Технологический процесс изготовления отливки ступицы из стали 45Л

1.ТЕХ ЧАСТЬ.doc

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Характеристика детали «Звено»
Необходимо разработать технологический процесс изготовления отливки
(см. рис. 1.1) из легированной марки стали 35ХМЛ ГОСТ 977-88.
Данная деталь представляет собой тело сложной конфигурации которое
состоит из простых геометрических фигур а именно двух прямоугольных плит.
Одна из них имеет правильную форму вторая - вместо прямых углов имеет
плавные скругления выполненные радиусом. Две плиты между собой соединены
под 900 друг относительно друга.
Габаритные размеры детали 360 × 270 × 190 мм. детали составляет
кг. Деталь «Звено» изготавливаться в условиях крупносерийного
Рисунок 1.1 – Эскиз отливки «Звено»
Сталь 35ХМЛприменяется: для изготовления отливок шестерней
крестовин втулок зубчатых венцов и колес печных деталей и других
ответственных деталей к которым предъявляются требования высокой прочности
и вязкости работающих под действием повышенных статических и динамических
нагрузок и требующих повышенной твердости; ответственных деталей
горнометаллургического оборудования и других деталей тяжелого и
транспортного машиностроения; отливок деталей горно-металлургического
оборудования; отливок деталей паровых газовых гидравлических турбин и
осевых компрессоров.
В таблице 1.1 приведен химический состав стали и в таблице 1.2 ее
механические свойства нормирование которой производится в соответствии с
Таблица 1.1 – Химический состав стали 35ХМЛ-I[1]
Массовая доля элементов %
04 04 08 02 04 08 11 02 03 До 004 До 004
Таблица 1.2 – Механические свойства стали 35ХМЛ-I[1]
Предел Временное ОтносительноеОтносительноеТвердость
текучести 02сопротивление вудлинение сжатие
2 Выбор способа изготовления отливки
Основной задачей технологического процесса является выбор наиболее
рационального способа формовки обеспечивающего высокие показатели
производства качественных литых деталей.
Так как отливка «Звено» имеет относительно маленькую массу
изготавливается в условиях крупносерийного производства то данную отливку
целесообразней всего изготавливать литьем в сырую песчано-глинистую форму.
Формы будут изготавливать на прессовой машине которую встроим в
автоматическую формовочную линию.
3 Анализ технологичности конструкции отливки
Конструкция литой детали должна быть технологичной. Под технологичной
подразумевают такую конструкцию детали которая позволяет получить ее
методом литья заданного качества при минимальных материальных трудовых
энергетических и других затратах то есть с высокими технико-экономическими
показателями а также обеспечивает простоту изготовления модельного
комплекта литейной формы стержней.
Выясним удовлетворяет ли конструкция детали «Звено» требованиям
технологичности. Для этого проведём анализ детали по каждому признаку.
Минимальная толщина стенки отливки должна быть больше
минимально допустимой для данного сплава. Минимально допустимая толщина
стенки отливки ([pic]) зависит от литейно-технологических свойств сплава
типа литейной формы температуры заливки формы расплавом теплофизических
свойств материала формы конструктивных особенностей формы и размеров
Правильно выбранная толщина отливки обеспечивает расчетную прочность
герметичность и другие эксплуатационные характеристики детали а также
высокий коэффициент использования металла.
Для мелких отливок из стали минимально допустимая толщина стенки
равна 5 8 мм а минимальная толщина стенки данной отливки составляет 30
мм значит по данному критерию отливка технологична.
Переходы и углы сопряжения стенок должны обеспечивать получение
отливки без усадочных раковин пористости и трещин. Это достигается за счет
