РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

РАЗРАБОТКА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК

СПОСОБОМ ЛИТЬЯ В ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

в качестве учебно-методического пособия

Ярославль 2012

 

 

УДК 621.74.041

Алов В. А, Епархин О. М., Попков А. Н., Потуткина Е. Н., Куприянов И. Н.

Разработка технологического процесса изготовления чугунных отливок способом литья в песчаные формы: учебно-методическое пособие. – Ярославль : Изд-во ЯГТУ, 2012 .– 76 с.: ил.

 

Рассматриваются технологический процесс изготовления чугунных отливок способом литья в песчаных формах, состоящий из анализа технологичности конструкции отливок, разработки основных элементов литейных форм, выбора состава формовочных и стержневых смесей, размеров опок и модельных плит, определения припусков на механическую обработку и т.д., вопросы разработки технологий сборки и заливки литейных форм, выбивки отливок из форм, их обрубки, очистки и зачистки, а также устанавливаются требования к графической части разработки технологического процесса изготовления чугунных отливок способом литья в песчаных формах.

Предназначено для студентов технических специальностей высших учебных заведений при выполнении курсовых, контрольных и расчётно-графических работ по дисциплинам «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» и «Технологические процессы в машиностроении».

 

Рис. 44, табл. 32, библ.14

Рецензенты: В.М. Щанников, главный инженер ОАО «Тутаевский моторный завод»; д. т. н. П. С. Орлов, доцент Ярославской государственной сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЁМ ЗАДАНИЯ 2 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ ОТЛИВОК СПОСОБОМ ЛИТЬЯ В ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ  
3.1 Общий анализ технологичности конструкции отливки
3.2 Выбор способа изготовления отливки
3.3 Выбор положения отливки в форме
3.4 Выбор разъёма формы
3.5 Определение припусков на механическую обработку
3.6 Назначение формовочных (литейных) уклонов
3.7 Назначение литейных радиусов
3.8 Определение необходимого количества стержней, выбор формы знаков и их размеров  
3.9 Разработка конструкции и расчёт литниковой системы
3.10 Выбор размеров опок и модельных плит
3.11 Выбор состава формовочных, стержневых смесей и вспомогательных материалов  
3.12 Разработка технологий сборки и заливки форм…
3.13 Разработка технологий выбивки отливок из форм, их обрубки, очистки и зачистки  
3.14 Контроль качества отливок
3.15 Обеспечение безопасности труда в литейном производстве
4. РАЗРАБОТКА И ВЫПОЛНЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЗАДАНИЯ
4.1 Обозначение разъёмов модели и формы. Положение отливки в форме при заливке
4.2 Изображение и обозначение стержней
4.3 Изображение припусков
4.4 Изображение и обозначение литниковой системы
4.5 Изображение отливки
5 ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
5.1 Задание на разработку технологического процесса изготовления чугунных отливок
5.2 Общий анализ технологичности конструкции детали «Корпус»
5.3 Выбор положения отливки в форме и плоскости разъёма
5.4 Назначение точностных параметров отливки, допусков и припусков на механическую обработку  
5.5 Назначение формовочных (литейных) уклонов
5.6 Назначение литейных радиусов
5.7 Определение конструкций стержня, выбор формы знаков и их размеров
5.8 Определение объёма и массы отливки
5.9 Расчет литниковой системы
5.10 Назначение размеров на модели отливки
5.11 Выбор размеров опок и модельных плит
5.12 Выбор состава формовочных и стержневых смесей
5.13 Сборка и заливка форм
5.14 Выбивка отливок из форм, их обрубка, очистка и зачистка
5.15 Контроль качества отливок
5.16 Расчёт шихты
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А (обязательное)

ВВЕДЕНИЕ

Литейное производство – отрасль машиностроения, занимающаяся производством литых изделий, путем заливки расплава в литейную форму, полость которой имеет конфигурацию заготовки (детали). При охлаждении расплав затвердевает и в твёрдом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую был залит. Конечную продукцию в данном случае называют отливкой.

Преобладающим направлением литейного производства является повышение точности размеров отливок и максимальное приближение их к размерам деталей. Это позволяет повысить эффективность производства в механообрабатывающих цехах, а также получить оптимальные показатели по структуре, механическим характеристикам, износостойкости, герметичности и другим эксплуатационным свойствам, увеличить работоспособность и надёжность литых изделий [1].

Основным потребителем отливок является машиностроение, главной задачей которого является повышение эффективности и качества выпускаемой продукции, что напрямую связано с литейным производством.

