Технология изготовления детали ступица из стали 45Л

ПЛИТА НИЗА.cdw

Подмодельная плита с
*- Размер для справок

Спецификация ящик ст..doc

ФорЗонПозОбозначение Наименование К Примечание
А1 058 ДП 6.05040201 013 1005 Сборочный чертеж
А4 058 ДП 6.05040201 013 1000 Пояснительная записка
А1 1 058 ДП 6.05040201 013 1005 Нижняя часть ящика 1
А1 2 058 ДП 6.05040201 013 1005 Верхняя часть ящика 1
Стандартные изделия
А1 3 058 ДП 6.05040201 013 1005 Болт М10 - 8g ГОСТ 7805 2
А1 4 058 ДП 6.05040201 013 1005 Гайка М10 - 7H
А1 5 058 ДП 6.05040201 013 1005 Шайба 10-65Г ГОСТ 6402 2
8 ДП 6.05040201 013 1005 СБ

Плита верха 1.cdw

*- Размер для справок

Форма в сборе.cdw

*- Размер для справок

технология.cdw

Сталь 45Л ГОСТ 977-75
Элементы литейной формы
Точность отливки 10-10-12-7 ГОСТ 26645-85

Спецификация форма в сборе.doc

ФорЗонПозОбозначение Наименование К Примечание
А1 058 ДП 6.05040201 013 1002 Сборочный чертеж
А4 058 ДП 6.05040201 013 1000 Пояснительная записка
А1 1 058 ДП 6.05040201 013 1002 Полуформа низа 1
А1 2 058 ДП 6.05040201 013 1002 Полуформа верха 1
А1 3 058 ДП 6.05040201 013 1002 Груз 1
А1 4 058 ДП 6.05040201 013 1002 Штырь центрирующий 1
А1 5 058 ДП 6.05040201 013 1002 Штырь направляющий 1
Стандартные изделия
А1 6 058 ДП 6.05040201 013 1004 Гайка М24-6H ГОСТ 2
А1 7 058 ДП 6.05040201 013 1004 Шайба 10-65Г
8 ДП 6.05040201 013 1002 СБ

Спецификация плита низа.doc

ФорЗонПозОбозначение Наименование К Примечание
А1 058 ДП 6.05040201 013 1003 Сборочный чертеж
А4 058 ДП 6.05040201 013 1000 Пояснительная записка
А1 1 058 ДП 6.05040201 013 1003 Плита 1
А1 2 058 ДП 6.05040201 013 1003 Модель 4
А1 3 058 ДП 6.05040201 013 1003 Втулка направляющая 1
А1 4 058 ДП 6.05040201 013 1003 Втулка центрирующая 1
Стандартные изделия
А1 5 058 ДП 6.05040201 013 1003 Болт М10-8g ГОСТ 7805 10
А1 6 058 ДП 6.05040201 013 1003 Шайба 10-65Г ГОСТ 6402 10
Плита подмодельная с моделью низа
8 ДП 6.05040201 013 2001 СБ