обеспечения плавных переходов (округлений или галтелей) от тонких сечений к
сечениям большей толщины.
Отливка считается технологичной по данному критерию если
разнотолщиность сопрягаемых стенок не превышает 4 [2]
[pic]- минимальная толщина стенки отливки мм.
В данной детали «Звено» все сопрягаемые стенки не превышают данного
Деталь «Звено» не имеет острых углов она имеет плавные переходы
сопрягаемых под углом стенок. Эти переходы выполняются при помощи галтелей
следовательно по этому критерию данная деталь также технологична.
Так как в отливке отсутствуют замкнутые внутренние полости то ее
можно считать технологичной.
Деталь «Звено» изготавливается из легированной стали значит сплав
склонен к последовательному затвердеванию с повышенной усадкой таким
образом для получения качественной отливки необходимо создавать условия
последовательного затвердевания снизу вверх в направлении прибили. В данной
отливке можно создать условия для такого затвердевания.
Деталь должна быть компактна по возможности иметь прямолинейную
поверхность не иметь лекальных поверхностей и резковыступающих частей
мешающих извлечению модели из формы при ее изготовлении. В конструкции
данной детали соблюдаются все вышеперечисленные требования.
Таким образом после проведения анализа технологичности можно сделать
вывод что отливка - технологична и ее можно получить методом литья
4 Выбор положения отливки в форме при заливке и поверхности разъема
Обычно возможно несколько вариантов выбора положения отливки в форме и
выбора поверхности разъема модели и формы. На основе анализа преимуществ и
недостатков каждого из возможных способов выбираем самый оптимальный.
На рисунке 1.2 представлены возможные варианты расположения отливки в
Рисунок 1.2 – Схема расположения отливки «Звено» в форме и выбор
поверхности разъема модели и формы .
Выбранный вариант расположения отливки в форме имеет следующие
- поверхность разъема плоская горизонтальная;
- вся отливка расположена в одной полуформе поэтому исключается
возможность сдвигов и перекосов полуформ что влияет на размерную точность
- уменьшается вероятность ухода металла по разъему формы;
- базовая поверхность отливки и поверхность подвергаемая
механической обработке расположены в одной нижней полуформе;
- применяется неразъемная модель что удешевляет производство
модельного комплекта;
- возможно создание условий для направленного затвердевания;
- возможность беспрепятственного извлечения модели из формы.
К недостаткам можно отнести следующие:
- необходимость изготовления отливки со стержнями;
- необходимость заливать верхнюю часть отливки под разъем (для того
чтобы модель вытаскивалась из формы).
- возможность создания условий для направленного затвердевания;
- возможность обеспечить плавный и безударный подвод металла в форму;
- возможность изготовить отливку с минимальным объемом механической
- 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.
Нормы точности отливки допуски размеров и масс и величина припусков
на механическую обработку назначаются в соответствии с ГОСТ 26645-85.
Класс размерной точности определяется в зависимости от вида
технологического процесса литья типа сплава и наибольшего габаритного
Класс точности массы отливки находится в зависимости от вида
технологического процесса типа сплава и номинальной массы отливки.
Ряд припуска на механическую обработку определяется в зависимости от
степени точности поверхности отливки то есть от шероховатости поверхности.
Допуски размеров отливки определяются в зависимости от номинального
размера и класса точности размеров отливки.
Припуски на механическую обработку находятся в зависимости от общего
