• RU
  • icon На проверке: 11
Меню

Технология конструкционных материалов

  • Добавлен: 09.04.2016
  • Размер: 389 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Выбор материала для изготовления отливки Оценка технологичности детали Выбор способа формовки Выбор положения отливки в форме и плоскость разъема модели и формы Припуски на механическую обработку и технологические припуски Выбор стержней Прибыли и выпоры Расчет литниковой системы

Состав проекта

icon
icon
icon Колесо зубчатое цилиндрическое A3.cdw
icon отливка А2.cdw
icon Курсовая по ТКМ.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Колесо зубчатое цилиндрическое A3.cdw

Колесо зубчатое цилиндрическое A3.cdw
Внешний окружной модуль
Коэффициент смещения
Сталь 40Л ГОСТ977-88
Нормализация или нормализация с отпуском HB 143 241

icon отливка А2.cdw

отливка А2.cdw
Способ литья - в песчаные формы
отверждаемые в контакте с оснасткой .
Формовочная смесь - облицовочная
склонных к образованию горячих трешин
-отработанная смесь - 40 80 %
-кварцевый песок - 16
-сульфитная барда - 0
Зерновой состав песка - 016А
-газопроницаемость - 80 100 ст. ед.
-предел прочности при сжатии - 29 49 кПа
Марка металла Сталь 40Л ГОСТ 977-88 . Отливка 3 группы ГОСТ 977-88
Температура заливки - 1100
С ; продолжительность 15
Размеры даны с припуском на механическую обработку отливки и е
усадку при остывании.
Контур отливки показан штриховой линией.
Литниковая система изображена тонкой линией.
Неуказанные размеры радиусов 5 мм.
Формовочные уклоны по ГОСТ 3212-92..

