Содержание
I. Основные положения
II. Расчет технологическойоснастки
II.1 Расчет литниковой системы
II.2 Модельный комплект
II.3 Оборудование дляизготовления литейных форм
III. Технология механическойобработки
Список использованных источников
I. Основные положения
Современная техника не может обойтись без литейного производства.Нет почти ни одного машиностроительного или металлургического завода, накотором не было бы литейного цеха в числе основных цехов. Технический прогресс,достигнутый в литейном производстве, позволяет отливать детали минимальноговеса со значительно уменьшенными припусками на механическую обработку, а в рядеслучаев получать готовые детали, которые идут на сборку.
Литье – это процесс, состоящий из последовательного рядатехнологических операций.
Отливка – это деталь, полученная одним из способов литья.
По способу изготовления различают ручное и машинное литье.
По качеству и устройству литейной формы различают литье в земляные(песчано-глинистые) формы, металлические формы (кокиля), литье под давлением,литье по выплавляемым моделям, центробежное литье, вакуумное литье и т.д.
Прежде чем приступить к изготовлению отливок, производятопределенные подготовительные работы, связанные с разработкой необходимой дляпроизводства документации, проектированием и изготовлением специальнойтехнологической оснастки, приспособлений, инструмента.
Изготовление отливок начинают с разработки литейной технологии.
Ответственной задачей, которая решается при разработке литейнойтехнологии, является отработка конструкции отливки на литейную технологичность.Конструкция отливки считается технологичной только в том случае, если онаотвечает требованиям литейного производства и техническим условиям на ееизготовление.
К требованиям литейного производства относится возможностьизготовления отливки высокого качества доступными и надежными приемами литейнойтехнологии с учетом имеющегося на предприятии оборудования и действующихтехнологических процессов.
Разработка чертежа отливки и технологии изготовления отливки
1.Выбор расположения отливки в форме
При выборе положения отливки в форме технолог-литейщикруководст-вуется определенными правилами. В основу их положены обеспечение«управления направленным затвердеванием и питанием отливки». Положение отливкив форме должно обеспечивать минимальное количество разъемов и стержней.
2. Выбор плоскости разъема формы
После выбора положения отливки в форме технолог-литейщик долженнанести на чертеж детали или отливки плоскость разъема. В основу выбораплоскости разъема формы берутся следующие положения: удобство формовки(простота выемки модели из формы), минимальное количество отъемных частеймодели и минимальное количество стержней.
3. Выбор способа изготовления форм
Способ изготовления формы определяется реальными производственнымивозможностями цеха, а также серийностью отливок. Малые по весу отливки могут отливатьсяв формы, которые изготавливаются при массовом производстве на машинах, приединичном – на плацу ручной формовкой.
4. Выбор метода формовки
Существует «формовка по-сухому» и «формовка по-сырому»:
— «Формовка по-сухому» — металл заливают в предварительноподсушенные формы (для крупногабаритных отливок, весом более 30кг).
— «Формовка по-сырому» — металл заливают в сырые формы (для мелкихи средних отливок, весом менее 30кг).
5. Чертеж отливки
На чертеже детали производится разработка чертежа отливки, длякоторой должна быть изготовлена модельная оснастка:
— Синим цветом наносят плоскость разъема модели, которая должнасоответствовать плоскости разъема полуформ;
— Красным цветом наносятся припуски на механическую обработку.
Размеры припусков на механическую обработку зависят отрасположения отливки в форме при заливке. Нижние и боковые плоскости формыимеют меньшие размеры припуска, верхние большие. Величина припускаустанавливается в соответствии с классом точности изготовления отливки по ГОСТ26645-85.
Под точностью изготовления отливок понимается степень отклоненияих геометрических размеров и массы от номинального размера.