допуска элемента поверхности вида окончательной механической обработки и
ряда припуска на отливку [2].
Расчеты норм точности отливок допусков размеров и припусков на
механическую обработку отливки «Звено» произведены на программе «Foundry»
Определим массу припусков на механическую обработку [2]
[pic]- плотность стали кгм3.
М (270 Б) = 013 · 0006 · 00358 · 7800 · 2 = 044 кг;
М (190 В) = 00596 · 025 · 0006 · 7800 = 07 кг;
М (190 Н) = 027 · 013 · 00058 · 7800 = 159 кг;
М (130 Б) = 027 · 00358 · 00053 · 7800 · 2 = 08 кг;
М(615 Н) = (0785 · 01222 + 025 · 0122 + 0008 · 0172) · 00048 ·
М(360 Б) = (0785 · (01222 – 0112) 2 + 0785 · (01222 – 0112)
) · 00596 · 7800 = 074 кг.
М прип. = 044 + 07 + 159 + 08 + 332 + 074 = 759 кг.
Непроливными элементами – называются элементы детали которые в данных
условиях нецелесообразно выполнять литьем. Их выполняют при механообработке
Определим массу металла на не проливные элементы [2]
где Vн.э.. – объём не проливных элементов м3;
М1= 0785 · 00222 · 0014 · 7800 · 2 = 008 кг;
М2= 0785 · 00362 · 0016 · 7800 · 2 = 025 кг;
М3= 0785 · 00222 · 0028 · 7800 · 2 = 017 кг;
М4= 0785 · 00422 · 0002 · 7800 · 2 = 004 кг;
М5= 0785 · 0052 · 005 · 7800 · 2 = 153 кг;
М6= 004 · 005 · 0008 · 7800 = 012 кг;
[pic]= 008 + 025 + 017 + 004 + 153 + 012 = 219 кг.
Дополнительные элементы отливки – это такие элементы отливки которые
не предусмотрены чертежом детали и которые дополнительно вводят технологом
для получения качественной отливки. На отливке «Звено» установку
дополнительных элементов не предусматриваем.
Зная массу припусков и непроливных элементов определим массу отливки
«Звено» по следующему выражению [2]
[pic]- масса дополнительных элементов кг.
Мотл = 21 + 759 + 219 = 3078 кг.
С учётом верхнего предельного отклонения по массе отливки – 10 %
(приложение А) масса отливки «Звено» принимаем равной 31 [pic]16 кг.
Посчитав массу отливки определим ее размеры (см. табл. 1.2).
Для необрабатываемых поверхностей отливки размер определяется по
Для обрабатываемых поверхностей [3]
Z – величина припуска на механическую обработку мм;
Таблица 1.3 – Расчет размеров отливки «Звено»
Размер детали Допуск размера Припуск Размер отливки
0 Б 50 53 1406 ± 25
0 ВН 56 6058 2018 ± 28
6 Проектирование стержней
Проектирование стержней включает решение следующих основных вопросов:
- выбор количества и назначение границ стержней в отливке;
- определение конструкции и величины знаковых частей стержней;
- определение способов фиксации и крепления стержней в форме;
- определение величины уклонов и зазоров знаков стержней;
- назначение разъемов стержневых ящиков плоскости набивки стержней и
направления вывода воздуха и газов из стержней.
Анализируя конфигурацию отливки «Звено» приходим к выводу о
необходимости установки в форму двух стержней которые между собой
отличаются только тем что один стержень – левый а второй - правый (см.
Точность установки стержня в литейную форму надежность крепления и
фиксация его в форме обеспечиваются правильным назначением конструкции и
размеров знаков стержней. Величина знаков уклонов и зазоров определяется
по ГОСТ 3212-92 «Комплекты модельные. Стержневые знаки» с учетом размеров
стержней способа формовки и его положения в форме.
Для обеспечения удобства сборки литейной формы то есть для удобства
установки стержня в форму в знаках стержней в направлении установки
стержня предусмотрены уклоны а между знаками стержня и знаками формы –
Рисунок 1.3 – Эскиз стержня №1 отливки «Звено»
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
Для питания отливки «Звено» устанавливаем одну закрытую полушаровую
прибыль. Расчет ее линейных размеров и массы произведен в программе
«Foundry» приложение Б (см. рис. 1.4).