icon Курсовая по ТКМ.docx

Выбор материала для изготовления отливки . .
Оценка технологичности детали . .
Выбор способа формовки ..
Выбор положения отливки в форме. .. . .
плоскость разъёма модели и формы
Припуски на механическую обработку и . ..
технологические припуски
Расчет литниковой системы . .
Список используемой литературы
Литейное производство - отрасль машиностроения технологическими процессами которой получают литые заготовки (отливки) для деталей машин. Характерной особенностью литейного производства является универсальность-возможность получения самых разнообразных по массе конфигурации механическим и эксплуатационным свойствам фасонных заготовок (отливок) из чугуна стали и сплавов цветных металлов.
Литейное производство - один из наиболее распространенных методов формообразования заготовок. По сравнению с другими методами получения заготовок литье позволяет получать отливки практически не ограниченных габаритных размеров и массы из всех сплавов в том числе из сплавов не поддающихся пластической деформации и трудно обрабатываемых резанием.
Сущность литейного производства заключается в приготовлении расплавленного металла необходимого качества и заливка его в специальную литейную форму. При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости в которую он был залит. В процессе кристаллизации формируются механические и эксплуатационные свойства литых заготовок определяемые макро- и микроструктурами сплава его плотностью наличием и расположением в нем неметаллических включений развитием в отливке внутренних напряжений вызываемых неоднородным охлаждением ее частей.
Для изготовления отливок применяют множество способов литья: в песчаные формы в оболочковые формы по выплавляемым моделям в кокиль под давлением центробежное литье и пр. Область применения того или иного способа литья определяется объемом производства требованиями к геометрической точности и шероховатости поверхности отливок экономической целесообразности и другим факторам.
Конструкторская разработка литых деталей является одной из наиболее трудных задач при проектировании новой машины что подтверждает целесообразность и даже необходимость консультаций и совместных работ конструктора литейщика и механика-технолога при создании новых или усовершенствования имеющихся конструкций литых деталей различных машин и механизмов.
Выбор правильной конструкции литой детали решает комплекс вопросов ее последующего изготовления. Это экономное расходование материалов уменьшение объема и упрощение операций механической обработки очистки отделки и сварки литых заготовок долговечность их службы возможность применения более дешевых сплавов обладающих лучшими литейными свойствами наконец общее снижение себестоимости литых заготовок определяемой не только в момент выхода из литейного цеха но и в условиях эксплуатации.
Качество производимой литой заготовки определяется в первую очередь качеством литейной формы качеством приготовленного металлического расплава и качеством заливки его в форму.
Литейная технология может быть реализована различными способами но основная масса отливок производится в разовых песчаных формах.
Целью настоящей курсовой работы является разработка технологического процесса изготовление стальной отливки цилиндрического зубчатого колеса литьем в разовые песчаные формы.
Выбор материала для изготовления отливки
Литейные сплавы должны обладать высокими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью малыми усадкой и склонностью к образованию трещин); требуемые физическими и эксплутационными свойствами. Для изготовления стальных отливок используют углеродистые и легированные стали. Механические свойства легированных литейных сталей определяются количеством легирующих элементов.
Изучив чертеж детали (рис.1) выбираем материал из которого будет изготовлена отливка. Для зубчатого колеса подходит конструкционная нелегированная углеродистая сталь 40Л ГОСТ 977-88. Она применяется для изготовления муфт тормозных дисков шестерней вилок звездочек зубчатых колес и др.
Рис.1 – Зубчатое колесо
Химический состав и механические свойства стали 40Л приведены в таблицах.
Таблица 1 – Химический состав стали 40Л ГОСТ 977-88
Массовая доля элемента %
Таблица 2 – Механические свойства стали 40Л ГОСТ 977-88
Предел текучести т МПа
Временное сопротивление в МПа
Относительное удлинение %
Относительное сужение %
Ударная вязкость КСИ кДжм2
Нормализация или нормализация с отпуском
Оценка технологичности детали
Цилиндрическое зубчатое колесо относится ко второй группе сложности т. к. характеризуется сочетанием плоских цилиндрических и криволинейных поверхностей с наличием ребер отверстий (простой формы со свободными выходами наружу). Поверхностей подлежащих механической обработке шесть: А Б В Г Д и Е (рис. 2).
Рис.2 – Поверхности зубчатого колеса подлежащие механической обработке
Внешнее очертание и конструкция литой детали простые модель и форму для неё можно изготовить с одним плоским разъёмом; деталь легко извлекается из формы.
По характеру отверстия в отливке применяется стержень простой формы.
Чтобы исключить осыпание формовочной смеси в углах модели при её извлечении из формы выполняют округление при сопряжении стенок отливки R=5 мм.
Вся отливка располагается в нижней опоке.
Количество разъёмов - минимально. В данном случае имеется 1 разъём а поверхность разъёма плоская.
Выбор способа формовки
Литье в песчаные формы в настоящее время является универсальным и самым распространенным способом изготовления отливок. Этим способом изготовляют разнообразные по сложности отливки любых массы и размеров из сталей чугунов и сплавов цветных металлов.
Сущность литья в песчаные формы заключается в изготовлении отливок свободной заливкой расплавленного металла в разовую разъемную и толстостенную литейную форму изготовленную из формовочной смеси по многократно используемым модельным комплектам с последующим затвердеванием залитого металла охлаждением отливки в форме извлечением ее из формы с последующей отделкой.