Иван технология.docx

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1 Характеристика детали « Ступица»
Деталь «Ступица» имеет следующие характеристики: длина 423 мм ширина 423 мм высота 165 мм.детали 29 кг материал сталь 45Л I. В соответствии с заданной серийности необходимо изготовить 600 штук. Эскиз отливки изображен на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 – Эскиз детали «Ступица»
Химический состав и механические свойства приведены в таблицах 2.1 и 2.2
Таблица 2.1 – Химический состав стали 45Л I ГОСТ 977-88 [1]
Содержание элементов %
Таблица 2.2 - Механические свойства стали 35Л II
Предел текучести МПа
Временное сопротивление
Относительное удлинение %
Относительное сжатие %
Область применения данной стали: корпуса и обоймы турбомашин корпуса редукторов станины прокатных станов задвижки и другие детали работающие под действием средних статических и динамических нагрузок [2].
Определим сложность детали. Косвенным критерием для определения сложности будущей отливки является коэффициент массивности который определяется по формуле
где а b c – габаритные размеры детали дм;
m – масса детали кг.
Коэффициент массивности равен 101 следует отливка сложной конфигурации.
2 Выбор сопсоба изготовления отливки
В связи с тем что данная деталь имеет массу 29 кг и изготавливается из сплава 45Л I имеет габариты 423×423×165 мм то в условиях мелкосерийного производства наиболее целесообразно изготовлять отливки – в разовых песчано-глинистых формах с применением сырых песчано-бентонитовых смесей на автоматических линиях.
3 Анализ технологичности
Технологичной называют конструкцию детали которая обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами.
Отливка «Ступица» не имеет острых углов она имеет плавные переходы сопрягаемых под углом стенок. Эти переходы выполняются при помощи галтелей следовательно по этому критерию данная отливка технологична.
Так как будущая отливка будет изготавливаться из стали 45Л I то ее конструкция должна обеспечивать направленное затвердевание. Конструкция данной отливки позволяет установить прибылч. Следовательно по данному критерию заданную отливку можно считать технологичной.
Данная отливка является компактной не имеет резко выступающих частей и представляет собой сочетание простых геометрических тел что полностью удовлетворяет требованиям технологичности отливки.
Разнотолщинность сопрягаемых стенок не должна превышать 4 [2]
где - максимальная толщина стенки отливки мм
- минимальная толщина стенки отливки мм
Этому соотношению полностью удовлетворяет конструкция отливки «Ступица» поскольку значения соотношений сопрягаемых стенок не превышают 4. Следовательно по данному критерию рассматриваемая отливка технологична.
Так как отливки изготавливаются в песчаных формах минимально проливаемая толщина стенки для стальной отливки составляет 3 мм минимальная толщина стенки отливки «Ступица» составляет 7 мм. Следовательно по этому критерию данную отливку можно считать технологичной.
Таким образом данная отливка является технологичной существует возможность
получить деталь заданного качества.
4 Выбор положения отливки в форме при заливке и поверхности разъема модели и формы
Данную отливку можно расположить в форме несколькими способами. Пример расположения отливки изображен на рисунке 2.2
Рисунок 2.2 – Варианты расположения отливки в форме
способ (рис. 2.2) – отливка полностью находиться в нижней полуформе. Преимущество такого расположения отливки:
обеспечивает направленное затвердевание;
исключение перекоса отливки;
все обрабатываемые поверхности и их базы расположены в нижней полуформе;
неразъемная модель поверхность разъема плоская горизонтальная;
выбранная поверхность разъема позволяет произвести сборку формы и контроль точности формы;
При рассмотрении недостатков выбранного положения отливки в форме можно выделить следующие – необходимость изготовления отливки со стержнями а также нет возможности изготавливать данную отливку в гостированной опочной оснастке.
способ (рис. 2.2) – отливка расположена в двух полуформах. Преимущества такого способа:
- поверхность разъема плоская горизонтальная;
- выбранная поверхность разъема позволяет произвести сборку формы и контроль точности формы;
- выбранное положение позволяет создать условия направленного затвердевания отливки и осуществить эффективное питание отливки из прибыли;
- способствует уменьшению общей высоты формы за счет уменьшения высоты нижней полуформы;
- возможность изготавливать отливку в гостированных опоках;
- выбранное положение позволяет осуществить рациональный подвод металла в полость
- возможность смещения по плоскости разъема и сдвиги возможен уход металла в разъем формы;
Проанализировав возможные варианты размещения отливки в форме приходим к выводу о рациональности второго варианта.
5 Определение норм точности отливки. Расчет припусков на механическую обработку. Расчет массы отливки
