуск на усадку для стали составляет 2%.Размеры модели и стержневых
ящиков превышают размеры отливки на величину припуска.
Расчет размеров отливки модели и стержневых ящиков приведен в табл.
НоминальДопуск СуммарныПрипуск Размер Припуск Размер Размер
ный размерной допускна отливкина модели стержнев
размер й ( общ. механичемм усадку мм ого
детали точностимм скую мм ящика
мм ( мм обработк мм
Разработка конструкции стержневого ящика
Для изготовления требуемого стержня используем вытряхной стержневой
ящик. Ящик выполнен из пиломатериалов хвойных пород.
Изготовление стержня осуществляется следующим образом. Собранный ящик
очищают от пыли протирают вручную рабочую часть керосином и располагают
на столе верхней частью вниз. Заполняют всю полость ящика стержневой смесью
с промежуточной трамбовкой. Набитый ящик накрывают сушильной плитой и
переворачивают. Вторую половину изготавливают аналогично. Готовые
составляющие направляют в сушильную печь после сушки склеивают и
покрывают противопригарной краской. Предельные отклонения размеров
соответствуют ГОСТу 11961-87.
Размеры стержневого ящика соответствующие размерам полостей отливки с
учетом литейной усадки определены в таблице 1. Толщина стенок ящиков
назначается конструктивно.
Разработка чертежа технологичной детали
В результате анализа технологичности предлагается новый чертеж детали
На чертеже нанесены указания литейной технологии т.е. элементы
литейной формы и отливки:
положение отливки в форме разъемы формы и модели;
припуски на механическую обработку литейные уклоны конфигурация
направление каналов для вывода газов;
разъемы стержневых ящиков и направление их набивки
Расчет литниковой системы
Литниковая система – система каналов для подвоза металла в литниковую
форму. Литниковая система должна обеспечивать непрерывную заливку в форму
очищенного металла с определенной скоростью. при этом не должно быть
разрушения формы потоком металла а отходы металла на литниковую систему
должны быть минимальными.
Шлакоуловители и питатели располагают в полости разъема формы. В целях
уменьшения вероятности размыва формы питатели располагают так чтобы струя
металла была направлена вдоль полости. Элементы литниковой системы указаны
Во избежание усадочных раковин следует предусмотреть прибыль. Диаметр
окружности вписанной в подприбыльную часть составляет d1=25мм.
Толщина прибыли у основания tпр и высота hпр будут равны:
tпр = 12( d1 = 30 мм
hпр = 16( tпр = 48 мм
прибыль открытая поэтому выпор не предусматривается.
Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем объемVотл и
Vотл = V1 + V2 – V3 –V4:
где V1 – объем цилиндра наружного диаметра 135 мм;
V2 – объем цилиндра наружного диаметра 65 мм;
V3 – объем цилиндра внутреннего диаметра 100 мм;
V4 – объем цилиндра внутреннего диаметра 45 мм;
Vотл =([1352(33+652(24-102(1-452(45]4=401.68 см3;
Mотл=( Vотл =74( 40168 =2.97 кг
где (-плотность стали.
Время заливки металла в форму :
где s- коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава (s=1.5); t- средняя
толщина стенки отливки.
Общая площадь питателей составит:
где =03- коэффициент сопротивления литниковой системы;
Нср=175-67522(135 = 158 мм = 158 см - средний гидростатический напор.
Суммарная площадь шлакоуловителя (Fшл=11(Fп=11(092=1 см2. Площадь
стояка Fст=115(Fшл=115(1=115 см2.
Литниковая система состоит из круглого стояка шлакоуловителя и двух
питателей. Поток металла на выходе из стояка и шлакоуловитель делится
пополам и далее через питатели выходит в форму.
Сечение питателя представляет собой трапецию высотой hп со сторонами
ап и bп которые определим из соотношений:
Fп=(Fп2=hп(ап+bп)2=05ап (ап+08ап) 2;
2=05ап (ап+08 ап) 2;
ап=10 мм; bп=8 мм; hп=5 мм.
Размеры сечения шлакоуловителя ашл bшл hшл найдем аналогично:
Fшл=(Fшл2=hшл(ашл+bшл)2=05ашл (ашл+08ашл) 2;
ашл = 7 мм bшл = 7 мм hшл= 6 мм.
Диаметр стояка в нижней части dст=113(Fст =113((115=12 мм в верхней
По размерам элементов литниковой системы изготавливают соответствующие
деревянные модели для получения каналов в форме.
Проектирование модели
Модель 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 1 и 2 соединенных между собой двумя
шипами 3. Модель после обработки грунтуют шпаклюют зачищают шлифовальной
бумагой и окрашивают в серый цвет а знаковые части – в черный.
Размеры модели определены ранее с учетом линейной усадки сплава.
Знаковые части выполнены с учетом требуемых зазоров (2 мм) между формой и
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТу 11691-87.
В серийном производстве модельные комплекты изготавливают из твердых
пород дерева пластмасс и сплавов.
Разработка литейной формы
Внутренние размеры опок стандартизированы. Размер опок выбирают из
условия наименьших затрат формовочной смеси но при обеспечении требуемой
прочности формы и исключения прорыва металла при заливке.
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 = 135+2(70 = 275 мм. Длина опоки L = 56
+2(70+60+30 = 286 мм. Выбираем ближайшие большие стандартные размеры 300 и
0мм. Высота нижней опоки равна 200 а верхней – 175 мм.
Устройство литейной формы представлено на чертеже ТКМ.19.08.02.000.
Серяков Е.И. Филипов Г.И. Литые заготовки и способы их получения:
Учебное пособие. - СПб.: СПбГТУ 1992. – 56 с.
Технология конструкционных материалов Под ред. А.М.Дальского. –
М.: Машиностроение 1985. – 448 с.

