Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме

Чертеж 01.cdw

Чертеж 05 1.cdw

Чертеж 02.cdw

Чертеж 03.cdw

Пояснительная записка.doc

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
Российской Федерации
(технический университет)
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Назначение и конструкция детали технические условия на её
Разработка технологии получения литой заготовки;
Разработка технологии механической обработки;
ПРИЛОЖЕНИЯ. Чертежи.
Целью курсовой работы является разработка основных этапов
проектирования технологического процесса отливки в песчаной форме
оптимального для производства данной детали.
Литье – технологический процесс изготовления отливок заключающийся в
заполнении литейной формы расплавленным материалом и дальнейшей обработке
полученных после затвердевания изделий.
Механическая обработка — обработка заготовки из различных материалов
при помощи физического воздействия различной природы с целью создания по
заданным размерам изделия или заготовки для последующих технологических
Исходными данными для проектирования являются:
) Чертёж детали с техническими условиями на её изготовление (корпус
задвижки шиберной DN = 500 мм);
) Марка литейного сплава (сталь 20ГСЛ);
) Сведения о типе производства (годовая программа – 500 шт.год
Этапы проектирования технологического процесса:
) Определение способа формовки приёмов положения отливки в форме;
) Назначение припусков на механическую обработку (на все
обрабатываемые поверхности детали);
) Чертёж эскиза модели (с учётом припусков на усадку и формовочных
) Чертёж эскиза стержневого ящика;
) Чертёж эскиза стержня (с изображением арматуры и вентиляционных
) Чертёж эскиза формы в сборе (с изображением литниковой системы).
Графическая часть работы включает в себя эскиз детали эскиз отливки с
указанием припусков на механическую обработку эскизы модели стержней и
литейной формы в сборе.
Задвижки шиберного типа применяются в качестве запорного устройства
для перекрытия потока рабочей среды в магистральных трубопроводах по
транспортировке товарной нефти и нефтепродуктов а также в технологических
схемах перекачивающих станций и резервуарных парков с температурой рабочей
среды от –15 до +80 °С. Такие задвижки могут эксплуатироваться в районах с
умеренным и холодным климатом а также в сейсмоопасных районах до 95
баллов по шкале Рихтера. Изготовление и поставка по ТУ 374137-002-05785572-
Технические характеристики:
Герметичность затвора: по классу В (ГОСТ 9544-93);
Среда: нефть и нефтепродукты;
Температура рабочей среды: от –15 до +80 °С;
Температура окружающей среды: от –40 до +40 °с (климатическое
исполнение У1) от –60 до +40 °С (климатическое исполнение
Присоединение к трубопроводу: под приварку;
Вид управления: электроприводной;
Срок службы: не менее 30 лет;
Шиберные задвижки изготавливаются с условным диаметром прохода от 350
до 1200 мм на давления 80; 100; 125; 150 МПа с концами под приварку и
электроприводным управлением для наземной и подземной установки с заводским
антикоррозийным покрытием. Уплотнение затвора выполнено из эластомерного
материала обладающего высокой износо- и эррозионностойкостью [4].
В данной курсовой работе будет рассмотрена задвижка DN = 500 мм в
климатическом исполнении У1. Корпус задвижки литой изготавливается из
стали марки 20Л (сталь для отливок обыкновенная). Данная сталь применяется
для изготовления шабот арматуры фасонных отливок деталей сварно-литых
конструкций и др. деталей работающих при температуре от –40 до +450 °С.
Основные свойства для этой стали в соответствии с ГОСТ 977-75 указаны в
Литейно-технологические свойства стали 20Л
Свариваемость Без ограничений (сварка производится без подогрева и
без последующей термообработки)
ФлокеночувствительносНе чувствительна
Склонность к Не склонна
отпускной хрупкости
Линейная усадка % 22 – 23
Химический состав в % стали 20Л
sв- Предел кратковременной прочности [МПа]
sT- Предел пропорциональности (предел текучести для
остаточной деформации) [МПа]
d5- Относительное удлинение при разрыве [ % ]
y - Относительное сужение [ % ]
KC- Ударная вязкость [ кДж м2]
HB- Твердость по Бринеллю [МПа]
Физические свойства:
T- Температура при которой получены данные свойства
E- Модуль упругости первого рода [МПа]