Рисунок 1.4– 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
) питатель - горизонтальный канал соединяющий шлакоуловитель с
Так как отливки «Звено» мы изготавливаем по 4 штуки в опоке то подвод
металла в полость формы осуществляем через один стояк две ветви
литникового хода и четыре питателя
Литниковую систему проектируем сужающейся (так как мелкое литье) то
есть когда самое широкое сечение имеют питатели а узкое – стояк.
Расчет оптимальной продолжительности заливки формы металлом линейных
размеров и массы литниковой системы осуществлен в программе «Foundry»
приложение В. На рисунке 1.5 представлены сечения элементов литниковой
Fст. = 302см2 Fл.х = 140см2 Fпит. = 65см2
Кол. = 1шт Кол. = 2шт Кол. = 4шт
ΣFст. = 302см2 ΣFл.х. = 280см2 ΣFпит. = 26 см2
Рисунок 1.5 - Эскиз сечений элементов литниковой системы
Выпор – это канал служащий для выхода воздуха из формы при ее
Для вывода газов из отливки «Звено» предусматриваем установку 1 выпора
круглого сечения. Учитывая то что в данные отливки изготавливаются по 4
штуки в форме то расчет производим на 4 выпора.
Расчет выпоров начинается с определения суммарной площади сечения
всех выпоров установленных на отливке [3]
[pic] - оптимальная продолжительность заливки в форму [pic]
= 9 с (см. приложение В);
[pic] - критическая скорость истечения воздуха через выпор
Объем полости формы определяем по формуле [1]
где [pic] - масса жидкого металла на форму [pic] = 196 кг (см.
[pic] = [pic] = 00015 [pic].
Диаметр выпора найдем по формуле [3]
Таким образом принимаем диаметр выпора прибыли 40 мм.
Уточняем ТВГ по следующей формуле:
Мж –жидкого металла.
8 Формовочные и стержневые смеси
8.1 Выбор формовочных смесей
Для мелких отливок в крупносерийном производстве применяют единые
смеси которые по составу и свойствам близки к облицовочным смесям.
Состав выбранной формовочной смеси для изготовления отливок «Звено»
представлен в таблице 1.3.
Таблица 1.4 – Состав единой формовочной смеси [3]
Компоненты смеси Массовая доля компонента %
Отработанная смесь 85
Песок кварцевый 3К4О5016 8
Сульфитно-спиртовая барда 15
Бентонитовая глина П2Т1 7
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 «Звено» изготавливается в условиях крупносерийного
производства 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 «Звено» из холодно-
твердеющих смесей ХТС на смесителе непрерывного действия.
Состав выбранной смеси представлен в таблице 1.4.
Таблица 1.5 – Состав стержневой смеси [3]
Компоненты смеси Массовая доля компонентов смеси
Песок кварцевый 2К4О501 100
8.3 Противопригарные покрытия
В качестве противопригарного покрытия для стержней и форм применяються
самовысыхающие краски на основе азеотропной смеси состав краски:
Поливинилбутираль – 27 % ;
Метилэтилкенотон – 367 %;
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
Размеры модельного комплекта с учётом усадки определяем по формуле [4]
[pic]- 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 «Звено» выбираем металлический
модельный комплект (АК 12) который будем изготавливать по первому классу
точности так как производство крупносерийное.
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 11
выбираем 6 класс модельного комплекта. Результаты расчетов размеров
модельного комплекта сводим в таблицу 1.5.
Таблица 1.6 - Расчет размеров модельного комплекта
Размер отливки мм Допуск Размер модельного комплекта мм
06 ± 25 090 1427 ± 045
R55 ± 20 072 558 ± 036
5 ± 25 090 1370 ± 045
0 ± 28 114 2538 ± 057
2 ± 32 114 3776 ± 057
6 ± 20 072 605 ± 036
2 ± 32 114 2862 ± 057
18 ± 28 100 2048 ± 050
Для изготовления металлической модели необходимо изготовить деревянную
промодель размеры промодели учитывают величину усадки сплава из которого