6. Выбор литниковой системы
Литниковой системой называют совокупность элементов литейной формыв виде каналов и полостей, предназначенных для подвода расплава в форму, еезаполнения и питания отливки при ее затвердевании. Литниковая система состоитиз следующих элементов:
— Литниковая чаша – предназначена для приема расплавленногометалла (расплава) и подачи его в полость формы;
— Стояк – вертикальный или наклонный канал, служащий для подачирасплава в другие элементы (кроме чаши) литниковой системы или непосредственнов рабочую полость формы;
— Шлакоуловитель – предназначен для задержания неметаллическихвключений (шлака, песчаных частиц и др.) расплава, поступающего затем впитатели;
— Питатель – канал, обеспечивающий подвод расплава в полостьлитейной формы;
— Выпор – вертикальный канал, служащий для вывода газов из формы,контроля заполнения рабочей полости расплавом и питания отливок призатвердевании;
— Прибыль – полость в форме, которая заполняется расплавом дляпитания массивных частей отливки при затвердевании.
Основные технологические переделы получения отливок в разовыепесчаные формы. Чертеж детали Разработка чертежа отливки Разработка чертежей модели и стержневых ящиков Подготовка исходных формовочных и стержневых материалов Изготовление моделей и стержневых ящиков
Приготовление
формовочных и стержневых смесей Изготовление полуформ и стержней Сборка форм Подготовка ис-ходных шихто-вых материалов Заливка форм Выплавка сплава Затвердевание сплава, охлаждение отливок в форме Внепечная обработка расплава Выбивка отливок из формы Отделение литников, прибылей, очистка поверхности, удаление стержней Термообработка Повторная очистка поверхности Контроль отливки /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
II. Расчет технологической оснастки
Согласно ГОСТ 26645-85 для стальной отливки получаемой литьем впесчаные формы в сырые и песчано-глинистые формы и габаритным размером до 630ммвыбираем 9 класс точности размеров (средние значения по ГОСТ 26645-85 относятсяк отливкам средней точности и условиям механизированного серийногопроизводства).
Назначаем припуск на механическую обработку: верх-2,2мм;бок-2,0мм.
Выбираем разъем модели и формы — по середине отливки (детали).
Способ изготовления форм — машинная формовка.
Метод формовки – « формовка по-сырому».
Размер опок в свету: 350 х 600 (мм).
Высота опок: верх – 150мм; низ – 150мм.
Количество отливок в опоке – 6 шт.
Вес отливки – 1,0 кг.
Общий вес отливок – 6,0кг.
Ориентировочный вес все литниковой системы – 4,8кг.
Ориентировочный вес литниковой системы на 1 отливку –0,8кг
Схема расположения отливок и литниковой системы в форме Отливка № 1 Отливка № 2 Отливка № 3
/>/>/>/> Питатели Шлакоуловитель Отливка № 4 Отливка № 5 Отливка № 6 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
II.1 Расчет литниковой системы
1. Питатель на 1 отливку
Q
Fпит = — см2, где
µ × τ × 0,317 × />
Q — вес 1-йотливки с литниковой системой (без чаши) кг;
µ — общий коэффициент расхода в литниковой системе = 0,32 (зависитот характера заливаемой формы (сырая) и сопротивления формы (средняя));
τ – времязаливки, сек;
Нр – полезный напор, определяемый по формуле
2Нс – h12
Нр = — см, где
2h
Нс – высота стояка до уровня металла в чаше = 15 см;
h – высотаотливки в форме (по положению при заливке) = 4,5см.
h1 – высота части отливки над питателями = 4,5 см.
τ=S1 ×/>× Q сек, где
S1 – постоянный коэффициент = 1,4 (зависит от температуры металла ижидкотекучести (нормальные) и способа подвода металла (на половине высотыотливки)), т.к отливка склонна к образованию внутренних напряжений, трещин иусадочных раковин мы увеличим значение S1 на 0,1.