Курсач ткм.doc

Чертёж детали «Кронштейн» (предварительный вариант) изображен на
Рисунке 1. Производство – единичное. Условия работы – динамическое
нагружение. Размеры исходного варианта указаны в техническом задании.
Рисунок 1. Техническое задание
Выбор способа получения заготовки.
Деталь не является телом вращения наибольший размер 750 мм
имеются различные выступы внутренние полости и отверстия. В условиях
единичного производства такую деталь можно получить различными способами
такими как ковка литьё сварка из проката.
Рассмотрим особенности каждого из видов производства
применительно к данной детали.
Сварная конструкция потребует большого числа деталей и сварных
швов и много подготовительных операций. В итоге это значительно увеличивает
суммарную себестоимость производства заготовки и делает этот вид
производства невыгодным.
Кованая заготовка будет иметь форму сплошного тела вращения и
для получения корпуса после операции ковки потребуется значительный объём
механической обработки что также значительно увеличивает суммарную
себестоимость производства заготовки и делает этот вид производства
невыгодным. Кроме того в данном случае не предъявляются особые требования
к надёжности и прочности детали поэтому применение ковки не оправдано.
Наиболее целесообразно в данном случае предусмотреть получение
литой заготовки так как литьё позволяет получать сложные по конфигурации
изделия практически любых размеров в том числе и с внутренними полостями.
Себестоимость изделий полученных методом литья как правило ниже чем
себестоимость поковок и сварных конструкций. Требования прочности и
надёжности детали допускают использование литой заготовки.
Конструкция детали такова что позволяет получить цельнолитую
заготовку и нет необходимости проводить реконструкцию детали например на
сварно-литую. Тем не менее в процессе анализа технологичности
конфигурация детали будет несколько изменена что приведёт к необходимости
дополнительной механической обработки после процесса литья. Но конструкция
изменена таким образом чтобы размер этой механической обработки был
По габаритным размерам и массе отливка является средней а по
форме – сравнительно сложной. Характер производства данного изделия –
единичный поэтому применение специальных видов литья в данном случае
нецелесообразно. Выберем литьё в песчано-глинистые формы как наиболее
универсальное и дешёвое. Формовку целесообразно применить ручную.
Выбор сплава и его характеристика.
Исходя из конкретных условий работы (динамическое нагружение)
материал должен иметь удовлетворительную пластичность и твёрдость. Такими
свойствами обладают стали со средним содержанием углерода. Для данного
изделия выберем сталь углеродистую литейную 20Л ГОСТ 977-88.
Деталь работает под знакопеременными нагрузками и на трение
следовательно сталь должна быть повышенного качества. Отливку относят к
третьей группе и в технических требованиях на чертеже необходимо записать:
Отливка 3-ей группы ГОСТ 977-88.
Сталь содержит 02% углерода. Механические свойства выбранной
(В=412 МПа (02=216 МПа (=22% KCU=491 кДжм2.
Выбор положения отливки в форме.
Положение отливки в форме определяет качество металла в различных
зонах детали. На Рисунке 2. условными знаками показано положение отливки в