Точность отливки в целом характеризуется классом размерной точности отливки степенью коробления степенью точности поверхностей и классом точности массы. К нормам точности отливки относятся также и ряды припусков на обработку. Она зависит от: способа формообразования наибольших габаритных размеров типа сплава массы оливки серийности производства уровня автоматизации.
Класс точности по которым определяется ряд припусков на механическую обработку. Классы размерной и массовой точности принимаемые на механическую обработку отливки «Ступица» выбраны при помощи ЭВМ (Приложение А).
Масса отливки определяется по формуле
МО = МД + МПР + МН.О (2.3)
где Мо – масса отливки кг;
Мд – масса детали кг;
Мн.э – масса непроливных отверстий кг;
Мпр – масса припусков на механическую обработку кг.
Массу припусков прямоугольной формы определяем по формуле
где a b – ширина и длина обрабатываемой поверхности м;
h – высота припуска м;
ρ – плотность металла кгм3 ρ = 7200 кгм3
Массу припусков круглой формы определяем по формуле
МПР = 4 (D2 - d2 ) hρ (2.5)
где D2 – большой диаметр;
d2 – меньший диаметр.
Массу не проливных элементов цилиндрической формы определяем по формуле
Мн.э = 2ПR2 h ρ (2.6)
Расчитаем массу припусков.
Мпр1 =0785(01512–0082)00047800 = 0406 кг.
Мпр2 =0785(01942–01212)00047800 = 0588 кг.
Мпр3 =0785(03562–02882)00037800 = 1782 кг.
Мпр4 =0785(04092–02882)000287800 =1440 кг.
Мпр5 =0785(02882–02642)000317800 = 0266 кг.
Мпр6 =0785(01212–01052)000367800 = 0088 кг.
Мпр =0406+0588+1782+1440+0266+0088 = 457 кг.
Расчитаем массу непроливнх элементов.
Мн.э1 =23140022002378006 = 270 кг
Мн.э2 =231400142001678006 = 092 кг
Мн.э3 =23140008200278006 = 038 кг
Мн.э = 270+092+038 = 4 кг
Таким образом масса отливки будет составлять
Мо = 29+457+4 = 376 кг.
С учетом допуска массы 10% масса отливки будет составлять
Мо = ( 376 ± 183) кг.
Посчитав массу отливки определим ее размеры (табл. 2.3).
Для необрабатываемых поверхностей отливки размер определяется по формуле [3]
Для обрабатываемых поверхностей [3]
где размер отливки мм;
Z – величина припуска на механическую обработку мм;
Таблица 2.3 – Расчет размеров отливки «Ступица»
Продолжение таблицы 2.3
6 Проектирование стержней
Стержень – это элемент литейной формы образующий в отливке отверстия поднутрения так же наружные поверхности. Для отливки «Ступица» необходим один стержень который предназначены для выполнения внутреннего контура отливки.
Стержень 1 выполняет внутренний контур отливки по конструкции вертикальный не разъемный по сложности относятся к 5-му классу точности.
Величина стержневых знаков уклоны знаков зазоры выбираются в соответствии с ГОСТ 3212-92 [3] и приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Величина знаков уклонов зазоров стержней
На рисунке 2.3 приведен эскиз стержня с размерами.
Рисунок 2.3 – Эскиз стержня №2
7 Проектирование литниково-питающей системы
Отливка начинает затвердевать снаружи внутри же стенок жидкий металл кристаллизуется в последнюю очередь. Поэтому в формах для стальных отливок необходимо изготовлять прибыли размещаемые в верхней полуформе и над самыми массивными частями отливки. Расплав в прибыли образует тепловой узел в котором он долгое время остается жидким и подпитывает затвердевающую лежащую ниже прибыли стенку отливки. Усадочная раковина образуется в прибыли а стенка отливки получается плотной без дефектов. Прибыль служит также выпором для газов и всплывающих неметаллических включений.
Для питания отливки «Ступица» устанавливаем одну закрытую полушаровую прибыль. Расчет ее линейных размеров и массы произведен в программе «Foundry» приложение Б (рис. 2.4).
Рисунок 2.4– Эскиз прибыли
7.2 Расчет литниковой системы
Литниковая система — система каналов и элементов литейной формы обеспечивающих подвод расплавленного металла в полость формы ее качественное заполнение и питание отливки при затвердевании. Основными элементами литниковой системы являются: литниковая воронка стояк литниковый ход и питатели:
литниковая воронка – элемент литниковой системы для приема жидкого металла и его направления в стояк;
стояк - вертикальный канал соединяющий воронку с литниковым ходом;
литниковый ход - горизонтальный трапецеидальный канал соединяющий стояк с питателями;
питатель - горизонтальный канал соединяющий шлакоуловитель с отливкой.
Так как отливки «Ступица» мы изготавливаем по 1 штуке в опоке то подвод металла в полость формы осуществляем через один стояк две ветви литникового хода и два питателя.
Расчет оптимальной продолжительности заливки формы металлом линейных размеров и массы литниковой системы осуществлен в программе «Foundry» приложение В. На рисунке 2.5 представлены сечения элементов литниковой системы.
Рисунок 2.5 - Эскиз сечений элементов литниковой системы
Выпор – это канал служащий для выхода воздуха из формы при ее заливке.
Для вывода газов из отливки «Ступица» предусматриваем установку 1 выпора круглого сечения. Учитывая то что данная отливки изготавливаются по 1 штуке в форме то расчет производим на 1 выпор.