a- Коэффициент температурного (линейного) расширения
(диапазон 20o - T ) [1Град]
l- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала)
r- Плотность материала [кгм3]
C- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T )
R- Удельное электросопротивление [Ом·м]
Разработка технологии получения литой заготовки
Основные этапы проектирования технологического процесса:
Выбор линии разъёма модели.
Отливка имеет сложную конфигурацию (см. эскиз детали) с
характерными выступами в верхней части для фланцевого соединения
корпуса с крышкой. Оптимальным решением обусловленным
конструктивной сложностью детали будет один разъём по линии
вертикальной оси симметрии. Отверстия для фланцевого соединения
рационально выполнить механически.
Способ формовки определяется серийностью производства для
мелкосерийного производства применяется ручная формовка. В
зависимости от конфигурации и размеров отливки оптимально
использование приёмов формовки в двух горизонтальных опоках по
разъёмной модели. Рёбра жесткости необходимо выполнить в форме
Выбор положения отливки в форме.
Наиболее ответственной частью корпуса задвижки является центральный
трубопровод (Dу = 500 мм) имеющий два конца под приварку поэтому
целесообразно расположить отливку вертикально относительно оси
симметрии для того чтобы отливаемый трубопровод с рёбрами
жёсткости находился в нижней центральной и боковых частях формы.
Для изготовления отливки необходим деревянный модельный комплект:
модель центральный стержень для формирования отверстия
трубопровода две вставки-стержня для формирования верхней и нижней
технологических полостей и модельный ящик.
Назначение припусков на механическую обработку и усадку.
Отливка данной детали относится к III классу точности так как
выполняется в мелкосерийном производстве с использованием ручной
формовки и деревянного модельного комплекта. Припуски на
механическую обработку для III класса регламентируются для
стального фасонного литья ГОСТ 2009-55 и назначаются в зависимости
от материала отливки (сталь) наибольшего габаритного размера (1220
мм) и расположения обрабатываемой поверхности отливки в форме
относительно разъёма (верх низ бок) (см. табл. 2). На все размеры
отливки назначаются припуски на линейную усадку сплава (для стали
Припуски на механическую обработку и на усадку отливок
Размеры Припуск на мех. Размер Припуск на Размеры мм
детали мм обработку мм отливки мм усадку мм
20 10+8 1238 248 1262
94 8+8 1210 242 8 12342
0 10+8 668 134 1234
Внутренние размеры:
0 7+7 486 97 4764763
0 10+10 710 142 3 6958
Назначение формовочных уклонов.
Значения формовочных уклонов на наружных поверхностях модели
регламентируются ГОСТ 3212-57. Ввиду достаточно больших линейных и
диаметральных размеров отливки и цилиндрической формы частей
формовочные уклоны не назначаются.
Определение формы и размеров стержневых знаков.
Для установки стержня и его ориентировки при сборке необходимы
стержневые знаки которые формируют необходимые полости в форме.
Размеры стержневых знаков регламентируются ГОСТ 3606-57 (см. табл.
Размеры стержневых знаков
Длина ДиаметрРасположение Длина стержневогоУклон
стержня мммм относительно разъёма знака мм
Нижний Верхний НижниВерхни
342 4763 В 130 80 - -
Выбор формовочной и стержневых смесей изготовление стержней.
Для приготовления формы используется облицовочная и наполнительная
смеси основными формовочными материалами которых являются
кварцевый песок и каолиновая глина. Для предотвращения пригара и
улучшения чистоты поверхности отливки необходимо использовать
припылы (противопригарные материалы) – смесь оксида магния и
В качестве стержневой смеси необходимо использовать песчано-
глинистую смесь с отвердением стержней тепловой сушкой в
нагреваемой оснастке при температуре 175–325 °С. Для более высокой
газопроницаемости в стержне необходимо сделать вентиляционные
каналы. Также предусматривается при изготовлении стержней
использовать арматурные каркасы из стальной проволоки для
достижения большой прочности.
Расчёт литниковой системы.
Литниковой системой называется совокупность каналов в литейной
форме подводящих расплавленный металл улавливающих шлак и
неметаллические включения а также питающих отливку в процессе её
кристаллизации. Элементами такой системы являются:
) воронка (чаша) служащая для приёма расплавленного металла;
) фильтрованная сетка предназначенная для удержания шлака;
) стояк представляющий собой вертикальный канал в форме;
) шлакоуловитель представляющий собой горизонтальный канал
трапецевидной формы и служащий для улавливания шлака и различных
включений а также для распределения жидкого металла в литейной
) питатель представляющий собой горизонтальный канал
непосредственно подводящий металл в полость.
Воронка стояк и шлакоуловитель располагаются в верхней опоке (выше
разъёма) а питатель – в нижней. Для питания отливки расплавленным
металлом при её кристаллизации служат прибыли представляющие собой
массивные объёмы (каналы полости). Литник (затвердевшая после
отливки литниковая система) и прибыль являются отходом литейного
Методика расчёта литниковой системы.
Площадь питателя определяется по зависимости:
где ρ – плотность металла (сталь) ρ = 985103 кгм3;
– время заливки = 9 с;
– коэффициент истечения = 05;
g – ускорение свободного падения g = 981 мс2;
H – средний напор (высота) H = 12 м;
Q – масса отливки и прибыли Q = 1800 кг.
Площади поперечных сечений питателя FПИТ шлакоуловителя FШЛ и
стояка FСТ выбираются из соотношений для стального литья
FПИТ:FШЛ:FСТ = 1:13:16 = 841:1094:1346.
Сборка и заливка литейной формы.
Опоки после извлечения из них модели и установки стержней
совмещаются по направляющим штырям. Во избежание подъёма и смещения
верхней опоки относительно нижней их скрепляют болтами. Заливка
формы производится из разливочного ковша. После охлаждения форма
разрушается отливка очищается от пригоревшей формовочной смеси
отламывается или отпиливается литник разрушается стержень. После
дополнительной очистки и необходимого контроля отливка поступает на
термическую и механическую обработку.
Технологический процесс механической обработки
Технологический процесс механической обработки детали должен
Точность геометрических параметров поверхностей;
Качество поверхности;
Шероховатость структуру твёрдость.
Шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно
малыми шагами. Шероховатость является характеристикой качества
поверхностного слоя заготовки. Она оценивается несколькими параметрами в
частности критерием Rа.
Rа – среднее арифметическое отклонение профиля (среднее арифметическое
абсолютных значений отклонений профиля) в пределах определенной базовой
длины обработанной поверхности.
Значение параметра Rа для разных технологических методов обработки лежат в
для предварительной черновой обработки – 100 225 ;
для чистовой обработки – 63 04 ;
для отделочной и доводочной обработки – 02 0012.
Обработка металлов резанием – процесс срезания режущим инструментом с
поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой
геометрической формы точности размеров взаимного расположения и
шероховатости поверхностей детали. Чтобы срезать с заготовки слой металла
необходимо режущему инструменту и заготовке сообщать относительные
движения. Инструмент и заготовку устанавливают на рабочих органах станков
обеспечивающих движение.
Основной задачей механической обработки является обработка
уплотнительных поверхностей корпуса задвижки. Задвижки с условным проходом
Dy = 500 мм обрабатывается на токарно-карусельном станке 1540 технические
характеристики которого указаны в табл. 4.
Технические характеристики токарно-карусельного-станка 1540
Отверстия 32 мм (24 шт.) для фланцевого соединения а также
технологические отверстия по шибер необходимо выполнять сверлением.
Сверление в данном случае целесообразно выполнять на сверлильных станках
где сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение
подачи) вдоль оси отверстия заготовка при этом неподвижна.
Материаловедение. Методические указания к курсовому проекту Сост.
Бойцов Ю.П. Иванов С.Л. СПГГИ (ТУ) – СПб 2000.
ТУ 374137-002-05785572-97 Задвижки шиберные. Изготовление и поставка.
Технология конструкционных материалов. Конспект лекций Сост.
ИГЭУ – Иваново 2004.
Марочник сталей и сплавов «Машиностроение». В.Г.Сорокин А.В.
Волосникоава. – М 1989.
Лебяжьев Г.Г. Стародубов В.С. Металлорежущие станки. «Недра» – М.
Заготовительное производство. Методические указания к лабораторным
работам Сост. Бойцов Ю.П. Болобов В.И. СПГГИ – СПб 2006.

Чертеж 04 2.cdw

Чертеж 05 2.cdw

Чертеж 04 1.cdw