будет изготавливатся модель отливки. Так как модельный комплект будет
изготавливатся из сплава АК12 усадка 1 % [2]. Размеры промодели можно
определить по формуле:
где Lм - размер модели мм;
у – величина усадки модели
Таблица 1.7 – Расчет размеров промодели
Размер модели мм Размер промодели мм
Продолжение таблицы 1.7
9.2 Проектирование модели
Модель - приспособление для получения внутренних рабочих поверхностей
в литейной песчаной форме.
Модель для отливки «Звено» 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.
Для жестокости модели в ее конструкции предусмотрены ребра жесткости.
При формовке модель к подмодельной плите крепится болтами М10-8g ГОСТ
9.3 Проектирование стержневых ящиков
Стержневой ящик - приспособление служащее для изготовления стержней.
Стержневые ящики бывают цельными разъемными вытряхными и др.
Стержень №1 является зеркальным отображением стержня №2.Стержневой
ящик для стержня №1 отливки «Звено» состоит из двух половин нижняя и
верхняя часть которые между собой крепятся двумя накидными скобами то
есть ящик разъемный материал ящика АК 12 ГОСТ 1583-93. Для транспортировки
ящика на нем предусмотрены два специальных прилива.
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 «Звено».которой составляет 31 кг эти расстояния должны быть
не менее указанных на эскизе [1.6]
Рисунок 1.6 - эскиз расположения отливок «Звено» в форме
Минимальная длина: 50+50+360+360+60=880 мм;
Минимальная ширина: 50+50+270+270+40+40+60=780 мм;
Минимальная высота верхней опоки: 70+150+60=280 мм;
Минимальная высота нижней опоки: 100+90=190 мм.
Учитывая все вышеперечисленные факторы и габаритные размеры отливки
выбираем литые стальные опоки с размерами в свету 1200 × 1000 × 350350 мм
10 Заливка форм. Определение температуры заливки и времени
Для обеспечения хорошей заполняемости формы и получения качественных
отливок необходимо выдерживать определенную температуру заливаемого
расплава которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера
Для отливки «Звено» изготавливаемой из легированной стали температура
заливки будет составлять 1560 1580С [3].
При заливке формы жидким металлом необходимо обеспечивать постоянный
вень металла в литниковой воронке. Окончание заливки контролируется по
металлом выпоров. Расчет продолжительности выдержки отливок в форме
произведен в программе «Foundry» и представлен в приложении Г.
Выбивку форм отливок «Звено» будем производить на инерционной
выбивной решетке которая будет встроена в автоматическую формовочную
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 «Звено» будем производить с использованием дисковых
пил. Возможные заливы будем удалять воздушно-дуговой резкой а прибыль на
отливке – дисковой пилой.
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 «Звено» будем производить в дробеметном барабане. Так
как это на сегодняшний день самый эффективный и высокопроизводительный
способ очистки литья.
Зачистку отливок производят для получения высокого качества
поверхностей. Так как отливка «Звено» 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
внутренних напряжений.
Температурный режим зависит от вида сплава назначения термообработки
характера и особенностей использования литой детали.
Для отливки «Звено» 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
С скорость нагрева более 100 0Счас выдержка 2 часа.
График термооброботки приведен на рисунке 1.7
Рисунок 1.7 – график термообработки
13 Контроль качества отливок
При изготовлении отливки «Звено» 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 «Звено» проверяют:
- размерную точность отливки;
- внешний вид 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.
8 ДП 6.05040201 013 1000 ПЗ