Для изготовления отливок из различных сплавов применяют множество (более пятидесяти) способов литья: в песчаные, оболочковые, металлические формы (кокиль, центробежное литье, литьё под давлением), литьё по выплавляемым моделям и т.п. Однако, несмотря на прогрессивное значение новых современных способов литья, литьё в разовые песчаные формы, и, прежде всего, при производстве чугунных отливок, остаётся преобладающим.

Цель работы – ознакомить студентов с методикой разработки технологического процесса изготовления чугунных отливок в разовых песчаных формах.

Необходимым условием для правильного выполнения задания является знание теории и технологии литейных процессов, а также правил графического выполнения элементов литейных форм и отливок (ГОСТ 3.1125–88). Таким образом, выполняя индивидуальное задание, каждый студент самостоятельно изучит не только процесс проектирования литейной технологии, но и научится рационально выбирать, использовать необходимые материалы, приспособления и оборудование для изготовления отливок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Номер варианта задания для выполнения работы (таблица А.1) и чертеж детали на разработку технологического процесса изготовления чугунных отливок способом литья в песчаные формы студент получает от ведущего преподавателя.

Работа состоит из расчётно-пояснительной записки и графической части.

Расчётно-пояснительная записка должна иметь следующие разделы:

- титульный лист (с указанием сокращённого обозначения вуза ЯГТУ, шифра специальности и номера варианта курсовой работы (КР) или контрольной работы (к/р).

Пример - ЯГТУ 240801.65 - 009 КР);

- реферат;

- содержание;

- основную часть;

- список использованной литературы;

- приложения.

Основная часть работы должна содержать все этапы разработки технологического процесса изготовления чугунных отливок способом литья в песчаные формы.

Последовательность изложения этапов разработки технологического процесса должна быть следующей:

1) общий анализ технологичности конструкции отливки согласно ее назначению;

2) выбор способа изготовления отливки;

3) выбор положения отливки в форме;

4) выбор разъёма формы;

5) определение припусков на механическую обработку;

6) назначение формовочных и литейных уклонов. Назначение литейных радиусов;

7) определение необходимого количества стержней, формы знаков и их размеров;

8) разработка конструкции и расчёт литниковой системы;

9) выбор размеров опок и модельных плит;

10) выбор состава формовочных, стержневых смесей и вспомогательных материалов;

11) разработка технологий сборки и заливки форм;

12) разработка технологий выбивки отливок из форм, их обрубки, очистки и зачистки;

13) список использованной литературы с указанием ссылок на нее в тексте.

Нумерация страниц работы должна быть сквозной. Первой страницей является титульный лист, на титульном листе номер страницы не ставится. На последующих страницах номер проставляют арабскими цифрами в правом верхнем углу листа.

Текстовые документы выполняются на одной стороне листа белой бумаги формата А4 (210×297 мм) одним из следующих способов:

- с применением печатающих и графических устройств ЭВМ: гарнитура шрифта Times New Roman или Arial, кегль 14, цвет - черный, междустрочный интервал – одинарный;

- рукописным: чернилами или пастой одного цвета (черного, синего или фиолетового), почерк должен быть разборчивым, понятным для чтения; высота букв текста не менее 2,5 мм; расстояние между строчками рукописного текста должно быть 8-10 мм.

Допускается по тексту приведение таблиц и рисунков, способствующих пояснению применяемых технических решений.

Графическая часть работы (чертеж детали, отливки, нижней и верхней модельных плит, литейной формы всборе) выполняется на отдельном листе формата А3 с соблюдением требований Единых систем конструкторской и технологической документации (ЕСКД, ЕСТД, ГОСТ), а также стандартов ЯГТУ СТО 701–2005, СТО 702–2005.

Графическая часть работы выполняется на отдельных листах формата А4 (А3) (приложение А) с соблюдением стандартов ЯГТУ СТО 702-2005, СТО 703-2005.

На чертеже детали должны быть указаны основные размеры и значения шероховатости поверхностей. В штампе чертежа указывается масса детали с округлением до десятых долей килограмма (рисунки А.1).

Чертеж отливки должен быть представлен с припусками и указанием баз под механическую обработку, с размерами, проставленными от назначенных баз, с обозначением шероховатости поверхностей, с указанием поверхности разъёма литейной формы (рисунки А.2).