Итого S1 = 1,6;
δ –преобладающая толщина стенок отливки = 30мм,
Для нашей отливки:
Q= 1,0 + 0,8= 1,8кг;
µ =0,32;
τ=1,6× />=1,6 × 1,755 =2,8сек
30 – 20,25
Нр = — = 1,08 см
9
0,6
Fпит = — =2,0см2 (расчетное)
0,32 × 2,8 × 0,317 × />
Определяем фактические габариты питателя:
36/> /> /> /> /> /> /> />
6
/>/>/>/> 30
3 + 3,6
Fпит =------------ × 0,6 = 1,98 см2
2
Σ Fпит = 1,98 × 6 отливок =11,88 см2
Определив размеры питателей, расчет стояка и шлакоуловителяпроизводят с учетом того, что литниковая система в данном случае должна бытьзамкнутой (запирающейся), и необходимо выдержать соотношение:
Fпит
В среднем (1,0; 1,2, 1,4)
2. Шлакоуловитель
Fшл = Fпит × 1,2 =11,88× 1,2 = 14,26 см2 (расчетное)
Определяем фактические размеры шлакоуловителя
/>/> 30/> /> /> /> /> /> /> /> />
40/> /> /> /> /> /> />
/> 40
3,0 + 4,0
Fшл =------------ × 4,0 = 14 см2
2
3. Стояк
Fст = Fпит × 1,4 = 11,88× 1,4 = 16,6 см2 (расчетное)
Определяем фактические размеры стояка
Fст = πr2=3,14 × 2,32 =16,6 см2,
Ø = 46мм
4. Прибыль и выпор
Так как данная отливка имеет маленькие габаритные размеры и вес,то прибыль на каждую отливку мы не ставим, а для вывода газов из формы,контроля заполнения рабочей полости расплавом и питания отливок призатвердевании мы поставим выпор.
В нашем случае выпор будет служить каналом
Ø выпора принимаем = 30мм
II.2 Модельный комплект
Модельный комплект – это совокупность приспособлений,предназначенных для получения рабочих полостей в литейной форме; включаетлитейную модель, модели элементов литниковой системы.
По способу изготовления литейной формы различаю модельныекомплекты для машинной и ручной формовки.
По габаритным размерам различают мелкие и крупные модельныекомплекты. Мелкие до 500мм, средние от 500мм до 1500мм, крупные свыше 1500мм.
По сложности конструкции модельные комплекты классифицируют напростые, средней сложности и сложные.
По роду материала, применяемого для изготовления модельныхкомплектов, их классифицируют на деревянные и неметаллические (для ручнойформовки) и металлические (для машинной формовки).
Модельные комплекты изготавливают по рабочим чертежам деталей снанесенной на них литейной технологией.
Модельные комплекты из металла изготавливают на металлорежущихстанках, а деревянные – на деревообрабатывающих.
При изготовлении модельных комплектов обязательно должныучитываться:
— Формовочные уклоны. Формовочными называют уклоны, выполненные навертикальных стенках моделей. Их назначаю согласно ГОСТ 3212-92 и выполняют внаправлении извлечения модели из формы.
— Припуски на усадку. Усадкой называют уменьшение объема сплавапри переходе его из жидкого состояния в твердое и при охлаждении в твердомсостоянии. Усадка углеродистых сталей (20Л и т. д) от 1,5% до 2,2%.
II.3 Оборудование для изготовления литейных форм
Оборудования для изготовления литейных форм предназначено дляуплотнения формовочных смесей с целью достижения такой плотности и прочности,при которых изготовленная литейная форм под влиянием статического,динамического и химико-термического воздействия заливаемого в нее металлаопределенный период сохраняет неизменными размеры и формы полости иобеспечивает получение заданной отливки с требуемой поверхностью.
Выделяют следующие основные методы уплотнения смесей приформообразовании:
— прессование;
— встряхивание;
— их комбинации;
— пескометание.
При прессовании смесь в форме уплотняется в результате приложениязначительного сжимающего усилия. Имеющееся в смеси связующее вследствии своейтекучести заполняют промежутки между зернами песка. В процессе уплотнения смесипроисходит ее перетекание из более уплотненных мест в менее уплотненные.
При встряхивании под действием ударных нагрузок, создающих в смесисжимающие силы инерции, происходит уплотнение смеси. Установленные навстряхивающий механизм модельная плита с моделью и опока, наполненная смесью,поднимаются на определенную высоту, с которой затем падают вниз и ударяются опрепятствие (ударную поверхность). Модельная плита с моделью и опока внезапноостанавливаются, в то время как формовочная смесь продолжает движение поддействием сил инерции и уплотняется на некоторую величину.
