ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ЧАСТИ
ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ
Назначение и расчет исходных данных для разработки технологического процесса литой заготовки зубчатого колеса из стали 35Л в мелкосерийном производстве при литье в сухие песчано-глинистые формы.
Чертеж зубчатого колеса с указанием размеров и точности обработки представлен на рисунке 1.7, а. Конструкция зубчатого колеса позволяет расположить отливку целиком в нижней полуформе. В верхней полуформе будут находиться: литниковая система (стояк, шлакоуловитель, питатели), прибыли и верхний стержневой знак центрального стержня.
При мелкосерийном производстве зубья в отливке не выполняются, поэтому обод будет гладким.
1) Из таблицы 1.2 выбираем припуски на механическую обработку. Припуск по наружному диаметру составит 4 . 2 = 8 мм, по диаметру центрального отверстия 5 . 2 = 10 мм. Припуски на верхней и нижней горизонтальной поверхности составят по 4 мм. Чертеж отливки с указанием припусков (заштрихованы) на рисунке 1.7, б.
2) Размеры вертикальных стержневых знаков (нижнего и верхнего) определяем по таблице 1.5. Так как диаметр стержня 152 мм, а длина – 188 мм, то по данным таблицы 1.5 высота знака должна быть 40 мм; уклон знаков десять градусов. По таблице 1.4 формовочные уклоны один градус.
3) Определяем размеры опок,учитывая размеры модели и расположение отливки в нижней опоке.
Из таблицы 1.1 (отливка средняя) определяем размеры опок в свету 950 × 950 мм (диаметр отливки 808 мм плюс размер а = 70 мм с двух сторон 808 + 2 . 70 = 948 ≈ 950 мм).
Высота верхней опоки – это высота знака 40 мм (таблица 1.5) и размер б = 150 мм (таблица 1.1) (40 + 150 = 190 ≈ 200 мм).
Высота нижней опоки – высота отливки 188 мм и размер в = 120 мм (таблица 1.1) (188 + 120 =308 мм ≈ 300 мм).
Рисунок 1.7 – Схема разработки технологического процесса отливки: а – зубчатое колесо; б – отливка; в – модель отливки с прибылям, г – собранная литейная форма в разрезе (1 – питатели, 2 – шлакоуловитель, 3 – стояк)
4) Так как сталь имеет значительную усадку (2 %) необходимо установить прибыли во избежание усадочных раковин в ободе и ступице.
Толщина обода с учетом припуска – 104 мм; диаметр прибыли для обода выбираем в 1,3 раза больший: 104 . 1,3 = 135 мм. Высота прибылей принимается в 1,5 раза большей диаметра прибыли: 135 . 1,5 = 212мм.
Высота верхней опоки 200 мм – высоту прибылей принимаем 200 мм.
Толщина ступицы 80 мм,следовательно, диаметр прибыли: 80 . 1,3 = 104 мм.Высоту прибыли для ступицы принимаем также равной 200 мм.
Модели отливки и прибылей удаляются из форм вверх, поэтому по таблице 1.4 формовочные уклоны 2 градуса.
5) Количество прибылей, устанавливаемых на ободе и ступице, определяется по длине средней окружности обода и ступицы.
Длина средней окружности обода: 3,14 . 704 = 2211 мм. Протяженность прибылей составляет 40 % от протяженности отливки, т.е. 884 мм.Следовательно, количество прибылей на ободе – 884 : 135 = 6,55. На ободе необходимо установить 6 прибылей.
Длина средней окружности ступицы: 3,14 . 230 = 722 мм. Протяженность прибылей составляет 40 % от протяженности отливки, т.е. 289 мм.Следовательно, количество прибылей на ступице – 289 : 104 = 2,8. На ступице необходимо установить 2 прибыли.
6) Модель отливки с прибылями изображена на рисунке 1.7, в.
7) Расчет литниковой системы
При литье стальных отливок применяем сужающуюся литниковую систему. В расчете литниковой системы прежде всего определяют площадь поперечного сечения узкого места. Для сужающейся литниковой системы это площадь поперечного сечения питателей Fп.
Суммарная площадь поперечного сечения питателей Fп рассчитывается по формуле (1.1).
7.1) Расчет массы отливки с прибылями Q:
Объем отливки: Vотл = (πR2 —πr2) . Н =98967 см3.
Объем прибылей обода: Vоб= πr21 . Н . 6 = 17168 см3.
Объем прибылей ступицы: Vст = πr2 2 . Н . 2 = 3396 см3.
Общий объём жидкого металла: Vобщ= Vотл + Vоб + Vст = 119531 см3.
Масса отливки с прибылями: Q = Vобщ. γ= 119531 . 7,7 = 920 кг.
7.2) Расчет габаритного объема отливки:
V = π . 4,22 .3,88 = 215 дм3.
7.3) Расчет относительной плотности, для выбора значения удельной скорости заливки k:
Q/V= 920 : 215 = 4,3 кг/дм3.
Из табл. 1.6значение удельной скорости заливки k = 0,80 кг/(см2 с).
При заливке в сухую форму k = 0,80 . 1,5 = 1,2 кг/(см2 . с).
Из табл. 1.7 определяем поправочный коэффициент S, зависящий от толщины стенки отливки. Значение поправочного коэффициента S = 1,7.
7.4) Расчет продолжительности заливки:
7.5) Расчет суммарной площади поперечного сечения питателей:
.
Металл в полость формы подводим через три питателя позиция 1 (рисунок 7, г), следовательно, сечение каждого питателя будет равно 6 см2.
7.6) Расчет площади поперечного сечения шлакоуловителя и стояка:
Из соотношения для стали:
Fп: Fшл: Fст = 1 : 1,1 : 1,2
площадь поперечного сечения шлакоуловителя:
Fшл = 18,4 . 1,1 = 20,2 см2,
площадь поперечного сечения стояка:
Fст= 18,4 . 1,2 = 22,1 см2 .
7.7) Расчет диаметра стояка:
Определив площадь поперечного сечения стояка Fст, определяем диаметр стояка dст:
Собранная форма в разрезе показана на рисунке 1.7, г.