форме. Для данной детали сразу же отчётливо определяется положение
плоскости разъёма. Этот вариант гарантирует наиболее дешёвое и простое
производство детали так как форма будет состоять всего из двух частей и
потребуется только один разъём формы и модели.
Рисунок 2. Положение отливки в форме
Анализ технологичности детали изменение её конструкции.
Внешние очертания исходной детали делают её нетехнологичной для
производства методом литья поэтому конфигурация корпуса была изменена.
Изменения касаются внешних и внутренних контуров детали которые
несущественно влияют на работу устройства. В целях упрощения сопряжены
наружные поверхности.
Сопряжения стенок на детали следует делать плавными. При отношении толщин
080=125 радиусы сопряжений составят
Согласно нормальному ряду принимаем радиусы сопряжений 20 и 100 мм.
При отношении толщин 200110=181 радиусы сопряжений составят
Согласно нормальному ряду принимаем радиусы сопряжений 40 и 200 мм.
Разработка чертежа технологичной детали. Нанесение на него элементов
литейной формы и отливки.
В результате анализа технологичности и изменения отдельных частей
предлагается новый чертёж детали. На чертеже нанесены указания литейной
технологии то есть элементы литейной формы и отливки.
Элементы литейной формы и отливки следует выполнять в соответствии с
На чертеже указаны технические требования:
Отливка 3-ей группы ГОСТ 977-85.
Точность отливки 12-0-0-8 ГОСТ 26645-85.
Расчёт размеров отливки модели и стержневых ящиков.
Для назначения припусков на механическую обработку согласно ГОСТ
645-85 установлен 12-й класс точности размеров отливки. Припуски
назначены по 8-му ряду.
Расчёт размеров удобно свести в таблицу.
Номина-лДопуск Суммар-Припуск Размер ПрипусРазмер Размер
ьный размер-нный на мех. отливки к на модели стержне-
размер ой допуск Обработкумм усадкумм вого
детали точности(общ мм мм ящика
0 10 125 12 762±6 12 774
0 10 125 12 692±6 11 703
0 9 113 9+9 518±6 8 524
0 8 10 400±4 64 4064
0 8 10 9 409±4 65 4155
0 7 9 200±35 32 2032
0 7 9 8 182+7 3 179
0 56 7 100±28 16 984
Разработка конструкции стержневых ящиков.
Отливка имеет одно отверстие и сбоку(относительно положения отливки в
опоках). Для получения этих элементов следует предусмотреть стержни. С
целью прочности стержня в него должен быть заложен армированный каркас.
Конструкции стержневого ящика представлена на Рисунке3.
Ящик состоит из корпуса 1 вкладышей 2 и 3 боковых пластин 4. Ящик
выполнен из пиломатериалов хвойных пород.
Изготовление стержня происходит следующим образом. Собранный ящик
очищают от пыли протирают рабочую поверхность керосином и располагают на
столе верхней частью вниз. Устанавливают внутрь ящика армированный каркас и
заполняют всю полость ящика стержневой смесью с промежуточной трамбовкой.
Для обеспечения отвода газов из стержня душником накалывают газоотводные
Затем вынимают стержень устраняют дефекты связанные с осыпанием
смеси и направляют на плите в сушильную печь а после сушки покрывают
противопригарной краской.
Размер ящика соответствующий размерам полости отливки с учётом
литейной усадки определён в таблице. Толщина стенок ящика назначается
Расчет литниковой системы.
Литниковая система – система каналов для подвоза металла в литниковую