Расчет выпоров начинается с определения суммарной площади сечения всех выпоров установленных на отливке [3]
где f - суммарное сечение выпоров ;
- объем полости формы ;
- оптимальная продолжительность заливки в форму = 10 с (см. приложение В);
- критическая скорость истечения воздуха через выпор = 1 .
Объем полости формы определяем по формуле [1]
где - масса жидкого металла на форму = 59 кг (см. приложение Б );
- плотность жидкого расплава [3];
Диаметр выпора найдем по формуле [3]
где - площадь поперечного сечения одного выпора;
Таким образом принимаем диаметр выпора прибыли 40 мм.
8 Формовочные и стержневые смеси
8.1 Выбор формовочных смесей
Для мелких отливок в мелкосерийном производстве применяют единые смеси которые по составу и свойствам близки к облицовочным смесям.
Состав выбранной формовочной смеси для изготовления отливок «Ступица» представлен в таблице 2.5.
Таблица 2.5 – Состав единой формовочной смеси [3]
Массовая доля компонента %
Песок кварцевый 3К4О5016
Сульфитно-спиртовая барда
Бентонитовая глина П2Т1
8.2 Выбор стержневых смесей
К стержневым смесям предъявляют более жесткие требования чем к формовочным: прочность стержня и его поверхностная твердость должны быть выше этих же параметров формы.
Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность податливость и небольшую гигроскопичность высокую газопроницаемость и малую газотворную способность а также хорошую выбиваемость.
Так как отливка «Ступица» изготавливается на автоматической формовочной линии то выбирать песчано-глинистые смеси для изготовления стержней является не целесообразным поскольку их необходимо будет сушить и это приведет к удлинению цикла изготовления отливок. Поэтому самым оптимальным вариантом будет изготовление стержней для отливок «Ступица» из холодно-твердеющих смесей ХТС на смесителе непрерывного действия.
Состав выбранной смеси представлен в таблице 2.6.
Таблица 2.6 – Состав стержневой смеси [3]
Массовая доля компонентов смеси %
Песок кварцевый 2К4О501
Отвердитель ALPHASET ACE 1020
Смола ALPHASET TPA 150
8.3 Противопригарные покрытия
В качестве противопригарного покрытия для стержней и форм применяються самовысыхающие краски на основе азеотропной смеси состав краски:
Маршалит– 55 % ; Поливинилбутираль – 27 % ; Метилэтилкенотон – 367 %; Вода – 47 %.
9 Проектирование модельно-опочной оснастки
9.1 Расчет размеров модельного комплекта
При затвердевании и охлаждении отливки происходит уменьшение ее объема и размеров. Размеры модели должны быть больше размеров отливки на величину усадки.
Размеры модельного комплекта с учётом усадки определяем по формуле [4]
где - размер модели с учётом усадки мм;
- размер отливки мм;
- линейная усадка %;
- допускаемые предельные отклонения от номинальных размеров деревянных моделей.
Для легированной стали величина усадки (затрудненная) составляет 15 % [4]. Для того чтобы рассчитать конструктивные размеры оснастки необходимо задаться материалом для модельного комплекта и рассчитать разметы модельного комплекта.
Итак для изготовления отливок «Ступица» выбираем деревянный модельный комплект который будем изготавливать по четвертому классу точности так как производство мелкосерийное.
Для удобства извлечения модели из формы или стержня из стержневого ящика необходимо предусмотреть формовочные уклоны. Формовочными называются уклоны выполняемые на наружной или внутренней рабочей поверхности модели или стержневого ящика. Класс точности модельного комплекта выбирается в зависимости от класса точности отливки. Так как класс точности отливки 10 выбираем 5 класс модельного комплекта. Результаты расчетов размеров модельного комплекта сводим в таблицу 2.7.
Таблица 2.7 - Расчет размеров модельного комплекта
Размер модельного комплекта мм
Продолжение таблицы 2.7
9.2 Проектирование модели
Модель - приспособление для получения внутренних рабочих поверхностей в литейной песчаной форме.
Модель для отливки «Ступица» изготавливается разъемной то есть состоит из двух половин одна половина необходима для изготовления верхней полуформы вторая – для изготовления нижней полуформы.
По всему контуру как верхней так и нижней части модели имеется выступы с резьбовыми отверстиями для крепления модели к подмодельной плите.
При формовке модель к подмодельной плите крепится болтами М10-8g ГОСТ 7805.
9.3 Проектирование стержневых ящиков
Для изготовления стержня №1 отливки «Ступица» используем разъемный стержневой ящик с вертикальной линией разъёма из дерева хвойных пород типа сосна
ГОСТ 8486-84. Для скрепления частей ящика стержневого используем скобы и дюпеля.
9.4 Выбор размера опок
Опоки – это жесткие рамки предназначенные для изготовления в них из формовочной смеси литейных форм и предохранения форм от разрушения при транспортировке и заливке металлом.