Весь цикл изготовления отливки состоит из ряда основных и вспомогательных операций осуществляемых как параллельно так и последовательно: изготовление модельного комплекта; приготовление формовочных и стержневых смесей; изготовление стержней и литейной формы; сушка стержней и форм; сборка формы; заливка формы расплавом; затвердевание и охлаждение металла в форме; выбивка отливки из формы; удаление элементов литниковой системы; удаление стержней и очистка поверхностей отливки.
Исходя из характера производства (единичное) выбираем ручную формовку. Следует отметить что ручная формовка в тяжелом машиностроении оснащена большим количеством вспомогательных механизмов для уплотнения формовочной смеси. Таким образом в единичном производстве ручная формовка в чистом виде почти не используется.
Облицовочной смесью состав которой приведен в Таблице 3 обкладываем модель а остальное пространство опоки заполняем дешевой наполнительной смесью.
Формовочная смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Формовочные смеси по характеру использования разделяют на облицовочные наполнительные и единые. Формовочные смеси должны иметь высокую огнеупорность достаточную прочность и газопроницаемость пластичность податливость.
Таблица 3 - Песчано-глинистые формовочные смеси для стальных отливок
Толщина стенки отливки мм
Газопрони-цаемость ст. ед.
Предел прочности при сжатии кПа
Облицовочная для формовки по сырому
Количество стержней участвующих в процессе – 1шт - для отверстия 80 мм.
Стержневая смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой поэтому стержневые смеси должны более высокую огнеупорность газопроницаемость податливость малую газотворную способность легко выбиваться из отливок.
Газопроницаемость - способность пропускать газы и водяные пары при заливке формы расплавом.
Податливость - способность формовочной смеси несколько уменьшаться под воздействием сжимающих сил возникающих при усадке металла в процессе его затвердения и дальнейшего охлаждения.
Огнеупорность - свойство формовочной а также стержневой смеси не оплавляться не разминаться не спекаться под воздействием высоких температур возникающих при литье готовой продукции.
Выбор положения отливки в форме и плоскость разъёма модели и формы
Решение вопроса о положении отливки производится с учётом требований равномерного и направленного затвердевания металла. Необходимо так же учесть что положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы.
Всю отливку рекомендуется расположить в одной (нижней) опоке (Рис.3) во избежание перекосов смещений и других негативных факторов. По данной рекомендации и учитывая совокупность требований получаем:
- положение отливки горизонтально;
- применяется 1 стержень;
- вся отливка располагается нижней опоке.
Высоту опок выбираем по ГОСТ 2133-75. При выборе размеров опок следует учитывать что использование чрезмерно больших опок влечет за собой увеличение затрат труда на уплотнение формовочной смеси нецелесообразный расход смеси а использование очень маленьких опок может вызвать брак отливок вследствие продавливания металлом низа формы ухода металла по разъему и т. п. Примем высоту нижней части Н=175 мм высоту верхней – Н=75 мм.
Рис. 3 - Высота опоки по ГОСТ 2133-75
Чтобы исключить осыпание формовочной смеси в углах формы при извлечении модели выполняем радиусы скруглений при сопряжении поверхностей R=5.
Для удобства изъятия назначаем формовочные уклоны по ГОСТ 3212-92. Формовочные уклоны модельного комплекта служат для удобства извлечения модели из формы без ее разрушения и для свободного удаления стержня из стержневого ящика. Уклоны выполняют в направлении извлечения модели из формы. Величина уклона зависит от материала модели способа изготовления отливки и высоты боковой.
Таблица 4 – Формовочные уклоны по ГОСТ3212-92
Высота поверхности h мм
Формовочный уклон комплекта
Металлического пластмассового
Припуски на механическую обработку и технологические припуски
Назначение припусков на механическую обработку – важная часть разработки литейной технологии. На этом этапе определяются размеры отливки в соответствии с которыми изготавливают модельный комплект.
Припуск на механическую обработку - дополнительный слой металла который удалится в процессе механической обработки чтобы обеспечить заданную точность и качество поверхности отливки. Припуск на механическую обработку зависит от материала отливки способа ее изготовления расположения отливки в форме и наибольшего габаритного размера литой детали.
Назначим классы точности и ряды припусков поверхностей детали в зависимости от класса сложности детали и расположения ее в опоках. По ГОСТ 26645-85 определяем допуски линейных размеров отливки изменяемых и неизменяемых механической обработкой.
Согласно допусков для каждой поверхности назначаем основной припуск на механическую обработку (таб. 5).
Таблица 5 - Ряды припусков и допуски на механически обрабатываемые поверхности
Поверхность подлежащая
Выбранный класс точности размеров
Допуск размеров отливок мм
Технологический припуск применяется для упрощения и облегчения процесса изготовления отливки.
Назначив допуски и припуски определяем размеры отливки (рис. 4).
Рис. 4 – Размеры отливки зубчатого колеса
Размеры литейных форм на чертеже отливки выполнены с учетом 2% литейной усадки.
Для получения крупных отверстий и полостей в отливке применяются стержни места соединения литейной формы со стержнем называются знаковыми частями (знаками). Их функция заключается в обеспечении правильного и устойчивого положения стержня в форме.
Размеры знаков стержней и зазоры между знаками стержней и модели принимают по ГОСТ 3212-92. Размеры знаков имеют важное техническое значение. Они определяются удобством сборки формы требованием точной фиксации а также с учётом действующих на стержень усилий при заливке.