Их комбинации: встряхивание с последующей подпрессовкой;встряхивание с последующим подключением прессования без остановки встряхивания.
Пескометание заключается в скоростном перемещении определенныхобъемов смеси в опоку так, что смесь при этом одновременно заполняет опоку иуплотняется. Смесь с большой скоростью выбрасывается из емкости в опоку, где врезультате удара о препятствие (модель либо предыдущие порции смеси)уплотняется сжимающими силами инерции.
Машина формовочная встряхивающая с допрессовкой
без поворота полуформ мод. 91271БМ.
Предназначена для формовки верхних и нижних полуформ в условияхсерийного производства.Наименование параметров Параметры
Размер опок в свету, мм, не более:
длина
ширина
600
400 Высота опоки, мм, не более 150 Грузоподъемность, т 0,16 Усилие прессования, кН 62,5 Производительность наибольшая цикловая, полуформ\час 100 Ход вытяжки, мм 160
Размеры встряхивающего стола, мм
длина
ширина
600
500 Высота встряхивания, мм 30 Частота встряхивания,1\мин 210 Масса падающих частей, кг 250 Ход прессования поршня, мм 170
Диаметры основных цилиндров, мм:
прессового
встряхивающего
вытяжного
поворотного
380
105
70
75
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
1760
1060
1560 Масса, кг 1300
Машина производит следующие основные операции:
— встряхивание;
— подвод прессовой траверсы в рабочее положение;
— прессование; подъем протяжной рамки;
— вытяжку;
— возврат траверсы в исходное положение;
— возврат протяжной рамки.
Для осуществления данных операций машина имеет встряхивающий ипрессовый поршень, подвижную прессовую траверсу и механизм вытяжки.
Устройство машины:
Литая станина является цилиндром для прессового поршня, вцентральной части которого запрессована гильза, которая служит цилиндром длявстряхивающего поршня. Ход прессового поршня ограничен двумя стопорнымишпильками. На развитой подошве станины размещен механизм вытяжки, состоящий издвух цилиндров, штоки которых связаны рамой. На последней расположены четыревытяжных штифта. К встряхивающему столу прикреплен вибратор, автоматическивключающийся в момент вытяжки. Прессовая траверса с механизмом поворотаразмещена на верхней части колонны, жестко связанной со станиной. Поворотосуществляется пневмоцилиндром, шток-рейка которого обкатывается вокругшестерни, неподвижно укрепленной на оси колонны. Траверса вращается нашариковом упорном подшипнике. В машине регулируется продолжительность цикла встряхиванияи прессования, скорость поворота траверсы, скорость вытяжки, продолжительностьработы вибратора. Изменением длины штифтов регулируется высота вытяжки.Плавность вытяжки обеспечивается подачей масла в полость цилиндров.
III. Технология механической обработки
Описание механической обработки на станке 16К 20Ф3
Для получения размера 134мм с шероховатостью поверхности Rz 40 проводят операциюподрезка торца. В качестве режущего инструмента используют проходной резец.Деталь закрепляют на токарном станке 16К20Ф3 в трех кулачковом патроне. Впроцессе подготовки программы обработки детали на токарном станке с ЧПУсогласуют системы координат станка, патрона, детали и режущего инструмента.Токарный станок 16К20Ф3 является самым распространенным в производстве.
В системах управления токарными станками с ЧПУ предусмотренавозможность ввода коррекций на положение инструмента для компенсации упругихдеформаций и износа. При этом кооректирующие переключатели выбираютсяпрограммой обработки либо на всю зону обработки одним инструметом, либо наотдельные поверхности.
Резец закрепляют в резцедержателе станка. Вылет резца принимают неболее 1.0-1.5 высоты его стержня. Вершину резца устанавливают строго по центруили немного выше. Основными частями резца являются рабочая и режущая часть. Вкачестве крепежных элементов резца применяют прокладки, опорные пластины,регулировочные элементы.
Рабочая часть резца характеризуетсяинструментальным материалом, твердостью, формой, размерами, способомприсоединения к корпусу. В данном случае при обработки заготовки из стали 20принимаем рабочую часть из быстрорежущей стали. Форма заточки переднейповерхности резцов из быстрорежущей стали определяется по ГОСТ 18877-73.
