Курсовой проект "Разработка технологического процесса получения отливки"

Содержание

Введение

Анализ исходных данных и выбор технологии

Исходные данные

Анализ технологичности конструкции детали

Выбор и обоснование способа литья

Технологическая часть

Определение положения отливки в форме, плоскости разъёма модели и формы

Припуски на механическую обработку

Выбор способа изготовления стержней

Выбор способа изготовления формы

Выбор опок

Выбор и расчёт литниковой системы

Разработка конструкции модельного комплекта

Выбор материала литейной формы

Технологическая последовательность изготовления формы и стержней

Подготовка и заливка формы, охлаждение отливки

Выбивка отливок и удаление стержней

Список используемой литературы

Введение

Технологический процесс изготовления отливки должен обеспечивать хорошее качество детали и вместе с тем должен быть выгоден в данных производственных условиях.

Необходимо учитывать не только затраты на изготовление отливки, но и оббьем и стоимость обработки резанием. Поэтому следует уменьшить припуски на обработку резанием, а если возможно то полностью и исключить. При проектировании технологического процесса формовки следует стремиться к максимальному упрощению процесса, использованию основного и вспомогательного оборудования, находящегося в цехе.

Проектирование технологического процесса изготовления отливки включает разработку:

1) Чертежа отливки по чертежу детали

2) технологической документации на проектируемый процесс.

Анализ исходных данных и выбор технологии

Исходные данные

Отливка «Корпус» отливается из серого чугуна марки СЧ20 по ГОСТ 141285 массой 6,6 кг. Толщина стенок отливки составляет 10 мм.

Длина отливки 200 мм, диаметр средней части 64 мм. Деталь обрабатывается механически: высверливаются 9 отверстий, часть поверхности для получения заданной чистоты и размеров, подвергают токарной и фрезерной обработке, остальное получают литьём.

Механические свойства и рекомендуемый химический состав СЧ20 следующие:

Предел прочности при растяжении 200 МПа

Твёрдость 170-241НВ

Углерод 3,33,5%

Кремний 1,42,4%

Марганец 0,71,0%

Фосфор 0,30,6%

Сера 0,080,15%

Чугун с пластинчатым графитом является хорошим литейным сплавом. Благодаря высоким литейным свойствам из него можно получать отливки без прибылей.

Анализ технологичности конструкции детали с точки зрения соответствия её требованиям литейной технологии.

Литая деталь должна быть не только достаточно прочной и надёжной при эксплуатации, но и технологичной в изготовлении, т.е. наиболее легко выполнимой в конкретных производственных условиях с минимальными затратами на изготовление отливки и её дальнейшую обработку.

Явления, происходящие при изготовлении отливок: взаимодействие металла или сплава со средой и формой, усадка, образование усадочных дефектов, газовых раковин, пористости, литейных напряжений – могут оказывать значительное влияние на качество отливок и готовых деталей.

Учитывая эти факторы, конструируемую деталь можно считать достаточно технологичной, так как соблюдены следующие основные принципы:

1). Отливка не имеет взаимно перпендикулярных обрабатываемых плоскостей, которые могли бы создавать участки трудно заполняемые при формовке;

2).Конструкция не имеет однознаковых стержней;

3). Отливка имеет одинаковую толщину стенок;

4).Отсутствуют резкие переходы при сопряжении стенок;

5). Имеется плоскость, по которой можно осуществить простой разъём модели и формы;

6).Серый чугун имеет хорошую жидкотекучесть;

7).Серый чугун имеет небольшую усадку, около 1%.

Выбор и обоснование способа литья.

Выбор способа изготовления отливки в основном зависит от рода сплава, размеров и конфигурации детали, типа производства, требуемых точности размеров и качества поверхности отливки, характера последующей механической обработки.

На первое место выдвигают технико- экономическую эффективность их получения.

Выбранный технологический процесс должен обеспечивать высокую производительность труда, наиболее экономичное расходование материалов, простоту изготовления модельной оснастки и её долговечность, минимальную себестоимость литых деталей.

В нашем случае производство отливки носит серийный характер (15 тыс. штук в год), способ производства- литьё в разовые песчаные формы.

Отливки изготавливают обычно литьём в песчаные сырые, подсушенные, химически твердеющие и сухие формы.