разм опок.cdw

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

эскиз стержень 1.cdw

Сталь 45Л ГОСТ 977-75
Элементы литейной формы
Точность отливки 12-10-16-12 ГОСТ 26645-85

Прилож Г - время.doc

К И И Автоматизированное определение длительности Д М З
Каф. МиТАЛП охлаждения отливки в разовой литейной форме ОГМет
Наименование отливки Номер чертежа
Марка Габаритные размеры отливки мм Средняя
сплава Длина Ширина Высота мм
Длительность охлаждения отливки
Металлоемкость формы до выбивки из формы
Технолог : Маслюченко

эскиз стержень.cdw

Сталь 45Л ГОСТ 977-75
Элементы литейной формы
Точность отливки 12-10-16-12 ГОСТ 26645-85

Прилож А - припус.doc

К И И Допуски размеров массы ГОСТ 26645-
Каф. МиТАЛП и припуски на механическую обработку ISO 8062-
Наименование отливки Номер чертежа
Заливаемый сплав Габаритные размеры
Тип Марка Кг Длина Ширина
Сталь 45Л 29.0 423 423
Группа сложности отливки Тип производства Серийность
сложная автоматиэированное Мелкосерийное
Способ литья :в песчано-глинистые формы
Нормы точности отливок
Класс размерной Класс точности Степень точности Ряд
точности масс поверхностей на
Выбран Выбран Выбран Выбран Выбран Выбран Выбран
ПЭВМ технологом ПЭВМ технологом ПЭВМ технологом ПЭВМ
Верхнее предельное отклонение массы отливки : 10.0 %
Обрабатываемые поверхности
N° Номинальный Положение Вид оконча- Общий допуск Общий
повер- размер поверхности тельной мех. элемента от- пуск на
хности мм при заливке обработки ливкимм
164 Верх Получистовая 3.60 4.0
164 Низ Получистовая 3.60 4.0
21 Верх Получистовая 2.00 3.0
40 Верх Получистовая 2.20 2.8
50 Верх Получистовая 2.40 3.1
121 Бок Получистовая 3.20 3.6
Технолог : Маслюченко

технология.cdw

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

эскиз прибыль.cdw

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

Иван технология.docx

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
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 «Звено»
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 4-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
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
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 «Звено» 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.

Прилож В - ЛС.doc

К И И Расчет литниковых систем Д М З
Каф. МиТАЛП при литье в разовые литейные формы ОГМет
Наименование отливки Номер чертежа
Марка Габаритные размеры отливки мм Средняя
сплава Длина Ширина Высота мм
отливки прибылей выпоров в форме литейной
на отливку на отливку формы
Характеристика разливочного ковша Оптимальная Площадь
продолжитель- ния узкого
Диаметр ность заливки места
Тип Емкость стопорного формы метал- вой
т. отверстиямм лом с см. кв.
Стопорный 0.5 24 10 10.3
Количество Суммарная площадь сечения
Стояков литникового Питателей Стояков литникового
Параметры литниковой системы Значение
литниковой системы на форму ( Кг ) : 6.3
Площадь сечения стояка ( см. кв. ) : 12.4
Площадь сечения литникового хода ( см. кв. ) : 5.7
Площадь сечения питателя ( см. кв. ) : 4.9
Линейные размеры элементов литниковой системы
Элемент литниковой системы Геом. форма Параметр
Стояк Окружность Диаметр 38
Литниковый ход сечение N°1 Трапеция Высота 23
Питатель сечение N°1 Трапеция Высота 20
Технолог : Маслюченко

Стержн ящик.cdw

Сталь 45Л ГОСТ 977-75
*- Размер для справок

Прилож Б - прибыль.doc

К И И Автоматизированное проектирование Д М З
Каф. МиТАЛП прибылей стальных отливок. ОГМет
Наименование отливки Номер чертежа
Заливаемая сталь Габаритные размеры
Тип Марка Кг Длина Ширина
Углеродистая 45Л 38.0 423 423
Суммарное количество прибылей на Ориентировочная масса
прибылей отливку ( Кг ) кого металла на
Ориентировочный выход годного составляет 64.8 %
Параметры установленных прибылей на отливке :
Тип прибыли Ко- Обьем прибылисм.кб. Расчет- Линейные
№ и ли- ная мас- ры прибыли
ее геометрическая чес-ВыбраннаяНазначеннаяса при-
характеристика тво ПЭВМ технологом были
Закрытая 1 1611.8 2515.6 18.1 Высота
Полушаровая Диаметр
Технолог : Маслюченко