Рис. 5 – Размеры знаков стержней
Таблица 6 - Размеры стержней
Прибыли применяются при изготовлении отливок из стали. Прибыль - специальный технологический прилив к поверхности отливки затвердевающий позднее самой отливки. В прибыли формируется усадочная раковина поэтому применение прибылей позволяет получить отливки без усадочных дефектов. Прибыли различают по месту расположения: верхние боковые; по конфигурации: открытые закрытые; по способу заливки: проточные сливные независимого действия; по способу воздействия на металл для его перемещения в отливке: гравитационные газовые атмосферные; по условию обогрева: обычные утеплённые подогревные; по способу отделения от отливок: отрезаемые и отбиваемые. Форма прибылей определяется геометрией питательного теплового узла.
Прибыль должна застывать позже отливки и обеспечивать в течении всего периода затвердевания достаточное питание теплового узла. Прибыль следует размещать по возможности в верхней части отливки с тем чтобы она выполняла ещё и выпора. Конструкция прибыли должна обеспечивать удобства формовки и удаления её при обработке отливки.
Выпоры предназначены для вывода воздуха и газа из плоскости формы при заливке. Их используют также для уменьшения динамического давления металла на форму.
Выпоры используют для питания отливки жидким металлом в процессе её затвердевания. В выпоре образуется усадочная раковина при кристаллизации высота выпора равна высоте верхней опоки.
Расчет литниковой системы
Литниковая система – это система каналов через которые расплавленный металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью задержание шлака и других неметаллических включений выходов паров и газов из полости формы непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке.
Для изготовления данного зубчатого колеса применим литниковую систему состоящую из литниковой чаши (1) стояка (2) литникового хода (3) питателей (4).
Рис. 6 - Эскиз литниковой системы
Суммарная площадь поперечного сечения питателя определяется по формуле:
M – масса отливки с выпорами
– плотность жидкого металла
– коэффициент расхода литниковой системы учитывающий потери напора жидкого металла при его движении в литниковых каналах
– время заполнения формы металлом
– ускорение силы тяжести
– расчетный напор жидкого металла при заливке формы.
Масса отливки с выпорами определяется из соотношения:
М — масса отливки с учётом припусков на механообработку и технологических припусков но без прибылей и выпоров.
Для определения массы отливки М определим её объём и умножим на плотность сплава.
ρ = 7800 кгм3 (плотность конструкционных сталей).
V=V1+V2-V3=000359 + 0000402 - 0000575 = 0003417 м3
Мотл = 7800*0003417 = 2665 кг
где Мотл = 2665 кг – масса детали с учетом припусков на механическую обработку.
Время заполнения формы металлом определяется по формуле:
– коэффициент продолжительности заливки 15;
– характерная толщина стенки отливки 30мм
Расчетный напор жидкого металла определяется по формуле:
= 75 мм. – высота стояка над питателем;
= 885 мм. – общая высота отливки;
= 0 мм. – высота отливки выше места подвода металла (высота отливки над питателями);
Площадь сечения литникового хода и стояка находим из соотношения:
– площадь сечения литникового хода;
– площадь сечения стояка.
Найдем площадь литникового хода:
Найдем площадь стояка:
Так мы выбрали два питателя то площадь одного определяется по формуле:
Диаметр стояка определим по формуле:
Примем диаметр стояка равным 23 мм.
Сечение литникового хода представляет собой трапецию высотой 18 мм основания которой равны 20 мм и 234 мм.
Размер трапецеидальных питателей высотой 11 мм и основаниями равными 143 мм и 18 мм.
Выпоры предназначены для вывода газов из полости формы при заливке. Примем количество выпоров 2 расположим на самые высокие точки отливки. Сечение выпора в основании принимаем равным 20 мм.
Диаметр заливной воронки находим из соотношения (27 30) примем Dвор = 69 мм.
В ходе проведенной работы мной изучены методика и основные приемы разработки практической технологии получения заготовок литейным способом углублены знания в проведении инженерных расчетов оформления конструкторской и технологической документации в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТД.
При выполнении работы были выполнены следующие действия:
- внимательно изучен чертеж детали установлена группа ее сложности;
- выявлены все поверхности детали подлежащие механической обработке;
- выбрано положение отливки в форме;
- назначены припуски на механическую обработку;
- определены размеры опок и знаков стержней;
- рассчитаны размеры литниковой системы
- воспроизведен чертеж детали;
- выполнен чертеж элементов литейной формы и отливки.
Полученные знания позволят в дальнейшем при выборе способа получения заготовки для различных деталей провести анализ с выбором оптимального и экономически целесообразного способа получения заготовки. Этому будет способствовать опыт расчета заготовки определение механически обрабатываемых поверхностей.
Список используемой литературы
Технология конструкционных материалов: методические указания к выполнению курсовой работы по разделу: «Литейное производство» В.И. Черменский М.Д. Харчук Р.А. Сидоренко. - Екатеринбург: УГТУ 2000.
Технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов А.М.Дальский Т.М.Барсукова Л.Н.Бухаркин и др.; Под ред. А.М.Дальского. – 5-е изд. исправленное. – М.: Машиностроение 2004. – 512с. ил.
В.Т. Жадан Технология металлов и других конструкционных материалов. - М.: «Высшая школа» 1970.
ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров массы и припусков на механическую обработку. - М.: Издательство стандартов 1986.
А.Г. Косилова Р.К. Мещерякова. - Справочник технолога – машиностроителя 1 2 том. - М.: Машиностроение 1985.
ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия. – М.: Издательство стандартов 1989.

Рекомендуемые чертежи

up Наверх