Наиболее экономичен способ изготовления отливок ив сырых формах, так как в этом случае не требуется площадь для установки сушильных агрегатов и складирования форм перед сушкой и дополнительный расход топлива. По сравнению с другими способами, значительно снижается цикл изготовления отливок и снижается её себестоимость, поэтому отдаём предпочтение формовке по - сырому.

Изготовление формы осуществляется на формовочных полуавтоматах, а заливка форм – на литейном конвейере.

Технологическая часть

2.1. Определение положения отливки в форме, плоскости разъема модели и формы .

Выбор плоскости разъёма модели и формы решающим образом влияет на изготовление модели, литейной формы и стержней. Он имеет также большое значение для размерной точности отливок, назначение припусков и базовых поверхностей для механической обработки.

Рассматривая возможные варианты назначения разъёма модели и формы необходимо учитывать не только вероятность появления дефектов, но и трудоёмкость изготовления форм, что особенно важно при серийном и массовом производстве отливок.

При изготовлении корпуса применим горизонтальную поверхность разъёма, что позволяет получить преимущество в снижении объёма стержневых работ и уменьшает возможность сдвига стержней.

Высота отливки в форме составит 110 мм.

2.2.Припуски на механическую обработку.

Припуски на механическую обработку предусматриваются на всех поверхностях, подлежащих обработке. Величина припуска на механическую обработку зависит: от материала отливки, способа формовки, положения поверхности отливки в форме при её заливке, сложности и размеров отливки. Так припуск на верхние поверхности отливки должен быть больше, чем припуск на нижние и боковые поверхности, так как в верхних частях отливки скапливаются шлак, частички формовочной смеси и газовые включения.

Величина припусков на механическую обработку для отливок из серого чугуна регламентируется ГОСТ ом 2664585. Для нашей отливки по таблице 2.4 [1] примем:

Номинальный размер, мм припуск, мм

Ǿ45 3

Верх 4,5

Низ, бок 3,5

Основой для назначения припуска на механическую обработку является её номинальный размер. Номинальный размер – это расстояние между двумя противоположными обрабатываемыми поверхностями или расстояние от установочной базовой поверхности до обрабатываемой.

ГОСТ ы и нормали предусматривают наибольшие величины припусков на механическую обработку, которые могут быть сокращены исходя из производственных условий.

Большие припуски невыгодны, т.к. увеличивают вес отливки и удорожают её обработку. Но невыгодны и слишком малые припуски, так как они могут приводить к повышенному отходу изделий в брак и к быстрому износу инструмента, работающему по литейной корке.

2.4. Выбор способа изготовления формы.

Машинную формовку применяют, главным образом, в серийном и массовом производстве. Для производства отливок Корпус применяют полуавтоматическую машинную формовку со встряхиванием и допрессовкой, позволяющей изготовлять формы в опоках с размером в свету 850×650.

2.5. Выбор опок.

Размеры опок устанавливаются после выбора положения модели в форме, поверхности разъёма формы, а так же выбора величины, размеров и конфигурации стержневых знаков.

Размеры опок определяются габаритами моделей, расположением литниковой системы и необходимыми расстояниями между ними и стенками опок, а так же между моделями и верхней и нижней кромками опок. Этот слой должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушиться под давлением жидкого металла при заливке формы. Кроме того, форма должна выдерживать толчки при сборке её и транспортировке.

От верха модели до верха опоки - > 60 мм,

От низа модели до низа опоки - > 60 мм,

От модели до стенки опоки - > 30 мм,

Между моделями

Между моделью и шлакоуловителем > 55мм.

Учитывая габаритные размеры отливки и вышесказанное, принимаем следующее расположение отливок в форме – 4 штуки. Максимальное количество расположенных отливок в форме позволяет сократить количество формовочных машин и объём формовочной смеси.

Размеры опок, полученные расчётом округляются до ближайших размеров по ГОСТу 213375. Для литых опок выбираем нижнюю опоку размером 850×650×120, верхнюю опоку 850×700×120.

Принимаем формовочную машину 253.

Типоразмеры центрирующих и направляющих втулок регламентированы ГОСТом 1501969.

2.7. Разработка конструкции модельного комплекта.