Чертеж отливки должен содержать:

1) разъём модели и формы, обозначенные отрезком или ломаной штрихпунктирной линией, заканчивающейся знаком ,над которой указывается буквенное обозначение разъёма - МФ;

2) указание баз под механическую обработку ( );

3) линейные размеры отливки, проставленные от баз под механическую обработку поковок;

4) размеры припусков на механическую обработку на каждую обрабатываемую поверхность с привязкой их значений к назначенным выносным размерным линиям элементов отливки;

5) значения радиусов закруглений и литейных уклонов, причем, вершинами литейных углов должны являться точки пересечения припусков;

6) технические требования, которые содержат неуказанные на чертеже отливки литейные уклоны и радиусы закруглений, причем в технических требованиях следует указать только одно значение угла или радиуса закруглений, назначенное по наибольшему количеству в сравнении с другими их значениями;

7) массу отливки с округлением до десятых долей килограмма, которая указывается в основной надписи чертежа;

8) наименование заготовки в скобках – «отливка», которая указывается в основной надписи под названием изделия (например, корпус (отливка)).

Основная надпись в чертежах должна включать ФИО студента, выполнившего работу и руководителя работы, дату, подпись, масштаб. Также должны быть указаны марка чугуна, массы детали и отливки до десятых долей килограммов. Шифр в основной надписи должен соответствовать шифру на титульном листе. Кроме того, на чертеже детали в правом верхнем углу должно быть проставлено общее обозначение шероховатости поверхностей согласно ГОСТ 2.309-73 «Обозначение шероховатости поверхностей» и обозначение шероховатости поверхностей непосредственно на детали. Параметры шероховатости поверхностей необходимо учитывать при назначении припусков на механическую обработку. Причём, если имеются поверхности обозначенные знаком , то общие припуски на них не назначаются.

Объём пояснительной записки должен быть в пределах 25-30 листов. Пояснительная записка должна быть скреплена.

Методика выполнения задания представлена в последую­щих разделах.

 

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Ниже приведены применяемые в данном учебно-методическом пособии основные термины и их определения в области технологической оснастки, процессов технологических литейного производства (ГОСТ 17819–84 «Оснастка технологическая литейного производства. Термины и определения», ГОСТ 18169–86 «Процессы технологические литейного производства. Термины и определения») и дефектов отливок из чугуна (ГОСТ 19200–80 «Отливки из чугуна и стали. Термины и определения дефектов»).

Жидкотекучесть – способность металлов и сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполнять её полости и чётко воспроизводить контуры отливки.

Заливка литейной формы – заполнение литейной формы жидким металлом при помощи литейного ковша или литейной машины.

Заливы –прилив или выступ на поверхности отливки от внедрения жидкого металла в зазоры по разъёму формы, стержней или со стержневым знаком.

Литейная форма –система элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой жидким металлом формируется отливка.

Литейный ковш – стальная ёмкость, футерованная (выложенная) изнутри огнеупорным кирпичом или огнеупорной массой, для транспортирования и раздачи жидкого металла или для заливки литейных форм.

Литейная модель – модель для образования в литейной форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки.

Литейный стержень – элемент литейной формы, предназначенный для образования отверстия, полости или иного сложного контура в отливке.

Литьё в песчаную литейную форму –литьё металла, осуществляемое заливкой литейной формы, изготовленной из песчаной формовочной смеси.

Модельная плита – плита, оформляющая разъём литейной формы и несущая на себе закреплённые части модели, включая литниковую систему, и служащая для набивки опочных и безопочных полуформ.

Литниковая система –система каналов и устройств для подвода в определённом режиме жидкого металла к полости литейной формы, отделение неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании.

Модельный комплект –комплект формообразующих изделий, необходимых для образования при формовке рабочей полости литейной формы, включая литейную модель, стержневые ящики, модели литниковой системы, формовочные, контрольные и сборочные шаблоны для конкретной отливки.

Подготовка формовочного материала – предварительная обработка свежего формовочного материала и отработанной смеси с целью придания им необходимых свойств.

Пригар – дефект в виде трудно отделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его окислами.

Сборка формы – установление, соединение и закрепление литейных стержней в литейной форме и частей литейной формы между собой.

Нарост – дефект в виде выступа произвольной формы, образовавшегося из загрязнённого формовочными материалами металла вследствие местного разрушения литейной формы.

Усадка– свойство литейных сплавов уменьшать объём при затвердевании и охлаждении.

Формовочная (стержневая) смесь –смесь формовочных материалов соответствующая требованиям технологического процесса литья и изготовления литейной формы (литейных стержней).

Шихта – изготовленные в соответствии с шихтовкой плавки, составляющие её материа­лы.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