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