Размеры опок определяются габаритами моделей расположением литниковой системы и необходимыми расстояниями между моделями и стенками опок.
Эти расстояния должны быть минимальными но достаточными чтобы обеспечить сопротивление формы продавливанию прорыву её металлом. Для отливки «Ступица».которой составляет 38 кг эти расстояния должны быть не менее указанных на эскизе [2.6]
Рисунок 2.6 - эскиз расположения отливок «Ступица» в форме Минимальная длина: 40+40+423+50+28=581 мм;Минимальная ширина: 40+40+423+50+28=581 мм; Минимальная высота верхней опоки: 60+90+140=290 мм;
Минимальная высота нижней опоки: 70+123=193 мм.
Учитывая все вышеперечисленные факторы и габаритные размеры отливки выбираем опоки с размерами в свету 800 × 700 × 300300 мм ГОСТ 14985-69.
10 Заливка форм. Определение температуры заливки и времени охлаждения
Для обеспечения хорошей заполняемости формы и получения качественных отливок необходимо выдерживать определенную температуру заливаемого расплава которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера отливки.
Для отливки «Ступица» изготавливаемой из углеродистой стали температура заливки будет составлять 1560 1580С [3].
При заливке формы жидким металлом необходимо обеспечивать постоянный уровень металла в литниковой воронке. Окончание заливки контролируется по заполнению
металлом выпоров. Расчет продолжительности выдержки отливок в форме произведен в программе «Foundry» и представлен в приложении Г.
Выбивку форм отливок «Ступица» будем производить на инерционной выбивной решетке которая будет встроена в автоматическую формовочную линию.
12 Финишные операции
Одной из наиболее тяжёлых и трудоёмких операций в литейном производстве является обрубка и зачистка отливок. При обрубке отливок отделяют элементы литниковой системы заливы по разъёму формы контуру знаков а также различные неровности поверхности.
Обрубку отливок «Ступица» будем производить с использованием газовой резкой поскольку отделение литниково питающей системы механическим способом ведет к неоправданному увеличению трудоемкости операции и ухудшению санитарно- гигиенических условий труда с помощью стационарной установки для отделения прибылей и литниковых систем отливок.
Очистке отливки подвергают с целью удаления пригара на поверхностях остатков формовочной и стержневой смеси. Отливки на очистку подают без стержневых каркасов литников прибылей и выпоров.
Очистку отливок «Ступица» будем производить в дробеметной камере. Так как это на сегодняшний день самый эффективный и высокопроизводительный способ очистки литья.
Зачистку отливок производят для получения высокого качества поверхностей. Так как отливка «Ступица» относится к мелкому литью то для зачистки ее поверхностей будем применять стационарные обдирочно-шлифовальные станки.
Термическая обработка литых деталей способствует улучшению структуры повышению механических свойств устранению коробления отливок за счёт уменьшения
внутренних напряжений.
Температурный режим зависит от вида сплава назначения термообработки характера и особенностей использования литой детали.
Для отливки «Ступица» предусматриваем проведение нормализации для получения направленной структуры получения нормальной металлической основы повышения механических свойств и износостойкости.
Итак нормализацию будем производить при температуре нагрева 860 880 0С скорость нагрева более 100 0Счас выдержка 2 часа.
График термооброботки приведен на рисунке 2.7
Рисунок 2.7 – график термообработки
13 Контроль качества отливок
При изготовлении отливки «Ступица» производиться контроль качества:
- изготовления и эксплуатационного состояния технической оснастки;
- изготовления модельных комплектов;
- основных и вспомогательных материалов;
- выборочный пооперационный контроль исполнения технического процесса;
При контроле качества отливки «Ступица» проверяют:
- размерную точность отливки;
- внешний вид отливки; - масса отливки;-химический состав отливки.
Для контроля размерной точности отливки проверяются на соответствие их ГОСТ 1855-55 ГОСТ 2009-55 и чертежу. Контроль выполняют на плите линейкой штангенциркулем рейсмусом циркулем шаблонами и другим инструментом.Для контроля химического состава отлитые образцы или стружку отливки проверяют в лаборатории методом химического или спектрального анализа.
Для контроля массы отливки взвешивают после их проверки на геометрическую точность.

Спецификация плита верха.doc

ФорЗонПозОбозначение Наименование К Примечание
А1 058 ДП 6.05040201 013 1004 Сборочный чертеж
А4 058 ДП 6.05040201 013 1000 Пояснительная записка
А1 1 058 ДП 6.05040201 013 1004 Плита 1
А1 2 058 ДП 6.05040201 013 1004 Модель 4
А1 3 058 ДП 6.05040201 013 1004 Штырь направляющий 1
А1 4 058 ДП 6.05040201 013 1004 Штырь центрирующий 1
Стандартные изделия
А1 5 058 ДП 6.05040201 013 1004 Болт М10-8g ГОСТ 7805 10
А1 6 058 ДП 6.05040201 013 1004 Шайба 10-65Г ГОСТ 6402 10
Плита подмодельная с моделью верха
8 ДП 6.05040201 013 2001 СБ

Стержн ящик.cdw

*- Размер для справок