форму. Литниковая система должна обеспечивать непрерывную заливку в форму
очищенного металла с определенной скоростью. При этом не должно быть
разрушения формы потоком металла а отходы металла на литниковую систему
должны быть минимальными.
Шлакоуловители и питатели располагают в полости разъема формы. В целях
уменьшения вероятности размыва формы питатели располагают так чтобы струя
металла была направлена вдоль полости. Элементы литниковой системы указаны
Для расчета поперечных сечений литниковой системы найдем объемVотл и
Vотл = V1+V2-V3+V4-V5
где V1 - объем цилиндра наружного диаметра 400*527 мм;
V2 - объем наружного параллелепипеда 527*774*203 мм;
V3 - объем цилиндра внутреннего диаметра 179*527 мм;
V4 - объем внутреннего параллелепипеда 590*100*107 мм;
V5 -объем ребра жёсткости 680*80*4002 мм
Mотл=((Vотл =74(1075 =800 кг
где ( - плотность стали.
Время заливки металла в форму
где s- коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава (s=1.5);
t- средняя толщина стенки отливки.
Общая площадь питателей составит:
где =03- коэффициент сопротивления литниковой системы;
[pic]- средний гидростатический напор.
Нср=800 – 6802(2(880)=537мм = 54 см
Суммарная площадь шлакоуловителя: (Fшл=11((Fп=11(178=196 см2.
Площадь стояка Fст=115((Fшл=115(196=225 см2.
Литниковая система состоит из круглого стояка шлакоуловителя и двух
питателей. Поток металла на выходе из стояка и шлакоуловитель делится
пополам и далее через питатели выходит в форму.
Сечение питателя представляет собой трапецию высотой hп со сторонами
ап и bп которые определим из соотношений:
Fп=(Fп2=hп(ап+bп)2=05ап (ап+08ап) 2;
802=05ап (ап+08(ап) 2;
ап=44 мм; bп=35 мм; hп=22 мм.
Размеры сечения шлакоуловителя ашл bшл hшл найдем аналогично:
Fшл=(Fшл2=hшл((ашл+bшл)2=05(ашл (ашл+08(ашл) 2;
ашл=46 мм bшл=37 мм hшл=23 мм.
Диаметр стояка в нижней части dст=113((Fст =113((225=17 мм в
верхней – на 20% больше.
По размерам элементов литниковой системы изготавливают соответствующие
деревянные модели для получения каналов в форме.
Проектирование модели.
Модель повторяет внешние очертания отливки и выполнена из хвойных
пиломатериалов (доски бруски). Доски располагают послойно вдоль и поперёк
волокон сплачивают склеивают а затем модель обрабатывают на станках.
Модель состоит из 2-х частей соединённых между собой шипами.
Модель после обработки грунтуют шпаклюют зачищают шлифовальной бумагой и
окрашивают в серый цвет.
Размеры модели определены ранее с учётом литейной усадки сплава.
Предельные отклонения размеров соответствуют ГОСТ 11961-87.
Устройство литейной формы.
При ручной формовке в условиях индивидуального производства
необходимы модель стержни модели для элементов литниковой системы
формовочная песчано-глинистая смесь и опоки.
Размеры опок определяются по размерам модели и наименьшей толщине
слоя смеси между опокой и моделью (80 мм) между шлакоуловителем и моделью
(70 мм) между моделью и верхом формы (100 мм) между моделью и низом
формы (120 мм). Ширина опоки В=600+80+80=760 мм. Длина опоки
L=525+2*80+70=755 мм. Выбираем ближайшие большие стандартные значения 800
мм и 800 мм. Высоты опок 800 и 300 мм.

ст ящик 2.frw

СТЕЖНЕ~1.FRW

КРОНШТя.CDW

1. Отливка 3-ей группы ГОСТ 977-85
Точность отливки 12-0-0-8 ГОСТ 26645-85

КРОНШТ~1.FRW