Корпус резцов характеризуется формой и размерами поперечного сечения,материалами и твердостью. Форма сечения резцов бывает прямоугольная, квадратнаякруглая, в зависимости от назначения резца. В качестве материала принимаемконструкционную сталь 45 ГОСТ 1050-88.
Рабочая часть с корпусом соединяется по средством сварки. Размерыпоперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания,материала корпуса и вылета резца.
Расчет режимов резания
1.Расчет длины рабочего хода.
Lрх = Lрез + y + Lдоп
Lрез = 15,0 мм
y — подвод,врезание, перебег
y = yподв + yврез + yп
yврез = 2,0 мм
yподв + yп = 6,0 мм
y = 2,0 +6,0 = 8,0 мм
Lрез =15,0 + 8,0 = 23,0 мм
2. Назначение подачи s0 (мм/об) для обработки стали20Л с требуемым параметром шероховатости Rz=40 мкм
s0= 0.3 — 0.4 мм/об
По паспорту станка принимаем s0= 0,3 мм/об
3. Определение стойкости инструмента:
Tр = Тм + l
Тм – стойкость в минутах машинной работы станка
Тм = 50 мин
l — коэфициент времени врезания
l = Lрез / Lрх
l = 15 / 23 = 0,65
Tр = 50 × 0,65 =32,5 мин
4. Расчет скорости резания V в м \ мин и числа оборотов шпинделя n в мин
V = Vтоб × Кnv × Kчv
Vтоб = 167 м\мин
Кnv = 0,8
Kчv = 1
V =167 × 0,8 × 1 = 133,6 м\мин
1000 × V 1000 ×133,6
n = — = — = 1418 об
π × d 3,14 × 30
По паспорту станка принимаем n = 1420 об
π × d × n 3,14 × 30 × 1420
V = — = — = 134 м \ мин
1000 1000
5. Расчет основного машинного времени
Lрх 23
tм = — = — = 0,05 мин
s0× 0,3 × 1420
6. Определяем мощность резания
N = 1,7 кВт
Поправочный коэффициент при φ=45°, j=10° k=1
134
Nрез = 1,7 × — × 1 = 0,23 кВт
1000
Nэф = Nдв × η
Nэф = 6,3 × 0,8 =5,04кВт
Nрез ≤ Nэф
0,23 ≤ 5,04 – обработка возможна
7. Определение вспомогательного времени
Тв = Т1 × Т2 × Т3, где
Т1 — время на установку и снятие детали Т1=0,44 мин
Т2 – время на контрольное измерение Т2 =0,14 мин
Т3 – время связанное с переходом Т3 = 0,02мин
Определяем оперативное время
Топ = Тв + Тм
Топ = 0,6 + 0,05 = 0,65 мин
Определяем время обслуживания
Тобсл = 3,5% × Топ = 3,5% × 0,65 = 0,02мин
Определяем время на отдых
Тотдых = 4% × Топ = 4% × 0,65 = 0,026мин
Подготовительно заключительное время
Тп.з = 16 мин
Тшт = Топ + Тобсл + Тотдых
Тшт = 0,65 + 0,02 + 0,026 = 0,7 мин
Определяем штучно-калькуляционное время
Тп.з
Тшт.к = Тшт + ------, где
n
n –количество обрабатываемых деталей
16
Тшт.к = 0,7 + — = 16,7 мин
1
Список использованных источников
1. Дубицкий Г.М, Литниковые системы, Машгиз, 1951
2. Абрамов Г.Г, Панченко Б.С, Справочник молодого литейщика, 1991
3. Ладыженский Б.Н, Тунков В.П, Технология изготовления стальныхотливок, 1958
4. Сафронов В.Я, Справочник по литейному оборудованию, 1985
5. Общие машиностроительные нормативы вспомогательного времени наобслуживание рабочего места и заключительного подготовительного длятехнического нормирования станочных работ, 1974
6. Общие машиностроительные нормативы режимов резания длятехнического нормирования работ на металлорежущих станках, ч.3, 1959