Модельный комплект должен удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать получение отливки определённой геометрической формы и размеров, обладать высокой прочностью и долговечностью, быть технологичной в изготовлении, иметь минимальную стоимость с учётом затрат на ремонт, сохранить точность размеров и прочность в течениё определённого времени эксплуатации.

Формовочные уклоны регламентируются ГОСТом 321257 для наружных и внутренних поверхностей моделей.

Для изготовления моделей выбираем серый чугун СЧ20, который при машинной формовке выдерживает до 100000 съёмов.

В качестве модельных плит используются плиты из серого чугуна СЧ15.

2.8. Выбор материала литейной формы.

Для изготовления разовых форм используют разнообразные по составу и свойствам формовочные смеси.

Состав смесей зависит от характера литья, рода сплава, назначения смеси и может быть классифицирован:

1). По роду сплава;

2). По способу формовки;

3). По назначению.

Для машинной формовки по - сырому будем применять единую песчано-глинистую формовочную смесь.

Основные компоненты единой формовочной смеси (таблица 2.19. [1]):

Оборотная смесь 91-94%

Кварцевый песок 5-6%

Угольно- бентонитовая эмульсия 1,03,0 %

Крахмалит 0,020,05%

Свойства смеси:

Влажность 3,23,8%

Предел прочности при сжатии 6888 кПа.

2.9. Технологическая последовательность изготовления формы и стержней.

2.9.1. Последовательность технологических операций изготовления формы.

Технология формовки включает следующие операции в их очерёдности:

Модель низа монтируется на модельной плите.

На модельную плиту с моделью устанавливаем нижнюю опоку.

Поверхность модели смачивают смесью керосина и мазута, и присыпают графитом.

Производим набивку формы при помощи формовочного полуавтомата 253.

Вручную вентиляционными иглами делают вентиляционные наколы и делают выпар при формовке верхней опоки.

Переворачивают опоку на 180°.

Проверяют отпечаток формы, если требуется отделка - отделывают.

Модели верха монтируются на модельной плите верха.

Повтор пунктов 3-7.

Устанавливаем стержни в нижнюю полуформу.

Собираем формы.

Формы подаются на заливку.

2.9.2. Последовательность технологических операций изготовления стержней.

Стержни изготавливают вручную. Половины разъёмного по - вертикали стержневого ящика обдувают и опрыскивают разделительной смесью. Затем набивают ящик стержневой смесью и уплотняют вручную. Делают вентиляционные наколы. Устанавливают стержни на сушильную плиту и сушат в определённом режиме (200°С, 1-2 ч). Размеры стержня проверяют по шаблону, а так же контролируют качество поверхности. Завершающая операция – нанесение огнеупорных покрытий.

2.10. Подготовка и заливка формы, охлаждение отливки.

2.10.1. Подготовка формы, установка стержней.

Контроль полуформы производится визуально. При обнаружении дефектов, формы исправляются ланцетом гладилкой. Перед сборкой полость формы продувают сжатым воздухом для удаления из них смеси и инородных тел.

Перед установкой стержней, они контролируются внешним осмотром, мерильным инструментом или приспособлениями. Простановка стержней производится вручную.

2.10.2. Выбор ковша для заливки формы, способ заливки.

Ковш служит для транспортирования жидкого металла и заливки форм. Он представляет собой стальной кожух, внутренние стенки и дно которого выложены огнеупорным материалом.

Толщина слоя футеровки 6580 мм. Ковш перед использованием нагревают до температуры500700°С.

По конструкции выбираем чайниковый ковш. При заливке будем использовать чайниковый ковш на 200 кг.

Температура чугуна при выпуске из печи - 1380°С.

2.10.3. Продолжительность охлаждения отливок в форме.

Регламентирование времени охлаждения отливок в формах диктуется необходимостью обеспечения полного затвердевания, исключая образование некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры металла отливок.

Время охлаждения зависит от массы отливки и условий охлаждения. Для данных отливок время охлаждения на конвейере составит от 0,15 до 0,4 часа.

2.11. Выбивка отливок и удаление стержней.

Трудоёмкость данных операций составляет более трети трудоёмкости всего процесса изготовления отливок.

Выбивку отливок и удаление стержней осуществляем на выбивных решётках, грузоподъёмностью до 1 т. Для очистки отливок от стержней и пригара используем дробемётные камеры.